JPS6355657B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 近年の石油化学工業、有機合成化学工業の急速
な発展拡大により、水素、エチレン、プロパン、
ブタン又は有機溶剤の蒸気等の各種の可燃性ガス
及び粉じんが、低圧ならびに高圧の広い領域で利
用されているが、これ等の可燃性ガス及び粉じん
を取り扱う工業施設において発生する事故の中で
最も重大な結果をひき起し物的にも、人的にも多
大の損害を与えるものは言うまでもなく爆発事故
である。

このような重大な影響を有する可燃性ガス及び
粉じんの引火爆発は、一般に爆発性混合気への外
部からの衝撃、引火等の原因によつて誘起される
ものであり、従つて、かかる事故を防止するため
の策としては、 (1) 爆発性混合気を作らないこと、 (2) 爆発反応を誘起する原因を作らないこと、 の２点に要約される。

本発明は叙上の如き事故防止策の１つとして、
特に前記(1)の爆発性混合気を作らないようにする
ことに着目した手段であり各種の可燃性ガス及び
粉じんの爆発限界濃度を測定する時の爆発・不燃
（爆発を生じないこと。以下同じ。）の限界を検知
する検知方法及び装置に関するものである。

従来、かかる爆発限界濃度を測定する実用的方
法としては、可燃性ガスに対して、 (1) アメリカ鉱山局で考案された爆発筒による方
法。

(2) 北川式による方法。

可燃性粉じんに対して、 (3) アメリカ鉱山局で考案されたハルトマン式に
よる方法。

(4) 英国の鉱山保安研究所その他で使用されてい
る自然落下式による方法。

共通して使用されるものとして、 (5) 初圧の10倍程度の圧力に耐えうる耐圧容器を
用いる方法。

等があり、この内、(1)〜(4)は大気圧あるいはそれ
以下の圧力における爆発性混合気の爆発・不燃の
判定を目視で行うもので、(5)は耐圧容器を使用
し、爆発後の上昇圧を検知することにより爆発・
不燃を判定するものである。

ところで、前者は爆発・不燃の判定を人間の目
視に頼つている関係上、ガスや粉じんの種類、圧
力条件、酸素濃度を変えた条件等数種の水準でテ
ストを行う時には非常に多くの延人数を要してい
た。

一方、後者の方法にあつては瞬間的に発生する
爆発現象を把える必要上から、応答速度の速い圧
力検出素子及びその素子で捕捉した信号を増幅す
る増幅装置、さらにこれから生じる高速の信号を
記録する高速記憶又は記録装置等非常に高価な特
殊装置が必要とされていた。又、当然のことなが
ら爆発容器は初圧の10倍程度の瞬間圧力上昇にも
耐えねばならない関係上、高圧力におけるテスト
のためには超耐圧容器を用いなければならなかつ
たし、又これに用いる圧力検出素子も、感度と耐
圧力の相反する技術的制約を受けていた。さらに
はテストに従事する測定者の万一における安全を
確保するための堅固な擁壁等大がかりな付帯設備
をも必要としていた。

本発明は、以上のような爆発限界濃度測定時の
爆発・不燃の限界を検知する従来法に着目し、そ
の実状の打開をはかり、欠点を解決し、非常に安
価に爆発・不燃の検知を可能にし、かつ自動化を
も可能とする画期的な検知方法及び装置を提供す
ることを目的とするものである。

即ち、本発明の主たる目的は反応装置内初圧が
大気圧下のみならず、加圧下及び減圧下でも測定
容易な検知方法を提供することである。

又、本発明は世間に広く出廻つている応答の遅
い、安価で耐久力のある圧力検出素子を使用する
ことができ、高価な設備を必要とすることなく簡
単な設備で爆発と不燃の限界検知を確実に行ない
得る実際的な検出手段を提供することも他の重要
な目的とするところである。

更に本発明は爆発時の瞬間的な圧力上昇により
破損することがなく、かつ圧力解放装置が開閉し
た後、反応容器内に生じた減少圧を検知できる圧
力検出素子を備え、装置自動化が可能であると共
に安全性に富む新規な検出装置を提供すること
も、他のもう１つの目的である。

