JPS6337344B2 - - Google Patents
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- JPS6337344B2 JPS6337344B2 JP54055886A JP5588679A JPS6337344B2 JP S6337344 B2 JPS6337344 B2 JP S6337344B2 JP 54055886 A JP54055886 A JP 54055886A JP 5588679 A JP5588679 A JP 5588679A JP S6337344 B2 JPS6337344 B2 JP S6337344B2
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
本発明は、固体電解質よりなる酸素検出器を用
いた還元雰囲気ガス中の還元度を測定表示する還
元雰囲気ガス中の還元度測定方法およびその装置
に関するものである。 従来、還元雰囲気ガス中の還元度を測定するに
は、還元雰囲気ガス中の一酸化炭素（CO）、水素
（H2）、二酸化炭素（CO2）および水蒸気（H2O）
等の各成分を、ガスクロマトグラフあるいは一酸
化炭素計、水素計、二酸化炭素計またはオルザツ
ト分析計などで定量分析して、例えばCO、H2、
CO2およびH2Oの各分圧を各々PCO、PH2、PCO2お
よびPH2Oとしてそれぞれ求め、還元度の指標であ
る（PCO＋PH2）または（PCO＋PH2）／（PCO2＋
PH2O）をそれぞれ計算により求めて還元度を測定
表示するのが一般的である。 しかしながら一酸化炭素計、水素計、二酸化炭
素計等はいずれも非常に高価なものであるので、
通常は余り使用されず、一般的にはガスクロマト
グラフやオルザツト分析計が用いられているが、
これらによる分析作業には手間がかかり、また分
析結果が出るまでにかなりの長時間を要するた
め、例えば製鉄の無酸化炉、連続焼鈍炉、バツチ
焼鈍炉等の各種還元雰囲気炉の炉内還元度の自動
制御に使用することができないなどの欠点があつ
た。 本発明の還元度測定方法および装置は、従来の
このような欠点を解決するためになされたもの
で、各種炉内の還元雰囲気ガスの還元度を短時間
で容易に精度よく測定できるものであり、還元雰
囲気ガス中の平衡酸素分圧を、1098〓に一定に保
たれた固体電解質よりなる酸素検出器を用いて検
出し、その平衡酸素分圧に対応する起電力を演算
処理して、 PCO／PCO2＝PH2／PH2O＝（PCO＋PH2）／（PCO2 ＋PH2O）＝K〓・PO2 -1/2 の関係より、前記ガス中の一酸化炭素分圧と水素
分圧の和の分圧（PCO＋PH2）と、二酸化炭素分圧
と水蒸気分圧の和の分圧（PCO2＋PH2O）との比
（PCO＋PH2）／（PCO2＋PH2O）で、還元雰囲気ガ
ス中の還元度を測定表示する還元度測定方法およ
びプローブに接続された吸引器の吸引によりガス
流が流通するプローブと吸引器とを連結する主通
路の管壁に、固体電解質よりなる酸素検出器の入
口開孔と出口開孔とがほぼ同位置に互いに対向し
て連結された構造よりなり、1098〓に一定に保た
れた酸素検出部と、該酸素検出部の前記酸素検出
器からのガス中の平衡酸素分圧に対応する起電力
を演算処理して、 PCO／PCO2＝PH2／PH2O＝（PCO＋PH2）／（PCO2 ＋PH2O）＝K〓・PO2 -1/2 の関係より、前記ガス中の一酸化炭素分圧と水素
分圧の和の分圧（PCO＋PH2）と、二酸化炭素分圧
と水蒸気分圧の和の分圧（PCO2＋PH2O）との比に
対応する信号を発生する演算回路と、該演算回路
からの出力信号を入力とし（PCO＋PH2）／（PCO2
＋PH2O）で表示する表示手段とから少なくとも成
る還元雰囲気ガス中の還元度を測定表示する還元
度測定装置である。 本発明の方法および装置のさらに詳しい構成
を、一具体例を模式的に示す第１図にもとづいて
説明すれば、炉内１中の還元性雰囲気ガスは炉内
１中に挿入されているプローブ２を通して酸素検
出部３へ空気、窒素ガス等の圧縮流体の噴出によ
つてガスを吸引するガス吸引器４により吸引され
て導入される。酸素検出部３には一端が前記プロ
ーブ２に接続され、他端が前記ガス吸引器４にそ
