JP2014000258A - Flame arrester - Google Patents

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Teruhito Otsuka
輝人 大塚
Norihiko Yoshikawa
典彦 吉川
Yuji Fujimoto
裕二 藤本
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National Institute Of Occupation Safety & Health Japan
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flame arrester which can be easily made, worked and handled by using a flame arrester element made of an inorganic fiber fabric and which has a simple structure hardly causing clogging and facilitating management.SOLUTION: A flame arrester is provided in a combustible gas channel P by a flame arrester element which permits the passage of combustible gas by meshes formed in an inorganic fiber fabric and which inhibits the passage of a flame caused by burning of the combustible gas, and attachment means for arranging the flame arrester element in such a manner that it crosses the combustible gas channel.

Description

本発明は、流路で可燃性ガスの燃焼により生じた火炎および衝撃波の通過を阻止するフレームアレスタに関する。   The present invention relates to a flame arrester that prevents passage of a flame and a shock wave generated by combustion of a combustible gas in a flow path.

可燃性流体の輸送配管、貯蔵タンク等において、何らかの理由で発火が生じると、可燃性ガスに引火し、急激な燃焼、すなわち爆燃、爆轟が生じうる。これは配管や貯蔵タンク等への火炎の伝播、衝撃波による機器の損傷、機器の損傷に伴う二次災害の発生等、大事故を引き起こす可能性がある。   If ignition occurs for any reason in a combustible fluid transport pipe, storage tank, or the like, the combustible gas may be ignited, resulting in rapid combustion, that is, deflagration or detonation. This can cause major accidents such as the propagation of flames to pipes and storage tanks, damage to equipment due to shock waves, and the occurrence of secondary disasters associated with equipment damage.

このような事故を防ぐため、可燃性流体の流路で燃焼が生じた場合に流路を伝播しようとする火炎および衝撃波を流路で阻止するためのフレームアレスタが使用される。フレームアレスタは機能上、平時は可燃性ガスあるいは蒸気の通過をできる限り阻害しないように許容しつつ、流路で可燃性ガスの燃焼が生じた場合には、火炎の伝播を阻止するための優れた消炎性能、爆燃・爆轟による衝撃波を阻止する性能、耐衝撃性を持つことが要求される。従って、その設計には圧力損失と消炎性能を考慮する必要がある。   In order to prevent such an accident, a flame arrester is used to prevent a flame and a shock wave from propagating through the flow path when combustion occurs in the flow path of the combustible fluid. The flame arrester is functionally superior to prevent the propagation of flammable gas when combustible gas combustion occurs in the flow path while allowing the passage of flammable gas or steam to be prevented as much as possible during normal times. Fire extinguishing performance, ability to block shock waves caused by deflagration and detonation, and shock resistance are required. Therefore, it is necessary to consider pressure loss and flame extinguishing performance in the design.

従来のフレームアレスタは、フレームアレスタエレメントの構造よりメッシュ(金網)型、クリンプリボン(波板)型、多孔板型等があり、構成材には金属製、セラミック焼結体が使用される(特許文献1〜6)。このうち実用上は金属製のメッシュ型とクリンプリボン型の2種類が使用される。メッシュ型は、消炎性能を向上させるために金網を複数枚重ねたものである。これは安価で取り付けが容易であるが、消炎性能に制限があり、消炎性能を上げるために金網の枚数を増やすと圧力損失も増大するという欠点を有するため、適応範囲が限られる。一方、クリンプリボン型は、金属の薄板を波型に成形した波板を平型リボンと重ね、ロール状に多重に巻いたことにより、可燃性ガスの流路に直交する方向の断面に多数の三角形様のセルを構成する構造を持つ。このクリンプリボン型はメッシュ型に比べ圧力損失が少なく消炎性能が高いという利点を有していることから、現在の主流となっている。ただし、クリンプリボン型は、メッシュ型に比べて加工工数が多く、高い加工精度が要求されることに加えて、径の大きい大容量のものを作ろうとすると必然的に枚数または巻数を増やさなければならないことから高価になり、製品重量も増大するという問題がある。また、どちらのフレームアレスタとも、金属製で錆びやすいため錆による目詰まりが起こるという問題を有する。そのため、防錆のためには錆びにくい金属を使用したり、錆びにくくするための防錆加工が必要となり、錆びた場合の補修も困難である。   Conventional frame arresters include mesh (wire mesh) type, crimp ribbon (corrugated plate) type, perforated plate type, etc., depending on the structure of the frame arrester element. Literature 1-6). Of these, two types, a metal mesh type and a crimp ribbon type, are practically used. The mesh type is obtained by stacking a plurality of wire meshes in order to improve the flame extinguishing performance. This is inexpensive and easy to install, but the flame extinguishing performance is limited. Since the number of wire meshes is increased to increase the flame extinguishing performance, the pressure loss also increases, so the applicable range is limited. On the other hand, in the crimp ribbon type, a corrugated sheet obtained by forming a metal thin plate into a corrugated shape is overlapped with a flat ribbon and wound in a roll shape so that a large number of cross sections in a direction perpendicular to the flow path of the combustible gas It has a structure that constitutes a triangular cell. This crimp ribbon type has the advantage that it has less pressure loss and higher flame extinguishing performance than the mesh type, so it is the current mainstream. However, the crimp ribbon type requires more man-hours than the mesh type and requires high machining accuracy. In addition, when making a large-capacity one with a large diameter, the number or number of turns must be increased. There is a problem that it becomes expensive because it does not become necessary, and the product weight also increases. Moreover, both frame arresters have a problem that clogging due to rust occurs because they are made of metal and easily rust. For this reason, it is necessary to use a metal that does not easily rust for rust prevention, or a rust prevention process for preventing rust, and it is difficult to repair when rusted.

また、特許文献7には、加熱装置であるバーナのバーナプレートとして、アルミナ繊維を用いた織布を使用した技術が開示されている。耐熱性繊維の織布を模紗織りとしたバーナプレートを用いることで、圧力損失が小さく、織り目のずれが起こりにくく、目開き寸法の拡大による火炎のばらつきや逆火等の発生し難いバーナを得るとの記載がある。しかし、可燃性ガスと空気との境界面に設置されアルミナ繊維布帛の表面における安定した燃焼状態を得ることを目的としたバーナと、爆燃、爆轟という爆発による衝撃波を伴う急激な燃焼における事故防止を対象とするフレームアレスタとでは、用途、要求される性能、課題、目的も異なる。   Patent Document 7 discloses a technique using a woven fabric using alumina fibers as a burner plate of a burner that is a heating device. By using a burner plate made of a heat-resistant fiber woven fabric, the pressure loss is small and the weaving of the weaving is less likely to occur. There is a description to get. However, the burner installed at the interface between the flammable gas and the air is intended to obtain a stable combustion state on the surface of the alumina fiber fabric, and the accident prevention in the sudden combustion accompanied by the shock wave due to the explosion of detonation and detonation The use, required performance, issues, and purpose are different from those of the frame arrester.