しかして、上述の如き諸目的に適合する本発明
の検知方法は爆発により生じた上昇圧を外部空間
部に解放させた後、反応容器内に生じた減少圧を
検知することによつてその爆発現象を検知するこ
とに特徴を有し、又、検知装置は反応容器に圧力
解放手段、圧力検出手段、撹拌手段、点火手段を
夫々結合し、組立て構成してなる点に特徴を有す
る。

以下、本発明の具体的な態様を添付図面に示す
実施例にもとづいて更に順次、詳述する。

第１図は、前記本発明検知方法に使用する装置
の１例を示す略示断面図であり、被測定爆発性混
合気を収容する内径略60mm、高さ略150mmの反応
容器１と、該反応容器１内で、爆発現象が生じた
とき、その爆発による圧力上昇により瞬間的に開
き、かつ当該圧力の容器外への解放後、自重で閉
じ、その後、気密状態を維持する直径略86mm、厚
さ略10mmの平面を有する蓋とＯリングとの組み合
わせからなる圧力解放装置２と、前記反応容器１
に取り付けた、爆発時の瞬間的な圧力上昇により
破損することなく、かつ、前記圧力解放装置２の
閉止後、反応容器１内に生じる減少圧を測定する
圧力検出素子３を主要構成要素とし、さらにこれ
に付属する装置として爆発性混合気を均一にする
電磁上下撹拌式撹拌機５、ネオン変圧器と直径略
３mmの放電電極の組み合わせからなる爆発性混合
気への電気点火装置４及び圧力解放装置２の脱落
を防止するストツパー６とから要部が構成されて
いる。

そして、前記反応容器１は図示例にあつてはそ
の底端部においてコツク７を介して配管が接続さ
れており、コツク１０ならびに真空ポンプ１１を
経て大気側に連絡している一方、配管の前記コツ
ク７とエヤコツク１０との間においてアセトン蒸
気等の可燃性ガスの存在を確認検知するための水
銀マノメーター１２と、大気に連通するコツク８
ならびにコツク９を介してアセトン蒸気等、可燃
性ガス供給用のサンプルビン１３が夫々分岐して
配設されている。

ここで前記各要素部材は夫々、既知の構造のも
のが使用可能であり、これらを前記目的に適合す
べく結合することによつて一連の装置として構成
しているのである。

次に上記装置を用いて可燃性ガス等の爆発限界
濃度を測定する方法の詳細をアセトン−空気の混
合気を利用した大気圧条件における実施例により
説明する。

先ず、第１図装置において、真空ポンプ１１を
起動した後、コツク７及び１０を開き、反応容器
１を真空にする。この時、真空状態の確認は水銀
マノメーター１２により行う。反応容器１が真空
になればコツク１０を閉じ、次にコツク９を開け
サンプルビン１３よりアセトン蒸気を一定量水銀
マノメーター１２でチエツクしながら反応容器１
に入れる。アセトン蒸気を一定量入れ終ればコツ
ク７及び９を閉じる。

次にコツク１０を開けコツク７までのアセトン
蒸気を除く。このとき、アセトン蒸気の除かれた
ことの確認は水銀マノメーター１２により行う。
かくして、アセトン蒸気が除かればコツク１０を
閉め、次に、コツク８を開け空気をコツク７まで
導く。

この状態でコツク７を開け、空気を大気圧まで
反応容器１に入れ、大気圧まで空気が入ればコツ
ク７及び８を閉める。

このようにした一応の操作が終ると、撹拌機５
を動かし反応容器１内の爆発性混合気を均一にす
る。そして、反応容器１内の爆発性混合気が均一
になれば電気点火装置４により電気点火を行う。
この時爆発性混合気が爆発範囲内の濃度に入つて
おれば爆発を起し、反応容器１内の圧力が上が
る。そこで圧力が一定値以上上がれば圧力解放装
置２が開き、内圧が解放されるが、内圧が解放さ
れれば圧力解放装置２が閉じ反応容器内の圧力が
減少する。

