産業用ガス、化成品


レンタル機のご案内 リーズナブルにガス発生装置をご利用いただけます。

酸素(液化酸素・酸素ガス・O2・oxygen、CAS:7782-44-7)

    1A 周期表 0
    1
    H
    Hydrogen
    1.0079
    2A 3B 4B 5B 6B 7B 2
    He
    Helium
    4.0026
    3
    Li
    Lithium
    6.941
    4
    Be
    Beryllium
    9.0122
    5
    B
    Boron
    10.811
    6
    C
    Carbon
    12.011
    7
    N
    Nitrogen
    14.007
    8
    O

    Oxygen
    15.999
    9
    F
    Fluorine
    18.998
    10
    Ne
    Neon
    20.180
    11
    Na
    Sodium
    22.990
    12
    Mg
    Magnesium
    24.305
    13
    Al
    Aluminum
    26.982
    14
    Si
    Silicon
    28.086
    15
    P
    Phosphorus
    30.974
    16
    S
    Sulfur
    32.065
    17
    Cl
    Chlorine
    35.453
    18
    Ar
    Argon
    39.948
  • 常温常圧で無色無臭の気体、大気中に体積で約20.95vol%、質量で約23%含まれ、助燃性をもつ気体です。原子番号は8の2原子分子、分子量は32.00 g/mol。
  • 生命体の生命維持、燃料の燃焼に不可欠な元素で、電気陰性度がフッ素に次いで2番目に大きいため、反応性に富み、ほとんどの元素と発熱反応を起こして酸化物を作ります。用途例はこちらを参照下さい。
  • 酸素ガス発生装置をご使用になられると、大気中より、電気だけで90%酸素ガスを安価に製造することができ、コストダウン、省エネになります。詳細はこちらを参照下さい。

  • 無限の大気から酸素ガスN2をその場で簡単・安価に供給!

  酸素ガスは化学式がO2と表される無機化合物です。化学式から「オーツー」とも呼ばれます。

外観
気体:無色・無臭。 液体・個体:淡青色 こちらを参照下さい。 常圧のもとでは-182.96℃で液化、-218.92℃で青みがかった固体となります。

容器(ボンベ)の色は 黒色 です。基本的な物性こちらを参照下さい。

  • 酸素は紫外線や無声放電などによってオゾン O3へと変換されます。
  • 酸素ガスは、窒素ガス、アルゴンガスなどと共に空気から分離してつくられるため、一般的にはエア・セパレートガスと呼ばれています。代表的な製法には、「深冷空気分離法」「PSA(圧力変動吸着)法」の2つがあります。
    液化酸素は、コンパクトな酸素ガスの供給源です。液体空気を放置すると、沸点の低い窒素が先に蒸発するため、酸素分子が濃縮されます。1リットルの液化酸素が気化すると約800リットルの酸素ガスになります。
  • 酸素ガスの水100グラムに溶解する量は0℃で6.945ミリグラム、25℃で3.931ミリグラム、50℃で2.657ミリグラムです。詳細は、大気成分としてはこちらを高濃度、加圧下としてはこちらを参照下さい。

酸素ガスの用途 : さまざまな市場で使用されているО2ガス

鉄鋼・非鉄金属 市場 化学工業 市場 半導体 市場 助燃剤 市場 吸入用 市場
製鋼:鉄鉱石から鉄を取り出すため、高炉の羽口より吹き込む空気に酸素ガスを富化してコークスを燃焼させて(C + 1/2О2 → CО)、炉内温度を上昇させ、生成した一酸化炭素によって鉄鉱石を還元します。転炉では、上部または下部より酸素を吹き込み、高炉より排出された溶銑中にある炭素を取り除く脱炭、溶鋼の成分調整/不純物除去、精錬を行います。
製錬:原料は主に硫化物である銅、亜鉛などの非鉄金属の製造時に、酸素を用いて温度を上昇させ、溶解を促進させながら、硫黄分を還元し精錬します。
アセトアルデヒド、エチレンオキサイド、塩化ビニルモノマーなどの化学品製造時の酸化剤として、各種酸化反応工程、製紙用のパルプ漂白に使用されています。 シリコンウエハ上に、シリコンの酸化膜を形成する等の酸化反応工程での酸化剤として、また、エッチング工程の添加ガスとしても用いられています。 ガス溶接や鉄鋼・ガラスの製造工程で溶融助燃剤として、鉄材の溶接や切断用として、アセチレンを酸素とともに吹き出してえられる高温酸素アセチレン炎(3000–4000℃) が利用されています。液体酸素がロケットエンジンの主燃料である水素の助燃剤として用いられている。 呼吸に不可欠な元素であるため、医療分野での酸素吸入に使われ、酸素吸入器、人工呼吸器など、また血中酸素濃度を急速に増加させるための高気圧酸素治療などに使用されています。また、在宅酸素療法向けで携帯用酸素ボンベに充填されもの、或いは、酸素ガス発生装置が家庭などでも使われています。また傷病人に限らず、高山に登る時などのボンベの中身にも使われています。
 酸素の日本国内販売量(JIMGA統計)は、2017年度で1,639百万m3、内液体酸素が747百万m3、パイプ圧送が870百万m3、ボンベ詰が22百万m3、下図に示すような用途で使用されています。統計外でオンサイト装置(酸素使用場所での深冷装置・PSA装置製造分)があります。

酸素ガス 用途別シェア(2017年度)

