二酸化炭素濃度計の精度はどのくらい必要なのか？

新型コロナウイルスの感染拡大に伴い、感染防止とWithコロナによる新しい生活スタイルの両立を目指した取り組みが推進されています。

三密を回避し、換気を十分に行うことがカギとされ、その目安として二酸化炭素濃度を1,000ppm以下に抑えることが求められています。

基準を満たすためには、二酸化炭素濃度計での計測が必要です。

二酸化炭素濃度計にはさまざまな機種が登場しているため、どのくらいの精度の製品を選べば良いか知っておくことも大切です。

二酸化炭素濃度計の必要性

新型コロナウイルスの感染対策には三密の回避や換気が重要とされます。

多くの人が密集して密閉された換気が不十分な空間では、二酸化炭素濃度が高まることになります。

エアロゾル感染によるクラスターリスクが高まる基準として、厚生労働省では濃度を1,000ppm以下に抑えるよう推奨しました。

その基準値を満たすために二酸化炭素濃度計が必要となります。

自治体の中には飲食店などに無料配布する場合や貸し出しをしているケースも少なくありません。

一方、自治体による補助がないケースや補助の対象外の場合は自ら機種を探して購入しなくてはなりません。

二酸化炭素濃度計の必要性が高まった時期から、ネットを検索するとさまざまなメーカーの多種多様な製品や輸入品などが確認できました。

精度に問題ある機種の横行

需要の高まりを受け、新型コロナウイルスの感染拡大に伴う特需で一儲けしようとする悪質な業者も登場しました。

二酸化炭素濃度の計測が正確でない精度の低い機種はもとより、そもそも、二酸化炭素濃度を計測できないまがい物も横行したのです。

こうした状況が問題視され、経済産業省など政府が注意喚起をしたことで、精度の低い機種は以前よりは姿を消しています。

もっとも、ネット上の商品説明だけでは実際の機器の精度はわからないことも多く、ごまかされるおそれもあるので注意しなくてはなりません。

一つの基準としては、ネット検索した時にほかの製品と比べてあまりに安価な製品は避けること、聞いたことのない怪しげな業者からは買わないことなどが求められます。

また、すべてではありませんが、中国製の安物にまがい物が多いため、製造国や製造メーカー、輸入業者などの信頼性も確認しましょう。

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求められる最低限要求される仕様

荒稼ぎしようと正確に二酸化炭素濃度が測れない機種が横行したことで、精度の高い機器の選定ができるよう、経済産業省が産業用ガス検知警報器工業会と協働して「二酸化炭素濃度測定器の選定等に関するガイドライン」を公表しました。

ガイドラインには二酸化炭素濃度計を選ぶうえで、最低限要求される仕様の基準が定められています。

ガイドラインによれば、検知原理は光学式であることが必要です。

そのうえで、補正用の機能が測定器に付帯している機器を選ばなくてはなりません。

光学式にもいくつか種類がありますが、二酸化炭素検知センサーとして従来より使われてきたNDIR方式と呼ばれる非分散型赤外線方式に加え、光音響方式でも検知精度が認められます。

また、補正用の機能とは測定値のズレを自動的に補正することや手動によって修正できる機能のことです。

メーカーによっては校正機能と呼ばれることもありますが、同機能を指します。

二酸化炭素濃度計は定期的に補正・校正されたものを使用しないと、正確な測定ができません。

もし、補正がなされていない場合には、室内での測定をする前に屋外の二酸化炭素濃度を測定します。

測定値が外気における通常の二酸化炭素濃度である415ppm～450ppm程度に計測できたことを確認したうえで、室内での測定に使いましょう。

NDIR方式とは

NDIR方式はNon Dispersive InfraRed（非分散型赤外）の略式名称であり、さまざまな検知方式と比べて、検知する二酸化炭素への影響が少なく、高精度で測定できるのがメリットです。

そのため、現在販売されている二酸化炭素濃度計の多くがNDIR方式を採用していますが、その中でも精度には差が生じます。

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白熱電球とLEDによる精度の違い

NDIR方式で二酸化炭素濃度を計測する精度を高めるために重要なカギを握るのが光源です。

十分な光量が得られる光源が採用されている機器ほど、精度の良さが期待できます。

NDIR方式に用いられる光源としては、白熱電球とLEDのケースが多いですが、圧倒的に採用されているのは白熱電球です。

今の時代、エコだからLEDが良い、LEDのほうが高性能なイメージがありますが、NDIR方式の二酸化炭素検知センサーの光源としては、光量に優れたタングステン・フィラメントを用いた白熱電球が適しています。

白熱電球なら波長帯域も可視光域から近赤外、中赤外域まで広範囲にわたり、特に二酸化炭素の検知に必要な3µm～5µmの波長でも放射出力が得られやすいです。

これに対して、LEDの場合、検知センサーを省電力化することや小型化することはできるものの、放射出力がやや小さく、波長域も限定的です。

そのため、精度の高いNDIRセンサーにするには光量が足りず、白熱電球なら1つで済むところを、2つのLED光源が必要となるため、結果として省電力にもなりません。

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サイズと精度

NDIR方式の検知センサーは光学ビーム経路を搭載する必要があり、感知精度は経路の長さに比例します。

そのため、精度を上げるほどサイズが大きくならざるを得ません。

逆に設置しやすいようにと利便性を考慮してサイズを小さくするならば、感度が下がり、測定精度が悪化します。

まとめ

二酸化炭素濃度計の精度として、検知原理はNDIR方式または光音響方式の光学式であることが必要で、補正用の機能が付帯している機器を選ぶことが求められます。

普及している方式であるNDIR方式の機器を選ぶ際は白熱電球を用い、経路が長いサイズが大きな機器のほうがコンパクトな機器より精度が高いです。