実公昭09−1536号公報Japanese Utility Model Publication No. 09-1536 特公昭56−7124号公報Japanese Patent Publication No. 56-7124 特開平3−274308号公報JP-A-3-274308 特開平6−2822号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-2822 特開2005−241234号公報JP 2005-241234 A 特開2006−349337号公報JP 2006-349337 A 特開平11−51329号公報JP-A-11-51329

上記従来のフレームアレスタは、爆燃・爆轟による火炎の通過を阻止するための極小の間隙の成型・加工が困難であり、作製・組立に高い工作精度が要求される。特に、爆轟用のフレームアレスタは、爆燃用のフレームアレスタよりもさらに高い消炎性能、衝撃波の抑止性能及び耐衝撃性を必要とするため、より複雑かつ精度の高いものが要求される。   The above-mentioned conventional flame arrester is difficult to mold and process a very small gap for preventing the passage of flame due to deflagration and detonation, and high machining accuracy is required for production and assembly. In particular, a flame arrester for detonation requires higher flame extinguishing performance, shock wave suppression performance, and impact resistance than a flame arrester for deflagration, and is therefore required to be more complicated and highly accurate.

また、クリンプリボン型はクリンプリボンで形成されるガス通過部位の間隙を一定の大きさで維持管理することに多大な労力を要する。この部位で、一度目詰まりが起こると性能回復のために分解清掃が必要となるところ、組立の際に元の大きさの間隙を作ることが困難である。   In addition, the crimp ribbon type requires a great deal of labor to maintain and manage the gap between gas passage portions formed by the crimp ribbon with a certain size. Once clogging occurs at this site, disassembly and cleaning are required to restore performance, but it is difficult to create a gap of the original size during assembly.

従って、かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、無機繊維布帛で作製したフレームアレスタエレメントを使用することで、作製・加工・取扱いが容易で、目詰まりし難く管理し易い単純な構造のフレームアレスタを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention made in view of such a viewpoint is to use a frame arrester element made of an inorganic fiber fabric, which has a simple structure that is easy to manufacture, process and handle, is hard to be clogged, and is easy to manage. To provide a flame arrestor.

上記課題を解決するための請求項1に記載の発明によるフレームアレスタは、可燃性ガスの流路に設けられ、無機繊維布帛に形成された目により可燃性ガスの通過を許容し可燃性ガスの燃焼により生じた火炎の通過を阻止するフレームアレスタエレメントと、該フレームアレスタエレメントを可燃性ガスの流路に交差して配置する取付手段と、を備えることを特徴とする。   A flame arrester according to the invention described in claim 1 for solving the above-described problem is provided in a flow path of a flammable gas, allows passage of the flammable gas by an eye formed on the inorganic fiber cloth, and allows the passage of the flammable gas. It is characterized by comprising a flame arrester element for blocking the passage of a flame generated by combustion, and an attaching means for arranging the flame arrester element so as to cross the flow path of the combustible gas.

この発明によると、無機繊維布帛に形成された目が、可燃性ガスの通過を許容しつつ、可燃性ガスに引火して爆燃や爆轟が生じた場合には火炎と衝撃波の通過を阻止することから、フレームアレスタエレメントの無機繊維布帛自体が高い消炎性能を有する。無機繊維布帛に形成される目は、布帛には必然的に形成されているものである。従って、従来の金属やセラミック焼結体を用いたフレームアレスタではガス通過部位の間隙を形成するために複雑かつ高度な加工が必要であるのに対し、これらが不要で、組立工程数も少なくてすみ、高い作製精度を必要としないフレームアレスタエレメントとすることができる。さらに、フレームアレスタエレメントの脱着、交換、フレームアレスタの清掃が容易に出来る。   According to the present invention, the eyes formed on the inorganic fiber fabric allow passage of the combustible gas, and block the passage of the flame and shock wave when the combustible gas is ignited and detonation or detonation occurs. For this reason, the inorganic fiber fabric of the frame arrester element itself has a high flame extinguishing performance. The eyes formed on the inorganic fiber fabric are inevitably formed on the fabric. Therefore, the conventional flame arrester using a metal or ceramic sintered body requires complicated and advanced processing to form the gap at the gas passage part, but these are unnecessary and the number of assembly processes is small. It can be a frame arrester element that does not require high fabrication accuracy. In addition, frame arrester elements can be easily removed and replaced, and frame arresters can be easily cleaned.

また、フレームアレスタエレメントとして繊維を用いるため、柔軟であり、爆燃・爆轟の衝撃波を受けても本発明の無機繊維布帛が損傷することがなく、爆燃・爆轟の衝撃波によって、無機繊維布帛に形成された目のサイズが変化しない。無機繊維布帛は、爆燃・爆轟によって発生した1000度以上の火炎に曝されても大きく劣化することが無く、特に、アルミナ繊維を使用した布帛は短時間では2000度以上の高温に耐えることが出来る。   In addition, since the fiber is used as the frame arrester element, it is flexible and the inorganic fiber fabric of the present invention is not damaged even if it receives a shock wave of deflagration / detonation. The size of the formed eye does not change. Inorganic fiber fabrics do not deteriorate significantly even when exposed to flames of 1000 ° C or higher generated by deflagration / detonation. Particularly, fabrics using alumina fibers can withstand high temperatures of 2000 ° C or higher in a short time. I can do it.

さらに、本発明のフレームアレスタは、無機繊維布帛により形成されるため、従来の金属製のフレームアレスタとは異なり、酸化によって錆が発生することがなく、錆びの発生により目詰まりすることがない。   Further, since the frame arrester of the present invention is formed of an inorganic fiber fabric, unlike conventional metal frame arresters, rust does not occur due to oxidation, and clogging does not occur due to the occurrence of rust.

無機繊維布帛は、金網よりも消炎性能が高いため、金網よりも少ない枚数で高い消炎効果を得ることが出来る。さらに、無機繊維布帛はクリンプリボン型のフレームアレスタエレメントよりも薄い上に、同等の消炎性能を有するため、フレームアレスタをコンパクトに出来る。   Since the inorganic fiber fabric has higher flame extinguishing performance than the metal mesh, a high flame extinguishing effect can be obtained with a smaller number of sheets than the metal mesh. Furthermore, since the inorganic fiber fabric is thinner than the crimp ribbon type frame arrester element and has the same flame extinguishing performance, the frame arrester can be made compact.

無機繊維布帛の加工は容易なため、煩雑な工程・手間を要さずに任意の大きさと厚さのフレームアレスタを作製出来る。このため、本発明のフレームアレスタは幅広いサイズの配管に適応可能で、布帛の種類やサイズ、使用枚数を変えるだけで、用途と目的に応じたフレームアレスタを容易に作製出来る。   Since the processing of the inorganic fiber fabric is easy, a frame arrester having an arbitrary size and thickness can be produced without requiring complicated steps and labor. For this reason, the frame arrester of the present invention can be applied to a wide range of pipes, and a frame arrester can be easily produced according to the purpose and purpose by simply changing the type, size, and number of sheets used.

請求項2に記載の発明によるフレームアレスタは、請求項1記載のフレームアレスタにおいて、前記無機繊維布帛は、アルミナ繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、炭化ケイ素繊維のうち少なくともいずれか1つの繊維からなることを特徴とし、請求項3に記載の発明によるフレームアレスタは、請求項1または2に記載のフレームアレスタにおいて、前記無機繊維布帛は、織物であることを特徴とする。   A flame arrester according to a second aspect of the present invention is the flame arrester according to the first aspect, wherein the inorganic fiber fabric is made of at least one of alumina fiber, glass fiber, ceramic fiber, and silicon carbide fiber. According to a third aspect of the present invention, the flame arrester according to the first or second aspect is characterized in that the inorganic fiber fabric is a woven fabric.

