検知管とは
気体ごとに専用の検知管が販売されている
検知管とは測定対象のガス中に存在する化合物の濃度測定を行う道具です。硫化水素など人体に有害な気体や、水素などの可燃性が高いなどの気体の濃度を調べるときなどに利用します。気体ごとに専用の検知管が販売されており、別の化合物の測定はできません。
短期、長期用の検知管が販売されている
検知管にはある時間における気体の濃度を調べるものと長時間の平均濃度を調べるものがあります。使用方法としてはピストンで気体を引くだけなので誰でも簡単に測定することが可能です。
検知管の使用用途
製造、工事現場の環境測定で利用
検知管は操作が簡便であるため製造、工事現場で頻繁に使用されます。法律で定められた作業環境測定法にも検知管は採用されていることが多く、公的な試験にも利用されます。また可燃性ガスの濃度測定にも利用できるため、爆発、発火を未然に防ぐこともできます。
公害防止の観点からも検知管は用いられる
その他、大気中の悪臭物質の濃度測定にも検知管は利用されており、工場や製造現場付近の公害防止にも役立ちます。研究においては化学反応によって発生した気体の測定による反応解析に用いられます。
検知管の特徴
検知管は測定対象と反応させた量から濃度を求めている
検知管は測定対象のガスを管の中に注入します。検知管には測定対象の化合物と反応する物質が充填されており、その物質が反応した量を基に測定したい化合物の濃度を定量します。管の中の物質がどれだけ反応したかは物質の色の変化から判断します。定量、検出下限はそれぞれの検知管によって異なります。
危険な箇所の気体濃度を測定するときはチューブを利用
また酸素濃度が低い、もしくは有毒ガスが存在するなど、危険性が高いため気体を直接採取できない場所については遠隔採取管と呼ばれる数メートルの長さを有するチューブを利用します。
化合物に応じて専用の検知管が使われる、使用前に期限の確認は必須
なお、上記の通り検知管は測定対象の化合物と充填剤を反応させて濃度を求めているため、化合物ごとに専用の検知管が販売されています。異なる種類の検知管を用いても測定は不可能です。また検知管の充填剤は経時的に変性するため、使用時には使用期限の確認が必須です。そして実際に検知管を使用する際は比重等で気体の分布に偏りがある可能性があるため、測定したい空間において複数箇所で気体の測定を行うことを推奨します。
北川式ガス検知管
北川式ガス検知器は、検知管とガス採取器で構成された検知管であり、1947年の品質管理用の硫化水素検知管としての使用から使用されています。
この検知器においては、検知管には測定ガスと鋭敏に反応する検知剤が充てんされており、試料ガスを通気すると薬剤が特定のガスと反応して変色します。変色した先端の目盛りを読み取ることによりガス濃度を知ることができます。
この検知器を使用することにより、可燃性ガスの濃度を現場で迅速に測定でき、漏洩ガスや発生ガスによる火災、爆発の未然防止を図ることができます。
具体的な測定方法としては、まず検知管の両端をチップカッターなどで折ります。次いで検知管を装置の取付口に差し込み、その後装置のハンドルを引きます。そのまま測定箇所で一定時間待ち、ガス採取器から取り外して変色境界を読み取ります。測定ガスの濃度と変色長さとの関係が濃度目盛として検知管に印刷されており、これを読み取ることにより測定ガスの濃度を測ることができます。
各種ガス（アンモニア、酸素、二酸化探査）検知管による検知条件
アンモニアガスは、吸引回数が１回（100ml）の場合には、測定範囲が30ppm以下であり、検知限度が0.2ppm程度です。アンモニアが存在すると硫酸との間で中和反応（2NH3 ＋ H2SO4 →(NH4)2SO4）が生じ、これにより指示薬が桃色から黄色へと変化します。
酸素は、吸引回数が１回（100ml）の場合には、測定範囲が3～6％の範囲にあり、検知限度が2％程度です。酸素が存在すると三塩化チタンとの反応（O2 ＋ 4TiCl3（黒色）＋6H2O → 4TiO2（白色）＋12HCl）により酸化チタンが生成され、これにより指示薬が黒色から白色へと変化します。
二酸化炭素は、吸引回数が１回（100ml）の場合には、測定範囲が100～2000ppmの範囲にあり、検知限度が20ppm程度です。二酸化炭素が存在すると水酸化カリウムとの間で中和反応（CO2 ＋ 2KOH → K2CO3 ＋ H2O）が生じ、これにより指示薬が淡紅色から橙色へと変化します。
参考文献
https://www.gastec.co.jp/product/detector_tube/type/
http://www.komyokk.co.jp/kweb/kensikumi.do?je=0
https://sooki.co.jp/upload/surveying_items/pdf/maker_catalog_pdf_035320.pdf
http://www.komyokk.co.jp/kweb/kensikumi.do?je=0
https://www.gastec.co.jp/files/user/asset/pdf/detector_tube/3L.pdf https://www.gastec.co.jp/files/user/asset/pdf/detector_tube/31B.pdf https://www.gastec.co.jp/files/user/asset/pdf/detector_tube/2LC.pdf