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ガス・真空などにまつわる様々な事をお伝えいたします。

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光学モニター

昨日に引き続き、分光器についてかなり専門的ではありますが
光学モニターのご説明です。

真空蒸着法やスパッタリング法などにより光学多層フィルターを作るためには
膜圧を正確に制御する必要があります。
そのために、水晶モニターや光学モニターが使用されるのです。

光学モニターとは?

 一般的な真空蒸着装置では、真空室内部での蒸着源や基板加熱ヒーター
から種主の周波数成分を含んだ分光器にとってノイズの光が発生します。
そうした環境下で安定な膜圧制御を行うために、まずは光源ランプを安定化
させます。さらには安定なチョッパーで外部光に同調しない測定光を作ります。
周波数の安定化にチョッパー、モーター類の同期が必要です。
チョッパーを通過した光がモニター基板の光量変化を検出し、干渉フィルター
を介して受光部に入ります。干渉フィルターはノイズ光を除去する役目を
担っています。受光素子からリード線、制御盤を経由し制御メイン回路に
信号として伝達されます。その間、電子銃や加熱ヒーターなど電磁波ノイズを
発生する機器のため電気ノイズが乗りやすいので光電管・フォトダイオードなど
受光素子は大きな出力インピーダンスとし、逆に、信号を増幅することで出力
インピーダンスを小さくするプリアンプを一体化してノイズ対策を取っています。
メインの増幅回路で増幅された信号は、バンドパスフィルター(電子回路)により
チョッパー周波数の信号だけとなり、AC/DC変換されPC制御AD変換回路に
信号化され送られます。このDC信号の変位を検出して薄膜の膜圧を把握し
蒸着膜制御に利用しているのです。

ガス・真空分野から、かなり専門的な光の世界に踏み込みました。
弊社取扱い商品である光関連商品のご紹介ということで敢えて
ご説明させていただきました。

高圧ガス、低温機器、真空機器
川口液化ケミカル株式会社
TEL 048-282-3665

ありがとうございます

今日の格言
人生にとって時間とは?
「短き人生は、時間の浪費によって
 一層短くなる。」
(サミュエル・ジョンソン)


各種光学機器

眼鏡のレンズ表面に傷がつきにくいコート(薄膜処理)が
されているのをご存知でしょうか?

薄膜といわれる非常に薄い膜を真空蒸着装置などを利用して
コートしているのです。

この薄膜(コート)を生産する際、膜圧を制御しないと
ある商品は厚くなり、ある商品は薄くなります。
どれだけの厚みが成膜されたかを測定するのが
膜圧計です。

膜圧計は、光を利用して計測します。
そして登場するのが、各種光学商品を扱っている
「光研工業株式会社」さんです。

※2017.11.15現在、廃業されました

さて、薄膜測定に利用されている光の世界をちょっとご説明しましょう。

薄膜の光学測定は、成膜方法やその条件で大きく変化してしまいます。
光学定数を直接導き出すために、光源としてレーザーを用いている
エリプソメーター(偏光解析装置)やハロゲンランプなどの白色光を用いた
分光エリプソメーターが開発されています。

更に一歩進んで、分光特性測定上の注意とは?

(さらに…)


キセノンエンジン

宇宙を飛行する迷子の「はやぶさ」が1月末無事であることが
確認されたそうです。(宇宙航空研究開発機構)

「はやぶさ」は現在、地球から約3億3千万キロ離れて飛行しているそうです。

昨年末起こった姿勢の乱れが収まって微弱な電波が届き
通信が回復して現在の位置や機体の状態など把握できる
ようになったようです。
姿勢制御に使う化学エンジンは故障しているため、航行用の
イオンエンジン推進剤のキセノンガスを噴射し通信が安定したものの
電源バッテリーが故障し、化学エンジンの燃料は全部無くなっており
残りは姿勢制御用にも使えるキセノンガス約40キロで地球に帰還する
予定なのだそうです。

化学エンジンとは?
「エンジン推進力の噴射には、窒素と水素の化合物であるヒドラジンと
 四酸化二窒素の組み合わせを採用している。ただし、ヒドラジン+四酸化二窒素は
 それぞれ人体に有害な物質である。その一方でこの組み合わせは、混合すれば
 自然に発火するので、ロケットエンジンに着火機構が不要という利点があります。
 さらに、常温でも蒸発せずに長期間の保存が可能なのだそうです。」

ほかにどのような推進機構があるのでしょう?