これらの発明によると、請求項1に記載の無機繊維布帛の材料、形状を具体的に明確にしたものである。   According to these inventions, the material and shape of the inorganic fiber fabric according to claim 1 are specifically clarified.

この発明によると、作製・加工・取扱いが容易で、目詰まりし難く管理し易い単純な構造のフレームアレスタを得ることができる。そして、フレームアレスタエレメントの無機繊維布帛の加工が極めて容易であるため、幅広い態様・サイズの流路に用いることが可能で、フレームアレスタエレメントの無機繊維布帛の種類やサイズ、使用枚数を変えるだけで、様々な用途に適応するフレームアレスタを容易に作製できる等、種々の利点を有するフレームアレスタを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a frame arrester having a simple structure that is easy to manufacture, process, and handle, is not easily clogged, and is easy to manage. And, since the processing of the inorganic fiber fabric of the frame arrester element is extremely easy, it can be used for flow paths of a wide variety of sizes and sizes, just by changing the type, size, and number of sheets used of the inorganic fiber fabric of the frame arrester element. It is possible to obtain a frame arrester having various advantages such that a frame arrester adapted to various applications can be easily manufactured.

本発明のフレームアレスタを模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the flame arrestor of this invention. 本発明のフレームアレスタを配置する場所を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the place which arrange | positions the flame arrestor of this invention. 本発明の実施例1〜4の実験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the experimental apparatus of Examples 1-4 of this invention. 本発明の実施例5、実施例6、比較例1および比較例2の実験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the experimental apparatus of Example 5, Example 6, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention.

次に、本発明の実施の形態について説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described.

図1に示すように、フレームアレスタ10は、可燃性ガスGの流路に交差して配置する。可燃性ガスの流路は、可燃性ガスが移動する場面に応じて様々な構成がありうる。例えば、可燃性流体の移動経路である配管、可燃性流体の供給機器から、可燃性流体を供給機器外部へと流出する流路、外部から可燃性流体が供給される被供給機器に流入する流路等が考えられる。このとき、フレームアレスタは、配置する流路の径を考慮し、流路に交差して配置した際にフレームアレスタが流路断面を覆うようにフレームアレスタエレメントを形成する。このとき、本発明のフレームアレスタ10は、図2に示すようにメンテナンス性や安全性に応じて上記流路の任意の箇所に配置することができる。   As shown in FIG. 1, the flame arrester 10 is disposed so as to intersect the flow path of the combustible gas G. The flow path of the combustible gas may have various configurations depending on the scene where the combustible gas moves. For example, a flow path for a combustible fluid, a flow path for flowing the combustible fluid from the supply device for the combustible fluid to the outside of the supply device, and a flow for supplying the supplied device to which the combustible fluid is supplied from the outside A road etc. can be considered. At this time, in consideration of the diameter of the flow channel to be arranged, the frame arrester forms the frame arrester element so that the frame arrester covers the cross section of the flow channel when arranged so as to intersect the flow channel. At this time, the frame arrester 10 of the present invention can be placed at any location in the flow path according to maintenance and safety as shown in FIG.

本発明のフレームアレスタ10のフレームアレスタエレメント11として使用する無機繊維布帛としては、ガラス繊維布帛、アルミナ繊維布帛、セラミック繊維布帛、炭化ケイ素繊維布帛を挙げることができる。中でも不燃性であること、耐熱温度が高いこと、軽量であること、柔軟性があること、強度が大きいこと、腐蝕しないこと、錆びないこと、織物に加工し易いことなどの特性からアルミナ繊維布帛を好ましく使用することができる。   Examples of the inorganic fiber cloth used as the frame arrester element 11 of the frame arrester 10 of the present invention include glass fiber cloth, alumina fiber cloth, ceramic fiber cloth, and silicon carbide fiber cloth. Among them, the alumina fiber fabric is characterized by nonflammability, high heat resistance, light weight, flexibility, high strength, no corrosion, no rust, and easy to fabricate. Can be preferably used.

前述の図1に示すように、無機繊維布帛は、可燃性ガスGは通過させつつ、可燃性ガスの爆燃、爆轟による火炎および衝撃波Fの通過は阻止する性能を持っていなければならない。さらに衝撃波に耐える柔軟性と強度を持っていることが要求されるとともに、衝撃波のエネルギーを緩和する性能も要求される。そこで、無機繊維布帛の形状は織物、編物、不織布、積層したフェルト状物等が挙げられるが、通気性、柔軟性、形態安定性などの面から織物状の布帛が好ましい。無機繊維布帛は繊維径が3〜15μmの無機繊維から作製されたものが好ましい。   As shown in FIG. 1 described above, the inorganic fiber fabric must have a performance of blocking the passage of the flammable gas, the flame due to the detonation, and the passage of the shock wave F while allowing the flammable gas G to pass therethrough. Furthermore, it is required to have flexibility and strength to withstand shock waves, and also to have the ability to relax the energy of shock waves. Thus, examples of the shape of the inorganic fiber fabric include woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics, laminated felt-like materials, and the like. From the viewpoints of air permeability, flexibility, shape stability, and the like, fabric fabrics are preferable. The inorganic fiber fabric is preferably made of inorganic fibers having a fiber diameter of 3 to 15 μm.

編物状の布帛は、柔軟性と伸縮性に富むため、少しの衝撃で布帛の目開き寸法が変動するので好ましくないが、編物によるメッシュクロスの場合は目開き寸法も比較的安定しているので使用することができる。不織布、フェルトは毛羽が発生しやすく、布帛から発生した毛羽が系内に拡散する畏れがあるので好ましくない。   Since knitted fabric is rich in flexibility and stretchability, it is not preferable because the opening size of the fabric fluctuates with a slight impact. However, in the case of mesh cloth made of knitted fabric, the opening size is relatively stable. Can be used. Nonwoven fabrics and felts are not preferred because they tend to generate fluff and the fluff generated from the fabric may be diffused into the system.

無機繊維布帛の目開き寸法は1mm以下であることが好ましい。目開き寸法が1mmより大きくなると、爆燃または爆轟に起因して発生した火炎の通過を阻止することが難しく、1mm以下にすると火炎の通過を阻止することができる。 The opening size of the inorganic fiber fabric is preferably 1 mm 2 or less. When the opening size is larger than 1 mm 2, it is difficult to prevent the passage of the flame generated due to deflagration or detonation, and when it is 1 mm 2 or less, the passage of the flame can be prevented.