かくして反応容器内圧力はこの状態で保持さ
れ、この圧力の減少を圧力検出素子３により検知
し爆発状態を判定するのである。

この場合、爆発を起さなければ内圧の変化はな
いことは勿論である。

このようにして検知した結果を第２図図表に示
す。同図表において縦軸は圧力を示し、横軸は時
間を示す。又、この第２図は、アセトン濃度6vol
％の混合気を使用し爆発が生じた場合であり、Ｘ
は初圧、Ｙは爆発が生じた後の反応容器１内の圧
力を示す。

なお、反応容器１内の圧力変化の状況は半導体
ひずみゲージ式圧力変換器（豊田工機製PMS−
５形）と増幅器（豊田工機製AA−3004形）、オ
シロスコープ（日立製Ｖ−121B形）、記録計（横
河製3057形）により測定した。

以上の結果から上記により爆発・不燃の判定を
安全かつ確実に行えることが確認された。

第３図は前記第１図図示の装置の変形として可
燃性ガスに対して加圧下又は減圧下で本発明方法
を実施する装置例を示す。

図において、１は反応容器、２は圧力解放装
置、３は圧力検出装置、４は電気点火装置、５は
撹拌装置であり、これら各装置は前記第１図に対
比し同一部分は同一符号で示しているが更に圧力
解放装置２を覆つて反応容器圧力と圧力平衡をと
るための室６′が設けられている。

この実施例装置にあつては前記反応容器１内で
の爆発より生じた上昇圧の解放時に、圧力解放装
置２を構成する蓋体が前記室６′の蓋部に及ぼす
衝撃を吸収し、更に圧力解放後、前記圧力解放装
置２が解放前の状態に復元するのを確実するため
のばねが室６′に収蔵されている。なおこの室
６′は密封可能な室となり圧力検出装置１４に連
絡されている。

次にこの装置を用いた測定方法を説明すると、
アセトン−空気の混合気を用いた大気圧条件にお
ける実施例により説明した上記説明の反応容器１
内への混合気を作る操作の前に反応容器内圧力と
圧力平衡をとるための室６′内圧力を反応容器内
初圧にし、この条件で反応容器１内に混合気を作
り測定を行う。この場合において反応容器１内に
混合気を作るための操作及び爆発状態の判定方法
は前記におけると同様である。

更に添付図面第４図は上記各例の変形態様とし
て可燃性粉じんに対して本発明を実施する時の装
置の１例である。

この図においても、１は反応容器、２は圧力解
放装置、３は圧力検出装置、４は電気点火装置、
６′は反応容器内圧力と圧力平衡をとるための室
１４は圧力検出装置で、これらは前記各例と同一
符号で示しているが更に反応容器１底部において
粉じん試料拡散皿１５が設けられ、これが空気を
反応容器に送り込むための電磁弁１６を介して空
気タンク１７に連結されている。

この装置も前記各装置同様、測定の基本的態様
については別段変りはないが以下、引続きこの装
置を用いた測定方法の詳細を説明する。

即ち、先ず反応容器内圧力と圧力平衡をとるた
めの室６′内を反応容器１内に電磁弁１６を通じ、
空気タンク１７から一定量の空気を吹込んだ時の
反応容器１内圧力と平衡とれる圧力にする。次に
電磁弁１６を通じ、空気タンク１７から一定量の
空気を反応容器１内に吹込み粉じん試料を反応容
器１内に分散させる。そしてこのようにして分散
された粉じん試料に電気点火装置４により電気点
火を行い爆発状態を判定する。この場合の爆発状
態の判定方法は前記におけると同様である。

本発明は以上説明した如く爆発より生じた上昇
圧を外部空間部に解放させた後、反応容器内に生
じた減少圧を検知することにより爆発現象を検知
する方法と、該方法を実施するための装置であ
り、前記各方法ならびに装置の構成によつて以下
の如き種々の効果を有する。即ち、 (1) 本発明の検知方法は前記の如く減少圧を検知
するものであるから反応容器内初圧が大気圧下
のみならず、加圧下及び減圧下でも確実に測定
することができる。

