ガス検知器を正しくご使用いただくために
~機種選定と設置について~
ガス検知器を選定する上で必要な情報(種類や特徴など)を簡単にまとめています。用途やご使用目的にあったガス検知器をお選びいただけるよう、ご参考となる情報を掲載しています。


ポータブル式ガス検知器の選定について

理研計器では、作業現場のガスの特性や作業内容に合わせて、様々な製品をラインナップしています。
正しく選んで、正しくお使いいただく事で、皆様の「安心・安全」はさらに高まります。

ポータブル式ガス検知器とは

作業者がタンクやマンホール内等酸欠の可能性がある場所に入る前の事前点検や、 人体に危険のあるガスを取り扱っている作業者の常時個人携帯用に最適な製品です。

portable-1
拡散式

拡散式のガス検知器は、漏洩したガスがセンサ部に接触することで検知します。常時作業者が携帯することで作業者の周囲で発生したガスを検知し、危険を知らせることで、安全な場所に移動することが出来ます。

拡散式
吸引式

吸引式のガス検知器は、本体にポンプが内蔵されています。そのため、タンク内等の酸欠となるおそれのある場所で作業する際に、ガス検知器に接続したホースをタンク内に入れ、ガス検知することで、事前点検が行えます。

吸引式
単成分ガス検知器

1台の検知器に1種類のセンサが内蔵されています。小型・軽量で、ヘルメットや腕時計タイプとして使用出来るのが特徴です。

単成分
複合ガス検知器

1台の検知器に複数のセンサが内蔵されています。危険ガスや酸素など複数のガスを同時に検知し、さらにその濃度を同時に表示することができます。

複合
防爆製品(防爆エリア)

石油化学工場等の可燃性ガスが発生する場所では、ガス検知器自体が発火源にならないような防爆構造の製品を使用する必要が有ります。

単成分
水素製造設備等
非防爆製品(非防爆エリア)

半導体工場等の可燃性ガスが発生しない場所では、ガス検知器に防爆性を必要としないため、非防爆製品を使用します。

複合
半導体工場等

その他の選定条件として、検知対象ガス・検知目的(爆発防止、毒性ガスの漏洩検知、
濃度モニター、リークチェック等)各種規格検定適合の有無、などにより用途に合わせたガス検知器を選定する必要があります。

ポータブル式ガス検知器の種類
ポータブル機器マトリックス

定置式ガス検知器の選定について

産業分野により工場施設内に潜むガスの危険性は様々です。より高い安全は、正しい選定でシステムを構築し危険を回避することで生まれます。
理研計器では、現場と作業内容に即した製品をラインナップしています。

定置式ガス検知警報器の種類

定置式ガス検知警報器とは

ガスを検知して濃度の指示と警報を出す機器。一般的にガス検知部+指示警報部を組合せて使用します。

定置式ガス検知部とは

一定箇所に設置し、連続して使用・監視することを目的としたガス検知部です。
内部に搭載したセンサでガスを検知します。
指示警報部や外部ブザーなどと組合わせて一般的に使用されます。
設置場所により、壁掛け型、パネル取付け型、ポールマウント型、ダクト挿入型などがあります。

可搬式ガス検知部とは

一定箇所に固定して使用することを目的とし、 AC電源で駆動し容易に移動できるガス検知部です。
内部に搭載したセンサでガスを検知、指示警報部や外部ブザーなどと組合わせて使用することもできます。

指示警報部とは

ガス検知部からの信号を受けて、ガス濃度の表示と警報や接点を出すことを目的としています。
ブザーやランプを用いた警報動作や接点・DC4-20mA等の出力が可能です。

システム構成

大規模工場の場合
監視室など
システムPC
システム

検知点数・検知対象ガス種が多い工場などのガス検知器からの信号をPC・PLC等で一括管理します。
工場のエリア図を用いて工場のどのエリアでガス漏れが発生したか一目で確認ができます。
またトレンドグラフなどの付加機能もあります。

