- 引火性ガスの危険性
- 引火性限界
- 引火性ガスの特性
- 引火性ガスのデータ
- 有毒ガスの危険性
- 衛生監視
- 毒物暴露限界
- 有毒ガスのデータ
- 窒息性 (酸素欠乏) の危険
- 酸素富化
- ガス検知が必要となる代表的な場所
ガスの危険性は主に、引火性、有毒、窒息性の 3 種類があります。
Flammable
引火性
火災および/または爆発の危険があります。例: メタン、ブタン、プロパン
Toxic
有毒
中毒の危険があります。例: 一酸化炭素、水素、二酸化炭素、
塩素
Asphyxiant
窒息性
窒息の危険性があります。例: 酸素欠乏 酸素は他の気体によって消費されるか
置き換えられます
Flammable Gas Hazards
引火性ガスの危険性
燃焼は、酸素と他の物質とが急速に結合する極めてシンプルな化学反応であり、結果としてエネルギーが解放されます。このエネルギーは主に熱として、時には炎の形態で現れます。発火物質は通常、炭化水素化合物であり (ただしその限りではありません)、固体、液体、蒸気、または気体の形態をとり得ます。ただし、ここでは気体と蒸気のみを扱います。
(注意: “引火性”、”爆発性”、および “可燃性” は本書のための用語であり、別の場所では他の用語で置き換えられます。)
燃焼のプロセス は、よく知られている火のトライアングルで表されます。
燃焼を発生させるには、常に 3 つの要因が必要です:
- 発火源
- 酸素
- 気体または蒸気の形態の燃料
したがって、すべての防火システムの目的は、これら 3 つの潜在的に危険なアイテムの少なくとも 1 つを取り除くことです。
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Flammable Limit
引火性限界
可燃性混合物が生成されるのは、ガス濃度/大気中濃度の限られた範囲内でのみです。この範囲はそれぞれ気体と蒸気に固有のものであり、上限を爆発上限 (UEL) といい、下限を爆発下限 (LEL) といいます。
LEL を下回るレベルでは爆発を引き起こすガスが不十分であり (混合物が希薄 (リーン) である)、UEL を上回るレベルでは混合物に対して酸素が不足しています (混合物が濃厚 (リッチ) である)。したがって、燃焼範囲はそれぞれのガス、またはガスの混合物の LEL と UEL の間となります。この範囲の外側では、混合物は燃焼できません。セクション 2.4 の「引火性ガスのデータ」に、よく知られている燃焼性のガスと混合物の限界値がいくつか記載されています。データは、標準的な気圧と温度下におけるガスと蒸気に関するものです。気圧、温度、または酸素含有量が上昇または増加すると、通常、燃焼可能範囲は拡大します。
通常、工場では周辺地域へのガス漏れは発生しないものであり、最悪の場合でも低い背景濃度で発生することがあるのみです。したがって、検知システムと早期警告システムに求められるのは、ゼロ パーセントから LEL までのガスを検知することのみです。LEL の濃度に達するまでに、操業を停止または現場を清掃する必要があります。実際、十分な安全を確保するために、通常は LEL の値の 50% 以下の濃度に達したときに操業停止または現場清掃の措置が取られます。
ただし、閉鎖された場所または換気されていない場所では、時として UEL を上回る濃度に達することがあります。そのため、調査の段階でハッチや扉の開閉には特に注意が必要です。外気の進入によって有毒の混合物または燃焼性の混合物を希薄化させることができるためです。
(注意: LEL/LFL、および UEL/UFL は本書のための用語であり、別の場所では他の用語で置き換えられます。)
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Flammable Gas Properties
引火性ガスの特性
引火性ガスには、火花や炎などの外部の発火要因がなくても、発火が発生する温度があります。この温度を発火温度と言います。危険な場所で使用する装置の表面温度は、発火温度を超えてはいけません。したがって、装置には最高表面温度、または T 評価の印が付けられています。
Flash Point (F.P. °C)
引火点 (F.P. °C)
可燃性液体の引火点は、液体の表面が十分な蒸気を発して、小さな炎で発火する状態になる最低温度のことです。引火点と発火温度はまったく異なりますので、それらを混同しないように注意してください。
摂氏温度を華氏に切り替えるには:
Tf = ((9/5)*Tc)+32
例: 摂氏 -20 度を華氏に切り替えるには、最初に摂氏の温度に 5 分の 9 を乗算して、-36 を導き出します。それから、32 を加算して、-4°Fを導き出します。
Vapour Density
蒸気密度
センサーの配置を決定するのに役立ちます。
ガスや蒸気の密度は空気と比較します。このとき、空気を 1.0 とします。
1.0 より小さい密度の蒸気は上昇します
1.0 より大きい密度の蒸気は下降します