れぞれ連結された主通路５があり該主通路５には
酸素検出器６の入口開口孔７と出口開孔８とがほ
ぼ同位置に対向して連結されている。そして、酸
素検出器６は第２図に示すとおり電気炉９とジル
コニアよりなる固体電解質素子１０とを有し、固
体電解質素子１０は有底筒状体の内外面に電極１
１，１２を付着したものであつて電気炉９により
一定温度の高温に加熱されている。従つて、酸素
検出部３の主通路５中を流れるガスの一部は対流
によつて入口開孔７より酸素検出器６中に入り、
出口開孔８より主通路５中に循環し吸引器４によ
り排出される。そして、前記固体電解質素子１０
から発生する起電力を取り出すためリード線１３
でもつて、固体電解質素子１０の内面電極１１お
よび外面電極１２と演算回路１４とが電気的に接
続され、演算回路１４の出力信号は表示手段１５
に伝達され表示される。なお表示手段１５は還元
度を（PCO＋PH2）／（PCO2＋PH2O）で表わす目盛
が表示してある。 本発明の測定法および測定装置は以上のような
構成よりなるものであり、プローブ２を通して酸
素検出器６へ導びかれた還元雰囲気ガス中の平衡
酸素分圧は、固体電解質素子１０に発生する起電
力より求められ、その平衡酸素分圧PO2と、その
他の成分の分圧PCO、PH2、PCO2およびPH2Oとの間
には、ガス系が化学的平衡状態に達していると
き、 PCO／PCO2＝K〓PO2 -1/2 ……(1) PH2／PH2O＝K〓PO2 -1/2 ……(2) の関係がある。 ただし、K〓、K〓は平衡恒数で絶対温度Ｔに関
係したもので、Ｏ、Kubasbewskiによれば次の
(3)、(4)の関係が提唱されている。 logK〓＝−14749／Ｔ＋4.534 ……(3) logK〓＝−12509／Ｔ＋0.9789logT −0.4829 ……(4) 上記において、K〓＝K〓となる温度すなわち、
Ｔ≒1098〓とすると、(1)、(2)式は、 PCO／PCO2＝PH2／PH2O＝（PCO＋PH2）／（PCO2 ＋PH2O）＝K〓・PO2 -1/2 ……(5) となる。 従つて、還元雰囲気ガス中の平衡酸素分圧PO2
を測定することによつて、（PCO＋PH2）／（PCO2
＋PH2O）の値が求められることになる。なお、固
体電解質素子１０から発生する平衡酸素分圧PO2
に対応する起電力Ｅは次のネルンストの式で表わ
される。 Ｅ＝−0.0496Tlog（PO2／0.21） ……(6) すなわち 従つて、前記演算回路１４は、起電力Ｅを入力
とし、(7)式および(5)式の演算を行う機能をもつた
もので、その演算結果としての出力、すなわち
（PCO＋PH2）／（PCO2＋PH2O）に比例した電気信
号を発生し、それを表示手段１５へ伝導し（PCO
＋PH2）／（PCO2＋PH2O）として、還元雰囲気ガ
スの還元度を指示させるものである。 ここで固体電解質素子１０はK〓＝K〓となる温
度Ｔ＝1098〓に一定に保たれている。また前記プ
ローブ２、主通路５、吸引器４など被測定ガスの
通路は、約200℃に加熱されていて、結露を防ぎ、
これによつて腐食を防止するようになつている。 次に、本発明の還元度測定方法および測定装置
によつて、第１表に示すテストガスの還元度を測
定した結果は第１表に示すとおりで、組成から計
算で求めた計算値と実際の測定値とは非常によく
一致しているものである。 なお、測定および計算はいずれも1098〓におけ
るもので、値はいずれも（PCO＋PH2）／（PCO2＋
PH2O）で表わしたものである。
いた還元雰囲気ガス中の還元度を測定表示する還
元雰囲気ガス中の還元度測定方法およびその装置
に関するものである。 従来、還元雰囲気ガス中の還元度を測定するに
は、還元雰囲気ガス中の一酸化炭素（CO）、水素
（H2）、二酸化炭素（CO2）および水蒸気（H2O）
等の各成分を、ガスクロマトグラフあるいは一酸
化炭素計、水素計、二酸化炭素計またはオルザツ
ト分析計などで定量分析して、例えばCO、H2、
CO2およびH2Oの各分圧を各々PCO、PH2、PCO2お
よびPH2Oとしてそれぞれ求め、還元度の指標であ
る（PCO＋PH2）または（PCO＋PH2）／（PCO2＋
PH2O）をそれぞれ計算により求めて還元度を測定