(2) 本発明に用いられる反応容器は自重あるいは
バネの復元力、反撥力により閉鎖、密閉しうる
圧力解放装置を持ち、従来実用されている北川
式でも改良を加えれば容易に測定可能である。

(3) 本発明に用いられる圧力検出用の素子として
は、爆発時の瞬間的な圧力上昇より破損するこ
となく、かつ、圧力解放装置が開・閉した後反
応容器内に生じた減少圧を検知できる構造であ
ればよく、従つて世間に広く出回つている応答
の遅い安価で、耐久力のある圧力検出素子を使
用することができる。

(4) 爆発と不燃との限界検知が容易で確実である
と共に、装置を自動化することを可能である。

(5) 爆発容器の耐圧力は初圧（テスト開始圧）に
圧力解放装置が作動するまでに上がる内圧を加
えたもので十分であるので従来に比し簡素化す
ることができる。

(6) 圧力解放装置自体が安全装置の役目を果たし
ており、大気圧以下の低圧力域から数10気圧の
高圧力域までの爆発現象を超耐圧容器や大がか
りな付帯設備を必要とすることなく、安全に確
実に検知することができ、産業上頗る画期的で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は可燃性ガスの大気圧下における爆発現
象を検知する装置の１例を示す概要図、第２図は
電気点火を行つた後の爆発容器内圧力変化の状況
を説明する図表、第３図は可燃性ガスの加圧下又
は減圧下における爆発現象を検知する、前記第１
図とは別の実施装置概略図、第４図は可燃性粉じ
んの爆発現象を検知する更に他の実施装置を示す
概略図である。 １……反応容器、２……圧力解放装置、３……
圧力検出装置、４……電気点火装置、５……撹拌
装置、６′……反応容器内圧力と圧力平衡をとる
ための室、１４……圧力検出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定圧力下において、反応容器内に収容され
   た爆発性混合気に爆発を起させ、この爆発により
   生じた上昇圧を、一定値以上、上昇したとき外部
   空間部に開放させて反応容器内圧力を減少させた
   後、この反応容器内の減少圧を圧力検出素子によ
   り検知することによつて爆発現象を検知すること
   を特徴とする可燃性ガス及び粉じんの爆発現象を
   検知する方法。 ２ 反応容器内の初圧が大気圧である特許請求の
   範囲第１項記載の可燃性ガス及び粉じんの爆発現
   象を検知する方法。 ３ 反応容器内の初圧が加圧された圧力である特
   許請求の範囲第１項記載の可燃性ガス及び粉じん
   の爆発現象を検知する方法。 ４ 反応容器内の初圧が減圧された圧力である特
   許請求の範囲第１項記載の可燃性ガス及び粉じん
   の爆発現象を検知する方法。 ５ 反応容器に該反応容器内圧が一定圧以上、上
   昇したとき、内圧を解放する圧力解放装置、前記
   圧力解放装置作動後の反応容器内減少圧を検知す
   る圧力検出装置、反応容器内混合気を均一化する
   撹拌装置、爆発性混合気への点火装置を夫々設け
   てなることを特徴とする可燃性ガス及び粉じんの
   爆発現象を検知する装置。 ６ 圧力解放装置が自重により閉鎖、密閉し得る
   反応容器の蓋体である特許請求の範囲第５項記載
   の可燃性ガス及び粉じんの爆発現象を検知する装
   置。 ７ 圧力解放装置が付属するばねの復元力、反撥
   力により閉鎖、密閉し得る反応容器の蓋体である
   特許請求の範囲第５項記載の可燃性ガス及び粉じ
   んの爆発現象を検知する装置。 ８ 反応容器が外部空間圧力と反応容器内初圧と
   を平衡させる装置を具備している特許請求の範囲
   第５項記載の可燃性ガス及び粉じんの爆発現象を
   検知する装置。