実験室ガス路システム設計

実験室ガス路システム設計

一、実験室用ガスの種類

実験室用ガスは主にガスボンベから提供され、個別のガスはガス発生器から提供することができる。常用スチールボトル外部色区分及び標識：酸素ボンベ（空色黒字）水素ボンベ（深緑色赤字）窒素ボンベ（黒色黄色字）圧縮空気ボンベ（黒色白字）アセチレンボンベ（白色赤字）二酸化炭素ボンベ（アルミニウム白黒字、アルゴンボンベ（灰色緑字）ヘリウムボンベ（茶色）

実験室で常用するガスは精密分析機器に使用される高純度ガス、化学反応実験に使用される実験ガス（塩素ガス）及び補助実験に使用されるガス、圧縮空気などがあり、ガスクロマトグラフィー、気質併用、原子吸収、1 CPなどの精密機器に使用される高純度ガスは主に非ガス体（窒素ガス、二酸化炭素）、不活性ガス（アルゴンガス、ヘリウムガス）、助燃ガス（酸素ガス）などがある。

二、実験室ガス供給方式

実験室ガス供給システムはその供給方式によって分散ガス供給と集中ガス供給に分けることができる。

（1）分散給気はガスボンベまたはガス発生器をそれぞれ各機器分析室に置き、機器用ガススポットに接近し、使用が便利で、ガスを節約し、投資が少ない、しかし、ガスボンベが実験者に近く、安全性がよくないため、一般的に防爆ガスボンベキャビネットを採用し、警報機能と排風機能を持つことが要求されている。警報器は可燃性ガス警報器と非可燃性ガス警報器に分けられる。ガスボンベキャビネットにはガスボンベ安全表示マーク、ガスボンベ安全固定装置を設置しなければならない。

（2）集中給気は各種実験分析機器が使用する必要がある各種ガス鋼瓶であり、すべて実験室以外の独立したガス瓶間に置いて、集中管理を行い、各ガスはガス瓶間からパイプ輸送形式で、異なる実験機器のガス使用要求に従って実験室ごとに異なる実験機器に輸送する。一連のシステムは、ガス源集合圧力制御部（バス排出）ガス管ライン部（EP級ステンレス鋼管）、二次調圧分流部（機能柱）、および機器に接続された終端部（継手、遮断弁）を含む。システム全体の要求は良好な気密性、高潔純度、耐久性と安全信頼性を持ち、実験機器の各種類のガスの無停止連続使用に対する要求を満たすことができ、そして使用過程で実験機器の動作条件に基づいて全体あるいは局所のガス圧力、流量に対して全量程調整を行い、異なる実験条件の要求を満たすことができる。

集中給気はガス源の集中管理を実現し、実験室から離れ、実験者の安全を保障することができる、しかし、給気管路が長く、ガスの浪費を招き、ガス源をオンまたはオフにするにはボンベ間に行かなければならず、使用には不便である。

三、ガスボンベ間及びガスボンベの安全規範

（1）ガスボンベは専用のものでなければならず、他の種類のガスを勝手に改造することはできない。

2）ガスボンベ室は火元、熱源、腐食性のある環境に近づくことを厳禁する。

（3）ガスボンベ室には防爆スイッチと照明器具を使用しなければならず、周囲には火の使用を禁止する。

（4）ガスボンベ室には換気設備が必要で、日陰を維持し、ガスボンベ室の頂部には流出孔を残して水素の凝集を防止しなければならない。

（5）空き瓶と実瓶を区画して置く。ガスボンベ室の可燃性爆発性ガスボンベは助燃性ガスボンベから隔離すべきである。

（6）ボトルバルブ、継ぎ手ねじと減圧バルブなどの付属品は完全にそろっており、空気漏れ、滑り、時計針の緩みなどの危険がなく、各種気圧計は一般的に混合してはならない。

（7）ガスボンベは貯蔵、使用時に直立して置かなければならず、作業場所が固定されておらず、移動が頻繁な場合は、専用カートに固定し、転倒を防止し、横置き使用を厳禁する。

（8）ガスボンベは火源、熱源と電気設備に接近することを厳禁し、火との距離は10 m以上であり、酸素ボンベとアセチレンガスボンベを同時に使用する場合、一緒に置くことはできない。

（9）使用後の空瓶は、空瓶保管エリアに移動し、空瓶の表示を加え、空瓶と実瓶の混在を厳禁する。

（10）ガスボンベ中のガスは使いきれず、一定の余圧を維持しなければならない。

（11）ガスボンベは定期的に検査しなければならず、酸素ボンベ、アセチレンガスボンベを超過使用してはならず、液化石油ガスボンベの検査周期は3年、アルゴンガスボンベ、窒素ガスボンベの検査周期は5年である。