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Flammable Gases Data
引火性ガスのデータ
データは国によって異なり、時間と共に変化します。お客様の国の最新の法令を常に参照してください。
参照資料: BS EN 61779-1:2000 Electrical apparatus for the detection and measurement of flammable gases (引火性ガスの検知と測定のための電気装置) -Part 1: General requirements and test methods (パート 1: 全般的な要件とテスト手法)
NIST Chemistry Web Book June 2005 release (NIST 化学 Web 書籍 2005 年リリース) Aldrich Handbook of Fine Chemicals and Laboratory Equipment 2003-2004 (精製化学製品と実験装置のためのアルドリッチ ハンドブック 2003～2004)
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Toxic Gas Hazards
有毒ガスの危険性
ガスの中には、非常に低い濃度でも有毒であり、生命の危険に関わるものがあります。一部の有毒ガスは、硫化水素の “腐った卵” のにおいのような強烈なにおいがします。有毒ガスの濃度の測定には、100 万分の 1 (ppm) の単位と 10 億分の 1 (ppb) の単位がよく使用されます。たとえば、1ppm は、部屋の中に合計 100 万個のボールがあり、その中の 1 つに赤いボールがあることに相当します。この赤いボールが 1ppm を表します。
引火性ガスの爆発よりも有毒ガスにさらされる (暴露) ことによって、より多くの人が亡くなります。(可燃性であり有毒でもあるガスは多数存在するため、有毒ガスの検知器には危険区域の承認が必要となる場合があります。) 引火性のガスと有毒ガスを別々に扱うのは、主に、関連する危険や法令、および必要なセンサーの種類が異なるためです。
有毒物質に関する主要な懸案事項は、(明らかな環境的問題は別として) 非常に低濃度であっても有毒物質にさらされる作業者への影響であり、作業者はその有毒物質を吸入、摂取、または皮膚から吸収してしまうことがあります。長い間さらに有毒物質にさらされることによって悪影響が生じることが多いため、ガスの濃度だけでなく、さらされている時間の合計も計測することが重要です。また、複数の物質が相互に作用して、各物質固有のそれぞれの影響よりもはるかにひどい悪影響を生じさせる、相乗効果のケースもいくつか知られています。
作業場所における有毒物質の濃度に注意する際、有機化合物と無機化合物の両方ついて考慮する必要があります。また、有機/無機化合物による作業者の健康と安全への影響、製造された最終製品 (または製造に使用されている設備) の汚染の可能性、およびその後の通常業務活動の中断などについても考慮する必要があります。
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Hygiene Monitoring
衛生監視
“衛生監視” という用語は一般的に、従業員がガス、粉塵、騒音など危険な状態にさらされること (暴露) に関連する労働衛生監視の領域を示す際に使用されます。言い換えると、その目的は、作業場所のレベルを法廷限度以下に確実に保つことです。
このトピックでは、領域調査 (潜在的な暴露の概要把握) および個人観測 (作業者が機器を身に着けて、呼吸ゾーンにできる限り近い場所でサンプリングを行います) を扱います。これにより、測定された汚染レベルは作業者が吸入する汚染を正確に示したものとなります。
強調すべきは、個人観測と作業場所の観測は両方とも総合的な安全計画の重要な一部だとみなされるべきであるということです。個人観測と作業場所の観測は、大気中のそのままの状態に関する必要な情報を入手することのみを目的としています。そのため、これによって、関連する産業規則と安全計画に準拠するために必要な措置を講じることができます。
決定された手法に関わらず、あらゆるガスの有毒性を考慮することが重要です。たとえば、時間加重平均のみを計測する機器や、その後の研究所分析のためにサンプルを抽出する機器では、作業者が短時間であっても致死量の猛毒有害物質にさらされた場合に、作業者を保護することができません。その一方、工場の一部の場所では平均的な、長時間 (LTEL) のレベルを一時的に超えることがごく普通にあり、それは警戒することではありません。したがって、最適な機器システムは、瞬時の警告レベルとともに、短時間と長時間の暴露レベルを監視できるものである必要があります。
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Toxic Exposure Limits
毒物暴露限界
ヨーロッパの職業暴露限度
