JP6178645B2 - Low temperature container for liquefied gas combustion / explosion test and combustion / explosion test apparatus equipped with the container - Google Patents
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Description
本発明は、可燃性もしくは支燃性の低温液化ガスの燃焼・爆発試験に用いる液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器及び該容器を備えた燃焼・爆発試験装置に関する。
本明細書において、低温液化ガスまたは低温液化ガスが共存する系には、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。
The present invention relates to a liquefied gas combustion / explosion test cryocontainer used for combustion / explosion tests of flammable or combustion-supporting low-temperature liquefied gas, and a combustion / explosion test apparatus including the container.
In this specification, low-temperature liquefied gas or a system in which low-temperature liquefied gas coexists includes liquid oxygen + liquid methane, liquid oxygen + liquid propane, etc., a mixed system of combustible liquefied gas and combustible liquefied gas, liquid oxygen + A solid metal powder, a solid resin, and a solid mixture having an active surface are included, and these are collectively referred to as “a system in which a low-temperature liquefied gas or a low-temperature liquefied gas coexists”.
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。
このような測定に用いる試験装置の例として、可燃性のガスを対象としたものとしは、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。
また、粉体を対象とした試験装置としては、例えば特許文献３の「粉塵爆発試験装置」や、特許文献４の「粉塵爆発試験装置および粉塵爆発試験方法」がある。
また、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。
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.
As an example of a test apparatus used for such a measurement, for example, a "flammable gas / steam explosion test" in Patent Document 1 or "Explosion Limit Area Measuring Device" in Patent Document 1 is assumed as a target for combustible gas. There is an example of simple equipment such as “apparatus”.
Moreover, as a test apparatus for powders, for example, there are “a dust explosion test apparatus” in Patent Document 3 and “a dust explosion test apparatus and a dust explosion test method” in Patent Document 4.
In addition, as a prior art related to low temperature liquefied gas explosion experiments, there is a non-patented example in which an ignition source was installed above a stainless steel container containing a mixture of liquid oxygen and liquid methane, and the combustion mode was examined by ignition and explosion. It is disclosed in Document 1.
可燃性ガスと支燃性ガスの混合気体は一般に温度が低くなると爆発範囲（混合気体に着火源がある場合に、混合気体が着火・爆発する濃度の下限濃度と上限濃度の間の範囲）が狭くなったり、最小着火エネルギーが大きくなったりする傾向を示す。そのため、低温液化ガスの燃焼・爆発試験は、温度条件を同じにして繰り返し試験を実施する必要があり、精度の高い試験を実施するためには、試験装置ごとに恒温槽や温度を一定にできる恒温室内での実施が必須である。
特に支燃性ガスとして代表的な酸素ガスは、沸点が大気圧で90Kであり、大気圧下で液体状態での着火や爆発を伴う試験や、液体酸素が共存する系では、90K以下に長期間保つ必要がある。
Combustion gas and combustion-supporting gas mixture generally has an explosive range when the temperature is low (range between the lower and upper concentration limits at which the mixed gas ignites and explodes when the mixed gas has an ignition source) Shows a tendency to become narrower or to increase the minimum ignition energy. Therefore, low temperature liquefied gas combustion / explosion tests need to be repeated under the same temperature conditions. To conduct highly accurate tests, the temperature chamber and temperature can be kept constant for each test device. Implementation in a temperature-controlled room is essential.
In particular, oxygen gas, which is a typical combustion-supporting gas, has a boiling point of 90K at atmospheric pressure, and it is longer than 90K in tests involving ignition and explosion in liquid state at atmospheric pressure and in systems where liquid oxygen coexists. It is necessary to keep the period.
しかしながら、上述した特許文献１〜４及び非特許文献１に記載の試験方法は、いずれも常温のガスや粉体を対象にしている。そのため、これらを用いて燃焼・爆発を伴う上記の測定や推定のための試験を行う場合には、雰囲気の温度の影響や気液の状態が異なるときの影響を測定することができない。
また、非特許文献１のものは、外気の侵入熱により被検体である液化ガスが非常に早い速度で蒸発してしまい、気相液相双方で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となるという問題がある。
However, all of the test methods described in Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Document 1 described above are directed to normal temperature gases and powders. For this reason, when the above-mentioned measurement and estimation tests involving combustion and explosion are performed using these, the influence of the temperature of the atmosphere and the influence when the gas-liquid state is different cannot be measured.
Further, in Non-Patent Document 1, not only the liquefied gas as the specimen evaporates at a very high rate due to the intrusion heat of the outside air, but the composition cannot be estimated in both the gas phase and the liquid phase, as well as many samples. Therefore, there is a problem that a great amount of cost is required for the safety environment and safety measures such as a protective wall at the time of testing.
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、可燃性もしくは支燃性の低温液化ガスを所定の低温に保持してこれらの燃焼・爆発試験に用いることができる液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器及び該容器を備えた燃焼・爆発試験装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and a liquefied gas combustion / explosion that can be used for a combustion / explosion test while maintaining a flammable or combustion-supporting low-temperature liquefied gas at a predetermined low temperature. It aims at obtaining the low temperature container for a test, and the combustion and explosion test apparatus provided with this container.
