粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法
【課題】高温における粉塵爆発性を評価することが可能な粉塵爆発試験装置を提供する。
【解決手段】粉塵爆発試験装置１は、その下部にガス導入口１１が設けられ、その上部にガス排出口１２が設けられた縦型円筒状の耐熱耐圧容器１０と、前記耐熱耐圧容器１０を所定の温度に加熱する電気炉２０と、前記ガス導入口１１と配管で接続され、耐熱耐圧容器１０内に圧縮した被検ガスを供給するガス供給手段４０と、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲に着火する点火電極２１と、前記耐熱耐圧容器１０に設けられた覗き窓１７から粉塵爆発の有無を確認するためのデジタルカメラ２２と、を有し、前記耐熱耐圧容器１０内には、前記ガス導入口１１の上部に設けられ、被検粉体を載置し被検ガスを通気する支持台Ｚ、を有する。該粉塵爆発試験装置１を使用することによって、高温における粉塵爆発性を評価することが可能となる。
【解決手段】粉塵爆発試験装置１は、その下部にガス導入口１１が設けられ、その上部にガス排出口１２が設けられた縦型円筒状の耐熱耐圧容器１０と、前記耐熱耐圧容器１０を所定の温度に加熱する電気炉２０と、前記ガス導入口１１と配管で接続され、耐熱耐圧容器１０内に圧縮した被検ガスを供給するガス供給手段４０と、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲に着火する点火電極２１と、前記耐熱耐圧容器１０に設けられた覗き窓１７から粉塵爆発の有無を確認するためのデジタルカメラ２２と、を有し、前記耐熱耐圧容器１０内には、前記ガス導入口１１の上部に設けられ、被検粉体を載置し被検ガスを通気する支持台Ｚ、を有する。該粉塵爆発試験装置１を使用することによって、高温における粉塵爆発性を評価することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法に関する。更に詳しくは、室温以上の温度域にて、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉体の粉塵爆発性を評価方法として、ＪＩＳ規格（非特許文献１および２参照）に、「可燃性粉じんの爆発圧力及び圧力上昇速度の測定方法」および「可燃性粉じんの爆発下限濃度測定方法」が規定されている。
また、これを準用した形式で、密閉容器内で粉体を吹き上げることで気密性を確保し、任意の酸素濃度下において試験を行う方法が知られている（非特許文献３および４参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】JIS Z 8817 (2002年) 「可燃性粉じんの爆発圧力及び圧力上昇速度の測定方法」
【非特許文献２】JIS Z 8818 (2002年) 「可燃性粉じんの爆発下限濃度測定方法」
【非特許文献３】中央労働災害防止協会編「粉じん爆発の防止対策」33ページ(1989年)
【非特許文献４】上原陽一、小川輝繁監修 テクノシステム「防火・防爆対策技術ハンドブック」484ページ(1998年)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高温で反応が進行する化学プロセスにおいて、その反応温度での粉塵爆発性の評価が必要である。これは、常温では爆発危険性のない被検粉体と被検ガスの組み合わせでも、高温（例えば、１００℃以上）では爆発するおそれがあるためである。
しかしながら、ハルトマン式装置に代表される、上記文献に記載された従来の粉塵爆発性試験装置は、室温での粉塵爆発性を評価するものであり、高温（例えば、１００℃以上）での爆発性を試験することができるものではない。
【０００５】
かかる状況下、本発明の目的は、高温における粉塵爆発性を評価することが可能な粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、粉塵爆発性のある粉体を高温の炉内に設置した耐熱耐圧容器内で吹き上げることにより粉塵爆発が起こり得る状態とし、これに着火源を与えることにより高温における粉塵爆発試験が可能であることを見出し、本発明に至った。
【０００７】
即ち、本発明は、先ず、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する粉塵爆発試験装置であって、
その下部にガス導入口が設けられ、その上部にガス排出口が設けられた縦型円筒状の耐熱耐圧容器と、前記耐熱耐圧容器を所定の温度に加熱する加熱手段と、前記ガス導入口と配管で接続され、耐熱耐圧容器内に圧縮した被検ガスを供給するガス供給手段と、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲に着火する着火手段と、粉塵爆発の有無を観察するための観察手段と、
を有し、
前記耐熱耐圧容器内には、
前記ガス導入口の上部に設けられ、被検粉体を載置し被検ガスを通気する支持台、
を有する粉塵爆発試験装置に係るものである。
【０００８】
この構成によれば、耐熱耐圧容器内の被検ガスを通気する支持台上に被検粉体を載置して、加熱手段によって耐熱耐圧容器の加熱を行うことにより、耐熱耐圧容器が、所定の温度に保持される。その状態にて、ガス供給手段より圧縮した被検ガスを、耐熱耐圧容器のガス導入口から噴出させることによって、耐熱耐圧容器内におけるガス導入口の上部に設けられた前記支持台上の被検粉体は、圧縮した被検ガスの流れに乗って、耐熱耐圧容器内に拡散する。これによって、耐熱耐圧容器内に被検粉体と被検ガスからなる粉塵雲が形成される。該粉塵雲に着火手段により着火して粉塵爆発を起こすか否かを観察手段にて観察することにより、被検粉体および被検ガスの爆発性を評価することができる。
【０００９】
本発明において被検粉体とは、支燃性ガスと混合した場合に、着火により粉塵爆発をおこす可能性のある検査用の試料粉体をいい、例えば、石松子やアルミニウムの粉体が挙げられる。また、被検ガスとは、被検粉体と混合した場合に、着火により粉塵爆発をおこす可能性のある試料ガスをいう。被検ガスとしては、被検粉体に対する支燃性を示す可能性のあるガスが挙げられ、酸素含有ガスや亜酸化窒素、フッ素、塩素、ハロゲン化珪素等が挙げられる。
【００１０】
本発明の粉塵爆発試験装置は、被検粉体と被検ガスからなる粉塵雲を形成し、着火により、粉塵雲が粉塵爆発を起こすための縦型円筒状の耐熱耐圧容器（以下、単に「容器」ということがある。）を備えている。この容器は、粉塵雲を形成し、粉塵爆発をおこさせるに十分な容積を有する必要がある。容器の材質は、耐熱耐圧の容器が構成するものであれば良いが、腐食性の被検粉体や被検ガスを使用する場合に備え、耐腐食性のある材質が好適に使用される。一般には、ステンレス、ニッケル合金等が用いられる。
