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酸素濃度計
メーカー15社・32製品一覧【2024年】
酸素濃度計についての概要、用途、原理などをご説明します。また、酸素濃度計のメーカー15社一覧や企業ランキング、製品ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。酸素濃度計関連企業の2024年3月注目ランキングは1位:新コスモス電機株式会社、2位:東レエンジニアリング株式会社、3位:株式会社テクネ計測となっています。
早稲田大学大学院でMBE法による窒化物半導体成長に関する研究に従事。2016年に大学院を修了後、非鉄金属系メーカーへ入社。金属製錬工場における設備保全・エンジニアリングの業務に従事。2022年に化学系メーカーへ転職。同様の業務に従事。
酸素濃度計とは
酸素濃度計とは、空気中の酸素濃度を測るために使用する機器です。
産業や医療、環境モニタリングなどのさまざまな分野で使用されています。用いられている方式としては、大きく分けて電磁気式分析計・電気化学式分析計があります。
さらに、防爆などの特殊加工が施されることも多いです。使用の目的や測定する環境に合わせて機器が選定されます。
酸素濃度計の使用用途
酸素濃度計は、さまざまな分野で使用される機器です。
1. 工場現場
工事現場などでの酸素欠乏事故の防止を目的としたガス濃度のモニタリングに使用されます。空気中の酸素濃度が約18％を下回ると酸欠を起こします。そのため、空気の入れ替えが少ない場所や液体窒素などを取り扱う空間で利用されることが多いです。
そのほか、工業炉での燃焼管理などにも活用されています。燃焼ゾーン内の酸素濃度を測定し、空燃比 (燃料と酸素の比率) を調整するのに役立ちます。正確な空燃比制御により、燃料の効率的な燃焼と排気ガスの最適化が可能です。
2. 医療現場
医療現場でも広く使用される機器です。酸素療法を受ける患者の酸素濃度を監視し、適切な酸素供給を確保します。また、登山や高地での活動中に酸素濃度が低下するため、酸素濃度計を使用して酸素補給の必要性を判断することも多いです。
酸素濃度計の原理
酸素濃度計の原理は、一般的には酸素センサーを使用して測定されます。酸素センサーにはいくつかの種類がありますが、最も一般的なタイプは酸素透過率を測定するセンサーです。
これらのセンサーはセラミックスなどを使用して作られており、酸素がセンサーを通過する際に材料内で起こる化学反応に基づいて酸素の量を測定します。測定結果は、デジタルディスプレイやアナログメーターを通じて表示することが一般的です。
また、一部の酸素濃度計は、酸素濃度が一定の範囲を超えた場合に警告やアラームを発する機能を備えていることもあります。酸素濃度計で測定するための酸素を収集する方法として、拡散式と吸引式の大きく2つに分けられます。
拡散法は自然拡散状態の酸素濃度を測定する方法で、実験室などの酸素濃度変化を観察したりするために使用されます。吸引法はポンプなどで気体を収集して測定する方法で、狭い場所などでの酸素濃度測定が可能です。
酸素濃度計の種類
酸素濃度計にはいくつかの種類が存在します。
1. 磁気式酸素計
試料ガスに磁界を加えると、磁石と同じ原理で酸素が引きつけられます。その際に発生する圧力を、センサーで検知して酸素濃度を測る方式です。可燃性ガスが含まれていても測定できますが、他の方式と比べて高価です。
2. ガルバニ電池式酸素濃度計
電解液に酸素を拡散させると、各電極で酸化・還元反応を起こし酸素濃度に応じた電流が電解液を流れます。この電流から酸素濃度を求める酸素濃度計です。小型かつ安価で購入できる長所がありますが、使用の有無に関わらず劣化するため定期的に部品の交換が必要です。
3. ジルコニア式酸素濃度計
ジルコニアは高温になると、酸素イオンによって通電性を示します。したがって、ジルコニアでできた電極に発生する酸素濃淡電池の起電力をセンサーで濃度を検出する酸素濃度計です。手軽に構成できる長所がありますが、可燃性ガスが含まれていると結果に誤差を生じます。
4. 溶存酸素濃度計
溶存酸素とは水中に溶けている酸素のことで、これを測定する濃度計です。溶剤酸素計やDOセンサーと呼ばれることも多いです。溶剤酸素の測定は、滴定により測定する方法、隔膜電極法、蛍光式溶存酸素計などがあります。
滴定法は調合された試薬から酸化還元反応を利用して滴定して、その結果を元に算術する方法です。酸化性や還元性の物質の影響を受けやすいという欠点があります。
隔膜電極法は隔膜電極を用いて測定する方法です。滴定法と比較すると溶存酸素をすぐに測定できるという利点があります。ただし、高頻度のメンテナンスや校正が必要という欠点があります。
蛍光式は、照射された紫外線によって蛍光する特殊な物質を用いて測定する方法です。蛍光強度が水中の溶存酸素の量によって減少することを利用して溶存酸素を測定します。メンテナンスや校正が簡単なため、隔膜電極に変わる溶存酸素を測定する方法として期待されています。
参考文献
https://www.yokogawa.co.jp/library/resources/faqs/an-oxy-01-method/
https://www.awi.co.jp/business/industrial/gas/o2.html
https://ir.library.osaka-u.ac.jp/repo/ouka/all/8376/ltc143_27.pdf
https://www.yokogawa.co.jp/solutions/products-platforms/process-analyzers/gas-analyzers/oxygen-analyzers/
https://www.iijima-e.co.jp/products/o2.html
https://www.jemima.or.jp/tech/1-01-05-01.html
https://www.new-cosmos.co.jp/product/?fb=b30
https://www.gastec.co.jp/technology/detector_tube/measurement/
https://www.iijima-e.co.jp/knowledge/glossary_do_1.html#wc_anc00002
https://www.mlit.go.jp/river/shishin_guideline/kasen/suishitsu/pdf/s03.pdf
