JP2022137370A - Stirring method and apparatus for low-temperature liquefied gas mixture sample - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、支燃性の低温液化ガス(液体酸素や液体窒素など)と可燃性物質との混合物(以下、「低温液化ガス混合試料」という)の燃焼・爆発試験、特に溶断法による着火方法を用いたものにおける低温液化ガス混合試料の撹拌方法及び撹拌装置に関するものである。
なお、本発明における可燃性物質には、液体メタンや液体プロパンなどの可燃性液化ガスのほか、フロン等の難燃性ガス、機械油やグリスなどの油脂類、金属粉や樹脂粉などの難燃性物質等を含む。
The present invention is a combustion and explosion test of a mixture of a combustion-supporting low-temperature liquefied gas (liquid oxygen, liquid nitrogen, etc.) and a combustible substance (hereinafter referred to as a "low-temperature liquefied gas mixed sample"), especially an ignition method by a fusion cutting method. It relates to a stirring method and a stirring device for a low-temperature liquefied gas mixed sample in the one using
In addition to combustible liquefied gases such as liquid methane and liquid propane, combustible substances in the present invention include flame-retardant gases such as freon, oils and fats such as machine oil and grease, and flame-retardant materials such as metal powder and resin powder. Including flammable substances.
支燃性の低温液化ガスと可燃性物質の混合物を安全に取り扱うために、爆発範囲、最小着火エネルギー、爆発の威力の測定など、燃焼や爆発を起こす条件を測定する必要がある。
このような測定に用いる試験装置の例として、可燃性ガスを対象としたものには、例えば特許文献1に開示されている「爆発限界領域測定装置」や、特許文献2に開示されている「可燃性ガス・蒸気の爆発試験装置」のような簡易的な設備がある。
粉体を対象とした試験装置の例としては、特許文献3に開示されている「粉塵爆発試験装置」、特許文献4に開示されている「粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法」がある。
In order to safely handle mixtures of combustible cryogenic liquefied gases and combustible substances, it is necessary to measure the conditions that cause combustion and explosion, such as the explosion range, the minimum ignition energy, and the power of explosion.
As examples of test equipment used for such measurements, those targeting combustible gases include, for example, the "explosive limit region measuring apparatus" disclosed in Patent Document 1 and the " There is a simple facility such as a combustible gas/vapor explosion test device.
Examples of test equipment for powder include the "dust explosion test apparatus" disclosed in
一方、低温液化ガスの爆発試験に関する先行技術として、特許文献5、6がある。特許文献5、6は、導入された気体状態の低温液化ガスを冷却して液化する液化容器を備えており、液化容器内の低温液化ガスは所定の温度に保持される。このように、液化容器内の温度や圧力を一定に保持することは、低温液化ガスの爆発試験を安定して行うために必須である。
On the other hand, there are
また、低温液化ガス混合試料の爆発試験において正確な試験結果を得るためには、低温液化ガス混合試料の濃度が均一な状態で着火する必要がある。可燃性物質が例えば有機溶剤、機械油、グリスや金属粉、樹脂粉など溶解度が低い物質や、そもそも溶解しない物質の場合には、着火前に十分な撹拌を行って低温液化ガス混合試料の濃度の均一性を確保する必要がある。 In addition, in order to obtain accurate test results in the explosion test of the low-temperature liquefied gas mixture sample, it is necessary to ignite the low-temperature liquefied gas mixture sample in a uniform concentration state. If the combustible substance is a substance with low solubility such as organic solvent, machine oil, grease, metal powder, resin powder, etc., or a substance that does not dissolve in the first place, sufficiently stir before ignition to reduce the concentration of the low-temperature liquefied gas mixture sample. uniformity must be ensured.
なお、濃度の均一性には低温液化ガスと可燃性物質の溶解度だけでなく、比重や融点なども影響を及ぼす。支燃性低温液化ガスとして液体酸素(以下、「LO2」と表記)を用いた場合を例に挙げて以下に説明する。
LO2に混合させる可燃性物質が例えばLO2に対して溶解度の高い液体メタン(以下、「LCH4」と表記)の場合、液密度や固体の密度が約0.4g/ccであり(LO2は1.14g/cc)、更に融点がLO2の沸点より高いため、LO2中にCH4を導入しただけでは均一層にはならないばかりか気液平衡状態にもならない。
また、可燃性物質が例えばプロパンやアセチレンなど、溶解度が低いものであれば、液化混合しただけでは均一濃度にすることは難しい。
したがって、可燃性物質が低温液化ガスの場合であっても濃度の均一性を確保するためには撹拌操作が必要である。
The uniformity of concentration is affected not only by the solubility of the low-temperature liquefied gas and the combustible substance, but also by the specific gravity and melting point. A case where liquid oxygen (hereinafter referred to as “LO 2 ”) is used as the combustion-supporting low-temperature liquefied gas will be described below as an example.
If the combustible substance to be mixed with LO 2 is, for example, liquid methane (hereinafter referred to as “LCH 4 ”), which has a high solubility in LO 2 , the liquid density and solid density are about 0.4 g/cc (LO 2 is 1.14 g/cc), and the melting point is higher than the boiling point of LO 2. Therefore, simply introducing CH 4 into LO 2 does not result in a homogeneous layer, nor does it establish a vapor-liquid equilibrium state.
Moreover, if the combustible substance is low in solubility, such as propane or acetylene, it is difficult to achieve a uniform concentration simply by liquefying and mixing.
Therefore, even if the combustible substance is a low-temperature liquefied gas, a stirring operation is required to ensure uniform concentration.
気体や液体を撹拌する一般的な方法としては、後述する非特許文献2の第1図に図示される回転翼によるものや、非特許文献3に示される電磁かき混ぜ装置(マグネチックスタラー)によるものなどがある。しかしこれらの方法は、低温液化ガスの爆発試験に用いられるような、低温下で気密性を確保した薄肉、小容量の液化容器には適用が難しい。また、被検体以外の可燃性物質を系内に共存させるものや、揺動部の摩擦などにより着火の恐れがあるものも被検体の爆発性を判断する試験には不適である。 General methods for stirring gases and liquids include those using rotary blades illustrated in FIG. and so on. However, these methods are difficult to apply to thin-walled, small-capacity liquefied containers that ensure airtightness at low temperatures, such as those used in explosion tests for low-temperature liquefied gases. In addition, a test in which a combustible substance other than the test object coexists in the system, or a test in which there is a risk of ignition due to friction of the oscillating part, etc., is also unsuitable for the test for judging the explosiveness of the test object.
そこで低温液化ガスの爆発試験に適用可能な撹拌方法としては、特許文献7に開示される方法がある。
特許文献7は、液化容器内の液体状態の低温液化ガス中に気体状態の低温液化ガスを導入してバブリングすることで低温液化ガスを撹拌するものであり、液化容器内の組成を大きく変えることなく、低温液化ガスを撹拌することができる。
Therefore, there is a method disclosed in
In
また、上記のような燃焼・爆発試験に用いられる着火方法として、放電法、加熱法、溶断法が知られている。
放電法は、例えば特許文献8~10などに開示されるように、離隔配置した一対の電極間で放電させることにより着火する方法である。放電法は、放出エネルギーの定量が容易で、再現性がよく、電極の繰り返し利用が可能であるため、一般的に多く利用されている。
Also, as ignition methods used in the combustion/explosion test as described above, a discharge method, a heating method, and a fusion cutting method are known.
