機能性ポーラス構造部材を用いた高気密空間内水素ガス爆発事故被害軽減法の高性能化

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本年度は，課題1として設定した「機能性ポーラス構造体を用いた高気密空間内の水素ガス爆発圧力の抑制」について検証実験を行った．これまで，粒子表面におけるガス吸着性がないガラスビーズ等固体粒子の充填層を密閉空間内壁に設けた際の爆発圧力緩和性能を調べ，音速未満の爆燃波・音速を超える爆轟波ともに，充填ガラスビーズ直径が消炎の可否に影響を及ぼすことを確認してきた．しかしながら，爆燃波の場合，ガラスビーズの充填により，同一体積における爆発過圧力のピークは下げられるものの，圧力上昇の立ち上がりは極めて急峻となり，これが問題であった．そこで，粒子表面や内部に細孔（消炎距離よりもかなり小さいスケールであり，火炎は内部へ侵入できないはずである）を有するほぼ同じ粒径の活性アルミナボールを用いて同様の実験を実施した結果，爆発過圧力のピークが減少し，かつ，圧力の立ち上がりが鈍化し，最大圧力上昇速度（圧力の時間変化の傾きが最も大きくなるときの上昇速度）はかなり減少することが明らかとなった．現時点では，その爆発圧力の緩和メカニズムについての詳細は明らかではないが，爆発火炎の拡がりとともに生じる火炎周囲の未燃混合気の圧力上昇により，粒子間の微細空隙へ未燃混合気が押し込まれる効果に加え，粒子表面や内部の細孔への気体の押し込みによる隔離も発生し，爆発に寄与する混合気量が減少したためではないかと推測している．爆発終了後の密閉空間内の残圧から，活性アルミナボールを用いた条件では未燃混合気量が多いこと判明している．これらの実験事実は，単なる剛体球ではなく，機能性粒子を用いることで爆発圧力の緩和をより効果的に行えることを示唆している．