（１）本発明に係る液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器は、低温液化ガスの燃焼・爆発試験を実施するための液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器であって、
上部に開口部を有する有底筒体状の容器本体と、該容器本体の前記開口部を覆う蓋体と、前記容器本体内に冷熱を伝達する第１冷熱伝達機構と、前記容器本体内に設けられて低温液化ガスを入れる低温液化ガス容器を保持する容器保持機構とを有し、
前記第１冷熱伝達機構は、前記容器本体内に設置されたコールドベースと、該コールドベースに一端側が接続され、他端側が前記容器本体を貫通して該容器本体の外部に配置されて、冷熱を前記コールドベースに伝達するコールドロッドとを備えてなり、
前記コールドベース及び前記コールドロッドは前記容器本体よりも熱伝導率の高い材料で形成されていることを特徴とするものである。
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記第１冷熱伝達機構は、温度を調整する温度調整装置を備えていることを特徴とするものである。
(1) A liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container according to the present invention is a liquefied gas combustion / explosion test cryocontainer for carrying out a low temperature liquefied gas combustion / explosion test,
A bottomed cylindrical container main body having an opening at the top, a lid covering the opening of the container main body, a first cold heat transfer mechanism for transmitting cold heat into the container main body, and within the container main body A container holding mechanism that holds a low-temperature liquefied gas container that is provided and holds a low-temperature liquefied gas;
The first cold heat transfer mechanism includes a cold base installed in the container main body, one end connected to the cold base, and the other end penetrating the container main body and arranged outside the container main body. And a cold rod for transmitting to the cold base,
The cold base and the cold rod are formed of a material having a higher thermal conductivity than the container body.
(2) Further, in the above (1), the first cold heat transfer mechanism includes a temperature adjusting device for adjusting the temperature.
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記容器本体への侵入熱を遮断する第２冷熱伝達機構を有し、該第２冷熱伝達機構は、容器本体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を備えてなり、該固体熱伝導部材は前記容器本体よりも熱伝導率の高い材料で形成され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 apparatus has a second cold heat transfer mechanism that blocks intrusion heat to the container body, and the second cold heat transfer mechanism is an outer periphery of the container body. It comprises a solid heat conduction member that contacts the surface and transmits cold heat to the outer peripheral surface, and the solid heat conduction member is formed of a material having a higher thermal conductivity than the container body. It is.
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記第２冷熱伝達機構は、温度を調整する温度調整装置を備えていることを特徴とするものである。 (4) In those described in the above (3), before Symbol second cold heat transfer mechanism is characterized in that it comprises a temperature adjusting device for adjusting the temperature.
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記容器保持機構は、一端側から前記コールドベースの冷熱を受けて、前記低温液化ガス容器外面に冷熱を伝達する保持アームを有し、該保持アームは前記容器本体よりも熱伝導率の高い材料で形成されていることを特徴とするものである。 ( 5 ) Further, in any of the above (1) to ( 4 ), the container holding mechanism receives the cold heat of the cold base from one end side and transmits the cold heat to the outer surface of the low temperature liquefied gas container. The holding arm is formed of a material having a higher thermal conductivity than that of the container body .
（６）また、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のものにおいて、前記容器本体の内部に、銅もしくは銅合金からなるライナーを、前記容器本体の内壁面及び前記蓋体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。 ( 6 ) Further, in any of the above (1) to ( 5 ), a liner made of copper or copper alloy is brought into contact with the inner wall surface of the container body and the lid body in the container body. It is characterized in that it is provided so that it does not.
（７）本発明に係る燃焼・爆発試験装置は、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器を有することを特徴とするものである。 (7) burning and explosion test apparatus according to the present invention is characterized in a Turkey that having a liquefied gas combustion and explosion test cryocontainer according to any one of the above (1) to (6) .
本発明においては、上部に開口部を有する有底筒体状の容器本体と、容器本体の開口部を覆う蓋体と、容器本体内に冷熱を伝達する第１冷熱伝達機構と、容器本体内に設けられて低温液化ガスを入れる低温液化ガス容器を保持する容器保持機構とを有し、第１冷熱伝達機構は、容器本体内に設置されたコールドベースと、コールドベースに一端側が接続され、他端側が容器本体を貫通して容器本体の外部に配置されて、冷熱をコールドベースに伝達するコールドロッドとを備えてなり、コールドベース及びコールドロッドは容器本体よりも熱伝導率の高い材料で形成されていることにより、低温液化ガス容器内にいれた液化低温ガスのような被検体を所定の低温に保持することができ、雰囲気の温度の影響や気液の状態が異なるときの影響を加味した前記被検体についての必要な試験を行うことができる。 In the present invention, a bottomed cylindrical container main body having an opening in the upper part, a lid covering the opening of the container main body, a first cold heat transfer mechanism for transmitting cold heat into the container main body, and the inside of the container main body And a container holding mechanism for holding a low-temperature liquefied gas container for containing a low-temperature liquefied gas, the first cold heat transfer mechanism is connected to the cold base installed in the container body, one end side to the cold base, The other end side is disposed outside the container body through the container body, and includes a cold rod that transmits cold heat to the cold base. The cold base and the cold rod are made of a material having higher thermal conductivity than the container body. By being formed, it is possible to hold a specimen such as a liquefied cryogenic gas contained in a cryogenic liquefied gas container at a predetermined low temperature, and to influence the influence of atmospheric temperature and gas-liquid conditions. It is possible to perform the necessary tests for the subject who taste.
