【接触燃焼・半導体】ガス検知器の原理とバッチ系化学工場での使用場所

制御計装設計

NEONEEETです。

この記事は、化学工場の機電系設計者・プラントエンジニアを対象としています。

この記事を読むと、ガス検知器のバッチ系化学工場での用途について知ることができます。

結論

ガス検知器は化学工場の部屋内などで、漏れ検知として使用する。

接触燃焼式と半導体式があり、いずれもホイートストンブリッジを利用。

はじめに

流量計・温度計・圧力計・液面計のプロセス4大計器以外にも

色々な計器を使います。

そのほとんどは分析計という位置づけです。

今回はガス検知器について紹介します。

ガス検知器の役割

ガス検知器とは一般に、可燃性ガス検知器を指します。

ポータブルガス検知器には、可燃性ガス・酸素・窒素・毒性ガスを測定できるタイプもあります。

現場に測定する検知器ではそれぞれ単独で考えます。

現場では、可燃性ガス検に対する需要が圧倒的に多いです。

化学工場では引火爆発の可能性がある消防法危険物4類の薬液を非常に多く扱います。

化学プラントはストリップ工場が多いのは、自然換気を狙っているから。

壁で囲まれた部屋があると、危険物のガスが滞留する恐れがあります。

比重が大きいので、下の方に溜まっていきます。

危険物のガスが漏れた時に、即座に検知するために可燃性ガス兼を部屋の中にセットします。

漏れていた場合には部屋の中に酸素が足りない状態になっているかもしれないので、気が付かずに部屋の中に入ると窒息する恐れがあります。

気が付かずに部屋の中に入り、火花を発生させる要素ができるために、静電気による着火が起こる可能性もあります。

ガス検知器が作動すれば、赤いランプで表示するなどして、部屋の中に入る前に気が付くような仕組みにするのが一般的です。

接触式

接触式は、ホイートストンブリッジの中にある触媒の中に可燃性ガスを通して、燃焼させt、抵抗部分の温度上昇を抵抗地として検出します

端的に書くとこういう表現ですが、要素が若干多いですね。

分割していくと非常にシンプルですよ。

可燃性ガスを加熱燃焼

ガスに熱を加えると燃えます。

この熱源として、触媒を使います。

触媒を通すと燃えやすいのでしょう。

触媒についてはあまり詳しくないので、ここは省略。

検知対象のガスの燃焼という意味では、酸素濃度計と同じ。

温度によって電気抵抗が変化

燃焼により温度が上がった抵抗の性質を利用するのは、抵抗温度計と同じ。

温度上昇により金属中の自由電子の移動範囲が広がるので、抵抗が増える要因になります。

変化する電気抵抗を測定

ホイートストンブリッジを使うのは、酸素濃度計や抵抗温度計と同じ。

電気抵抗の変化を、ホイートストンブリッジの検流計で測定します。

半導体方式

半導体方式も、接触燃焼方式と構成は似ています。

電気抵抗の部分を半導体にしています。

半導体の高温の表面で可燃性ガスを吸脱着して、半導体中の自由電子が増減し、抵抗値を変化させます。

ここでも高温という加熱に関する情報が出ていますね。

おわりに

ガス検知器は原理を知っていなくても使える計器の1つです。

安全装置として作動するかどうかを確認するだけですからね。

その原理を見てみると、他の計器と同じような原理を使っていることが分かります。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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