MESGについて

IEC 60079-20は、Maximum Experimental Safe Gap (MESG)もしくは、Minimum Igniting Current (MIC)を使うことにより可燃性ガスをgas group, I, IIA, IIB, IICに分類している。

IEC 60079-1:2014のclause 3.7において以下のようなMESGの定義がある：

maximum gap of a joint of 25 mm in width which prevents any transmission of an explosion during 10 tests made under the conditions specified in IEC 60079-20-1

25mmの奥行きの接合面において、IEC 60079-20-1 に定める条件下で 10 回の爆発引火試験を行ったときに、1度も引火しない最大すきまである。

MESGの値は、対象ガスの特性を指標化したものと考えることができる。正確なことを言うと、MESGを決定するのに使用する容器の構造にも依存する。実際に、アメリカ式のMESGとIEC式のMESGでは値が異なる。MESGという言葉が出てきたら、どの容器でのMESGですか？と訊かなければならないですね。

MESGの値とは、ある容器において、ある条件下で、内部容器のgapを変化させていき、内部の引火が外部に伝搬するか否かによって決められるgapの最大の値である。上記のIEC規格では、以下のような試験装置を使用している。

IEC60079-20-1-Fig1

試験装置設置場所の周囲温度
試験装置内の気圧
試験に使用する混合ガスの濃度
試験混合ガスを作る際に使用する空気の湿度
点火用の火花発生電極の配置の仕方
点火用の火花発生電極に発生させる電圧は約15kV
試験装置のメインの容器を構成する材質はステンレス
試験装置が満たすべき条件として、1500kPaの圧力がかかったとしても、爆発発生時に試験gapの寸法には有意な変化が起きないこと。
試験装置における内部容器(この中の混合ガスに点火)の形状は、20 cm $^3$ の球
内部容器のガスinlet, outletにはフレームアレスターを取り付け
試験装置における外部容器の形状は円柱で直径が200mmで高さは75mm
内部容器のflamepathはlengthが25mmのflangeタイプで、gapの値が可変である。
gapの値は0.02mm刻みで変えていきながらそれぞれで測定
予備試験にて $g_0, g_{100}$ を測定 (定義については後で説明)
確認試験にて $g_0, g_{100}$ の最小値を決定
平面接合部の平面性の詳細寸法が与える影響は大きいので考慮しなければならないところであるが、厳密には定義されていない。

IECによるgas groupとMESGの関係について

Gas group	Gas MESG (mm)	ガスの例
IIC	MESG $\le$ 0.5	アセチレン(C2H2), 水素(H2)
IIB	0.5<MESG < 0.9	エチレン(C2H4)
IIA	0.9 $\le$ MESG	プロパン(C3H8)

IECによるgas groupとMIC ratioの関係について

Gas Group	MIC Ratioの範囲
グループⅡA	${\text{MIC Ratio}} > 0.8$
グループⅡB	$0.45\le {\text{MIC Ratio}}\le 0.8$
グループⅡC	${\text{MIC Ratio}}<0.45$

National Electrical Code(NEC)によるClass I Groupとgas MESGの関係について

NEC Class I Group	Gas MESG (mm)	ガスの例
Group A	(アセチレンのMESG)	アセチレン(C2H2) [Group Aの唯一のガス]
Group B	MESG $\le$ 0.45	水素(H2)
Group C	0.45 < MESG $\le$ 0.75	エチレン(C2H4)
Group D	0.75 < MESG	プロパン(C3H8)

ガスの性質

ガス名	発火点(℃)	火炎温度(℃)	燃焼速度(m/s)	燃焼濃度範囲(%)	比重
空気	ー	ー	ー	ー	1
アセチレン	305	3330	7.60	2.5 to 81.0	0.9073
エチレン	450	3000	5.43	3.1 to 32.0	0.975
プロパン	432	2600	0.43 [空気中] 3.9 [酸素中]	2.2 to 9.5	1.52
メタン	537	2780	0.4 [空気中] 3.9 [酸素中]	5.0 to 15.0	0.55
水素	527 [空気中] 450 [酸素中]	2045 [空気中] 2660 [酸素中]	2.65	4.0 to 94.0	0.0695

物質を空気中で加熱するとき、点火源なしで発火する最低温度を発火点という。
発火点、火炎温度、燃焼速度、燃焼範囲などは、測定方法、測定時にコントロールできていない条件等により異なる値を出すため、上記の表の値は目安としてとらえる方が良いだろう。測定の不確かさが記載されていないことに気が付くべきである。比重の値については、ある程度再現性のある値と考えてよい。

粉塵の区分に関して

グループⅢの細分類 (日本国内：基発0812 第５号令和３年８月 12 日)

区分	防爆機器を使用しようとする場所における粉じんの性質
グループIIIA	繊維を含む可燃性の固体粒子であって公称粒子径が 500μm を超えるものをいい、空気中に浮遊することがあり、自重によって大気から分離して堆積することがあるもの
グループIIIB	可燃性粉じん※であって、電気抵抗率が1,000Ω・m を超えるもの
グループIIIC	可燃性粉じん※であって、電気抵抗率が1,000Ω・m 以下のもの

※ 微細固体粒子であって公称粒子径が 500μm 以下のものであり、大気中に浮遊するか、自重により大気から分離して堆積するもので、空気中で燃焼又は白熱し、大気圧・常温において空気との爆発性混合物を形成することがあるもの。

【履歴】

2025.01.02 水素燃焼速度:等量比1.7程度の場合の値の値を記載
2023.06.27 粉塵の区分追加
2023.06.18 ページタイトル変更
2023.02.08 編集上の文章の修正
2020.02.11 初版