混合ガスLEL計算機

ルシャトリエの法則による混合ガスLELとは？

ルシャトリエの法則（1891年）は各成分の個別LELと濃度からガス混合物の爆発下限界（LEL）を計算する方法を提供します。LELは点火できる最小濃度です。

公式：LEL_mix = 100 / Σ(yi/LELi)。%LELは総可燃性濃度をLEL_mixで割って計算します。この方法は成分の燃焼化学が類似していると仮定します。

産業安全閾値：10% LEL未満は安全、10-25% LELは注意・連続モニタリング必要、25% LEL超は危険 — 退避・換気必要。可燃性ガス検出器は直接比較のため%LELで校正されます。

Formula: LEL_mix = 100 / Σ(yi / LELi) %LEL = (総濃度 / LEL_mix) × 100 ここで yi = 各可燃性ガスの vol%

計算例

メタン1.5%（LEL 5.0%）とプロパン0.8%（LEL 2.1%）の混合物。%LEL = (0.30+0.381)×100 = 68.1%。危険（>50%） — 直ちに退避・換気。

この計算機を使うタイミング

• 複数の可燃性ガスが存在し得る閉鎖空間、化学品保管区域、プロセス環境で爆発リスクを評価する安全技術者
• 可燃性ガス混合物を伴う対応シナリオで、複合ガス検知器の測定値を評価するハズマット(危険物対応)チーム
• 可燃性ガス放出に対する混合物LEL計算を必要とするHAZOPや定量的リスクアセスメントを実施するプロセス安全専門家
• 溶接・切断作業前の最大許容%LEL値を定める火気作業許可手順を策定する施設管理者

よくある間違い

• 水素を含むガス混合物にル・シャトリエの法則を適用する — 水素は火炎伝播速度が非常に速く燃焼化学も異なるため、H₂を含む混合物ではこの法則の精度が低下します
• %LELと体積%を混同する — メタンの10% LELは体積で0.5%(LEL 5.0%の10%)であり、空気中メタン10%ではありません
• 高温・高圧条件に標準状態のLEL値を使用する — LELは一般に温度の上昇とともに低下し(より危険になり)、圧力の上昇とともに上昇します
• ガス検知器が混合物LELを直接読み取ると仮定する — ほとんどの接触燃焼式センサーは単一の基準ガス(通常はメタン)で校正されており、他のガスには交差感度の補正係数が必要です

結果の解釈方法

• %LEL値が10%未満の場合、連続モニタリングを条件として立入および火気作業が可能な雰囲気と見なされます
• %LELが10%~25%の場合、警戒が必要です — 換気を強化し、着火源を排除し、火気作業を開始しないでください
• %LELが25%を超える場合、立入禁止です — 区域から避難し、換気を強化し、再立入の前にガス発生源を特定して止めてください
• %LELが50%を超える場合、雰囲気は爆発範囲に近づいています — 緊急事態として扱い、避難し、遠隔で換気し、非防爆機器を使用しないでください

関連規格・参考文献

• NFPA 921 — 火災・爆発調査ガイド(ガス特性とLEL/UELに関する章)
• IEC 60079-20-1 — 爆発性雰囲気 — ガスおよび蒸気の分類のための物質特性
• OSHA 29 CFR 1910.146 — 許可が必要な閉鎖空間(雰囲気測定要件)
• API RP 2003 — 静電気、雷および迷走電流に起因する着火に対する保護

よくある質問

ルシャトリエの法則はすべてのガス混合物に適用されますか？

類似した炭化水素ガス混合物によく機能しますが、水素（非常に高い火炎速度）、反応性ガス、大きく異なるLEL値の成分には精度が低下します。異常な混合物には実験的試験や保守的仮定を使用してください。

LELとUELの違いは？

LEL（爆発下限界）は点火最小濃度、UEL（爆発上限界）は最大濃度です。爆発範囲：メタン5-15%、水素4-75%、アセチレン2.5-100%。UEL超のガスも空気との希釈で爆発範囲を通過するため非常に危険です。

何%LELで避難すべきですか?

業界のベストプラクティスは次のとおりです:安全な作業および火気作業許可の発行は10% LEL未満、10~25% LELは警戒(換気強化、火気作業禁止、連続モニタリング)、25% LEL超は即時避難です。より保守的に20% LELを避難閾値とする企業もあります。閉鎖空間については、OSHAは立入許可の前に雰囲気が10% LEL未満であることを要求しています。