トピックス(PC用)

新総合充填所竣工　『災害に強く地域の安心を追求』

2018-11-09T00:00:00+09:00

北海道新幹線　間もなく開通、函館酸素も汗を流しました

2016-01-26T00:00:00+09:00

かつて函館と青森は青函連絡船によって結ばれておりましたが、昭和29年の洞爺丸台風の事故から、函館と本州の人・物の輸送の生命線確保のため、戦前より計画のあった青函トンネル構想が具体化し、昭和39年に「青函連絡船から鉄路へ」とトンネル工事が着工しました。
青函トンネルは工期24年を要して昭和63年に開通し、青函連絡船は同年3月13日に80年に及ぶ歴史に幕を下ろしました。以来、津軽海峡は青函トンネルの鉄路とフェリー会社の海路で結ばれて今日に至っています。

＜青函トンネル工事着工から北海道新幹線開業まで高圧ガスで貢献！＞

当社は、青函トンネル工事着工から今日の北海道新幹線開業までの62年の間に高圧ガス等の分野で貢献させていただきました。
その内容を紹介させていただき、来る開業日を迎えたいと思います。

＜トンネル工事＞

青函トンネル本工事が昭和46年に着工され、当社は工事の本格化に備え、昭和47年に吉岡営業所を開設しました。
以来、工事が終息する昭和61年までの約14年間、酸素ガス及び溶材・保安用品等を納入致しました。

（写真は青函トンネルの北海道側出入口）

近年では

・「炭酸ガス」－アルカリ性廃水中和処理

北海道新幹線はトンネルが多く、区間の約７割を占めるといわれております。
トンネルを施工する際に発生する湧水には、枯葉等の堆積物やコンクリート打設の影響などからアルカリ性が高くなる場合もあり、そのままの状態では排水できません。そのため、炭酸ガスで放流基準内に中和し放流します。

・「酸素・アセチレンガス」－ガス圧接
新幹線が通る高架橋などの構造物の多くは鉄筋コンクリート構造で、内部には鉄筋カゴが使われております。その鉄筋カゴの製作にはガス圧接工法が多く用いられております。
ガス圧接は、接合端面を突き合せて、接合部の酸化膜を酸素とアセチレンガスの量を多くした炎で除去し、加圧、加熱することで、接合端面を溶かすことなく接合する工法です。突き合わせた接合端面はある一定の距離まで近づくと鉄の原子同士が互いに結びつき、鉄を直接接合することができます。

他、レール敷設-約２７０ｋｍに及ぶレール溶接（圧接）、車両基地暖房工事-車両検査建屋の暖房工事（暖房は冬場活躍）

そして、2カ月後の平成28年3月26日、いよいよ北海道新幹線が開業し新幹線が走行します

高圧ガス移動について（トラックでボンベ運搬）

2009-09-01T00:00:00+09:00

高圧ガスの移動には、「タンクローリーの場合」「バラ積容器の場合」「導管の場合」があり、充填した高圧ガス容器を移動する際、法規制で守らなくてはならないルールがあります。

今回、バラ積容器を移動する際、つまり、トラックでボンベを運ぶ際についての主な規制についてお話します。

1.車両の前後見えやすいところに警戒標[高圧ガス]を掲げてください。

2.可燃性ガス又は酸素を車両に積載して移動するときは、消火器・防災工具等を携行してください。

積載する防災工具は、
①車止め（2個以上） ②ロープ（15ｍ以上のもの2本以上）③赤旗
④メガホン ⑤皮手袋 ⑥木槌 ⑦容器バルブグランドスパナ（又はモンキースパナ）⑧容器バルブ開閉ハンドル ⑨懐中電灯（又は赤色合図灯） ⑩漏えい検知剤（又は石けん水）などがあります。

3.「イエローカード」と呼ばれる書面を携行してください。

この書面には積載している「ガスの名称」「性状」「物性・特性」「災害防止のために必要な注意事項」が記載されております。

4.容器（ボンベ）の運搬は転倒転落しないよう固定しなければなりません。又、容器（ボンベ）の揚げ降ろしをするときには、粗暴な取り扱いをしないようにしてください。

5.酸素と可燃性ガスを一緒に運搬する時は、バルブがお互いに向き合わないようにしなければなりません。

6.その他として、容器温度は40℃以下に保つことやガスによっては混載禁止のもの、毒性ガスについて等のルールがあります。又、内容積やその合計などによっても違いがあります。

※詳しくは、高圧ガス保安法第23条、一般高圧ガス保安規則第48条、第49条、第50条、第51条をご参照ください。

以上、主なものについてお話しましたが、規則には罰則もあります。
厳しい法令を守りそれぞれの企業が自主保安対策を施し、高圧ガスによる災害発生防止に努められるようお願いします。

睡眠時無呼吸症候群とCPAP

2009-02-01T00:00:00+09:00

かつて、新幹線運転士が居眠りをして自動停止装置が起動する事件がありました。よく調べてみると、この運転士は睡眠時無呼吸症候群（以下SAS（下注））ということがわかり、大事故につながりかねない事件でした。

これを期に、SASはマスコミで大きく報道され、一躍有名になりました。

この睡眠時無呼吸症、とくべつな病気ではありません。日本人の場合有病率２～４％と言われ、身の回りにもそれらしい方は見受けられると思います。
いびきがひどい人、会議中に居眠りをする人、肥満型の人などは疑いあり。一晩（７時間）に30回以上呼吸の止まる人、一時間に5回以上呼吸の止まる人はこの病気です(一回10秒以上)。

CPAP（シーパップ）（下注）という装置はこの病気を治療するためにつくられたもので、ポンプで空気を送り気道が塞がるのを防ぐものです。
顔のマスクが、わずらわしい感じがしますが、熟睡が得られるので、慣れると気にならなくなるようです。
軽量コンパクトタイプもあり、出張や旅行にも携帯できます。

SASの検査は、専用の機械を使って、自宅でも出来ますが、お勧めは専門の病院で一泊の検査です。呼吸の状況はもちろんですが、脳波、血中酸素濃度、心電図、筋電図などを記録し総合的に判定します。

ひと口にSASといっても、さまざまな病気のもとになると考えられており、患者は幅広い医療知識によって支えられることになります。

注）ＳＡＳ：Sleep Apnea Syndromeの略
ＣＰＡＰ：Continuous Positive Airway Pressureの略

酸素を使うと燃焼がこんなに変わる（その６）ロータリーキルン

2008-11-01T00:00:00+09:00

ロータリーキルンは窯業、非鉄、鉄鋼、さらにはごみ焼却など、幅広く使われている加熱反応窯です。
図では、ゆっくり回転するトンネル炉（ロータリーキルン）の中を、原料は右から左に移動。原料の流れは、炎の流れと向かい合う形になりますので、熱を効率よく使うことが出来ます。

ロータリーキルンの燃焼は、通常は空気が使われますが、酸素を添加することにより、燃焼効率が格段に向上します。理論値ですが、Ａ重油を使った場合、酸素濃度を１０％上げると、火炎温度は約３５０度上がります。
酸素濃度は経済性を見ながら決定されますが、実生産においては、２～５％程度の酸素富化が採用されています。

1.ロータリーキルンにおける酸素富化
目的に応じて、二種類の酸素富化法がとられます。

（１）プレミックス酸素富化法
燃料と酸素富化空気を均一に混合させて燃焼させることにより、キルンの中全体を高温にします。

（２）アンダーショット酸素富化法
火炎に、部分的に酸素を吹き付け、燃焼を促進させる方法です。局部的に温度が上がりますので、近傍の原料は効率よく反応が進みます。

以下はその概念図です。

２．酸素富化の効果
ロータリーキルンにおける酸素富化は次の三つの効果があります。

（１）コスト削減効果
          より安価な低品位燃料への転換が可能になります。
          原油、石炭など燃料高騰が避けられないなか、酸素を富化することにより、安価な低品位燃料への移行が可能になります。
（２）増産効果
           燃料量一定で生産量増加させることができます
（３）省エネルギー
           生産量一定で燃料量を削減できます。

酸素を使うと燃焼がこんなに変わる（その５）ガラス溶融炉

2008-10-01T00:00:00+09:00

ガラス溶融炉ではじっくり原料を加熱する必要があるため、「緩慢燃焼火炎」が使われます。火炎からの放射熱で溶解された、珪砂、ソーダ灰、石灰石などの原料は透明なガラスに仕上がっていきます。目的とする品質や製造コストとの関係で、空気燃焼と酸素燃焼の両方が使い分けられます。

1．「空気燃焼炉」
空気燃焼では溶解炉から排出される熱量が大きいので、蓄熱室を設けた交番燃焼が用いられます。交番燃焼というのは燃焼熱の有効利用のためのシステム。二つの蓄熱室が炉から吐き出される熱を交互に回収し、回収された熱は燃焼空気の予熱に使われます。空気燃焼では窒素酸化物も発生しますので、この削減対策も必要です。

2.「酸素燃焼炉」
「酸素燃焼」では「空気燃焼」に比べ、溶解炉外への排出熱量は大幅に低減します。さらに火炎温度が空気燃焼に比べ８００℃ほど高くなりますので、炉の容積を大幅に小さくできます。
すなわち、下図のようなワンパスでコンパクトな装置が可能となります。
次項のグラフを見ていただくと、これらのことが分かります。