The discharge method is a method of igniting by causing discharge between a pair of spaced apart electrodes, as disclosed in Patent Documents 8 to 10, for example. The discharge method is generally widely used because it is easy to quantify emitted energy, has good reproducibility, and allows repeated use of electrodes.
加熱法は、例えば特許文献11~13、非特許文献1などに開示されるように、ニクロム線(以下、「Ni-Cr線」と表記)などに電流を通じて加熱し、その熱でガスを加熱し、ガスが自然発火温度を超えることで着火する方法である。加熱法は、低電圧、低電流で済む上に、入熱量の推定が簡便である。
In the heating method, for example, as disclosed in
溶断法は、非特許文献2、3にも開示されるように、白金線(以下、「Pt線」と表記)やNi-Cr線に線が切断する電流(以下、「溶断電流」という)を突入させて溶断させ、溶断時に放つ火花を着火源とする方法である。溶断法は、交流、直流どちらも使用でき、低電圧ですむため、電源設備や給電のための費用が安価で、数J~数十Jの放出エネルギーが得られる。
As disclosed in
特許文献7の低温液化ガスの撹拌装置は、気体状態の低温液化ガスを蓄積するバッファタンクを有しており、バッファタンクを加熱することで、バッファタンクに連通された電極管を介して液化容器内の液体状態の低温液化ガス中に気体状態の低温液化ガスを導入し、バブリングによって低温液化ガスを撹拌するものである。
したがって、液化容器の周辺にはバッファタンクの他、バッファタンクを加熱する加熱手段、液化容器内の気体状態の低温液化ガスをバッファタンクに戻す循環経路などを設ける必要がある。
The low-temperature liquefied gas stirring device of
Therefore, in addition to the buffer tank, it is necessary to provide a heating means for heating the buffer tank, a circulation path for returning the gaseous low-temperature liquefied gas in the liquefaction container to the buffer tank, and the like around the liquefaction container.
しかしながら、爆発試験においては、爆発が発生して液化容器が破裂すると、液化容器の周辺にも影響を及ぼすため、液化容器及びその周辺の構成部品はできる限り少なくしたいという課題あった。 However, in the explosion test, if an explosion occurs and the liquefaction vessel ruptures, the surroundings of the liquefaction vessel are also affected.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、液化容器及びその周辺に撹拌のための装置を別途追加する必要がなく、既存の燃焼・爆発試験の装置を用いて低温液化ガス混合試料の撹拌ができる低温液化ガス混合試料の撹拌方法及び撹拌装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and there is no need to add a separate device for stirring to the liquefaction vessel and its surroundings, and low-temperature liquefied gas can be obtained using existing combustion and explosion test equipment. It is an object of the present invention to provide a stirring method and a stirring apparatus for a low-temperature liquefied gas mixed sample that can stir the mixed sample.
発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討した。
爆発試験装置の構成は前述した着火方法によって異なるため、まずは、低温液化ガス混合試料の燃焼・爆発試験を実施するに際して最適な着火方法を検討した。
上記検討に関し、重要な観点を以下に示す。
In order to solve the above problems, the inventors have made extensive studies.
Since the configuration of the explosion test apparatus differs depending on the ignition method described above, we first examined the optimal ignition method for the combustion and explosion test of the low-temperature liquefied gas mixture sample.
Important points regarding the above considerations are as follows.
(1)液相での直接着火
機械油やグリス、金属粉、樹脂粉など難燃性の可燃性物質の多くは、蒸気圧が低く特にLO2中では気相中に酸素ガスとともに爆発範囲(濃度)内で存在することはほとんどない。たとえ液相が爆発範囲内であったとしても、気相中の可燃性物質の濃度が爆発範囲内になければ、気相で着火操作を行っても着火しないので、火炎伝播を期待できない。
従って、低温下で著しく蒸気圧の低い可燃性物質にあっては、液相に直接着火できる着火方法を用いる必要がある。
(1) Direct ignition in the liquid phase Most flame-retardant combustible substances, such as machine oil, grease, metal powder, and resin powder, have low vapor pressures, especially in LO 2 , where oxygen gas and oxygen gas enter the gas phase in the explosion range ( concentration). Even if the liquid phase is within the explosive range, if the concentration of the combustible substance in the gas phase is not within the explosive range, even if the gas phase is ignited, it will not ignite, and flame propagation cannot be expected.
Therefore, for combustible substances with remarkably low vapor pressures at low temperatures, it is necessary to use an ignition method capable of directly igniting the liquid phase.
(2)十分な着火エネルギーの供給
フロンなど難燃性の液化ガスの爆発範囲や低温下での爆発性を確認するうえで、十分な着火エネルギーを供給する必要がある。ISO10156「Gases and gas mixtures-Determination of fire potential and oxidizing ability for the selection of cylinder valve outlets」規格では、可燃性混合ガスかどうかの判定に用いる着火エネルギーとして10Jの放電エネルギーを確保することが示されており、燃焼・爆発性の有無を判断するためには、これに準ずる放出エネルギーをもった着火方法が望まれる。
(2) Supply of sufficient ignition energy It is necessary to supply sufficient ignition energy to confirm the explosion range and low-temperature explosiveness of flame-retardant liquefied gases such as freon. The ISO10156 "Gases and gas mixtures-Determination of fire potential and oxidizing ability for the selection of cylinder valve outlets" standard specifies that 10J of discharge energy should be secured as the ignition energy used to determine whether a mixed gas is combustible. Therefore, in order to determine whether or not a substance is flammable or explosive, an ignition method with a corresponding release energy is desired.
上記観点から、前述した放電法、加熱法、溶断法の3つの着火方法のうち、低温液化ガス混合試料の燃焼・爆発試験に適した着火方法を検討した。
まず、放電法の場合、液相における放電着火には気相における放電着火の数百倍の電圧を必要とし、さらに放出エネルギーの定量化には直流電源が必須であるため、その設備や電路施工に多額の費用を必要とする。
次に、加熱法の場合、加熱する線の表面積や温度差によりエネルギー密度が変化して再現性が乏しいとともに、エネルギー密度が低いので、十分な着火エネルギーを供給する着火方法ではない。
From the above point of view, the ignition method suitable for the combustion/explosion test of the low-temperature liquefied gas mixed sample was examined among the three ignition methods of the discharge method, the heating method, and the fusion method.
First, in the discharge method, a voltage several hundred times higher than that in the gas phase is required for discharge ignition in the liquid phase. requires a large amount of expense.
Next, in the case of the heating method, the energy density varies depending on the surface area of the wire to be heated and the temperature difference, resulting in poor reproducibility.
一方、溶断法は、交流、直流どちらも使用可能で、放電法、加熱法と比べて大きな放出エネルギーを得ることができ、液相着火に用いるための電源設備や給電のための費用が安価である。
上記のことから、低温液化ガス混合試料の燃焼・爆発試験に用いる着火方法として溶断法が適している。
On the other hand, the fusing method can use both alternating current and direct current, and can obtain a large amount of energy released compared to the discharge method and heating method. be.
From the above, the fusing method is suitable as an ignition method for combustion and explosion tests of low-temperature liquefied gas mixture samples.
また、溶断法を着火方法として用いる燃焼・爆発試験装置を用いれば、既存の液化容器、及びその周辺に別途撹拌を目的とした装置を追加することなく、低温液化ガス混合試料を撹拌できるという知見を得た。
本発明はかかる知見に基づくものであり、具体的には以下の構成を備えてなるものである。
In addition, the knowledge that if a combustion/explosion test device that uses the fusion cutting method as an ignition method is used, a low-temperature liquefied gas mixture sample can be stirred without adding a separate device for stirring to the existing liquefaction container and its surroundings. got
The present invention is based on such findings, and specifically includes the following configurations.
