JPH0134338B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸化反応熱の測定方法及びその装置に
関し、さらに詳しくは、石炭や種々の化学製品、
食品等酸化発熱性物質の自然発火性を調べる重要
な因子である低温域からの酸化反応熱の測定方法
及びその装置に関するものである。

石炭や種々の化学製品、食品等酸化発熱性物質
の自然発火性を調べることは、防災及び品質管理
上極めて重要なことである。例えば石炭の場合、
空気にさらされた貯炭場や通気された坑内の炭層
において石炭が酸化されて品質が劣化するばかり
でなく、蓄熱によつて自然発火に至る恐れがあ
る。ここで自然発火とは「ある物質を空気中に放
置した場合、酸化反応等で自然に発熱し、その熱
が蓄積され、その物質の温度が上昇して発火点に
達し発火、燃焼に至る現象」である。従つて物質
の自然発火特性を知るためには、酸素含有ガスに
さらした場合の物質の発熱挙動を調べることが有
効である。

上述の物質の発熱挙動を調べる手段として、従
来は、ガラスあるいは金属性の試料容器内に試料
を収納し、これを恒温槽中にセツトして酸素含有
ガスを通じ、試料の酸化反応熱を測定している
が、この手段は、試料の量に対し、これと接触す
る試料容器自体の熱容量が大きいため、酸化反応
熱の正確な測定ができないばかりでなく、特に低
温域における微小な酸化反応熱を測定することが
困難で、通常80〜100℃の比較的酸化反応が盛ん
な高温域での反応熱の測定を行なつている。

しかし、石炭等の自然発火性を調べるために
は、低温域すなわち室温付近からの酸化発熱の挙
動を調べる必要がある関係上、従来は、前述の手
段によつて比較的高温時の発熱を測定し、この測
定結果に基づいて室温付近での発熱挙動を推測し
たり、あるいは、発熱の極めて微少な室温付近で
の測定を可能化するために150Kg〜200Kgもの試料
を用いて試験が試みられているが、前者の場合は
実際の条件に合つた正確な測定値を得ることがで
きず、また後者の場合は、大量の試料を必要と
し、操作上も種々の困難がある等問題があるのが
現状である。

本発明は上述の問題を解消するため、検討した
結果導かれたものである。

本発明の目的は、小量の試料で、しかも室温付
近の比較的低温域からの発熱挙動を高精度に調べ
ることができる酸化反応熱の測定方法及びその装
置を提供することにある。すなわち、本発明は、
試料と接する主要部である測壁を気密性を有する
合成樹脂のフイルムで構成し、フイルム自体およ
び外部への伝熱による熱量の損失を極小化した試
料収納部を備えた試料容器を使用することによ
り、極めて微少な反応熱をも捕捉し得るようにす
る一方、試料と恒温槽との温度を精密に制御し得
るようにしたことを特徴とするものである。

前記試料収納部は、筒状に形成した合成樹脂製
のフイルムを、試料収納部の上蓋と底板との間に
取り付けることによつて構成される。

以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明す
る。Ｅは酸化反応熱の測定装置であつて、恒温装
置Eaとその恒温槽２７内に着脱自在に設けられ
る試料容器Ebとから構成されている。試料容器
Ebは、第２図に示すように、上部を開口した有
底筒状の外容器２と、この外容器２内に着脱自在
に収納される試料収納部１を備えた内容器３とか
ら構成されており、この内容器３は、外容器２の
開口部周縁に形成されているフランジ部２ａにパ
ツキン２ｂを介してボルト２ｃにより着脱自在に
取り付けられる上蓋３ａと、この上蓋３ａに複数
の支柱１３ａ，１３ｂ，………を介して着脱自在
に取り付けられた底板６とから構成されている。

上蓋３ａには、排気口７、温度検出端子装入口
８、試料装入口９、支柱１３ａ，１３ｂが設けら
れている。空気を供給する通気供給管１１が上蓋
３ａを貫通して外容器２内に延び、底板６に設け
られた通気供給口１０に連通する。圧力調整管１
７は上蓋３ａを貫通して外容器２内に延び、油面
付近に開口する。また上蓋３ａの下面には、排気
口７、温度検出端子装入口８及び試料装入口９を
包囲して、試料収納部を構成する筒状フイルム５
の上部を取り付けるための上部円筒状突起４が突
設されている。