3.「酸素燃焼炉」と「空気燃焼炉」の比較
上記のことをご理解いただくため、空気燃焼炉と酸素燃焼炉の熱排出特性を示します。空気燃焼炉の場合、ガラス溶融点１５００℃付近では、７０％の熱が系外に吐き出されることになります。これは空気中に含まれる窒素ガスに起因するものです。酸素燃焼炉では２０％程度ですから差は歴然です。また、ガラス溶融炉での酸素燃焼の実績値として、燃料削減率は４１％、ガラスの中にできる泡の数はじつに７５％も削減。コスト面、品質面からもお奨めの方法と言えます。
燃料高騰のなかで、酸素燃焼は今後ますます注目されてくる方法です。

酸素を使うと燃焼がこんなに変わる（その4）シリカ球状化

2008-09-01T00:00:00+09:00

前月は「高速燃焼火炎」の利用例として、スクラップ鋼を取り上げました。
今月はさらに温度の高い「高速燃焼火炎」の利用例、シリカの球状化です。

一般的に、球状シリカ（二酸化珪素 SiO₂）は半導体封止材料のフィラーとして大量に使用されています。 ICの集積度が高まるに従い、フィラーは微細かつ高密度になる必要があります。この方法で得られる粒子は以下の点でお客様から喜ばれています。
１．ガラス化が進んでおり、真球に近い形状である（写真）
２．表面がツルツルなので、流動性がよい（写真）
３．粒子系は３０μmに集中

シリカを球状に変える装置のイメージ図です。
シリカ原料は酸素ガスと一緒に上部から吹き込まれます。この段階では、図に示すように、デコボコの尖った粒子です。
途中から燃料のプロパンと一緒になり、均一に混合されます。
さらに燃焼を完全なものにするために、酸素が、二段階にわたり追加されます。
混合が十分に完了した、炉の入り口付近で、いよいよ点火です。
燃焼により得られる火炎温度は、約2５００℃。この火炎の中を通過する際に、融点１７５０℃の二酸化ケイ素は、ガラス状に溶けて、球形になります。
冷却水の役割は、装置の過熱を防ぐものです。

「CERAMELT（商品名）」のご紹介

私たちはグループとして、以上の技術のサポートをしています。
下図は大陽日酸㈱の開発したセラメルトシステムの概念図です。試験装置は山梨研究所（山梨県北杜市）に常置されており、お客様のご要望に応えております。
試験装置の原料供給量は１０～３０Kg/時間程度、使用燃料はプロパンまたは天然ガスで、１２０ｋｗｈ相当です。

酸素を使うと燃焼がこんなに変わる（その3）効率的なスクラップ溶融

2008-08-01T00:00:00+09:00

スクラップ鋼は通常電気炉を用いて新しい鋼材に作り変えます。鋼材を効率よく溶融するために、酸素が登場します。
前回、前々回ご説明した「高速燃焼」によりできる火炎を利用します。

通常は、中央の電極でスクラップ鋼を溶かしますが、流れる電流の偏りによって、溶け残りができます。	ここで登場するのが酸素。偏りの生じるあたりをねらって、高速燃焼火炎で加熱します。使われているバーナーは「SCOPE-JET」。大陽日酸の商品名です。

SCOPE-JET使用例（A重油）（空の状態で火炎のみを撮影）	SCOPE－JET使用例（天然ガス）超音速で噴き出す酸素の周囲に天然ガスを供給して燃焼させています。

この酸素燃焼により、消費電力の節減、溶融時間の短縮、湯温上昇などが得られます。下表は実験値の一例。湯温とは、溶融した鋼の温度のことです。

	電力	溶解時間	溶湯温度
	kwh/ton	min	℃
従来法	４３０	７４．０	１５８０
SCOPE-JET法	４００	７０．０	１６１０

酸素を使うと燃焼がこんなに変わる（その2）二つの火炎

2008-07-01T00:00:00+09:00

物つくりの場では、「燃焼」はいつも主役級。
「燃焼」を工業的に利用する場合、二つの方法があります。
ひとつは、火炎そのものの温度を使う「高速燃焼」、もうひとつは火炎から放射されてくる熱を利用する「緩慢燃焼」です。
どちらにおいても「酸素」が大活躍。

1.「高速燃焼火炎」の例（A重油：５０L/ｈ、酸素：１００Nm³/ｈ）
「高速燃焼」では、ノズルから粒子径を３０μｍ程度の微粒子を噴射。同時にノズル出口あるいは周辺から高速流の酸素を供給し、点火燃焼させます。
下図のような直線型の青色火炎が得られ、長さは約１メートル。

2.「緩慢燃焼火炎」の例（A重油：５０L/ｈ、酸素：１００Nm³/ｈ）
オイル粒子径２００μｍ程度。「高速燃焼」に比べて、大粒子。酸素の供給も「高速燃焼」に比べて低速。同じ量の燃料を使っているのですが、火炎長は「高速燃焼」に比べて約２．５倍。
火炎の中にカーボンを多く滞在するので、放射熱量は大きくなります。

3.火炎温度の違い
「高速燃焼」と「緩慢燃焼」では火炎温度が大きく異なります。
下のグラフは火炎の中心付近の温度をパイロメーターで測定したもの。「高速燃焼」の火炎温度が８００℃ほど高いことが分かります。
火炎の先端部分で「高速燃焼火炎」の温度が低くなりますが、これは火炎長の違いによるものです。

4.火炎の熱放射特性の違い
火炎の中心温度は「高速燃焼火炎」の方が高いことが分かりました。それでは火炎周辺の温度はどうなっているでしょうか。
下図は、火炎から１メートル離れた真横から、熱流束計で放射エネルギーを測定したものです。「緩慢燃焼」のほうが圧倒的に熱量が大きいことが分かります。
完全燃焼に近いバーナーの炎よりも煙の多い落ち葉焚きの方が暖かく感じるなど、一般生活でもこれと似たようなことは経験済み。火炎中のカーボン量の差が放射熱の差になっています。

5.産業界での利用
「高速燃焼」と「緩慢燃焼」はそれぞれの特徴をとらえて、産業界で利用されます。「高速燃焼火炎」は火炎で直接なにかを加熱することに適しており、「緩慢燃焼火炎」は放射による間接加熱に適しています。
その特性に応じて以下のように使い分けされています。

	高速燃焼	緩慢燃焼
火炎の特性	短炎、高温	長炎、高放射熱
用途特性	火炎による直接加熱	火炎放射熱による間接加熱
用途	鉄スクラップ溶融（電炉）火炎中の粉体溶融（セラミックスの球状化）	ガラス溶解炉（反射炉）回転炉、ロータリーキルン

酸素を使うと燃焼がこんなに変わる（その１）

2008-06-01T00:00:00+09:00

最近では、滅多に見られなくなった落ち葉焚き。掃き集められた落ち葉が燃えるのを、いつまでも見つめていた子供の頃。また、太陽光をレンズで集めて、木を焦がす遊びも、不思議な世界への入口でした。
太古の時代、火の利用は人間にとって大きな進歩をもたらしましたが、時に御し難く、災害のもととなり、またある時は、その強大な力ゆえに、信仰の対象でもありました。
これらの興味深くかつ神秘的な例も含めて、通常私たちの目にする「燃焼」は、空気中で起きる比較的”穏やか”なものばかりです。
空気中の酸素濃度は約２１％。この酸素濃度が高くなるにつれて、燃焼の様相は変わってきます。今月からしばらくは、酸素を用いた効率よい燃焼についてです。

1. 「空気燃焼」と「酸素燃焼」
酸素を使うとどのくらい温度が上がるのでしょうか。
下の図はプロパンや灯油などを燃やした時の温度の変化をグラフにしたものです。酸素濃度が２０％付近では約２０００℃ですが、酸素濃度を上げていくと、火炎温度が高くなっていくのが分かります。酸素１００％では２８００℃にもなります。この８００℃の温度差は空気中の窒素が熱を奪っているのが理由です。
産業界では、空気を使う燃焼のことを「空気燃焼」、酸素を使う燃焼のことを「酸素燃焼」呼んで区別しています。
化石燃料が高騰している現在、「酸素燃焼」により燃料の節約を図り、製造コストを低減させようという動きが出ています。

2.酸素を使うとこんなに効率が良くなります
酸素を使うとどのくらい効率が良くなるのでしょうか。
下の図は「空気バーナー炉」と「酸素バーナー炉」の排出ガスの温度と、有効に使われた熱の関係を示したものです。
たとえば、排出ガス１４００℃のところを見ると、「空気バーナー炉」では３７％の熱しか有効に利用できていませんが、「酸素バーナー炉」では８２％の熱が活用できています。
これほどの差があるので「酸素燃焼」は広く産業界で活躍しています。

酸素ガス、窒素ガスの作り方

2008-03-01T00:00:00+09:00

久しぶりに産業ガスの話です。
以前に酸素ガス、窒素ガスの作り方についてご説明しましたが、今月はもう少し詳しく掘り下げてみようと思います。
酸素、窒素の工業的製法はPSA法、膜分離法などいくつかありますが、最も多く採用されているのが深冷分離法です。当社もその深冷分離法により酸素、窒素を作っています。

１．酸素、窒素製造フロー概念図
産業や医療に使われる酸素、窒素は、原料空気中の不純物を取り除いた後、圧縮、冷却を繰り返すことにより作ります。
概略の工程は下図です。
①のフィルターから原料空気が入り、以下番号に沿って原料空気が流れます。コールドボックスと呼ばれる区域で液体空気が出来、さらに精留により酸素と窒素に分かれます。