(1)本発明に係る低温液化ガス混合試料の撹拌方法は、支燃性の低温液化ガスと可燃性物質が混合されてなる低温液化ガス混合試料に浸漬させた溶断線に該溶断線を溶断する溶断電流を供給することで着火する燃焼・爆発試験において前記低温液化ガス混合試料を撹拌する方法であって、前記溶断線に前記溶断電流より低い電流である加熱電流を供給して前記低温液化ガス混合試料を加熱し、該加熱によって生じる対流によって前記低温液化ガス混合試料を撹拌することを特徴とするものである。 (1) The method of stirring a low-temperature liquefied gas mixed sample according to the present invention is to melt-cut the fusing line immersed in the low-temperature liquefied gas mixed sample in which the combustion-supporting low-temperature liquefied gas and the combustible substance are mixed. A method of stirring the low-temperature liquefied gas mixture sample in a combustion/explosion test in which ignition is performed by supplying a fusing current to the low-temperature liquefaction by supplying a heating current that is lower than the fusing current to the fusing line. It is characterized by heating a gas mixture sample and stirring the low-temperature liquefied gas mixture sample by convection caused by the heating.
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記加熱によって前記低温液化ガスを気化させて、液体状態の前記低温液化ガス中に前記気化した低温液化ガスの気泡を生じさせることにより前記低温液化ガス混合試料を撹拌することを特徴とするものである。 (2) In addition, in the above-mentioned (1), the low-temperature liquefied gas is vaporized by the heating, and bubbles of the vaporized low-temperature liquefied gas are generated in the low-temperature liquefied gas in a liquid state. It is characterized by stirring a cryogenic liquefied gas mixture sample.
(3)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記加熱電流の供給は、前記低温液化ガス混合試料が貯留された気密容器の内圧が所定の圧力を超えないように行うことを特徴とするものである。 (3) In the above (1) or (2), the heating current is supplied so that the internal pressure of the airtight container in which the low-temperature liquefied gas mixed sample is stored does not exceed a predetermined pressure. It is characterized by
(4)また、本発明に係る低温液化ガス混合試料の撹拌装置は、上記(3)に記載の低温液化ガス混合試料の撹拌方法を実現するためのものであって、低温液化ガス混合試料を貯留する気密容器と、該気密容器内の低温液化ガス混合試料を冷却する冷却装置と、前記気密容器の内圧を常時検知して該検知した圧力が所定の上限値以上のときにHi信号、所定の下限値以下のときにLow信号を送信する第1の圧力検知装置と、前記低温液化ガス混合試料に浸漬された溶断線に一定の加熱電流を供給する電流供給装置とを備え、該電流供給装置は前記第1の圧力検知装置からHi信号が入力されたときに前記加熱電流の供給を停止し、Low信号が入力されたときに前記加熱電流の供給を開始するように制御する第1の制御手段を有することを特徴とするものである。 (4) Further, a low-temperature liquefied gas mixed sample stirring apparatus according to the present invention is for realizing the low-temperature liquefied gas mixed sample stirring method described in (3) above, wherein the low-temperature liquefied gas mixed sample is a cooling device for cooling the low-temperature liquefied gas mixed sample in the airtight container; an internal pressure of the airtight container is constantly detected; and a current supply device for supplying a constant heating current to the fusing wire immersed in the low-temperature liquefied gas mixed sample, wherein the current supply The device stops the supply of the heating current when a Hi signal is input from the first pressure detection device, and controls to start the supply of the heating current when a Low signal is input. It is characterized by having control means.
(5)また、本発明に係る低温液化ガス混合試料の撹拌装置は、上記(3)に記載の低温液化ガス混合試料の撹拌方法を実現するためのものであって、低温液化ガス混合試料を貯留する気密容器と、該気密容器内の低温液化ガス混合試料を冷却する冷却装置と、前記気密容器の内圧を常時検知して該検知した圧力を送信する第2の圧力検知装置と、前記低温液化ガス混合試料に浸漬された溶断線に加熱電流を供給する電流供給装置とを備え、前記電流供給装置は前記第2の圧力検知装置からの入力に基づいて前記加熱電流の電流値をPID制御する第2の制御手段を有することを特徴とするものである。 (5) Further, a low-temperature liquefied gas mixed sample stirring apparatus according to the present invention is for realizing the low-temperature liquefied gas mixed sample stirring method described in (3) above, wherein the low-temperature liquefied gas mixed sample is an airtight container for storing, a cooling device for cooling the low-temperature liquefied gas mixture sample in the airtight container, a second pressure detection device for constantly detecting the internal pressure of the airtight container and transmitting the detected pressure, the low temperature a current supply device for supplying a heating current to the fusing wire immersed in the liquefied gas mixed sample, wherein the current supply device PID-controls the current value of the heating current based on the input from the second pressure detection device. It is characterized by having a second control means for controlling.
本発明においては、溶断線に溶断電流より低い電流である加熱電流を供給して低温液化ガス混合試料を加熱し、加熱によって生じる対流によって低温液化ガス混合試料を撹拌することにより、液化容器及びその周辺に撹拌のための装置を別途追加する必要がなく、既存の燃焼・爆発試験の装置を用いて低温液化ガス混合試料の撹拌ができる。 In the present invention, the low-temperature liquefied gas mixed sample is heated by supplying a heating current that is lower than the fusing current to the fusing line, and the low-temperature liquefied gas mixed sample is stirred by the convection caused by the heating, whereby the liquefied container and its There is no need to add a separate device for stirring in the vicinity, and the low-temperature liquefied gas mixture sample can be stirred using the existing combustion/explosion test device.
[実施の形態1]
本発明の実施の形態1に係る低温液化ガス混合試料の撹拌方法は、溶断法を用いて着火する燃焼・爆発試験において、着火前に低温液化ガス混合試料を撹拌するものである。
本実施の形態における低温液化ガス混合試料の撹拌方法を説明するのに先立ち、まずは、上記燃焼・爆発試験に用いる試験装置の一例を図2~図6に基づいて説明する。
[Embodiment 1]
A method of stirring a low-temperature liquefied gas mixture sample according to Embodiment 1 of the present invention stirs a low-temperature liquefied gas mixture sample before ignition in a combustion/explosion test in which ignition is performed using a fusion cutting method.
Prior to explaining the method of stirring the low-temperature liquefied gas mixture sample in the present embodiment, first, an example of a test apparatus used for the combustion/explosion test will be explained with reference to FIGS. 2 to 6. FIG.
図2は、溶断法を用いて着火する低温液化ガス混合試料の燃焼・爆発試験装置1の全体構造を示すものである。
図2の燃焼・爆発試験装置1は、特許文献5に記載の「燃焼・爆発試験装置」と同様の構成を用いているので詳細な説明は省略し、以下、主要部分を概説する。なお、説明に用いる部材の名称は特許文献5の「燃焼・爆発試験装置」と同一とは限らない。
また、特許文献5の「燃焼・爆発試験装置」は放電着火を用いるものであり、着火に関わる構成部分は異なる。この点については後述にて詳細に説明する。
FIG. 2 shows the overall structure of a combustion/explosion test apparatus 1 for a low-temperature liquefied gas mixture sample that is ignited using the fusion cutting method.