［液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器］
本発明の一実施の形態に係る液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１は、図１に示す通り、上部に開口部３ａを有する有底筒体状の容器本体３と、容器本体３の開口部３ａを覆う蓋体５と、容器本体３内に冷熱を伝達する第１冷熱伝達機構７と、容器本体３への侵入熱を遮断する第２冷熱伝達機構８と、容器本体３内に設けられて低温液化ガスを入れる低温液化ガス容器９を保持する容器保持機構１１（図５、図６参照）とを有している。
以下、各構成を詳細に説明する。
[Cryogenic container for liquefied gas combustion / explosion test]
A liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1 according to an embodiment of the present invention includes a bottomed cylindrical container body 3 having an opening 3a at the top, and an opening of the container body 3 as shown in FIG. A lid 5 covering the portion 3a, a first cold heat transfer mechanism 7 for transferring cold heat into the container main body 3, a second cold heat transfer mechanism 8 for blocking heat entering the container main body 3, and a container main body 3 And a container holding mechanism 11 (see FIGS. 5 and 6) for holding a low-temperature liquefied gas container 9 into which the low-temperature liquefied gas is put.
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
＜容器本体＞
容器本体３は上部に開口部３ａを有する有底筒体からなり、開口縁部にフランジ部３ｂを有している。容器本体３は、ステンレスやステンレス合金など、強度が高く加工が容易であり、熱伝導率の低い材料からなる。
容器本体３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５を貫通する配管を介して容器本体３内部が1×10-1Pa程度になるよう排気する。
<Container body>
The container body 3 is composed of a bottomed cylindrical body having an opening 3a at the top, and has a flange 3b at the opening edge. The container body 3 is made of a material having high strength, easy processing, and low thermal conductivity, such as stainless steel or a stainless alloy.
The container body 3 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 inside of the container body 3 is evacuated to about 1 × 10 −1 Pa through a pipe penetrating the lid 5.
容器保持機構１１で保持された低温液化ガス容器９（図６参照）内の被検体が燃焼・爆発した場合は、低温液化ガス容器９は内部に数GPaの爆圧を受け破損する。しかし、容器本体３と低温液化ガス容器９との間には空間が形成されているため、容器本体３にかかる圧力及び衝撃は数MPa程度に減少するので、容器本体３の耐圧強度はその程度で十分である。本実施の形態のように、低温液化ガス容器９を容器保持機構１１よって保持して、容器本体３との間に空間を形成することで、容器本体３の耐圧強度を小さくすることができる。 When the specimen in the low-temperature liquefied gas container 9 (see FIG. 6) held by the container holding mechanism 11 burns and explodes, the low-temperature liquefied gas container 9 is damaged due to an explosion pressure of several GPa inside. However, since a space is formed between the container main body 3 and the low-temperature liquefied gas container 9, the pressure and impact applied to the container main body 3 are reduced to about several MPa. Is enough. By holding the low temperature liquefied gas container 9 by the container holding mechanism 11 and forming a space between the container main body 3 as in the present embodiment, the pressure resistance strength of the container main body 3 can be reduced.
容器本体３の必要耐圧は、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。
The required pressure resistance of the container body 3 is determined from the estimation of the explosion pressure expected when the sample burns and 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).
なお、爆轟が発生すると圧力解放機構１３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、容器本体３の耐圧は、爆轟時の衝撃波も含めた耐圧とすることで安全をより確実に担保することができる。 In addition, since the operation of the pressure release mechanism 13 (details will be described later) may not be in time when detonation occurs, the pressure resistance of the container body 3 is set to a pressure resistance including a shock wave at the time of detonation to ensure safety. It can be secured more reliably.
本実施の形態の容器本体３は、容器本体３の内壁面を覆うライナー３ｃ（図３参照）を有している。
ライナー３ｃは、熱伝導性に優れ酸素ガスの爆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容器本体３がこれら材料であった場合、容器本体３への延焼の可能性がある。この対策として、容器本体３内部に銅または銅合金(真鍮)のライナー３ｃ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、容器本体３への延焼可能性もない。
The container body 3 of the present embodiment has a liner 3c (see FIG. 3) that covers the inner wall surface of the container body 3.
The liner 3c is formed of a material having excellent thermal conductivity and low flammability even for detonation of oxygen gas, for example, a copper alloy such as copper or 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 a low temperature. Therefore, if the container body 3 in direct contact with the combustion gas is made of these materials, there is a possibility of spreading to the container body 3. is there. As a countermeasure, a liner 3c made of copper or copper alloy (brass) is installed inside the container body 3. Copper or brass has very good heat conduction and does not accumulate heat locally due to explosion, so there is no spread of fire to copper and brass, and there is no possibility of spreading to the container body 3.
