(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に試料が収容された恒温槽と、
供給量調節弁を備え、前記恒温槽内に不活性ガスと支燃性ガスとを所定濃度で供給するためのガス供給手段と、
前記恒温槽内で試料に着火するための着火手段と、
排気量調節弁を備える燃焼ガスの排出手段と
を備えた燃焼速度測定装置。
【請求項２】
前記試料が粉状ないし粒状物質である請求項１記載の燃焼速度測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃焼速度測定装置を用いて、試料が燃焼しない、または燃焼が継続しない限界支燃性ガス濃度を測定する方法。
【請求項４】
粉状ないし粒状物質を取り扱う方法であり、該粉状または粒状物質を試料として請求項３記載の方法により限界支燃性ガス濃度を測定し、設備中の支燃性ガス濃度を、得られた限界支燃性ガス濃度以下に制御することを特徴とする粉状ないし粒状物質の取り扱い方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼速度測定装置、限界支燃性ガス濃度測定方法および粉状ないし粒状物質の取り扱い方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
物質を取り扱う際の危険性を評価する試験方法としては、例えば"Recommendations on the TRANSPORT OF DANGEROUS GOODS-Manual of Tests and Criteria",Second revised edition,UNITED NATIONSに規定されている国連の燃焼速度試験や酸化性物質試験等が挙げられる。燃焼速度試験は、試料が可燃性物質に該当するか否かを判定するための試験で、酸化性物質試験は、試料とある可燃性物質を混合した場合、その試料の性質により可燃性物質の燃焼速度または燃焼の強さを増加させる力があるかどうかを測定し、酸化性物質に該当するか否かを判定するための試験である。これらの試験は、ヨーロッパ共同体（ＥＵ）７次修正指令ガイドラインに規定されているＥＵ試験法にも同様のものがある。
【０００３】
通常、燃焼速度試験および酸化性物質試験は、ともに大気圧下において室温の空気中で試験が実施される。
燃焼速度試験は、長い三角柱形に成形された試料の一端に、着火源であるガスバーナーの火炎を接触・着火させ、試料が１００ｍｍの長さを燃焼する所要時間（燃焼時間）を計測し、燃焼時間が４５秒未満のものは可燃性物質に該当すると判断する。
【０００４】
酸化性物質試験は、着火源であるニクロム線の上に底辺直径７０ｍｍの円錐状に成型した試料を載せ、ついでニクロム線に通電し、試料の燃焼時間を測定する。燃焼時間は、通電開始時点から火炎の発生、白熱および燃焼の増大のような主たる反応が終了するまでとする。試料としては、基準物質と可燃性物質とを所定混合比で混合した基準混合物と、試料と可燃性物質とを所定混合比で混合した試料混合物を用いる。両者について前記燃焼時間を測定し、試料混合物の燃焼時間が基準混合物の燃焼時間以下の場合、酸化性物質に該当すると判断する。
【０００５】
上記の燃焼速度試験や酸化性物質試験は、多方面で使用されているが、実際には、これらに規定されている試験条件（大気圧下において室温の空気中で試験を行う。）とは異なった雰囲気下（温度、圧力、不活性ガス濃度および支燃性ガス濃度等）で取り扱われることもあり、このような場合には上記試験方法を適用することができなかった。また、易燃焼性物質や酸化性物質等の物質を安全に取り扱うことができる支燃性ガス濃度の測定方法およびこれをもとにした粉状ないし粒状物質の取り扱い方法が必要とされていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、試料が実際に取り扱われる条件下で試料の燃焼速度を測定するための燃焼速度測定装置、易燃焼性物質や酸化性物質等の物質を安全に取り扱うことができる支燃性ガス濃度の測定方法およびこれをもとにした粉状ないし粒状物質の取り扱い方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃焼速度測定装置は、内部に試料が収容された恒温槽と、この恒温槽内に不活性ガスと支燃性ガスとを所定濃度で連続的に供給するためのガス供給手段と、前記恒温槽内で試料に着火するための着火手段と、燃焼ガスを連続的に排出する手段とを備える。