【００１１】
この容器には、その下部にガス導入口が設けられ、その上部にガス排出口が設けられている。ガス導入口からは被検ガスが導入され、ガス排出口からは被検ガスや被検粉体等が排出される。
また、この容器の下部には、前記ガス導入口の上部に設けられ、被検粉体を載置（セット）し被検ガスを通気する支持台を備えている。被検粉体は、試験に際し、予め支持台上に載置し、その後容器に支持台を取り付けても良いが、後述のような粉体供給手段を設置することが好ましい。支持台は、被検粉体を載置すると共に、被検ガスを導入し、被検粉体の吹き上げによる粉塵雲を形成する機能を有している。そのため、この支持台は、通気性を有する必要があり、例えば、穿孔した金属板、焼結合金、ポーラスセラミックス等からなる板状物が使用される。
【００１２】
容器は、上記のように粉塵雲を形成し、粉塵爆発を起こさせる為に縦型円筒状のものが使用されるが、好ましくは、粉塵雲を形成する小径部と粉塵爆発の衝撃を緩和する大径部とからなるように構成される。小径部と大径部の長さと直径は被検粉体の載置量により、適宜決定される。
【００１３】
更に、容器には、容器内が粉塵爆発の衝撃によって過剰圧力になった際に破裂する破裂板を備えていることが望ましい。破裂板は、容器の上端部近辺に設けられており、容器の許容圧力に達する場合に破裂し、圧力を逃がすことができる。なお、破裂設定圧力は、容器のいずれかの部分が破裂に至るときに破裂板位置に到達する圧力より低い圧力にする必要がある。
破裂板の材質としては、特に限定されないが、例えば、ニッケルやニッケル合金等が挙げられる。
【００１４】
本粉塵爆発試験装置は、前記耐熱耐圧容器を所定温度に加熱する加熱手段を有する。加熱手段は、直接、間接的に容器を加熱できれば何れでも良く、電気炉等の公知の環状炉や電磁誘導による加熱炉が使用される。
【００１５】
また、本発明の粉塵爆発試験装置は、耐熱耐圧容器内に圧縮した被検ガスを供給するガス供給手段を備えている。例えば、被検ガスが酸素含有ガスの場合は、通常圧縮空気を圧縮アルゴン等の不活性ガスで所定濃度に希釈調整して供給される。
【００１６】
特にガス供給手段には、加圧された被検ガスを貯留するオートクレーブを有することが望ましい。オートクレーブに不活性ガスで希釈した被検ガスを貯留し、攪拌等により均一に混合した後、一定量を容器に吹き込むことにより、供給される加圧された被検ガスの濃度制御を精密に行うことができるためである。
このオートクレーブでは、被検ガスを容器での試験温度に相応する温度に加温することができることが好ましい。また、より正確な被検ガス濃度とするためには、被検ガスを一部抜き取り別途濃度測定することが望ましい。このように、ガス供給手段として、被検ガスの貯留用オートクレーブを設けることにより、正確な濃度の被検ガスを供給することができ、試験毎に同等な粉塵雲を形成できるため、試験結果のばらつきが減少する。
【００１７】
本発明の粉塵爆発試験装置は、さらに、前記ガス供給手段から供給された被検ガスを所定の温度に加熱する予備加熱手段を備えていることが好ましい。
本発明の粉塵爆発試験装置は、常温以上に加熱可能であることに特徴の一つがあるが、耐熱耐圧容器内に供給される被検ガスが、常温のままであると、耐熱耐圧容器内の温度が低下して、正確な設定温度での測定が困難となる。また、上記オートクレーブで加熱した被検ガスの温度を維持するためにも、ガス供給手段と容器のガス導入口の間に予備加熱手段を設け、被検ガスを所定の温度に加熱することにより測定の正確性が向上する。
【００１８】
また、本発明の粉塵爆発試験装置は、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲に着火する着火手段と、前記耐熱耐圧容器に設けられた覗き窓から粉塵爆発の有無を観察するための観察手段とを備えている。
着火手段としては、ハルトマン式装置など従来の粉塵爆発試験装置にも使用されている公知の放電可能な電極を使用できる。
また、観察手段としては、デジタルカメラ等の撮影機器が挙げられる。具体的には、耐熱耐圧容器に石英などの耐熱性の覗き窓を取り付け、デジタルカメラ等にて動画を撮影することによって間接的に粉塵爆発の有無を観察することができる。
【００１９】
更に、本発明の粉塵爆発試験装置は、その内部雰囲気が不活性ガスで置換され、外気と接触することなく被検粉体を耐熱耐圧容器内部の支持台に供給する粉体供給手段を有することが好ましい。例えば、被検粉体の仕込み用ポットを設置し、不活性ガスでポット内を加圧してバルブを開くことにより被検粉体を効率良く容器内へ移動させることができる。
【００２０】
また、本発明の粉塵爆発試験装置は、ガス排出口と配管で接続され、容器から被検ガスに同伴排出された被検粉体を回収する固気分離手段を備えていることが望ましい。
固気分離手段としては、サイクロン、バグフィルタ、チャンバーなどが挙げられ、これらは１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
特に、前記固気分離手段が、回収した被検粉体を耐熱耐圧容器に戻す機構を有すると、回収した未反応の被検粉体を、再度粉体爆発試験に供することができる。
【００２１】
同様に、破裂板が破裂した際に容器外に噴出する被検粉体および被検ガスを収容する緊急放出手段を備えていることが好ましい。この緊急放出手段としては、窒素等の不活性ガスでシールしたドラム等が適宜使用できる。
【００２２】
次に、本発明の粉塵爆発試験方法について説明する。
本発明の粉塵爆発試験方法は、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する方法であって、１００℃以上４００℃以下の設定温度に保持された耐熱耐圧容器内に被検ガスを供給することによって、前記容器内に予め載置した被検粉体の吹き上げを行って粉塵雲を形成し、該粉塵雲へ着火することにより粉塵爆発が発生するか否かを観察する粉塵爆発試験方法に係るものである。
【００２３】
本発明の粉塵爆発試験方法は、上述の本発明の粉塵爆発試験装置を使用して行うことができ、１００℃以上４００℃以下の高温での粉塵爆発試験を行うことが可能である。
なお、特に測定温度の正確性をより高める観点からは、被検ガスが、前記容器内に供給された際に、前記設定温度となるように予め加熱されていることが好ましい。
また、本発明の粉塵爆発試験方法において、前記粉塵雲における被検粉体の密度が、粉塵爆発が起こる一般的な密度である、１０ｇ／ｍ３以上１０００ｇ／ｍ３以下にて試験されることが望ましい。
