有毒・有害ガス検知器の原理と応用
有毒ガス検知器の原理と応用/ガス検知器の重要なコンポーネントはガスセンサーです。 ガスセンサーは原則として次の 3 つのカテゴリに分類できます。
A) 半導体式（表面制御式、体積制御式、表面電位式）、接触燃焼式、固体熱伝導式などの物理的・化学的性質を利用したガスセンサー。
B) 熱伝導率、光干渉、赤外線吸収などの物性を利用したガスセンサー
C) 定電位電解、ガバンニ電池、膜イオン電極、固定電解液などの電気化学的特性を利用したガスセンサー
危険性に応じて、有毒ガスを可燃性ガスと有毒ガスの 2 つのカテゴリに分類します。 性質や危険性が異なるため、検出方法も異なります。
可燃性ガスは、石油化学産業などの産業環境で遭遇する最も一般的な有害ガスです。 それは主にアルカンなどの有機ガスと一酸化炭素などの特定の無機ガスで構成されています。 可燃性ガスの爆発は、特定の条件、つまり、可燃性ガスの特定の濃度、特定の量の酸素、および点火源に点火するのに十分な熱を満たさなければなりません。 これらは爆発の三要素であり、どれも必須ではありません。 言い換えれば、これらの条件がいずれも欠けていれば、火災や爆発は発生しません。
可燃性ガス（水蒸気、粉塵）と酸素が一定の濃度に達すると、一定の温度の火源に接触すると爆発が起こります。 火源に接触したときに爆発する可燃性ガスの濃度を爆発濃度限界と呼び、引火限界と呼ばれます。これは一般にパーセントで表されます。
私たちの研究では、LEL を使用してこれらのガスを測定する検出器が接触燃焼検出器として一般的に使用されています。 その原理は、デュアル ブリッジ (一般にホイートストン ブリッジと呼ばれる) 検出ユニットです。 これらのプラチナ ワイヤー ブリッジの 1 つは、触媒燃焼物質でコーティングされています。 可燃性ガスが電極によって点火される可能性がある限り、白金ワイヤーブリッジの抵抗は温度変化によって変化します。 この抵抗変化は可燃性ガスの濃度に比例します。 可燃性ガスの濃度は、機器の回路システムとマイクロプロセッサを通じて計算できます。 可燃性ガスの体積濃度を直接測定する熱伝導率 VOL 検出器も市販されており、LEL/VOL を組み合わせた検出器もすでに存在します。 VOL 可燃性検出器は、低酸素 (酸素欠乏) 環境における可燃性ガスの体積 (VOL) 濃度の測定に特に適しています。
有毒ガスは、ほとんどの有機化学物質 (VOC) などの製造原料と、アンモニア、一酸化炭素、硫化水素などの製造プロセスのさまざまな段階での副生成物の両方に存在する可能性があります。 それらは労働者にとって最も危険な要素です。 この種の危害には、身体的不快感、病気、死亡などの即時的な危害だけでなく、障害やがんなどの人体への長期的な危害も含まれます。これらの有毒ガスや有害なガスの検出は、途上国は十分な注意を払い始めるべき問題である。
現在、特定有毒ガスの検知には専用のガスセンサーが最も多く使用されています。 これには、上記のすべてのガス センサーに加えて、前の 2 つの章で説明した光イオン化検出器を含めることができます。 その中でも、比較的成熟した技術と最良の包括的な指標を備えた無機ガスを検出するための最も一般的な方法は、電気化学センサーとしても知られる定電位電解法です。
電気化学センサーは、特定の電解質内に配置された 2 つの反応電極 (作用電極、対電極、参照電極) で構成され (上図を参照)、酸化還元を可能にするのに十分な電圧が反応電極間に印加されます。重金属触媒膜をコーティングした被測定ガス中を通って電気分解を行い、装置内の回路系を介してガス電気分解時に発生する電流を測定し、内部のマイクロプロセッサーでガス濃度を計算します。
現在、特定のガスを検出できる電気化学センサーには、一酸化炭素、硫化水素、二酸化硫黄、一酸化窒素、二酸化窒素、アンモニア、塩素、シアヌル酸、エチレンオキシド、塩化水素などが含まれます。
VOC検出器の検出には、前章で紹介した光イオン化検出器が使用できます。 酸素は、産業環境、特に密閉環境において細心の注意を必要とする要素でもあります。 一般に、酸素含有量が 23.5% を超えると過剰酸素 (富化酸素) と呼ばれ、爆発の危険が生じやすくなります。 酸素含有量が 19.5% 未満の場合は、酸素不足 (低酸素症) を示しており、作業員の窒息、昏睡、さらには死に至る可能性が容易にあります。 通常の酸素含有量は約 20.9% であるはずです。 酸素検出器も電気化学センサーの一種です。
