ガス・真空などにまつわる様々な事をお伝えいたします。
高真空や超高真空に到達させるために
大気から真空排気する過程で
どうなっているのか？
何が残っているのか？
できるだけ正確に把握したいものです。
最終的には、残留ガス分析計で計測しますが
そこに至るまでの脱ガスまたはガス排気工程に
ガスそれぞれの物性、とくに蒸気圧を確認したいものです。
冒頭のガスによって異なる物性温度を利用して
ガスを有効に排気することが大切です。
高圧ガス、低温機器、真空機器
川口液化ケミカル株式会社
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今日の格言
成功と失敗を生かすには？
「過去においていくら失敗した事実があったにしろ
今後失敗するとは限っていない。
人類の歴史は、過去に失敗したことを粘り強く
何度もやってみることで人類が成長してきた
ことを物語っている。
昔一度失敗してたことは、未来において必ず失敗
するなど考えていたら、人類に進歩はないわけだ。
百度失敗したことでも、百一度目にものにならないとは限らない。
そんなことがわかってたまるものではない。」
（武者小路実篤）
炭酸ガスの用途シリーズ２回目です。
暑い夏に生ビールを一気にいただくと美味しいですよね。
ご存知の方も多いと思いますが、生ビールはジョッキに
ビールの樽に炭酸ガスを押し出し式に流し込むことで
ビールディスペンサーから出てくるわけです。
緑色の７ｋｇ容器（腰の高さ、約外径２５０ｍｍ）が
多く使用されていますが、３０ｋｇ、５ｋｇ、などのボンベもあります。
イギリスやアメリカでは、炭酸ガスだけでなく窒素との
混合ガスで利用されているビールも少数ながらあるそうです。
その他にビール用に炭酸ガスはビール工場の製造工程でも
利用されているのです。
一般的なビール工場の製造工程は
大麦 → 麦芽 → 麦汁 →酵母を添加→ 主発酵
→ 後発酵 → 生ビール → ビール
以上のような工程をタンクからタンクへと原料の液を炭酸ガスで
圧送されるのです。
実はビール中の酵母の発酵により炭酸ガスが発生します。
この炭酸ガスは、しっかり回収し不純物などを取り除き（精製）
工場内の他の用途に使用されたり、外販したりしているのです。
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今日の格言
成功と失敗を生かすには？
「失敗は落胆の原因ではなく
新鮮な刺激である。」
（サウザーン）
埼玉川口は吉永小百合主演の「キューポラがある街」で
有名な鋳物産業の盛んな街です。
鋳物を製造する工程で、造形作業は人手と時間のかかる
作業です。これらの作業を合理化し効率化するべく古くから
研究が重ねられ、一つの手段として乾燥工程を省く自硬性
鋳型が開発されます。自硬性鋳型には、無機質粘結型剤と
有機質粘結剤があります。
これらの自硬性鋳型にＣＯ２（炭酸ガス）が使用されております。
無機粘結剤でガス型と呼ばれる造型方法です。けい砂に粘結剤
として珪酸ソーダ（水ガラス）を３〜６％添加してから通常の造型
と同じように造型後、その鋳型にＣＯ２ガスを吹き込みますと硬化
するのです。ＣＯ２ガスが珪酸ソーダと接触し瞬時に硬化します
ので通常の乾燥工程から比べても省力化ができるわけです。
NaO･nSiO2･(nm+X) H20 + O2
→ NaCO3 + XH2O + n (SiO2 + mH2O)
従来工法の油型や乾燥型と比較しても効果は抜群で、一気に
全国に普及し日本の鋳物産業に大きく貢献した材料なのです。
ただし、反応後にアルカリ性の炭酸ナトリウムを生じるので
ケイ砂が再利用できません。
最近では砂の再利用が可能であるフラン樹脂を利用した
方法が開発され、ＣＯ２プロセスは減っております。