職業暴露限度値 (OEL) は、作業場所の大気中における有害な化合物の濃度の限界値として、管轄の国家機関またはその他の関連国立機関によって定められています。有害物質の OEL は、危険な物質に関連するリスク アセスメントとリスク マネージメントのための重要なツールであり、労働安全衛生に関する貴重な情報です。
職業暴露限度は、市販品と製造過程における廃棄物、副産物の両方に適用されます。これは、作業者の健康に影響のないよう作業者を保護することはできますが、暴露の危険など安全問題に対処することはできません。この限度は頻繁に変更され、国ごとに異なるため、関連の国家機関に問い合わせて最新情報を確認する必要があります。
英国の職業暴露限度は、健康有害物質管理規則 (COSHH、Control of Substances Hazardous to Health Regulations) の下で効力を発揮します。COSHH 規則では、雇用主に対して、従業員が健康に有害な物質にさらされることを回避すること、または回避が物理的に不可能である場合は適切に管理することを求めています。
2005 年 4 月 6 日時点で、より簡潔な職業暴露限度システムが新たに導入されました。これまでの良い慣習を続けるための既存の要件は、2004 年の管理規則健康有害物質 (補遺) の 8 つの原則の導入部でまとめられました。
最大暴露限度 (MEL) と職業暴露基準 (OES) は、単一種類の職場暴露限度 (WEL) に変更されました。すべての MEL とほぼすべての OES が WEL として新しいシステムに移行されていて、以前の値が保持されます。約 100 個の物質の OES は、それらの物質が現在では禁止されているか、めったに使用されない、または古い限度値に近い場合に健康に悪影響を及ぼすと証明されているため、削除されました。暴露限度のリストは EH40 として知られていて、英国の衛星安全委員会事務局 (Health and Safety Executive) から入手することができます。英国で法的強制力のあるすべての WEL は気体の限度値です。最大許容濃度は、物質の有毒性に応じて物質ごとに異なります。暴露時間は、8 時間 (8 時間の TWA) と 15 分 (短時間暴露限界、STEL) に対して平均化されます。いくつかの物質については、短時間の暴露であっても非常に危険であるため、それらの物質には STEL のみが定められており、その STEL はごくわずかな時間であっても超えてはならないものとされています。皮膚から吸収する可能性がある場合は、WEL のリストに “Skin” (皮膚) というマークで注釈がつけられています。現在の科学知識に基づいて OEL の提案を用意する際、発がん性、繁殖毒性、炎症、および感作の可能性が考慮されます。
US Occupational Exposure Limits
米国の職業暴露限度
米国での職業安全システムは州ごとに異なります。ここでは、米国の職業暴露限度の主な 3 つ (ACGIH、OSHA、NIOSH) に関する情報を扱います。
米国産業衛生専門家会議 (ACGIH) では、最大許容濃度 (MAC) を公開しています。これは後に、限界値 (TLV) に名前が変わりました。
限界値は、”ほぼすべての作業者が毎日の作業時間中にさらされたとしても悪影響を受けないとされている” 暴露限度です。ACGIH は大学や政府機関の産業衛生専門家から成る専門組織です。民間産業の産業衛生専門家も準会員として参加できます。年に一度、別の委員会が新しい限界値や最良の業務慣習のガイドを提案します。TLV のリストには、多数の特定化学物質の生物学的暴露指標だけでなく、700 個以上の化学物質と物理的変化を生じさせるものが含まれています。
ACGIH では、異なる TLV の種類を以下のように定義しています:
限界値 – 時間加重平均 (TLV-TWA): 従来の 1 日 8 時間の労働時間、および 1 週間で 40 時間の労働時間に対する、時間加重平均の濃度。ほぼすべての作業者が毎日作業時間中にさらされた (暴露) としても悪影響を受けないとされている。
限界値 – 短時間暴露限界 (TLV-STEL): 作業者が短時間の間、絶えずさらされたとしても、炎症、慢性的または再起不可能な組織障害、こん睡状態にならないとされている濃度。STEL は、15 分間の時間加重平均暴露として定義されていて、一日の作業中にいかなるときでも超えてはならない濃度です。
限界値 – 上限 (TLV-C): 作業中に暴露が発生した際、いかなる場合においても超えてはならない濃度。
STEL のない TLV-TWA には、一般的な超過限界 (excursion limit) の推奨値が適用されます。作業者の暴露レベルの超過は、TLV-TWA を超えず、どんな場合であっても TLV-TWA の 5 倍を超えてはならないという条件で、一日の作業中に合計 30 分以内に限り、TLV-TWA の 3 倍を超えてもよいとされています。
