技術資料

ガス検知器ではガス種や濃度により様々なセンサが使用されており、理研計器のガス検知器で使用している主なセンサ原理について説明しています。また、可燃性ガス検知器で必要とされる、防爆構造とはどの様なものであるか、技術的情報を掲載しています。

センサ原理

ニューセラミック式

超微粒子化酸化触媒（ニューセラミック）上で可燃性ガスが燃焼する際の発熱量を利用したセンサです。数千ppm～LELまで幅広いレンジの測定ができます。
（主な検知対象ガス：可燃性ガス） 詳しくはこちら

光波干渉式

高い精度と長期安定性に優れた光学式センサで、理研計器設立の礎となった歴史あるセンサです。
（主な検知対象ガス：可燃性ガス） 詳しくはこちら

接触燃焼式

酸化触媒上で可燃性ガスが燃焼する際の発熱量を利用したセンサです。爆発下限界（LEL）を検知するのに適したセンサです。
（主な検知対象ガス：可燃性ガス） 詳しくはこちら

半導体式

毒性ガスから可燃性ガスまであらゆるガスを検知する汎用性の高いセンサです。低濃度域の出力が大きく、高感度です。
（主な検知対象ガス：可燃性ガス、毒性ガス） 詳しくはこちら

熱線型半導体式

低濃度ガスの検知に適した高感度の可燃性ガスセンサです。省電力・小型化が可能なため携帯型のガス検知器にも適したセンサです。
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熱伝導式

検知対象ガスの熱伝導率の違いを利用したセンサです。高濃度ガス（vol％）の検知に適しています。
（主な検知対象ガス：可燃性ガス） 詳しくはこちら

定電位電解式

対象ガスを選択的に検知できる電気化学式センサです。毒性ガスの検知に最も適しています。
（主な検知対象ガス：毒性ガス） 詳しくはこちら

隔膜ガルバニ電池式

ガルバニ電池の原理を応用した酸素用センサです。センサの動作に外部の電源を必要とせず、長期安定性に優れています。
（主な検知対象ガス：酸素） 詳しくはこちら

非分散型赤外線式

検知対象ガス固有の赤外線を吸収する性質を利用したセンサです。長期安定性に優れた光学式センサです。
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隔膜分離型定電位電解式

定電位電解式の原理に属し、気体透過膜（隔膜）と作用極を完全に分離した構造の、選択性に優れた毒性ガス検知センサです。
（主な検知対象ガス：毒性ガス） 詳しくはこちら

検知テープ式

テープに含浸させた発色剤と検知対象ガスの反応により、テープ上に形成される発色から、極低濃度のガスを定量的に検知します。
（主な検知対象ガス：毒性ガス） 詳しくはこちら

光イオン化式

検知対象ガスに紫外線を照射してイオン化し、このとき発生するイオン電流からガス濃度を検知するガス検知センサです。
（主な検知対象ガス：毒性ガス） 詳しくはこちら

熱粒子化式

検知対象ガスを加熱し、発生した酸化物の粒子を測定するガス検知センサです。長期安定性、干渉性、及び応答性に優れています。
（主な検知対象ガス：毒性ガス） 詳しくはこちら

炎検知器

物質が燃焼する際に発生するガスから放射される紫外線や赤外線の強い光を検知し、炎の存在を検知します。
（検知対象物：炎検出） 詳しくはこちら

差分吸収分光法

ガスの種類ごとに決まった波長の光が吸収されることを利用した、ガス濃度の測定法で、オープンパス式ガス検知器に利用されます。
（主な検知対象ガス：可燃性ガス） 詳しくはこちら

イオンモビリティースペクトロメトリー

測定対象分子をイオン化しガス中をドリフトさせ、イオンのサイズ・重さなどによって異なる移動速度から、ガス種を識別します。
（検知対象物：化学剤、爆発物、薬物） 詳しくはこちら

回折・蛍光X線分析装置

エネルギー分散型蛍光X線分析装置用の検出器に角度駆動機構を設け、一つの装置で回折・蛍光2種類のX線分析が可能な装置です。
（検知対象物：回折X線・蛍光X線の測定） 詳しくはこちら

低エネルギー電子計数方式

空気中に放出された低速電子を計数できる世界で唯一の表面分析用センサです。理化学研究所で発明され理研計器が製品化しました。
（検知対象物：物質表面の分析） 詳しくはこちら