▼トレンドグラフ機能
システムグラフ
監視室・作業現場など
システムPC
指示警報部

ガス検知部からの信号を受け、検知場所のガス濃度を表示します。また、 ブザーやランプを用いた警報動作や警報接点出力、ガス濃度アナログ信号等を出力します。

作業現場・ダクトなど
システムPC
ガス検知部

内部に搭載したセンサで実際にガス検知を行います。
ガス濃度信号を指示警報部に伝送して使用します。

小規模~中規模工場の場合
①ガス検知部のみの設置例
ガス検知部のみ

濃度表示、接点、4-20mA出力などを備えたスマートタイプガス 検知部を使用することで、ガス検知部のみで回転灯や外部ブザーの制御が可能です。

②ガス検知部と指示警報部の設置例(1点式)
ガス検知部のみ

ガス検知部と指示警報部を組み合わせることで、ガス検知部が 設置された現場だけでなく、離れた安全区画内でも濃度確認が可能です。

③ガス検知部と指示警報部の設置例(多点式)
ガス検知部のみ

複数のガス検知部と多点式の指示警報部を組み合わせる ことで、現場に複数設置したガス検知部の濃度を 1か所で監視することが可能です。

サンプリング方式

定置式ガス検知警報器のサンプリング方式には、下記3種類の方式があります。

拡散式

拡散式のガス検知部は、ガスの漏えいや滞留しやすい場所にガス検知部を設置しておき、漏洩ガスが拡散によってガス検知部へ到達することで、ガスを検知します。

サンプリング方式1
吸引式

吸引式のガス検知部は、本体に内蔵されたポンプ又は外部ポンプにより、センサに一定流量でガスを流入させるサンプリング方式です。漏えい個所が特定している場合や、ガス検知部を直接検知ポイントに設置できない場合に適しています。

サンプリング方式1
アスピレーター吸引式

アスピレータ―式のガス検知部は、アスピレーターユニットにより計装Airなどを用いて、一定流量でガスを流入させるサンプリング方式です。ポンプ等の電源を必要とする駆動部がないため、ランニングコストの面で大きなメリットがあります。

サンプリング方式1

防爆構造

石油精製工場や化学プラントなど、爆発のおそれのあるガスや蒸気あるいは粉塵が大気中に存在している、または存在するおそれがある場所(危険場所)において、爆発を誘引しないよう技術的な対策(防爆構造)をとることを防爆といい、その対策を講じた機器のことを防爆機器といいます。

防爆構造の種類
本質安全防爆構造 "i"

正常状態及び特定の故障状態において、電気回路に発生するアークまたは火花がガスまたは蒸気に点火するおそれがないよう設計された構造。火炎が発生しないよう使用する電気を制限しています。仮定する故障が2つまでなら「ia」、1つなら「ib」(グレードは「ia」の方が高い)と分類されます。

耐圧防爆構造 "d"

機器内部に侵入した爆発性雰囲気の内部爆発に対して、損傷を受けることなく耐え、かつ、外部のガスまたは蒸気に点火しないように設計された構造。

その他

非点火防爆構造 "n"、内圧防爆構造 "p"、油入防爆構造 "o"、安全増防爆構造 "e"、樹脂充填防爆構造 "m"、容器による 粉じん防爆構造 "t"、特殊防爆構造 "s"などがあります。

防爆構造表記の見かた
(例)日本の防爆構造表記の見かた

Ex

防爆記号
(IEC規格に基づく)

db

防爆構造の種類

ⅡC

防爆電気機器の
グループ

T6

温度等級

GB

EPL
(機器保護レベル)

(例)欧州の防爆構造表記の見かた

ガスグループ

2G

カテゴリ

Ex

防爆記号
(IEC規格に基づく)

db

防爆構造の種類

ⅡC

防爆電気機器の
グループ

T6

温度等級

GB

EPL
(機器保護レベル)

