JP6076166B2 - Combustion and explosion test equipment - Google Patents

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全 水野
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本発明は、可燃性もしくは支燃性の低温液化ガスの燃焼・爆発試験装置に関する。   The present invention relates to a combustion / explosion test apparatus for flammable or combustion-supporting low-temperature liquefied gas.
可燃性もしくは支燃性の低温液化ガスは、これらを安全に取り扱うために、爆発範囲、表面の触媒効果、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。
燃焼・爆発を伴う試験には、解放系で実施する方法と密閉系で実施する方法がある。
In order to handle flammable or flammable low-temperature liquefied gas safely, it is necessary to measure conditions that cause combustion and explosion, such as measurement of explosion range, surface catalytic effect, minimum ignition energy, and power of explosion. is there.
For tests involving combustion and explosion, there are two methods: an open system and a closed system.
解放系とは、燃焼・爆発させる試料を大気に解放して着火させるか、試料を内容器に密閉して着火するが、着火後の爆発によって内容器の少なくとも一部を破損させることで内容器内の圧力を大気に解放するものである。
このような解放系の試験装置の例としては、例えば特許文献1の「爆発限界領域測定装置」や特許文献2の「可燃性ガス・蒸気の爆発試験装置」のような簡易的な設備の例がある。
The open system means that the sample to be burned / exploded is released to the atmosphere and ignited, or the sample is sealed in the inner container and ignited, but the inner container is destroyed by damaging at least a part of the inner container by the explosion after ignition. The internal pressure is released to the atmosphere.
Examples of such open system test devices include simple facilities such as “explosion limit region measurement device” in Patent Document 1 and “explosion test device for combustible gas / steam” in Patent Document 2. There is.
一方、密閉系とは、爆発させる混合ガス等の試料を入れた内容器を耐圧性がある外容器に入れ、爆発の圧力を大気に解放しないものである。このような密閉系の例として、例えば特許文献3に開示された「耐圧容器、及びそれを備える爆破処理施設」がある。この特許文献3には、燃焼排ガスと衝撃波を容器内で受け止めたうえで、排ガスを排出する機構を設ける構造であり、予想される爆発の威力に耐えられる耐圧容器とガスや衝撃波を排出する機構から構成される装置が開示されている。   On the other hand, a closed system is one in which an inner container containing a sample such as a mixed gas to be exploded is placed in a pressure-resistant outer container and the pressure of the explosion is not released to the atmosphere. As an example of such a closed system, there is a “pressure vessel and a blast treatment facility including the same” disclosed in Patent Document 3, for example. This Patent Document 3 is a structure in which combustion exhaust gas and shock waves are received in a container and a mechanism for discharging exhaust gases is provided. A pressure-resistant container that can withstand the expected power of explosion and a mechanism for discharging gas and shock waves An apparatus comprising the following is disclosed.
特許文献1,2,3はいずれも常温の可燃性ガスの爆発限界を測定する設備に関するものであり、低温液化ガスに関するものではない。低温液化ガスの爆発実験に関する先行技術としては、液体酸素と液体メタンの混合液を入れたステンレス容器の上方に着火源を設置し、着火爆発させて燃焼形態を検討した例が非特許文献1に開示されている。   Patent Documents 1, 2, and 3 all relate to equipment for measuring the explosion limit of a flammable gas at normal temperature, and do not relate to a low-temperature liquefied gas. As a prior art related to an explosive experiment of a low-temperature liquefied gas, there is an example in which an ignition source is installed above a stainless steel container containing a liquid mixture of liquid oxygen and liquid methane, and the combustion mode is examined by igniting explosion. Is disclosed.
特開平8-145921JP-A-8145921 特開2010-8135JP2010-8135 特開2006-292259JP2006-292259
可燃性の低温液化ガスが含まれる系は、可燃性物質及び支燃性物質の密度が高く、常温のガス燃焼・爆発に比べて非常に大きなエネルギーが放出される。従ってこのような系に対する燃焼・爆発試験はできる限り小規模で実施することが望ましい。
また、低温液化ガスの燃焼・爆発実験は、密閉系での実施が好ましい。なぜなら、小規模で再現精度よく低温液化ガスまたは低温液化ガスが共存する燃焼・爆発を伴う試験を実施するためには、外気からの侵入熱や空気成分の溶解、液化などを防ぐ必要があり、解放系での試験は困難だからである。
さらに、常温または常圧付近での低温液化ガスの着火試験は、低温液化ガスの多くは常温、常圧で気体であるため、周囲の侵入熱により試料とする低温液化ガスが蒸発し、気相、液相とも組成が連続的に変化し、またその変化を数値的に捉えることが難しい。
したがって、低温液化ガスが液体になる極低温での実験が必要となる。
ここで、低温液化ガスまたは低温液化ガスが共存する系として、液体酸素+液体メタン、液体酸素+液体プロパンなど支燃性液化ガスと可燃性液化ガスとの混合系と、液体酸素+固体金属粉、固体樹脂、活性表面をもつ固体混合物を含むこととし、これらを総称して「低温液化ガスまたは低温液化ガスが共存する系」と呼ぶこととする。
A system containing a combustible low-temperature liquefied gas has a high density of combustible materials and combustion-supporting materials, and emits much greater energy than gas combustion / explosion at room temperature. Therefore, it is desirable to perform the combustion / explosion test for such a system on a small scale as much as possible.
Further, it is preferable that the low temperature liquefied gas combustion / explosion experiment be performed in a closed system. Because it is necessary to prevent intrusion heat from outside air, dissolution of air components, liquefaction, etc. in order to conduct tests involving combustion / explosion in which low-temperature liquefied gas or low-temperature liquefied gas coexists with small-scale and reproducible accuracy, This is because testing in an open system is difficult.
Furthermore, in the ignition test of low temperature liquefied gas at normal temperature or near normal pressure, most of the low temperature liquefied gas is gas at normal temperature and normal pressure. In the liquid phase, the composition changes continuously, and it is difficult to grasp the change numerically.
Therefore, an experiment at an extremely low temperature where the low-temperature liquefied gas becomes liquid is required.
Here, as a system in which a low-temperature liquefied gas or a low-temperature liquefied gas coexists, a mixed system of a combustion-supporting liquefied gas such as liquid oxygen + liquid methane and liquid oxygen + liquid propane and a combustible liquefied gas, and liquid oxygen + solid metal powder And a solid resin and a solid mixture having an active surface, and these are collectively referred to as “a system in which a low-temperature liquefied gas or a low-temperature liquefied gas coexists”.
以上のように、可燃性の低温液化ガスが含まれる系の燃焼・爆発試験は、小規模で、密閉系で、極低温で行うのが好ましい。   As described above, the combustion / explosion test of the system containing the combustible low-temperature liquefied gas is preferably performed on a small scale in a closed system at an extremely low temperature.