Since the combustion/explosion test apparatus 1 of FIG. 2 uses the same configuration as the "combustion/explosion test apparatus" described in
Also, the "combustion/explosion test apparatus" of
燃焼・爆発試験装置1は、図2、図3に示すように、低温液化ガス混合試料3を貯留する気密容器5と、低温液化ガス混合試料3を所定の温度に保持する耐圧恒温容器7と、耐圧恒温容器7に伝達する冷熱を生成する冷凍機9とを備えている。
上記耐圧恒温容器7及び冷凍機9は本発明における冷却装置に相当する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the combustion/explosion test apparatus 1 includes an
The pressure-resistant
耐圧恒温容器7は、気密容器5を収容し、爆発を想定した耐圧性能を有する容器本体11と、容器本体11内に冷熱を伝達する第1冷熱伝達機構13と、容器本体11への侵入熱を遮断する第2冷熱伝達機構15と、気密容器5を保持する容器保持機構17を有している。
The pressure-resistant constant-
第1冷熱伝達機構13は、容器本体11の底部を覆うコールドベース19と(図3参照)、コールドベース19に一端側が接続され、他端側が容器本体11を貫通して容器本体11の外部に配置されるコールドロッド21(図3参照)を備えている。コールドロッド21は、冷熱伝達部材23を介して冷凍機9に接続している。
The first cold
第2冷熱伝達機構15は、容器本体11の外周面に接触して該外周面に冷熱を伝達する固体熱伝導部材25を備えており、固体熱伝導部材25は冷凍機9に接続している。
The second cold
また、第1冷熱伝達機構13及び第2冷熱伝達機構15は、コールドロッド21及び固体熱伝導部材25の温度調整を行う温度調整装置(図示なし)を備えている。コールドロッド21及び固体熱伝導部材25の温度調節は、後述する保持部材29に設けられた温度センサー31(図4参照)、コールドロッド21及び固体熱伝導部材25に装備されたヒーター(図示なし)を用いて行われ、温度センサー31の温度が所定の温度になるようにヒーターを制御することで、気密容器5内の低温液化ガス混合試料3を所定の温度に保持することができる。
Also, the first cold
容器保持機構17は、図3、図4に示すように、第1冷熱伝達機構13のコールドベース19に接触するベース板27と、ベース板27から立設するブリッジ状の保持部材29とを有しており、保持部材29には気密容器5が取り付けられている。また、保持部材29における気密容器5が固定されている部分の近傍には温度センサー31が設けられている。
The
本実施の形態における燃焼・爆発試験装置1は、上記のように構成された耐圧恒温容器7を備えたことにより、冷凍機9によって生成された冷熱を、第1冷熱伝達機構13の冷熱伝達部材23、コールドロッド21を介してコールドベース19に伝達し、さらに、ベース板27、保持部材29を介して気密容器5に伝達して、気密容器5を冷却している。
また、冷凍機9によって生成された冷熱は、第2冷熱伝達機構15の固体熱伝導部材25を介して容器本体11に伝達して、容器本体11を冷却している。
さらに前述のとおり、第1冷熱伝達機構13と第2冷熱伝達機構15は保持部材29の温度に基づいて冷熱伝達部材23及び固体熱伝導部材25の温度を調節し、気密容器5内の温度は平衡状態で保持される。
The combustion/explosion test apparatus 1 according to the present embodiment includes the pressure-resistant constant-
Cold heat generated by the
Further, as described above, the first cold
気密容器5は、被検体である低温液化ガス混合試料3を密封するものであり、上述のように保持部材29に固定されて耐圧恒温容器7の容器本体11の中央部に配置される。
気密容器5は、図5に示すように、保持部材29に固定される冷却ブロック33と、有底の筒状の液溜部35とを備えている。
冷却ブロック33はガスを導入するためのガス導入口37を有しており、ガス導入口37から導入されたガスは冷却ブロック33で冷却されて液状になり、液溜部35に貯留される。
なお、可燃性物質が常温で液体または個体の場合には、可燃性物質をあらかじめ液溜部35に導入しておいてもよい。
The
As shown in FIG. 5 , the
The
If the combustible substance is liquid or solid at room temperature, the combustible substance may be introduced into the
冷却ブロック33の上方には、導入継手39が突設されており、一対の導線41が導入継手39を貫通して気密容器5に挿入されている。導線41の一部は、気密容器5の内壁等に接触短絡しないようにするため絶縁材43を用いて被覆している。絶縁材43には燃焼の可能性のない材料(必要であれば碍子など)の使用が望ましい。可燃性の材料は被検体以外の燃焼が生じるため望ましくない。
An introduction joint 39 protrudes from the upper part of the
なお、図5は導入継手39としてハーメチックシール(ネジ継手部、パイプ、碍子からなる絶縁継手)を用いた例である。導入継手39にはハーメチックシールの他、シーリンググランドなどを用いてもよく、低温下で絶縁と気密が確保できるものであればよい。
また、図示しない圧力検知装置によって、気密容器5の内圧は常時監視可能になっている。
FIG. 5 shows an example in which a hermetic seal (an insulating joint consisting of a screw joint, a pipe and an insulator) is used as the introduction joint 39. As shown in FIG. In addition to a hermetic seal, a sealing gland or the like may be used for the introduction joint 39 as long as insulation and airtightness can be secured at a low temperature.
Further, the internal pressure of the
気密容器5に挿入された一対の導線41の端部には溶断線45が取り付けられており、溶断線45は液溜部35に配置される。低温液化ガスの液化調整時には溶断線45が液中に浸漬されるよう調整する。溶断線45は、Pt線の利用が推奨されるが、液調製に長時間必要な系や、調製中にPt表面の触媒効果が影響する場合には、Ni-Cr線やタングステン線、その他の材料を用いることができる。溶断線45と導線41の接続は銀ローが望ましく、着火時に反応の虞があるハンダは望ましくない。
A
一対の導線41における気密容器5の外側の端部は、図6に示すように溶断線45に電流を供給するための電流供給装置47が接続されている。電流供給装置47は、溶断線45を溶断可能な電流(溶断電流)を供給でき、さらに電流値の設定・変更が可能なものである。また、手動または外部からの信号によりスイッチ49をON/OFFすることで、電流の供給を開始及び停止できる。
なお、電流供給装置47と溶断線45を接続する導線41は、電流供給装置47から供給される電流に対応した十分な材質・線径を有するものであり、かつ、安定して使用できるように電流供給装置47及び溶断線45に接続されている。
The ends of the pair of
The
次に、上記のように構成された本実施の形態の燃焼・爆発試験装置1を用いて行う燃焼・爆発試験において、被検体である低温液化ガス混合試料3を撹拌する撹拌方法について図1、図6、図7を用いて説明する。
本実施の形態に係る低温液化ガス混合試料の撹拌方法は、溶断線45に溶断電流より低い電流である加熱電流を供給して低温液化ガス混合試料3を加熱し、該加熱によって生じる対流によって低温液化ガス混合試料3を撹拌することを特徴とするものである。
Next, in the combustion/explosion test performed using the combustion/explosion test apparatus 1 of the present embodiment configured as described above, FIG. Description will be made with reference to FIGS. 6 and 7. FIG.