取付手段は、例えば、可燃性ガスの流路を構成する部材にフレームアレスタを接合する接合部を設け、流路を構成する部材に形成したフランジがフレームアレスタに接するようにフレームアレスタを配置し、フランジとフレームアレスタを固定する構成とすることができる。ここで、フレームアレスタエレメントをそのまま狭持する構成とすることもできるが、着脱の容易性や安全性の観点から、フレームアレスタエレメントを、フレームアレスタエレメントの周囲を支持する枠状の支持部材によって固定し、固定された状態のフレームアレスタエレメントを接合部で固定する構成とする方が好ましい。枠状の支持部材による固定は、例えば、一対の枠状の支持部材の間にフレームアレスタエレメントを狭持する構成とすることができる。かかる構成のフレームアレスタを、フレームアレスタエレメントを狭持した支持部材と、流路を構成する部材に形成されたフランジとを固定部材で固定する。また、径の異なる部材を用いて可燃性ガスの流路を構成し、構成部材同士の接合部にフレームアレスタエレメントを狭持する構成とすることもできる。   The attachment means, for example, provides a joint part for joining the frame arrester to the member constituting the flow path of the combustible gas, and arranges the frame arrester so that the flange formed on the member constituting the flow path is in contact with the frame arrester, It can be set as the structure which fixes a flange and a frame arrester. Here, the frame arrester element can be held as it is, but from the viewpoint of ease of attachment / detachment and safety, the frame arrester element is fixed by a frame-shaped support member that supports the periphery of the frame arrester element. It is preferable that the frame arrester element in a fixed state is fixed at the joint. The frame-shaped support member can be fixed, for example, by sandwiching the frame arrester element between a pair of frame-shaped support members. In the frame arrester having such a configuration, a support member holding the frame arrester element and a flange formed on the member constituting the flow path are fixed by a fixing member. Further, the combustible gas flow path may be configured using members having different diameters, and the frame arrester element may be sandwiched between the joint portions of the constituent members.

本発明で1個のフレームアレスタに用いる無機繊維布帛の枚数は、布帛の目開きの程度、布帛の厚みによって変わるが複数枚用いても良い。枚数が多いと火炎の通過を阻止する性能は向上するが、通気抵抗が大きくなり圧力損失が生じるため、所望の性能や用途に応じて枚数を増減する。   The number of inorganic fiber fabrics used in one frame arrester in the present invention varies depending on the degree of opening of the fabric and the thickness of the fabric, but a plurality of inorganic fiber fabrics may be used. When the number of sheets is large, the performance of preventing the passage of the flame is improved, but the ventilation resistance is increased and a pressure loss is caused. Therefore, the number of sheets is increased or decreased according to the desired performance and application.

フレームアレスタの設置箇所、設置個数は、フレームアレスタエレメントとして使用する無機繊維布帛の仕様によっても異なるが、所望の性能や用途に応じて配置する箇所を決定し、枚数を増減する。また、無機繊維布帛を補強するための金網を重ねて使用することもできる。流路に複数のフレームアレスタを配置し、消炎性能及び衝撃波を減衰させる性能をさらに高めることもできる。   The installation location and the installation number of the frame arrester vary depending on the specifications of the inorganic fiber fabric used as the frame arrester element, but the location to be arranged is determined according to the desired performance and application, and the number is increased or decreased. Moreover, the metal mesh for reinforcing an inorganic fiber fabric can also be used in piles. A plurality of flame arresters can be arranged in the flow path to further enhance the flame extinguishing performance and the performance of damping shock waves.

(第1実施の形態)
ここで、流路を、フレームアレスタを介して、移動してくる可燃性ガスがフレームアレスタを通過する前を上流側、フレームアレスタを通過した後を下流側とする。本発明の第1実施の形態としては、フレームアレスタの上流側と下流側のそれぞれに接する配管の端部に、フレームアレスタを接合するための接合部を設け、上流側の配管の端部に形成された第1接合部と下流側の配管の端部に形成された第2接合部との間にフレームアレスタを配置し保持する。フレームアレスタエレメントは可燃性ガスの流路の径に適合するように無機繊維布帛を裁断し、周囲を無機系の樹脂で固める等のほつれ防止処理を施し、フレームアレスタエレメントを緊張状態で取付手段の構成要素である枠状の支持部材によって固定する。無機系の樹脂としては、アルミナゾルやシリカゲルを好ましく用いることができる。また、ほつれ防止処理は、無機繊維布帛の裁断をレーザー加工で行うことで、無機繊維布帛周囲がレーザーの熱により溶融・融着するので、ほつれの防止にもなる。第1接合部と第2接合部はフランジを備え、第1接合部のフランジ、フレームアレスタエレメントを支持する枠及び第2接合部のフランジを固定部材で固定する。かかる構成とすることで、フレームアレスタの取付・交換の着脱作業が簡単にできる。固定部材としては、例えばボルトとナットや、万力様の留め具、テコの原理を応用するような留め具等、フレームアレスタを流路に保持するための十分な力を付与することができるものであればどのようなものでもよい。
(First embodiment)
Here, the flow path is defined as an upstream side before the combustible gas moving through the flame arrester passes through the flame arrester, and a downstream side after passing through the flame arrester. As 1st Embodiment of this invention, the junction part for joining a flame arrester is provided in the edge part of piping which touches each of the upstream and downstream of a flame arrester, and it forms in the edge part of upstream piping. A frame arrester is disposed and held between the first joined portion and the second joined portion formed at the end of the downstream pipe. For the flame arrester element, the inorganic fiber fabric is cut so as to fit the diameter of the flammable gas flow path, and the fraying prevention treatment such as hardening the periphery with an inorganic resin is applied. It is fixed by a frame-shaped support member which is a component. As the inorganic resin, alumina sol or silica gel can be preferably used. In addition, the fraying prevention treatment also prevents fraying by cutting the inorganic fiber cloth by laser processing, so that the periphery of the inorganic fiber cloth is melted and fused by the heat of the laser. The first joint portion and the second joint portion include flanges, and the flange of the first joint portion, the frame that supports the frame arrester element, and the flange of the second joint portion are fixed by a fixing member. By adopting such a configuration, it is possible to easily attach / detach the frame arrester. As fixing members, for example, bolts and nuts, vise-like fasteners, fasteners applying the principle of lever, etc., which can give sufficient force to hold the frame arrester in the flow path Anything can be used.

(第2実施の形態)
本発明の第2実施の形態は、フレームアレスタの上流側、下流側に接する配管を、フレームアレスタを介した接合部における配管の径がそれぞれ異なる径となるように形成し、一方の配管の端部をフレームアレスタを介して他方の配管の端部に挿入して接合する構成とする。すなわち、挿入する側の配管の端部の外径より、挿入される配管の内径を大きく形成し、フレームアレスタエレメントを挿入する側の配管の接合部側の端部に配置し、挿入される側の配管をフレームアレスタエレメントを介して挿入する側の配管に被せる態様で接合する。上記の接合方法は径の異なった配管同士に用いることができるだけでなく、径の同じ配管の場合は、一方の配管の接合部分のみ径を大きくした形状とし、他方の配管に被せると云う構成とすることもできる。
(Second Embodiment)
In the second embodiment of the present invention, the pipes in contact with the upstream side and the downstream side of the frame arrester are formed so that the diameters of the pipes at the joint portion through the frame arrester are different from each other. The part is inserted and joined to the end of the other pipe via a frame arrester. In other words, the inner diameter of the pipe to be inserted is made larger than the outer diameter of the end of the pipe on the side to be inserted, and the side to be inserted is arranged at the end of the pipe on the side to which the frame arrester element is inserted. These pipes are joined in such a manner as to cover the pipe on the side to be inserted through the frame arrester element. The above-mentioned joining method can be used not only for pipes with different diameters, but in the case of pipes with the same diameter, only the joint part of one pipe has a shape with a larger diameter and is covered with the other pipe. You can also

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。前記実施の形態では、可燃性ガスの流路として配管と配管、すなわち配管同士の接合部にフレームアレスタを配置する構成を説明したが、上述のように可燃性ガスの流路は配管同士に限られない。すなわち、可燃性ガスの供給機器と配管の接合部にフレームアレスタを配置することもできるし、配管と被供給機器の接合部、配管を介さない態様での供給機器と被供給機器の接合部に配置する構成とすることもできる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of invention. In the above embodiment, the configuration in which the flame arrestor is disposed at the joint between the pipes, that is, the joints between the pipes, as the combustible gas flow path, but as described above, the flow path of the combustible gas is limited to the pipes. I can't. In other words, a flame arrester can be arranged at the joint between the combustible gas supply device and the pipe, or at the joint between the pipe and the supplied device, and at the joint between the supply device and the supplied device without using the pipe. It can also be set as the structure to arrange.