この点、低温液化ガスの爆発実験に関し、非特許文献1に記載の方法は、大規模で、開放系で、常温で行うというものである。
そのため、非特許文献1の方法では、外気の侵入熱により被検体である低温液化ガスが非常に早い速度で蒸発してしまい、気相液相別の組成を推定できないばかりでなく、多くの試料を必要とするため、試験時の防護壁など安全面の環境整備や安全対策に非常に多くのコストが必要であった。
また、非特許文献1のような方法の場合、蒸発拡散、侵入熱の影響を少なくするためには大量の試料を使用する必要があり、大きなエネルギーの放出することから、試験時の安全確保に莫大なコストを必要とする。
In this regard, with respect to the low temperature liquefied gas explosion experiment, the method described in Non-Patent Document 1 is a large-scale, open system and performed at room temperature.
Therefore, according to the method of Non-Patent Document 1, not only the low-temperature liquefied gas as the analyte evaporates at a very high rate due to the intrusion heat of the outside air, but not only the composition for each gas phase and liquid phase can be estimated but also many samples. Therefore, a very large amount of cost was required for the safety environment and safety measures such as a protective wall during the test.
Further, in the case of the method as described in Non-Patent Document 1, it is necessary to use a large amount of sample in order to reduce the influence of evaporation diffusion and intrusion heat. A huge cost is required.
上記のように燃焼・爆発に関する試験設備については各種の先行技術が存在するものの、可燃性の低温液化ガスが含まれる系において、燃焼・爆発を伴う試験をより安全に精度よく繰り返し実施できる装置は提案されておらず、かかる装置の開発が望まれていた。   As described above, there are various prior art technologies related to combustion / explosion testing equipment, but in systems that contain flammable low-temperature liquefied gas, an apparatus that can repeatedly and safely perform tests involving combustion / explosion is possible. It has not been proposed, and the development of such a device has been desired.
(1)本発明に係る燃焼・爆発試験装置は、低温液化ガスの燃焼・爆発試験を実施するための装置であって、
外部から冷却されると共に内部が真空引きされる耐圧容器と、
該耐圧容器の内部に配置され、被検体である低温液化ガスを入れる低温液化ガス容器と、
該低温液化ガス容器を前記耐圧容器内に保持する容器保持機構と、
前記耐圧容器の上部に設けられて前記低温液化ガスを燃焼・爆発させた際に発生する燃焼ガスを系外に排出するための圧力解放機構とを有し、
前記圧力解放機構は、前記耐圧容器上部に設けられた開口を閉止すると共に上方に移動可能に設けられた弁体と、該弁体が前記低温液化ガスの燃焼・爆発によって上動したときに変形して弁体の移動エネルギーを吸収する緩衝材とを備えてなることを特徴とするものである。
(1) A combustion / explosion test apparatus according to the present invention is an apparatus for performing a low temperature liquefied gas combustion / explosion test,
A pressure-resistant container that is cooled from outside and evacuated inside;
A low-temperature liquefied gas container that is disposed inside the pressure-resistant container and that contains a low-temperature liquefied gas as a specimen;
A container holding mechanism for holding the low-temperature liquefied gas container in the pressure-resistant container;
A pressure release mechanism for discharging the combustion gas generated when the low-temperature liquefied gas is burned / exploded to the outside of the system, provided at the upper part of the pressure vessel,
The pressure release mechanism closes an opening provided in the upper part of the pressure vessel and is deformed when the valve body is moved upward by combustion / explosion of the low-temperature liquefied gas, and a valve body provided to be movable upward. And a cushioning material that absorbs the moving energy of the valve body.
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記耐圧容器の内部に銅もしくは銅合金からなるライナーを、前記耐圧容器上部及び内壁面に接触しないように設けたことを特徴とするものである。 (2) Further, in the above (1), a liner made of copper or a copper alloy is provided in the pressure vessel so as not to contact the upper portion of the pressure vessel and the inner wall surface. It is.
(3)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記緩衝材は、複数の部材からなり、該部材は前記弁体の外周部に対応する位置に配置されたものの高さが高く、内方に配置されたものの高さが低くなっていることを特徴とするものである。 (3) Further, in the above (1) or (2), the cushioning material is composed of a plurality of members, and the members are arranged at a position corresponding to the outer peripheral portion of the valve body. Is high, and the height of what is arranged inward is low.
(4)また、上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のものにおいて、前記緩衝材は、アルミニウム、鉛、銅またはこれらの合金からなることを特徴とするものである。 (4) Moreover, in the thing in any one of said (1) thru | or (3), the said buffer material consists of aluminum, lead, copper, or these alloys, It is characterized by the above-mentioned.
本発明においては、外部から冷却されると共に内部が真空引きされる耐圧容器と、該耐圧容器の内部に配置され、被検体である低温液化ガスを入れる低温液化ガス容器と、該低温液化ガス容器を前記耐圧容器内に保持する容器保持機構と、前記耐圧容器の上部に設けられて前記低温液化ガスを燃焼・爆発させた際に発生する燃焼ガスを系外に排出するための圧力解放機構とを有し、前記圧力解放機構は、前記耐圧容器上部に設けられた開口を閉止すると共に上方に移動可能に設けられた弁体と、該弁体が上動したときに該弁体に衝突して変形する緩衝材とを備えたことにより、低温液化ガス容器内の低温液化ガスを燃焼・爆発させた際に弁体が上動して緩衝材に変形を与えることによって燃焼・爆発によるエネルギーが吸収され、爆発によって発生する圧力及び衝撃による装置の破損を防止するとともに、耐圧容器及び付帯設備への延焼を防止することが可能となる。これによって、小規模で密閉系での低温液化ガス及び低温液化ガス共存下における着火・燃焼・爆発試験を可能とし、繰り返しの試験を可能としている。   In the present invention, a pressure-resistant container that is cooled from the outside and evacuated inside, a low-temperature liquefied gas container that is disposed inside the pressure-resistant container and that contains a low-temperature liquefied gas that is a subject, and the low-temperature liquefied gas container And a pressure release mechanism for discharging combustion gas generated when the low-temperature liquefied gas is burned / exploded to the outside of the system. The pressure release mechanism closes an opening provided in the upper part of the pressure vessel and is movably provided upward, and collides with the valve body when the valve body moves up. By providing a cushioning material that deforms, the valve body moves up and deforms the cushioning material when the low-temperature liquefied gas in the low-temperature liquefied gas container is burned or exploded, so that the energy from the combustion or explosion is increased. Absorbed and caused by explosion Thereby preventing damage to the device due to pressure and impact occurs, it is possible to prevent the fire spreading to the pressure vessel and ancillary equipment. As a result, ignition, combustion, and explosion tests can be performed in a small-scale closed system in the presence of low-temperature liquefied gas and low-temperature liquefied gas, and repeated tests are possible.