2.各工程は実際にはどのようになっているのか
上のような図に表すと簡単ですが、実際の工程はもう少し複雑です。それぞれの工程がどのような外観になっているのか以下の写真に示します。

ちょっと理解しにくいのが⑦コールドボックスの中で起きている現象です。
とくに精留塔の中で液体空気が液体酸素と液体窒素に分かれる工程は興味ある現象です。

ちなみに液体窒素はマイナス１９６℃、酸素はマイナス１８３℃の沸点。この沸点の差が、窒素と酸素が分かれるエネルギーです。

「素朴な疑問に答えます」「どうやってガスを容器に詰めるの？　炭酸ガス編」

2007-07-01T00:00:00+09:00

地球温暖化の元凶として目の敵にされている炭酸ガス。産業界で使われている炭酸ガスは、よく考えてみれば、石油化学工業、製鉄所などから出てくる副生ガスを分離・回収し、各分野で有効利用しているわけで、地球環境問題の新たな発生源ではありません。性質を利用して幅広い使い道があります。半自動アーク溶接、土壌中和、炭酸飲料、ビール加圧、冷凍、医療、消火器、炭酸ガスレーザー、温室、等々。
通常はボンベに詰めて搬送します。炭酸ガスは空気中にあるときは気体ですが、圧力や温度を変化させると、比較的簡単に固体になったり、液体になったりします。ですから、ボンベに充填するときや、ボンベから出す時には固体が出来てノズルが詰まらないように注意しなければなりません。

ノズルを通して使用する場合はこの固体を作らないように制御することが大切です。

充填手順の概略は以下のとおりです。

①.受入検査
外観検査、刻印検査、音響検査、臭気検査など、基本的にはほかのガスと同じです。これらの検査に合格すると、次の充填工程にまわされます。

②充填
充填に使われる液化炭酸ガスは大きな金属魔法ビン（コールドエバポレーター、通称CE）に貯蔵されています。この液化炭酸ガスをポンプで加圧して、液体状態のままでボンベに充填します。炭酸ガスが正しく充填されているかどうかは、重量で判定します。

容器のセット	容器を秤量台に乗せ、充填ホースを繋ぎます。
重量計測	秤量器に充填重量を入力し、容器バルブを開け、電磁弁スイッチをオンします。設定重量に達したら自動的に電磁弁が閉じますので、容器バルブを閉めます。
気密試験	容器とバルブのつなぎ目などからモレが出ることがあります。発泡液をかけて検査します。
バーコード読取	容器の刻印の内容をバーコード表示してあります。それを光学的に読み取ります。

充填重量は容器の大きさにより異なりますが、一般的な４０.２ℓ 容器で３０ｋｇです。大量に使用するユーザーには可搬式超低温容器(LGC)を用いて供給します。一般的には充填重量が１６０ｋｇのものですが、さらに大型のものでは４５０ｋｇ充填できるものもあります。

③検査

充填が終わると検査です。

弁シート漏れ検査	容器弁の決められた箇所に漏れがないかどうか、発泡検査をします。
PLラベル貼付	正しく使っていただくために、PLラベルを貼ります。
臭気検査	充填されたガスの臭気検査をします。人間の感応検査です。
純度検査	定められた検査機器を用いて、酸素分、窒素分、水分量を測定します。
荷姿検査	充填ラベルが貼られているか、容器弁を防護するためのキャップが正しく着いているかなどを検査します。

4.当社の工夫
＜透水性床材の採用＞
液化炭酸ガスは低温状態のまま充填しますのでボンベの壁面には大量の霜や水滴が付着します。これら凝縮水が床に溜まることで、作業員やボンベがツルッと転倒することがあります。これを防ぐために充填直後の容器は透水性の床材の上で一定時間水切りを行います。凝縮水は埋設排水管に集まり排出されます。これは安全性・作業環境向上に一役買っています。

「素朴な疑問に答えます」「どうやってガスを容器に詰めるの？　アルゴン編」

2007-06-01T00:00:00+09:00

先月の酸素に続いて、アルゴンです。アルゴンは空気中に０．９３％しかない貴重な気体です。アルゴンは不活性ガスですから、古くは電球や真空管の中に封入して、フィラメントが焼ききれるのを防ぐ目的で使われていました。同様の目的で、蛍光灯や水銀灯にも封入されています。ほかにも、反応を抑える目的で、半導体製造、アーク溶接、金属の精錬など広い分野で使われています。
変わったところでは、熱伝導率が空気に比べて3分の2程度であることに注目して、断熱用としても使われます。ダイビングのドライスーツの中に封入したり、寒冷地の二重窓ガラスの間隙部に封入するのはその例です。

充填手順の概略は以下のとおりです。。

1.受入検査
外観検査、刻印検査、音響検査、臭気検査など、基本的には酸素と同じです。しかし、反応を抑える目的がほとんどですから、不純物の混入には神経を使います。とくに水分が入り込まないように注意します。受け入れ検査で、残圧の低いものはガスを放出して加熱真空引きを行います。これらの検査に合格すると、次の充填工程にまわされます。

2.充填
充填に使われる液体アルゴンは大きな金属魔法ビン（コールドエバポレーター、通称CE）に貯蔵されています。この液体アルゴンをポンプで加圧して、蒸発器で蒸発させてボンベに充填します。ガスが正しく充填されているかどうかは、酸素と同じです。

温度計貼付け	磁石付の温度計を容器の壁面に置きます
温度計測	磁石以外にも放射温度計で壁面温度をチェックします。最近はこの方式が多くとられています。
気密試験	ガスの圧力が上昇するにつれて、容器とバルブのつなぎ目などからモレが出ることがあります。発泡液をかけて検査します。
バーコード読取	容器の刻印の内容をバーコード表示してあります。それを光学的に読み取ります。

充填圧力は通常、ガス温度３５℃で１４．７Mpa（メガパスカル）です。壁温を計りながら、充填圧力を計算して決めます。圧力上昇により、容器の壁温は夏は４０度付近、冬は数℃になります。

3.検査
充填が終わると検査です。

圧力検査	所定の圧力が充填されているかどうかを検査します。
弁シート漏れ検査	容器弁の決められた箇所に漏れがないかどうか、発泡検査をします。
PLラベル貼付	正しく使っていただくために、PLラベルを貼ります。
臭気検査	充填されたガスの臭気検査をします。人間の感応検査です。
純度検査	定められた検査機器を用いて、アルゴン中の酸素濃度、水分量を測定します。純度はＪＩＳ規格をベースに社内規格により規定されています。とくべつの指定がない場合のアルゴン純度は９９．９９６％以上と規定しています。
荷姿検査	充填ラベルが貼られているか、容器弁を防護するためのキャップが正しく着いているかなどを検査します。

このような工程を経てお客様のもとに配送されます。

4.その他

以下はほかにも例があるとは思いますが、当社の工夫による安全策、コスト低減策です。

①逆止解除アダプター当社の場合、ボンベ中のアルゴンガスの全放出を防ぐために、０．３Mｐａを目安にバルブに工夫をしています。充填する場合はこの逆止弁効果を解除してやる必要があります。これはその治具（ジグ）です。
②アルゴン回収圧縮機低温液体のアルゴンは時間の経過とともに進入熱により蒸発が始まります。この蒸発余剰ガスは圧縮機で回収して、定置式ボンベに充填します。

「素朴な疑問に答えます」「どうやってガスを容器に詰めるの？　酸素編」

2007-05-01T00:00:00+09:00

高い圧力のガスを容器の中に詰め込む（充填）のは、そうやさしいことではありません。まず、ガスを容れる容器は、高い圧力に耐えられる強さが必要です。また、充填されたガスは所定の圧力、純度以上でなければなりません。使用に際しては、安全で使いやすくないといけません。充填工場ではこれらのことを配慮しながら、作業をしています。

1.受入検査
お客様から帰ってきた容器は、ガスを詰めてよいかどうか検査をします。
工業用と医療用では若干の違いはありますが基本的に大きな差はありません。
まず、ガスが正常に使用されていたかどうかを検査します。臭気検査、外観検査、そして音響検査です。また、ほとんど同時進行なのですが、充填すべきガス名、前回の容器検査日の確認などを行います。これらの検査に合格すると、次の充填工程にまわされます。

2.充填
充填は容器を充填架台に取り付けるところから始まります。酸素の充填には特別な液酸ポンプが使われます。マイナス１８３℃の液体をそのまま蒸発させて充填します。

ガスは圧縮されると温度が上がります。この現象を利用してガスが正常に充填されているかどうかを計測します。

温度計貼付け	磁石付の温度計を容器の壁面に置きます
温度計測	磁石以外にも放射温度計で壁面温度をチェックします。最近はこの方式が多くとられています。
気密試験	ガスの圧力が上昇するにつれて、容器とバルブのつなぎ目などからモレが出ることがあります。発泡液をかけて検査します。
バーコード読取	容器の刻印の内容をバーコード表示してあります。それを光学的に読み取ります。

