産業用ガス、化成品
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酸素（液化酸素・酸素ガス・O₂・oxygen、CAS:7782-44-7）
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・O₂の状態図 （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） 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 |
- （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 |
- （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。
| O₂ 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）容器所有者記号（例：H071）
- （2）充填ガスの種類（例：N₂、O₂、Ar、CO₂等）
- （3）容器記号番号（例：ABC23456）
- （4）内容積（V：単位リットル）
- （5）容器重量（W：単位キログラム）（弁、キャップを含まない)
- （6）耐圧試験圧力（TP：単位MPa(g)）
- （7）最高充填圧力（FP：単位MPa(g)）