なお、粉塵雲における被検粉体の密度は、別途透明な樹脂などで作製した、耐熱耐圧容器と同型の可視化容器を用い、（被検粉体の仕込量）／（粉塵雲が形成される部分の体積）によって決定することができ、粉塵雲が形成される部分の体積は、被検粉体の仕込量や被検ガスの供給量、圧力などの条件を変化させた際に、容器内にて舞い上がる被検粉体の高さを測定して算出される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、高温における粉塵爆発性を評価することが可能となり、常温と高温で爆発安全性に相違がある場合においても事前に確実な安全性評価を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る粉塵爆発試験装置の模式図である。
【図２】爆発した場合の覗き窓の写真例である。
【図３】爆発しなかった場合の覗き窓の写真例である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を用いて具体的に説明する。
【００２７】
本発明の実施形態に係る粉塵爆発試験装置１は、耐熱耐圧容器１０と、耐熱耐圧容器１０を所定の温度に加熱する電気炉２０と、粉体供給手段３０と、ガス供給手段４０と、固気分離手段５０、緊急放出手段６０とを備える。
【００２８】
図１において、耐熱耐圧容器１０は、ステンレス（ＳＵＳ３１０）製の縦型円筒状の耐熱耐圧の容器であり、小径部１０ａと大径部１０ｂとからなる。
【００２９】
小径部１０ａは、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する部位であり、本実施形態では、内径６．２ｃｍ、高さＨ１が５８ｃｍである。
小径部１０ａの端側は先端に向かって断面積が減少していく錘状に形成されており、その先端にはガス導入口１１が設けられている。ガス導入口１１は、配管を介してガス供給手段４０と接続している。また、小径部１０ａの側部には、粉体再送口１６が設けられており、配管を介して固気分離手段５０を構成するサイクロン５１と接続している。
【００３０】
大径部１０ｂは、粉塵爆発の衝撃を緩和する部位であり、本実施形態においては内径９．７ｃｍ、高さＨ２が１３２ｃｍである。
大径部１０ｂの上部側面には、ガス排出口１２と粉体仕込み口１５が設けられている。
ガス排出口１２は、配管を介して固気分離手段５０を構成するサイクロン５１と接続しており、粉体仕込み口１５は、配管を介して粉体供給手段３０を構成する粉体仕込みポット３１と接続している。
【００３１】
また、大径部１０ｂの上端部１３にはフランジ等により蓋が取り付けられている。上端部１３は配管を介して緊急放出手段６０を構成する不活性ドラム６１と接続している。なお、上端部１３近傍下部には、破裂板１４が取り付けられており、耐熱耐圧容器１０は、略密閉された状態となっている。
破裂板１４は、粉塵爆発によって耐熱耐圧容器１０の許容圧力未満に設定した破裂板作動圧力を超える場合に破裂し、圧力を逃がすとともに、排出された被検ガスや被検粒子等を緊急放出手段６０に回収することができる。
【００３２】
電気炉２０は、耐熱耐圧容器１０を加熱する加熱手段であり、所定の温度に容器を保持することができる。なお容器内の温度、特に粉塵雲が形成される部位温度は、熱電対（図示せず。）等により検出し、電気炉とリンクして容器内の温度がコントロールされる。
【００３３】
図１に示すように耐熱耐圧容器１０の小径部１０ａ内におけるガス導入口１１の上方には、支持台Ｚが配置されている。この支持台Ｚは、厚み数ｃｍ程度のガス通気性のポーラスセラミックスからなり、粉体爆発試験に際し、被検粉体は支持台Ｚの上に載置される。
【００３４】
小径部１０ａにおける支持台Ｚの上部の約２８．５ｃｍには、粉塵に着火するための点火電極２１が配置されている。
本実施形態の点火電極２１は、＋極と−極との絶縁を慎重に図ることによって同方向から両極間位置関係の固定された両極を挿入することを可能にしている。そのため、容器１内で両極の位置関係を調整する煩雑さを除去することができると共に、測定の再現性が向上する。
また、小径部１０ａにおける点火電極２１の反対側には石英製の覗き窓１７（１４．３ｍｍφ）が形成されている。
この覗き窓１７によって、耐熱耐圧容器１０の小径部１０ａ内を観察できるようになっいる。そこで、観察手段としてのデジタルカメラ２２を配置し、電気炉に設けられた貫通孔２０ａを介して覗き窓１７から動画撮影することによって、耐熱耐圧容器１０内を経時観察することができる。なお、粉塵爆発が起こると明るく光るため、撮影した動画から粉塵爆発の有無を容易に判断可能である。
【００３５】
粉体供給手段３０は、粉体仕込みポット３１と、粉体仕込み口１５と粉体仕込みポット３１を接続する粉末用配管Ｐ１と、粉末用配管Ｐ１に設けられた粉末用バルブＶｐとからなる。
粉体仕込みポット３１は、ガスボンベ４２ｂから分配したアルゴンガスにより置換されている。被検粉体は、粉末用バルブＶｐを開閉することにより、粉末用配管Ｐ１を介して被検粉体が耐熱耐圧容器１０内に供給される。そのため、外気（空気）と接触することなく被検粉体を耐熱耐圧容器１０の内部に被検粉体を供給することができる。
【００３６】
ガス供給手段４０は、オートクレーブ４１と、被検ガス用のガスボンベ４２ａ、アルゴン用のガスボンベ４２ｂを備えており、オートクレーブ４１と耐熱耐圧容器１０のガス導入口１１とを接続する配管にはヒータ４３を備えている。なお、図１では、被検ガス用のガスボンベ４２ａの単系統のみ図示されているが、被検ガスが複数ある場合には並列に接続すればよい。
オートクレーブ４１は、被検ガスを加圧した状態にて貯留可能であり、高圧ガスボンベ４２ａ，４２ｂから送付されたガスを０．１〜１０ＭＰａの圧力で、５００Ｌの被検ガスを貯留することができる。なお、オートクレーブ４１からの被検ガスの流量は、ガス流量バルブＶｃによって制御できる。なお、ガスバルブＶｇを適当に開閉することによってオートクレーブ４１を介さずに耐熱耐圧容器１０へガスを供給することも可能である。
また、オートクレーブ４１とガス導入口１１との接続する配管に設置されたヒータ４３により配管内部に流れるガスを設定温度に加熱することができる。
【００３７】
固気分離手段５０は、ガス排出口１２と配管で接続されたサイクロン５１と、サイクロン５１の後段に設けられたバグフィルタ５２と、サイクロン５１と粉体再送口１６を接続する返送用の粉末用配管Ｐ２から構成される。
サイクロン５１は、前記耐熱耐圧容器１０から被検ガスに同伴排出された被検粉体を回収するための設備であり、その後段のバグフィルタ５２は、サイクロン５１にて回収できずに被検ガス気流と共に排出される微細径の被検粉体を回収するための設備である。
サイクロン５１で回収された被検粉体は、粉末用配管Ｐ２に設けられた粉末用バルブＶｐを開放することにより、粉末用配管Ｐ２を介して耐熱耐圧容器１０に戻すことができる。
なお、固気分離手段５０を構成する、サイクロン５１、バグフィルタ５２および粉末用配管Ｐ２は、ガスの濃縮を防止するため、２２０℃程度に加熱することができる。
【００３８】
