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【過去問】燃焼範囲(爆発範囲)とは?下限値と危険性を解説|危険物取扱者【甲、乙、丙】

【過去問】燃焼範囲(爆発範囲)とは?下限値と危険性を解説|危険物取扱者【甲、乙、丙】

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目次

【過去問】燃焼範囲(爆発範囲)とは?下限値と危険性

可燃性蒸気の燃焼範囲の説明として、次のうち正しいものはどれか。

  1. 燃焼するのに必要な酸素量の範囲のことである。
  2. 燃焼によって被害を受ける範囲のことである。
  3. 空気中において燃焼することができる可燃性蒸気の濃度範囲のことである。
  4. 可燃性蒸気が燃焼を開始するのに必要な熱源の温度範囲のことである。
  5. 燃焼によって発生するガスの濃度範囲のことである。
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問題1の図解
正解3
解説

正しいのは3。燃焼範囲は、可燃性蒸気と空気の混合気のうち、点火源で燃焼できる可燃性蒸気の濃度(vol%)の範囲。蒸気が薄すぎても濃すぎても燃えない。1:酸素量の範囲ではなく、空気中の可燃性蒸気の濃度の範囲。2:被害を受ける場所の広さのことではない。4:熱源の温度の範囲ではない。5:燃えた後に出るガスではなく、燃える前の可燃性蒸気の濃度。

間違えやすいポイント

燃焼範囲は「空気中の可燃性蒸気の濃度(vol%)」の範囲。温度や酸素量ではない。

燃焼範囲が一番広いものは、次のうちどれか。

  1. ジエチルエーテル
  2. ガソリン
  3. ベンゼン
  4. 酢酸エチル
  5. エタノール
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問題2の図解
正解1
解説

正しいのは1。ジエチルエーテルの燃焼範囲は約1.9〜36vol%で、この中では飛び抜けて広い。特殊引火物は燃焼範囲が広いものが多い。2のガソリンは約1.4〜7.6vol%、3のベンゼンは約1.2〜7.8vol%、4の酢酸エチルは約2.0〜11.5vol%、5のエタノールは約3.3〜19vol%で、いずれもジエチルエーテルより狭い。

間違えやすいポイント

特殊引火物(ジエチルエーテル・二硫化炭素)は燃焼範囲が広い。ガソリンは下限値は低いが範囲は狭い。

空気と混合した可燃性気体の燃焼について、次のうち最も不適切なものはどれか。

  1. 燃焼する濃度の範囲は、温度の変化に影響されない。
  2. 燃焼範囲は、一般に体積パーセント(vol%)で表示される。
  3. 可燃性気体の燃焼上限界を超えると燃焼しない。
  4. 燃焼範囲の広いもの、燃焼下限界の小さいものは、燃焼(爆発)しやすい。
  5. 燃焼範囲は可燃性気体の種類により異なる。
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問題3の図解
正解1
解説

最も不適切なのは1。燃焼範囲は温度や圧力によって変わり、一般に温度・圧力が上がると範囲は広くなる。2:燃焼範囲は空気中の可燃性気体の体積パーセント(vol%)で表すので正しい。3:上限界を超えると濃すぎて(酸素が足りず)燃えないので正しい。4:範囲が広いもの、下限界が小さいものほど燃えやすく危険なので正しい。5:燃焼範囲は物質ごとに決まった値で、種類によって異なるので正しい。

間違えやすいポイント

燃焼範囲は温度・圧力で変わる。温度・圧力が上がると広くなり、より危険。

次の燃焼範囲の危険物を100Lの空気と混合させて、その均一な混合気体に電気火花を発したとき、燃焼可能な蒸気量はどれか。
・燃焼下限界 1.3vol%
・燃焼上限界 7.1vol%

  1. 1L
  2. 5L
  3. 10L
  4. 15L
  5. 20L
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問題4の図解
正解2
解説

正しいのは2(5L)。蒸気濃度(vol%)=蒸気量÷(空気量+蒸気量)×100 で求める。分母は空気だけでなく、空気と蒸気を合わせた全体の量。1:1÷(100+1)×100=約0.99vol%で、下限界1.3vol%に届かず燃えない。2:5÷(100+5)×100=約4.76vol%で、1.3〜7.1vol%の範囲内なので燃える。3:10÷(100+10)×100=約9.09vol%、4:15÷(100+15)×100=約13.04vol%、5:20÷(100+20)×100=約16.67vol%で、いずれも上限界7.1vol%を超えて燃えない。

間違えやすいポイント

分母は「空気+蒸気」。計算した濃度が下限界〜上限界の間なら燃える。

次の性状を有する可燃性液体について、正しいものはどれか。
・引火点:-18℃
・燃焼範囲:2.6~12.8vol%
・沸点:56.5℃
・蒸気比重:2.0
・発火点:538℃