【０００８】
このように本発明の燃焼速度測定装置は、任意の温度、圧力およびガス濃度に制御された雰囲気中で燃焼速度試験を行うことができるため、実際に試料が取り扱われる雰囲気と同様の条件で試料の危険性を評価することができる。なお、大気圧よりも高い圧力で実験を行う場合には、ガス供給手段と燃焼ガス排出手段それぞれに調整弁を設けることによって評価を行うことができる。
【０００９】
本発明の限界支燃性ガス濃度の測定方法は、前記燃焼速度測定装置を用いて、試料が燃焼しない、または燃焼が継続しない限界支燃性ガス濃度を測定するものである。
【００１０】
このように本発明の燃焼速度測定装置は、不活性ガスおよび支燃性ガスの濃度を任意に設定できるため、複数の支燃性ガス濃度雰囲気下で試験を行うことにより、試料の限界支燃性ガス濃度を見出すことが可能となり、安全な不活性ガス置換量を決めることができる。
【００１１】
本発明の粉状ないし粒状物質の取り扱い方法は、粉状ないし粒状物質を取り扱う設備中の支燃性ガス濃度を、上記の測定方法により得られた限界支燃性ガス濃度以下に制御するものである。
【００１２】
このように本発明の燃焼速度測定装置により得られた、粉状ないし粒状物質の限界支燃性ガス濃度の測定結果にもとづいて、粉状ないし粒状物質を取り扱う設備中の支燃性ガス濃度を管理し、支燃性ガス濃度を常に限界支燃性ガス濃度以下とすることによって、粉状ないし粒状物質を安全に取り扱うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施形態にかかる燃焼速度測定装置１を示している。この燃焼速度測定装置１は、恒温槽２と、この恒温槽２内に不活性ガスと支燃性ガスとを所定濃度で供給するためのガス供給手段３と、前記恒温槽２内で試料４に着火するための着火手段５とを備えている。
【００１４】
前記恒温槽２は、密閉された箱体であり、温度センサによる検知結果をもとにして、電気的に作動する加熱器および冷却器により恒温槽２内部を任意の温度に制御することができる。（本発明の恒温槽２の場合、約２５０℃まで昇温可能である。）。また、恒温槽２は、供給量調節弁２６および排気量調節弁２１を適切に調整することによって恒温槽２内部を任意の圧力に制御することもできる。
【００１５】
恒温槽２内部の試料の燃焼状態を目視で確認するために、恒温槽２の側面または天井の一部に透明の窓が設けられているのが好ましい。試料の燃焼状態を確認する他の方法として、試料温度あるいは試料付近の温度を熱電対等の温度センサーにより測定する方法も使用できる。
【００１６】
前記恒温槽２内の底部には、試料４を配置するための断熱材６が設置されている。断熱材６は、試料４の燃焼による熱が恒温槽２の床等へ熱伝導しないようにするためのものであり、例えば石綿、泡ガラス、発泡コンクリート、けいそう土、ケイ酸カルシウム等の不燃性の無機質断熱材が使用できる。恒温槽２内の上部には、安全装置として防爆口１４が設けられている。
【００１７】
ガス供給手段３は、支燃性ガスを供給するための支燃性ガス供給管１９、不活性ガスを供給するための不活性ガス供給管２０、支燃性ガスおよび不活性ガスの流量を調節するための流量計１０および流量計１１、恒温槽２に所定濃度の支燃性ガスおよび不活性ガスの混合ガスを導入するための混合ガス供給管１２を備えている。また、恒温槽を早期に不活性ガス置換するためのバイパス２５が流量計１１に並設されている。さらに、恒温槽２内部の支燃性ガス濃度を測定するために、恒温槽２には、支燃性ガス濃度計１５が設けられている。