3.検査
充填が終わると検査です。産業用と医療用で検査の項目が異なります。

圧力検査	所定の圧力が充填されているかどうかを検査します。
弁シート漏れ検査	容器弁の決められた箇所に漏れがないかどうか、発泡検査をします。
PLラベル貼付	正しく使っていただくために、PLラベルを貼ります。工業用と医療用とがあります。
臭気検査	充填されたガスの臭気検査をします。人間の感応検査です。これは工業用も医療用も等しく行われます。
酸素濃度検査	ヘンペル式と呼ばれる方法で酸素濃度が検査されます。９９．５％以上を合格とします。
窒素濃度検査（医療）	酸素中の窒素濃度を測定します。０．５％以下で合格。
水分量検査（医療）	水分計を用いて露点の検査をします。マイナス５０℃以下で合格です。
局方酸素比色試験（医療）	酸およびアルカリ、二酸化炭素、酸化性物質、塩化物などを検査します。これらのすべてが検出されないことが必要です。
荷姿検査	充填ラベルが貼られているか、容器弁を防護するためのキャップが正しく着いているかなどを検査します。

このような工程を経てお客様のもとに配送されます。

酸素の容器は使い方を誤ると危険です。強い衝撃を与えたり、直射日光などで容器壁の温度が４０℃を超えたりしないよう、正しくお使い下さい。

高圧ガスと安全３「安全に液化ガスを運ぶために」

2006-12-01T00:00:00+09:00

液化ガスの輸送はおもに高圧ガス保安法、消防法などの法律により、安全のための取り決めがなされています。

また、法律の範囲内で各企業がさまざまな工夫をしています。

いくつか、身近な例をご紹介します。

1.液体酸素と液体窒素を間違えて充填しないために

液体酸素、液体窒素は産業界、医療業界で頻繁に使用されるガスです。

酸素のタンクに窒素を入れたりすると、大変な事故が発生する可能性があります。

そのミスを防ぐために、工夫されたのが、充填口（チャージパイプ）の形状です。

窒素は充填ホースも容器側の充填口も三爪形状、酸素はそれぞれ二爪形状となっています。
（ガスの種類によって、爪数及び爪の間の角度が異なります。）

これは大陽日酸㈱の工夫によるものです。

2.専門家が輸送します
高圧ガスの輸送は国家資格を持った「高圧ガス移動監視者」がおこないます。
万一事故が発生した時は、常に携帯しているマニュアル（通称：イエローカード）の指示に従い、無駄のない行動をします。
不時の火災発生に備えて消火器も常時積載しています。
また、緊急時に必要な治工具も常に積載携行しています。

3.車止め
充填中、停車中の車はエンジンを停止し、サイドブレーキを作動させるとともに、車止めで、停車を確実にします。

これらのほかに、運転者は前後左右に気を配り、法定制限速度を原則に、常に状況を見ながら安全な速度で走行します。

高圧ガスと安全２（ボンベの圧力が上がり過ぎた時は）

2006-11-01T00:00:00+09:00

高圧ガスは文字通り高圧のガス。

しかし、周囲の温度上昇などにより、規定以上に圧力が上がったりすると、容器は徐々に膨張し、ついには耐えられなくなって破裂してしまいます。

通常の継目なし容器の場合、最高充てん圧力の５／３倍で耐圧試験をしていますので、この圧力までは安全が保たれるように配慮されています。

しかし、火災による周囲温度の上昇などにより、充填されているガスによっては、爆発とか炎上という最悪の危険な状態も考えられます。

この状態を回避するために一定圧力以上、一定温度以上になると、容器内のガスを放出するための安全装置が容器弁又は容器に取り付けられています。

今月は圧力が常用圧力を超えた場合どのようにしているのかをお伝えします。

１．酸素、窒素、アルゴン、水素、ヘリウム、炭酸ガスなどの継ぎ目なし容器

上の写真に示すような、継ぎ目無し容器。

これらは、通常は１４．７MPaもしくは１９．６MPaの圧力で使われています。(MPa：メガパスカルという圧力の単位)

直射日光や火災などで容器外壁温度が上がると、内容物であるガスは異常な圧力上昇をします。

このような時、容器が破裂しないために、容器弁に安全装置が取り付けられています。

安全装置は容器弁に取り付けられ、可溶栓（可溶合金）と破裂板が併用されています。

この安全装置は破壊式で噴出口から急激にガスを吹き出して、圧力を低下させ内部のガスがなくなるまで、放出を続けます。

酸素容器のような支燃性ガスの容器は安全装置からガスが噴出することにより、燃焼が促進されて危険な場合もありますが、容器が破裂するよりは安全という考え方に立っています。

なお、液化炭酸ガスの場合、温度上昇による圧力の上がり方が特に激しく、約56℃になると破裂板が破裂する圧力(19.6 MPa)に達します。

従って、液化炭酸ガス容器では破裂板のみが使用されます。

２．アセチレン、プロパン容器など溶接容器（継ぎ目あり容器）

これら可燃性ガスの溶接容器はガス種によりＪＩＳ規格で安全装置を規定しています。

アセチレン容器には可溶栓が用いられ、温度が上がり過ぎた場合に作動します。

プロパン容器にはバネが用いられ、圧力が上がり過ぎた場合に作動します。

作動後は規定の圧力でガス放出を止めることが出来ます。

３．トピックス

これから時代の脚光を浴びようとしている水素自動車。

水素自動車は、ガソリン車がガソリンタンクを積んで走るのと同様に、水素容器を積んで走るケースも考えられます。

この場合も可溶栓式（可溶合金）の安全装置が取り付けられることになります。

高圧ガスと安全１「高圧ガス容器の耐圧試験」

2006-10-01T00:00:00+09:00

高圧ガスは文字通り高圧に圧縮されたガス。

街の鉄工屋さんで見かける頑丈そうにみえる高圧ガス容器。

その中にはエネルギーの固まりである高圧ガスが詰まっています。

一見頑丈そうに見える金属製の高圧ガス容器ですが、乱暴に扱ったり、高温に曝したり、表面を腐食させたり等々、扱い方を誤ると、破裂など危険なことになります。

ですから、日常の高圧ガスの充填においても、事前に高圧ガス容器に異常が無いか外観の確認をしてから作業に取り掛かることになっています。

そんなわけですから、高圧ガス容器は使用上の安全を確保するために、「高圧ガス保安法」によって厳しく規制を受けています。

今月は高圧ガス容器を安全に使うために、定期的に行うことが義務付けられている「耐圧試験」のご紹介です。

一般の高圧ガス容器は、種類もしくは製造年によって異なりますが、一定の年数（一般継目なし容器の場合、３年または５年に１回）が経過したら、次に高圧ガスを充填する前に登録された容器検査所で、耐圧試験を受けなければいけません。

以下最も広く使われている、充填容量７立方メートルの鋼製容器の耐圧試験を例に説明します。

１．刻印表示
これは高圧ガス容器の顔のようなもので、この容器がどのようなものかが表示されています。
もちろん、耐圧試験の結果もその都度、表示されています。

２．主な工程
この試験の基本的な考え方は、鋼で出来た容器の壁が、どのくらいバネ性が残っているかを測定して判定するところにあります。

教科書に載っているバネの弾性変形（ヒステリシス）の測定と同じ考えかたです。

工程の概要は図１の通りです。

この中から主なものを選んでご説明します。

（１）耐圧試験
この工程がこの試験の最も重要な部分です。

法律で定められた方法は二通りですが、基本的な考え方は、所定の圧力を掛けた時の膨脹量と圧力を除いた時の残留膨脹量の割合で判定します。

この比は恒久増加率と呼ばれ、７立方メートル容器では１０％を超えると不合格となります。

写真は容器に水を満たし、加圧、膨脹量測定から水廃棄、蒸気乾燥するところまでです。

(2)外観試験、内部検査、付属品検査
耐圧試験以外にも重要な検査項目があります。

容器の外部や内部に、基準以上のキズ、へこみ、さび、亀裂があると不合格です。

もちろん、上記以外にも、ねじ山損傷、高温にさらされていないかなども検査されます。

さらに、容器バルブの気密試験も並行して行われます。

（３）外観整備
耐圧試験に合格したものは、塗装剥離機、塗装を経て、充填されるガス名が表示されます。

３．検査後の処理
不合格品は所有者に確認後、切断等により再充填ができないようにして廃却されます。

合格品は容器検査成績書とともに容器の持ち主に送られます。

高圧ガス機器の内側をのぞいてみよう

2006-04-01T00:00:00+09:00

先月は、容器の内側をのぞいてみました。

今月は、アセチレン酸素バーナーや圧力調整器の内側を見てみようと思います。

1.アセチレン切断用バーナー

アセチレンは酸素と燃焼させることにより、３３００℃という高温を得ることが出来ます。

この温度はほかのプロパンやブタンなどでは容易に得ることの出来ない温度です。

このアセチレンの高い燃焼温度により鉄を効率よく切断することが出来ます。

では、アセチレンバーナーはどのような仕掛けで硬い鋼鉄を切断するのでしょうか。

「酸素－アセチレン炎」で鉄を溶かして切断すると思っている人が多いのですが、これは誤解です。

以下にどのようにして鋼材を切断するのか説明します。

写真１はバーナーの全体図です。

図１は酸素とアセチレンがどのようにバーナーの中を流れるのかを示します。(図１をクリックすると拡大ページが表示されます。)