さらに、本発明のフレームアレスタは、構造上表面と裏面を考慮する必要がない。すなわち、入力と出力の方向を考慮する必要がないため、双方向に用いることができる。そうすると、例えば、可燃性ガスの供給側と被供給側の双方において火炎や衝撃波の伝播を防止する必要がある場面においても効果的に用いることができる。   Further, the frame arrester of the present invention does not need to consider the front and back surfaces in terms of structure. That is, since it is not necessary to consider the direction of input and output, it can be used in both directions. If it does so, it can use effectively also in the scene which needs to prevent propagation of a flame or a shock wave on both the supply side and to-be-supplied side of a combustible gas, for example.

以下、本発明を実施例により説明する。
実施例1〜4の爆燃状態での実験の実験装置を図3に示す。また、実施例5、実施例6、比較例1および比較例2の爆轟状態での実験の実験装置を図4に示す。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
FIG. 3 shows an experimental apparatus for the experiments in Examples 1 to 4 in the deflagration state. Moreover, the experimental apparatus of the experiment in the detonation state of Example 5, Example 6, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 is shown in FIG.

フレームアレスタの実験方法、実験装置、結果の評価方法はISO 16852 2008(E)の爆燃7.3.2.2、爆轟7.3.3.2の試験方法に準じて行った。   The flame arrester experiment method, experimental apparatus, and evaluation method of the results were performed in accordance with the test method of deflagration 7.3.2.2 and detonation 7.3.3.2 of ISO 16852 2008 (E).

(実験装置)
衝撃波管として1インチ鋼管D1(内径28.00mm)および2インチ鋼管D2(内径56.00mm)を使用した。実験は、1インチの場合と2インチの場合に分け、フランジを形成した同径の2本の管にフランジを介してフレームアレスタ10を配置した。管の両端を密閉し、管には可燃性ガスの供給口D4(バルブにより開閉できる)と排気口D5(バルブにより開閉できる)を設ける。燃焼波面通過時刻を測定するためのイオンプローブD7を取付け、このイオンプローブD7を直接オシロスコープのモジュールに接続した。また、衝撃波面通過時刻および圧力を測定するための圧力センサーD6を取付けた。可燃性ガスへの点火は電気スパークプラグを用いた点火装置D3を使用した。
(Experimental device)
A 1-inch steel pipe D1 (inner diameter 28.00 mm) and a 2-inch steel pipe D2 (inner diameter 56.00 mm) were used as shock wave tubes. The experiment was divided into the case of 1 inch and the case of 2 inches, and the frame arrester 10 was arranged through two flanges of the same diameter formed with flanges. Both ends of the tube are sealed, and a combustible gas supply port D4 (which can be opened and closed by a valve) and an exhaust port D5 (which can be opened and closed by a valve) are provided in the tube. An ion probe D7 for measuring the combustion wavefront passage time was attached, and this ion probe D7 was directly connected to the module of the oscilloscope. Moreover, the pressure sensor D6 for measuring a shock wave front passage time and a pressure was attached. The ignition device D3 using an electric spark plug was used for ignition of the combustible gas.

フレームアレスタ10は、可燃性ガスの着火点から所定距離離れた位置に管の断面に垂直になるよう設置した。圧力センサーD6はフレームアレスタ10の設置位置より上流側に、爆轟状態の試験の場合には下流側にも取り付けた。イオンプローブD7はフレームアレスタ10の上流側および下流側に複数個取り付けた。   The flame arrester 10 was installed at a position away from the ignition point of the combustible gas by a predetermined distance so as to be perpendicular to the cross section of the pipe. The pressure sensor D6 was attached upstream from the installation position of the frame arrester 10 and also downstream in the case of a detonation test. A plurality of ion probes D7 are attached to the upstream side and the downstream side of the frame arrester 10.

(フレームアレスタの使用素材および作製方法)
フレームアレスタエレメントの素材として使用した無機繊維布帛はアルミナ繊維織物である。試験に使用した織物Aは200texのアルミナ繊維を使ったタテ30本/インチ、ヨコ25本/インチの綾織物、織物Bは400texのアルミナ繊維を使ったタテ40本/インチ、ヨコ18本/インチの二重織物である。アルミナ繊維織物を鋼管の断面積より大きい面積に切り取り、切断面のほつれを防止するため周辺部にアルミナゾルを塗布して乾燥させ、真空グリスを塗ったパッキンの間に挟み込んで管の接合部分に設置した。
(Materials and production methods for frame arresters)
The inorganic fiber fabric used as the material of the frame arrester element is an alumina fiber fabric. The fabric A used for the test was 30 warps / inch using 200 tex alumina fibers, 25 wefts / inch twill, and fabric B was 40 warps / inch using 400 tex alumina fibers, 18 wefts / inch. Is a double woven fabric. Cut the alumina fiber fabric to an area larger than the cross-sectional area of the steel pipe, apply alumina sol to the periphery to prevent fraying of the cut surface, dry it, and sandwich it between packings coated with vacuum grease and install it at the joint of the pipe did.

(使用可燃性ガス混合気体)
本実験では水素−空気の混合気体を使用した。
(Combustible gas mixture)
In this experiment, a hydrogen-air mixed gas was used.

(実験方法)
(1)鋼管内部全体を真空ポンプで吸引し、ほぼ真空状態にする。その際、鋼管内部の圧力を記録する。
(2)可燃性混合気体を管全体に供給し、管内部が大気圧になるまで混合気体を満たす。
(3)電気スパークにより着火を行う。爆発後の管内の圧力および衝撃波到達時刻を記録する。同時に燃焼波の到達時刻をイオンプローブにより測定、記録する。
(experimental method)
(1) The entire inside of the steel pipe is sucked with a vacuum pump to be almost in a vacuum state. At that time, the pressure inside the steel pipe is recorded.
(2) A combustible gas mixture is supplied to the entire tube, and the gas mixture is filled until the inside of the tube reaches atmospheric pressure.
(3) Ignition by electric spark. Record the pressure in the tube and the arrival time of the shock wave after the explosion. At the same time, the arrival time of the combustion wave is measured and recorded by the ion probe.

