JP4477590B2 - 燃焼実験装置 - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂製品やその他各種器具の燃焼実験を行う燃焼実験装置に関し、特に燃焼させる電力を供給する装置に関するものである。

従来、ＰＰやＡＢＳ樹脂などから成る合成樹脂製品を都市ゴミなどと一緒にゴミ焼却炉で焼却処理すると、焼却炉の燃焼温度が高くなって焼却炉を傷めるため、合成樹脂製品廃棄物は焼却せずに別途処分されているが、環境破壊の原因になり、処分場の確保が困難になってきている。一方、合成樹脂製品を焼却処理する焼却炉では、高い燃焼温度に耐える燃焼炉と発生したダイオキシンを熱分解させるための高温の燃焼部を配設する必要があり、設備構成が複雑になって設備コストが高くなるとともに高温燃焼用燃料等が必要になってランニングコストも高くなるという問題がある。また、万一の火災時などに、合成樹脂製品に限らず、室内の各種器具で、燃焼したときに有毒ガスを発生する製品が多くなっており、火災時の高い焼死率の原因になっているという問題がある。そのため、合成樹脂製品や各種器具が万一の火災時などで燃焼した場合にも、より安全性の高い燃焼性となる製品を開発することが望まれている。

上記のような要請を満たす製品を開発するためには、その燃焼実験を行う必要があり、本出願人は先に、合成樹脂製品を安全に燃焼させてその燃焼状態を分析することができる燃焼実験装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。

その燃焼実験装置の概略構成を図６を参照して説明する。１は燃焼対象物２を燃焼する燃焼室で、燃焼対象物２を載置して燃焼させる燃焼台３が下部中央に設置され、側壁に燃焼状態を視認する観測窓（図示せず）が配設されている。燃焼室１の側壁の下端部に燃焼用空気を導入するグリル開口４が設けられ、天井部の中央に設けられた排気口５に、排気ファンと排ガス処理装置を有する排気管路６が接続されている。燃焼室１の一側壁の上部と下部にはガス循環用の流出口７ａと流入口７ｂが設けられ、流出口７ａから燃焼室１内のガスを引き出してバグフィルタ装置８に通し、ガス中の煤を除去した後循環ファン９にて流入口７ｂから燃焼室１内に押し込むガス循環経路１０が設けられている。このガス循環経路１０にて燃焼室１内のガスや煤を除去して循環させることで燃焼対象物２の燃焼を制御し、急激に燃焼が拡大するのを抑制し、燃焼状態を観測し易くしている。

燃焼室１の上部には、燃焼室１内の雰囲気温度が異常に上昇した時に水を噴射して消火するスプリンクラー１１が配設され、開閉制御弁１２を介して水消火設備１３に接続されている。開閉制御弁１２は、排気口５の近傍に配置した温度検知器１４及び流出口７ａとバグフィルタ装置８の間に配置した温度検知器１５の検知温度がそれぞれ所定温度以上になると開弁するように構成されている。また、燃焼室１には、内部雰囲気のＨＣｌ濃度と、ＣＯ濃度とＯ₂ 濃度の比をモニタリングするとともに、燃焼室１内に作業者が入室する際の安全を確保するため、ＨＣｌ計１６と、ＣＯ／Ｏ₂ 計１７が設置されている。

この構成によると、燃焼室１内のガスをガス循環経路１０にて循環させることで、急激な燃焼拡大を抑制して自然燃焼状態を確実にかつ安定して実現できるとともに、抑制した自然燃焼によって大量発生した煤をバグフィルタ装置８で除去することで燃焼状態の確認・分析を的確に行うことができ、また燃焼室１から引き出したガスの温度が所定温度になるように循環ファン９を作動制御して循環させるガス流量を制御することで、燃焼室１内の温度を所定温度範囲に制御することができる。

なお、火災発生時に盤が延焼するのを防止する技術として、室内に設置された盤をケーブル火災による延焼から保護するため、盤の床下に敷設されたケーブルの盤直下の所定長さ範囲に難燃性又は不燃性のシートを巻き付けることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−７７００２号公報 特開平１０−２６３１０１号公報

ところで、上記特許文献１に記載された燃焼実験装置において、燃焼室１内に電源供給盤を配設し、電源供給盤から耐熱性の接続ケーブルにて燃焼対象物２自体又は燃焼台３に設置した別の発熱体に電力を供給し、燃焼対象物２を燃焼させるように構成した場合、燃焼対象物２の異常燃焼によってスプリンクラー１１が動作したときに、電源供給盤内に水が浸入し、作業者が電源供給盤で感電する恐れがあるという問題があり、また接続ケーブルがケーブルの外周に断熱材と耐熱性シートを巻き付けた耐熱ケーブルであっても、燃焼対象物２の燃焼状態によってはケーブル火災が発生し、電源供給盤に延焼する恐れがあるという問題もあった。なお、特許文献２に記載された構成ではこのような問題を十分に解消することはできない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、燃焼室内に配設した電源供給盤の延焼や電源供給盤での感電を確実に防止でき、燃焼実験時に高い安全性を確保することができる燃焼実験装置を提供することを課題とする。