図１をみると、アセチレンと酸素が混合されて流れるルートと、酸素だけ流れるルートに分かれているのが判ります。

鋼材を切断する時は、まずアセチレンと酸素の混合ガスを燃焼させて、切断しようとする鋼鉄を予熱します。

図１の酸素とアセチレンの混合ガスの流れる茶色のルートです。

茶色ルートの混合ガスを燃焼させて、対象となる鉄を加熱します（業界では予熱といいます）。

鉄の発火温度９００℃くらいまで十分予熱が出来たころ、酸素切断バルブを一気に開いて、バーナーの酸素専用のルート（図１の青のルート）に高圧酸素を流します。

これにより急激な鋼材の酸化反応が起きて、赤熱された鋼は吹き飛ぶように切断が進行します。

写真２はバーナーのアセチレンと酸素の流路部分を切断した図です。

写真３は「酸素ーアセチレン炎」と「溶断用酸素」を通すノズルの切断サンプルです。

写真４は切断された鋼材の断面です。(写真４をクリックすると拡大ページが表示されます。）

2.圧力調整器（LGC）

酸素もアセチレンもボンベの中は高圧になっています。

この圧力のまま燃焼させるのは技術的にも難しく、非常に危険です。

酸素－アセチレンバーナーでガスを燃焼させるときには、安全な圧力まで下げて、燃焼に必要な量だけを取り出してから使う必要があります。

この圧力を安全に効率よく下げる道具が圧力調整器です。

写真５から８は圧力調整器のいろいろな商品例を示したものですが、圧力を下げる原理はどれもおなじダイヤフラム式です。

図２に、ダイヤフラム式の圧力調整器が、どのようにして圧力を下げているのか原理概念図を示します。

酸素用の圧力調整器は発火を防ぐために、油脂類など可燃物が完全に取り除かれていなくてはなりません。

調整器の表面には「USE NO OIL」または「禁油」などと表示されています（写真９）。

高圧ガス容器の中をのぞいてみよう

2006-03-01T00:00:00+09:00

低温液体容器、アセチレン容器、高圧酸素容器など、その内側はどのようになっているのでしょうか。

低温液化ガスは常温に戻ると数百倍の容積になりますので、扱い方によっては非常に危険な物質です。

ここでは、その危険なガスがどのような容器にいられて使用されているのか、容器の外側を取り除いたり、半分に切断したりして、内側を見てみようと思います。

1.コールドエバポレーター
（一般にはCEと呼ばれる）

液化酸素、液化窒素、液化アルゴン、液化天然ガスなどの超低温液化ガスを貯蔵する容器です。

これらはマイナス２００℃近い液体ですから、貯蔵には魔法瓶構造をした容器を使用します。

この容器をＣＥと呼んでいます。

構造を図１に示します。

これら内容物を使用消費するときは、液の状態でも、ガスの状態でも、使用者が自由に取り出すことが出来るような構造に作られています。

つまり、ＣＥの上部配管から取り出すとガスが、下から取り出すと液が取れることになります。

外観は写真１のとおりです。

展示用サンプルですが、外槽を取り除いたところをお目にかけます（写真２）。

外槽と内槽の中間にはパーライトという断熱材を入れて真空にする断熱法が一般的です。

これを「粉末真空断熱」と呼んでいます。

さらに高度な断熱を必要とする場合は、プラスチックの薄膜にアルミを蒸着したフィルムを何層も巻き付ける方法もとられています。

これはスーパーインシュレーションと呼ばれ、高価ですが、内容物の蒸発を低く抑えることが出来ます。

また、断熱層を薄く出来るので、容器全体の大きさを小さくすることが出来ます。

2.可搬式低温貯槽（LGC）

CEは動かすことは出来ませんが、LGCは超低温液化ガスを効率よく運搬し、使用するための小型容器です。

外観を示します。実際に切断してみたのが写真です。

全体的にはトラックの搬送を意識して丈夫に作られていますが、内装は首の部分だけで支持されていますので、運搬中など丁寧に扱わなければならないことがわかります。

もちろん横積みは厳禁です。

3.継ぎ目なし容器

酸素、窒素、アルゴン、水素、ヘリウムなど一般的な高圧ガスはこのタイプの容器を使います。

１４．７MPａ（メガパスカル）の圧力に耐えるために厚い鋼鉄で出来ています。

写真が内部の状態を示しています。写真で、内側に光沢があるのは、特別な用途向けに、特殊な研磨をしているためです。通常用途ではもう少し輝度は低くなります。

4.アセチレン容器

アセチレンは非常に不安定なガスです。

ボンベの中で圧縮するとわずかなエネルギーでも爆発する危険性があります。

また、酸素が無くても圧縮すると自己分解する危険なガスです。

ですから、容器もその特性を踏まえて工夫されています。

写真６はアセチレン容器の断面で、一般容器のように中空ではありません。

容器の中は多孔質物質が詰まっていて、これにアセトンまたはDMF（ジメチルフォルムアミド）を含浸させたあと、アセチレンガスを溶解充填します。

ガスの三態

2005-11-01T00:00:00+09:00

私たち工業ガス業者が高圧ガスを販売する場合、商品のほとんどが液体か気体のかたちです。
酸素、窒素、アルゴンなどは液体の場合は極低温なので、魔法瓶のような断熱された容器で運搬、貯蔵されます。
気体の場合は鋼またはFRP製の高圧ボンベに充填されて、運搬、貯蔵されます。
しかし、炭酸ガスだけは液体、気体のほかに、固体で頻繁にあつかわれます。
この固体はケーキ保存や冷凍食品の保存で、皆さんよくご存知の、ドライアイスです。
余談ですが、炭酸ガスと同様に固体を利用する身近な物質に水があります。
水は液体も気体（蒸気）も固体（氷）も日常生活の中で利用されています。
物質は温度と圧力を変化させることにより気体⇔液体⇔固体の間を行き来します（相変化）。
特別な場合として、気体でも固体でも液体でもない、超臨界という状態もあります。
今月は炭酸ガスを例にとって物質の三態についてです。
炭酸ガスの相変化を直接目で見ようということで、大阪府高圧ガス安全協会（注１）が興味深い実験をしました。
それは高圧ガスボンベの壁面に特殊なのぞき穴を作り、圧力変化により中の炭酸ガスがどのようになるかを観察するというものです。
ボンベに入っている炭酸ガスは常温では液体となっています。
液体であることを示した写真です。

このボンベのバルブを開いて圧力を下げていくと温度が下がり、液体の炭酸ガスをさらに冷やしていくと、マイナス56.6℃、0.518MPaで固体（ドライアイス）になります。
この点では気体、液体、固体が同時に存在します。
これを三重点といいます（写真）。

とくべつな仕掛けをすると気体と一緒に固体を取り出すことが出来ます（写真Ｃ）。
炭酸ガスの物理的性質の傾向として、圧力を上げていくと気体が液体になり、温度を下げていくと固体になります。
しかし、温度が31.1℃を超えると、いくら加圧しても液体にはなりません。
この温度を臨界温度（臨界点：写真）といいます。

つまり、31.1℃以下で圧力を加えると、液体の炭酸ガスができるということです。
このときの圧力は7.382MPaで臨界圧力といいます。
もう少しわかりやすくするために、炭酸ガスの状態図（P－T線図）（注2）を以下に示します。

図中赤線部分のＡ点付近（常温）より、徐々に圧力を下げていくと温度と圧力が下がり、Ｂ点（三重点）へ到達し固体化します。
また、逆に圧力を上げてゆくと、赤線に沿って固体から液体、そして超臨界状態へ変移します。

注１：（社）大阪府高圧ガス安全協会
http://www.daiankyo.or.jp/

注2：液化炭酸ガス取扱テキスト炭酸ガス工業会

オリジナルビデオは、「（社）大阪府高圧ガス安全協会」様が販売しておりますので、鮮明な画像でご覧になりたい方は、そちらの方もご利用下さい。

混合ガスの話（産業の現場で）

2005-10-01T00:00:00+09:00

今回は工場など産業界で使われている混合ガスの話です。
混合ガスは産業ではいろいろな場面で使われます。
ほんの一部ですが以下に溶接用、半導体製造用などのご紹介をします。

1.溶接のシールドガス

溶接作業において、溶融点以上の高温にさらされた金属は空気中の酸素、窒素、水分などと反応して、強度低下、耐食性低下、有害ガス発生、外観不良などをひきおこします。
これらを防止するために、外気遮断用のガス（シールドガス）が使用されます。
シールドガスは通常炭酸ガス、アルゴンなど単体で使用されますが、混合ガスが使用されることも増えてきています。
単体のガスに他のガスを混入させることにより溶接表面を飛躍的に向上させることが出来ます。
写真は炭酸ガス単体とサンアーク（アルゴン、炭酸ガスの混合ガスの商品名）の溶接面の比較です。
サンアークを使うと溶接面だけでなく一酸化炭素などの有毒ガスの発生も飛躍的に抑えることが出来ます。
ちなみに、シールドガスとして使用される主なもの、単体で使用されるガス種を下表に示します。

混合ガスへ添加される	ヘリウム	炭酸ガス	酸素	水素	窒素
単体で使用される	アルゴン	炭酸ガス	ヘリウム

これらのシールドガスは、通常は約１５メガパスカルの圧力でボンベ充填されて出荷使用されますが、大量に使用する場合は使用する工場内で専用の混合機を使って製造しながら使用する方法が取られることもあります。

注）一部「溶接技術」２００５．６「産業ガスの基礎知識」佐藤豊幸より引用

2.半導体関連用

混合ガスは半導体の分野でも大活躍します。
半導体製造におけるガスの種類は１００００種類以上になるとも言われ、用途も多岐にわたっています。
半導体に使われるガスはほとんど有毒ガスです。
単体ガス、混合ガスを総称して特殊ガスと呼び、ボンベに充填されたガスはシリンダーキャビネットと呼ばれる特別な部屋に入れて使用されます。
また、有毒ガスですから、絶対的安全を配慮した廃棄設備が使用されます。
写真はウエハー上の結晶を促進させるドーピングガスの一種「水素－ホスフィン」混合ガスです。