本発明の実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1の全体構造を説明する説明図であって、一部断面を含む分解斜視図である。It is explanatory drawing explaining the whole structure of the combustion / explosion test apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention, Comprising: It is a disassembled perspective view including a partial cross section. 本発明の実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1の耐圧容器を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the pressure | voltage resistant container of the combustion / explosion test apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1の耐圧容器の内部構造を説明する説明図であって、縦断面を図示したものであるIt is explanatory drawing explaining the internal structure of the pressure vessel of the combustion / explosion test apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention, Comprising: The longitudinal cross-section is illustrated 本発明の実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1の耐圧容器内に配置される低温液化ガス容器について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the low temperature liquefied gas container arrange | positioned in the pressure-resistant container of the combustion / explosion test apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1の低温液化ガス容器の保持機構について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the holding mechanism of the low-temperature liquefied gas container of the combustion / explosion test apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1の低温液化ガス容器の配置状態について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the arrangement | positioning state of the low temperature liquefied gas container of the combustion / explosion test apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1の圧力解放機構について説明する説明図である(その1)。It is explanatory drawing explaining the pressure release mechanism of the combustion / explosion test apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention (the 1). 本発明の実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1の圧力解放機構について説明する説明図である(その2)。It is explanatory drawing explaining the pressure release mechanism of the combustion / explosion test apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention (the 2). 本発明の実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1の圧力解放機構の他の態様について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the other aspect of the pressure release mechanism of the combustion / explosion test apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1の圧力解放機構の動作について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the pressure release mechanism of the combustion / explosion test apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention.
本発明の一実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1は、図1に示すように、外容器3と、外容器3内に設置されて、外部から冷却されると共に内部が真空引きされる耐圧容器5と、耐圧容器5の内部に配置され、被検体である低温液化ガスを入れる低温液化ガス容器7(図4参照)と、低温液化ガス容器7を耐圧容器5内に保持する容器保持機構9(図5参照)と、耐圧容器5の上部に設けられて低温液化ガスを燃焼・爆発させた際に発生する燃焼ガスを系外に排出するための圧力解放機構11と、容器保持機構9を介して低温液化ガス容器7を冷却するための液化冷却部13と、耐圧容器5を冷却するための耐圧容器冷却部15と、液化冷却部13と耐圧容器冷却部15を冷却する冷凍機16と、低温液化ガス容器7にガスを供給するガス容器17とを有している。
以下、各構成を詳細に説明する。
As shown in FIG. 1, a combustion / explosion test apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is installed in an outer container 3 and the outer container 3, cooled from the outside and evacuated inside. A pressure vessel 5, a low-temperature liquefied gas container 7 (see FIG. 4) that is disposed inside the pressure-resistant vessel 5 and that contains a low-temperature liquefied gas that is a subject, and a container holder that holds the low-temperature liquefied gas container 7 in the pressure-resistant vessel 5. A mechanism 9 (see FIG. 5), a pressure release mechanism 11 provided at the top of the pressure vessel 5 for discharging the combustion gas generated when the low-temperature liquefied gas is burned and exploded, and a container holding mechanism. 9, a liquefaction cooling unit 13 for cooling the low-temperature liquefied gas container 7, a pressure-resistant container cooling unit 15 for cooling the pressure-resistant container 5, and a refrigerator that cools the liquefaction cooling unit 13 and the pressure-resistant container cooling unit 15. 16 and gas for supplying gas to the low temperature liquefied gas container 7 And a vessel 17.
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
<外容器>
外容器3は、円形の底板部3aと、円筒状の側壁部3bと、耐圧容器5が設置される開口部3dが設けられた天板部3cを有している。外容器3内は、真空断熱されている。
<Outer container>
The outer container 3 has a circular bottom plate portion 3a, a cylindrical side wall portion 3b, and a top plate portion 3c provided with an opening 3d in which the pressure-resistant container 5 is installed. The inside of the outer container 3 is vacuum insulated.
<耐圧容器>
耐圧容器5は、図1〜図3に示すように、有底の筒体からなる耐圧容器本体31と、耐圧容器本体31の開口を覆う蓋体33(図1参照)と、耐圧容器本体31の内壁面を覆うライナー35(図3参照)と、耐圧容器本体31の内底に設けられる固体熱伝導部37(図3参照)とを有している。
耐圧容器5の各構成について詳細に説明する。
<Pressure vessel>
As shown in FIGS. 1 to 3, the pressure vessel 5 includes a pressure vessel main body 31 formed of a bottomed cylinder, a lid 33 (see FIG. 1) that covers the opening of the pressure vessel main body 31, and a pressure vessel main body 31. A liner 35 (see FIG. 3) that covers the inner wall surface of the container and a solid heat conducting portion 37 (see FIG. 3) provided on the inner bottom of the pressure vessel main body 31.
Each structure of the pressure vessel 5 will be described in detail.
≪耐圧容器本体≫
耐圧容器本体31は有底の筒体からなり、上端部にフランジ部31aを有している。耐圧容器本体31は、ステンレスなど、強度が高く加工が容易であり、熱伝導がしにくい材質からなる。
なお、耐圧容器本体31は図示しない真空ポンプによって真空引きされて真空になるように構成されている。具体的には、真空ポンプとして例えば油回転ポンプ等を使用し、蓋体33を貫通する配管を介して耐圧容器本体31内部が1×10-1Pa程度になるよう排気する。
≪Pressure vessel body≫
The pressure vessel main body 31 is formed of a bottomed cylinder, and has a flange portion 31a at the upper end. The pressure vessel main body 31 is made of a material such as stainless steel, which has high strength and is easy to process and hardly conducts heat.
The pressure vessel main body 31 is configured to be evacuated by a vacuum pump (not shown). Specifically, for example, an oil rotary pump or the like is used as a vacuum pump, and the pressure vessel main body 31 is evacuated to about 1 × 10 −1 Pa through a pipe penetrating the lid 33.
被検体が燃焼・爆発した場合は、低温液化ガス容器7は内部に数GPaの爆圧を受け破損するが、耐圧容器本体31にかかる圧力及び衝撃は、低温液化ガス容器7との間に空間を設けることで数MPa程度に減少する。よって、耐圧容器本体31の耐圧強度は、その程度で十分である。
耐圧容器は試料が燃焼・爆発したときに予想される爆発圧力の推算から必要耐圧を決定する。
液体や固体が爆発した場合の、発生ガスと衝撃波を含めた推算方法はすでに多く報告されている。これらは一般の液化酸素及び可燃性液化ガス混合物にも適用可能であり、推算が可能である。この推算値から、密閉系で液化支燃性ガスと液化可燃性ガス混合物が着火・爆発したときに破損の可能性がない容器の耐圧を計算することができる。参考文献として、A.G.STRENG他、Journal of Chemical and Engineering Data,Vol.4,No.2,p.127-April(1959)などがある。
When the subject burns or explodes, the low-temperature liquefied gas container 7 is damaged due to an explosion pressure of several GPa inside, but the pressure and impact applied to the pressure-resistant container body 31 are not separated from the low-temperature liquefied gas container 7. It is reduced to about several MPa by providing. Therefore, the pressure strength of the pressure vessel main body 31 is sufficient to that extent.
The pressure vessel determines the required pressure resistance from the estimated explosion pressure expected when the sample burns or explodes.
Many estimation methods including generated gas and shock wave in case of explosion of liquid or solid have already been reported. These are also applicable to general liquefied oxygen and combustible liquefied gas mixtures, and can be estimated. From this estimated value, it is possible to calculate the pressure resistance of the container that is not likely to be damaged when the liquefied combustion-supporting gas and the liquefied combustible gas mixture are ignited or exploded in a closed system. References include AGSTRENG et al., Journal of Chemical and Engineering Data, Vol. 4, No. 2, p. 127-April (1959).
