粉塵爆発とは何か?粉塵爆発の原理をわかりやすく図で解説!

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    さてあなたは「小麦粉が爆発する!」という話を聞いたことはないでしょうか。

     

    容器の中に入っている小麦粉に火をつけたとしても爆発はしませんが、
    ある条件を満たすと小麦粉が爆発することがあります。

     

    そして小麦粉だけでなく粉状のモノであれば粉塵爆発が起こる可能性があり、
    実際にこの現象によって死亡事故も発生しています。

     

    そこでこのページでは粉塵爆発とは何か?
    また粉塵爆発の仕組みを分かりやすく図で解説しています。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.粉塵爆発とは何か?

     

    では粉塵爆発とは何かを見ていきましょう。

     

    結論から言ってしまうと粉塵爆発(ふんじんばくはつ)とは、
    空気中に浮遊している可燃性の粉塵が火気(または電気)によって引火して爆発する現象のことです。

     

    粉塵(ふんじん)というのは大気中に浮遊している小さな粒子で、簡単にいうと固体の粒のことを言います。

     

    その空気中を浮遊している可燃性の固体の粒(粉塵)に火気などから引火することで、
    隣接している他の固体の粒にも次々と引火して急激にその粉塵が燃焼していきます。

     

    このように粉塵に対して急激に燃焼が広がる現象のことを”粉塵爆発”と言います

     

    例えば粉塵爆発を起こす危険性のあるものを挙げると、
    小麦粉・砂糖・コンスターチ・石炭粉末・アルミニウム粉末など様々です。

     

    このように身近なものでも粉塵爆発が起こる危険性があるので注意が必要です。

     

     

    また粉塵爆発には”爆発”という言葉が使用されているので、
    「ドカンッ」というような大きな音を伴う現象を想像する人も多いと思います。

     

    しかし爆発という言葉の定義自体がとても広く、
    燃焼のときに大きな音を伴うような現象だけが爆発だとは言えません。

     

    そして粉塵爆発と言われている現象でも、規模が小さければそこまで大きな音は発生しないので覚えておいてください。(密閉された空間内で起こったものでなければ、モノが破裂しないため大きな音は発生しにくい)

     

     

    次の章で粉塵爆発の原理を図を用いてわかりやすく解説していきますね。

     

    2.粉塵爆発の原理をわかりやすく図解!

    粉塵爆発が起こるためにはある3つの条件が必要で、
    その条件と言うのが”程よい密度の粉塵・十分な量の酸素・火気(または電気)”になります。

     

    これら3つの条件の内、1つでも条件が揃わなければ粉塵爆発は起こりません。
    (粉塵爆発は火気からだけでなく、静電気などからでも起こる可能性はあります)

     

    簡単に粉塵爆発の原理をまとめたものが下図になります。

     

     

    では粉塵爆発の条件とともに順番に見ていきましょう。

     

     

    まず粉塵というのは空気中に浮遊している固体の粒のことなので、
    粉塵爆発が起こるには可燃性の固体の粒が空気中に浮遊している必要があります。
    (可燃性の固体の粒でなければ、そもそも燃えないので粉塵爆発は起こらない)

     

     

    粉塵爆発が起こる条件の1つ目である”程よい密度の粉塵”というのは、
    上図のように”浮遊する固体の粒同士が離れすぎておらず、けれどもそこまで密集していない状態のこと”を言います。

     

     

    可燃性の固体の粒同士が離れすぎていると隣接している他の粒に燃え広がっていかなくなり、
    反対に固体の粒が密集していればただ粒が燃えるだけで爆発にはなりません。

     

    これにより粉塵爆発には”程よい密度の粉塵”が必要になるわけです。

     

     

    そして粉塵爆発が起こるのに必要な条件の2つ目には”十分な量の酸素”とありますが、
    なぜ酸素が必要なのかと言うと、それはモノが燃えるときには酸素が必要不可欠だからです。

     

    酸素にはモノを燃やすのを助ける”助燃性(じょねんせい)”という性質があります。
    (つまりモノが燃える勢いを強くするのが酸素の性質です)

     

     

    モノが燃えるということは周囲の酸素と物質が反応しているということなので、
    周囲の酸素が少なくなったり、なくなったりすれば自然と火は消えてしまいます。

     

     

    酸素が周囲になければモノが燃えないということは分かっていただけたかと思いますが、
    先ほど解説した”程よい密度の粉塵”についても酸素の量が大きく関係しています。

     

    先ほど空気中を浮遊している固体の粒が離れていれば燃え広がっていかず、
    反対に固体の粒が密集していればただ燃えるだけだと言いました。

     

    では下図のように固体の粒が密集しているわけでもなく、
    少し間隔が空いているぐらいの位置に固体の粒が隣接している場合はどうでしょうか。

     

     

    上図のような場合だと固体の粒同士が離れすぎて燃え広がらないということは起きませんが、
    それぞれの粒が燃えるときに周囲の酸素の量が足りなくなり、結果的に粉塵爆発は起きなくなります

     

    それぞれの粒が燃えるときに周囲に存在する酸素を使用することになるため、
    間隔が空いていてもそれが少しだけであれば周囲の酸素の量が十分ではなくなります。

     

    なのであくまでも”程よい密度の粉塵”が必要なんですね。

     

    このように粉塵爆発は”程よい密度の粉塵・十分な量の酸素・火気(または電気)”の条件さえ揃えば、
    どこでも起こってしまう危険な現象なので注意してくださいね

     

     

    以上が「粉塵爆発とは何か?粉塵爆発の原理をわかりやすく図で解説!」でした。

     

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    3.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • 粉塵爆発とは、空気中に浮遊している可燃性の粉塵が火気(または電気)によって引火して爆発する現象のこと。
    • 粉塵爆発の原理は火気などから粉塵が燃やされ、さらに粉塵から他の粉塵へと燃え広がることによるもの。
    • 粉塵爆発に必要な条件は、”程よい密度の粉塵・十分な量の酸素・火気(または電気)”。

     

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