In the method of stirring a low-temperature liquefied gas mixture sample according to the present embodiment, a heating current lower than the fusing current is supplied to the
まず、使用温度付近において溶断線45を溶断する溶断電流の値を予め計測しておく。一例として、液体窒素(以下、「LN2」と表記)に浸漬させた状態で使用した場合のPt線、Ni-Cr線の溶断電流を示すグラフを図7に示す。図7は、例えば線径φ0.3のPt線をLN2に浸漬させた場合、Pt線に約30A以上の電流を供給するとPt線が溶断することを示している。
溶断電流は、溶断線種固有の電気抵抗と溶融温度、線径、溶融温度と液化ガスとの温度差及び熱伝達率によって決まるので、これらの条件が同じであればLN2と例えばLO2で大きな差異はない。
First, the value of the fusing current for fusing the
The fusing current is determined by the electrical resistance specific to the fusing wire type, the melting temperature, the wire diameter, the temperature difference between the melting temperature and the liquefied gas, and the heat transfer coefficient. No big difference.
次に、気密容器5内に支燃性の低温液化ガス及び可燃性物質を導入して、被検体となる低温液化ガス混合試料3を気密容器5に貯留する。具体的には、ガス導入口37(図5参照)から支燃性のガスと可燃性のガスを導入して気密容器5内で液化調製することで、低温液化ガス混合試料3が液溜部35に貯留する。
Next, a combustion-supporting low-temperature liquefied gas and a combustible substance are introduced into the
溶断線45が十分浸漬するように低温液化ガス混合試料3を貯留した後、低温液化ガス混合試料3の撹拌を行う。具体的な撹拌方法の一例を図1に示す。
まず、予め計測しておいた溶断電流よりも低い電流値を電流供給装置47に設定し、スイッチ49をON状態にして電流の供給を開始する(以下、この電流を「加熱電流」という)(ステップS1)。加熱電流を供給された溶断線45は、溶断することなく加熱され、加熱された溶断線45によって低温液化ガス混合試料3が加熱される。低温液化ガス混合試料3が加熱されると液相内に対流が生じ、この対流によって低温液化ガス混合試料3の撹拌が進行する。
After storing the low-temperature liquefied
First, a current value lower than the fusing current measured in advance is set in the
また、加熱電流の値を調整して加熱量を上げて、低温液化ガス混合試料3の一部を気化させても良い。液体状態の低温液化ガス中に気化した低温液化ガスの気泡を生じさせることで、生じた気泡が液相内を上昇し、さらに効率的に撹拌することができる。
もっとも、上述のように低温液化ガスを気化させると、気相の増加によって気密容器5の内圧が上昇する。したがって、気密容器5の破損を防ぐため、加熱電流の供給は気密容器5の内圧が所定の圧力を超えないように行う必要がある。
Further, the value of the heating current may be adjusted to increase the amount of heating to partially evaporate the low-temperature liquefied
However, when the low-temperature liquefied gas is vaporized as described above, the internal pressure of the
この点、本実施の形態では、予め気密容器5の内圧の上限値(以下、「上限圧力」という)を設定し、気密容器5の内圧が上限圧力以上になったときに加熱電流の供給を停止する。具体的には、加熱電流の供給開始(ステップS1)後、気密容器5又はガス導入経路に設けられた圧力検知装置(図示なし)を用いて気密容器5の内圧を監視し(ステップS3)、内圧が上限圧力以上であるか否かを判断する(ステップS5)。内圧が上限圧力に達していない場合には加熱電流の供給及び内圧の監視を継続する。内圧が上限圧力に達したら、スイッチ49をOFF状態にして加熱電流の供給を停止する(ステップS7)。
In this regard, in the present embodiment, the upper limit of the internal pressure of the airtight container 5 (hereinafter referred to as "upper limit pressure") is set in advance, and the heating current is supplied when the internal pressure of the
このとき、撹拌が十分に行われて低温液化ガス混合試料3の濃度が均一であるか否かを判断し(ステップS9)、撹拌が十分であると判断される場合には、撹拌を終了する。低温液化ガス混合試料3の濃度の均一性を判断する方法は低温液化ガス混合試料3の組成に対応した方法を適宜用いればよい。なお、均一性を判断する方法の具体的な一例は実施例で後述する。
At this time, it is determined whether the stirring is sufficiently performed and the concentration of the low-temperature liquefied
ステップS9で撹拌が十分でないと判断される場合には、加熱電流の供給を停止したまま、低温液化ガス混合試料3を静置する(ステップ11)。前述したように、気密容器5は所定の温度を保持するよう制御されているため、加熱電流の供給によって加熱された低温液化ガス混合試料3は、静置することで第1冷熱伝達機構13、第2冷熱伝達機構15によって所定の温度まで冷却される。
If it is determined in step S9 that the stirring is not sufficient, the low temperature liquefied
冷却されることで、気化した低温液化ガス混合試料3は再度凝縮するので、気密容器5の内圧が下がる。本実施の形態では、加熱電流の供給を再開する目安として、予め気密容器5の内圧の下限値(以下、「下限圧力」という)を設定している。下限圧力は、例えば加熱電流を供給する前の内圧、即ち、耐圧恒温容器7によって所定の温度に保持されている時の内圧とする。
By cooling, the vaporized low-temperature liquefied
冷却によって低下する内圧を監視し(ステップS13)、内圧が下限圧力以下であるか否かを判断する(ステップS15)。内圧が下限圧力まで低下していない場合には静置及び内圧の監視を継続する。気密容器5の内圧が下限圧力まで下がったら、加熱電流の供給を再開する(ステップS1)。
以降、ステップ9で撹拌が十分である(低温液化ガス混合試料3の濃度が均一である)と判断されるまで、ステップ1~ステップ15を繰り返す。
The internal pressure that decreases due to cooling is monitored (step S13), and it is determined whether or not the internal pressure is equal to or lower than the lower limit pressure (step S15). If the internal pressure has not decreased to the lower limit pressure, continue to stand still and monitor the internal pressure. When the internal pressure of the
Thereafter, steps 1 to 15 are repeated until
撹拌が終了したら電流供給装置47の設定値を溶断線が溶断する電流値に変更し、スイッチ49をON状態にして溶断電流を供給することで、溶断線45が溶断し、被検体に着火することができる。
When the stirring is completed, the set value of the
以上のように、本実施の形態の低温液化ガス混合試料の撹拌方法によれば、溶断法を用いて着火を行う燃焼・爆発試験装置1の一般的な構成を用いて低温液化ガス混合試料3を撹拌することができるので、液化容器(気密容器5)及びその周辺に撹拌のための装置を別途追加する必要がなく、低温液化ガス混合試料3の爆発試験のような低温下、密閉系、小容量の爆発試験にも用いることができる。
As described above, according to the method of stirring a low-temperature liquefied gas mixture sample of the present embodiment, the low-temperature liquefied
なお、図1に示した例は、気密容器5の内圧上昇を伴うため、加熱電流の供給を間欠的に行って被検体の加熱と冷却を繰り返すものであったが、本発明はこれに限られない。例えば気密容器5の内圧に応じて加熱電流の値を調整するようにしてもよく、その場合には、気密容器5の内圧を一定に保持しながら加熱が行えるので、静置時間を設けずに継続的に加熱電流を供給できる。この場合、気泡は生じにくいが、気泡の発生を伴わない加熱であっても被検体に対流は生じるので、十分な印加時間を設けることで、濃度を均一化する撹拌効果を得ることができる。
In the example shown in FIG. 1, since the internal pressure of the
[実施の形態2]
実施の形態1は加熱電流の供給開始と停止を手動で行う例であったが、本実施の形態では、加熱電流の供給開始と停止を自動制御するように構成した低温液化ガス混合試料の撹拌装置を説明する。
[Embodiment 2]
Embodiment 1 was an example of manually starting and stopping the supply of the heating current. Describe the device.