【００１８】
支燃性ガスとしては、通常、空気または酸素が使用されるが、塩素および臭素等のハロゲン類や一酸化窒素、二酸化窒素および一酸化二窒素等の窒素酸化物等も使用することができる。不活性ガスとしては、例えばヘリウム、ネオンおよびアルゴン等の希ガス類や窒素、二酸化炭素等が挙げられる。
【００１９】
着火手段５は、試料４に着火するためのものであり、電熱線７およびこれを駆動させるための駆動装置８を備えている。電熱線７としては、抵抗率が大きく、融点が高く、酸化しにくく、温度係数が小さいニクロム線、カンタル線、アドバンス線等の金属線や炭素、炭化けい素等の炭化物を線状にしたもの等が使用できる。
【００２０】
駆動装置８は、恒温槽２の外側から電熱線７を遠隔操作するためのものであって、図２（着火手段５を示す拡大平面図）に示すように、ハンドル２２の回転が複数のギア２３およびシャフト２４を経て電熱線７に伝動され、電熱線７を上下に動かすことができる構造となっている。したがって、通電前の、あるいは通電されて所定温度まで上昇した電熱線７を試料４に適当な位置で接触させることができる。また、電熱線７は、配線９により電源に接続されている（図１）。
【００２１】
恒温槽２を載せているボックス１６（図１）には、前記ガス供給手段３、電熱線７に電力を供給するための電源およびガス供給量、ガス排気量、温度等を制御するための制御部等が収納されている。ボックス１６の前面板には、電熱線７への電力供給量調整用のスライドトランス１８およびその電力供給スイッチ１７を備えている。
【００２２】
燃焼試験を行う際の試料形状は、国連の燃焼試験や酸化性物質試験等に規定されている形状（三角柱形および円錐形）に成形したものの他に、恒温槽２内の断熱材６上に設置することができる程度の大きさであれば任意の形状のものが使用できる。また、試料４としては、例えば塊状物質、粉状ないし粒状物質等が使用できる他、形状を維持できる程度の粘性を有したペースト状であれば断熱材６の上に伸ばして紐状にし、液体あるいは粘性が低いペースト状の場合は、それを箱状の容器に入れることによって試験を行うことができる。
【００２３】
本発明の燃焼速度測定装置１を用いた燃焼速度測定方法は、例えば前記した「国連の燃焼試験」や「ＥＵ試験法」に規定されている燃焼速度試験や酸化性物質試験に準拠した方法が使用できる他、試料形状、恒温槽２内の温度、圧力、支燃性ガス濃度および不活性ガス濃度等を任意の条件に設定し、実際に取り扱われるときの雰囲気と同様の条件で試験することもできる。以下に、前記した国連の燃焼速度試験に準拠した燃焼速度測定方法の一例を示す。
【００２４】
＜燃焼速度測定方法＞
１）  図３に示す試料成型器３１の試料充填部３２に粉状の試料４を充填する。
充填の堅さは試料成型器３１を２ｃｍの高さから堅い平面上に３回落下させた程度とする。
２）  次に、図４に示すように、冷涼にした平板状の断熱材６を試料成型器３１の上に置き、これを逆さにした後、試料成型器３１を取り除き図５に示す成型試料３３を得る。成形試料３３は、断面が三角形で長さが２５０ｍｍの三角柱である。
３）  図１に示す燃焼速度測定装置１内の底部に成型試料３３を載せた断熱材６を配置し、恒温槽２内部の温度、圧力、不活性ガスおよび支燃性ガス濃度を所定の条件に設定する。
４）  着火手段５の電熱線７を成型試料３３の着火部３４（図５）に接触させ、電熱線７への通電を開始する。
５）  成型試料３３に着火した場合は、着火部３４より長さ８０ｍｍまで燃焼した時点で時間の計測を開始し、そこからさらに長さ１００ｍｍ燃焼するまでの時間（以下、燃焼時間という。）を計測し、燃焼速度（ｍｍ／ｓ）を得る。着火しない場合あるいは着火しても燃焼が伝搬しない場合は、燃焼速度をゼロとする。
【００２５】
本発明の限界支燃性ガス濃度は、上記に一例として示した燃焼速度測定方法等により求めることができる。一般的に、物質は支燃性ガス濃度を低下させていくと、ある濃度以下で燃焼しない（着火しない）、あるいは燃焼が継続しない（一旦着火しても、その後燃焼が伝搬しない）ようになる。このときの支燃性ガス濃度を限界支燃性ガス濃度とする。