混合ガスの話（医療の現場で）

2005-09-01T00:00:00+09:00

今回は混合ガスの話です。

私たちの生活の中で混合ガスが登場することはほとんどありませんが、いつも何気なく吸っている空気は、身近な混合ガスです。

空気中の多い順に、

①窒素（N_２）	②酸素（O_２）	③アルゴン（Aｒ）	④二酸化炭素（CO_２）
⑤ネオン（Ne）	⑥ヘリウム（He）	⑦メタン（CH_４）	⑧クリプトン（Kｒ）
⑨水素（H_２）	⑩亜酸化窒素（N₂O）	⑪一酸化炭素（CO）	⑫キセノン（Xe）
⑬オゾン（O_３）	⑭二酸化窒素（NO_２）	⑮アンモニア（NH_３）	⑯二酸化硫黄（SO_２）

・・・・・・などとなります。

以下は医療で使われる混合ガスのご紹介です。

1.合成空気

通常、空気中には、かび、細菌、ウイルスなど微生物や、一酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物など微量の化学物質が含まれています。
抵抗力の低くなった人体に対して、呼吸する空気が感染源や症状悪化の原因となることもあります。
合成空気はこれらの感染や増悪から患者さんを守るために考え出されたものです。
酸素と窒素は精留搭を使って純物質に近い形で製造され、これを空気と同じ組成に混合したものが合成空気です。
混合は混合機を使用しておこなわれ、空気組成は厳しくコントロールされます。
感染を極端に嫌うＩＣＵ、手術室などで使われています。
写真は合成空気を作り出すための酸素と窒素の大型容器です。

2.亜酸化窒素（笑気ガス）／酸素

最もポピュラーな麻酔ガスです。
沈静効果があるためほかの麻酔剤と併用して古くより使われています。
歯科でも患者さんの鎮静効果を目的に、低濃度の笑気ガスを使用しているところがあります。
かならず酸素との混合ガスとして使用されます。

亜酸化窒素は2016.2に「指定薬物」となりました。

3.炭酸ガス／酸素、窒素

呼吸における炭酸ガスの役割は意外と知られていません。
炭酸ガスが呼吸するガスの中に含まれていないと、我々は呼吸することが出来なくなります。
かつて高名な女性の水泳選手がプールの中で失神状態になったことがありました。
これは肺の中で、過度に空気の入れ替えをやりすぎたために、呼気中の炭酸ガス濃度が低下して、呼吸中枢を刺激するに十分な量がなくなってしまったことによるものです。
深呼吸を激しく繰り返すことにより同様の症状がおきることがあります。
医学的には過呼吸症候群と呼ばれるものです。
スポーツなどで過呼吸になった場合は、本人の呼気をポリ袋などに取って再びすわせることでかなり回復が見られます。

4.キセノン（ゼノン）／酸素

これは特殊な使い方です。
キセノン（ゼノン）は空気中に微量に存在するいわゆる希ガスですが、麻酔性があることが古くから知られています。
テスト的には使用がおこなわれており、麻酔源を取り去ることにより、短時間で覚醒が起きるので、理想の麻酔材といえます。
高価であることからなかなか普及しませんが、面白い存在です。
また、別の用途ですが、脳内の血流測定用にも使われます。
キセノンＣＴ脳血流検査と呼ばれるものです。これにより、脳梗塞、アルツハイマー型痴呆症など脳血管の状況がわかります。
医療現場で使われる混合ガスはほかにも分析機器校正用、滅菌用、ＭＲＩ、レーザー、細菌培養など幅広い用途があります。

酸素の話（医療の現場･･･液体酸素編）

2005-08-01T00:00:00+09:00

私たちは酸素を吸って生きています。

酸素は吸うときは気体ですが、運搬や貯蔵は液体でおこなうことが一般的です。

液体酸素の体積は気体酸素の約８００分の１で、効率よく大量に運搬したり貯蔵したりするのに適しているからです。

液体酸素はマイナス１８３℃という極低温の物質。

このままでは危険ですから、呼吸用に使う場合はいったん蒸発させて常温の気体にしてからということになります。

液体酸素を効率よく貯蔵、消費するために、専用の機器類が使われています。

液体酸素を蒸発させずに安全に運ぶタンクローリー車、タンクローリー車から下ろされた液体酸素を長期間安全に貯蔵する容器、貯蔵された容器を安全に効率よく蒸発させて、気体の酸素に換える蒸発器などがそれです。

酸素は単に極低温の蒸発しやすい液体というだけでなく、物を燃やす性質（支燃性）がありますから、周囲に燃えやすいものを置かないという配慮も必要です。

今回は医療の現場で使われる、液体酸素を容れる容器類のご紹介をします。

病院、医院など医療機関で使用される容器および在宅患者さんを対象にした在宅酸素（ＨＯＴ：Home Oxygen Therapyの通称）で使われる容器はおもに以下の四種類です。

1..コールドエバポレーター（Cold EvaporatorでCEと略します）

これは大量に液体酸素を消費する大病院などに設置されます。

これはおもにステンレス鋼で出来ている大きな魔法瓶と液体酸素を安定して蒸発させるアルミニウム製蒸発器などからできています。

このCEに液体酸素を容れる時は専用のタンクローリーで行われます。

ＣＥの中に蓄えられた液体酸素は蒸発器を通して、使用場所に気体として供給されます。

近隣の景観への配慮から絵画など装飾を施すこともあります。

2.可搬式超低温容器（Liquid Gas ContainerでLGCと略します）

これは中程度の規模の施設で使用されます。

基本的な構造は前述のＣＥと同様に鋼製の二重容器すなわち魔法瓶です。

この容器には蒸発器が内蔵されているものもあります。

3.在宅用液体酸素容器

これは在宅患者さん専用に作られた容器です。

患者さんが小型容器（下記※）に移充填しますので、容器内圧力も低く設定されています。

また液の残量や圧力の確認が簡単に出来るよう工夫がなされています。

この容器ひとつで通常の患者さんですと2週間程度は使用可能です。

4.携帯用液体酸素容器（※）

これは超小型の液体酸素容器で、外出など自宅から離れる時に使います。

使用量にもよりますが数時間の使用が可能です。

重量は空で１．１Kg、酸素満量時で１．５Kg程度で非健常者の負担軽減が配慮されています。

酸素の話（医療の現場･･･ガス編）

2005-05-01T00:00:00+09:00

私たちが毎日吸っている酸素は空気中に約２１％。

一般の健康な人は酸素濃度２１％の空気をなんの意識もなく吸っています。

しかし、いったん肺や心臓などに支障が出ると、空気中の２１％の酸素では必要な量を身体に取り込めなくなります。

このような時、呼吸する空気中の酸素濃度を上げてやることにより、体内に必要な量の酸素を送り込みやすくします。

このような酸素のことを一般に医療用酸素と呼んでいます。

医療用酸素は、法律上は少しややこしくて、ボンベで使用される酸素ガスは「日本薬局方酸素」、液体で供給されるものは「日本薬局方外液体酸素」と呼ばれます。

このことを決めている法律は「薬事法」ですが、酸素は一般の薬品とは違って、高圧ガスですから薬事法、医療法以外にも「高圧ガス保安法」の適用を受けています。

今回はガスで供給される「日本薬局方酸素」について、どのように充填され、配送され、使われているのか、説明します。

ボンベの種類

材質は鋼、アルミニウムと樹脂（FRP）の３種類（写真）。

定置用のものは重いけれども丈夫で安価な鋼製、病院内で持ち運びするものは比較的軽量で丈夫なアルミ製、在宅酸素の患者さんが外出などに使うものは最軽量のFRP製、という使い分けがされています。

これらのボンベは法律で定められた耐圧検査をパスしなければ使用できないことになっています。

FRP容器は鋼の容器と違って、３年毎の検査をパスしても１５年間しか使用できません。

ガスの充填

ガスの充填は写真のような特別に管理された充填室で衛生的に行われます。

工業用用途のガスとは区別された経路で、酸素純度、臭気、圧力などが管理されます（写真）。

配送

配送も専用車両で専従の担当者が配送します（写真）。

使用される場所

自宅（在宅酸素）、病院、救急車など。

とくに、在宅で酸素を使っている方のためには、外出する場合を考えて、軽量の酸素容器が使われています。

これはFRP容器と呼ばれ、アルミニウム容器を芯にして周囲を特殊な繊維と樹脂で固めて作られています。

ちなみに、空容積１０リットル容器の場合、鉄容器重量１１～１４Kg程度、アルミ容器だと８Kg程度。

FRP容器はずっと小型になりますが、空容積２．８リットルで１．５Kg程度と、身体の弱い方への負担もかなり軽くなります。

ボンベ以外でも継続的に室内で酸素を吸われる方のためには、電気式酸素濃縮器があります。

細くて長いホースで酸素供給をすることにより、トイレ、入浴など屋内での行動には大きな支障が出ないように工夫されています。

ヘリウムの話

2005-04-01T00:00:00+09:00

ヘリウムは化学的には不活性で、他の物質と化合することはありません。
また、液体にすると沸点はマイナス２６８．９℃という極低温。
液体窒素がマイナス１９５．８℃ですから、その冷たさが判ろうというものです。
ガスとしてのヘリウムは重さが空気の約７分の１（比重０．１４）で極めて軽いガスです。

