化学プラント大全 
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検知器の設置場所を「なんとなく漏れそうな場所」で決めていないか不安。
接触燃焼式と半導体式、どちらを選べばいいのか根拠を持って説明したい。
そんな悩みを解決します。
可燃性は爆発下限界の1/4以下、毒性は許容濃度以下で警報
設置高さはガスの比重で決まる ── ただし温度も見る
接触燃焼式は酸素が要る／半導体式は不活性ガスを検知できない
被毒で検知できなくなる ── 定期校正が必須の理由
検知器は「あるだけ」では機能しません。方式・位置・設定値・校正の4点で決まります。
現場で、検知器が問題になる場面
| 場面 | 起きること |
|---|---|
| 設置場所の決定 | 漏えい源と滞留場所を読み違えると検知できない |
| 誤警報が多い | 設定値が低すぎる／他ガスに反応している |
| 漏れたのに鳴らなかった | 被毒／位置が悪い／風で流された |
| 校正が面倒 | 頻度と方法の妥当性 |
| 法定検査 | 応答時間・精度の確認 |
「鳴らなかった」が最も怖い。しかも点検しない限り気づけません。
検知器は「壊れたことが分からない機器」です。だから定期的な作動確認が制度化されています。
検知方式 ── 原理で選ぶ
| 方式 | 原理 | 対象 | 制約 |
|---|---|---|---|
| 接触燃焼式 | 触媒上で燃焼させ、抵抗変化を測る | 可燃性ガス | 酸素が必要／被毒する／高濃度で焼損 |
| 半導体式 | 金属酸化物の抵抗変化 | 還元性・酸化性ガス | 不活性ガスは不可／選択性が低い／湿度の影響 |
| 隔膜電極式 | 電気化学反応の電流 | 毒性ガス（CO・H₂S・Cl₂等） | 寿命がある（1〜2年）／干渉ガス |
| 赤外線式 | 特定波長の吸収 | CO₂・炭化水素 | 酸素不要・被毒しない／H₂は不可／高価 |
| 光波干渉式 | 屈折率の差 | 可燃性ガス | 酸素不要／選択性なし |
| ガルバニ電池式 | 電気化学反応 | 酸素 | 寿命がある |
「何を検知したいか」と「酸素があるか」で大きく分かれます。
接触燃焼式 ── 最も一般的、ただし弱点も多い
白金線コイルに触媒を担持したセンサを加熱しておく
→ 可燃性ガスが来ると触媒上で燃焼する
→ 温度が上がる → 白金の電気抵抗が増える
→ ブリッジ回路で検出
| 長所 | 短所 |
|---|---|
| 安価 | 酸素が必要（不活性雰囲気では使えない） |
| 直線性が良い（0〜100%LEL） | 被毒する（シリコン・硫黄・鉛・ハロゲン） |
| ガス種によらず反応 | 選択性がない（他の可燃性ガスにも反応） |
| 応答が速い | 高濃度で焼損する |
被毒が最大の問題です。触媒が失活すると、漏れても鳴りません。
シリコン系（シリコーンオイル・シール材・撥水剤）── 最も多い
硫黄化合物（H₂S・SO₂・メルカプタン）
鉛化合物（有鉛ガソリン）
ハロゲン化合物（フロン・塩素系溶剤）
シリコン系は決定的です。シリコーン系のシール材やスプレーを近くで使っただけで失活します。
だから校正で「実ガスを流して応答を確認する」ことが必須になります。
半導体式 ── 高感度だが選択性が低い
n型金属酸化物（SnO₂など）を加熱する
→ 空気中では表面に酸素が吸着して電子が奪われ、抵抗が高い
→ 還元性ガスが来ると吸着酸素と反応して電子が戻る
→ 抵抗が下がる
だから還元性ガス（H₂・CO・炭化水素）の検知に有利です。
不活性ガス（N₂・Ar）は化学反応しないので、原理的に検知できません。
選択性が低いので、他のガスにも反応します。誤警報の原因になりやすい。
高感度（ppmオーダー）なので、微量漏えいの検知には有利。
赤外線式 ── 被毒しない