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今日の格言
成功と失敗を生かすには？
「私の現在が成功というのなら、私の過去はみんな
失敗が土台作りをしていることにある。
仕事は全部失敗の連続である。」
（本田宗一郎）
ガス体は、温度、圧力との関係によって
液体 ⇔ 固体 ⇔ 気体 の三態（まったく物性の異なる）
の姿かたちに相変化します。
なかでも炭酸ガスは、個性的な三態を見せます。
まず液体の緑色のボンベの中に入っている液化炭酸ガスの
状態は大気圧下（０．１０１３ＭＰａ : abs）ではズバリ存在しません。
圧力が ０．５１８ＭＰａ（５．２８ kg/cm2） 以上が条件です。
この圧力（０．５１８ＭＰａ）以下になると、液化炭酸ガスは
ドライアイス（固体）と炭酸ガス（気体）になってしまいます。
圧力が ０．５１８ＭＰａ（５．２８ kg/cm2）の液化炭酸ガス温度は
−５６．６℃ で、この圧力と温度の状態は三重点といいます。
三重点の炭酸ガスは、液体＋気体＋固体の状態で存在します。
液化炭酸ガスのボンベの圧力を下げていって、温度が下がっていくと
ボンベの中身が、液化炭酸、ドライアイス、炭酸ガスの混合状態に
なるのです。
※配管などで圧力を落としすぎて、配管内がドライアイスに変わって
真空二重管の断熱配管で、溶かすに溶かせずほじくるもほじくれず
にっちもさっちも行かないくなること経験されたことありませんか？
これです！！
ドライアイスは、三重点以下の条件下で、液化炭酸ガスを細い管（ノズル）
から噴射して作れます。ノズルより噴射したてのドライアイスは雪状で
これを固めることで、硬いドライアイスとなります 。
ドライアイス状態では、７８．５℃で固体から直接気体に変化します。（昇華）
更には、温度が３１．１℃以上の状態では、いくら圧力を上げても
液体としては存在しません。この温度を臨界温度といいます。
このときの圧力 ７．３８２ＭＰａ （７５．２８kg/cm2）を臨界圧力と
いいます。臨界点の前後で液体の性質は大きく変化します。
この超臨界流体は、どこにでも忍び込む気体の性質（拡散性）と
成分を溶かし出す液体の性質（溶解性）を持ているので、その密度
を連続して大幅に変化できる特長を持っています。
このことを利用すると、食品からの特定成分だけの抽出、反応を
促進する溶媒などに応用できます。二酸化炭素（炭酸ガス）は
臨界点が比較的低い温度、圧力（水の場合３７３．９５℃、２２．０６４ＭＰａ）
なのと、毒性がなく安全なために使いやすいため
「炭酸ガス超臨界抽出装置」としてよく利用されております。
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今日の格言
成功と失敗を生かすとは？
「諸君は必ず失敗する。ずいぶん失敗する。
成功があるかもしれませぬけど、成功より
失敗が多い。失敗に落胆しなさるな。
失敗にうちに勝たなければならぬ。
たびたび失敗すると、そこで大切な経験を得る。
この経験によって、もっと成功を期さなければならぬのである。」
（大隈重信）
真空工業に関連する ＪＩＳ は何があるでしょう？
Ｂ−２２９０
真空装置用フランジ
Ｂ−２４０１
Ｏリング
Ｂ−２４０６
Ｏリング取付溝部の形状、寸法
Ｂ−８１１１
蒸気噴射空気エゼクタ性能試験方法
Ｂ−８２４９
多管円筒形熱交換器
Ｂ−８３１１
往復ポンプの試験及び検査方法
Ｂ−８３１６
油回転ポンプ性能試験方法
Ｂ−８３１７
蒸気噴射ポンプ性能試験方法
Ｂ−８３２３
水封式真空ポンプ
Ｂ−８３２６
油回転真空ポンプ
Ｂ−８３６５
真空装置用クランプ形継ぎ手の形状及び寸法
Ｚ−８１２６〜８１２８
真空用語
Ｚ−８２０７
真空装置用図記号
Ｚ−８７５０
真空計校正方法
Ｚ−８７５１
液柱差を使う真空計による真空度測定方法
Ｚ−８７５２
