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粉じん爆発試験
爆発下限濃度試験(吹上式)
この試験は粉体の爆発性の有無を判定する試験です。容器内で粉体を圧縮空気によって飛散させ、電気火花で試料が着火するかどうかを判定します。粉じん爆発が発生しなくなる、ある濃度が存在しますが、この濃度を下限界濃度と呼び、この数値をもって粉じん爆発の危険性を判定します。
爆発下限濃度(g/m3) | 粉じん爆発性 |
---|---|
45以下 | 高 |
45~100 | 中 |
100以上 | 低 |
- ※ただし危険性がないわけではない
「爆発性が『高』の場合、爆発が発生する危険性が非常に高いため、可能な限り酸素濃度を低下させる(できれば5%未満)、静電気を発生させないようにするなどの十分な防止対策が必要です。爆発性が高いと評価される粉じんにはアルミニウム、マグネシウム、小麦粉などがあり、同じ粉じんでも粒子径が小さくなるほど爆発下限濃度は低くなります。『中』の場合、危険性は高くないが、酸素濃度を低下させる(10%以下)などの防止対策が必要です。『低』の場合も危険性は低いですが、酸素濃度を低くするなどの対策を行うことが望ましく、取扱いには注意が必要です。
粉じん爆発限界酸素濃度試験
粉体に爆発性がある場合、どの程度の酸素濃度で爆発の危険性がなくなるかを判定する試験法です。圧縮空気に窒素ガスを加えて酸素濃度を調整します。
試験方法は、上記の爆発下限濃度の測定と同様です。通常の試料では、酸素濃度が12~13%以下になると粉じん爆発は発生しません。ただし、金属粉末や有機物の微粉末などは、数%の酸素濃度でも爆発する可能性があります。
粉じん爆発が起こらない酸素濃度を測定することにより、危険な状況では不活性ガスを使用して酸素濃度を限界酸素濃度以下に保ち、爆発の危険性を軽減することができます。ただし、酸素濃度を下げた状態から大気中に開放する際は、酸素濃度が急激に上昇することによって粉じん爆発が発生する可能性があるため、注意が必要です。
最小着火エネルギー試験
この試験は、どの程度のエネルギー(着火源)で粉じん爆発を起こす可能性があるかを確認するためのものです。試験装置には、爆発下限界濃度試験と同様の吹上式粉じん爆発試験装置を使用します。通常の爆発下限界濃度試験では数ジュールから数十ジュールという比較的高いエネルギーで試験を行い、爆発の有無や爆発のしやすさを測定しますが、最小着火エネルギー試験は、着火に必要な最小エネルギーを求めるため、放電エネルギー量を細かくコントロールして行います。
着火の有無から得られた着火エネルギーを基に、静電気などの影響で発生する着火の危険性を判定します。
着火エネルギー(mJ) | 静電気による着火の危険性 |
---|---|
45以下 | 高 |
45~100 | 中 |
100以上 | 低 |
最大爆発圧力・爆発圧力上昇速度・Kst値
爆発の激しさの評価は爆発指数によって行われ、『JISZ8817可燃性粉じんの爆発圧力及び圧力上昇速度の測定方法』に従って試験を実施します。爆発の激しさの評価特性は4種類あり、その試験結果は主に以下の用途で使用されます。
- 1)爆発圧力防爆構造設計
- 2)圧力上昇速度爆発抑制設備設計
- 3)火炎伝播速度爆発伝播遮断設備設計(二次災害防止)
- 4)爆発指数爆発放散設備設計
圧力上昇速度は、爆発試験容器内で発生した爆発による容器内の圧力の時間による変化から求められます。そのため、爆発圧力と圧力上昇速度の結果は両方とも同時に得られます。
爆発圧力及び圧力上昇速度の基準は1m³あたりの数値でありますが、1m³の装置での試験実施は困難であるため、20Lの球形粉じん爆発試験装置を使用して試験を行い、その結果を1m³に換算して数値をまとめます。爆発指数としてKst値を求め、この最大値であるKmaxを用いて爆発の激しさを相対的に評価し、クラス分けを行います。
爆発危険等級 | KSt(×102KPa・m・s-1) | 爆発の激しさ |
---|---|---|
St0 | 0 | 爆発せず |
St1 | 0~200 | 弱 |
St2 | 200~300 | 強 |
St3 | 300以上 | 激 |
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(株)セイシン企業 粉体測定営業課
TEL:03-3350-5771
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(株)セイシン企業 粉体物性センター 宛
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