本実施の形態に係る低温液化ガス混合試料の撹拌装置51(以下、単に「撹拌装置51」という)は、図8に示すように、低温液化ガス混合試料3を貯留する気密容器5と、気密容器5内の低温液化ガス混合試料3を冷却する冷却装置(図示なし)と、気密容器5の内圧を常時検知して該検知した圧力に基づいてHi信号又はLow信号を送信する第1の圧力検知装置53と、低温液化ガス混合試料3に浸漬された溶断線45に一定の加熱電流を供給する電流供給装置47とを備え、電流供給装置47は第1の圧力検知装置53からの入力に基づいて加熱電流の供給の開始及び停止を制御する第1の制御手段55を有している。
実施の形態1で説明した燃焼・爆発試験装置1と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、本実施の形態の特徴である第1の圧力検知装置53、第1の制御手段55について以下具体的に説明する。なお、図8の破線矢印は電気的な接続を示すものである。
As shown in FIG. 8, a low-temperature liquefied gas mixed sample stirring device 51 (hereinafter simply referred to as "stirring
The same parts as those of the combustion/explosion test apparatus 1 described in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The control means 55 will be specifically described below. It should be noted that dashed arrows in FIG. 8 indicate electrical connections.
<第1の圧力検知装置>
第1の圧力検知装置53は、例えば接点付き圧力計などで構成され、検知した圧力に基づいて、Hi信号又はLow信号を第1の制御手段55に送信するものである。第1の圧力検知装置53は、例えば気密容器5にガスを導入するガス導入管57などに設けられ、ガス導入管57の圧力を気密容器5の内圧に相当するものとして常時検知する。第1の圧力検知装置53には予め二つの閾値(上限値Hと下限値L)が設定されており、検知した圧力が設定した上限値H以上のときにはHi信号を、設定した下限値L以下のときにはLow信号を、第1の制御手段55に送信する。
<First pressure detector>
The first
<第1の制御手段>
第1の制御手段55は、例えばシーケンサーなどで構成され、第1の圧力検知装置53からの入力に基づいて、電流供給装置47のスイッチ49(図6参照)のON/OFFを制御する信号を電流供給装置47に送信し、加熱電流の供給開始及び停止を制御するものである。第1の制御手段55は、第1の圧力検知装置53からHi信号が入力されたときにはOFF信号を、Low信号が入力されたときにはON信号を、電流供給装置47に送信する。
電流供給装置47は、第1の制御手段55からOFF信号が入力されるとスイッチ49をOFF状態にして加熱電流の供給を停止する。また、ON信号が入力されるとスイッチ49をON状態にして加熱電流の供給を開始する。
<First Control Means>
The first control means 55 is composed of, for example, a sequencer or the like, and outputs a signal for controlling ON/OFF of the switch 49 (see FIG. 6) of the
When the OFF signal is input from the first control means 55, the
上記のように構成された撹拌装置51の動作について、図8に基づいて以下に説明する。
まず、ガス制御機器59によって支燃性のガスがガス導入管57を介して気密容器5の冷却ブロック33に導入される。導入された支燃性のガスは冷却ブロック33によって冷却されて液化し、液溜部35に貯留される。同様に、可燃性のガスが気密容器5に導入されて液化し、液溜部35に貯留される。気密容器5内に支燃性の低温液化ガスと可燃性の低温液化ガスが混合された低温液化混合ガス混合試料3を所定量貯留して、液溜部35に配置された溶断線45を浸漬させる。
The operation of the stirring
First, a combustion-supporting gas is introduced into the
このときの気密容器5の内圧に相当する値を下限値Lに設定する。また、気密容器5の耐圧性能に基づいて、上限値Hを設定する。
溶断線45の溶断電流を予め測定しておき、溶断電流より低い電流値を電流供給装置47に設定する。
A lower limit value L is set to a value corresponding to the internal pressure of the
The fusing current of the
電流供給装置47のスイッチ49をON状態にして、加熱電流の供給を開始する。加熱電流は導線41を介して溶断線45に供給され、溶断線45が加熱される。溶断線45が加熱されることで、低温液化ガス混合試料3が加熱され、一部が気化して気泡が発生する。液体状態の低温液化ガス中に気体状態の低温液化ガスが発生することで、低温液化ガス混合試料3が撹拌される。
The
低温液化ガス混合試料3の気相が増加することで気密容器5の内圧が上昇する。気密容器5の内圧が上昇することでガス導入管37の内圧も上昇し、上限値Hに設定した圧力に到達する。第1の圧力検知装置53は上限値H以上の圧力を検知すると、第1の制御手段55にHi信号を送信する。
第1の制御手段55は、第1の圧力検知装置53からHi信号が入力されると、電流供給装置47にOFF信号を送信する。
電流供給装置47は、第1の制御手段53からOFF信号が入力されると、スイッチ49をOFF状態にして加熱電流の供給を停止する。
As the vapor phase of the low-temperature liquefied gas mixed
The first control means 55 transmits an OFF signal to the
When the OFF signal is input from the first control means 53, the
加熱電流の供給が停止されると、気密容器5内の低温液化ガス混合試料3は図示しない冷却装置(実施の形態1の耐圧恒温容器7、冷凍機9に相当)によって冷却され、気化した低温液化ガスが凝縮して気密容器5の内圧が下がる。気密容器5の内圧が下がることでガス導入管57の内圧も減少し、下限値Hに設定した圧力まで下がる。
第1の圧力検知装置53は下限値L以下の圧力を検知すると、第1の制御手段55にLow信号を送信する。
第1の制御手段55は、第1の圧力検知装置53からLow信号が入力されると、電流供給装置47にON信号を送信する。
電流供給装置47は、第1の制御手段55からON信号が入力されると、スイッチ49をON状態にして加熱電流の供給を再開する。
上記動作を低温液化ガス混合試料3の濃度が均一になるまで繰り返す。
When the supply of the heating current is stopped, the low-temperature liquefied gas mixed
When the first
The first control means 55 transmits an ON signal to the
When the ON signal is input from the first control means 55, the
The above operation is repeated until the concentration of the low-temperature liquefied gas mixed
以上のように、本実施の形態においては、第1の圧力検知装置53と第1の制御手段55を備えたことにより、気密容器5の内圧に基づいて加熱電流を供給開始及び停止を自動制御で行うことができる。これにより、図1で説明したような低温液化ガス混合試料3の撹拌を自動で行うことができる。
As described above, in the present embodiment, by providing the first
[実施の形態3]
実施の形態1、2は、一定の加熱電流を溶断線45に供給し、気密容器5の内圧が上昇して所定の圧力以上になったときには加熱電流の供給を停止するものであった。本実施の形態では、気密容器5の内圧が所定の圧力を超えないように加熱電流の供給を自動制御する撹拌装置の他の態様として、PID制御を用いた例を説明する。
[Embodiment 3]
In Embodiments 1 and 2, a constant heating current is supplied to the
本実施の形態に係る低温液化ガス混合試料の撹拌装置61(以下、単に「撹拌装置61」という)は、図9に示すように、低温液化ガス混合試料3を貯留する気密容器5と、気密容器5内の低温液化ガス混合試料3を冷却する冷却装置(図示なし)と、気密容器5の内圧を常時検知して該検知した圧力を送信する第2の圧力検知装置63と、低温液化ガス混合試料3に浸漬された溶断線45に加熱電流を供給する電流供給装置47とを備え、電流供給装置47は第2の圧力検知装置63からの入力に基づいて加熱電流の電流値をPID制御する第2の制御手段65を有している。
図8と同様に実施の形態1で説明した燃焼・爆発試験装置1と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、本実施の形態の特徴である第2の圧力検知装置63、第2の制御手段65について以下具体的に説明する。なお、図9の破線矢印は図8と同様に電気的な接続を示すものである。
As shown in FIG. 9, a low-temperature liquefied gas mixed sample stirring device 61 (hereinafter simply referred to as "stirring
As in FIG. 8, the same parts as those of the combustion/explosion test apparatus 1 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. 63 and the second control means 65 will be specifically described below. It should be noted that dashed arrows in FIG. 9 indicate electrical connections as in FIG.