一方、緊急放出手段６０は、不活性ドラム６１と、該不活性ドラム６１と耐熱耐圧容器１０とを接続する配管からなり、その内部は窒素ボンベ６２より供給された窒素によりシールされている。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００４０】
「実施例１」
図１に示した粉塵爆発試験装置１に、被検粉体として、粒径ｄ50 =３３μmの球状アルミニウム粉体５gを予め耐熱耐圧容器１０内に仕込み、該容器加熱用の２つ割型の電気炉２０で２００℃へ昇温した。
被検ガスとして、露点−３０℃以下に除湿された空気をアルゴンガスで希釈することによって酸素濃度１０％のガスをオートクレーブ４１内にて予め調整した。濃度調整後オートクレーブ４１内を内部に設置された攪拌翼で攪拌しながら２００℃へ昇温した。
該容器内のガスは上記空気と上記アルゴンガスを両者の流量の調節を行うことによってガスを流通させた定常的な状態において酸素濃度が１２％となるように置換した。
上記酸素濃度の調整は全て、ジルコニア式酸素濃度計によってオートクレーブ４１から引き出したガスおよび該容器を十分にガス置換した後の該容器後方のガスの酸素濃度を直接測定し、誤差があれば修正するという作業の繰り返しによって、１２±０．２％以内になるように調整した。
上記準備完了後、該容器１０内を置換するための空気およびアルゴンガスの流通を停止し、予め該容器に設置した点火電極２１の放電を行いながらオートクレーブ出口側の自動弁Ｖｃを開け、容器１０内に被検ガスを吹き込み、被検粉体と被検ガスからなる粉塵雲を形成した。
オートクレーブからのガスの供給が終了した後、粉体の動きが収まるまで十分な時間として７秒間放電を続けた。試験状態はデジタルカメラ２２の動画撮影機能によって記録し、全て遠隔制御によって実験を実施することによって実験者の安全性をより確実なものとした。実験後、動画を確認することによって爆発と判定した。
同じ酸素濃度で、温度を変えて行った結果を表１に示すと共に、爆発時の覗き窓１７からの容器内の写真（動画撮影の静止写真）を図２に示す。
【００４１】
「実施例２」
オートクレーブ内及び耐熱耐圧容器内の酸素濃度を６％±０．２％に調整すること以外は実施例１と同様の実験を行った。実験後、動画を確認することによって爆発しなかったことを判定した。
同じ酸素濃度で、温度を変えて行った結果を表１に示すと共に、覗き窓からの容器内の写真（動画撮影の静止写真）を図３に示す。
【００４２】
「実施例３〜実施例９」
オートクレーブ４１内及び耐熱耐圧容器１０内の酸素濃度および耐熱耐圧容器内の温度を表１のように換えて、実施例１と同様に実験を行った。実験後、動画を確認することによって爆発の有無を判定した。結果を表１に併せて示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
以上のように室温のみならず、１００℃〜４００℃の温度範囲にて粉塵爆発試験方法を行うことができた。実験結果から、温度によって爆発下限酸素濃度が異なることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、高温における粉塵爆発性を評価することが可能な粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法が提供される。
【符号の説明】
【００４６】
１ 粉塵爆発試験装置
１０ 耐熱耐圧容器
１０ａ 小径部
１０ｂ 大径部
１１ ガス導入口
１２ ガス排出口
１３ 上端部
１４ 破裂板
１５ 粉体仕込み口
１６ 粉体再送口
１７ 覗き窓
２０ 電気炉
２０ａ 貫通孔
２１ 点火電極
２２ デジタルカメラ
３０ 粉体供給手段
３１ 粉体仕込みポット
４０ ガス供給手段
４１ オートクレーブ
４２ａ ガスボンベ（被検ガス）
４２ｂ ガスボンベ（アルゴン）
４３ ヒータ
５０ 固気分離手段
５１ サイクロン
５２ バグフィルタ
６０ 緊急放出手段
６１ 不活性ドラム
６２ ガスボンベ（窒素）
Ｚ 支持台
Ｖｐ 粉末用バルブ
Ｖｇ ガスバルブ
Ｖｃ ガス流量バルブ
ＦＣ ガス流量コントローラー
ＴＣ 温度コントローラー
Ｐ１，Ｐ２ 粉末用配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法に関する。更に詳しくは、室温以上の温度域にて、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉体の粉塵爆発性を評価方法として、ＪＩＳ規格（非特許文献１および２参照）に、「可燃性粉じんの爆発圧力及び圧力上昇速度の測定方法」および「可燃性粉じんの爆発下限濃度測定方法」が規定されている。
また、これを準用した形式で、密閉容器内で粉体を吹き上げることで気密性を確保し、任意の酸素濃度下において試験を行う方法が知られている（非特許文献３および４参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】JIS Z 8817 (2002年) 「可燃性粉じんの爆発圧力及び圧力上昇速度の測定方法」
【非特許文献２】JIS Z 8818 (2002年) 「可燃性粉じんの爆発下限濃度測定方法」
【非特許文献３】中央労働災害防止協会編「粉じん爆発の防止対策」33ページ(1989年)
【非特許文献４】上原陽一、小川輝繁監修 テクノシステム「防火・防爆対策技術ハンドブック」484ページ(1998年)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高温で反応が進行する化学プロセスにおいて、その反応温度での粉塵爆発性の評価が必要である。これは、常温では爆発危険性のない被検粉体と被検ガスの組み合わせでも、高温（例えば、１００℃以上）では爆発するおそれがあるためである。
しかしながら、ハルトマン式装置に代表される、上記文献に記載された従来の粉塵爆発性試験装置は、室温での粉塵爆発性を評価するものであり、高温（例えば、１００℃以上）での爆発性を試験することができるものではない。
【０００５】
かかる状況下、本発明の目的は、高温における粉塵爆発性を評価することが可能な粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、粉塵爆発性のある粉体を高温の炉内に設置した耐熱耐圧容器内で吹き上げることにより粉塵爆発が起こり得る状態とし、これに着火源を与えることにより高温における粉塵爆発試験が可能であることを見出し、本発明に至った。
【０００７】
即ち、本発明は、先ず、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する粉塵爆発試験装置であって、