ACGIH の TLV は米国での法的強制力はなく、あくまで勧告です。OSHA では規制限度を定義しています。ただし、ACGIH-TLV と基準のドキュメントは、米国や他の多数の国々で TLV を設定する際に非常によく使用される基準です。ACGIH の暴露限界は、多くの場合において OSHA の暴露限界よりも作業者を保護します。米国の多くの企業では、現在の ACGIH のレベルまたはより保護作用の高いその他の内部用限界を使用しています。
米国労働省の職業安全衛生管理局では許容暴露限界 (PEL) を公開しています。PEL は空気中の物質の量または濃度に関する規制限度であり、法的強制力があります。1971 年からの初期の限度値は ACGIH の TLV に基づいていました。OSHA では現在、約 300 個の化学物質のさまざまな形態に対する約 500 の PEL を定めています。そのうちの多くは、産業での設定に幅広く使用されています。既存の PEL は “29 CFR 1910.1000” という大気汚染物質の基準に関する文書に記載されています。OSHA では ACGIH と同様の方法で、TWA、対策レベル、上限値、STEL、超過限界、いくつかのケースにおいて生物学的暴露指標 (BEI) を使用します。
国立労働安全衛生研究所 (NIOSH) には、作業者を保護する暴露限界を推奨する法的責任があります。NIOSH では、約 700 個の有害物質に対する推奨暴露レベル (REL) を定めました。これらの限度値には法的強制力がありません。NIOSH では、OSHA や他の OEL 設定機関に対して基準文書で自ら定める限度値を推奨しています。REL の種類は TWA、STEL、上限、および BEI です。
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Toxic Gases Data
有毒ガスのデータ
以下の一覧にある有毒ガスは、Honeywell Analytics 提供の機器で検知することができます。ガスのデータは既知の場所で提供されています。
開発中の製品もありますので、ご希望のガスが一覧にない場合は Honeywell Analytics にお問い合わせください。
データは国によって異なり、時間と共に変化します。お客様の国の最新の法令を常に参照してください。
参照資料: EH40/2005 Workplace exposure limits (EH40/2005 作業場所の暴露限界)、OSHA Standard 29 CFR 1910.1000 tables Z-1 and Z-2 and ACGIH Threshold Limit Valves and Biological Exposure Indices Book 2005 (OSHA 基準 29 CFR 1910.1000 表 Z-1 と Z-2、および ACGIH 限界値および生物学的暴露指標ブック 2005)。
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Asphyxiant (Oxygen Deficiency) Hazard
窒息性 (酸素欠乏) の危険
人間は生きるために空気中の酸素 (O2) を吸う必要があります。空気は酸素を含む、いくつかの異なる気体から成っています。通常の大気中には 20.9% v/v の濃度の酸素が含まれています。酸素レベルが 19.5% v/v を下回ると、その大気は酸素不足とみなされます。16% v/v 以下の酸素濃度では、人間にとって安全でないとみなされます。
酸素欠乏は以下の原因によって発生します:
置換
燃焼
酸化
化学反応
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Oxygen Enrichment
酸素富化
しばしば忘れてしまいがちですが、酸素富化も危険を招く場合があります。O2 レベルが増加すると、物質とガスの可燃性が高まります。24 % のレベルになると、衣服などが自然発火することがあります。
酸化アセチレン溶接装置では酸素とアセチレンが結合され、非常に高い温度が発生します。酸素の多い大気中で危険が発生するおそれのある場所は、ロケット推進システムを製造または格納する場所、紙パルプ産業の漂白に使用される製品、浄水処理施設などがあります。
O2 の多い大気中で使用するセンサーは、特別に認証されたものである必要があります。
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Typical Areas that Require Gas Detection
ガス検知が必要となる代表的な場所
さまざまな種類の多数のアプリケーションで引火性ガス、有毒ガス、および酸素を検知できます。産業の過程では、非常に危険な物質、特に有毒ガスと可燃性ガスを使用または製造に関わることが増えています。偶発的なガス漏れを回避することは難しく、工場施設、従業員、近隣住民への危険が生じるおそれがあります。世界中で発生する窒息、爆発、および死亡事故によって、常にこの問題が思い出されます。
Oil & Gas
石油とガス