爆轟が発生すると圧力解放機構11の動作(詳細は後述する)が間に合わない場合も考えられるので、耐圧容器本体31の耐圧は、爆轟時の衝撃波も含めた耐圧とすることで相互に安全をより確実に担保することができる。   Since the operation of the pressure release mechanism 11 (details will be described later) may not be in time when detonation occurs, the pressure resistance of the pressure vessel body 31 is mutually safe by setting the pressure resistance including the shock wave at the time of detonation. Can be secured more reliably.
≪蓋体≫
蓋体33は、図1に示すように、板状からなり耐圧容器本体31の開口を覆うようにして設置されている。
蓋体33には厚さ方向に貫通して耐圧容器本体31の内部に連通する開口部33aが設けられており、この開口部33aが本発明の耐圧容器5上部に設けられた開口に相当する。開口部33aには弁体19が挿入されて、開口部33aを閉止できるようになっている。
開口部33aの周囲には、開口部33aの縁に沿って溝部33b(図8参照)が設けられており、この溝部33bに弁体19と蓋体33間の密閉性を高めるためのO−リングシール等が設置可能になっている。
≪Cover body≫
As shown in FIG. 1, the lid 33 has a plate shape and is installed so as to cover the opening of the pressure vessel main body 31.
The lid 33 is provided with an opening 33a that penetrates in the thickness direction and communicates with the inside of the pressure vessel main body 31. The opening 33a corresponds to an opening provided on the pressure vessel 5 of the present invention. . The valve element 19 is inserted into the opening 33a so that the opening 33a can be closed.
A groove portion 33b (see FIG. 8) is provided around the opening portion 33a along the edge of the opening portion 33a. The groove portion 33b has an O− for enhancing the sealing performance between the valve body 19 and the lid body 33. Ring seals can be installed.
≪ライナー≫
ライナー35は、熱伝導性に優れ酸素ガスの曝轟にも燃焼性の低い材料、例えば銅もしくは真鍮などの銅合金等で形成されている。この理由について以下に説明する。
低温液化ガス及び低温液化ガスが共存する系の試験では、試験条件によっては、可燃物より支燃性液化ガスが大量に存在する系の試験の実施も行われる。そのとき、可燃性液化ガスと反応しない支燃性ガスは、周囲の材料等との燃焼反応を起こす場合がある。特にステンレスや鉄などは、低温下でも酸素ガス雰囲気で爆発的な燃焼反応をおこすため、燃焼ガスと直接接触する耐圧容器5がこれら材料であった場合、耐圧容器5への延焼の可能性がある。この対策として、耐圧容器5内部に銅または銅合金(真鍮)のライナー35を設置する。銅または真鍮は、非常に熱伝導がよく、爆発による熱を局部的に蓄積させることがないため、銅、真鍮への延焼がなく、耐圧容器5への延焼可能性もない。
≪Liner≫
The liner 35 is formed of a material having excellent thermal conductivity and low combustibility even when exposed to oxygen gas, for example, copper or a copper alloy such as brass. The reason for this will be described below.
In a test of a system in which a low-temperature liquefied gas and a low-temperature liquefied gas coexist, depending on the test conditions, a test of a system in which a large amount of a combustion-supporting liquefied gas is present is also performed. At that time, the combustion-supporting gas that does not react with the combustible liquefied gas may cause a combustion reaction with surrounding materials. In particular, stainless steel and iron cause an explosive combustion reaction in an oxygen gas atmosphere even at low temperatures. Therefore, if the pressure vessel 5 in direct contact with the combustion gas is made of these materials, there is a possibility of spreading to the pressure vessel 5. is there. As a countermeasure, a liner 35 of copper or copper alloy (brass) is installed inside the pressure vessel 5. Copper or brass has very good heat conduction and does not accumulate heat due to explosion locally. Therefore, there is no spread of fire to copper and brass, and there is no possibility of spreading to the pressure vessel 5.
ライナー35は、パンチングメタルでもよく、耐圧容器本体31内壁及び蓋体33に直接触れず、かつコールドベース37a(図3参照)またはベース板61(図5参照)に直接接触していることが望ましい。ライナー35が耐圧容器本体31内壁や蓋体33に接触していると、これら耐圧容器本体31内壁面や蓋体33からコールドベース37aやベース板61への伝熱ルートをつくり冷却効果を低下させる。また、コールドベース37aまたはベース板61と接触することで、ライナー35がコールドベース37aまたはベース板61とほぼ同じ温度にできるので、低温液化ガス容器7及び容器保持機構9への輻射熱を低減させる効果が期待できる。   The liner 35 may be punched metal, and is preferably not in direct contact with the inner wall of the pressure vessel main body 31 and the lid body 33 but in direct contact with the cold base 37a (see FIG. 3) or the base plate 61 (see FIG. 5). . When the liner 35 is in contact with the inner wall of the pressure vessel main body 31 and the lid 33, a heat transfer route is formed from the inner wall surface of the pressure vessel main body 31 and the lid 33 to the cold base 37a and the base plate 61 to reduce the cooling effect. . Further, since the liner 35 can be brought to substantially the same temperature as the cold base 37a or the base plate 61 by coming into contact with the cold base 37a or the base plate 61, the effect of reducing the radiant heat to the low temperature liquefied gas container 7 and the container holding mechanism 9 is achieved. Can be expected.
≪固体熱伝導部≫
固体熱伝導部37は、低温液化ガス容器7と液化冷却部13の間に設けられ(図6参照)、冷凍機16によって冷却される液化冷却部13の冷熱を低温液化ガス容器7に伝導するためのものである。
固体熱伝導部37は、図3に示す通り、耐圧容器本体31の底部を覆うコールドベース37aと、耐圧容器本体31の底部から下方に突出する棒状のコールドロッド37bを有している。固体熱伝導部37は、ライナー35と同素材であることが好ましい。
コールドロッド37bには図1に示す通り、液化冷却部13が接続されており、冷熱を伝導可能なっている。
固体熱伝導部37はロウ付けやメタルCリングなど、低温下でも異種金属が強固に固着する方法で耐圧容器本体31に固着させる。こうすることで、熱収縮時にもガス漏洩や材料の割れなどが生じることを抑制できる。
≪Solid heat conduction part≫
The solid heat conducting unit 37 is provided between the low temperature liquefied gas container 7 and the liquefied cooling unit 13 (see FIG. 6), and conducts the cold heat of the liquefied cooling unit 13 cooled by the refrigerator 16 to the low temperature liquefied gas container 7. Is for.
As shown in FIG. 3, the solid heat conducting unit 37 includes a cold base 37 a that covers the bottom of the pressure vessel main body 31 and a rod-like cold rod 37 b that protrudes downward from the bottom of the pressure vessel main body 31. The solid heat conducting portion 37 is preferably made of the same material as the liner 35.
As shown in FIG. 1, the liquefying and cooling unit 13 is connected to the cold rod 37b so that cold heat can be conducted.