  1. 20℃では、炎、火花などを近づけても火はつかない。
  2. 538℃以上に熱せられた鉄板上に滴下しても、炎、火花などが近くにないと火はつかない。
  3. この液体の蒸気35vol%、空気65vol%からなる混合気体が入っている容器内に、火花を飛ばしても火はつかない。
  4. 56.5℃になるまでは、可燃性の蒸気は発生しない。
  5. この液体の蒸気の重さは、空気の重さの2分の1である。
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問題5の図解
正解3
解説

正しいのは3。蒸気35vol%は、燃焼範囲の上限値12.8vol%を超えていて濃すぎるため、火花を飛ばしても燃えない。1:液温20℃は引火点-18℃より高いので、炎や火花を近づけると引火する。2:発火点538℃以上に熱した鉄板に触れれば、炎や火花がなくても自ら燃え出す。4:沸点(56.5℃)より低い温度でも液面からの蒸発は起こっており、可燃性蒸気は出ている。5:蒸気比重2.0は、蒸気の重さが空気の2倍という意味で、2分の1ではない。

間違えやすいポイント

性状表の問題は、液温と引火点、温度と発火点、濃度と燃焼範囲をそれぞれ照らし合わせる。

次の文の( )内のA~Cに当てはまる語句の組み合わせとして、正しいものはどれか。
「一般に引火点とは、可燃性液体の液面近くに、引火するのに十分な濃度の蒸気を発生する液面の最低温度である。したがって、引火点は、空気との混合ガスの(A)と密接な関係をもっている。可燃性液体は、その温度に相当する一定の(B)を有するので、液面付近では、(B)に相当する(C)がある。」

  1. A:燃焼下限界 B:蒸気圧 C:燃焼範囲
  2. A:燃焼上限界 B:蒸気圧 C:燃焼範囲
  3. A:燃焼下限界 B:蒸気圧 C:蒸気濃度
  4. A:燃焼上限界 B:沸点 C:蒸気濃度
  5. A:燃焼下限界 B:沸点 C:燃焼範囲
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問題6の図解
正解3
解説

正しいのは3(A:燃焼下限界、B:蒸気圧、C:蒸気濃度)。A:引火点は、液面付近の蒸気が燃焼範囲の下限界の濃度に達する液温なので、燃焼下限界と密接な関係がある。B:液体は、液温に応じて決まった蒸気圧をもつ。沸点は液温によって変わる量ではないので当てはまらない。C:液面付近の蒸気の濃度は、その蒸気圧に見合った値になる。燃焼範囲は物質ごとの燃える濃度の範囲なので、Cには当てはまらない。

間違えやすいポイント

液温↑→蒸気圧↑→蒸気濃度↑。その濃度が燃焼下限界に届く液温が引火点。

燃焼に関する次の記述のうち、正しいものはどれか。

  1. 可燃性の液体を空気中で加熱したとき、着火源なしで燃焼が起こる温度のことを引火点という。
  2. 燃焼範囲の下限界が低いもの、または燃焼範囲の広いものは危険性が高い。
  3. 可燃性の液体を空気中で加熱したとき、着火源により発炎し、継続して燃え続ける液体の最低温度のことを発火点という。
  4. 物質1gの温度を1℃上げるのに必要な熱量のことを燃焼熱という。
  5. 可燃性液体の蒸気が発生し、火源があれば燃焼を始める最低の温度を、燃焼範囲の上限界という。
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問題7の図解
正解2
解説

正しいのは2。下限界が低いものは、わずかな蒸気でも燃えるので危険。燃焼範囲が広いものは、濃度が多少変わっても燃えてしまうので危険。1:着火源なしで燃え出す温度は発火点。3:着火源で火がつき燃え続ける最低の液温は燃焼点。4:物質1gを1℃上げる熱量は比熱。燃焼熱は燃えたときに出る熱量。5:火源があれば燃え始める最低の液温は引火点で、燃焼範囲の上限界ではない。

間違えやすいポイント

危険なのは「下限界が低い」「範囲が広い」。用語の入れ替え(引火点・発火点・燃焼点)にも注意。

強欲な青木

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この記事を書いた人

高専から大学院まで9年間にわたり化学を専攻。
消防整備士として10年の実務経験を積み、独立・起業。

消防設備士全類、危険物取扱者全類をはじめ、第二種電気工事士、AI・DD総合種、第三種電気主任技術者など、多数の国家資格を保有。

神戸高等技術専門学院にて危険物取扱者 乙種第4類およびDO第3種の講師を担当。
また、月刊誌「電気と工事(オーム社)」にてコラムを連載中。

実務・教育・執筆の三軸から、専門性と実践力を兼ね備えた情報発信を行っている。

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