ガスセンサの種類について

産業用ガス検知器で使用されるガスセンサの主な種類
分類 検知原理 検知方法(概要) 検知対象ガス
(主な用途)
概観
電気化学センサ 定電位電解式 電気分解による酸化又は還元反応電流による 毒性ガス
(TLV管理)
電気化学センサ
電気化学センサ 隔膜ガルバニ電池式 電気分解による還元反応電流による 酸素
(酸欠)
電気化学センサ
光学センサ 光波干渉式 ガス固有の屈折率の差から生じる干渉縞の移動量による 可燃性ガス
(爆発下限界管理)
熱量測定
光学センサ
光学センサ 赤外線式 ガス分子固有の赤外線特定波長の吸収量による 可燃性ガス
(爆発下限界管理)
光学センサ
固体センサ 半導体式 素子表面にガスが接触した時に生ずる抵抗値変化による 毒性ガス
(TLV管理)
可燃性ガス
(低濃度管理)
固体センサ
固体センサ ニューセラミック式
接触燃焼式
素子表面にガスが接触燃焼した時に生ずる抵抗値変化による 可燃性ガス
(爆発下限界管理)
固体センサ

※上表のセンサ原理以外にも、理研計器は様々な原理のガスセンサを自社で研究開発しています。
 設置環境などに最適な原理でガスを検知します。

詳しくはこちら

干渉ガス影響

干渉ガス影響とは

ガスセンサは、物理的・化学的性質を利用して検知を行っているため、検知対象ガスと似た物性のガスにも反応する(感度を有する)場合があります。例えば、下図のように接触燃焼式センサ(可燃性ガスが燃焼する際の発熱量を利用して検知)は、全ての可燃性ガスに対して、ガス種による大小の差はありますが、感度を有します。

干渉ガス影響

ガス検知器を選定する上で、測定環境中においてどのようなガスが存在するのか、あらかじめ知っておくことが重要です。

相対感度データについて

理研計器では、検知対象ガス以外のガスに対する干渉影響の程度を示す資料として、下記2種類の相対感度データを用意しています。

干渉ガス影響一覧表

(例)定電位電解式センサの場合

センサ型式:ES-K233 検知対象ガス:HF
干渉ガス影響一覧表
相対感度曲線

(例)半導体式センサの場合

センサ型式:SG-8541 検知対象ガス:H2
干渉ガス影響一覧表

配管材質の種類と選定

金属配管の場合

理研計器で主に採用している金属配管は、銅とステンレス鋼の2種類です。石油石化工場やケミカルプラント等、屋外の防爆エリアにガス検知器を設置する場合に採用されます。

ステンレス鋼配管と銅配管の比較
材質 ガス吸着性 ガス耐久性 加工 価格
銅配管 吸着しやすい ステンレス鋼配管と比べて劣る 加工しやすい 安価
ステンレス鋼配管 吸着しにくい 耐食性に優れる 加工しにくい 高価
<推奨ガス>

銅配管:常温で気体の炭化水素ガスまたは水素

ステンレス鋼配管:常温で液体の溶剤ガス、塩素(Cl)や硫黄(S)等を含む腐食性ガス、アセチレン※
※アセチレンは銅と反応し、爆発性物質の銅アセチリドを生成するため、銅配管はNG

樹脂系配管の場合

理研計器で主に採用している樹脂系配管は、テフロン配管(PTFE)です。金属配管に比べて一般的に耐熱性、耐圧性に劣りますが、軽量で屈曲性に富み、施工が簡単なのが特徴です。溶剤蒸気やアルコール等の有機溶剤に対する耐薬品性に優れています。半導体工場や食品工場等、屋内の非防爆エリアにガス検知器を設置する場合に使用します。

配管遅れ時間

ガス検知器は保安機器としての特性上、早い応答性を求められます。ガス検知器自体の応答時間が早いことはもちろん重要なことですが、ガス漏洩を早期に検知するうえで忘れてはならないのは配管長さと配管遅れ時間です。

配管遅れ時間の計算方法

配管内の容積=内径/2×内径/2×3.14×配管長
配管遅れ時間=配管内の容積÷吸引流量

(例)吸引流量:0.5L/minのポンプで、φ6-t1の配管(1m)を吸引した場合の配管遅れ時間は?