底板６の上面には通気供給口１０が設けられて
いると共に、上蓋３ａの上部円筒状突起４と対向
せしめて、筒状フイルム５の下部を取り付けるた
めの下部円筒状突起６ａが突設されている。従つ
て試料収納部１は、筒状フイルム５を上蓋３ａの
上部円筒状突起４と底板６の下部円筒状突起６ａ
との間に取り付けることにより構成されることに
なる。また、筒状フイルム５は、充分な気密性を
有すると共に、測定温度範囲内で変質せず、しか
も試料を保持できる強度を有する合成樹脂材料に
より成形されており、本実施例においては弗素系
樹脂およびその類似物のフイルムが用いられてい
る。また試料収納部を構成する筒状フイルムは、
厚さが極めて薄いための熱容量が小さく、かつ材
料の熱伝導率が低いため、試料収納部に収納され
た試料からフイルム自体および外部への伝熱が極
めて少ない。筒状フイルム５は、本実施例におい
ては、上下を開口した円筒状に成形されている
が、これは横断面四角形等いかなる形状のもので
もよい。ここで筒状フイルム５の横断面形状と前
述した上下各突起４及び６ａの横断面形状は対応
せしめて形成するのは勿論である。

上部円筒状の突起４を含む上蓋３ａ及び下部円
筒状の突起６ａを含む底板６、及び各支柱１３等
内容器３及び外容器２は、長時間水等の熱媒中に
浸漬して使用しても発錆せず、しかも比較的熱伝
導性の良好な材料、例えばステンレス等により形
成するのが望ましい。１４は弗素系樹脂等断熱性
の良い材料により形成された板で、前記底板６の
上面に載置されており、さらにこの上面に本実施
例においてはグラスウールやロツクウール等の断
熱材１５が載置してある。１６は温度検出端子で
あつて、温度検出端子装入口８を介して試料収納
部１内に収納されている試料１８中に立設され、
酸化反応による試料１８の温度変化を検出できる
ように取り付けられている。

次に第１図を参照して、恒温装置Eaの構造を
説明しつつ本酸化反応熱の測定装置Ｅの実施態様
を試料１８として石炭を例にして説明する。

内容器３の底板６の上面に弗素系樹脂等の断熱
性の良い板１４を乗せ、この上面にグラスウール
やロツクウール等の断熱材１５を敷く。次いで筒
状フイルム５を上蓋３ａの上部円筒状突起４と底
板６の下部円筒状突起６ａ間に取り付けて試料収
納部１を組立て、この内に試料装入口９から粉砕
した試料（石炭）１８を装入する。この時試料１
８の上面が上部円筒状突起４に接触しないように
する（伝熱による熱量の損失を防止する）。次い
で試料装入口９を閉じ、この内容器３を外容器２
に取り付けると共に、温度検出端子１６を前述し
たように取り付け、上蓋通気供給管１１、排気口
７及び圧力調整管１７をそれぞれリード管に接続
した後密閉し、しかる後この試料容器Ebを温度
調節装置２５を備えた恒温槽２７に浸漬する。必
要に応じて試料容器Ebの外容器２の底部に、シ
リコンオイル等の熱媒体を底板６の一部が浸漬す
る程度に入れておけば、より精密な温度管理が可
能となる。

また恒温装置Eaの恒温槽２７には、水等適当
な熱媒体が収納してあり、第１図に示すように、
温度検出端子２２、撹拌装置２３、加熱器２６が
配置されており、この恒温槽２７の温度は温度検
出端子１６及び２２の温度差を検知して作動する
温度制御装置２５により制御される。