前述の「ヒドラジン+四酸化二窒素」から、火星探査の場合
液化メタンと液体酸素という組み合わせが検討されているそうです。

 なぜメタンガスなのかと言うと、火星の大気には二酸化炭素が含まれている。
この二酸化炭素と地球から持ち込んだ水素とで、炭素と水素の化合物であるメタンと
液体酸素を製造し、推進剤に使用するのだそうだ。
 火星にある物質で推進剤を製造することができれば、地球から帰還のために
必要な推進剤を持ち込む必要がなくなる。その分、必要なロケットも有人宇宙船も
小型化できて、探査を低コストで実施できることが期待できるそうです。

ただし、技術的な解決すべき課題も多いそうです。

 メタンガスと液体酸素の組み合わせは、ヒドラジンと四酸化二窒素のように
混合しただけでは着火しないため、電気スパークのような別の仕組みが必要となる。
その分エンジンは複雑になり、故障確率は上がる。
 また、液体酸素は沸点が−183℃、液化メタンは−162℃という極低温であり
蒸発しやすい。太陽光を遮るシールドなどにより液体のまま長期保存を検証する
テストが必要だそうです。

他にも、液体酸素と液体水素という組み合わせがあります。
地球上から打ち上げ時にも使用されていますが、宇宙空間での推進剤としては
まだまだ検討段階なのだそうです。
液体酸素は沸点が−183℃、液体水素は−253℃と、いずれも極低温状態で
保管しなくてはならない。また、液体水素は密度が0.07と水の1/14しかない上に
比熱も小さく非常に蒸発しやすい。しかも発生する水素ガスは分子が小さいので
少しの隙間からでも漏れていってしまう。取り扱いの難しさは、液化メタンの比ではない。
 現在、地上で使用している液体水素用タンクローリーは、真空断熱構造のタンクを
搭載しているが、1日に全容積の1%弱が蒸発する。日本のH-IIAロケットやスペース
シャトルなど、液体水素を使用するロケットは、打ち上げの直前までタンクに水素を供給し
続けて蒸発分を補充しているのです。
課題は、軽量で宇宙空間において液体水素を保管できるタンクの開発なのだそうです。

宇宙の世界でもガスは密接に繋がっているのです。

高圧ガス、低温機器、真空機器

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ありがとうございます。

今日の格言
人生にとって時間とは?
「明日の考察。
 これ実に我々が今日においてなすべき唯一である。
 そして総てである。」
(石川啄木)


空気分離膜

現在、産業界では工場内で空気中の約80%の窒素や、約20%の窒素を
分離精製し原料ガスとして使用されています。

旧来からの方法は、ガスボンベやガスタンクローリー車で、大型のタンクに
インチャージして配管を経由して使うのが通例でした。

それを可能にしたのが、ガス分離膜です。

ガス分離膜とは?
「ナノ分子サイズの細孔を利用して、ガス分子の大きさの違いを利用して
 空気中の酸素及び窒素を分離させます。
 空気からガスを分離する方法は他にもありますが、吸着剤のゼオライトなどを
 強制的に加圧・減圧を繰り返し分離精製する方法と比べ省エネ省コスト
 であることが特徴です。」

 分離膜の利用されている身近な用途では、カーショップなどでタイヤに
エアーコンプレッサーなどから空気を充填していたものを窒素に置き換える
サービスが広がっています。ここにもボンベの窒素ガスではなく、分離膜式の
窒素発生装置を使用してタイヤに窒素ガスを充填しているショップもあります。