ライナー３ｃは、パンチングメタルでもよく、容器本体３内壁及び蓋体５に直接触れず、かつコールドベース２３（図３参照）またはベース板４１（図５参照）に直接接触していることが望ましい。ライナー３ｃが容器本体３内壁や蓋体５に接触していると、これら容器本体３内壁面や蓋体５からコールドベース２３やベース板４１への伝熱ルートが作られ、冷却効果を低下させる。また、ライナー３ｃを、コールドベース２３またはベース板４１と接触させることで、ライナー３ｃをコールドベース２３またはベース板４１とほぼ同じ温度にできるので、低温液化ガス容器９及び容器保持機構１１への容器本体３の周壁面からの輻射熱を低減させる効果が期待できる。 The liner 3c may be punched metal, and is preferably not in direct contact with the inner wall of the container body 3 and the lid 5 but directly in contact with the cold base 23 (see FIG. 3) or the base plate 41 (see FIG. 5). When the liner 3c is in contact with the inner wall or the lid 5 of the container body 3, a heat transfer route is created from the inner wall surface or the lid 5 of the container body 3 to the cold base 23 or the base plate 41, thereby reducing the cooling effect. . Further, by bringing the liner 3c into contact with the cold base 23 or the base plate 41, the liner 3c can be brought to substantially the same temperature as the cold base 23 or the base plate 41. Therefore, the container for the low-temperature liquefied gas container 9 and the container holding mechanism 11 is used. The effect of reducing the radiant heat from the peripheral wall surface of the main body 3 can be expected.
＜蓋体＞
蓋体５は、図１に示すように、板状からなり容器本体３の開口を覆うようにして設置されている。
蓋体５には厚さ方向に貫通して容器本体３の内部に連通する開口部５ａが設けられており、この開口部５ａには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１３を設けている。
以下、この圧力解放機構１３について説明する。
<Cover body>
As shown in FIG. 1, the lid 5 has a plate shape and is installed so as to cover the opening of the container body 3.
The lid 5 is provided with an opening 5a that penetrates in the thickness direction and communicates with the inside of the container body 3. The combustion gas generated when the low-temperature liquefied gas is burned / exploded in the opening 5a. A pressure release mechanism 13 is provided for discharging the gas from the system.
Hereinafter, the pressure release mechanism 13 will be described.
圧力解放機構１３は、図１、図７および図８に示すように、蓋体５の開口部５ａを閉止して容器本体３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１５と、弁体１５が上動した際に弁体１５が衝突してそれよりも上に移動しないようにする弁体衝突板１６と、弁体衝突板１６に設けられて弁体１５が上動したときに弁体１５が衝突したときに変形する緩衝材１９と、弁体１５の移動をガイドする弁体ガイド２１とを備えている。 As shown in FIGS. 1, 7 and 8, the pressure release mechanism 13 closes the opening 5a of the lid 5 to keep the inside of the container body 3 in a vacuum and is provided so as to be movable upward. And a valve body collision plate 16 that prevents the valve body 15 from colliding and moving upward when the valve body 15 is moved upward, and a valve body 15 that is provided on the valve body collision plate 16 is moved upward. A cushioning member 19 that deforms when the valve body 15 collides with the valve body 15 and a valve body guide 21 that guides the movement of the valve body 15 are provided.
緩衝材１９は、弁体衝突板１６における弁体１５に対向する面に複数設けられ、燃焼・爆発時に弁体１５が弁体衝突板１６に衝突する際のエネルギーを、自らが圧縮変形することで吸収して弁体１５の破損を防止する。そのため、緩衝材１９の材料としては、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ものが適しており、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。 A plurality of shock absorbers 19 are provided on the surface of the valve body collision plate 16 that faces the valve body 15 and compresses and deforms itself when the valve body 15 collides with the valve body collision plate 16 during combustion and explosion. To prevent damage to the valve body 15. Therefore, a relatively soft material such as aluminum, lead, copper, or an alloy thereof is suitable as the material of the buffer material 19, and a tapered shape such as a cone shape or a pyramid shape is preferable.
＜第１冷熱伝達機構＞
第１冷熱伝達機構７は、容器本体３内に冷熱を伝達するためのものである。
第１冷熱伝達機構７は、容器本体３の底部を覆うコールドベース２３と（図３参照）、コールドベース２３に一端側が接続され、他端側が容器本体３を貫通して容器本体３の外部に配置されて、冷熱をコールドベース２３に伝達するコールドロッド２５（図３参照）と、コールドロッド２５の温度調整を行う第１温度調整装置３１（図１参照）を備えている。
以下に、第１冷熱伝達機構７の各構成について詳細に説明する。
<First cold heat transfer mechanism>
The first cold heat transfer mechanism 7 is for transferring cold heat into the container body 3.
The first cold heat transfer mechanism 7 includes a cold base 23 that covers the bottom of the container body 3 (see FIG. 3), one end connected to the cold base 23, and the other end penetrating the container body 3 to the outside of the container body 3. A cold rod 25 (see FIG. 3) that is disposed and transmits cold heat to the cold base 23 and a first temperature adjustment device 31 (see FIG. 1) that adjusts the temperature of the cold rod 25 are provided.
