JP3147005U - 噴出水蒸気による帯電実験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴出する高圧蒸気によって発生した静電気を効率的に蓄積して、発生する静電気量を正確に測定することができると共に、この静電気によって可燃性ガスが着火する危険性を目視によって確認させ、危険物取扱者の教育に資することができる噴出水蒸気による帯電実験装置を提供する。
【解決手段】加圧された水蒸気Ｓをノズル２４から噴出させる加圧水蒸気発生装置２０と、噴出する水蒸気Ｓに帯電する静電気を蓄積する大型の金属製球体３２を有する集電棒３０と、一対の放電電極４２，４３及びガス供給口４４を有し、透明材料で形成された燃焼観察管４０と、を備え、集電棒３０に蓄積された静電気により一対の放電電極４２，４３間で火花放電Ｆを発生させて燃焼観察管４０内の可燃性ガスＧを燃焼させる。
【選択図】図１

Description

本考案は、噴出水蒸気による帯電実験装置に関し、より詳細には、噴出水蒸気に帯電する静電気による火花放電で可燃性ガスを燃焼させ、噴出水蒸気による静電気の帯電を目視により観察することができる噴出水蒸気による帯電実験装置に関する。

従来、ノズルから水蒸気を噴出させると、摩擦により静電気が発生することが知られており、この噴出水蒸気による静電気を確認するための安全実技体験研修（非特許文献１参照）が行われている。この実験装置は、噴出水蒸気に発生する静電気の放電によって、燃焼観察管内で可燃性ガスを燃焼させて、噴出水蒸気の帯電を目視観察できるようにしている。

従来の噴出水蒸気による帯電実験装置１００は、図２に示すように、図示しない圧力容器内で発生させた高圧水蒸気Ｓをノズル１０２から噴出させる蒸気発生装置１０１と、高圧水蒸気Ｓによって発生する静電気を集電して蓄積する集電棒１０３と、集電棒１０３に蓄積された静電気の静電気量を測定する静電気測定装置１０４と、燃焼観察管１０５と、を備える。集電棒１０３の先端に取り付けられた直径略１０ｍｍの金属球１０６には、接続端子１０７が電気的に接続されている。金属球１０６は、ノズル１０２から噴出する高圧水蒸気Ｓ内に位置するように、ノズル１０２より１００ｍｍ程度前方に配置される。

燃焼観察管１０５は、透明材料で形成された円筒状容器１１０と、この円筒状容器１１０の内部に対向配置された一対の放電電極１１１，１１２と、を備える。円筒状容器１１０には、水素ガスなどの可燃性ガスＧを供給するガス供給口１１３が設けられ、ガスコック１１４、ガス管１１５を介して図示しないガスボンベに接続される。一方の放電電極１１１は、電線１１６によって集電棒１０３の接続端子１０７に電気的に接続され、他方の放電電極１１２は、アース線１１７によって大地１１８に接地される。

そして、高圧水蒸気Ｓの噴出により金属球１０６に蓄積された静電気によって、一対の放電電極１１１，１１２間で火花放電を発生させて、円筒状容器１１０内に供給された可燃性ガスＧを燃焼させるように構成されている。

株式会社エムネット 安全実技体験研修案内 ［平成２０年８月１８日検索］、インターネット ＜URL:http://www.mcc-mnet.com/kouza/osusume/anzen/kasai.html＞

従来の噴出水蒸気による帯電実験装置１００によると、噴出する高圧水蒸気Ｓによって発生した静電気は、集電棒１０３の金属球１０６に蓄積される。しかし、ノズル１０２から噴出する高圧水蒸気Ｓは拡散するので、小さな金属球１０６に蓄積される静電気量は少なく、また静電気量が不安定であり、全ての実験において、円筒状容器１１０内の可燃性ガスＧを確実に燃焼させるのに十分な火花放電を、一対の放電電極１１１，１１２間に発生させることができないという問題があった。即ち、噴出水蒸気による帯電実験を安定して行うことができなかった。また、小さな金属球１０６に蓄積される静電気量が少な過ぎるため、静電気測定装置１０４で静電気量を測定することができず、静電気量を正確に把握できないという問題があった。このように、高圧蒸気の噴出によって発生する静電気でも、可燃性ガスなどがあると着火する危険があることを目視によって確認させ、危険物取扱者を教育するための有効な実験装置はなかった。