表示するのが一般的である。 しかしながら一酸化炭素計、水素計、二酸化炭
素計等はいずれも非常に高価なものであるので、
通常は余り使用されず、一般的にはガスクロマト
グラフやオルザツト分析計が用いられているが、
これらによる分析作業には手間がかかり、また分
析結果が出るまでにかなりの長時間を要するた
め、例えば製鉄の無酸化炉、連続焼鈍炉、バツチ
焼鈍炉等の各種還元雰囲気炉の炉内還元度の自動
制御に使用することができないなどの欠点があつ
た。 本発明の還元度測定方法および装置は、従来の
このような欠点を解決するためになされたもの
で、各種炉内の還元雰囲気ガスの還元度を短時間
で容易に精度よく測定できるものであり、還元雰
囲気ガス中の平衡酸素分圧を、1098〓に一定に保
たれた固体電解質よりなる酸素検出器を用いて検
出し、その平衡酸素分圧に対応する起電力を演算
処理して、 PCO／PCO2＝PH2／PH2O＝（PCO＋PH2）／（PCO2 ＋PH2O）＝K〓・PO2 -1/2 の関係より、前記ガス中の一酸化炭素分圧と水素
分圧の和の分圧（PCO＋PH2）と、二酸化炭素分圧
と水蒸気分圧の和の分圧（PCO2＋PH2O）との比
（PCO＋PH2）／（PCO2＋PH2O）で、還元雰囲気ガ
ス中の還元度を測定表示する還元度測定方法およ
びプローブに接続された吸引器の吸引によりガス
流が流通するプローブと吸引器とを連結する主通
路の管壁に、固体電解質よりなる酸素検出器の入
口開孔と出口開孔とがほぼ同位置に互いに対向し
て連結された構造よりなり、1098〓に一定に保た
れた酸素検出部と、該酸素検出部の前記酸素検出
器からのガス中の平衡酸素分圧に対応する起電力
を演算処理して、 PCO／PCO2＝PH2／PH2O＝（PCO＋PH2）／（PCO2 ＋PH2O）＝K〓・PO2 -1/2 の関係より、前記ガス中の一酸化炭素分圧と水素
分圧の和の分圧（PCO＋PH2）と、二酸化炭素分圧
と水蒸気分圧の和の分圧（PCO2＋PH2O）との比に
対応する信号を発生する演算回路と、該演算回路
からの出力信号を入力とし（PCO＋PH2）／（PCO2
＋PH2O）で表示する表示手段とから少なくとも成
る還元雰囲気ガス中の還元度を測定表示する還元
度測定装置である。 本発明の方法および装置のさらに詳しい構成
を、一具体例を模式的に示す第１図にもとづいて
説明すれば、炉内１中の還元性雰囲気ガスは炉内
１中に挿入されているプローブ２を通して酸素検
出部３へ空気、窒素ガス等の圧縮流体の噴出によ
つてガスを吸引するガス吸引器４により吸引され
て導入される。酸素検出部３には一端が前記プロ
ーブ２に接続され、他端が前記ガス吸引器４にそ
れぞれ連結された主通路５があり該主通路５には
酸素検出器６の入口開口孔７と出口開孔８とがほ
ぼ同位置に対向して連結されている。そして、酸
素検出器６は第２図に示すとおり電気炉９とジル
コニアよりなる固体電解質素子１０とを有し、固
体電解質素子１０は有底筒状体の内外面に電極１
１，１２を付着したものであつて電気炉９により
一定温度の高温に加熱されている。従つて、酸素
検出部３の主通路５中を流れるガスの一部は対流
によつて入口開孔７より酸素検出器６中に入り、
出口開孔８より主通路５中に循環し吸引器４によ
り排出される。そして、前記固体電解質素子１０
から発生する起電力を取り出すためリード線１３
でもつて、固体電解質素子１０の内面電極１１お
よび外面電極１２と演算回路１４とが電気的に接
続され、演算回路１４の出力信号は表示手段１５
に伝達され表示される。なお表示手段１５は還元
度を（PCO＋PH2）／（PCO2＋PH2O）で表わす目盛
が表示してある。 本発明の測定法および測定装置は以上のような
構成よりなるものであり、プローブ２を通して酸
素検出器６へ導びかれた還元雰囲気ガス中の平衡
酸素分圧は、固体電解質素子１０に発生する起電
力より求められ、その平衡酸素分圧PO2と、その
他の成分の分圧PCO、PH2、PCO2およびPH2Oとの間
には、ガス系が化学的平衡状態に達していると
き、 PCO／PCO2＝K〓PO2 -1/2 ……(1) PH2／PH2O＝K〓PO2 -1/2 ……(2) の関係がある。 ただし、K〓、K〓は平衡恒数で絶対温度Ｔに関