Below, each structure of the 1st cold-heat transfer mechanism 7 is demonstrated in detail.
≪コールドベースおよびコールドロッド≫
コールドベース２３およびコールドロッド２５は、容器本体３よりも熱伝導率の高い銅や銅合金などの材料で形成されている。
コールドベース２３は、図３に示すように、容器本体３の底部に配置され、ロー付けにて容器本体３に接合されている。コールドベース２３と容器本体３は異種の材料によって形成されるため、極低温下では容器本体３とコールドベース２３の熱収縮率が異なり、両者間の接合部が離れる可能性がある。
そこで、本実施の形態では、図３に示すように、コールドベース２３の中央部に凹陥部２３ａを形成し、この凹陥部２３ａに容器本体３の底部に形成した凸部３ｄが挿入されるようにしている。このようにすることで、極低温下において熱収縮率の高いコールドベース２３が収縮したときに、コールドベース２３と容器本体３との接合部が離れることがなく、逆に容器本体３との接合をより強固にすることができる。
≪Cold base and cold rod≫
The cold base 23 and the cold rod 25 are formed of a material such as copper or copper alloy having a higher thermal conductivity than the container body 3.
As shown in FIG. 3, the cold base 23 is disposed at the bottom of the container body 3 and joined to the container body 3 by brazing. Since the cold base 23 and the container main body 3 are formed of different materials, the thermal contraction rates of the container main body 3 and the cold base 23 are different at extremely low temperatures, and there is a possibility that the joint between them will be separated.
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, a concave portion 23a is formed at the center of the cold base 23, and the convex portion 3d formed at the bottom of the container body 3 is inserted into the concave portion 23a. I have to. In this way, when the cold base 23 having a high thermal contraction rate is shrunk at an extremely low temperature, the joint between the cold base 23 and the container body 3 is not separated, and conversely, the joint with the container body 3 is joined. Can be made stronger.
なお、コールドベース２３は、ロー付けに代えて、メタルＣリングによって接合してもよい。
上記のようなロー付けやメタルＣリングなどのように低温下でも異種金属が強固に固着する方法で容器本体３に固着することで、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。
The cold base 23 may be joined by a metal C ring instead of brazing.
By adhering to the container body 3 by a method in which dissimilar metals are firmly fixed even at low temperatures such as brazing and metal C-rings as described above, gas leakage and cracking of materials may occur even during heat shrinkage. Can be suppressed.
コールドロッド２５は、図１に示す通り、例えば矩形ブロック状の冷熱伝達部材２９によって外部の冷凍機等に接続されることで冷熱を受ける。 As shown in FIG. 1, the cold rod 25 receives cold heat by being connected to an external refrigerator or the like by, for example, a rectangular block-shaped cold heat transfer member 29.
≪第１温度調整装置≫
第１温度調整装置３１は、コールドロッド２５の温度調整を行うためのものである。
第１温度調整装置３１は、図１に示すように、冷熱伝達部材２９を加熱可能に設置された第１ヒータ３１ａと、コールドロッド２５の基端部の温度を測定して該温度に基づいて第１ヒータ３１ａの発熱量を制御する第１ヒータ制御部３１ｂとで構成されており、第１ヒータ３１ａの発熱量を制御することでコールドロッド２５の温度を調整する。このような第１温度調整装置３１を用いることで、70K〜150Kの間でコールドロッド２５の温度を精度よく温度調整可能になっている。第１温度調整装置３１を用いれば、低温液化ガス容器９内に定量導入された可燃性ガス、支燃性ガスを数時間かけて液化し、さらに平衡状態を保つことができる。
≪First temperature control device≫
The first temperature adjustment device 31 is for adjusting the temperature of the cold rod 25.
As shown in FIG. 1, the first temperature adjustment device 31 measures the temperature of the first heater 31 a installed so that the heat transfer member 29 can be heated and the base end portion of the cold rod 25, and based on the measured temperature. The first heater controller 31b controls the amount of heat generated by the first heater 31a. The temperature of the cold rod 25 is adjusted by controlling the amount of heat generated by the first heater 31a. By using such a first temperature adjusting device 31, the temperature of the cold rod 25 can be adjusted with high accuracy between 70K and 150K. If the 1st temperature control apparatus 31 is used, the combustible gas and the combustion support gas which were introduce | transduced quantitatively in the low temperature liquefied gas container 9 can be liquefied over several hours, and also an equilibrium state can be maintained.
＜第２冷熱伝達機構＞
次に第２冷熱伝達機構８について説明する。
第２冷熱伝達機構８は、容器本体３への侵入熱を遮断するためのものであり、図１に示すように、容器本体３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２７と、固体熱伝導部材２７の温度調整を行う第２温度調整装置３３を備えている。
以下に、第２冷熱伝達機構８の各構成について詳細に説明する。
<Second cold heat transfer mechanism>
Next, the second cold heat transfer mechanism 8 will be described.