(評価の解析)
管の一端で可燃性ガスが着火されると、衝撃波や燃焼波が他端に向かって伝播して行く。燃焼波の到達時刻はイオンプローブによって検知されるので、フレームアレスタの下流側のイオンプロ−ブで燃焼波が検知されれば、燃焼波がフレームアレスタを通過したことになり、爆燃または爆轟に起因する火炎の通過を阻止できなかったことを意味する。圧力センサーにより測定された管内の圧力から、管内の可燃性ガスが完全に燃焼したか、完全に燃焼せず残存しているかを判定することができる。可燃性ガスが残存している場合は、フレームアレスタにより火炎が消炎したことを意味する。また、衝撃波の伝播速度を検知できるので、燃焼状態が爆燃状態か爆轟状態を判定することができる。
(Evaluation analysis)
When the combustible gas is ignited at one end of the tube, a shock wave or a combustion wave propagates toward the other end. Since the arrival time of the combustion wave is detected by the ion probe, if the combustion wave is detected by the ion probe downstream of the flame arrester, it means that the combustion wave has passed through the flame arrester, causing detonation or detonation. This means that the passage of the resulting flame could not be prevented. From the pressure in the pipe measured by the pressure sensor, it can be determined whether the combustible gas in the pipe has burned completely or remains without burning. If flammable gas remains, it means that the flame has been extinguished by the flame arrester. Further, since the propagation speed of the shock wave can be detected, it is possible to determine whether the combustion state is a deflagration or detonation state.

(実施例1)
実施例1では、爆燃に起因して発生する火炎および衝撃波がフレームアレスタを通過するかどうかについて実験を行った。実験装置を図3(a)に示す。衝撃波管として1インチ管(内径28.00mm)、長さ1mの鋼管を使用した。フレームアレスタエレメントとして、アルミナ繊維布帛Aを直径30mmの円形に切り取り、ほつれを防止するために円の周辺部にアルミナゾルを塗布しよく乾燥させた。このアルミナ繊維布帛を真空グリスをよく塗ったパッキンに挟み込む構成によりフレームアレスタ10として管の接合部に取付けた。フレームアレスタの取付位置はガスの着火位置から40cm離れた位置である。管内部の空気を真空ポンプで吸引除去した後、水素ガス45%と空気55%の混合気体を管内の圧力が大気圧(1009.3hPa)になるまで可燃性ガス供給口D4より充填した。点火装置D3により可燃性ガスに着火したところ、着火点とフレームアレスタの間に設置したイオンプローブは燃焼波の通過を検知したが、フレームアレスタより下流側に設置したイオンプローブは燃焼波の通過を検知しなかった。すなわち、フレームアレスタが火炎の通過を阻止したことが確認できた。また、フレームアレスタ下流側の衝撃波の圧力波形から、衝撃波の減衰が確認できた。これらの結果から、爆燃による火炎及び衝撃波の阻止に有効であることが確認できた。
Example 1
In Example 1, an experiment was conducted to determine whether flames and shock waves generated due to deflagration pass through the flame arrestor. The experimental apparatus is shown in FIG. A 1-inch tube (inner diameter: 28.00 mm) and a steel tube having a length of 1 m were used as the shock wave tube. As a flame arrester element, the alumina fiber fabric A was cut into a circle having a diameter of 30 mm, and in order to prevent fraying, alumina sol was applied to the periphery of the circle and dried well. This alumina fiber fabric was attached to the joint portion of the pipe as a frame arrester 10 by sandwiching it between packings well coated with vacuum grease. The mounting position of the flame arrester is 40 cm away from the gas ignition position. After the air inside the tube was removed by suction with a vacuum pump, a mixed gas of 45% hydrogen gas and 55% air was filled from the combustible gas supply port D4 until the pressure in the tube reached atmospheric pressure (1009.3 hPa). When the combustible gas was ignited by the ignition device D3, the ion probe installed between the ignition point and the flame arrester detected the passage of the combustion wave, but the ion probe installed downstream of the flame arrester detected the passage of the combustion wave. I did not. That is, it was confirmed that the flame arrester prevented the passage of the flame. In addition, the shock wave attenuation was confirmed from the pressure waveform of the shock wave downstream of the flame arrestor. From these results, it was confirmed that it was effective in preventing flames and shock waves caused by deflagration.

(実施例2)
実施例2においても、爆燃状態での実験を行った。フレームアレスタエレメントをアルミナ繊維布帛Aに代えてアルミナ繊維布帛Bを1枚を使った以外は実施例1と同様にして燃焼実験を行った。実験装置は実施例1と同様に図3(a)に示した構成のものを用いた。その結果、着火点とフレームアレスタの間に設置したイオンプローブは燃焼波の通過を検知したが、フレームアレスタより下流側に設置したイオンプローブは燃焼波の通過を検知しなかったため、フレームアレスタが火炎の通過を阻止したことが確認できた。アルミナ繊維布帛の破損も見られなかった。また、フレームアレスタ下流側の衝撃波の圧力波形から、衝撃波の減衰が確認できた。これらの結果から、爆燃による火炎及び衝撃波の阻止に有効であることが確認できた。
(Example 2)
Also in Example 2, an experiment in a deflagration state was performed. A combustion experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that the alumina arrester element A was replaced with the alumina fiber cloth A and one alumina fiber cloth B was used. The experimental apparatus having the configuration shown in FIG. As a result, the ion probe installed between the ignition point and the flame arrestor detected the passage of the combustion wave, but the ion probe installed downstream of the flame arrester did not detect the passage of the combustion wave. It was confirmed that the passage was blocked. No breakage of the alumina fiber fabric was observed. In addition, the shock wave attenuation was confirmed from the pressure waveform of the shock wave downstream of the flame arrestor. From these results, it was confirmed that it was effective in preventing flames and shock waves caused by deflagration.

(実施例3)
実施例3においても、爆燃状態での実験を行った。実験装置を図3(b)に示す。衝撃波管として2インチ(内径56.00mm)、長さ2mの鋼管を使用した。フレームアレスタエレメントとしてアルミナ繊維布帛Aを直径60mmの円に切り取り、実施例1と同様の処理を行ってパッキンの間に挟み込む構成により、フレームアレスタ10として鋼管の接合部に取り付けた。取付け位置は可燃性ガスの着火点から1mの位置である。イオンプローブはフレームアレスタの上流側に2カ所、下流側に1カ所設置した。電気スパークにより水素ガス45%と空気55%の混合気体に点火し、燃焼させた。その結果、フレームアレスタの上流側の2カ所のイオンプローブは燃焼波の通過を検知したが、下流側のイオンプローブは検知しなかったことから、フレームアレスタが火炎の通過を阻止したことを確認できた。アルミナ繊維布帛の破損も見られなかった。また、フレームアレスタ下流側の衝撃波の圧力波形から、衝撃波の減衰が確認できた。これらの結果から、爆燃による火炎及び衝撃波の阻止に有効であることが確認できた。
(Example 3)
Also in Example 3, an experiment in a deflagration state was performed. The experimental apparatus is shown in FIG. A 2 inch (inner diameter 56.00 mm), 2 m long steel tube was used as the shock wave tube. Alumina fiber fabric A as a frame arrester element was cut into a circle having a diameter of 60 mm, and the same processing as in Example 1 was performed and sandwiched between packings, and attached as a frame arrester 10 to a steel pipe joint. The mounting position is 1 m from the ignition point of the combustible gas. Two ion probes were installed on the upstream side of the frame arrester and one on the downstream side. A gas mixture of 45% hydrogen gas and 55% air was ignited by an electric spark and burned. As a result, the two ion probes on the upstream side of the flame arrester detected the passage of the combustion wave, but the downstream ion probe did not detect it, confirming that the flame arrester blocked the passage of the flame. It was. No breakage of the alumina fiber fabric was observed. In addition, the shock wave attenuation was confirmed from the pressure waveform of the shock wave downstream of the flame arrestor. From these results, it was confirmed that it was effective in preventing flames and shock waves caused by deflagration.