防爆について

防爆とは

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。

爆発が発生する条件

『着火源』『可燃物（可燃性ガスなど）』『支燃性ガス（酸素など）』を「燃焼・爆発の三要素」と呼んでいます。 いずれか１つでも欠けると爆発は起こりません。

着火源

+

可燃物

+

酸素

=

爆発・火災

※着火源：火炎、静電気、衝撃、温度、火花、電磁波など
※可燃物：粉塵（固体）、蒸気（液体）、ガス（気体）など

危険場所・非危険場所

電気機器の構築、設置および使用に対する、特別な予防措置を必要とするような量の爆発性雰囲気が

①存在する（恐れがある）場所
　⇒ 危険場所（防爆エリア）
②存在しない場所　　　　　　
　⇒ 非危険場所（非防爆エリア）

防爆構造の種類

当社ガス検知器で採用している防爆構造は、以下の3種類です。

・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恐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る。仮定する故障が2つまでなら「ia」、1つなら「ib」。
・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。
・非点火防爆構造"n"：正常状態において、周囲の爆発性雰囲気に点火する恐れがないよう設計された構造。
その他にも、防爆構造は下記のような種類があります。
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

各国の防爆検定

  • 国際　⇒　IECEx
  • 欧州　⇒　ATEX
  • 北米　⇒　UL/cUL, FM/cFM※「c」はカナダ規格に対応
  • ブラジル　⇒　INMETRO
  • 日本　⇒　防爆構造電気機械器具型式検定（Japan Ex）
  • 中国　⇒　China Ex
  • 台湾　⇒　TS
  • 韓国　⇒　KCs

危険場所の分類

特別危険場所（Zone 0）

爆発性雰囲気が、連続して存在するか、又は長時間存在する場所。
（例）①可燃性ガスの容器又は、タンクなどの内部
　　　②引火性液体の容器又は、タンクなどの液面上部の空間

第一類危険場所（Zone 1）

爆発性雰囲気が、正常状態で生成することがある場所。
（例）①通常の使用状態において、可燃性ガス・蒸気が放出する恐れがある所
　　　②点検・修理の際に、しばしば可燃性ガス・蒸気が漏えいする所
　　　③屋内又は通風・換気が妨げられる場所で、可燃性ガス・蒸気が滞留する開口部付近

第二類危険場所（Zone 2）

爆発性雰囲気が、正常状態で生成することなく、たとえ生成しても短時間しか存在しない場所。
（例）①容器又は設備が腐食、劣化などのために破損して、可燃性ガス・蒸気を漏出する可能性のある場所
　　　②誤操作によって可燃性ガス・蒸気を放出したり、異常反応などのために可燃性ガス・蒸気を漏出する可能性のある場所
　　　③第一種危険箇所の周辺又は1種場所に隣接する室内で、可燃性ガス・蒸気がまれに侵入する可能性

危険場所の各分類に適応する防爆構造の種類
危険場所 防爆構造 備考
特別危険箇所（Zone) 本質安全防爆構造（ia)
樹脂充填防爆構造（ma)
第一類危険箇所（Zone 1) 耐圧防爆構造（d） 特別危険箇所（Zone 0）で使用される防爆構造のものも使用可。
内圧防爆構造（px, py）
安全増防爆構造（e）
油入防爆構造（o）
本質安全防爆構造（ib）
樹脂充填防爆構造（mb）
特殊防爆構造（s）
第二類危険箇所（Zone 2） 本質安全防爆構造（ic） 特別危険箇所（Zone 0）及び第一類危険箇所（Zone 1）で使用される防爆構造のものも使用可。
非点火防爆構造（nA, nC, nR）
樹脂充填防爆構造（mc）
内圧防爆構造（pz）
防爆等級について
ガスグループ

ガスグループは、使用環境によりGroupIとGroupIIに分類されます。（表1参照）

【GroupI】
爆発性坑内ガスの発生するおそれがある鉱山で使用する電気機器。

【GroupII】
爆発性坑内ガスの発生するおそれがある鉱山以外の爆発性ガス雰囲気のある場所で使用する電気機器。
カテゴリ

爆発性雰囲気の存在により1G～3Gに分類されます。（表1参照）

表1 グループとカテゴリの関係

グループ カテゴリ
(94/4/EC)		 ゾーン 爆発性雰囲気の存在
Group Ⅰ
（炭坑）		 M1 存在（メタン、粉塵）
M2 存在の恐れがある（メタン、粉塵）
Group Ⅱ 1G Zone 0 連続して、頻繁に、あるいは長期にわたり存在
2G Zone 1 通常運転時に断続的に存在（可能性がある）
3G Zone 2 時折、あるいは短期間しか存在しない
（通常運転には存在しない）