The solid heat conducting portion 37 is fixed to the pressure vessel main body 31 by a method in which the dissimilar metal is firmly fixed even at a low temperature such as brazing or a metal C ring. By doing so, it is possible to suppress the occurrence of gas leakage or material cracking even during heat shrinkage.
<低温液化ガス容器>
低温液化ガス容器7は、図4に示すように、有底の筒状からなり、被検体の低温液化ガスを密封して保持するものである。
低温液化ガス容器7の開口端側にはブロック部53が設けられており、ブロック部53にはガス容器17からガスを供給するためのガス導入管55が接続されている。ブロック部53の側面には、被検体に着火する一対の放電電極57が挿入されている。
低温液化ガス容器7は、図5に示すように容器保持機構9により保持され、図6に示すように耐圧容器5中心に設置されることが望ましい。
放電電極57等を用いて被検体に着火すると、低温液化ガス容器7は、被検体の燃焼・爆発により破損する。
<Low temperature liquefied gas container>
As shown in FIG. 4, the low-temperature liquefied gas container 7 has a bottomed cylindrical shape and seals and holds the low-temperature liquefied gas of the subject.
A block 53 is provided on the open end side of the low-temperature liquefied gas container 7, and a gas introduction pipe 55 for supplying gas from the gas container 17 is connected to the block 53. A pair of discharge electrodes 57 for igniting the subject are inserted on the side surfaces of the block portion 53.
The low-temperature liquefied gas container 7 is preferably held by the container holding mechanism 9 as shown in FIG. 5 and installed at the center of the pressure-resistant container 5 as shown in FIG.
When the object is ignited using the discharge electrode 57 or the like, the low-temperature liquefied gas container 7 is damaged due to combustion or explosion of the object.
<容器保持機構>
容器保持機構9は、図5に示すように、固体熱伝導部37のコールドベース37aに接触することで冷却されるベース板61と、ベース板61から立設する一対の逆L字型からなり、先端部63aが対向するように配置された保持アーム63とを有している。
各保持アーム63は、図5に示す通り、先端部63a同士をボルト65で連結し、ボルト65によって先端部63a同士の隙間を調整できるようになっている。このため、先端部63aの間にブロック部53を配置してボルト65を締めれば、ブロック部53を挟持して保持することができる。(図6参照)。
低温液化ガス容器7は、図6に示すように、容器保持機構9が耐圧容器本体31内のコールドベース37a上に設置されることによって、低温液化ガス容器7が耐圧容器本体31内に配置される。低温液化ガス容器7は、固体熱伝導部37のコールドロッド37bからコールドベース37a、ベース板61、保持アーム63を介して冷却されるようになっている。
<Container holding mechanism>
As shown in FIG. 5, the container holding mechanism 9 includes a base plate 61 that is cooled by being in contact with the cold base 37 a of the solid heat conducting unit 37, and a pair of inverted L-shapes that are erected from the base plate 61. The holding arm 63 is disposed so that the tip 63a faces each other.
As shown in FIG. 5, the holding arms 63 are configured such that the tip portions 63 a are connected to each other with a bolt 65, and the gap between the tip portions 63 a can be adjusted by the bolt 65. For this reason, if the block part 53 is arrange | positioned between the front-end | tip parts 63a and the volt | bolt 65 is tightened, the block part 53 can be clamped and hold | maintained. (See FIG. 6).
As shown in FIG. 6, the low-temperature liquefied gas container 7 is disposed in the pressure-resistant container body 31 by installing the container holding mechanism 9 on the cold base 37 a in the pressure-resistant container body 31. The The low-temperature liquefied gas container 7 is cooled from the cold rod 37 b of the solid heat conducting unit 37 through the cold base 37 a, the base plate 61, and the holding arm 63.
<圧力解放機構>
圧力解放機構11について、図1、図7および図8に基づいて詳細に説明する。図7は、圧力解放機構11の一部を図示したものであり、下方から見上げた状態を図示したものである。図8は、図7の弁体19が上方に移動した状態の縦断面を図示したものである。
<Pressure release mechanism>
The pressure release mechanism 11 will be described in detail based on FIG. 1, FIG. 7, and FIG. FIG. 7 illustrates a part of the pressure release mechanism 11 and illustrates a state viewed from below. FIG. 8 illustrates a longitudinal section in a state where the valve body 19 of FIG. 7 has moved upward.
圧力解放機構11は、図1、図7および図8に示すように、蓋体33の開口部33aを閉止して耐圧容器5内を真空に保つと共に上方に移動可能に設けられた弁体19と、有底の筒状からなり蓋体33の上方を覆って弁体19が上動可能な空間を形成する飛散防止部材41(図1参照)、飛散防止部材41に設置されて弁体19が上動したときに弁体19に衝突して変形する緩衝材(緩衝材(高)21と緩衝材(低)23)と、弁体19の移動をガイドする弁体ガイド43とを備えている。   As shown in FIGS. 1, 7 and 8, the pressure release mechanism 11 closes the opening 33 a of the lid 33 to keep the inside of the pressure-resistant container 5 in a vacuum and is provided so as to be movable upward. The anti-scattering member 41 (see FIG. 1), which has a bottomed cylindrical shape and covers the upper side of the lid 33 to form a space in which the valve element 19 can move up, is installed in the anti-scattering member 41 and the valve element 19 A cushioning material (a cushioning material (high) 21 and a cushioning material (low) 23) that collides with the valve body 19 and deforms when the valve moves upward, and a valve body guide 43 that guides the movement of the valve body 19. Yes.
≪弁体≫
弁体19は、図1に示すように、筒部19aと、筒部19aの上端に設けられて筒部19aの外方に張り出す円板部19bを有している。筒部19aの径は耐圧容器5の蓋体33の開口部33aに挿入可能な径に設定されている。
弁体19はアルミニウムなど比較的軽量な金属で形成されることが望ましい。
上述したとおり、蓋体33には溝部33bが設けられており、O−リングシールなどを設置することで、弁体19の自重により弁体19と蓋体33との間を密閉して耐圧容器5内の真空を保つようになっている。
なお、弁体19上部と飛散防止部材41との間にコイルバネ45を設置して、弁体19を蓋体33側へより押圧するようにしてもよい。コイルバネ45の配置としては、例えば図9に示すように、圧力解放機構円板部19b中央と飛散防止部材41の間であって、コイルバネ45の外側に緩衝材(高)21が配置され、コイルバネ45の内側に緩衝材(低)23が配置されるようにすればよい。
≪Valve≫
As shown in FIG. 1, the valve body 19 has a cylinder part 19a and a disk part 19b provided at the upper end of the cylinder part 19a and projecting outward from the cylinder part 19a. The diameter of the cylindrical portion 19a is set to a diameter that can be inserted into the opening 33a of the lid 33 of the pressure vessel 5.
The valve body 19 is preferably formed of a relatively light metal such as aluminum.
As described above, the groove 33b is provided in the lid 33, and by installing an O-ring seal or the like, the pressure between the valve body 19 and the lid 33 is sealed by the dead weight of the valve body 19. The vacuum in 5 is maintained.