本発明の燃焼実験装置は、燃焼実験を行う燃焼室内に、燃焼対象物を燃焼させる電力を供給する接続ケーブルを接続するコンセントをボックス内に装備した電源供給盤と、燃焼室内に消化用水を噴霧するスプリンクラーとを配設した燃焼実験装置において、電源供給盤のボックス内に、窒素ガスを噴出するガス噴出手段を設けたものである。

この構成によると、電源供給盤のボックス内に不活性ガスである窒素ガスを噴出することで、燃焼対象物の異常燃焼によって接続ケーブルがたとえ燃焼しても、ボックス内での燃焼を確実に防止することができるとともに、スプリンクラーから噴出された水の一部がボックス内にたとえ浸入したとしても、窒素ガスの噴出によってコンセントやその他の電子部品に付着した水を吹き飛ばして乾燥させることができて感電をも防止することができる。特に、加温されたドライの窒素ガスを噴出することで、より確実に感電防止を図ることができる。また、不活性ガスとして炭酸ガスを用いた場合には、高温下での水と炭酸ガスの作用によってコンセントの裸端子等の酸化・腐食の原因になり、耐久性を著しく劣化させることになるが、窒素ガスを用いているので、そのような弊害を来す恐れもない。

また、電源供給盤のボックスの底面にコンセントに接続した接続ケーブルを外部に延出する開口を形成し、この開口を、スリットを設けた弾性板にて閉鎖すると、ボックス下面の開口に設けた弾性板のスリットによる必要最小限の開口から接続ケーブルを外部に延出できるため、ボックス内への水の浸入をより確実に防止することができる。

また、電源供給盤のボックス内への水の浸入を検知して報知する感電警報手段を設けると、作業者が電源供給盤の絶縁性を認識できるため、感電防止を一層確実に図ることができる。

また、感電警報手段は、吸水部材と吸水部材に間隔をあけて配置した一対の電極を有する水浸入検知手段と、水浸入検知手段の通電にて作動する警報ランプとを備えていると、簡易な構成にて感電防止を確実に図ることができる。

また、燃焼室外に、商用電源を受電して所要の電圧に整流する絶縁トランスを内蔵した配電盤を配設し、配電盤と電源供給盤を接続した構成とすると、燃焼実験時の電源の供給状態の変化が商用電源側に及ばないので、燃焼対象物の燃焼実験として強制的に漏電状態を再現する実験を行っても、商用電源側への影響を皆無にすることができる。なお、電源供給盤には、燃焼実験が中断されては意味がないので、漏電ブレーカは設けられていない。

本発明の燃焼実験装置によれば、電源供給盤のボックス内に不活性ガスである窒素ガスを噴出することで、燃焼対象物の異常燃焼によって接続ケーブルがたとえ燃焼しても、ボックス内での燃焼を確実に防止することができ、またスプリンクラーから噴出された水の一部がボックス内にたとえ浸入したとしても、窒素ガスの噴出によってコンセントやその他の電子部品に付着した水を吹き飛ばして乾燥させることができて感電をも防止することができる。

以下、本発明の燃焼実験装置の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。なお、燃焼実験装置の基本的な構成は、図６を参照して説明した従来例と同じであるためその説明を援用し、図１〜図５においては同一の構成要素に対して同一参照符号を付している。

図１において、燃焼室１内の下部中央部の燃焼台３上に電源を供給して燃焼させる燃焼対象物２が設置され、燃焼室１の１つの隅部に配設された電源供給盤２１から接続ケーブル２２を通して電力を供給するように構成されている。また、燃焼室１の天井部には、異常燃焼時に、燃焼室１の中央部を中心にして全面に消火水を噴出できるように複数（図示例では５つ）のスプリンクラー１１が配設されている。また、燃焼室１の出入口２０の近傍の隅部に炭酸ガス消火器２３が設置されている。燃焼室１の外には、商用電源２５を受電する配電盤２４が配設されている。配電盤２４には、商用電源２５を所要の電圧に整流する絶縁トランスと、電源供給盤２１内の各コンセント毎に分電するとともにそれぞれにリモコンブレーカなどのスイッチ機構が介装された分電回路が内蔵されている。配電盤２４と電源供給盤２１とは、地下配線した給電ケーブル２６にて接続されている。