その下部にガス導入口が設けられ、その上部にガス排出口が設けられた縦型円筒状の耐熱耐圧容器と、前記耐熱耐圧容器を所定の温度に加熱する加熱手段と、前記ガス導入口と配管で接続され、耐熱耐圧容器内に圧縮した被検ガスを供給するガス供給手段と、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲に着火する着火手段と、粉塵爆発の有無を観察するための観察手段と、
を有し、
前記耐熱耐圧容器内には、
前記ガス導入口の上部に設けられ、被検粉体を載置し被検ガスを通気する支持台、
を有する粉塵爆発試験装置に係るものである。
【０００８】
この構成によれば、耐熱耐圧容器内の被検ガスを通気する支持台上に被検粉体を載置して、加熱手段によって耐熱耐圧容器の加熱を行うことにより、耐熱耐圧容器が、所定の温度に保持される。その状態にて、ガス供給手段より圧縮した被検ガスを、耐熱耐圧容器のガス導入口から噴出させることによって、耐熱耐圧容器内におけるガス導入口の上部に設けられた前記支持台上の被検粉体は、圧縮した被検ガスの流れに乗って、耐熱耐圧容器内に拡散する。これによって、耐熱耐圧容器内に被検粉体と被検ガスからなる粉塵雲が形成される。該粉塵雲に着火手段により着火して粉塵爆発を起こすか否かを観察手段にて観察することにより、被検粉体および被検ガスの爆発性を評価することができる。
【０００９】
本発明において被検粉体とは、支燃性ガスと混合した場合に、着火により粉塵爆発をおこす可能性のある検査用の試料粉体をいい、例えば、石松子やアルミニウムの粉体が挙げられる。また、被検ガスとは、被検粉体と混合した場合に、着火により粉塵爆発をおこす可能性のある試料ガスをいう。被検ガスとしては、被検粉体に対する支燃性を示す可能性のあるガスが挙げられ、酸素含有ガスや亜酸化窒素、フッ素、塩素、ハロゲン化珪素等が挙げられる。
【００１０】
本発明の粉塵爆発試験装置は、被検粉体と被検ガスからなる粉塵雲を形成し、着火により、粉塵雲が粉塵爆発を起こすための縦型円筒状の耐熱耐圧容器（以下、単に「容器」ということがある。）を備えている。この容器は、粉塵雲を形成し、粉塵爆発をおこさせるに十分な容積を有する必要がある。容器の材質は、耐熱耐圧の容器が構成するものであれば良いが、腐食性の被検粉体や被検ガスを使用する場合に備え、耐腐食性のある材質が好適に使用される。一般には、ステンレス、ニッケル合金等が用いられる。
【００１１】
この容器には、その下部にガス導入口が設けられ、その上部にガス排出口が設けられている。ガス導入口からは被検ガスが導入され、ガス排出口からは被検ガスや被検粉体等が排出される。
また、この容器の下部には、前記ガス導入口の上部に設けられ、被検粉体を載置（セット）し被検ガスを通気する支持台を備えている。被検粉体は、試験に際し、予め支持台上に載置し、その後容器に支持台を取り付けても良いが、後述のような粉体供給手段を設置することが好ましい。支持台は、被検粉体を載置すると共に、被検ガスを導入し、被検粉体の吹き上げによる粉塵雲を形成する機能を有している。そのため、この支持台は、通気性を有する必要があり、例えば、穿孔した金属板、焼結合金、ポーラスセラミックス等からなる板状物が使用される。
【００１２】
容器は、上記のように粉塵雲を形成し、粉塵爆発を起こさせる為に縦型円筒状のものが使用されるが、好ましくは、粉塵雲を形成する小径部と粉塵爆発の衝撃を緩和する大径部とからなるように構成される。小径部と大径部の長さと直径は被検粉体の載置量により、適宜決定される。
【００１３】
更に、容器には、容器内が粉塵爆発の衝撃によって過剰圧力になった際に破裂する破裂板を備えていることが望ましい。破裂板は、容器の上端部近辺に設けられており、容器の許容圧力に達する場合に破裂し、圧力を逃がすことができる。なお、破裂設定圧力は、容器のいずれかの部分が破裂に至るときに破裂板位置に到達する圧力より低い圧力にする必要がある。
破裂板の材質としては、特に限定されないが、例えば、ニッケルやニッケル合金等が挙げられる。
【００１４】
本粉塵爆発試験装置は、前記耐熱耐圧容器を所定温度に加熱する加熱手段を有する。加熱手段は、直接、間接的に容器を加熱できれば何れでも良く、電気炉等の公知の環状炉や電磁誘導による加熱炉が使用される。
【００１５】
また、本発明の粉塵爆発試験装置は、耐熱耐圧容器内に圧縮した被検ガスを供給するガス供給手段を備えている。例えば、被検ガスが酸素含有ガスの場合は、通常圧縮空気を圧縮アルゴン等の不活性ガスで所定濃度に希釈調整して供給される。
【００１６】
特にガス供給手段には、加圧された被検ガスを貯留するオートクレーブを有することが望ましい。オートクレーブに不活性ガスで希釈した被検ガスを貯留し、攪拌等により均一に混合した後、一定量を容器に吹き込むことにより、供給される加圧された被検ガスの濃度制御を精密に行うことができるためである。
このオートクレーブでは、被検ガスを容器での試験温度に相応する温度に加温することができることが好ましい。また、より正確な被検ガス濃度とするためには、被検ガスを一部抜き取り別途濃度測定することが望ましい。このように、ガス供給手段として、被検ガスの貯留用オートクレーブを設けることにより、正確な濃度の被検ガスを供給することができ、試験毎に同等な粉塵雲を形成できるため、試験結果のばらつきが減少する。
【００１７】
本発明の粉塵爆発試験装置は、さらに、前記ガス供給手段から供給された被検ガスを所定の温度に加熱する予備加熱手段を備えていることが好ましい。
本発明の粉塵爆発試験装置は、常温以上に加熱可能であることに特徴の一つがあるが、耐熱耐圧容器内に供給される被検ガスが、常温のままであると、耐熱耐圧容器内の温度が低下して、正確な設定温度での測定が困難となる。また、上記オートクレーブで加熱した被検ガスの温度を維持するためにも、ガス供給手段と容器のガス導入口の間に予備加熱手段を設け、被検ガスを所定の温度に加熱することにより測定の正確性が向上する。
【００１８】
また、本発明の粉塵爆発試験装置は、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲に着火する着火手段と、前記耐熱耐圧容器に設けられた覗き窓から粉塵爆発の有無を観察するための観察手段とを備えている。
着火手段としては、ハルトマン式装置など従来の粉塵爆発試験装置にも使用されている公知の放電可能な電極を使用できる。
また、観察手段としては、デジタルカメラ等の撮影機器が挙げられる。具体的には、耐熱耐圧容器に石英などの耐熱性の覗き窓を取り付け、デジタルカメラ等にて動画を撮影することによって間接的に粉塵爆発の有無を観察することができる。
【００１９】
更に、本発明の粉塵爆発試験装置は、その内部雰囲気が不活性ガスで置換され、外気と接触することなく被検粉体を耐熱耐圧容器内部の支持台に供給する粉体供給手段を有することが好ましい。例えば、被検粉体の仕込み用ポットを設置し、不活性ガスでポット内を加圧してバルブを開くことにより被検粉体を効率良く容器内へ移動させることができる。