A coil spring 45 may be installed between the upper part of the valve body 19 and the scattering prevention member 41 so as to press the valve body 19 toward the lid 33 side. For example, as shown in FIG. 9, the coil spring 45 is disposed between the center of the pressure release mechanism disk portion 19 b and the anti-scattering member 41, and the buffer material (high) 21 is disposed outside the coil spring 45. The cushioning material (low) 23 may be disposed inside 45.
≪緩衝材(高)と緩衝材(低)≫
緩衝材(高)21と緩衝材(低)23は、飛散防止部材41における弁体19に対向する面に複数設置され、燃焼・爆発時に弁体19が飛散防止部材41に衝突するエネルギーを、自らが圧縮変形することで吸収して弁体19の破損を防止する。そのため、アルミニウムや鉛、銅またはこれらの合金など比較的柔らかい材料が適しており、また形状としては円錐形、角錐形等の先細の形状のものが好ましい。
≪Buffer material (high) and buffer material (low) ≫
A plurality of cushioning materials (high) 21 and cushioning materials (low) 23 are installed on the surface of the anti-scattering member 41 that faces the valve element 19, and energy that causes the valve element 19 to collide with the anti-scattering member 41 during combustion / explosion is obtained. It absorbs by compressing and deforming itself and prevents damage to the valve body 19. Therefore, a relatively soft material such as aluminum, lead, copper, or an alloy thereof is suitable, and a tapered shape such as a cone or a pyramid is preferable.
緩衝材(高)21は緩衝材(低)23よりも高さが高く設定されており、緩衝材(高)21は外周部に、緩衝材(低)23は内方に配置されている。このように配置する理由について以下に説明する。
圧力解放機構11の弁体19は、燃焼・爆発時の爆風及び衝撃波を受けて上方に移動するが、常に閉止時の姿勢(水平姿勢)を維持したまま上昇するわけではなく、図10(a)に示すように傾くことがほとんどである。この場合、弁体19の円板部19bはまず、外周部に配置されている緩衝材(高)21に衝突する。衝突により圧縮強度の弱い緩衝材頂部が徐々に圧縮破壊されるが、変形するにつれて強度が増すので、図10(b)に示すように、弁体19が水平になるように姿勢が修正される。仮に、緩衝材の高さが均等な場合、図10(a)に示すように、円板部19bが外周部にある緩衝材に衝突した後すぐにその内側にある緩衝材に衝突することになるため、弁体19の姿勢矯正効果が小さくなる。つまり、内方に配置する緩衝材の高さを低く設定したのは、弁体19の姿勢矯正を緩衝材が邪魔しないようにするためである。
The cushioning material (high) 21 is set to be higher than the cushioning material (low) 23, the cushioning material (high) 21 is disposed on the outer peripheral portion, and the cushioning material (low) 23 is disposed inward. The reason for this arrangement will be described below.
The valve element 19 of the pressure release mechanism 11 moves upward in response to the blast and shock wave during combustion / explosion, but does not always rise while maintaining the closed position (horizontal position). ) As shown in ()). In this case, the disc part 19b of the valve body 19 first collides with the cushioning material (high) 21 arranged on the outer peripheral part. The top of the cushioning material having a low compressive strength is gradually compressed and destroyed by the collision, but the strength increases as it is deformed. Therefore, as shown in FIG. 10B, the posture is corrected so that the valve body 19 is horizontal. . If the height of the cushioning material is uniform, as shown in FIG. 10 (a), the disk portion 19b collides with the cushioning material on the inside immediately after colliding with the cushioning material on the outer periphery. Therefore, the posture correction effect of the valve body 19 is reduced. That is, the reason why the height of the cushioning material disposed inward is set low is to prevent the cushioning material from interfering with the posture correction of the valve body 19.
但し、弁体19の衝突エネルギーは非常に大きいので、できるだけ多くの緩衝材によって、弁体19を受け止めることが望ましい。
そのため、飛散防止部材41の内方に緩衝材(低)23を配置して弁体19の衝突により破壊が進むにつれ圧縮に抗する力を増すようになっている。
つまり、緩衝材(高)21は、衝突エネルギーを吸収する役割の他に、弁体19の姿勢を修正する役割も有しており、緩衝材(低)23は弁体19の衝突を受け止めて衝突エネルギーを吸収する役割を有している。
However, since the collision energy of the valve body 19 is very large, it is desirable to receive the valve body 19 with as much cushioning material as possible.
For this reason, a buffer material (low) 23 is arranged inside the scattering prevention member 41 so that the force against compression is increased as the breakage proceeds due to the collision of the valve body 19.
That is, the buffer material (high) 21 has a role of correcting the posture of the valve body 19 in addition to absorbing the collision energy, and the buffer material (low) 23 receives the collision of the valve body 19. It has the role of absorbing collision energy.
なお、外周部と内方とで圧縮強度が異なる材質の緩衝材を設置するようにしてもよい。この場合、外周に設置されるものが、中心側に設置されるものよりも圧縮強度が低い材料を用いる。
なお、上記の説明では、緩衝材(高)21及び緩衝材(低)23を飛散防止部材41に設けた例を説明したが、緩衝材(高)21及び緩衝材(低)23は弁体19と飛散防止部材41の間にあればよく、例えば弁体19の円板部19bの上面に立設するようにしてもよい。
In addition, you may make it install the shock absorbing material of a material from which compressive strength differs in an outer peripheral part and an inner side. In this case, the material installed on the outer periphery uses a material having a lower compressive strength than that installed on the center side.
In the above description, the buffer material (high) 21 and the buffer material (low) 23 are provided on the anti-scattering member 41. However, the buffer material (high) 21 and the buffer material (low) 23 are the valve body. 19 and the anti-scattering member 41, for example, may be provided upright on the upper surface of the disc portion 19b of the valve body 19.
≪弁体ガイド≫
弁体ガイド43は、飛散防止部材41の弁体19側の面に設けられる筒状からなり、内側に弁体19の円板部19bが挿入可能になっている。
弁体ガイド43は、弁体19が上昇する際のガイドとして機能すると共に、破壊した緩衝材の飛散を防止する。
≪Valve guide≫
The valve body guide 43 has a cylindrical shape provided on the surface of the scattering prevention member 41 on the valve body 19 side, and the disc portion 19b of the valve body 19 can be inserted inside.
The valve body guide 43 functions as a guide when the valve body 19 ascends, and prevents the broken buffer material from scattering.
以上のように構成された本実施の形態に係る燃焼・爆発試験装置1を用いて燃焼・爆発試験する方法の一例を、圧力解放機構11の動作と共に説明する。
まず、外容器3と耐圧容器5との間の真空断熱層を真空にするとともに、低温液化ガス容器7外表面の温度を低温にする。この状態で、ガス(例えばメタンガスや酸素等)を定量導入し、低温液化ガス容器7内の温度及び圧力が平衡になるまで保持する。
An example of a method for performing a combustion / explosion test using the combustion / explosion test apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above will be described together with the operation of the pressure release mechanism 11.
