No.114

2018 年 夏号

HOPE

Visible Detection of Invisible GasesTM

ほおぷTopics
成都環境保護産業博覧展に参加しました2018 年 4 月 19 日～21 日にかけて、中国・四川省 成都で開催された『成都環境保護産業博覧展』に参加しました。弊社も現地の販売店とともに出展を行い、ガス検知管や捕集管、エアーサンプリングポンプ、ガス測定器・警報器などについて展示を行いました。
弊社は世界各地で様々な展示会に出展してます。中国においては、北京、上海での出展が中心となりますが、時々、地方都市での展示会にも参加しております。
中国においても、弊社のガス検知管は、産業衛生や工程管理の現場などで利用されています。このコラムの筆者は、今回が初めての中国出張であったため、展示ブースで四川省の方々に検知管を紹介し、どのような反応が返ってくるのか、非常に興味深く、楽しみに思いながら出張に向かいました。

展示した検知管とガス採取器「初めて見た」という方が多かったことから、
まだまだ弊社の製品アピールが足りないことを痛感すると同時に「初めて見る検知管の便利さに驚いている」様子のブース来訪者の姿を見て、嬉しいような、少し誇らしいような気持ちになり、「説明し甲斐がある」と強く感じた展示会でした。
四川省と言えば、「辛い料理」というイメージがあります。もともと辛い物好きであるため、辛さに耐えることには自信があったのですが、現地で食事をすると「辛い」ではなく「痛い」という現実に直面し、挫折感を味わいました。

展示ブース写真
四川料理（火鍋）
参加展示会では、検知管を初めて見た方も多いようで、「这是什么？ （これは何ですか）」と質問される方が非常に多かったのが印象的です。検知管は見た目がカラフルなためか、女性も含めて結構興味津々な様子で、実際に検知管の測定をデモで行うと、ガス濃度を簡単に測定出来ることに、驚いている様子でした。

海外出張でビジネスに行くと、言葉や文化の違いを強く感じますが、現地の価値観に触れ、製品やサービスのあるべき姿についても、日本との違いを考えさせられます。可能な限り実際に現地に出向き、その国独自のニーズやビジネスの方法について向き合う必要性があると感じさせられました。

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製品紹介
1）室内環境モニター UM-400 / UM-400B■幅広い測定レンジを採用。ビル管理・室内環境測定に最適■ゼロ校正、感度校正は数値入力後、標準ガス吸引による自動校正■ゼロ出力が安定しており、連続測定に最適■ロガー用ソフトウェアをパソコンにインストールすることによりトレンド分析が簡単■3 電源（単 3 形アルカリ乾電池
単 3 形ニッケル水素充電池、専用 AC アダプター(別売品)）に対応■UM-400 は、温湿度ユニットを取り付けることにより、４成分測定が可能(UM-400B は温湿度ユニット別売)
型式

UM-400 / UM-400B

測定対象ガス

一酸化炭素（CO）

二酸化炭素（CO2）

測定原理

定電位電解式NDIR（非分散型赤外線式）

測定範囲

0.0～100.0ppm

0～10000ppm

最小桁表示0.1ppm

10ppm

測定精度

0～10.0ppm：±1.0ppm

0～2000ppm：±50ppm（校正時と同一温度）

10.1～50.0ppm：±2.5ppm

2010～5000ppm：±100ppm

50.1～100.0ppm：±5.0ppm

5010～10000ppm：±500ppm

トレンド測定

1 秒毎

4 秒毎

連続使用時間約 6 時間（アルカリ乾電池使用時、20℃）

記録計出力

DC 0-1V リニア

使用温度範囲-10～40℃（結露なきこと）
UM-400：155(W)×100(H)×83(D)mm（突起部除く）

外形寸法

UM-400B：140(W)×100(H)×83(D)mm
UM-400：800g

本体重量UM-400B：700g

2） エチレンオキシド検知管 780 型

測定範囲0.1～2.0ppm

反応原理

前処理管にてホルムアルデヒドを生成し、リン

試料採取量

100mL/min×10min (1000mL)

酸ヒドロキシルアミンと反応してリン酸が遊離

測定時間

10 分間

し、指示薬が変色する。

色 の変 化黄橙色 → 桃色

有効期限

１年 （冷蔵庫保存 0～10℃）

使用温度範囲10～35℃（温度補正有り）

湿度の影響なし（0～90%RH）

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講座 -非分散型赤外線ガス分析法の原理■ 概要
ガス分析の検知原理として、非分散形赤外線分析法（NDIR： Non Dispersive Infrared）が広く利用されています。各ガスにはそれぞれ特有の赤外光に対する吸収領域を持つことを利用した方法です。
二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素などの測定器・警報器に採用されています。
■