防爆記号
防爆構造であることを示す記号です。

防爆構造の種類
防爆構造の種類を示します。（表2参照）

表2 防爆構造の種類

本質安全防爆構造 i(ia, ib)
耐圧防爆構造 d(da, db)
内圧防爆構造 p
安全増防爆構造 e
樹脂充填防爆構造 m
非点火防爆構造 n
油入防爆構造 o
特殊防爆構造 s

防爆電気機器のグループ
防爆電気機器のグループ（IIA，IIB，IIC）は、耐圧防爆構造と本質安全防爆構造の電気機器によって、それぞれ「最大安全すきま」と「最小点火電流」とに分類されます。（表3参照）

表3 防爆電気機器の防爆等級と分類

爆発等級 耐圧防爆構造 本質安全防爆構造
ガス又は蒸気の最大安全すきまの範囲 ガス又は蒸気の最小点火電流比の範囲
ⅡA 0.9mm以上 0.8を超えるもの
ⅡB 0.5mmを超え0.9mm未満 0.45以上0.8以下
ⅡC 0.5mm以下 0.45未満

※最小点火電流比はメタンの最小点火電流を基準として示されています。

【最大安全すきま】
最も火炎逸走しやすい混合ガスを用いて所定の試験容器の内部の混合ガスに発火したとき、耐圧防爆試験容器の接合部（奥行き25mm）を通って爆発の火炎が外部の混合ガスに伝播しなくなる接合部のすきまの最大値をいう。

【最小点火電流】
最も点火しやすい混合ガスを用いて火花点火試験を行ったこき、点火を生ずる誘導性回路又は抵抗性回路の電流の最小値をいう。

温度等級

電気機器の最高表面温度、もしくは可燃性ガス蒸気の発火温度に基づいて分類されます。可燃性ガス蒸気には それぞれ固有の発火温度があり、国際的に発火温度の測定方法をIEC 60079-20-1「ガス及び蒸気分類試験方法・データ」で定め、その測定方法にて測定した値を一般的に使用するようにしています。（表4参照）

表4 温度等級と発火温度

電気機器の最高表面温度 温度等級 可燃性ガス蒸気の発火温度
450℃以下 T1 450℃を超えるもの
300℃以下 T2 300℃を超え450℃以下
200℃以下 T3 200℃を超え300℃以下
135℃以下 T4 135℃を超え200℃以下
100℃以下 T5 100℃を超え135℃以下
85℃以下 T6 85℃を超え100℃以下

【発火温度】
可燃性ガス蒸気と空気との混合ガスが所定の条件の下で加熱面に接合したとき、発火が起こる加熱面の最低温度をいう。

EPL（Equipment Levels / 機器保護レベル）

EPL（IEC 60079-26：2006）は、防爆性能を保護レベルで概念化したもので、その機器特有の発火危険性を正しく識別し表示することによって、それぞれの危険箇所に適した機器の選定を容易にするものです。GaとGbとGcに分類されます。（表5参照）

表5 EPLの説明

EPL 保護性能 通常運転可能ゾーン
Ga 「非常に高度な保護」
二つの独立した防爆機能によって二重に保護される、又は2故障が互いに独立して起こったときでも防爆性能を維持する。
・単独でGaとなる機器：本質安全防爆構造"ia"
・二つの独立した防爆構造：Gb同士の機器を組み合わせる。		 Zone 0
Gb 「高度な保護」
通常動作においても防爆性能を維持し、及び頻繁に防爆性能的に厳しい外乱が発生し又は通常使用で起こりえる故障を考慮した場合においても防爆性能を維持する。
・本質安全防爆構造"ib"、耐圧防爆構造"d"など		 Zone 1
Gc 「向上された保護」
通常動作する場合にのみ防爆性能を維持する。
・タイプn機器		 Zone 2

代表的な可燃性ガス蒸気に対するガス検知器のグループと温度等級

代表的な可燃性ガス蒸気に対するガス検知器のグループと温度等級

温度等級
グループ		 T1 T2 T3 T4 T5 T6
ⅡA アセトン
アンモニア
イソブタン
エタン
酢酸
酢酸エチル
トルエン
ベンゼン
メタン		 酢酸イソペンチル
無水酢酸
ブタン
プロパン
メタノール		 ヘキサン アセトアルデヒド
ⅡB 一酸化炭素 エタノール
エチレン
エチレンオキシド
ⅡC 水素ガス
水素		 アセチレン 二硫化炭素

＜参考文献＞
労働安全衛生総合研究所技術指針JNIOSH-TR-No.44：2012（独立行政法人労働安全衛生総合研究所刊）