 分離膜メーカーは国内にも数社ありますが、技術革新は確実に進んでいます。
酸素ガスや窒素ガスの透過率の向上や、新たなエネルギーである水素ガスを
天然ガスから分離精製する分離膜もあります。
 天然ガスからガソリンや灯油など液体燃料を製造する技術であるGas To Liquid
の分野でも硫黄などの物質をほとんど含まないクリーンな液体燃料の製造が可能
となるそうです。
 天然ガスのままではパイプライン敷設等のコストがかかるため利用できなかった
遠隔地や小規模なガス田、石油採掘に伴い発生し、これまで燃焼または大気放出
させていた「油田随伴ガス」なども、酸素ガスの分離膜を適用することで有効利用
できる可能性があるそうです。

ガス分離膜を内蔵した発生装置を利用して、欲しい現場で原料ガスを
発生させる方法は、ますます進んでいきそうです。

ガス発生器(窒素ガス発生器、酸素ガス発生器、液体窒素発生器)
高圧ガス、低温機器、真空機器
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今日の格言
人生にとって時間とは?
「時の歩みは三重である。
 未来はためらいつつ近づき
 現在は矢のように早く飛び去り
 過去は永久に静かに立っている。」
(シラー)


精製装置

酸素ガス    99.99995%UP
窒素ガス    99.99995%UP
アルゴンガス  99.9999% UP

ほか高純度ガスボンベ7m3などで販売しているものを使用されていて
様々な要因により消費量が増加し、大量に消費するようになった場合
コストは相当なものになります。

「必要ならば仕方がない」のですが、なんとかならないか?

あります!
(※残念ながら、ガス種は限られます。)

エアガスといわれる酸素、窒素、アルゴンの3種は空気を原料としています。
これらのガスは、多くの産業・目的・用途で利用されているので
ガスをお客様にお持ちする方法はさまざまございます。
大型容器やタンク(貯槽)、可搬式液化ガス容器などです。

高純度ガスボンベ7m3を何本も用意するのであれば、原料ガスを
一度に大量に輸送する方法を取れば輸送費分が安価になります。

その原料ガスから不純物など除去すれば高純度ガスを安価に
大量に使用することができるのです。
ガスを多く使えば使うほどメリットがでてきます。

不純物除去装置。
それが精製装置です。

その歴史は古く、また、技術も確立されており
装置の故障も消耗品を交換すれば、ほとんどありません。
かつての太陽酸素?様で製造した精製装置が
30年以上の年月を経て今だに活躍しているほどです。
※現在、太陽酸素?様は太陽日酸?様となっております。

原料ガスを精製する方法は主に3種類あります。
・触媒吸着式
・Pb触媒+触媒吸着式
・ゲッター式

それぞれの特徴は?

触媒吸着式の場合
メリット
 ランニングコストが低く抑えられます
 連続供給が可能です
デメリット
 窒素、CH4ガスの除去ができません

Pb触媒+触媒吸着式の場合
メリット
 CH4ガスの除去が可能です
デメリット
 酸素ガス、冷却水のユーティリティーが必要です
 上記触媒吸着式に比べイニシアルコストが高くつきます

ゲッター式の場合
メリット
 窒素、CH4ガスの除去が可能です
デメリット
 ゲッター剤が劣化するため、定期的な交換が必要です
 上記触媒式に比べイニシアルコストが高くつきます

※注意※
ガスの消費量が多い場合は、精製装置が最も適当ですが
装置1台だけの場合など小流量の場合は、インラインタイプの
ピュリファイヤーがお薦めです。
こちらは別の機会にご紹介いたします。

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高圧ガス、低温機器、真空機器

ありがとうございます。

今日の格言
人生にとって時間とは?
「時はよく用いるものには親切である。」
(ショウペンハウエル)