測定対象ガス

一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素■

検知原理
試料（ガス）に赤外線をあてて、分子の振動や回転運動を反映する赤外吸収を測定し、分子種の同定や測定を行う方法を「赤外線吸収分析」といいます。二つ以上の原子からなる分子は、原子間の結合に特有の振動エネルギーをもっており、この分子に当たる光の波長が振動エネルギーレベルに一致するとき、その波長の光が共鳴吸収されます。
吸収される光の強さと試料濃度との間には Lambert–Beer の法則が成り立ち、試料濃度 C と吸光度 Eとの間には、図 1 の関係が成立します。
この方法は「分散型」と「非分散型」に分類されます。分散型は赤外線を回折格子や可変フィルターにより特性波長のみを取り出して吸光度を測定します。得られる吸収スペクトルから未知ガスの同定が可能です。一方「非分散型」は分光器を用いないで特定の成分のみを測定する方法です。
二酸化炭素は 4.3μm、一酸化炭素は 4.7μm、炭化水素類は 3.4μm 付近には吸収領域をもっているため、これを利用して検知します。(図 2)

図 1 Lambert–Beer の法則

図 2 NDIR 装置構造の例
NDIR には次のような特徴があります。①測定濃度範囲が広い ②応答速度が速い ③選択性が高い④連続測定できる ⑤試料ガスの前処理操作が簡単 ⑥保守が容易である
弊社製品としては、前ページで紹介した UM-400 の他に、自動車排気ガステスターや可燃性ガス検知警報器の検出器として利用されています。

図 4 可燃性ガス検知警報器
URA-700
図 3 自動車排気ガステスター
UREX-5000VII
参考文献 日本分析機器工業会編 分析機器の手引き 2016 年
堀雅宏 環境化学計測学 2006 年 共立出版社
黒田六郎ら 分析化学 2004 年 裳華房

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コラム
『 二酸化炭素の発見者
ジョセフ ・ ブラック 』
最近では、二酸化炭素といえば「地球温暖化の原因物質」として、何かと話題にのぼり、新聞などを読んでも、記事が見当たらない日はないといってもよいでしょう。
また、二酸化炭素は小学校でも、検知管や石灰水を利用した測定・検知実験の対象ガスとして学習しますので「小学生でも知っている」「最も身近なガス」 かもしれません。
さて、この二酸化炭素ですが、発見したのは誰だかご存じでしょうか？
1754 年にスコットランドの化学者 ジョセフ・ブラック（1728-1799）は、注目に値する実験を行います。石灰石（炭酸カルシウム）を強熱すると、気体が発生し、また加熱後には生石灰（酸化カルシウム）が生成していることに気づきます。放出された気体を、生成した石灰水と反応させるとチョークが生じましたが、これは元の「炭酸カルシウム」にもどったためでした。
ブラックは、この発生した「二酸化炭素」を「固定空気」と名付けました。その名の通り、発生気体（空気）がチョークの一部になって固定されたためです。
この研究以前には、それまで「気体には『空気』という一種類の元素しか存在しない」という考えが主流でしたが、ブラックが出した成果によって、その考えが間違っていることがわかりました。
ブラックはエジンバラ大学で化学教授として働いていましたが、石灰水に呼気を吹き込み、白濁するのを学生に見せて、二酸化炭素について学習させました。今日、日本の理科の教科書にも掲載されている
この有名な教育方法は、二酸化炭素の発見者であったジョセフ・ブラック自身によって始められたようです。
また瓶の中に火のついたロウソクを入れ、火が消えた後、残った空気中では物を燃やすことが出来ないことも発見しました。この実験方法も、理科の教科書に掲載されています。こちらも、ブラックによって発明された実験方法だったんですね。

さらにブラックは「ロウソクを燃やした後の瓶内の気体」に関しても、研究を行います。発生した気体が全て二酸化炭素であれば、水酸化カリウムを用いて、全て除去出来るはずだと考えました。ところが、どうしても除去しきれない気体があることに気づきました。
これを「未知の気体のはずだ」と考えます。これが「窒素」の発見につながります。
ブラックの発見は、今日でも理科教育の実験に利用されていることからも分かるように、基礎化学の成立に非常に重要な影響をおよぼしました。また、水素を発見したキャベンディッシュも、ブラックの実験に刺激されて、気体の研究を始めたと言われており、気体研究の先駆けといえる実績を後世に残しています。
ブラックは 1799 年に 71 歳で病で亡くなります。死後 200 年以上たった 2011 年に、彼が勤務していたエジンバラ大学で考古学的な発掘調査を行ったところ、なんと彼が使っていた温度計や蒸留装置、実験試料が発見されたそうです。まさか、自分の死後 200年以上たってから使用していた実験器具が掘り起こされることになるとは・・・・・・さすがの彼も想像していなかったに違い有りません。
（K.K.）

図 ジョセフ・ブラック
出典・画像：Wikipedia
谷崎義衛著、気体の話、培風館
松本泉、おはなし化学史、講談社
田中 実、化学教育、化学の底辺 ：その歴史と論理、1975 年、23 巻 2 号、p. 99-102

光明理化学工業 株式会社
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発行日：2018 年 7 月 31 日 編集 営業支援室

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