電源供給盤２１には、図２に模式的に示すように、そのボックス３１内に窒素ガスを噴出するガス噴出手段３２と、ボックス３１内への水の浸入を検知して報知する感電警報手段３３とが設けられている。

電源供給盤２１は、図３に示すように、キャスタ３０ａを有する可動台座３０上にボックス３１を設置して構成されている。電源供給盤２１のボックス３１は、前面扉３４にて開閉可能にかつシール材を介して密閉するように構成されている。３４ａは前面扉３４の取手部である。ボックス３１の底面には、図４に示すように、接続ケーブル２２や給電ケーブル２６を外部に延出するための開口３５が形成されており、かつこの開口３５は複数枚（図示例では２枚）のゴム板などの弾性板３６を並列配置して閉鎖され、弾性板３６、３６間に形成された任意に広がるスリット３７を通して接続ケーブル２２や給電ケーブル２６をボックス３１内外で配線するように構成されている。

ボックス３１内には、図５に示すように、前面扉３４を開いた時に正対するように上部から中間部の範囲に複数のコンセント３８ａ〜３８ｅが配設されている。これらコンセント３８ａ〜３８ｅは、例えば１００Ｖ（商用電源）、１００Ｖ（ＣＶＣＦ：安定化電源）、１２０Ｖ（ＣＶＣＦ）、２３０Ｖ（ＣＶＣＦ）、２００Ｖ（商用電源）であり、実験用途に応じて任意の電源を取り出せるように構成されている。なお、電源供給盤２１には、燃焼実験が中断されては意味がないので、漏電ブレーカは設けられていない。

ガス噴出手段３２は、図２、図３、図５に示すように、加温されたドライの窒素ガスを供給する窒素ガス源４０に接続されるとともに、ボックス３１内の天井面に沿ってその前部に配設されたガス供給管４１と、このガス供給管４１に適当間隔おきに配置された複数のノズル４２にて構成されており、各ノズル４２から各コンセント３８ａ〜３８ｅに向けて窒素ガスを噴出するように構成されている。

感電警報手段３３は、図２〜図５に示すように、ボックス３１の底面の開口３５の側部上に設置された水浸入検知手段４３と、前面扉３４に配設された警報ランプ４４にて構成されている。水浸入検知手段４３は、トレイ４５内に配置された吸水部材４６と、吸水部材４６に間隔をあけて配置した一対の電極４７ａ、４７ｂとを有し、図２に示すように、電源４８と警報ランプ４４と一対の電極４７ａ、４７ｂとを直列接続して構成され、吸水部材４６が吸水して一対の電極４７ａ、４７ｂ間が短絡すると、警報ランプ４４が点灯するように構成されている。

次に、動作について説明する。燃焼台３上に燃焼対象物２を載置し、この燃焼対象物２自体又はその燃焼に必要な加熱体から延出された接続ケーブル２２を、電源供給盤２１内のコンセント３８ａ〜３８ｅの中から選択した適当なものに接続する。なお、接続ケーブル２２は単一のケーブルに限るものではなく、適宜中継ケーブルを用いることができる。次に、配電盤２４のリモコンブレーカなどのスイッチ機構を操作して電源供給盤２１から接続ケーブル２２を通して燃焼に必要な電力を供給し、燃焼実験を行う。

燃焼室１内で燃焼実験中に、異常燃焼状態となって雰囲気温度が異常に高くなり、排気口５の近傍の温度検知器１４による検出温度が２００℃を超えると、開閉制御弁１２が開弁されて消火設備１３からスプリンクラー１１に消火水が供給され、水が強力に噴霧されて消火される。燃焼実験の終了時も同様である。これにより、ガラス窓から成る観測窓（図示せず）を有する燃焼室１においても、安全に燃焼実験を行うことができる。

また、開閉制御弁１２が開弁してスプリンクラー１１が作動すると同時に、電源供給盤２１のボックス３１内にガス噴出手段３２から不活性ガスである窒素ガスを噴出される。これにより、燃焼対象物２の異常燃焼によって接続ケーブル２２がたとえ燃焼しても、ボックス３１内に延焼するのを確実に防止することができる。また、スプリンクラー１１から噴出された水の一部が、電源供給盤２１のボックス３１と前面扉３４との間のシール材によるシール部を通過してボックス３１内にたとえ浸入したとしても、噴出された窒素ガスによってコンセント３８ａ〜３８ｅやその他の電子部品に付着した水を吹き飛ばして乾燥させることができ、感電防止効果を得ることができる。特に、加温されたドライの窒素ガスを噴出することで、より確実に感電防止を図ることができる。また、窒素ガスを用いているので、炭酸ガスを用いた場合のように水と炭酸ガスの作用によってコンセントの裸端子等の酸化・腐食の原因になり、耐久性を著しく劣化させる恐れもない。