危険物船舶運送及び貯蔵規則との関係

昨日の「道路運送車両法」に続き「危険物船舶運送及び貯蔵規則」
 と高圧ガスの関係についてお知らせしてまいります。

高圧ガスの船舶による運送について

 船舶による高圧ガスの運送および貯蔵などについては、昭和三十二年
八月二十日、運輸省令三十号「危険物船舶運送及び貯蔵規則」により
主に次のことが定められています。

1) 高圧ガス容器(規則四十二条)
 高圧ガス保安法第四十四条第一項の容器検査(外国製は当該国の政府
 またはこれに順ずる機関が行う検査)に合格したものであること。

2) 圧縮ガスの圧力(規則四十二条第二項)

3) 溶解ガスの充填圧力(規則第四十二条第三項)

4) 液化ガスの充填定数(規則四十二条第五項)

5) 表示方法(規則四十三条)

6) 積載方法(規則第四十四条)

 危険物容器をはじめ、危険物の船舶輸送に関する法令を理解する手段として
例えば、次の様な参考図書を備えておくと便利です。
この図書はそれぞれ、規則を一冊の本にまとめたもので市販されておりますので
最新版を備えるようにしてはいかがでしょうか。

書  籍  名         出版社及び連絡先
危険物船舶運送及び貯蔵規則 海文堂出版  03−3815−3292
                      成山堂書店  03−3357−5861

航空危険物輸送法令集 鳳文書林出版販売 03−3591−0909
航空危険物規則書(IATA-DGR) 航空危険物安全輸送協会(JACIS)
03−3747−7509(FAX)

2005年1月14日官報にて公布された改正内容です。

「高圧ガスの運送」
 現在危規則においては、高圧ガスを運送する容器は、高圧ガス保安法に
規定する容器検査に合格したものでなければならないこととされていますが
これに加えて、IMDGコードに規定されている高圧容器を使用できることとします。
 なお、ポータブルタンク(大型金属容器)、集合ガス容器及びシリンダー束については
IMDGコードの基準による容器検査を受検してこれに合格したものでなければ運送
できないこととします。

法規上解釈 参考資料
クラス1:火薬類
クラス2:高圧ガス
クラス3:引火性液体類
クラス4:可燃性物質
クラス5:酸化性物質および有機酸化物
クラス6:毒物及び病毒をうつしやすい物質
クラス7:放射性物質
クラス8:腐食性物質
クラス9:有害性物質

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高圧ガス、低温機器、真空機器

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今日の格言
人生にとって時間とは?
「何をなすべきか、いかになすべきか、をのみ考えていたら
 何もしないうちにどれだけ多くの歳月がたってしまうことだろう。」
(ゲーテ)


道路運送車両法との関係

国土交通省管轄の「道路運送車両法」について

 自動車の高圧ガス積載時の事故は、先日の事故例にもありますとおり
残念ながら数多く起こっております。

 私たちの生活にも身近な自動車は、高圧ガスとも関わりが深く
諸規定がなされております。

「道路運送車両法」についての説明です。

第一章 総 則

第一条 (この法律の目的)
 この法律は、道路運送車両に関し、所有権についての公証等を行い
並びに安全性の確保及び公害の防止その他の環境の保全並びに
整備についての技術の向上を図り、併せて自動車の整備事業の
健全な発達に資することにより、公共の福祉を増進することを目的とする。