The second cold heat transfer mechanism 8 is for blocking the intrusion heat into the container body 3, and as shown in FIG. 1, a solid that contacts the outer peripheral surface of the container main body 3 and transmits cold heat to the outer peripheral surface. A heat conducting member 27 and a second temperature adjusting device 33 for adjusting the temperature of the solid heat conducting member 27 are provided.
Below, each structure of the 2nd cold-heat transfer mechanism 8 is demonstrated in detail.
≪固体熱伝導部材≫
固体熱伝導部材２７は、容器本体３の外周面に接触して該外周面に冷熱を伝達するものである。
固体熱伝導部材２７は、図１に示すように、一端が外部の冷凍機等に冷熱を伝達可能に接続されて、他端に開口を有する板からなり、該開口に容器本体３が挿入されることで、容器本体３の外周面に接触して該外周面に冷熱を伝達する。
≪Solid heat conduction member≫
The solid heat conducting member 27 is in contact with the outer peripheral surface of the container body 3 and transmits cold heat to the outer peripheral surface.
As shown in FIG. 1, the solid heat conducting member 27 is formed of a plate having one end connected to an external refrigerator or the like so as to be able to transmit cold heat and having an opening at the other end, and the container body 3 is inserted into the opening. By this, it contacts the outer peripheral surface of the container main body 3 and transmits cold heat to the outer peripheral surface.
固体熱伝導部材２７を設ける理由は以下の通りである。
容器本体３の必要耐圧が大きい場合には、容器本体３の壁厚さを厚くする必要があるが、容器本体３の壁の断面積が多いと、それだけフランジ部３ｂから低温液化ガス容器９への侵入熱の伝熱ルートが広がるため、冷凍機による第１冷熱伝達機構７を介する冷却能力を越える場合がある。そこで、低温液化ガス容器９の冷却とは別に、容器本体３を直接冷却することで、侵入熱を遮断でき低温液化ガス容器９を十分に冷却可能になる。
The reason for providing the solid heat conducting member 27 is as follows.
When the required pressure resistance of the container main body 3 is large, it is necessary to increase the wall thickness of the container main body 3. However, if the cross-sectional area of the wall of the container main body 3 is large, from the flange portion 3b to the low-temperature liquefied gas container 9 accordingly. Since the heat transfer route of the intruding heat spreads, the cooling capacity of the refrigerator via the first cold heat transfer mechanism 7 may be exceeded. Therefore, by directly cooling the container main body 3 separately from the cooling of the low temperature liquefied gas container 9, the intrusion heat can be blocked and the low temperature liquefied gas container 9 can be sufficiently cooled.
≪第２温度調整装置≫
第２温度調整装置３３は、固体熱伝導部材２７の温度調整を行うことで、容器本体３の温度調整を行う。第２温度調整装置３３は、図１に示すように、固体熱伝導部材２７に巻回して固体熱伝導部材２７を加熱可能な第２ヒータ３３ａと、容器本体３の温度を測定して該測定した温度に基づいて第２ヒータ３３ａの発熱量を制御する第２ヒータ制御部３３ｂとで構成されており、固体熱伝導部材２７を適宜加熱することで、固体熱伝導部材２７を介して容器本体３の温度調整を行う。
なお、ヒータは上記の他、固体熱伝導部材２７に穴をあけ、シース型ヒータを埋め込む形式でもよい。
≪Second temperature control device≫
The second temperature adjustment device 33 adjusts the temperature of the solid heat conductive member 27 to adjust the temperature of the container body 3. As shown in FIG. 1, the second temperature adjustment device 33 measures the temperature of the container body 3 by measuring the temperature of the second heater 33 a that can be wound around the solid heat conduction member 27 and can heat the solid heat conduction member 27. And a second heater control unit 33b for controlling the amount of heat generated by the second heater 33a based on the measured temperature. By appropriately heating the solid heat conductive member 27, the container main body is interposed via the solid heat conductive member 27. 3. Adjust the temperature in step 3.
In addition to the above, the heater may be of a type in which a hole is formed in the solid heat conducting member 27 and a sheath type heater is embedded.
＜低温液化ガス容器＞
低温液化ガス容器９は、被検体の低温液化ガスを密封するものであり、図４に示すように、冷却ブロック３５と、冷却ブロック３５で冷却されて液状態になった液化ガスを貯留する有底の筒状の液溜部３６とを備えている。
冷却ブロック３５にはガス容器５７（図９参照）からガスを供給するためのガス導入管３７が接続されており、ガス導入管３７から導入されたガス状の液化ガスは、冷却ブロック３５で冷却されて液状になる。
冷却ブロック３５の側面には、被検体に着火する一対の放電電極３９が挿入されている。
低温液化ガス容器９は、図５に示すように容器保持機構１１により保持されるが、図６に示すように容器本体３中央に設置されることが望ましい。
放電電極３９等を用いて被検体に着火すると、液溜部３６は、被検体の燃焼・爆発により破損する。
<Low temperature liquefied gas container>
The low-temperature liquefied gas container 9 seals the low-temperature liquefied gas of the subject. As shown in FIG. 4, the low-temperature liquefied gas container 9 stores the cooling block 35 and the liquefied gas cooled in the cooling block 35 and in a liquid state. And a cylindrical liquid reservoir 36 at the bottom.