(実施例4)
実施例4においても、爆燃状態での実験を行った。フレームアレスタエレメントのアルミナ繊維布帛Aをアルミナ繊維布帛Bに代えた以外は実施例3と同様にして燃焼実験を行った。実験装置は、実施例3と同様に図3(b)に示した構成のものを用いた。実験の結果、フレームアレスタの上流側の2カ所のイオンプローブは燃焼波の通過を検知したが、下流側のイオンプローブは検知しなかったことから、フレームアレスタが火炎の通過を阻止したことを確認できた。アルミナ繊維布帛の破損も見られなかった。また、フレームアレスタ下流側の衝撃波の圧力波形から、衝撃波の減衰が確認できた。これらの結果から、爆燃による火炎及び衝撃波の阻止に有効であることが確認できた。
Example 4
Also in Example 4, an experiment in a deflagration state was performed. A combustion experiment was conducted in the same manner as in Example 3 except that the alumina fiber fabric A of the flame arrester element was replaced with the alumina fiber fabric B. The experimental apparatus having the configuration shown in FIG. As a result of the experiment, the two ion probes upstream of the flame arrester detected the passage of the combustion wave, but the downstream ion probe did not detect, confirming that the flame arrester blocked the passage of the flame. did it. No breakage of the alumina fiber fabric was observed. In addition, the shock wave attenuation was confirmed from the pressure waveform of the shock wave downstream of the flame arrestor. From these results, it was confirmed that it was effective in preventing flames and shock waves caused by deflagration.

(実施例5)
実施例5では、爆轟に起因して発生する火炎および衝撃波がフレームアレスタを通過するかどうかについて実験を行った。実験装置を図4(a)に示す。衝撃波管としては1インチ(内径28.00mm)、長さ7mの鋼管を用いた。燃焼波を爆轟状態にするために、着火地点の管内に螺旋状に曲げた長さ40cmのワイヤーを取付けた。可燃性ガスは水素ガス45%と空気55%の混合気体である。
(Example 5)
In Example 5, an experiment was conducted to determine whether flames and shock waves generated due to detonation pass through the flame arrestor. The experimental apparatus is shown in FIG. As the shock wave tube, a 1 inch (inner diameter 28.00 mm), 7 m long steel tube was used. In order to make the combustion wave detonate, a 40 cm long wire bent in a spiral shape was attached in the tube at the ignition point. The combustible gas is a mixed gas of 45% hydrogen gas and 55% air.

フレームアレスタエレメントとしてアルミナ繊維布帛Bを2枚重ねたフレームアレスタの1個目を着火地点から3m離れた位置に設置した。さらにフレームアレスタエレメントとしてアルミナ繊維布帛Bを2枚重ねたフレームアレスタの2個目を1個目から下流側に50cmの間隔を空けて管内に設置した。圧力センサーは1個目のフレームアレスタの上流側に1カ所、1個目のフレームアレスタと2個目のフレームアレスタの間に2カ所、2個目のフレームアレスタの下流側に1カ所設置した。イオンプローブは1個目のフレームアレスタの上流側に5カ所、1個目のフレームアレスタと2個目のフレームアレスタの間に1カ所、2個目のフレームアレスタの下流側に3カ所取付けた。   The first flame arrester in which two alumina fiber fabrics B were stacked as a flame arrester element was installed at a position 3 m away from the ignition point. Further, a second frame arrester in which two alumina fiber fabrics B were stacked as a frame arrester element was installed in the pipe with a spacing of 50 cm downstream from the first. One pressure sensor was installed on the upstream side of the first frame arrester, two between the first frame arrester and the second frame arrester, and one on the downstream side of the second frame arrester. Five ion probes were attached upstream of the first frame arrester, one between the first frame arrester and the second frame arrester, and three downstream of the second frame arrester.

電気スパークで着火したところ、1個目のフレームアレスタのアルミナ繊維布帛は破損したが、2個目のフレームアレスタのアルミナ繊維布帛は破損せず、2個目のフレームアレスタの下流側に取付けたイオンプローブには燃焼波が検知されなかったことから、2個目のフレームアレスタが火炎の通過を阻止したことが確認できた。衝撃波についても、1個目のフレームアレスタは破損したが、2個目のフレームアレスタの下流側は、圧力波形が0の値を示すことを確認できた。すなわち、1個目のフレームアレスタは破損したが、衝撃波のエネルギーは吸収され、2個目のフレームアレスタが衝撃波を完全に阻止したと考えられる。これらの結果から、複数のフレームアレスタを用いることで、爆轟による火炎及び衝撃波のを有効に阻止できることが確認できた。   When ignited with an electric spark, the alumina fiber fabric of the first frame arrester was damaged, but the alumina fiber fabric of the second frame arrester was not damaged, and the ion attached downstream of the second frame arrester. Since no combustion wave was detected by the probe, it was confirmed that the second flame arrester blocked the passage of the flame. Regarding the shock wave, the first frame arrester was damaged, but it was confirmed that the pressure waveform showed a value of 0 on the downstream side of the second frame arrester. That is, the first frame arrester is damaged, but the energy of the shock wave is absorbed, and the second frame arrester is considered to completely block the shock wave. From these results, it was confirmed that the flame and shock wave caused by detonation can be effectively prevented by using a plurality of flame arresters.

(実施例6)
実施例6においても、爆轟状態での実験を行った。2個のフレームアレスタの間隔を1cmにした以外は実施例5と同様の実験を行った。実験装置は実施例5と同様に、2個のフレームアレスタの間隔を1cmにした以外は図4(a)に示した構成のものを用いた。その結果、1個目のフレームアレスタのアルミナ繊維布帛は破損したが、2個目のフレームアレスタのアルミナ繊維布帛は破損せず、2個目のフレームアレスタの下流側に取付けたイオンプローブには燃焼波が検知されなかったことから、2個目のフレームアレスタが火炎の通過を阻止したことが確認できた。衝撃波についても、1個目のフレームアレスタは破損したが、2個目のフレームアレスタの下流側は、圧力波形が0の値を示すことを確認できた。すなわち、1個目のフレームアレスタは破損したが、衝撃波のエネルギーは吸収され、2個目のフレームアレスタが衝撃波を完全に阻止したと考えられる。これらの結果から、複数のフレームアレスタを用いることで、爆轟による火炎及び衝撃波のを有効に阻止できることが確認できた。
(Example 6)
Also in Example 6, an experiment in a detonated state was conducted. The same experiment as in Example 5 was performed except that the distance between the two frame arresters was set to 1 cm. As in the case of Example 5, the experimental apparatus having the configuration shown in FIG. 4A was used except that the interval between the two frame arresters was 1 cm. As a result, the alumina fiber fabric of the first frame arrester was damaged, but the alumina fiber fabric of the second frame arrester was not damaged, and the ion probe attached downstream of the second frame arrester burned. Since no wave was detected, it was confirmed that the second flame arrester blocked the passage of the flame. Regarding the shock wave, the first frame arrester was damaged, but it was confirmed that the pressure waveform showed a value of 0 on the downstream side of the second frame arrester. That is, the first frame arrester is damaged, but the energy of the shock wave is absorbed, and the second frame arrester is considered to completely block the shock wave. From these results, it was confirmed that the flame and shock wave caused by detonation can be effectively prevented by using a plurality of flame arresters.