本考案は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、噴出する高圧蒸気によって発生した静電気を効率的に蓄積して、発生する静電気量を正確に測定することができると共に、この静電気によって可燃性ガスが着火する危険性を目視によって確認させ、危険物取扱者の教育に資することができる噴出水蒸気による帯電実験装置を提供することにある。

本考案の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）加圧された水蒸気を噴出させる加圧水蒸気発生装置と、加圧水蒸気発生装置から噴出する水蒸気に帯電する静電気を集電して蓄積する大型の金属製球体を有する集電棒と、集電棒と電気的に接続される一対の放電電極が内部に対向配置されると共に、可燃性ガスを供給するガス供給口を有し、透明材料で形成された燃焼観察管と、を備え、集電棒に蓄積された静電気により一対の放電電極間で放電させ、放電に伴って発生する火花放電によって燃焼観察管に供給された可燃性ガスを燃焼させることを特徴とする噴出水蒸気による帯電実験装置。
（２）集電棒に蓄積された静電気の静電気量を測定する静電気測定装置を更に備えることを特徴とする（１）に記載の噴出水蒸気による帯電実験装置。

本考案の噴出水蒸気による帯電実験装置によれば、加圧水蒸気発生装置から噴出する水蒸気によって発生する静電気を大型の金属製球体で蓄積し、蓄積した静電気によって一対の放電電極間で確実に火花放電を発生させて、可燃性ガスを透明な燃焼観察管内で燃焼させるようにしたので、静電気を効率よく蓄積することができ、また、噴出水蒸気による静電気でも可燃性ガスが燃焼する危険性を目視により実体験することができ、火災爆発の危険性のある物質を取り扱う危険物取扱者などの教育効果を向上させることができる。

また、大型の金属製球体に蓄積される静電気量が多いので、静電気測定装置で静電気量を正確に測定することができ、噴出水蒸気によって発生する静電気量を正確に把握することができる。

以下、本考案に係る噴出水蒸気による帯電実験装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の噴出水蒸気による帯電実験装置１０は、加圧水蒸気発生装置２０と、集電棒３０と、燃焼観察管４０と、静電気測定装置５０と、を備える。

加圧水蒸気発生装置２０は、筐体２１内に配置された不図示の圧力容器と、この圧力容器内の水を加熱して蒸発させるヒータなどの不図示の加熱装置と、を備える。また、圧力容器には、圧力容器内の圧力を表示する圧力計２２、圧力容器内の圧力が所定の圧力より高くなったとき高圧水蒸気Ｓを外部に逃がす安全弁２３、高圧水蒸気Ｓを噴出させるノズル２４、及びノズル２４から噴出する高圧水蒸気Ｓを制御する操作バルブ２５が配管２６を介して接続される。

集電棒３０は、棒状スタンド３１と、棒状スタンド３１の上端に固定される大型の金属製球体３２と、棒状スタンド３１に取り付けられ、金属製球体３２に不図示の電線によって電気的に接続される接続端子３３と、を備え、金属製球体３２が加圧水蒸気発生装置２０のノズル２４の前方１５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度に位置するように配置される。

そして、本実施形態では、金属製球体３２は、内部が空洞であり、加圧水蒸気発生装置２０のノズル２４から噴出して拡散する水蒸気の拡散範囲と略同じ大きさ、具体的には、直径１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度の大きさに設定される。

燃焼観察管４０は、透明アクリル樹脂、透明塩ビ樹脂、及び透明ガラスなどの透明材料で形成される円筒状容器４１と、円筒状容器４１の内部に対向配置される一対の放電電極４２，４３と、を備える。

円筒状容器４１には、水素ガスなどの可燃性ガスＧを供給するガス供給口４４が設けられており、このガス供給口４４には、ガスコック４５及びガス管４６を介して不図示のガスボンベが接続される。