<第2の圧力検知装置>
第2の圧力検知装置63は、例えば圧力伝送器などで構成され、検知した圧力を第2の制御手段65に送信するものである。第2の圧力検知装置63は、例えばガス導入管57などに設けられ、ガス導入管57の圧力を気密容器5の内圧に相当するものとして検知して、検出した圧力値を常時第2の制御手段65に送信する。
<Second pressure detection device>
The second
<第2の制御手段>
第2の制御手段65は、例えばPID調節計などで構成され、第2の圧力検知装置63からの入力に基づいて、電流供給装置47の出力電流値をPID制御するものである。
第2の制御手段65には、予め気密容器5の内圧の設定値が入力されており、気密容器5の内圧がこの設定値になるのに必要な操作量(電流値の変更量)を電流供給装置47に送信する。具体的には、第2の圧力検知装置63から入力された圧力値が設定値よりも高ければ、電流値を下げる信号を電流供給装置47に送信し、設定値よりも低ければ電流値を上げる信号を電流供給装置47に送信する。
<Second Control Means>
The second control means 65 is composed of, for example, a PID controller or the like, and performs PID control of the output current value of the
A set value of the internal pressure of the
上記のように構成された撹拌装置61の動作について、図9に基づいて以下に説明する。
まず、実施の形態2と同様に気密容器5に低温液化ガス混合試料3を所定量貯留して、液溜部35に配置された溶断線45を浸漬させる。
The operation of the stirring
First, a predetermined amount of the low-temperature liquefied
次に、第2の制御手段65に気密容器5の内圧の設定値を入力する。
また、溶断線45の溶断電流を予め測定しておき、該溶断電流より低い電流値を電流供給装置47に設定する。
Next, the set value of the internal pressure of the
Also, the fusing current of the
電流供給装置47のスイッチ49をON状態にして、加熱電流の供給を開始する。加熱電流は導線41を介して溶断線45に供給され、溶断線45が加熱される。溶断線45が加熱されることで、低温液化ガス混合試料3が加熱され、加熱による対流が生じて低温液化ガス混合試料3が撹拌される。
The
このとき、第2の圧力検知装置63が設定値より高い圧力を検知すれば、第2の制御手段65は加熱電流の電流値を下げるように電流供給装置47を制御する。加熱電流の電流値が下がることで、加熱電流による加熱量よりも冷却装置(図示なし)による冷却量が上回り、気密容器5の内圧が下がる。
また、第2の圧力検知装置63が設定値より低い圧力を検知すれば、第2の制御手段65は加熱電流の電流値を上げるように電流供給装置47を制御する。
上記動作を低温液化ガス混合試料3の濃度が均一になるまで継続する。
At this time, if the second
Also, when the
The above operation is continued until the concentration of the low-temperature liquefied gas mixed
上記のように本実施の形態は、加熱電流の電流値をPID制御することで、気密容器5の内圧を一定に保持したまま加熱電流を供給し続けることができ、自動制御で低温液化ガス混合試料3の濃度を均一にすることができる。
なお、加熱電流のPID制御速度が冷却装置のコールドヘッドから気密容器5までの冷熱の伝達系統の応答速度より早くなるようにPIDパラメータを選定することで、気密容器5の温度制御との干渉や熱的平衡状態に陥ることを最小限にし、撹拌効果を高めることができる。
As described above, in this embodiment, by PID-controlling the current value of the heating current, the heating current can be continuously supplied while the internal pressure of the
By selecting the PID parameter so that the PID control speed of the heating current is faster than the response speed of the cold heat transfer system from the cold head of the cooling device to the
本発明に係る低温液化ガス混合試料の撹拌方法及び撹拌装置による作用効果について確認するための具体的な実験を行ったので、その結果について以下に説明する。 A specific experiment was conducted to confirm the effects of the stirring method and the stirring apparatus for a low-temperature liquefied gas mixture sample according to the present invention, and the results will be described below.
本実施例では、図8に示す撹拌装置51を用い、支燃性液化ガスLO2と可燃性物質LCH4を混合してなる低温液化ガス混合試料3の撹拌実験を行った。
電流供給装置47は、(株)テクシオ・テクノロジー社製PSW-360L30を使用した。
溶断線45は、線径φ0.3のPt線を使用した。
第1の圧力検知装置53は、接点付き圧力計を用いて上限値Hを0.2MPaG、下限値Lを0.02MPaGに設定した。
第1の制御手段55は、シーケンサーを使用した。
なお、前述したように図8の撹拌装置51における気密容器5には、図示しない冷却装置が接続されている。
In this example, using a
PSW-360L30 manufactured by Texio Technology Co., Ltd. was used as the
A Pt wire with a wire diameter of φ0.3 was used for the
For the first
The first control means 55 used a sequencer.
As described above, a cooling device (not shown) is connected to the
まず、酸素ガス(O2)+メタンガス(CH4)混合物を気密容器5に導入し、冷却して液化した混合物(LO2+LCH4混合液)を貯留した。
気密容器5内においてLO2+LCH4混合液(低温液化ガス混合試料)を所定量貯留した後、電流供給装置47の電流値を、この場合における溶断電流より小さい13Aに設定し、加熱電流を印加した。その後、電流供給装置47のスイッチ49のON/OFFを自動制御によって行った。
First, a mixture of oxygen gas (O 2 ) and methane gas (CH 4 ) was introduced into the
After storing a predetermined amount of the LO 2 + LCH 4 mixture (low-temperature liquefied gas mixture sample) in the
さらに本実施例では、撹拌の過程において、気密容器5内の気相からO2+CH4混合物の一部をサンプリングし、サンプリングしたガスを質量分析計(図示なし)に導入してCH4濃度を測定した。
なお、上記サンプリングは、混合物のガス組成に影響がない頻度で行った。
Furthermore, in this example, in the process of stirring, part of the O 2 +CH 4 mixture was sampled from the gas phase in the
The above sampling was performed at a frequency that does not affect the gas composition of the mixture.
図10に本実施例における結果を示す。
図10における下段のグラフは、加熱電流の供給開始及び停止時間を示している。
図10における上段のグラフの実線は、気密容器5の内圧を示すものであり、破線はサンプリングしたO2+CH4混合物のCH4濃度を示している。
FIG. 10 shows the results of this example.
The lower graph in FIG. 10 shows the start and stop times of the heating current supply.
The solid line in the upper graph of FIG. 10 indicates the internal pressure of the airtight container 5 , and the broken line indicates the CH4 concentration of the sampled O2 +CH4 mixture.