係したもので、Ｏ、Kubasbewskiによれば次の
(3)、(4)の関係が提唱されている。 logK〓＝−14749／Ｔ＋4.534 ……(3) logK〓＝−12509／Ｔ＋0.9789logT −0.4829 ……(4) 上記において、K〓＝K〓となる温度すなわち、
Ｔ≒1098〓とすると、(1)、(2)式は、 PCO／PCO2＝PH2／PH2O＝（PCO＋PH2）／（PCO2 ＋PH2O）＝K〓・PO2 -1/2 ……(5) となる。 従つて、還元雰囲気ガス中の平衡酸素分圧PO2
を測定することによつて、（PCO＋PH2）／（PCO2
＋PH2O）の値が求められることになる。なお、固
体電解質素子１０から発生する平衡酸素分圧PO2
に対応する起電力Ｅは次のネルンストの式で表わ
される。 Ｅ＝−0.0496Tlog（PO2／0.21） ……(6) すなわち 従つて、前記演算回路１４は、起電力Ｅを入力
とし、(7)式および(5)式の演算を行う機能をもつた
もので、その演算結果としての出力、すなわち
（PCO＋PH2）／（PCO2＋PH2O）に比例した電気信
号を発生し、それを表示手段１５へ伝導し（PCO
＋PH2）／（PCO2＋PH2O）として、還元雰囲気ガ
スの還元度を指示させるものである。 ここで固体電解質素子１０はK〓＝K〓となる温
度Ｔ＝1098〓に一定に保たれている。また前記プ
ローブ２、主通路５、吸引器４など被測定ガスの
通路は、約200℃に加熱されていて、結露を防ぎ、
これによつて腐食を防止するようになつている。 次に、本発明の還元度測定方法および測定装置
によつて、第１表に示すテストガスの還元度を測
定した結果は第１表に示すとおりで、組成から計
算で求めた計算値と実際の測定値とは非常によく
一致しているものである。 なお、測定および計算はいずれも1098〓におけ
るもので、値はいずれも（PCO＋PH2）／（PCO2＋
PH2O）で表わしたものである。
【表】
以上、詳細に説明したとおり、本発明の還元度
測定方法および装置は、還元雰囲気ガスの還元度
を迅速かつ高精度で簡単な機構で測定できるの
で、例えば、製鉄の無酸化炉、連続焼鈍炉、バツ
チ焼鈍炉等の各種還元雰囲気炉の炉内還元度の自
動制御に使用できるものであり、その結果、処理
鋼材の品質向上および燃料の節減効果も期待でき
るのであつて産業上極めて有用な方法および装置
である。
測定方法および装置は、還元雰囲気ガスの還元度
を迅速かつ高精度で簡単な機構で測定できるの
で、例えば、製鉄の無酸化炉、連続焼鈍炉、バツ
チ焼鈍炉等の各種還元雰囲気炉の炉内還元度の自
動制御に使用できるものであり、その結果、処理
鋼材の品質向上および燃料の節減効果も期待でき
るのであつて産業上極めて有用な方法および装置
である。
第１図は本発明の還元度測定方法および測定装
置の一具体例を示す模式的説明図、第２図は酸素
検出器の一具体例を示す説明図である。 １……炉内、２……プローブ、３……酸素検出
部、４……吸引器、５……主通路、６……酸素検
出器、７……入口開孔、８……出口開孔、９……
電気炉、１０……固体電解質素子、１１……内側
電極、１２……外側電極、１３……リード線、１
４……演算回路、１５……表示手段。
置の一具体例を示す模式的説明図、第２図は酸素
検出器の一具体例を示す説明図である。 １……炉内、２……プローブ、３……酸素検出
部、４……吸引器、５……主通路、６……酸素検
出器、７……入口開孔、８……出口開孔、９……
電気炉、１０……固体電解質素子、１１……内側
電極、１２……外側電極、１３……リード線、１
４……演算回路、１５……表示手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 還元雰囲気ガス中の平衡酸素分圧を、1098〓
に一定に保たれた固体電解質よりなる酸素検出器
を用いて検出し、その平衡酸素分圧に対応する起
電力を演算処理して、 PCO／PCO2＝PH2／PH2O＝（PCO＋PH2）／（PCO2 ＋PH2O）＝K〓・PO2 -1/2 の関係より、前記ガス中の一酸化炭素分圧と水素
分圧の和の分圧（PCO＋PH2）と、二酸化炭素分圧
と水蒸気分圧の和の分圧（PCO2＋PH2O）との比