ガス分子は特定の波長の赤外線を吸収する
→ 吸収量から濃度を求める
| 長所 | 短所 |
|---|---|
| 酸素不要（不活性雰囲気で使える） | 高価 |
| 被毒しない | H₂・O₂・N₂は検知できない（赤外を吸収しない） |
| 高濃度でも壊れない | レンズの汚れ・結露の影響 |
| 長寿命 | ── |
水素は赤外線を吸収しません。 等核二原子分子（H₂・N₂・O₂）は原理的に検知できない。
水素の検知には接触燃焼式か半導体式を使います。
不活性雰囲気（窒素シール下）での炭化水素検知には赤外線式が唯一の選択肢になることがあります。
設置場所 ── 漏えい源と滞留場所
高さはガスの比重で決める
| 比重 | ガスの例 | 設置高さ |
|---|---|---|
| 空気より軽い（0.8未満） | 水素（0.07）・メタン（0.55）・アンモニア（0.6） | 天井付近（頂部から30cm以内） |
| ほぼ同じ（0.8〜1.2） | CO（0.97）・エチレン（0.97）・N₂（0.97） | 漏えい源の高さ／呼吸域 |
| 空気より重い（1.2超） | プロパン（1.6）・LPG・塩素（2.5）・SO₂（2.3） | 床面付近（床から30cm以内） |
ただし比重だけでは決まりません。 温度と放出条件が効きます。
温度で挙動が変わる
気化熱で−40℃以下になることがある
→ 密度が大きくなる（理想気体なら絶対温度に反比例）
→ 比重が1未満のガスでも、床を這う
| ガス | 常温での比重 | 冷えたときの挙動 |
|---|---|---|
| アンモニア | 0.6（軽い） | −33℃で気化すると床を這う |
| メタン（LNG） | 0.55（軽い） | −162℃で気化すると床を這う／温まると上昇 |
LNGの漏えいでは、最初は床を這い、周囲から熱をもらって上昇に転じます。
だからLNG設備では上下両方に検知器を置くことがあります。
設置場所の考え方
① 漏えいの可能性が高い箇所（フランジ・シール部・バルブ・サンプリング点）
② ガスが滞留しやすい場所（ピット・くぼみ・風通しの悪い箇所）
③ 人がいる場所への流入経路（計器室の吸気口・出入口）
④ 着火源の近く（加熱炉・電気室の周囲）
①は「出る場所」、②は「溜まる場所」です。両方に置くのが基本。
屋外では風で流されます。 卓越風向を考慮して風下側にも配置します。
ピットやトレンチは最も危険です。重いガスが溜まり、換気されない。入槽事故の温床。
法令上の設置要件
可燃性ガス・毒性ガスの製造施設には、漏えいしたガスが滞留するおそれのある場所に設置が義務づけられています。
酸素は検知警報設備の対象外です（漏れても爆発も中毒も直接起こさないため）。
ただし防消火設備では酸素も対象になります。号ごとに対象ガスが違う。
警報設定値 ── 1/4という数字の意味
可燃性ガス：爆発下限界（LEL）の1/4以下
毒性ガス：許容濃度（TLV-TWA）以下
実務では2段設定
| 段階 | 設定値の目安 | アクション |
|---|---|---|
| 第1警報 | 25%LEL（＝LELの1/4） | 警報・現場確認 |
| 第2警報 | 50%LEL | 緊急停止・遮断・散水など |
メタン（LEL 5.0 vol%）なら 1.25 vol% で第1警報、2.5 vol% で第2警報。
「%LEL」という表記に注意してください。100%LEL ＝ 爆発下限界そのもの。
なぜ1/4なのか
検知器は点で測る。空間全体が均一とは限らない
局所的には既に爆発範囲かもしれない
対応の時間が要る
→ 4倍の余裕を持たせる
下限界に達してから警報を出しても、すでに手遅れです。
毒性ガスの許容濃度（覚えておく値）
| ガス | 許容濃度（TLV-TWA） | 備考 |
|---|---|---|