上記のような特徴を利用してヘリウムには様々な用途があります。

化学的不活性ということを利用して、半導体製造、溶接用シールドガス、光ファイバー製造、深海で酸素と混合して呼吸ガス、ガスクロマトグラフィーなどのキャリアーガス。

ちなみに、一時ドナルドダックのような声を出すガスがパーティー用のグッズとして爆発的に売れたことがありましたが、これは酸素２０％、ヘリウム８０％の混合ガスを風船の中につめたものです。

この現象はヘリウム混合ガスを呼吸用ガスとして使用する深海での作業の中で経験的に発見されたものです。

深海の場合、窒素の代わりにヘリウムを使うことにより潜水病などになりにくくなります。
（注意：１００％のヘリウムを吸うと即座に窒息死ということになります。ご注意ください）。

極低温という物性を利用して得られる超電導現象を利用した様々な機器。
たとえば医療の画像診断に使われるMRI（写真）、愛・地球博のリニアモーターカー（写真）。
低比重ということを利用して、飛行船、風船（写真）など。

ヘリウムは通常は写真に示すようなボンベに詰められて、高圧ガスとして販売されます。

先月も書きましたように、口金の部分は水素と同じく左ネジとなっています。

しかし、大量貯蔵、大量輸送のような場合は容積効率の関係で液体での扱いが有利です。

液体の場合、問題は沸点が非常に低いことです。

したがって液体ヘリウム容器は一般の低温容器にさらに工夫が加えられています。

少し専門的になるのですが、スーパーインシュレーションといって、容器の周りをアルミを蒸着したフィルムで何層にも巻いて、それを高真空にして断熱層を作っています。

さらに高真空断熱層の外壁を液体窒素で冷却するダブル構造にしています。

つまり、液体ヘリウムを入れた高真空断熱容器を液体窒素の中にドブンと漬けたような形で輸送や貯蔵をします。

写真はそのような形で外航船に積載されるコンテナと液体ヘリウムを製造する液化機です。

このようなわけで、ヘリウムは現代社会に不可欠のガスになりつつありますが、空気中には５PPM（１００万分の５）しかありません。

わずかに特定の天然ガスの中から取り出すことの出来る貴重なガスです。

世界市場は北米産がの９０％を占めていると言われてきましたが、日本にはアメリカ以外にもアフリカ、中近東などからも入ってきています。

最近では新たなソースを求めて動きが始まっており、親会社である大陽日酸においても、安定供給体制を確保するため、ヘリウム精製液化事業合弁会社をアメリカに設立いたしました。又、東シベリアの天然ガス田におけるヘリウム開発について、ロシアの企業と協力関係を取り決め、2018年以降の稼働を目標に、検討が開始されています

地球上に有限なヘリウムは使用量の抑制や回収なども考えていかなければなりません。

水素の話

2005-03-01T00:00:00+09:00

燃料電池や燃料電池自動車で一躍クローズアップされている水素。
水素は燃焼すると水になります。
私たちが日常飲んでいる水です。
石油類と違ってまったく炭酸ガスを出さない水素は環境にやさしいことが注目されて、「未来のエネルギー」もしくは「未来のエネルギーを運ぶ物質」として期待されています。

水素と言うと７０歳以上の方は巨大飛行船ツｴﾂペリン号やヒンデンブルグ号を思い起こすのではないでしょうか。
１９３７年ニューヨーク郊外の飛行場で、巨大なヒンデンブルグ号が爆発炎上するニュース映像は世界中に水素の恐ろしさを伝えました。
この事件以来、気球や飛行船などに水素が使われることは非常に少なくなってきました。
今では縁日のゴム風船もふくめて何かを浮かばせる物質として使われるガスは燃えないヘリウムが用いられています。

このように扱い方を誤ると危険なこともありますので、水素ガスは正しく取り扱う必要があります。

まず、ほかのガスと区別するために容器の色は危険を知らせる赤です。
ちなみに酸素は黒、炭酸ガスは緑、アンモニアは白、塩素は黄色、アセチレンは褐色、また窒素、ヘリウムなど多くのガスはグレーなどとなっています。

また、ほかのガスと間違えて使わないようにガスを取り出す口金が左ねじになっています。
左ねじは水素のほかにはヘリウムや半導体に使用するガスがあります。

水素は危険なガス、ヘリウムは高価なガス、半導体関連ガスは危険かつ高価なガスということで左ねじになっているのだと思います。

水素のこれからの用途は、燃料電池、水素自動車などが主流になっていくと思います。
自動車は直接水素を燃焼させて内燃機関の動力にするものと、燃料電池として動力を取り出すものとに分かれていますが、どちらが主流になるかはこれからということになります。
すでに自動車用燃料を目的に水素ガススタンドなどが作られています。
写真は大陽日酸株式会社が東京北区千住に設置したものです。
3月25日から名古屋で開催される万国博覧会「愛・地球博」でも水素ガススタンドが展示される予定です。

少しマニアックになりますが、次の写真は水素泡箱といって、素粒子の飛翔する様子を眼で見るように工夫されたものです。
液体水素で満たされ、強い磁場のかけられた容器の中に外部（宇宙など）から飛んでくる粒子の飛跡をとらえた写真です。
ニュートリノを検出した小柴教授のカミオカンデとイメージが重なりますね。
この装置は大陽日酸（旧日本酸素）が高エネルギー研究所から委託を受けて製造したものですが、現在は使われていません。

炭酸ガスの話

2005-02-01T00:00:00+09:00

地球温暖化の元凶として目のカタキにされがちな炭酸ガス。
筆者が４０年ほど前にこのビジネスに入った頃は、大気中の炭酸ガス濃度は３００PPM程度でしたが、最近では３７０PPM程度まで上がっていて、この値は世界各地でほぼ同じ数値を示しています。

また、炭酸ガスの影響する機械装置の設計計算では４００PPMとして扱っているところが多いようです。

このような急激な濃度増加に対して、環境への影響を懸念する人が多いのは当然のことでしょう。

しかし、炭酸ガスは炭酸同化作用で植物の生育に不可欠で、私たち人間が生きていくためにも無くてはならないものです。
ここではほんの一部ですが、炭酸ガスが生活の場で活躍している例についてご紹介しようと思います。

一番身近なものはビールでしょうか。

でんぷん質がアルコール発酵するときに大量の炭酸ガスが発生します。
日本酒などの場合には、この炭酸ガスを追い出してしまいますが、ビールの場合は炭酸ガスを残したまま飲用します。
そして、ビヤホールなどで出される生ビールは、ボンベの中に入った炭酸ガスを押出し用ガスとして使います。

炭酸ガスに少量の窒素を混ぜると、ビールの泡がよりいっそう細かくなり、ビールの泡持ちが良くなります。
弊社ではグループ会社の「日本炭酸瓦斯(がす)株式会社」の力を得てビヤホール向けの混合ガス装置も販売しています。

ドライアイスも身近な存在です。

ケーキや冷凍食品を購入した際に、保冷剤として袋の中に入れてもらうことがありますから、よくご存知と思います。
マイナス７８℃の冷たい白色の固体です。

この冷たさを利用して、血液、医薬品の輸送保存、生鮮野菜や果実の輸送に使用されます。

葬儀の際の棺の中の保冷剤は特殊な例ですが、大量に使われています。

ドライアイスはほかにも冷たさを必要とする実験や、ガスクロマトグラフィー（微量成分の分離分析法）のトラップなどにも頻繁に使われています。

ドライアイスの作り方は簡単でガスボンベから細いノズルを通して空気中に噴射するだけで作ることが出来ます。
空気中に噴射した時は白い粉状（スノードライ）ですが、これを型にはめて圧縮すると、いわゆるドライアイスが出来上がります。

炭酸ガスはドライアイスとして冷たさを利用する以外にも、ガス本来の物性を利用した用途があります。

食品の場合は制菌作用や酸化防止を目的にビンや袋の中に食品と一緒に充填されます。
溶接はもっともポピュラーな用途です。

　又、温浴施設、エステティックサロン、フィットネスクラブなどで人工炭酸泉が導入され、美容や健康目的として利用されています。また、近年では各家庭でも利用できる人工炭酸泉装置が登場し、誰でもより身近に炭酸泉を利用することができるようになりました。

変わったところでは、柿の渋抜きにも使用されています。
柿の産地によって有効な品種とそうでない品種があるようですが、これは今後の興味深い研究課題でしょう。

もっとも特殊と思われる用途は超臨界状態を利用した微量物質の抽出で、香気成分や特殊な油などを抽出するのに使われています。
超臨界状態とは固体でも液体でも気体でもない状態のことですが、詳しくお知りになりたい方は、炭酸ガスの状態図で調べてみてください。
ネットで「炭酸ガス、超臨界」などで検索をかけると詳細がわかります。

窒素の話

2005-01-01T00:00:00+09:00

あけましておめでとうございます。今年もよろしくお願いいたします。

空気の約８０％は窒素です。私たちは空気中の酸素を吸って生きているのですが、量的な比率から言えば、窒素を吸って生きているといっても間違いではないかもしれません。
今月は私たちの生活にもっとも身近な窒素についてです。
最初に、窒素消火器と言うのはどうでしょう。
火災の消火に水が有効なことは古くから知られていることです。
消防車が大量に放出して火事を消し止めるのは、昔も今も変わりありません。
また、立体駐車場や工場など特別な場所では炭酸ガスやハロゲン化物による消火も採用されています。
ところが最近では、コンピューターなどIT機器類が盛んに使われるようになり、水を極端に嫌う場所も増えてきました。
また、炭酸ガスなども人体への毒性がありますので、人がいる間は放出できません。