ホタル 
 酸素を使って発光しています・・

ホタル

 ホタルはコミュニケーションをとり、子孫を残すために光っています。ホタルは、オスメス共に発光しますが、オスは空を飛びながら光り、メスは草の上で通常発光します。ホタルのメスとオスは互いに光りを出し合いながら互いの位置を確認し合っています。
 ホタルのおしりには、発光細胞のルシフェリンという発光物質がつまっています。ホタルの気管から運ばれてきた酸素とルシフェラーゼという酵素により、ルシフェリンが酸化反応し、発光エネルギーが生まれ、発光します。ホタルの光は、エネルギーの約98%が光に変換される、驚異の変換効率を誇っています。

酸素・O2の状態図 (温度・圧力線図)

酸素の温度-圧力線図

 状態図・相図は、酸素・O2の相(固体・液体・気体)と熱力学的な状態量の関係を表したものです。物資がある相から他の相に変わることを相転移と言います。

 固体が液体に変わる現象が溶融、融解で、その相変化を示した曲線を溶融線、融解線と言います。
 液体が気体に変わる現象が沸騰、その逆が凝縮で、この温度が沸点で、その相変化を示した曲線を沸騰線、凝縮線、或いは、蒸気圧曲線と言います。
 固体が液体にならずにそのまま気体になる現象が昇華であり、この時の温度が昇華点で、昇華線と言います。

 酸素・O2の三重点(固体・液体・気体の状態が同時に存在する) は、-218.8℃(54K)、0.00015MPa(abs)です。臨界点(critical point、気体と液体が共存できる限界の温度・圧力、これを超えた状態で通常の気体、液体とは異なる性質を示すユニークな流体は超臨界と言う)は、-118.6℃(154.6 K、臨界温度Tc)、5.043MPa(abs、臨界圧力Pc)です。

供給形態(ボンベ、LGC/ELF、ローリー/貯蔵タンク)

  酸素ガス・液 O2の供給形態・荷姿は、通常、以下のように三種類あります。

  1. (1) 一般容器(気体充填用)

     右表に一般容器のボンベを示します。もっとも普及しているボンベは、7,000 Liter = 7 m3のものです。14.7MPa(g)(約150気圧)で気体状態で充填された酸素ボンベの重さは約62kgになり、かなり重いため、取り扱いには注意が必要です。

O2 充填量 サイズ(概略) 空重量 内容積
7,000 Liter 232mmφ x 1,365mm高さ 52kg 46.7L
1,500Liter 139.8mmφ x 965mm高さ 11.5kg 10.2L
500Liter 101mmφ x 645mm高さ 6.0kg 3.4L

  1. (2) 極低温容器(液体充填用)

     可搬式液化ガス(極低温容器、LGC:Liquid Gas Container、ELF: Evaporator Liquid Flask エルフとも呼ばれる)は、ステンレス製の内槽とステンレス製又は高張力鋼製の外槽との間を液化ガスの蒸発を極小にする真空断熱した魔法瓶型の容器です。
     176L容器では、133m3の酸素ガスが充填されているため、一般容器と比較し、18倍以上の酸素が入っています。このため、容器交換の頻度が少なくて済み、ガスも安価になります。 但し、外部からの侵入熱により容器内の圧力が徐々に上昇しやすく、内槽安全弁、破壊式安全弁が付属しており、安全弁の作動圧を超えると内部のガスが放出されます。

O2 充填量 サイズ(概略) 空重量 内容積 供給量
133m3
(169kg)
508mmφ x
1,580mm高さ
106kg 176L 最大25m3/Hr
376m3
(476kg)
859mmφ x
1,630mm高さ
315kg 465L 20~60m3/Hr

  1. (3) 貯槽タンク(CE:コールドエバポレーター)

     酸素を大量に使用する場合は、真空断熱の貯槽を使用します。貯蔵量は、2.9~18ton、2.6~16m3、最高使用圧力0.95 MPa(g)が一般的です。製造工場よりタンクローリー車(充填量8ton前後)で供給されます。
     ボンベ、容器、タンク類は密閉容器のため、酸素の使用により容器内の圧力が低下し続けます。このため、貯槽タンクには、通常容器下に加圧蒸発器(大気温で加温)が設置され、貯槽上部よりガスにて加圧し、貯槽内の圧力を一定に保ちます。一方、使用しない場合は、真空断熱と言えども大気からの侵入熱で貯槽内の圧力は徐々に上昇し、0.5%/日程度で自然蒸発により大気へ消失します。

Ar 充填量 サイズ
(概略:外径x高さ)
空重量 内容積 貯蔵容積 設計圧
2,978kg 1,712mmφx3,659mm 2,300kg 2,900L 2,610L 1.0MPa
5,074kg 1,712mmφx5,197mm 3,350kg 4,942L 4,447L 1.0MPa
9,996kg 2,218mmφx5,489mm 6,200kg 9,735L 8,761L 1.0MPa
18,322kg 2,218mmφx8,676mm 9,800kg 17,843L 16,058L 0.97MPa

ボンベの刻印

  1. (1)容器所有者記号(例:H071)
  2. (2)充填ガスの種類(例:N2、O2、Ar、CO2等)
  3. (3)容器記号番号(例:ABC23456)
  4. (4)内容積(V:単位リットル)
  5. (5)容器重量(W:単位キログラム)(弁、キャップを含まない)
  6. (6)耐圧試験圧力(TP:単位MPa(g))
  7. (7)最高充填圧力(FP:単位MPa(g))

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