【００２６】
したがって、本発明の燃焼速度測定装置１を用いて、支燃性ガス濃度を複数変更し、各雰囲気中で燃焼速度の測定を実施することによって、試料４が燃焼しない、あるいは燃焼が継続しない支燃性ガス濃度を見出すことができる。また、必要に応じて、温度、圧力、支燃性ガスの種類および不活性ガスの種類等を適宜変更して測定することもでき、これによって、燃焼速度に対する温度、圧力等の影響を評価することもできる。
【００２７】
本発明の粉状ないし粒状物質の取り扱い方法は、上記方法により得られた任意の雰囲気下での粉状ないし粒状物質の限界支燃性ガス濃度に基づいて、実際にその設備中で粉状ないし粒状物質を取り扱うに際して、取り扱い雰囲気中の支燃性ガス濃度を常に限界支燃性ガス濃度以下になるように管理することによる。この取り扱い方法によれば、粉状ないし粒状物質を安全に取り扱うことができる。
【００２８】
なお、着火手段５として、上記一実施形態で示した電熱線７の他に、例えばガスバーナー等を使用することもできる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００３０】
実施例
図１に示すような燃焼速度測定装置１を用いて、ガス供給手段３により空気（空気中の酸素を支燃性ガスとして使用）と窒素（不活性ガスとして使用）の供給比率を複数変えてカリウムｔｅｒｔ−ブトキシドの燃焼速度を測定した。恒温槽２内の温度を２０℃、圧力を１ａｔｍに制御し、支燃性ガスである酸素ガスの濃度を表１に示すように２１％〜１２％の範囲で変化させて、各条件下における燃焼速度を測定した。その結果を表１に示す。表１から、支燃性ガス（酸素ガス）濃度が１８％以下であればカリウムｔｅｒｔ−ブトキシドの燃焼は継続せず、安全に取り扱えることがわかる。
【００３１】
【表１】
0004598977.tif 000002
【００３２】
【発明の効果】
本発明の燃焼速度測定装置によれば、密閉恒温槽内で任意の温度、任意の圧力、任意の支燃性ガス濃度で燃焼速度試験を行うため、実際に試料が取り扱われる雰囲気下と同様の条件で試料の危険性を評価することができるという効果がある。
【００３３】
また、支燃性ガスの濃度を任意に設定できるため、様々な支燃性ガス濃度条件下で試験を行うことにより、試料が燃焼しない、または燃焼が継続しない限界支燃性ガス濃度を見出すことができるという効果がある。
【００３４】
さらに、上記限界支燃性ガス濃度にもとづいて、試料を取り扱う設備中の支燃性ガス濃度を限界支燃性ガス濃度以下にすることによって、試料を安全に取り扱うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における燃焼速度測定装置を示す構成図である。
【図２】本発明における燃焼速度測定装置の着火手段を示す拡大平面図である。
【図３】試料成型方法を示す分解説明図である。
【図４】試料成型器を示す断面図である。
【図５】成型試料を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…燃焼速度測定装置、２…恒温槽、３…ガス供給手段、４…試料、５…着火手段、６…断熱材、７…電熱線、８…駆動装置、９…配線、１０…流量計、１１…流量計、１２…混合ガス供給管、１３…ガス排気管、１４…安全装置、１５…支燃性ガス濃度計、１６…ボックス、１７…点火スイッチ、１８…スライドトランス、１９…支燃性ガス供給管、２０…不活性ガス供給管、２１…排気量調整弁、２２…ハンドル、２３…ギア、２４…シャフト、２５…バイパス、２６…供給量調節弁
【図１】
0004598977.tif 000003
【図２】
0004598977.tif 000004
【図３】
0004598977.tif 000005
【図４】
0004598977.tif 000006
【図５】
0004598977.tif 000007