かつて、東京で電話交換機の火災で長期間、通信が不能になったのは記憶に新しいところですが、これも水を嫌う典型的な場所といえるでしょう。
このような水、炭酸ガスなどの足らざるところを補うべく、窒素消火器が考案されました。

空気中で酸素濃度が１２％以下になると一般的には燃焼が止まるといわれています。
都合のよいことに、燃焼は止まりますが、人命には影響が出ません。
１２％という酸素濃度は富士山よりちょっと高い山と同程度の酸素分圧ですから、人間が短時間活動するのには支障の無い濃度というわけです。
当社もこの装置を函館市中央図書館に採用していただきました。

つぎは窒素充填タイヤです。

タイヤへの窒素充填は、高速、高負荷で回転する航空機やレーシングカーのタイヤには古くから採用されています。
最近では高級車やスポーツカーにも窒素充填タイヤが採用されるようになって来ました。
街を歩いていると、ガソリンスタンドに「タイヤに窒素充填いたします」という看板を見かけるようになりました。
「タイヤから空気が抜けにくい」「ゴムの酸化が防止される」「燃費が良くなる」「衝撃が少なくなる」などの利点があるようです。
タイヤ４本分２０００円程度です。
興味のある方は試してみたらいかがでしょうか。

安定同位元素18O

2004-08-01T00:00:00+09:00

¹⁸Ｏなんて関係ないよ、などと言わないでください。

わたしたちの身体にできるがんを探し当てる薬品の原料として、ますます身近な存在になるはずです。

FDG（fluorodeoxy glucose）－PET（positron emission tomography）診断と呼ばれるがんの診断法の中で用いられる薬品のことです。FDG－PET診断をもちいると、一部の例外を除いて全身にできるがんを同時に、しかも痛みや苦痛もほとんど無く発見することができます。

この方法は欧米が先行していましたが、日本でもすでに健康保険での診断が可能になっていて、全国的に普及が進み函館においても受診が可能です。

酸素は通常は原子量１６で¹⁶Ｏと表示されますが、これよりもちょっと重い¹⁸Ｏは化学的な性質はまったく酸素と同じですが質量だけ違う物質です。これを安定同位元素といいます。

この¹⁸Ｏをブドウ糖の中に入れ、サイクロトロンを使って陽子を当てて、ガンマー線を放出するF－１８（¹⁸F）に変えて、体内に注入します。ブドウ糖はガン細胞のあるところに集中する性質がありますので、¹⁸Fはブドウ糖の中に取り込まれたまま、がんの部位に集まります。¹⁸Fは弱いガンマー線と呼ばれる放射線を出します。ガンマー線は身体に有害ですが、半減期（放射能が半分になるまでの時間）が短いので、身体に大きな影響を与えることなく検査に供されます。これまでがんの診断は患者さんにとってはかなりの身体的苦痛を強いる場合が多かったのですが、PET診断法だと苦痛を伴わない正確な診断が短時間で可能になります。

この物質はすでに大きな病院では扱われていますが、検出装置が高価なため、普及にはもう少し時間がかかります。

弊社の筆頭株主である大陽日酸㈱はこれまで輸入に頼っていた¹⁸Ｏを国内で初めて量産化することに成功しました。徹底した品質管理のもとで製造される¹⁸Ｏは、日本のがん診断の普及と予防医学の発展に大きく貢献するものと期待されています。

製造法はいくつかありますが、同社は永年培ってきた、深冷分離による方法を採用しています。現在（2016.3）では３工場体制とし年間600kgを生産しております。

写真は大陽日酸が¹⁸Ｏを製造するために製作した、高さ70メートルの精留塔です。この精留塔の中で、¹⁶Ｏ、¹⁷Ｏ、¹⁸Ｏなどが、微妙な沸点差によってわけられています。

注）FDGはfluoro deoxy glucose
PETはPositron Emission Tomography

実生活の場での酸素の役割いろいろ

2004-06-01T00:00:00+09:00

酸素は私たちの生活のなかで、実に多くの場面で使われています。

工業的には、鉄鉱石から銑鉄を造る時、さらにその銑鉄から炭素を取り除いて鋼を造る時、銅やチタンなど非鉄金属を精錬する時、造船所などで厚い鉄板を溶断する時、ほかにも製紙工業、化学工業、電子工業など、幅広く大量に使われています。
最近問題になっている環境改善でも、河川湖沼の水の浄化、下水の浄化などに使われています。
また、宇宙ロケット（写真提供：『ＪＡＸＡ』宇宙航空研究開発機構）の液体燃料や、環境にやさしい次世代燃料「ＤＭＥ」（ジメチルエーテル）の製造工程での大量吹き込みなど、特殊な用途もあります。

医療分野での酸素（医療用酸素）は、主に呼吸補助に使われております。
病院などでは救急の患者さんの救急救命措置として使われたり、全身麻酔用の笑気ガス（亜酸化窒素）と一緒に混ぜて使われます。
また、高気圧酸素治療装置は潜水病の治療に開発されたものですが、今では幅広くさまざまな病気の治療に使われています。
ガンの早期診断方法として脚光を浴びている「ＰＥＴ」（ポジトロン撮影）に酸素の同位体「¹⁸Ｏ」（重酸素）が用いられています。

家庭では、在宅酸素療法（肺機能疾患の患者さんが家庭で酸素を吸入することにより、日常生活が出来るようにするシステム）として使われております。
在宅酸素療法は、お医者さんの処方が必要（健康保険適用）ですが、患者さんのなかには、酸素の供給さえあれば健康な方と同様な生活が出来る方もいらっしゃいます。
函館酸素もこのような在宅患者さんと親密にお付き合いさせていただいております。

日常的には、活魚の輸送、魚介類の蓄養などにも使われております。

酸素は、けっして主役ではありませんが、人間の生命や産業を支えている、とても重要な物質なのです。

酸素の作り方

2004-05-01T00:00:00+09:00

病院で重篤な患者さんの酸素吸入に使われたり、鉄板の切断でアセチレンなどと一緒に使われたりする酸素。産業的には鉄鉱石から鉄を造るのに大量に使われているのをご存知と思います。

酸素はどのようにして造られているかご存知でしょうか？

酸素の製造法というと、学校の化学実験で二酸化マンガンや過マンガン酸カリウムなどと酸を混ぜて作ったり、水の電気分解から作ったりしたのを懐かしく思い出す方も多いのではないでしょうか。
酸素を作る方法は上に述べた化学的な方法と、一般的にはあまりなじみがありませんが、物理的な方法とがあります。工業的に採用されているのはおもに物理的な方法で、深冷分離法、吸着法、膜分離法などです。

弊社は深冷分離法を採用しています。これは高純度の酸素、窒素を大量に得るためにもっとも一般的に採用されている方法で、割合から言えばほとんどがこの方法です。

深冷分離法では、空気中の不純物、ホコリや水分や炭酸ガスを取り除いた後、圧縮膨張という工程を繰り返しながら、冷却していくと、空気が液体に変わってきます。この液体になった空気を蒸留筒で蒸留すると、酸素と窒素に分けることが出来ます。酸素の沸点はマイナス１８３℃、窒素はマイナス１９６℃でこの沸点の差によって分離をします。
酸素の純度は一般には９９．５％以上、窒素純度は９９．９９９９％以上と言われています。

ちなみに、アルゴンは空気中に０．９％程度含まれており、液体酸素の中から、アルゴン成分の多いところを取り出して精製されます。
酸素から見れば、窒素もアルゴンも副生物ですが、どれも産業に広く使われています。クリプトン、キセノンも同様に酸素の中から取り出されます。

液体の宝石？

2004-04-01T00:00:00+09:00

酸素は空気中に約２１％有って、動物が生きていくためには無くてはならないものだとか、燃焼を助ける物質だとか、金属をさびさせるものだとか、学校では教わりますが、それ以上のことは意外と知られていないものです。
私が会社に入って驚いたのは、液体窒素が通る金属パイプの外側に空気中の酸素が凝縮して、ポタポタ落ちているのを見たことでした。そうです、酸素は冷やしつづけていると、液体になってしまうのです。ためしに、大きなポリ袋の中などに酸素ガスを入れて、液体窒素で冷やしていくと、中に液体ができます。これが沸点マイナス１８３℃の液体酸素です。
次に驚くのは、この液体に磁石を近づけると吸い寄せられてしまうことです。そう、酸素は金属ではないのに磁性があるのです。
もうひとつ。この液体酸素はとても美しいエメラルドのような青色の透明な液体なのです。

御注意:	液体酸素を作る時、ポリ袋は可燃物ですから十分な注意が必要です。液化実験をする場合は、周囲に火気や可燃物がないことを確認し、ポリ袋はトングスではさむようにしてください。できれば専門家の指導を受けてください。それから、液体酸素も液体窒素も極低温の物質なので、手にかかったりするとやけどをする危険もあります。

通常は、中央の電極でスクラップ鋼を溶かしますが、流れる電流の偏りによって、溶け残りができます。	ここで登場するのが酸素。偏りの生じるあたりをねらって、高速燃焼火炎で加熱します。使われているバーナーは「SCOPE-JET」。大陽日酸の商品名です。

SCOPE-JET使用例（A重油）（空の状態で火炎のみを撮影）	SCOPE－JET使用例（天然ガス）超音速で噴き出す酸素の周囲に天然ガスを供給して燃焼させています。