第ニ条 (定義)
一、この法律で「道路運送車両」とは、自動車、原動機付自転車及び軽車両をいう。
ニ、この法律で「自動車」とは、原動機により陸上を移動させることを目的として製作
  した用具で軌条若しくは架線を用いないもの又はこれにより牽引して陸上を移動
  させることを目的として製作した用具であつて、次項に規定する原動機付自転車
  外のものをいう。
三、この法律で「原動機付自転車」とは、国土交通省令で定める総排気量又は定格
  出力を有する原動機により陸上を移動させることを目的として製作した用具で軌条
  若しくは架線を用いないもの又はこれにより牽引して陸上を移動させることを目的
  として製作した用具をいう。
四、この法律で「軽車両」とは、人力若しくは畜力により陸上を移動させることを目的
  として製作した用具で軌条若しくは架線を用いないもの又はこれにより牽引しして
  陸上を移動させることを目的として製作した用具であつて、政令で定めるものをいう。
五、この法律で「運行」とは、人又は物品を運送するとしないとにかかわらず、道路運送
  車両を当該装置の用い方に従い用いること(道路以外の場所のみにおいて用いる
  ことを除く。)をいう。
六、この法律で「道路」とは、道路法(昭和27年法律第180号)による道路、道路運送法
  (昭和26年法律第183号)による自動車道及びその他の一般交通の用に供する場所をいう。
七、この法律で「自動車運送事業」とは、道路運送法による自動車運送事業(貨物軽
  自動車運送事業を除く。)をいい、「自動車運送事業者」とは、自動車運送事業を
  経営する者をいう。
八、この法律で「使用済自動車」とは、使用済自動車の再資源化等に関する法律
  (平成14年法律第87号)による使用済自動車をいう。

さて、高圧ガスではどのような規定がなされているでしょうか?

(さらに…)


薬事法 Part3

高圧ガス関係法規シリーズ
薬事法 Part 3

おさらいです。
薬事法とは?

この法律は、医薬品、医薬用部外品、化粧品、医療用具、などの
品質、有効性、安全性の確保のために必要な規制を行うことなどを
目的とし、高圧ガスでは、亜酸化窒素(笑気ガス)、酸素、窒素、炭酸ガス
(二酸化炭素)などを医療用として使用する場合には薬事法の適用を受けます。

本日は、薬事法の「医薬品製造業」の規定についてです。

1、医薬品として、酸素や窒素を容器に小分け充填(製造行為)する場合
  知事の許可を受け更に5年ごとに更新しなければならない。
  (法第十二条第一項・第三項)

2、局方外である医薬品(液化酸素、液化窒素など)は、会社として医薬品製造承認
  を取得し、知事より製造許可を受ける必要がある。
  (法第十四条)

  医薬品製造承認は、厚生労働大臣が与えることになっているが、液化酸素
  液化窒素、亜酸化窒素については、知事に委任されている。
 
  日本薬局方一般試験法はガス亜酸化窒素、ガス二酸化炭素についての記述として
  容器内では液体である。液化二酸化炭素を医療用として製造するときに製造承認
  が必要であるかどうかは、行政庁により異なります。

3、医薬品の製造業者は、製造所ごとに医薬品製造管理者を置かなければならない。
  (法第十五条第一項)

「製造」 の規定

ガス名  日本薬局方 酸素ガス、窒素ガス、亜酸化窒素ガス、二酸化炭素ガス
      局法外    液化酸素、液化窒素、液化亜酸化窒素

申請の窓口       製造を行う、各都道府県薬務課または保健所

許可の更新       5年ごと。

資格者          1) 薬剤師
               2) 高卒(薬学・化学)以上で3年以上の経験を要す
               3) 厚生労働大臣が、2)に掲げるものと同等以上の
                  知識経験を有すると認めた者。
                  例として、高圧ガス第一種販売主任者免状所持者であるが
                  各都道府県により異なります。

品目の変更・追加   申請

以上でございます。
病院・自宅療養など、通常の高圧ガスとは異なる規定が
薬事法では規定されております。
特に製造についても、厚生労働省独自の判断で細かな
取り決めがありますので、ご商売に関係される方々は
許可、申請などご注意ください。

川口液化ケミカル株式会社
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高圧ガス、低温機器、真空機器

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今日の格言
人生にとって時間とは?
「時は一切を征服する。我々は時に従わねばならぬ。」
(ポープ)


高圧ガス関係の資格

平成18年度 上半期 高圧ガス保安協会による講習の受付が始まります。

ここで「高圧ガス保安協会」のご説明を致します。

・高圧ガス保安協会
・東京都港区虎ノ門四丁目3番9号 住友新虎ノ門ビル
・TEL 03−3436−6100
・設立年月日 昭和38年12月20日
・根拠法  高圧ガス保安法
 (昭和26年6月7日 法律第204号)
・主務官庁  経済産業省