【００２０】
また、本発明の粉塵爆発試験装置は、ガス排出口と配管で接続され、容器から被検ガスに同伴排出された被検粉体を回収する固気分離手段を備えていることが望ましい。
固気分離手段としては、サイクロン、バグフィルタ、チャンバーなどが挙げられ、これらは１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
特に、前記固気分離手段が、回収した被検粉体を耐熱耐圧容器に戻す機構を有すると、回収した未反応の被検粉体を、再度粉体爆発試験に供することができる。
【００２１】
同様に、破裂板が破裂した際に容器外に噴出する被検粉体および被検ガスを収容する緊急放出手段を備えていることが好ましい。この緊急放出手段としては、窒素等の不活性ガスでシールしたドラム等が適宜使用できる。
【００２２】
次に、本発明の粉塵爆発試験方法について説明する。
本発明の粉塵爆発試験方法は、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する方法であって、１００℃以上４００℃以下の設定温度に保持された耐熱耐圧容器内に被検ガスを供給することによって、前記容器内に予め載置した被検粉体の吹き上げを行って粉塵雲を形成し、該粉塵雲へ着火することにより粉塵爆発が発生するか否かを観察する粉塵爆発試験方法に係るものである。
【００２３】
本発明の粉塵爆発試験方法は、上述の本発明の粉塵爆発試験装置を使用して行うことができ、１００℃以上４００℃以下の高温での粉塵爆発試験を行うことが可能である。
なお、特に測定温度の正確性をより高める観点からは、被検ガスが、前記容器内に供給された際に、前記設定温度となるように予め加熱されていることが好ましい。
また、本発明の粉塵爆発試験方法において、前記粉塵雲における被検粉体の密度が、粉塵爆発が起こる一般的な密度である、１０ｇ／ｍ３以上１０００ｇ／ｍ３以下にて試験されることが望ましい。
なお、粉塵雲における被検粉体の密度は、別途透明な樹脂などで作製した、耐熱耐圧容器と同型の可視化容器を用い、（被検粉体の仕込量）／（粉塵雲が形成される部分の体積）によって決定することができ、粉塵雲が形成される部分の体積は、被検粉体の仕込量や被検ガスの供給量、圧力などの条件を変化させた際に、容器内にて舞い上がる被検粉体の高さを測定して算出される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、高温における粉塵爆発性を評価することが可能となり、常温と高温で爆発安全性に相違がある場合においても事前に確実な安全性評価を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る粉塵爆発試験装置の模式図である。
【図２】爆発した場合の覗き窓の写真例である。
【図３】爆発しなかった場合の覗き窓の写真例である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を用いて具体的に説明する。
【００２７】
本発明の実施形態に係る粉塵爆発試験装置１は、耐熱耐圧容器１０と、耐熱耐圧容器１０を所定の温度に加熱する電気炉２０と、粉体供給手段３０と、ガス供給手段４０と、固気分離手段５０、緊急放出手段６０とを備える。
【００２８】
図１において、耐熱耐圧容器１０は、ステンレス（ＳＵＳ３１０）製の縦型円筒状の耐熱耐圧の容器であり、小径部１０ａと大径部１０ｂとからなる。
【００２９】
小径部１０ａは、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する部位であり、本実施形態では、内径６．２ｃｍ、高さＨ１が５８ｃｍである。
小径部１０ａの端側は先端に向かって断面積が減少していく錘状に形成されており、その先端にはガス導入口１１が設けられている。ガス導入口１１は、配管を介してガス供給手段４０と接続している。また、小径部１０ａの側部には、粉体再送口１６が設けられており、配管を介して固気分離手段５０を構成するサイクロン５１と接続している。
【００３０】
大径部１０ｂは、粉塵爆発の衝撃を緩和する部位であり、本実施形態においては内径９．７ｃｍ、高さＨ２が１３２ｃｍである。
大径部１０ｂの上部側面には、ガス排出口１２と粉体仕込み口１５が設けられている。
ガス排出口１２は、配管を介して固気分離手段５０を構成するサイクロン５１と接続しており、粉体仕込み口１５は、配管を介して粉体供給手段３０を構成する粉体仕込みポット３１と接続している。
【００３１】
また、大径部１０ｂの上端部１３にはフランジ等により蓋が取り付けられている。上端部１３は配管を介して緊急放出手段６０を構成する不活性ドラム６１と接続している。なお、上端部１３近傍下部には、破裂板１４が取り付けられており、耐熱耐圧容器１０は、略密閉された状態となっている。
破裂板１４は、粉塵爆発によって耐熱耐圧容器１０の許容圧力未満に設定した破裂板作動圧力を超える場合に破裂し、圧力を逃がすとともに、排出された被検ガスや被検粒子等を緊急放出手段６０に回収することができる。
【００３２】
電気炉２０は、耐熱耐圧容器１０を加熱する加熱手段であり、所定の温度に容器を保持することができる。なお容器内の温度、特に粉塵雲が形成される部位温度は、熱電対（図示せず。）等により検出し、電気炉とリンクして容器内の温度がコントロールされる。
【００３３】
図１に示すように耐熱耐圧容器１０の小径部１０ａ内におけるガス導入口１１の上方には、支持台Ｚが配置されている。この支持台Ｚは、厚み数ｃｍ程度のガス通気性のポーラスセラミックスからなり、粉体爆発試験に際し、被検粉体は支持台Ｚの上に載置される。
【００３４】
小径部１０ａにおける支持台Ｚの上部の約２８．５ｃｍには、粉塵に着火するための点火電極２１が配置されている。
本実施形態の点火電極２１は、＋極と−極との絶縁を慎重に図ることによって同方向から両極間位置関係の固定された両極を挿入することを可能にしている。そのため、容器１内で両極の位置関係を調整する煩雑さを除去することができると共に、測定の再現性が向上する。
また、小径部１０ａにおける点火電極２１の反対側には石英製の覗き窓１７（１４．３ｍｍφ）が形成されている。
この覗き窓１７によって、耐熱耐圧容器１０の小径部１０ａ内を観察できるようになっいる。そこで、観察手段としてのデジタルカメラ２２を配置し、電気炉に設けられた貫通孔２０ａを介して覗き窓１７から動画撮影することによって、耐熱耐圧容器１０内を経時観察することができる。なお、粉塵爆発が起こると明るく光るため、撮影した動画から粉塵爆発の有無を容易に判断可能である。
【００３５】
粉体供給手段３０は、粉体仕込みポット３１と、粉体仕込み口１５と粉体仕込みポット３１を接続する粉末用配管Ｐ１と、粉末用配管Ｐ１に設けられた粉末用バルブＶｐとからなる。