(比較例1)
比較例1においても、爆轟状態での実験を行った。爆轟に起因して発生する衝撃波および火炎がフレームアレスタを通過するかどうかの実験を行った。実験装置を図4(b)に示す。衝撃波管としては1インチ(内径28.00mm)、長さ7mの鋼管を用いた。燃焼波を爆轟状態にするために、着火地点の管内に螺旋状に曲げた長さ40cmのワイヤーを取付けた。フレームアレスタエレメントとしてアルミナ繊維布帛Aを2枚重ねたフレームアレスタ1個を着火地点から3m離れた位置に設置した。フレームアレスタの上流側1カ所と下流側1カ所に圧力センサーを設置した。イオンプローブはフレームアレスタの上流側に5カ所、下流側に3カ所取付けた。可燃性ガスは水素ガス45%と空気55%の混合気体である。電気スパークで可燃性ガスに着火したところ、アルミナ繊維布帛の破損を確認した。これは爆轟に起因して発生した衝撃波が強すぎ、フレームアレスタ1個では衝撃波のエネルギーを吸収することができず、またアルミナ繊維布帛の厚さが薄かったためと考えられる。
(Comparative Example 1)
Also in Comparative Example 1, an experiment in a detonated state was conducted. An experiment was conducted to determine whether shock waves and flames caused by detonation pass through the flame arrestor. The experimental apparatus is shown in FIG. As the shock wave tube, a 1 inch (inner diameter 28.00 mm), 7 m long steel tube was used. In order to make the combustion wave detonate, a 40 cm long wire bent in a spiral shape was attached in the tube at the ignition point. One frame arrester in which two alumina fiber fabrics A were stacked as a frame arrester element was installed at a position 3 m away from the ignition point. Pressure sensors were installed at one upstream side and one downstream side of the flame arrester. Five ion probes were attached upstream of the frame arrester and three on the downstream side. The combustible gas is a mixed gas of 45% hydrogen gas and 55% air. When the combustible gas was ignited with an electric spark, the alumina fiber fabric was confirmed to be damaged. This is considered to be because the shock wave generated due to detonation was too strong, and the energy of the shock wave could not be absorbed by one frame arrester, and the thickness of the alumina fiber fabric was thin.

(比較例2)
比較例2においても、爆轟状態での実験を行った。実験装置は比較例1と同様に、図4(b)に示した構成のものを用いた。フレームアレスタエレメントをアルミナ繊維布帛Aに代えてアルミナ繊維布帛B2枚を重ねたものにした他は比較例1と同様の実験を行ったところ、アルミナ繊維布帛の破損を確認した。アルミナ繊維布帛Bの2枚重ねでも衝撃波が強すぎ、フレームアレスタ1個では衝撃波のエネルギーを十分に吸収できなかったためと考えられる。
(Comparative Example 2)
Also in Comparative Example 2, an experiment in a detonated state was performed. As in the first comparative example, the experimental apparatus having the configuration shown in FIG. An experiment similar to Comparative Example 1 was conducted except that the flame arrester element was replaced with the alumina fiber fabric A and the two alumina fiber fabrics B were stacked. As a result, damage to the alumina fiber fabric was confirmed. It is considered that the shock wave was too strong even when the two alumina fiber fabrics B were stacked, and the energy of the shock wave could not be sufficiently absorbed by one frame arrester.

本発明のフレームアレスタは、用途と目的に応じてフレームアレスタエレメントを選択し加工することで、化学工場、貯蔵設備、発電所、採ガス井、油井等の可燃性流体を扱うプラントの流路だけでなく、可燃性流体の貯蔵設備・装置、燃料電池、自動車、給湯設備、乾燥機等、可燃性流体を扱う様々な流路において、発火により燃焼が生じた場合の火炎の伝播、衝撃波による機器の損傷、機器の損傷に伴う二次災害の発生等の事故を防止する装置として用いることができる。   The flame arrester of the present invention selects and processes the flame arrester element according to the application and purpose, so that only the flow path of the plant that handles flammable fluid such as chemical factory, storage equipment, power plant, gas well, oil well, etc. Not only flammable fluid storage facilities / equipment, fuel cells, automobiles, hot water supply facilities, dryers, etc., but also flame propagation and shock wave equipment when combustion occurs due to ignition in various flow paths that handle flammable fluids It can be used as a device that prevents accidents such as the occurrence of secondary disasters accompanying damage to equipment and equipment.

10 …… フレームアレスタ
11 …… フレームアレスタエレメント
12 …… フレームアレスタエレメント支持部材
F …… 火炎および衝撃波
G …… 可燃性流体
P …… 管
A …… 可燃性流体供給機器
B …… 可燃性流体被供給機器
D1 …… 1インチ鋼管
D2 …… 2インチ鋼管
D3 …… 点火装置
D4 …… 可燃性ガス供給口
D5 …… 可燃性ガス排気口
D6 …… 圧力センサー
D7 …… イオンプローブ
D8 …… 爆轟発生用ワイヤ
10 ... Flame arrestor 11 ... Flame arrestor element 12 ... Frame arrester element support member F ... Flame and shock wave G ... Flammable fluid P ... Pipe A ... Flammable fluid supply equipment B ... Flammable fluid cover Supply equipment D1 ... 1 inch steel pipe D2 ... 2 inch steel pipe D3 ... Ignition device D4 ... Flammable gas supply port D5 ... Flammable gas exhaust port D6 ... Pressure sensor D7 ... Ion probe D8 ... Detonation Generating wire

Claims (3)

可燃性ガスの流路に設けられ、無機繊維布帛に形成された目により可燃性ガスの通過を許容し可燃性ガスの燃焼により生じた火炎の通過を阻止するフレームアレスタエレメントと、
該フレームアレスタエレメントを可燃性ガスの流路に交差して配置する取付手段と、
を備えることを特徴とするフレームアレスタ。
A flame arrestor element that is provided in the flow path of the combustible gas and that allows passage of the combustible gas by the eyes formed in the inorganic fiber cloth and prevents the passage of the flame generated by the combustion of the combustible gas;
Mounting means for disposing the flame arrestor element across the flow path of the combustible gas;
A frame arrester characterized by comprising:
前記無機繊維布帛は、アルミナ繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、炭化ケイ素繊維のうち少なくともいずれか1つの繊維からなることを特徴とする請求項1に記載のフレームアレスタ。   The flame arrester according to claim 1, wherein the inorganic fiber fabric is made of at least one of alumina fiber, glass fiber, ceramic fiber, and silicon carbide fiber. 前記無機繊維布帛は、織物であることを特徴とする請求項1または2に記載のフレームアレスタ。   The frame arrester according to claim 1, wherein the inorganic fiber fabric is a woven fabric.
JP2012137845A 2012-06-19 2012-06-19 Flame arrester Pending JP2014000258A (en)

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