また、本実施形態では、電源供給盤２１のボックス３１内への水の浸入を検知して報知する感電警報手段３３を設けたことで、作業者が電源供給盤２１の絶縁性を認識できて感電防止を図ることができる。特に、感電警報手段３３を、吸水部材４６と吸水部材４６に間隔をあけて配置した一対の電極４７ａ、４７ｂを有する水浸入検知手段４３と警報ランプ４４とを備えた構成とすることで、簡易な構成にて警報ランプ４４にて感電の恐れがあることが警報されるので、作業者の感電防止を確実に図ることができる。

また、燃焼室１内に作業者が入室する場合、ＨＣｌ計１６及びＣＯ／Ｏ₂ 計１７にて燃焼室１内の雰囲気をチェックすることで、有毒ガスに対して作業者の安全を確保することができる。

また、電源供給盤２１のボックス３１の底面に、給電ケーブル２６及び接続ケーブル２２を外部に延出する開口３５を形成し、この開口３５をスリット３７を設けた弾性板３６にて閉鎖しているので、ボックス３１下面の弾性板３６のスリット３７による必要最小限の開口から給電ケーブル２６及び接続ケーブル２２が外部に延出されるため、スプリンクラー１１から激しく消火水が噴射されても、ボックス３１内への水の浸入をより確実に防止することができる。なお、図３（ｂ）に仮想線で示すように、ボックス３１と前面扉３４のシール部を覆うように、ボックス３１にカバー５０を被せることで、ボックス３１内への水の浸入を一層確実に防止するのが好ましい。

また、燃焼室１外に、商用電源２５を受電して所要の電圧に整流する絶縁トランスを内蔵した配電盤２４を配設し、配電盤２４と電源供給盤２１を給電ケーブル２６で接続しているので、燃焼実験時の電源の供給状態の変化が商用電源側に及ばないので、燃焼対象物２の燃焼実験として強制的に漏電状態を再現する実験を行っても、商用電源２５側に影響を与える恐れを皆無にすることができる。

本発明にかかる燃焼実験装置は、電源供給盤のボックス内に不活性ガスである窒素ガスを噴出することで、燃焼対象物の異常燃焼によって接続ケーブルがたとえ燃焼しても、ボックス内での燃焼を確実に防止することができ、またボックス内のコンセントやその他の電子部品に付着した水を吹き飛ばして乾燥させることができて感電をも防止することができて高い安全性を確保できるので、各種製品の燃焼実験に有用である。

本発明の一実施形態の燃焼実験装置における燃焼室の平面配置模式図 同実施形態の電源供給盤の要部構成を示す模式図 同実施形態の電源供給盤の具体構成を示す図（（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図） 図３のＡ−Ａ矢視底面図 同実施形態の電源供給盤の前面扉を除去した正面図 従来例の燃焼実験装置の燃焼室回りの概略構成図

符号の説明

１ 燃焼室
２ 燃焼対象物
１１ スプリンクラー
２１ 電源供給盤
２２ 接続ケーブル
２４ 配電盤
２５ 商用電源
３１ ボックス
３２ ガス噴出手段
３３ 感電警報手段
３５ 開口
３６ 弾性板
３７ スリット
３８ａ〜３８ｅ コンセント
４３ 水浸入検知手段
４４ 警報ランプ
４６ 吸水部材
４７ａ、４７ｂ 電極

Claims (5)

1. 燃焼実験を行う燃焼室内に、燃焼対象物を燃焼させる電力を供給する接続ケーブルを接続するコンセントをボックス内に装備した電源供給盤と、燃焼室内に消化用水を噴霧するスプリンクラーとを配設した燃焼実験装置において、電源供給盤のボックス内に、窒素ガスを噴出するガス噴出手段を設けたことを特徴とする燃焼実験装置。
2. 電源供給盤のボックスの底面にコンセントに接続した接続ケーブルを外部に延出する開口を形成し、この開口を、スリットを設けた弾性板にて閉鎖したことを特徴とする請求項１記載の燃焼実験装置。
3. 電源供給盤のボックス内への水の浸入を検知して報知する感電警報手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼実験装置。
4. 感電警報手段は、吸水部材と吸水部材に間隔をあけて配置した一対の電極を有する水浸入検知手段と、水浸入検知手段の通電にて作動する警報ランプとを備えていることを特徴とする請求項３記載の燃焼実験装置。
5. 燃焼室外に、商用電源を受電して所要の電圧に整流する絶縁トランスを内蔵した配電盤を配設し、配電盤と電源供給盤を接続したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の燃焼実験装置。

Images