First, the vacuum heat insulating layer between the outer vessel 3 and the pressure vessel 5 is evacuated and the temperature of the outer surface of the low temperature liquefied gas vessel 7 is lowered. In this state, a gas (for example, methane gas or oxygen) is quantitatively introduced and held until the temperature and pressure in the low temperature liquefied gas container 7 are in equilibrium.
次に、放電電極57に電流を印加して被検体を爆発させる。すると、燃焼ガス及び衝撃波により弁体19は瞬時に上方に移動して飛散防止部材41の緩衝材(高)21及び緩衝材(低)23に衝突して、エネルギーが吸収される。このとき仮に弁体19が傾いて上昇しても(図10(a)参照中の太矢印)、緩衝材(高)21に衝突することで次第に垂直に上昇する方向に軌道修正されて(図10(b)参照中の太矢印)、より多くの緩衝材(高)21および緩衝材(低)23に衝突可能になる。そのため、弁体19の衝突を均等にしっかり受け止めて効果的にエネルギー吸収され、弁体19や耐圧容器5の破損が防止される。   Next, a current is applied to the discharge electrode 57 to explode the subject. Then, the valve element 19 is instantaneously moved upward by the combustion gas and the shock wave and collides with the buffer material (high) 21 and the buffer material (low) 23 of the anti-scattering member 41 to absorb energy. At this time, even if the valve body 19 tilts and rises (thick arrow in FIG. 10A), the trajectory is corrected in the direction of gradually rising vertically by colliding with the cushioning material (high) 21 (see FIG. 10). 10 (b), a thick arrow), it is possible to collide with more cushioning material (high) 21 and cushioning material (low) 23. Therefore, the collision of the valve body 19 is received evenly and effectively, and the energy is effectively absorbed, and damage to the valve body 19 and the pressure vessel 5 is prevented.
以上のように、本実施の形態においては、圧力解放機構11を設け、低温液化ガス容器7内の低温液化ガスを燃焼・爆発させた際に弁体19が上動して緩衝材21、23に変形を与えることによって燃焼・爆発によるエネルギーを吸収するようにしたので、爆発によって発生する圧力及び衝撃による装置の破損を防止するとともに、耐圧容器及び付帯設備への延焼を防止することができる。これによって、小規模で密閉系での低温液化ガス及び低温液化ガス共存下における着火・燃焼・爆発試験を可能とし、繰り返しの試験を可能としている。   As described above, in the present embodiment, the pressure release mechanism 11 is provided, and when the low-temperature liquefied gas in the low-temperature liquefied gas container 7 is combusted / exploded, the valve body 19 moves up and the buffer materials 21, 23 Since the energy due to combustion / explosion is absorbed by giving deformation to the apparatus, it is possible to prevent damage to the apparatus due to the pressure and impact generated by the explosion, and to prevent the spread of fire to the pressure vessel and incidental equipment. As a result, ignition, combustion, and explosion tests can be performed in a small-scale closed system in the presence of low-temperature liquefied gas and low-temperature liquefied gas, and repeated tests are possible.
耐圧容器5の強度を低温液化ガスを燃焼・爆発させた際の圧力や衝撃波に十分に耐え得るものにするとすれば、容器の肉厚が厚くなり、熱容量が大きくなるため耐圧容器5を低温に維持するための冷凍機の能力が大きくなるが、本発明においては、圧力開放機構11を設けているので、これがない場合に比較すると、容器の肉厚を薄くすることが可能になっている。これによって、冷凍機として小型のものを使用でき、この点でも小規模なものにすることができる。   If the strength of the pressure vessel 5 is sufficient to withstand the pressure and shock wave when the low-temperature liquefied gas is burned / exploded, the vessel will become thicker and the heat capacity will increase, so the pressure vessel 5 will be kept at a low temperature. Although the capacity of the refrigerator for maintaining is increased, in the present invention, since the pressure release mechanism 11 is provided, the wall thickness of the container can be reduced as compared with the case without this. As a result, a small refrigerator can be used, and a small-scale refrigerator can also be used in this respect.
本発明の燃焼・爆発試験装置1による燃焼・爆発試験における圧力解放機構11の効果について、具体的な実施例に基づいて説明する。
本実施例においては、耐圧容器5は、その内容積を約5リットルとし、容器内で約3gのCH4+O2混合溶液が爆発することを想定し、そのときの爆発時最大圧を2.5MPaGと推定し容器耐圧を作成した。
低温液化ガス容器7は爆発時に容易に破損するよう容器壁をできるだけ薄肉とし、かつ伝熱抵抗をできる限り少なくするため、銅製とした。更に耐圧容器5底部の伝熱プレートに容器保持機構9を設け、低温液化ガス容器7が耐圧容器5の中心にできる限り近くに設置できる構造とした。
また、外容器3と耐圧容器5の間に真空断熱層を設けるとともに、耐圧容器5内部も真空状態を保った。
The effect of the pressure release mechanism 11 in the combustion / explosion test by the combustion / explosion test apparatus 1 of the present invention will be described based on specific examples.
In this embodiment, the pressure vessel 5 has an internal volume of about 5 liters, and it is assumed that about 3 g of the CH 4 + O 2 mixed solution will explode in the vessel, and the maximum pressure at the time of explosion is 2.5. Estimated to be MPaG and created a container pressure resistance.
The low-temperature liquefied gas container 7 was made of copper in order to make the container wall as thin as possible and to reduce the heat transfer resistance as much as possible so that it could be easily broken during an explosion. Further, the container holding mechanism 9 is provided on the heat transfer plate at the bottom of the pressure vessel 5 so that the low temperature liquefied gas vessel 7 can be installed as close to the center of the pressure vessel 5 as possible.
Moreover, while providing the vacuum heat insulation layer between the outer container 3 and the pressure vessel 5, the inside of the pressure vessel 5 was also kept in a vacuum state.
また、飛散防止部材41にアルミニウム製で円錐状の円錐高さ18mmの緩衝材(高)21を27個、同円錐高さ8mmの緩衝材(低)23を11個用意し、これらを接着剤で簡易的に取り付けた。
弁体19はアルミニウム製とし、O−リングにより自重及び真空である耐圧容器5によりシールした。
耐圧容器5のライナー35は厚さ2mmの純銅製とし、開口率20%、口径2mmのパンチングとし、耐圧容器5内壁との隙間を1〜2mmとなるよう耐圧容器5内のコールドベース37a上にガイドをつけて設置した。
In addition, 27 scattering materials (high) 21 made of aluminum and having a conical height of 18 mm and 11 cushioning materials (low) 23 having the same cone height of 8 mm are prepared for the scattering prevention member 41, and these are adhesives. It was attached simply.
The valve body 19 was made of aluminum, and was sealed with a pressure vessel 5 having its own weight and vacuum by an O-ring.
The liner 35 of the pressure vessel 5 is made of pure copper having a thickness of 2 mm, is punched with an opening ratio of 20% and a diameter of 2 mm, and is placed on the cold base 37a in the pressure vessel 5 so that the gap with the inner wall of the pressure vessel 5 is 1-2 mm. Installed with a guide.