| 塩素 | 0.5 ppm | 極めて低い |
| ホスゲン | 0.1 ppm | 最も厳しい部類 |
| 硫化水素 | 5 ppm | 高濃度で嗅覚麻痺 |
| アンモニア | 25 ppm | 刺激臭で気づける |
| 一酸化炭素 | 50 ppm | 無臭 |
| シアン化水素 | 5 ppm | 作用が速い |
ホスゲンと塩素は桁違いに低いです。検知器の感度もそれに合わせる必要があります。
硫化水素は100 ppm以上で嗅覚が麻痺します。「臭いがしなくなった＝安全」ではありません。
実務での失敗例
失敗例①：シリコーン系のシール材を近くで使う
接触燃焼式が一発で失活します。しかも見た目には分かりません。
シリコーンが触媒表面でSiO₂になって被覆する
→ ガスが触媒に届かなくなる
→ 感度が下がる／まったく反応しなくなる
→ 不可逆（回復しない）
撥水スプレー・シリコーンオイル・一部のシール材が原因になります。
検知器の近くでは使用を禁止するのがルールです。
校正時に実ガスで応答を確認すれば発見できます。ゼロ点チェックだけでは分かりません。
失敗例②：校正をゼロ点だけで済ませる
ゼロ点（清浄空気での指示）
スパン（感度）── 標準ガスを流して指示値を確認
応答時間
警報動作（実際に鳴るか、連動が働くか）
ゼロ点だけでは、被毒して感度がゼロでも「正常」に見えます。
法定の作動検査では、警報設定値の1.6倍の濃度で30秒以内に発信することを確認します。
失敗例③：干渉ガスを考慮しない
| 方式 | 干渉されるもの |
|---|---|
| 接触燃焼式 | 他の可燃性ガス全般（選択性なし） |
| 半導体式 | アルコール・溶剤蒸気・湿度 |
| 隔膜電極式（CO） | H₂・H₂S |
| 隔膜電極式（H₂S） | SO₂・NO₂ |
「なぜか鳴る」の原因は、たいてい干渉ガスです。
塗装作業・洗浄作業で溶剤を使うと、半導体式が誤警報することがあります。
誤警報が続くと、現場が警報を信用しなくなるのが最大の問題です。
失敗例④：換気の良い場所に設置する
換気が良い＝ガスが滞留しない＝検知できないということです。
検知器は「溜まる場所」に置きます。 風通しの良い場所では意味がない。
ただし漏えい源の直近には置く価値があります。早期に検知できるので。
「出る場所」と「溜まる場所」の両方、が答えです。
失敗例⑤：可搬式で入槽前チェックだけして終わる
吸着していたガスが後から脱着してくる
残液が徐々に気化する
作業（グラインダ等）で新たに発生する
換気が止まると濃度が戻る
入槽作業中は連続監視が原則です。1回測って終わりではありません。
甲種化学ではこう出ます
国試の問12・検定の問11（防災設備）で毎年出ます。
可燃性ガスの警報設定値は爆発下限界の1/4以下
半導体式は不活性ガスを検知できない
半導体式は還元性ガスの検知に有利
ポンプ吸引型は拡散型より応答が速い
作動検査：警報設定値の1.6倍の濃度で30秒以内
法令では設置義務と対象ガスが問われます。
漏えい検知警報設備は可燃性・毒性ガスが対象で、酸素は対象外です。
解き方と過去問は保安管理技術｜防災設備、法令は製造の技術上の基準にまとめています。
まとめ
- 可燃性は爆発下限界の1/4以下、毒性は許容濃度以下で警報
- 実務では25%LEL で警報、50%LEL で緊急停止の2段設定
- 接触燃焼式は酸素が必要で、被毒する（特にシリコン系）
- 半導体式は不活性ガスを検知できず、還元性ガスに有利
- 赤外線式は被毒しないが、H₂・O₂・N₂は検知できない
- 設置高さは比重で決める。ただし冷たいガスは重くなる
- 「出る場所」と「溜まる場所」の両方に置く
- 校正はスパン（実ガス）まで行う。ゼロ点だけでは被毒が分からない
- 干渉ガスが誤警報の主因
- 入槽作業中は連続監視