熱陰極及び冷陰極電離真空計による圧力測定方法
Ｚ−８７５４
質量分析形リークディテクタ校正方法
などなど。
ほかにも多々ございます。
ＪＩＳ以外の汎用品もありますが、基準となる方法、寸法など
調べるためにお使いになられてはいかがでしょうか。
高圧ガス、低温機器、真空機器
真空機器、真空チャンバー製作
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今日の格言
成功と失敗を生かすとは？
「ときとしてわれわれは、ひとりの人間の徳からよりも
失敗から多くのことを学ぶだろう。」
（ロングフェロー）
半導体産業に欠かせないガスであるシラン（モノシラン）は
エピタキシャル成長、ポリシリコン、酸化シリコン、窒化シリコン
など、半導体用特殊ガスの中で最も多く大量に利用されております。
有毒であり可燃性であるシランは、空気に触れると自然発火します。
また、滞留した場合には爆発の可能性もあります。
強酸化剤であり、酸化性物質及び重金属ハロゲン化物と激しく反応するので
注意が必要です。
以下の映像は、高圧ガスの防災訓練で燃焼・消化実験をしている様子です。
シランの燃焼
シランのような自燃性ガスは、一旦着火すると消火することは難しいため
付近にある燃えやすいものなどを遠ざけ、散水などしながら燃焼させる
しかありません。消火したとしても再発火する危険があるので、容器温度が
下がるまで散水を継続する必要があります。
※もちろん緊急遮断弁、容器元バルブの自動閉止など遠隔操作で
ガス供給を遮断できる場合には、空気呼吸器などの安全器具を装着
した上で、速やかに容器バルブ閉止をしましょう。
映像でもありますが、消化剤は粉末消火器、水、泡材でおこないます。
ハロン（１３Ｂ１）は支燃剤としての働くので注意が必要です。
詳しくは、製品安全データーシートなどをご参照ください。
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今日の格言
成功と失敗を生かすとは？
「私たちのつとめは成功ではない。
失敗にも負けずにさらに進むことである。」
（スチーブンソン）
ガスが欲しい。
ちょっとだけ欲しい。
わずかな金額で。
そんなご相談を一般の個人のお客様からいただくことがあります。
最小単位のボンベ(例えば３．４Ｌ容器）に充填されたガス代。
それからガスの圧力調整器。
これらで合わせて約１０万円となればこれは個人でしたら
よっぽどでないと買えませんね。
窒素や酸素など一般的な汎用ガスであれば、殺虫剤のような
エアゾール缶（約５Ｌ）が酸素など１本数百円であります。
しかし、ちょっと特殊なガスや可燃性ガス、毒性ガスなど危険なガス
ですとなかなか少量だけ手に入れることは難しいものです。
超小型容器は、動物などを標的にするエアーガンなどに悪用されたり
毒性ガスは、少量でも人体に影響あるためメーカー側でも自粛して
いるケースが多いようです。
液体窒素も専用の真空断熱容器(魔法瓶）に、最低でも５Ｌ容器に
充填するのが最小単位です。
ただ純粋に何らかの用途でガスがちょこっとだけ欲しい。
ほんのちょっとだけ、いろんなガスが、お酒やお米などのように
量り売りできたらいいなあなんて漠然と思います。
あったらいいな！を一生懸命考えます。
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今日の格言
成功と失敗を生かすとは？
「自分の心を隠せない人は、何事にも大成しないし
成功しない。」
（カーライル）
元素１１１種のうち、日本名の漢字を含む元素は
いくつあるでしょうか？
答え ２０種です。
水素、炭素、窒素、酸素、塩素、臭素、ホウ素
フッ素、ケイ素、ヒ素、ヨウ素 の「素」を含む元素と
硫黄、鉄、銅、亜鉛、銀、白金、金、水銀、鉛など
すべて漢字の元素です。