配管内の容積=4/2×4/2×3.14×1000=12560(mm3)=12.56(mL)
配管遅れ時間=12.56÷500≒0.025 min=1.5(s)

配管長毎の配管遅れ時間(吸引流量:0.5L/min)

配管長 配管内容積 配管遅れ時間
1m 12.56ml 約1.5s
3m 37.68ml 約4.5s
5m 62.8ml 約7.5s
10m 125.6ml 約15s
20m 251.2ml 約30s

尚、上記で計算した配管遅れ時間はガスの吸着性や配管の施工状況を考慮していない理想的な条件になります。
実際に配管を施工する場合には、可能な限り配管長を短くすることを推奨します。

警報接点

警報接点の役割

ガス検知警報器は、ガス検知部と指示警報部からなり、可燃性ガス・毒性ガス・酸素などを検知し、そのガス濃度値をメータなどによって表示させ、予め設定された警報濃度値(二段警報)を超えた場合に警報を発するものです。さらに警報状態にあわせて外部への信号出力も行います。ガス検知警報器の外部出力信号(警報接点及びアナログ出力)を使用することで、ブザーや回転灯による発報など、必要各所にガス漏洩警報として通報することが出来ます。

警報接点の役割
警報接点の動作について

下左表は接点の動作を示したものです。また、下右図は接点動作の安全面およびリスク面における比較を示しています。安全面を考慮する場合はa接点の常時励磁(NC)、リスク面を考慮する場合はa接点の常時非励磁(NO)が適しています。

▼警報接点の動作
警報接点表
▼警報接点の安全面及びリスク比較
警報接点図

出力・通信方式の種類

4-20mAアナログ出力

計装用機器のセンサの出力や制御信号として広く用いられる電流出力です。
ガス検知器の濃度出力をDC4-20mAの電流出力として、4mAから20mAの範囲で出力されます。

4-20mA
HART通信

HART(Highway Addressable Transducer)通信は、工場や化学プラントなどの自動化ライン向けの計装機器に利用されている通信方式です。
4-20mAの電流回路に「デジタル通信」を重畳させて信号を出力します。
上位(制御室やコントロールルーム)システムで、ガス検知器の情報の読出し・書込みが可能です。

HART
Ethernet通信

Ethernet通信とは、LANケーブルに接続して通信するオープンネットワーク規格のことで、Web機能によるガス検知部の遠隔管理ができ、増設拡張が容易です。
(伝送距離:最大100m、接続点数:監視システム仕様による)
また、PoE(Power over Ethernet)技術により、LANケーブルを使用してイーサネット機器に電源を供給することも可能です。

無線通信

無線通信規格 ISA100.11aは、ISA100委員会で標準化された工業無線規格です。(IEC62734:2014規格認証)
ISA100.11aに準拠したISA100 Wirelessネットワーク機器は、産業プラントを中心に世界中の生産現場に導入されており、プロセスや生産設備の監視強化に期待されています。
理研計器でも定置式無線ガス検知器(SDWL-1シリーズ)を販売しており、ISA100.11aに準拠した無線フィールドに新たに設置することも可能です。

無線通信

SDWL-1シリーズ
(左から可燃性、酸素、毒性ガス検知器)

その他通信方式
  • 多重伝送方式(伝送距離:2km、接続点数:1ライン最大240点、ツイストペアケーブル使用)
  • DC電力搬送方式(伝送距離:最大1.2km、接続点数:1ライン最大256点、ツイストペアケーブル使用)
  • デバイスネット方式(伝送距離:500m/125kbps、接続点数:1ライン最大63点、DV専用ケーブル使用)

各種規格検定

各国の防爆検定

理研計器のガス検知器は、世界各国の防爆検定を取得しています。

国内防爆(JapanEx)
国内防爆
欧州防爆(ATEX)
国内防爆
国際防爆(IECEx)
国内防爆

その他
中国防爆(China Ex)、台湾防爆(TS)、韓国防爆(KCsマーク)、ブラジル防爆(INMETRO) ...など

機能安全規格認証(SIL認証)