（12）ボンベは本体建物以外のボンベ保管室に置くべきである。日常ガス量が1本を超えないガスについては、実験室内にそのガスのガスボンベを置くことができるが、ガスボンベには安全防護施設が必要である。

（13）水素と窒素ガスのガスボンベ保管室は1時間に3回以上換気する換気措置が必要である。

四、ガス管設計規範

（1）水素、酸素、ガス管及び実験室に導入された各種ガス管支管は明瞭であることが望ましい。管路井戸、管路技術層内に水素、酸素、ガス管を敷設する場合、換気1 ~ 3回hの換気措置が必要である

（2）標準ユニットの組み合わせによって設計された汎用実験室であり、各種ガス配管も標準ユニットグループによって設計されなければならない。

（3）実験室の壁や床を通るガス管は埋め込みスリーブ内に敷設しなければならず、スリーブ内の管セグメントは溶接してはならない。パイプとスリーブの間には非燃焼材料を用いて厳密に封止しなければならない。

（4）水素、酸素管の末端と＊高点には放電管を設置することが望ましい。放出管は層頂部より2 m以上高く、雷防止保護区内に設置しなければならない。水素ガス配管にはサンプリング口とパージ口も設置しなければならない。排出管、サンプリング口、パージ口の位置は、配管内のガスパージ置換の要求を満たすことができるはずである。

5）水素、酸素パイプには静電気を除去するための接地装置が必要である。接地要求のあるガス管の接地と架橋措置は、国の現行の関連規定に従って実行しなければならない。

（6）配管敷設要求

1）乾燥ガスを輸送するパイプは水平に設置し、湿潤ガスを輸送するパイプは03%の勾配を下回らず、勾配方向凝縮液体収集器であるべきである。

2）酸素パイプは他のガスパイプと同じフレームで敷設することができ、その間隔は0.25 mを下回ってはならず、酸素パイプは水素パイプを除く他のガスパイプの上にあるべきである。

3）水素ガス管を他の可燃ガス管と平行に敷設する場合、その間隔は0.50 mを下回ってはならず、交差敷設する場合、その間隔は0.25 mを下回ってはならない。層別敷設する場合、水素ガス管は上方に位置しなければならない。室内の水素配管は地溝内に敷設したり、直接埋設したりしてはならず、水素を使用しない部屋を通り抜けてはならない。

4）ガス管はケーブル、導電線と同じ棚に敷設してはならない。

7）ガス管は継ぎ目なし鋼管を採用することが望ましい。ガス純度が99.99%以上のガス管はステンレス管、銅管、シームレス鋼管を用いることが好ましい、

（8）パイプと設備の接続部分は金属パイプを採用することが望ましく、例えば非金属ホースであり、ポリテトラフルオロエチレン管、ポリ塩化ビニル管を採用することが望ましく、ラテックス管を採用してはならない。

（9）バルブと付属品の材質：水素ガスとガス管に対して銅質材料を採用してはならず、その他のガス管には銅、炭素鋼、鍛造可能鋳鉄などの材料を採用することができる。水素と酸素パイプに使用される付属品と計器は、この媒体の専用製品でなければならず、代用してはならない。

（10）バルブと酸素との接触部分は非燃焼材料を採用すること。そのシールリングは非鉄金属、ステンレス鋼及びポリテトラフルオロエチレンなどの材料を用いなければならない。充填剤は油除去処理された黒鉛石綿またはポリテトラフルオロエチレンを使用しなければならない。（11）ガス配管内のフランジガスケットの材質は、管内に輸送される媒体によって決定されるべきである。

（12）ガス管の接続は溶接またはフランジ接続などの形式を採用し、水素管はねじで接続してはならず、高純度ガス管は挿通溶接を採用しなければならない。

（13）ガス配管と設備、バルブ及びその他の付属品の接続はフランジ或いはネジ接続を採用し、ネジ継手のネジフィラーはポリテトラフルオロエチレンフィルム或いは一酸化鉛、グリセリン調合フィラーを採用しなければならない。

（14）ガス管設計の安全技術は、各（組）用水素設備の支管と水素放出管に火止め器を設置すべきという規定に合致しなければならない。

（15）各種ガス管には明確な標識を設置しなければならない。

五、引用基準

GB 50029-2003「圧縮空気ステーション設計規範」

GB 50030-1991「酸素ステーション設計規範」

GB 50031-191「アセチレンステーション設計規範」

GB 50073-2001（クリーン工場設計規範）

GB 50236--1998「現場設備、工業配管溶接工事及び検収規範」

GB 503162000〈工業用金属管路設計規範〉

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