不思議とガス体で素を使うものと、金属ですべて漢字のものに
限られてますね。
日本の命名の歴史を調べると面白いのかもしれませんね。
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今日の格言
成功と失敗を生かすには？
「もし若者が知っており、老人ができたら
できあがらないことはないだろう。」
（イタリアのことわざ）
「 ＳＴＰＧ 」 ってなんだ？
「 ＳＵＳ−ＳＴＰ 」 ってなんだ？
配管材料、鋼管の略称です。
STPG 圧力配管用炭素鋼鋼管 JIS G 3454
SUS-STP 配管用ステンレス鋼鋼管 JIS G 3459
今日は、配管用鋼管のＪＩＳ番号、略称をご紹介します。
SGPW 水道用亜鉛メッキ鋼管 JIS G 3441
SUS-TBS ステンレス鋼サニタリー管 JIS G 3447
SUS-TPD 一般配管用ステンレス鋼鋼管 JIS G 3448
SGP 配管用炭素鋼鋼管 JIS G 3452
STS 圧力配管用炭素鋼鋼管 JIS G 3452
STPT 高温配管用炭素鋼鋼管 JIS G 3456
STPY 配管用アーク溶接炭素鋼鋼管 JIS G 3457
STPA 配管用合金鋼鋼管 JIS G 3458
SUS-TP,SUS-LPT,SUS-STP,SUS-HPT
配管用ステンレス鋼 JIS G 3459
STPL 低温配管用鋼管 JIS G 3460
P ポリエチレン被服鋼管 JIS G 3469
あくまで JIS 規格 に準拠した鋼管ですが、実用上の配管材料は
無限にあります。外径、肉厚、材質、内面処理などなど汎用配管材
から受注生産品まで相当なものです。
JIS にないから世の中にそんな内径のパイプは無いよ？
なんてことも聞きますが、実際には多種多様なパイプ、チューブ
と呼ばれるものがあるのです。中を流れる流体や、内径ぎりぎりに
測定子(センサー）と突っ込んだりと、パイプの制約によりものづくりが
できるできないといった場合には、知らないだけで
「そんなパイプ無いからできないよ。」
なんてこともあります。
詳しくお調べいただくと希望のパイプ、チューブがあるかもしれませんよ。
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今日の格言
成功と失敗を生かすとは？
「すべての木からパイプは彫れない。」
（ドイツのことわざ）
人間には個人差があり、それぞれ適性がある。
適正とは「特定の活動を遂行するのに必要な
潜在的な能力」である。
液体窒素用デュワーは、真空断熱された液体窒素の
保存容器です。
断熱層は、真空引きポートから真空に引かれ、層内を
保持しています。この真空が破壊されることがあります。
事故例
・液体窒素の保存容器(デュワー瓶）非密閉型が、突然大きな音を立て
何か変化がおきた。容器を観察したところ、真空層が大きく破損し
クシャクシャになっていた。
主な原因
・真空二重層になっている容器の溶接部が割れ若しくは漏れを起し
一気に真空破壊されてガスが入ったため、大きな音をたて破損した様子。
対策
・真空破壊して形状が崩れた液体窒素デュワーは、修理不能です。
新品と交換するしかありません。
真空層は、永久に保持されるものではなりません。故に液体窒素以外の
貯槽(コールドエバポレーター）などでも、真空層の真空度が保持されているか
破壊が進んでいないか検査するのです。デュワーや液体窒素用真空二重層
配管なども定期的に真空引きが必要な場合が多いです。
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成功と失敗を生かすとは？
「成功に秘訣というものがあれば、それは他人の
立場を理解し、自分の立場からものごとを
見ることのできる能力である。」
（ヘンリー・フォード）