粉体仕込みポット３１は、ガスボンベ４２ｂから分配したアルゴンガスにより置換されている。被検粉体は、粉末用バルブＶｐを開閉することにより、粉末用配管Ｐ１を介して被検粉体が耐熱耐圧容器１０内に供給される。そのため、外気（空気）と接触することなく被検粉体を耐熱耐圧容器１０の内部に被検粉体を供給することができる。
【００３６】
ガス供給手段４０は、オートクレーブ４１と、被検ガス用のガスボンベ４２ａ、アルゴン用のガスボンベ４２ｂを備えており、オートクレーブ４１と耐熱耐圧容器１０のガス導入口１１とを接続する配管にはヒータ４３を備えている。なお、図１では、被検ガス用のガスボンベ４２ａの単系統のみ図示されているが、被検ガスが複数ある場合には並列に接続すればよい。
オートクレーブ４１は、被検ガスを加圧した状態にて貯留可能であり、高圧ガスボンベ４２ａ，４２ｂから送付されたガスを０．１〜１０ＭＰａの圧力で、５００Ｌの被検ガスを貯留することができる。なお、オートクレーブ４１からの被検ガスの流量は、ガス流量バルブＶｃによって制御できる。なお、ガスバルブＶｇを適当に開閉することによってオートクレーブ４１を介さずに耐熱耐圧容器１０へガスを供給することも可能である。
また、オートクレーブ４１とガス導入口１１との接続する配管に設置されたヒータ４３により配管内部に流れるガスを設定温度に加熱することができる。
【００３７】
固気分離手段５０は、ガス排出口１２と配管で接続されたサイクロン５１と、サイクロン５１の後段に設けられたバグフィルタ５２と、サイクロン５１と粉体再送口１６を接続する返送用の粉末用配管Ｐ２から構成される。
サイクロン５１は、前記耐熱耐圧容器１０から被検ガスに同伴排出された被検粉体を回収するための設備であり、その後段のバグフィルタ５２は、サイクロン５１にて回収できずに被検ガス気流と共に排出される微細径の被検粉体を回収するための設備である。
サイクロン５１で回収された被検粉体は、粉末用配管Ｐ２に設けられた粉末用バルブＶｐを開放することにより、粉末用配管Ｐ２を介して耐熱耐圧容器１０に戻すことができる。
なお、固気分離手段５０を構成する、サイクロン５１、バグフィルタ５２および粉末用配管Ｐ２は、ガスの濃縮を防止するため、２２０℃程度に加熱することができる。
【００３８】
一方、緊急放出手段６０は、不活性ドラム６１と、該不活性ドラム６１と耐熱耐圧容器１０とを接続する配管からなり、その内部は窒素ボンベ６２より供給された窒素によりシールされている。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００４０】
「実施例１」
図１に示した粉塵爆発試験装置１に、被検粉体として、粒径ｄ50 =３３μmの球状アルミニウム粉体５gを予め耐熱耐圧容器１０内に仕込み、該容器加熱用の２つ割型の電気炉２０で２００℃へ昇温した。
被検ガスとして、露点−３０℃以下に除湿された空気をアルゴンガスで希釈することによって酸素濃度１０％のガスをオートクレーブ４１内にて予め調整した。濃度調整後オートクレーブ４１内を内部に設置された攪拌翼で攪拌しながら２００℃へ昇温した。
該容器内のガスは上記空気と上記アルゴンガスを両者の流量の調節を行うことによってガスを流通させた定常的な状態において酸素濃度が１２％となるように置換した。
上記酸素濃度の調整は全て、ジルコニア式酸素濃度計によってオートクレーブ４１から引き出したガスおよび該容器を十分にガス置換した後の該容器後方のガスの酸素濃度を直接測定し、誤差があれば修正するという作業の繰り返しによって、１２±０．２％以内になるように調整した。
上記準備完了後、該容器１０内を置換するための空気およびアルゴンガスの流通を停止し、予め該容器に設置した点火電極２１の放電を行いながらオートクレーブ出口側の自動弁Ｖｃを開け、容器１０内に被検ガスを吹き込み、被検粉体と被検ガスからなる粉塵雲を形成した。
オートクレーブからのガスの供給が終了した後、粉体の動きが収まるまで十分な時間として７秒間放電を続けた。試験状態はデジタルカメラ２２の動画撮影機能によって記録し、全て遠隔制御によって実験を実施することによって実験者の安全性をより確実なものとした。実験後、動画を確認することによって爆発と判定した。
同じ酸素濃度で、温度を変えて行った結果を表１に示すと共に、爆発時の覗き窓１７からの容器内の写真（動画撮影の静止写真）を図２に示す。
【００４１】
「実施例２」
オートクレーブ内及び耐熱耐圧容器内の酸素濃度を６％±０．２％に調整すること以外は実施例１と同様の実験を行った。実験後、動画を確認することによって爆発しなかったことを判定した。
同じ酸素濃度で、温度を変えて行った結果を表１に示すと共に、覗き窓からの容器内の写真（動画撮影の静止写真）を図３に示す。
【００４２】
「実施例３〜実施例９」
オートクレーブ４１内及び耐熱耐圧容器１０内の酸素濃度および耐熱耐圧容器内の温度を表１のように換えて、実施例１と同様に実験を行った。実験後、動画を確認することによって爆発の有無を判定した。結果を表１に併せて示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
以上のように室温のみならず、１００℃〜４００℃の温度範囲にて粉塵爆発試験方法を行うことができた。実験結果から、温度によって爆発下限酸素濃度が異なることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、高温における粉塵爆発性を評価することが可能な粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法が提供される。
【符号の説明】
【００４６】
１ 粉塵爆発試験装置
１０ 耐熱耐圧容器
１０ａ 小径部
１０ｂ 大径部
１１ ガス導入口
１２ ガス排出口
１３ 上端部
１４ 破裂板
１５ 粉体仕込み口
１６ 粉体再送口
１７ 覗き窓
２０ 電気炉
２０ａ 貫通孔
２１ 点火電極
２２ デジタルカメラ
３０ 粉体供給手段
３１ 粉体仕込みポット
４０ ガス供給手段
４１ オートクレーブ
４２ａ ガスボンベ（被検ガス）
４２ｂ ガスボンベ（アルゴン）
４３ ヒータ
５０ 固気分離手段
５１ サイクロン
５２ バグフィルタ
６０ 緊急放出手段
６１ 不活性ドラム
６２ ガスボンベ（窒素）
Ｚ 支持台
Ｖｐ 粉末用バルブ
Ｖｇ ガスバルブ
Ｖｃ ガス流量バルブ
ＦＣ ガス流量コントローラー
ＴＣ 温度コントローラー
Ｐ１，Ｐ２ 粉末用配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する粉塵爆発試験装置であって、
その下部にガス導入口が設けられ、その上部にガス排出口が設けられた縦型円筒状の耐熱耐圧容器と、前記耐熱耐圧容器を所定の温度に加熱する加熱手段と、前記ガス導入口と配管で接続され、耐熱耐圧容器内に圧縮した被検ガスを供給するガス供給手段と、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲に着火する着火手段と、前記耐熱耐圧容器に設けられた覗き窓から粉塵爆発の有無を観察するための観察手段と、