各部品を組み上げたうえで、外容器3と耐圧容器5との間の真空断熱層を1×10-3Pa以下の真空状態にし、低温液化ガス容器7外表面の温度が85K以下になるように制御した。この状態で、真空である低温液化ガス容器7内に酸素ガスを定量導入し、低温液化ガス容器7内の温度及び圧力が平衡になるまで保持した。更にメタンガスを導入し、酸素導入と同様十分に平衡になる状態まで保持した。
このときメタンと酸素の導入量はCH4:O2=0.03mol:0.07molであった。十分平衡になったときの液化容器内の圧力は90kPa(abs)であった。
After assembling each part, the vacuum insulation layer between the outer container 3 and the pressure vessel 5 is evacuated to 1 × 10 −3 Pa or less so that the temperature of the outer surface of the low temperature liquefied gas container 7 is 85K or less. Controlled. In this state, oxygen gas was quantitatively introduced into the low-temperature liquefied gas container 7 which was a vacuum, and kept until the temperature and pressure in the low-temperature liquefied gas container 7 were in equilibrium. Further, methane gas was introduced and kept in a state of sufficient equilibrium as with oxygen introduction.
At this time, the amount of methane and oxygen introduced was CH 4 : O 2 = 0.03 mol: 0.07 mol. The pressure in the liquefaction vessel when it was sufficiently equilibrated was 90 kPa (abs).
この状態で、液化容器に装着した放電電極57に電流を印加したところ、低温液化ガス容器7内で爆発がおこり、低温液化ガス容器7が破損した。このときの放電エネルギーは最大で3mJであった。
その結果、低温液化ガス容器7、緩衝材(高)21、緩衝材(低)23、ライナー35、保持アーム63の一部に損傷を観測したが、耐圧容器5などにはダメージは観測されず、破損品を交換することで繰り返し試験に供されるに十分な強度を維持していることが確認された。
上記のことにより、燃焼・爆発試験装置1を用いれば、可燃性の低温液化ガスを含む系での燃焼・爆発試験に関し、精度良く繰り返し実施できることが確認された。
In this state, when an electric current was applied to the discharge electrode 57 attached to the liquefying container, an explosion occurred in the low temperature liquefied gas container 7, and the low temperature liquefied gas container 7 was damaged. The maximum discharge energy at this time was 3 mJ.
As a result, damage was observed in the cryogenic liquefied gas container 7, the buffer material (high) 21, the buffer material (low) 23, the liner 35, and a part of the holding arm 63, but no damage was observed in the pressure vessel 5 and the like. It was confirmed that sufficient strength was maintained for repeated tests by replacing damaged products.
From the above, it was confirmed that if the combustion / explosion test apparatus 1 is used, the combustion / explosion test in a system containing a combustible low-temperature liquefied gas can be repeatedly performed with high accuracy.
1 燃焼・爆発試験装置
3 外容器
3a 底部
3b 側壁部
3c 天板部
3d 開口部
5 耐圧容器
7 低温液化ガス容器
9 容器保持機構
11 圧力解放機構
13 液化冷却部
15 中間冷却部
16 冷凍機
17 ガス容器
19 弁体
19a 筒部
19b 円板部
21 緩衝材(高)
23 緩衝材(低)
31 耐圧容器本体
31a フランジ部
33 蓋体
33a 開口部
33b 溝部
35 ライナー
37 固体熱伝導部
37a コールドベース
37b コールドロッド
41 飛散防止部材
43 弁体ガイド
45 コイルバネ
53 ブロック部
55 ガス導入管
57 放電電極
61 ベース板
63 保持アーム
63a 先端部
65 ボルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion / explosion test apparatus 3 Outer container 3a Bottom part 3b Side wall part 3c Top plate part 3d Opening part 5 Pressure-resistant container 7 Low temperature liquefied gas container 9 Container holding mechanism 11 Pressure release mechanism 13 Liquefaction cooling part 15 Intermediate cooling part 16 Refrigerating machine 17 Gas Container 19 Valve body 19a Tube portion 19b Disc portion 21 Buffer material (high)
23 cushioning material (low)
31 pressure-resistant vessel body 31a flange portion 33 lid 33a opening 33b groove portion 35 liner 37 solid heat conducting portion 37a cold base 37b cold rod 41 scattering prevention member 43 valve element guide 45 coil spring 53 block portion 55 gas introduction tube 57 discharge electrode 61 base Plate 63 Holding arm 63a Tip portion 65 Bolt

Claims (4)

  1. 低温液化ガスの燃焼・爆発試験を実施するための装置であって、
    外部から冷却されると共に内部が真空引きされる耐圧容器と、該耐圧容器の内部に配置され、被検体である低温液化ガスを入れる低温液化ガス容器と、該低温液化ガス容器を前記耐圧容器内に保持する容器保持機構と、前記耐圧容器の上部に設けられて前記低温液化ガスを燃焼・爆発させた際に発生する燃焼ガスを系外に排出するための圧力解放機構とを有し、前記圧力解放機構は、前記耐圧容器上部に設けられた開口を閉止すると共に上方に移動可能に設けられた弁体と、該弁体が前記低温液化ガスの燃焼・爆発によって上動したときに変形して弁体の移動エネルギーを吸収する緩衝材とを備えてなることを特徴とする燃焼・爆発試験装置。
    An apparatus for conducting a combustion / explosion test of a low-temperature liquefied gas,
    A pressure-resistant container that is cooled from outside and evacuated inside, a low-temperature liquefied gas container that is disposed inside the pressure-resistant container and that contains a low-temperature liquefied gas that is a subject, and the low-temperature liquefied gas container is placed in the pressure-resistant container And a pressure release mechanism for discharging the combustion gas generated when the low-temperature liquefied gas is burned / exploded to the outside of the system. The pressure release mechanism closes the opening provided in the upper part of the pressure vessel and is deformed when the valve body is moved upward by combustion / explosion of the low-temperature liquefied gas. A combustion / explosion test apparatus comprising a buffer material that absorbs the movement energy of the valve body.
  2. 前記耐圧容器の内部に銅もしくは銅合金からなるライナーを、前記耐圧容器上部及び内壁面に接触しないように設けたことを特徴とする請求項1記載の燃焼・爆発試験装置。   The combustion / explosion test apparatus according to claim 1, wherein a liner made of copper or a copper alloy is provided inside the pressure vessel so as not to contact the upper portion of the pressure vessel and the inner wall surface.
  3. 前記緩衝材は、複数の部材からなり、該部材は前記弁体の外周部に対応する位置に配置されたものの高さが高く、内方に配置されたものの高さ低くなっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃焼・爆発試験装置。 The cushioning material is composed of a plurality of members, and the height of the members disposed at positions corresponding to the outer peripheral portion of the valve body is high, and the height of the members disposed inward is low. The combustion / explosion test apparatus according to claim 1 or 2, characterized by the above.
  4. 前記緩衝材は、アルミニウム、鉛、銅またはこれらの合金からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の燃焼・爆発試験装置。   The combustion / explosion test apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the buffer material is made of aluminum, lead, copper, or an alloy thereof.
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