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産業ガスの種類について

産業ガスは、明確な定義があるわけではありませんが、一般的に家庭で使用されている燃料用の都市ガスやLPガスなどと区別して呼称される名称であり、製造業などで雰囲気ガスや原料ガスとして利用されている工業用途の「酸素、窒素、アルゴン」などが主体となります。従って、以前は「工業ガス」とも呼ばれていましたが、近年、半導体産業用途の「特殊材料ガス」や病院などで利用される「医療用ガス」、その他多種多様な産業用途に利用されるガスを総称して、このように呼ばれるようになりました。

代表的な産業ガスの種類と特徴を説明しましょう。


代表的な工業用単体ガス

酸素


o_gaskyoukyu_image2.gif酸素は、無色・無味・無臭のガスで、化学的にはきわめて活性が高く、他のものを酸化する力(酸化性・支燃性)が強いのが特徴です。燃焼関連の用途に広く利用されています。酸素は、日本で一番最初に製造された産業ガスであり、現在も窒素に次いで多く生産されており、その消費量は日本で年間約21億m3程度といわれています。製鉄業においては、高炉への酸素富化による溶鉱の効率化や、転炉・電炉における酸素の吹込みによる脱炭・脱硫・脱燐など不純物除去など様々な用途に利用されます。金属加工においては、ガス・プラズマ・レーザなどによる各種切断に必要不可欠なガスであり、またガラスの溶解やパルプ漂白などにも大量に酸素が使用されます。
酸素は地球上の多くの生物の生命維持に不可欠な役割を果たしており、多くの生物にとってはなくてはならないガスです。医療用としての酸素も大きな需要のひとつです。
分子量は32、空気中に21%存在します。  
 

窒素


o_gaskyoukyu_image3.gif窒素は、無色・無味・無臭のガスで、たんぱく質やアンモニアなどの窒素化合物として、自然界にたくさん存在しています。常温や低温では化学的に不活性で、他の物と化合しにくい性質を持っています。従って、半導体や金属化合物などの各種熱処理の製造雰囲気ガスとして広く利用されています。また液化窒素の低温で不活性である性質は、液化窒素の冷熱とともに食品凍結加工や特殊な物質の凍結保存などにも利用されています。
現在、産業ガスの中で最も大量に使用されているガスであり、日本では年間約42億m3が消費されているといわれています。空気の主要な成分であり分子量は28、空気中には78.1%含まれています。  
 

アルゴン

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アルゴンは、無色・無味・無臭のガスであり、その名前はギリシア語の「怠け者」に由来しているといわれ、由来通り高温、高圧でも他の元素と化合しない、化学的にきわめて安定な性質を持っています。従って、溶接のような高温状態の金属など、反応性の高い物質の雰囲気ガスとして広く利用されています。
アルゴンの三大需要は、ステンレス鋼精錬・溶接用シールドガス・シリコン単結晶製造時の雰囲気ガスといわれており、日本全体では、年間約2億m3が消費されています。分子量は39.9、空気中には0.93%含まれています。  
 

ヘリウム


o_gaskyoukyu_image4.gifヘリウムは、無色・無味・無臭のガスであり、アルゴンと同じ不活性ガスです。比重が、空気の約十分の一と極めて小さく、かつ燃えないため、気球・風船などに利用される他、沸点が、-268.9℃と最も低い物質です。国内でのヘリウムの消費量は、年間約15百万m3程度であり3)、同じ不活性ガスであるアルゴンの十分の一以下です。液体ヘリウムは、その極低温を利用した超伝導用途や、核磁気共鳴(NMR)が最も大きな用途であり、医療現場においてもNMRを利用したMRI(Magnetic Resonance Imaging)による検査が盛んに行われています。  


炭酸ガス

 

o_gaskyoukyu_image5.gif炭酸ガスは、食品やドライアイス、溶接などによく使われるガスです。また、地球温暖化の主要な原因が、経済活動の高まりともに排出が増加した炭酸ガスです。炭酸ガスは無色・無臭、不燃性のガスで、大気中に約0.03%(容量)程度存在しています。ドライアイスは炭酸を空気中に放出し、昇華した雪状の炭酸を固めたもので、温度は-78.5℃。空気より重く(比重1.54)、風通しの悪い床面や凹地に滞留します。毒性はありませんが、多量に吸入すると危険です。


  
 

アセチレン

 
o_gaskyoukyu_image6.gif工業用材料に使用されるほかは主に、溶接・溶断に使用されます。非常に不安定なガスのため、多孔質のマスを詰めた容器にアセトンまたはジメチルホルムアミドに溶解させて充填します。無色で純粋なものはエーテル様の匂いがありますが、普通は共存する不純物のために特有の臭気があります。





ガスの性質

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溶接用混合ガス

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通常、溶接には、アルゴンガス、炭酸を使用しますが、混合ガスを使用することでスパッタを減少させたり、溶接速度を上げたりすることが可能になります。またステンレス用、アルミ用、レーザー用など多くの用途の混合ガスがあります。多くの場合、炭酸やアルゴンと比較して高価になりますが、スパッタの減少など溶接品質の向上、溶接効率を向上させることで、トータルコストを削減することができるようになります。ぜひ、ご検討ください。

岡谷酸素株式会社

岡谷酸素株式会社
長野県岡谷市幸町6番6号

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