A gas introduction pipe 37 for supplying gas from a gas container 57 (see FIG. 9) is connected to the cooling block 35, and the gaseous liquefied gas introduced from the gas introduction pipe 37 is cooled by the cooling block 35. It becomes liquid.
A pair of discharge electrodes 39 for igniting the subject are inserted on the side surfaces of the cooling block 35.
The low-temperature liquefied gas container 9 is held by the container holding mechanism 11 as shown in FIG. 5, but it is desirable that the low-temperature liquefied gas container 9 is installed at the center of the container body 3 as shown in FIG.
When the object is ignited using the discharge electrode 39 or the like, the liquid reservoir 36 is damaged by the combustion or explosion of the object.
＜容器保持機構＞
容器保持機構１１は、図５に示すように、第１冷熱伝達機構７のコールドベース２３に接触することで冷却されるベース板４１と、ベース板４１から立設する一対の逆Ｌ字型からなり、先端部４３ａが対向するように配置された保持アーム４３とを有している。保持アーム４３は、容器本体３よりも熱伝導率の高い材料、例えば銅、銅合金等で形成されている。
各保持アーム４３は、図５に示す通り、先端部４３ａ同士をボルト４５で連結し、ボルト４５によって先端部４３ａ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４３ａの間に冷却ブロック３５を配置してボルト４５を締めれば、冷却ブロック３５を挟持して保持することができる。
<Container holding mechanism>
As shown in FIG. 5, the container holding mechanism 11 includes a base plate 41 that is cooled by contacting the cold base 23 of the first cold heat transfer mechanism 7, and a pair of inverted L-shapes that are erected from the base plate 41. And has a holding arm 43 arranged so that the tip end portion 43a faces each other. The holding arm 43 is made of a material having a higher thermal conductivity than the container body 3, for example, copper, a copper alloy, or the like.
As shown in FIG. 5, the holding arms 43 are configured such that the tip portions 43 a are connected to each other with a bolt 45, and the gap between the tip portions 43 a can be adjusted by the bolt 45. For this reason, if the cooling block 35 is arrange | positioned between the front-end | tip parts 43a and the volt | bolt 45 is tightened, the cooling block 35 can be clamped and hold | maintained.
容器保持機構１１に保持された低温液化ガス容器９は、図６に示すように、容器保持機構１１が容器本体３内のコールドベース２３上に載置されることによって、容器本体３の中央部に配置される。低温液化ガス容器９の冷却ブロック３５は、第１冷熱伝達機構７のコールドロッド２５、コールドベース２３、ベース板４１、保持アーム４３を介して冷熱が固体熱伝達により伝達されて冷却される。上述したとおり、保持アーム４３は熱伝導率の高い材料で形成されているため、冷却ブロック３５に効率的に冷熱を伝達することができる。 As shown in FIG. 6, the cryogenic liquefied gas container 9 held in the container holding mechanism 11 is placed on the cold base 23 in the container main body 3, so that the central portion of the container main body 3 is placed. Placed in. The cooling block 35 of the low-temperature liquefied gas container 9 is cooled by transmitting cold heat through solid heat transfer through the cold rod 25, the cold base 23, the base plate 41, and the holding arm 43 of the first cold heat transfer mechanism 7. As described above, since the holding arm 43 is formed of a material having high thermal conductivity, the cooling heat can be efficiently transmitted to the cooling block 35.
［燃焼・爆発試験装置］
図９は、図１に示した液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１を組み込んだ燃焼・爆発試験装置の一例を示すものである。
以下、図９に基づいて、液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１を備えてなる燃焼・爆発試験装置の一例を説明する。
燃焼・爆発試験装置５１は、液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１を収容する真空断熱された外容器５３と、液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１に伝達する冷熱を生成する冷凍機５５と、液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１内にガスを供給するガス容器５７とを備えている。
以下、燃焼・爆発試験装置５１の各構成を説明する。
[Combustion and explosion test equipment]
FIG. 9 shows an example of a combustion / explosion test apparatus incorporating the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1 shown in FIG.
Hereinafter, an example of a combustion / explosion test apparatus including the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1 will be described with reference to FIG.
The combustion / explosion test apparatus 51 includes a vacuum insulated outer container 53 that houses the liquefied gas combustion / explosion test cryocontainer 1 and a refrigerator 55 that generates cold heat to be transmitted to the liquefied gas combustion / explosion test cryocontainer 1. And a gas container 57 for supplying gas into the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1.
Hereinafter, each structure of the combustion / explosion test apparatus 51 will be described.
＜外容器＞
外容器５３は、円形の底板部５３ａと、円筒状の側壁部５３ｂと、液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１のフランジ部３ｂが設置される開口部５３ｄが設けられた天板部５３ｃを有している。外容器５３内は、真空断熱されており、内部に設置される液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１へ外部からの熱が浸入するのを低減している。
<Outer container>
The outer container 53 includes a top plate 53c provided with a circular bottom plate 53a, a cylindrical side wall 53b, and an opening 53d in which the flange 3b of the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic vessel 1 is installed. Have. The inside of the outer container 53 is insulated by vacuum to reduce the intrusion of heat from the outside into the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1 installed inside.