図10に示すように、加熱電流の印加後、気密容器5の内圧が第1の圧力検知装置53に設定した上限値Hの0.2MPaGまで上がったが、0.2MPaGになったところで電流供給を自動停止した。その後冷却装置の冷却によって容器内圧が下がり、約5分後に第1の圧力検知装置53に設定した下限値Lの0.02MPaGまで下がった。容器内圧が0.02MPaGになると加熱電流の供給が自動再開し、以降同様に、自動制御によって間欠的に加熱電流を印加した。
加熱電流は3回印加し、印加時間は1回あたり20~30秒、印加の間隔は5分から7分程度であった。
As shown in FIG. 10, after the heating current was applied, the internal pressure of the
The heating current was applied 3 times, each application time was 20 to 30 seconds, and the application interval was about 5 to 7 minutes.
なお、容器内圧が上限値Hから下限値Lまで下がる時間が5~7分程度と短時間であるが、これは、冷却装置の冷凍能力が非常に大きいこと、冷却装置のコールドヘッドから気密容器5までの冷熱の伝達系統の熱容量が気密容器5内の低温液化ガス混合試料3の熱容量を圧倒的に上回っているためである。
The time for the internal pressure of the container to drop from the upper limit value H to the lower limit value L is short, about 5 to 7 minutes. This is because the heat capacity of the cold heat transfer system up to 5 overwhelmingly exceeds the heat capacity of the low-temperature liquefied
開始時においてはLO2に比べてLCH4の比重が小さいため、気密容器5内の気相におけるCH4濃度は、液化する前のO2+CH4混合物中におけるCH4濃度よりも高くなっている。しかし、溶断線45に加熱電流を印加すると、気密容器5内におけるLO2+LCH4混合液が撹拌され、これに伴って気相中におけるCH4濃度は低くなる。
さらに、気密容器5の内圧が所定の圧力(本実施例では上限値Hの0.2MPaG)を超えないように間欠的に印加することで、印加回数に伴ってCH4濃度の低下速度が緩慢になっていき、加熱電流の印加前後でCH4濃度に変化がほとんどなくなったことで液相内組成が均一になったと推定できた。
Due to the lower specific gravity of LCH4 compared to LO2 at the beginning, the CH4 concentration in the gas phase inside the airtight container 5 is higher than the CH4 concentration in the O2 + CH4 mixture before liquefaction. . However, when a heating current is applied to the
Furthermore, by intermittently applying pressure so that the internal pressure of the
以上より、本発明に係る低温液化ガス混合試料の撹拌方法及び撹拌装置によれば、低温液化ガス混合試料に浸漬した溶断線に溶断電流より小さい加熱電流を導入して低温液化ガス混合試料を加熱することにより、低温液化ガス混合試料を撹拌することができ、低温液化ガス混合試料の組成を均一にできることが実証された。 As described above, according to the stirring method and the stirring device for the low-temperature liquefied gas mixture sample according to the present invention, the low-temperature liquefied gas mixture sample is heated by introducing a heating current smaller than the fusing current to the fusing wire immersed in the low-temperature liquefied gas mixture sample. By doing so, it was demonstrated that the low temperature liquefied gas mixed sample can be stirred and the composition of the low temperature liquefied gas mixed sample can be made uniform.
1 燃焼・爆発試験装置
3 低温液化ガス混合試料
5 気密容器
7 耐圧恒温容器
9 冷凍機
11 容器本体
13 第1冷熱伝達機構
15 第2冷熱伝達機構
17 容器保持機構
19 コールドベース
21 コールドロッド
23 冷熱伝達部材
25 固体熱伝導部材
27 ベース板
29 保持部材
31 温度センサー
33 冷却ブロック
35 液溜部
37 ガス導入口
39 導入継手
41 導線
43 絶縁材
45 溶断線
47 電流供給装置
49 スイッチ
51 撹拌装置(実施の形態2)
53 第1の圧力検知装置
55 第1の制御手段
57 ガス導入管
59 ガス制御機器
61 撹拌装置(実施の形態3)
63 第2の圧力検知装置
65 第2の制御手段
1 Combustion/
53 First
63 second
Claims (5)
前記溶断線に前記溶断電流より低い電流である加熱電流を供給して前記低温液化ガス混合試料を加熱し、該加熱によって生じる対流によって前記低温液化ガス混合試料を撹拌することを特徴とする低温液化ガス混合試料の撹拌方法。 In a combustion/explosion test in which a fusing wire immersed in a low-temperature liquefied gas mixture sample obtained by mixing a combustion-supporting low-temperature liquefied gas and a combustible substance is ignited by supplying a fusing current for fusing the fusing wire, the low-temperature A low-temperature liquefied gas mixed sample stirring method for stirring a liquefied gas mixed sample,
A low-temperature liquefaction characterized by supplying a heating current lower than the fusing current to the fusing wire to heat the low-temperature liquefied gas mixed sample, and stirring the low-temperature liquefied gas mixed sample by convection generated by the heating. A method of stirring a gas mixture sample.
低温液化ガス混合試料を貯留する気密容器と、
該気密容器内の低温液化ガス混合試料を冷却する冷却装置と、
前記気密容器の内圧を常時検知して該検知した圧力が所定の上限値以上のときにHi信号、所定の下限値以下のときにLow信号を送信する第1の圧力検知装置と、
前記低温液化ガス混合試料に浸漬された溶断線に一定の加熱電流を供給する電流供給装置とを備え、
該電流供給装置は前記第1の圧力検知装置からHi信号が入力されたときに前記加熱電流の供給を停止し、Low信号が入力されたときに前記加熱電流の供給を開始するように制御する第1の制御手段を有することを特徴とする低温液化ガス混合試料の撹拌装置。 A low-temperature liquefied gas mixed sample stirring device for realizing the low-temperature liquefied gas mixed sample stirring method according to claim 3,
an airtight container for storing the cryogenic liquefied gas mixed sample;
a cooling device for cooling the low-temperature liquefied gas mixture sample in the airtight container;
a first pressure detection device that constantly detects the internal pressure of the airtight container and transmits a Hi signal when the detected pressure is equal to or higher than a predetermined upper limit, and a Low signal when the detected pressure is equal to or lower than a predetermined lower limit;
A current supply device that supplies a constant heating current to the fusion wire immersed in the low-temperature liquefied gas mixture sample,
The current supply device stops supplying the heating current when a Hi signal is input from the first pressure detection device, and controls to start supplying the heating current when a Low signal is input. A low-temperature liquefied gas mixed sample stirring apparatus comprising a first control means.
低温液化ガス混合試料を貯留する気密容器と、
該気密容器内の低温液化ガス混合試料を冷却する冷却装置と、
前記気密容器の内圧を常時検知して該検知した圧力を送信する第2の圧力検知装置と、
前記低温液化ガス混合試料に浸漬された溶断線に加熱電流を供給する電流供給装置とを備え、
前記電流供給装置は前記第2の圧力検知装置からの入力に基づいて前記加熱電流の電流値をPID制御する第2の制御手段を有することを特徴とする低温液化ガスの撹拌装置。 A low-temperature liquefied gas mixed sample stirring device for realizing the low-temperature liquefied gas mixed sample stirring method according to claim 3,
an airtight container for storing the cryogenic liquefied gas mixed sample;
a cooling device for cooling the low-temperature liquefied gas mixture sample in the airtight container;
a second pressure detection device that constantly detects the internal pressure of the airtight container and transmits the detected pressure;
a current supply device that supplies a heating current to the fusing wire immersed in the low-temperature liquefied gas mixture sample,
The low-temperature liquefied gas agitator, wherein the current supply device has second control means for PID-controlling the current value of the heating current based on the input from the second pressure detection device.
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