試料１８及び恒温槽２７の温度が所定の温度で
安定したら、ボンベ２０より酸素含有ガス（通常
は空気）を流量計２１を通して試料収納部１内に
通気し測定を開始する。ここで特定の湿度におけ
る反応熱を測定する場合には適当な恒湿器を接続
すればよい。流量計２１を出た酸素含有ガスは恒
温槽２７中で試料１８と同温度に加温され、通気
供給管１１を通つて通気供給口１０より試料１８
内に送られる。このとき供給ガスが試料１８内を
均一に通過するよう通気供給口１０の数、大き
さ、形状等を設定しておくことが望ましい。試料
１８を通過した排気ガスは排気口７を経て系外へ
排出される。試料１８は徐々に酸化され発熱によ
り温度が上昇してくるがこの温度変化を温度検出
端子１６により検出測定する。この間恒温槽２７
の温度はできるだけ試料１８の温度に近くなるよ
う制御しなければならないが、本発明において
は、試料１８と恒温槽２７の温度差を検出し、特
定の制御回路を用いて恒温槽２７の加熱器２６へ
の電流を調整するようにしたから、0.005℃以内
の温度差でしかも試料１８の温度を越えることな
く、恒温槽２７の温度を試料１８の温度に近づけ
て測定を行なうことができる。この場合加熱器２
６のほかに適当な冷却手段（図示せず）を備えて
おくことにより精密な制御が可能である。

実施例 本発明により、２種類の石炭サンプル（Ａ炭、
Ｂ炭）について酸化反応熱を測定した。

32メツシユ以下に粉砕した上記試料各370ｇを、
第１図及び第２図に示した装置の試料容器（気密
性フイルムとして弗素系樹脂フイルムを使用）に
詰め、装置をセツトしたのち窒素ガスを通し試料
と恒温槽の温度を30.0℃で安定させた。次いで窒
素ガスを空気に切り替え、15ml／minの流量で通
気しながら試料の温度変化を測定した。その測定
結果を第３図に示す。

Ａ炭は比較的反応の速い石炭であり、同様にし
て測定したＢ炭とは明らかに異なる特性を示すこ
とがわかる。

本発明は以上説明したように、試料と接する主
要部である側壁を気密性を有する合成樹脂製フイ
ルムで構成し、フイルム自体および外部への伝熱
による熱量の損失を極小化した試料収納部を備え
た試料容器を使用することにより、極めて微小な
反応熱をも捕捉し得るようにすると共に、試料と
恒温槽との温度を精密に制御し得るようにしたか
ら、小量の試料で、しかも室温付近の比較的低温
域からの発熱挙動を高精度に調べることができ
る。

従つて、石炭あるいは種々の化学物質等の自然
発火特性を調べる上で極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の酸化反応熱の測定
装置を示す一部断面した正面視説明図、第２図は
同上要部すなわち試料容器を示す一部断面した正
面視説明図、第３図は試料の温度変化の測定結果
を示す図である。 Ea……恒温装置、Eb……試料容器、１……試
料収納部、２……外容器、３……内容器、１８…
…試料、２７……恒温槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 通気口及び温度測定手段を備えた試料容器を
   恒温槽中に浸漬し、該試料容器中の試料に酸素含
   有ガスを通じて試料の酸化反応熱を測定する方法
   において、試料と接する主要部である側壁を気密
   性を有する合成樹脂製フイルムで構成した試料収
   納部を備えた内容器を空気層を介して外容器に納
   めた二重構造の試料容器を使用する一方、該試料
   容器を収容する恒温槽内の温度を、前記試料収納
   部内の試料の内部に装入された温度検出端子によ
   つて測定される試料の温度に追従せしめつつ試料
   の酸化反応熱を測定するようにしたことを特徴と
   する酸化反応熱の測定方法。 ２ 恒温装置と、その恒温槽内に着脱自在に浸漬
   される試料容器とから構成され、該試料容器は、
   試料と接する主要部である側壁を気密性を有する
   合成樹脂製フイルムで構成した試料収納部を備え
   た内容器を空気層を介して外容器に納めた二重構
   造とし、また前記恒温装置は、その恒温槽内の温
   度を、前記試料の内部に装入された温度検出端子
   によつて測定される試料の温度に追従して温度制
   御できるように構成したことを特徴とする酸化反
   応熱の測定装置。