石油産業とガス産業は、国内外における石油とガスの探索と製造からその運搬、保管、精製など、探査段階の活動を多数行います。非常に可燃性の高い、大量の炭化水素ガスは爆発の危険性が非常に高く、さらに、硫化水素などの有毒ガスの保管も頻繁に行われます。
Typical Applications:
主な用途/利用場所:
- 探索掘削装置
- 採油プラットフォーム
- 国内の石油とガス基地
- 精油所
Typical Gases:
主なガス:
- 可燃性: 炭化水素ガス
- 有毒: 硫化水素、一酸化炭素
Semiconductor Manufacturing
半導体製造
半導体物質の製造では、猛毒の物質と可燃性の高いガスを使用します。リン、ヒ素、ホウ素、およびガリウムがドープ剤としてよく使用されます。水素が反応物と還元性雰囲気キャリア ガスとして使用されます。エッチング ガスとクリーニング ガスには、NF3 とその他のペルフルオロ化合物が含まれます。
Typical Applications:
主な用途/利用場所:
- 水炉
- ウエハー ドライヤー
- ガス キャビネット
- 化学蒸着
Typical Gases:
主なガス:
化学工場は、最大規模でガス検知設備を使用する場所の 1 つです。化学工場では、製造過程において幅広い引火性ガスと有毒ガスが頻繁に使用され、製造過程の副産物としても生成されます。
Typical Applications:
主な用途/利用場所:
原材料の保管
プロセス区域, 研究所
• ポンプ列
• 圧縮ステーション
• 荷積み/荷下ろし場所
Typical Gases:
主なガス:
可燃性: 炭化水素全般
有毒: 硫化水素、フッ化水素、アンモニアなどさまざま
Power Stations
発電所
発電所の主な燃料として、伝統的に石炭と石油が使用されています。ヨーロッパと米国では、大半が天然ガスに替えられています。
Typical Applications:
主な用途/利用場所:
• ボイラーのパイプまたはバーナーの周辺
• タービンの内部とその周辺
• 石炭または石油を燃料とする工程の石炭サイロとベルト コンベアー
Typical Gases:
主なガス:
可燃性: 天然ガス、水素
有毒: 一酸化炭素、SOx (硫黄酸化物)、NOx (窒素酸化物)、酸素欠乏
ほぼすべての産業において、作業者と工場への危険を減らすための安全計画の重要な一部として、ガス検知器などの早期警告機器の使用が挙げられます。これらの機器によって、救済措置または保護措置のための時間をより多く確保することができます。また、工場の総合的な監視/安全システムの一部としても使用できます。
Waste Water Treatment Plants
廃水処理施設
廃水処理施設は多くの市区町村の近隣でよく見られます。
下水は通常、メタンと H2S を発します。H2S の “腐った卵” のにおいは、0.1ppm 以下であっても人間の鼻はそれを感じ取ることができるため、多くの人が気付きます。
Typical Applications:
主な用途/利用場所:
• 消化槽
• 工場の下水槽
• H2S の浄化装置
• ポンプ
Typical Gases:
主なガス:
可燃性: メタン、溶剤の蒸気
有毒: 硫化水素、二酸化炭素、塩素、二酸化窒素、オゾン
Boiler Rooms
ボイラー室
ボイラー室はさまざまな形とサイズで設置されています。小さなビルには 1 つのボイラーがあるだけですが、大きなビルではたいてい複数のボイラーを備えた大きなボイラー室があります。
Typical Applications:
主な用途/利用場所:
• 流入ガス本管から漏れる引火性のガス
• ボイラーと周辺のガス配管から漏れるガス
• まったくメンテナンスされていないボイラーから発生する一酸化炭素
Typical Gases:
主なガス:
可燃性: メタン
有毒: 一酸化炭素
Hospitals
病院
病院では、特に研究室で多くの種類の引火性物質と有毒物質を使用することがあります。さらに、多くの病院は建物が大きく、院内に供給設備やバックアップの発電施設を備えています。
Typical Applications:
主な用途/利用場所:
• 研究所
• 冷蔵室、冷凍室
• ボイラー室
Typical Gases:
主なガス:
可燃性: メタン、水素
有毒: 一酸化炭素、塩素、アンモニア、エチレンオキシド、酸素欠乏
Tunnels/Car Parks
トンネル/駐車場
自動車のトンネルと周囲を壁などで囲まれている駐車場は、排ガスの有毒ガスを監視する必要があります。現代のトンネルと駐車場は、この監視体制を使用して換気装置を管理しています。また、トンネルは天然ガスの蓄積も監視する必要があります。
Typical Applications:
主な用途/利用場所:
• 自動車のトンネル
• 地下駐車場
• 連絡トンネル
• 換気装置の管理
Typical Gases:
主なガス:
可燃性: メタン (天然ガス)、LPG、LNG、気化したガソリン
有毒: 一酸化炭素、二酸化窒素
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