伝熱機構と空気流入機構に着目したマグネシウム加工粉の消火システムに関する研究

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マグネシウム加工粉の消火システムを開発する目的で,消火用ガスとして使用を検討している不活性混合ガス流中のマグネシウム粉堆積層表面上の燃え拡がりについて実験的に検討を行った.実験には100mm(H)×90mm(W)×800mm(L)の風洞を用い,燃焼させるマグネシウム堆積層は厚さ3mm,幅15mm,長さ160mmである.堆積層の着火はマイクロトーチバーナを用いて堆積層の一端に着火した.不活性ガスおよび空気はボンベより流量計を介して流量調整した上で風洞に規定の流速となるようガスを導入した.使用した不活性ガスは、窒素ガス,アルゴン及びこれらの混合ガスである.実験の結果、不活性ガス流中では空気流中に比べ燃え拡がりの抑制効果があり,燃え拡がり速度は空気流中のおよそ1/5となった.また,燃焼残渣を詳細に観察したところ,アルゴン100%の不活性ガス流中以外では黄色の物質が残渣内部に形成されており,この物質は空気中で水分と反応しアンモニア臭を発したことから窒化マグネシウムであると推察される.窒化マグネシウムの形成過程では吸熱反応が起こるため,アルゴン100%の不活性ガスに比べ抑制効果は高くなるものと推察される.しかし,反応温度がさらに上昇すると窒化マグネシウムの分解反応によって発熱が生じるため,反応を適度に抑制するためのアルゴンガスを混合した窒素・アルゴン混合ガスが消火効果が最も高いものと考えられ,その混合比には最適値が存在するものと考えられる.よって混合比を変えた実験を実施したところ,アルゴン40%+窒素60%の混合ガスが最も消火効果が高いことがわかった.