を有し、
前記耐熱耐圧容器内には、
前記ガス導入口の上部に設けられ、被検粉体を載置し被検ガスを通気する支持台、
を有することを特徴とする粉塵爆発試験装置。
【請求項２】
前記ガス供給手段が、加圧された被検ガスを貯留するオートクレーブを有する請求項１記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項３】
前記オートクレーブが、加熱手段を有する請求項２記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項４】
さらに、前記ガス供給手段から供給された被検ガスを所定の温度に加熱する予備加熱手段を備えた請求項１から３のいずれかに記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項５】
前記耐熱耐圧容器が、粉塵雲を形成する小径部と粉塵爆発の衝撃を緩和する大径部とからなる請求項１から４のいずれかに記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項６】
その内部雰囲気が不活性ガスで置換され、外気と接触することなく被検粉体を耐熱耐圧容器内部の支持台に供給する粉体供給手段を有する請求項１から５のいずれかに記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項７】
さらに、前記ガス排出口と配管で接続され、前記耐熱耐圧容器から被検ガスに同伴排出された被検粉体を回収する固気分離手段を備えた請求項１から６のいずれかに記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項８】
前記固気分離手段が、回収した被検粉体を耐熱耐圧容器に戻す機構を有する請求項７記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項９】
耐熱耐圧容器が、その上端部近辺に破裂板を備えた請求項１から８のいずれかに記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項１０】
被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する方法であって、１００℃以上４００℃以下の設定温度に保持された耐熱耐圧容器内に被検ガスを供給することによって、前記容器内に予め載置した被検粉体の吹き上げを行って粉塵雲を形成し、該粉塵雲へ着火することにより粉塵爆発が発生するか否かを観察することを特徴とする粉塵爆発試験方法。
【請求項１１】
被検ガスが、前記容器内に供給された際に、前記設定温度となるように予め加熱されている請求項１０記載の粉塵爆発試験方法。
【請求項１】
被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する粉塵爆発試験装置であって、
その下部にガス導入口が設けられ、その上部にガス排出口が設けられた縦型円筒状の耐熱耐圧容器と、前記耐熱耐圧容器を所定の温度に加熱する加熱手段と、前記ガス導入口と配管で接続され、耐熱耐圧容器内に圧縮した被検ガスを供給するガス供給手段と、被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲に着火する着火手段と、前記耐熱耐圧容器に設けられた覗き窓から粉塵爆発の有無を観察するための観察手段と、
を有し、
前記耐熱耐圧容器内には、
前記ガス導入口の上部に設けられ、被検粉体を載置し被検ガスを通気する支持台、
を有することを特徴とする粉塵爆発試験装置。
【請求項２】
前記ガス供給手段が、加圧された被検ガスを貯留するオートクレーブを有する請求項１記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項３】
前記オートクレーブが、加熱手段を有する請求項２記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項４】
さらに、前記ガス供給手段から供給された被検ガスを所定の温度に加熱する予備加熱手段を備えた請求項１から３のいずれかに記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項５】
前記耐熱耐圧容器が、粉塵雲を形成する小径部と粉塵爆発の衝撃を緩和する大径部とからなる請求項１から４のいずれかに記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項６】
その内部雰囲気が不活性ガスで置換され、外気と接触することなく被検粉体を耐熱耐圧容器内部の支持台に供給する粉体供給手段を有する請求項１から５のいずれかに記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項７】
さらに、前記ガス排出口と配管で接続され、前記耐熱耐圧容器から被検ガスに同伴排出された被検粉体を回収する固気分離手段を備えた請求項１から６のいずれかに記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項８】
前記固気分離手段が、回収した被検粉体を耐熱耐圧容器に戻す機構を有する請求項７記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項９】
耐熱耐圧容器が、その上端部近辺に破裂板を備えた請求項１から８のいずれかに記載の粉塵爆発試験装置。
【請求項１０】
被検粉体と被検ガスとからなる粉塵雲の爆発性を試験する方法であって、１００℃以上４００℃以下の設定温度に保持された耐熱耐圧容器内に被検ガスを供給することによって、前記容器内に予め載置した被検粉体の吹き上げを行って粉塵雲を形成し、該粉塵雲へ着火することにより粉塵爆発が発生するか否かを観察することを特徴とする粉塵爆発試験方法。
【請求項１１】
被検ガスが、前記容器内に供給された際に、前記設定温度となるように予め加熱されている請求項１０記載の粉塵爆発試験方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２２０８１３（Ｐ２０１１−２２０８１３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８９８８８（Ｐ２０１０−８９８８８）
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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