一方の放電電極４２は、電線４７によって集電棒３０の接続端子３３に電気的に接続され、他方の放電電極４３は、アース線４８によって大地４９に接地される。

以下、本実施形態の噴出水蒸気による帯電実験装置１０の実験手順について説明する。

まず、加圧水蒸気発生装置２０の操作バルブ２５を開いてノズル２４から、例えば、１．３ＭＰａ程度の高圧水蒸気Ｓを噴出させる。この時、高圧水蒸気Ｓには、ノズル２４から噴出するときの摩擦によって静電気が発生しており、この帯電した高圧水蒸気Ｓが拡散しながら集電棒３０の金属製球体３２に到達する。

そして、本実施形態では、金属製球体３２の大きさを高圧水蒸気Ｓの拡散範囲と略同じ大きさに設定しているので、高圧水蒸気Ｓの持つ静電気は、効率よく金属製球体３２に蓄積される。即ち、金属製球体３２に蓄積される静電気量は、上記した従来の実験装置１００の金属球１０６に蓄積される静電気量と比較して大幅に多い。

ここで、燃焼観察管４０のガスコック４５を開き、ガスボンベから可燃性ガスＧを円筒状容器４１内に供給した後、接続端子３３と放電電極４２とを導通させて金属製球体３２に蓄積された静電気によって一対の放電電極４２，４３間で火花放電Ｆを発生させる。この時、金属製球体３２には多くの静電気量が蓄積されているので、一対の放電電極４２，４３間で火花放電Ｆを確実に発生させることができる。また、一対の放電電極４２，４３間で発生する火花放電Ｆも大きいので、円筒状容器４１内の可燃性ガスＧに確実に着火することができる。

そして、実験者は、透明な円筒状容器４１内での可燃性ガスＧの燃焼状況を安全に視認することができ、これにより、噴出する高圧水蒸気Ｓによる帯電を視覚によって確認すると共に、可燃性ガスＧが存在するときの危険性を安全に体験することができる。

また、金属製球体３２に蓄積される静電気の静電気量は、従来の実験装置１００の静電気量と比較すると大幅に多いので、その静電気量を静電気測定装置５０によって正確に測定することができる。これにより、噴出する高圧水蒸気Ｓによって発生する静電気量を正確に把握することができる。

本考案に係る噴出水蒸気による帯電実験装置の一実施形態を説明するための構成図である。 従来の噴出水蒸気による帯電実験装置を説明するための構成図である。

符号の説明

１０ 噴出水蒸気による帯電実験装置
２０ 加圧水蒸気発生装置
２１ 筐体
２２ 圧力計
２３ 安全弁
２４ ノズル
２５ 操作バルブ
２６ 配管
３０ 集電棒
３１ 棒状スタンド
３２ 金属製球体
３３ 接続端子
４０ 燃焼観察管
４１ 円筒状容器
４２ 放電電極
４３ 放電電極
４４ ガス供給口
４５ ガスコック
４６ ガス管
４７ 電線
４８ アース線
４９ 大地
５０ 静電気測定装置
Ｓ 高圧水蒸気
Ｇ 可燃性ガス

Claims (2)

1. 加圧された水蒸気を噴出させる加圧水蒸気発生装置と、
   前記加圧水蒸気発生装置から噴出する前記水蒸気に帯電する静電気を集電して蓄積する大型の金属製球体を有する集電棒と、
   前記集電棒と電気的に接続される一対の放電電極が内部に対向配置されると共に、可燃性ガスを供給するガス供給口を有し、透明材料で形成された燃焼観察管と、を備え、
   前記集電棒に蓄積された前記静電気により前記一対の放電電極間で放電させ、前記放電に伴って発生する火花放電によって前記燃焼観察管に供給された前記可燃性ガスを燃焼させることを特徴とする噴出水蒸気による帯電実験装置。
2. 前記集電棒に蓄積された前記静電気の静電気量を測定する静電気測定装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の噴出水蒸気による帯電実験装置。

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