業務内容
技術基準作成
・高圧ガスの保安確保のための民間規格を作成しております。
検査認定など
・公正中立な機関として、検査・認定等を行っています。
教育活動
・現場の第一線で業務に携わる資格者の養成、技術能力の維持
 向上等、保安のための教育・講習を行っています。
資格試験
・国及び都道府県から試験事務の委譲を受けて、高圧ガスの保安
 に関する試験を実施します。
 実施している試験の種類
 大臣試験  甲種化学、甲種機械、第一種冷凍機械
 知事試験  乙種化学、乙種機械、丙種化学(液化石油ガス、特別試験科目)
         第二種・第三種冷凍機械、第一種・第二種販売
         液化石油ガス設備士

研究開発
・高圧ガスの保安対策の向上に寄与するため、基礎研究から
 応用技術研究、設備・機器・保安システムの開発まで、長期的な
 視野にたって研究開発を行っています。
消費者保安対策
・安全から安心へ、そして快適へ。LPガスの保安啓発を実施するとともに
 快適な生活環境づくりの提案を行っています。
情報の収集・提供、技術支援
・高圧ガス保安分野における事故、保安技術等の情報の収集と
 提供を行います。
 また、海外からの相談や技術交流の窓口としての支援活動を
 行っています。
マネジメントシステム審査登録
・ISO審査センター[KHK-ISO Center]では、審査登録機関として
 品質、環境及び労働安全衛生マネジメントシステムの審査登録
 業務を行っています。

以上のように高圧ガスのかかわる多くの事柄を多岐にわたって
国認定で活動されている公的機関です。

そこでの資格試験の申し込みが始まります。

(さらに…)


東京ガス料金の値下げ

一般家庭向け天然ガスのお話です。

東京ガスは今月2日、、ガス料金を値下げする発表をされました。
値下げの原資は、都市ガス成分の中に含まれているエネルギーの
大きな(燃焼カロリーの大きい)液化石油ガス(LPG)の割合を減らして
原価低減を行うようです。

ところで、天然ガスには何ガスが入っているの?

CH4 Base + C2H6 5% + C3H8 2.8% + N2 2.2% + N-C4H10 2.1%
+ ISO-C4H10 1.3% + ISO-C5H12 0.2% + N-C5H12 0.1% + N-C6H14 0.1%
+ CO2 200ppm + O2 110ppm + CO 100ppm
※都市ガス12A

もともと天然ガスと液化石油ガスは違うガスです。
燃焼カロリーを比較しましょう。

気体1m3をそれぞれ燃焼させると・・・。

天然ガス(LNG)  46MJ ( 旧単位 11,000Kcal )
※天然ガス=都市ガス

液化石油ガス(LPG) 99MJ ( 旧単位 24,000Kcal )
※上記は純粋なプロパンガス熱量です。
 +α で、ブタンガス 128MJ(31,000Kcal)が入っています。

以上を総括して、「気体のプロパンは都市ガスより約2.2倍の熱量があり
従ってLPガスの方が都市ガスより火力が強い」ということになっています。

ですが・・・。

だからと言って、台所のヤカンのお湯が半分の時間で沸騰しません。
お風呂のお湯が、半分の時間では沸きません。

話を元に戻します。
都市ガス成分中の C3H8 2.8% を無くしてしまえば
その分、安くなるということです。

微妙な、感覚的な、都市ガス中の液化石油ガス成分を割愛することで
値下げを実現しようという、数値化しないとまったく気が遣いないかも知れない
原料ガス自体の変更なのです。
勉強になりました、ありがとうございます。

川口液化ケミカル株式会社
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高圧ガス、低温機器、真空機器

ありがとうございます。

今日の格言
人生の目的とは?
「生きる、ということは徐々に生れることである。」
(サン・テグジュペリ)


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