（PCO＋PH2）／（PCO2＋PH2O）で、還元雰囲気ガ
ス中の還元度を測定表示することを特徴とする還
元度測定方法。 ２ プローブに接続された吸引器の吸引によりガ
ス流が流通するプローブと吸引器とを連結する主
通路の管壁に、固体電解質よりなる酸素検出器の
入口開孔と出口開孔とがほぼ同位置に互いに対向
して連結された構造よりなり、1098〓に一定に保
たれた酸素検出部と、該酸素検出部の前記酸素検
出器からのガス中の平衡酸素分圧に対応する起電
力を演算処理して、 PCO／PCO2＝PH2／PH2O＝（PCO＋PH2）／（PCO2 ＋PH2O）＝K〓・PO2 -1/2 の関係より、ガス中の一酸化炭素分圧と水素分圧
の和の分圧（PCO＋PH2）と、二酸化炭素分圧と水
蒸気分圧の和の分圧（PCO2＋PH2O）との比に対応
する信号を発生する演算回路と、該演算回路から
の出力信号を入力とし（PCO＋PH2）／（PCO2＋
PH2O）で表示する表示手段とから少なくとも成る
還元雰囲気ガス中の還元度を測定表示することを
特徴とする還元度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5588679A JPS55147346A (en) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | Method and device for measuring reduction degree |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5588679A JPS55147346A (en) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | Method and device for measuring reduction degree |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55147346A JPS55147346A (en) | 1980-11-17 |
| JPS6337344B2 true JPS6337344B2 (ja) | 1988-07-25 |
Family
ID=13011576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5588679A Granted JPS55147346A (en) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | Method and device for measuring reduction degree |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55147346A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0275225U (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-08 | ||
| JPH0558451U (ja) * | 1992-01-22 | 1993-08-03 | 西日本旅客鉄道株式会社 | ずい道内剛体電車線のカント調整機構 |
-
1979
- 1979-05-08 JP JP5588679A patent/JPS55147346A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0275225U (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-08 | ||
| JPH0558451U (ja) * | 1992-01-22 | 1993-08-03 | 西日本旅客鉄道株式会社 | ずい道内剛体電車線のカント調整機構 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55147346A (en) | 1980-11-17 |
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