プロセス産業における安全性の重要度が高まる中、プラントやそのシステムに使用される機器には国際的な機能安全規格である「IEC 61508」の認証が求められてきています。
機能安全規格は、故障やトラブルなどでシステムが動作しなくなる故障発生確率をもとにシステムの安全性をレベル分けすることで、よりリスクの低い安全なシステムの開発を促進するため制定されました。
理研計器は、SD-1シリーズで国内ガス検知器メーカーとして初めて、機能安全規格IEC 61508:2010すべてのパートで安全度水準SIL2を取得しました。

sd-1

SD-1シリーズ
(左から可燃性、毒性、酸素ガス検知器)

sd-1
その他規格

船舶関連の認証や、酸素欠乏測定用酸素計 JIS T8201:2010(日本工業標準調査会)の適合宣言書など市場要求に合わせた規格認証を取得しています。



国土交通省 舶用品 型式承認(JG)
国内防爆


欧州舶用機器指令(MED)
国内防爆
JIS適合宣言書
(酸素欠乏測定用酸素計 JIS T8201:2010)
国内防爆

他にも、アメリカ船級協会(ABS)、UL認証、CEマーキングなどを取得しています。

定置式ガス検知警報器の設置上の注意事項

正しい製品を選定しても、設置に問題があればガス検知器は正常に作動しません。
設置上の注意事項をご確認の上、「正しい設置」をお願いします。

ガス検知器を設置する場合は、下記の注意事項を必ず守ってください。故障や誤警報などの原因となります。

振動、衝撃のある場所には設置しないこと

ガス検知器は精密な電子部品で構成されています。
振動、衝撃等が無く、落下などの恐れの無い安定した場所に設置して下さい。

振動・衝撃
水・油・薬品などがかかるような場所には
設置しないこと

ガス検知器に水・油・薬品など液体がかかるような場所は避けて設置して下さい。

水油
使用温度範囲を超える場所には設置しないこと

使用温度範囲内で、かつ急変がない安定した場所に設置して下さい。

温度
直射日光の当たる場所や、温度の急変する場所には設置しないこと

直射日光や輻射熱(高温なものから放射される赤外線)が当たる場所、 機器の温度が急変する様な場所は避けて下さい。機器内部で結露 したり、急激な温度変動に追従できないことがあります。

直射日光
ノイズ源となる機器から隔離をすること
(本体及びケーブル)

周囲に高周波機器・高電圧機器のある場所は避けて設置して下さい。

ノイズ
接地工事が十分でない装置筐体に設置しないこと

装置に設置する場合は、接地工事を確実に行って下さい。

周囲に雑ガスが存在する場所に設置しないこと

周囲に雑ガスが存在する場所にガス検知器を設置しないで下さい。

センサの種類 センサのガス感度を低下させるガス センサを腐食させるガス
半導体式 ・有機シリコンガス(D4シロキサン、D5シロキサンなど)
・硫黄系ガス(SOX、H2Sなど)
・腐食性ガス(SOX、NOXなど)
・酸性ガス(HF、HClなど)
熱線型半導体式
接触燃焼式
ニューセラミック式
赤外線式 なし
定電位電解式 なし なし
周囲に干渉ガスが存在する場所に設置する場合の注意点

周囲に干渉ガスが存在する場所に設置する場合は注意してください。

センサの種類 干渉ガス
半導体式 対象ガス以外の炭化水素(HydroCarbon)、アルコール、有機溶剤など
熱線型半導体式
接触燃焼式 対象ガス以外の炭化水素(HydroCarbon)、アルコール、有機溶剤など
ニューセラミック式
赤外線式 可燃性センサ:対象ガス以外の炭化水素(HydroCarbon)、アルコール、有機溶剤など
CO2センサ:CO、N2O、NOなど
定電位電解式 センサによって異なる。(例えばCOセンサの場合はH2など)