＜冷凍機＞
冷凍機は、例えばHe冷凍機等からなり液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１に伝達する冷熱を生成する。
冷凍機５５は、図９に示す通り、冷熱伝達部材２９に接続されており、冷熱をコールドロッド２５に伝導可能になっている。また、冷凍機５５は、固体熱伝導部材２７と接続されており、冷熱を容器本体５に伝導可能になっている。
<Refrigerator>
The refrigerator includes, for example, a He refrigerator, and generates cold heat to be transmitted to the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1.
As shown in FIG. 9, the refrigerator 55 is connected to the cold heat transfer member 29 so that cold heat can be conducted to the cold rod 25. Further, the refrigerator 55 is connected to the solid heat conducting member 27 so that cold heat can be conducted to the container body 5.
なお、上述した弁体衝突板１６（図１参照）は、燃焼・爆発試験装置５１においては、有底の筒状からなり蓋体５の上方を覆って弁体１５が上動可能な空間を形成する弁体枠部材１７の一部によって構成されている。 In the combustion / explosion test apparatus 51, the above-described valve body collision plate 16 (see FIG. 1) has a bottomed cylindrical shape and covers a space above which the valve body 15 can move up. It is comprised by a part of valve body frame member 17 to form.
以上のように構成された
液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１を組み込んだ燃焼・爆発試験装置５１を用いて被検体を所定の低温に保持する方法を説明する。
まず、外容器５３と容器本体３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９外表面の温度を低温にする。
低温液化ガス容器９を所定の温度にするには、第１冷熱伝達機構７が接続されている冷凍機５５を稼働させて、冷熱伝達部材２９、コールドロッド２５、コールドベース２３、さらに、ベース板４１、保持アーム４３を介して冷熱を低温液化ガス容器９に伝達することで低温液化ガス容器９を冷却するとともに、第１温度調整装置３１を用いて冷熱伝達部材２９の温度を調節することで行う。
A method of holding the subject at a predetermined low temperature using the combustion / explosion test apparatus 51 incorporating the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1 configured as described above will be described.
First, the vacuum heat insulating layer between the outer container 53 and the container body 3 is evacuated and the temperature of the outer surface of the low temperature liquefied gas container 9 is lowered.
In order to bring the low temperature liquefied gas container 9 to a predetermined temperature, the refrigerator 55 to which the first cold heat transfer mechanism 7 is connected is operated, the cold heat transfer member 29, the cold rod 25, the cold base 23, and the base plate 41, by cooling the low temperature liquefied gas container 9 by transmitting the cold heat to the low temperature liquefied gas container 9 through the holding arm 43, and adjusting the temperature of the cold heat transfer member 29 using the first temperature adjusting device 31. Do.
また、第２冷熱伝達機構８の固体熱伝導部材２７が接続されている冷凍機５５を稼働させ、容器本体３を冷却することで、フランジ部３ｂからの侵入熱を遮断する。
この状態で、ガス（例えばメタンガスや酸素等）を低温液化ガス容器９内に定量導入すると、導入されたガスが冷却ブロック３５で冷却されて液化するとともに液溜部３６内の温度及び圧力が平衡状態で保持される。
以上のように、本実施の形態においては、液化低温ガスのような被検体を所定の低温状態で保持することができる。
Moreover, the refrigerator 55 to which the solid heat conduction member 27 of the second cold heat transfer mechanism 8 is connected is operated to cool the container body 3, thereby blocking intrusion heat from the flange portion 3 b.
In this state, when a gas (for example, methane gas or oxygen) is quantitatively introduced into the low-temperature liquefied gas container 9, the introduced gas is cooled and liquefied by the cooling block 35, and the temperature and pressure in the liquid reservoir 36 are balanced. Held in a state.
As described above, in the present embodiment, a specimen such as a liquefied low temperature gas can be held at a predetermined low temperature state.
なお、この状態で、放電電極３９に電流を印加すれば、被検体を爆発させることができる。爆発させると、燃焼ガス及び衝撃波により弁体１５は瞬時に上方に移動して弁体枠部材１７の緩衝材１９に衝突して、エネルギーが吸収される。これによって、容器本体３等の破損が免れ、容器本体３等の繰り返し使用が可能になる。 In this state, if a current is applied to the discharge electrode 39, the subject can be exploded. When exploded, the valve body 15 instantaneously moves upward due to the combustion gas and the shock wave, collides with the cushioning material 19 of the valve body frame member 17, and energy is absorbed. As a result, damage to the container body 3 and the like is avoided, and the container body 3 and the like can be used repeatedly.
本発明の液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１による冷却効果について確認するための具体的なシミュレーションを行ったので、その結果について以下に説明する。
シミュレーションは、第１冷熱伝達機構７が接続されている冷凍機５５を稼働させ低温液化ガス容器９を冷却するものである。この際、第１温度調整装置３１を用いて低温液化ガス容器９の温度が85Kになるように調整した。シミュレーション結果を図１０に示す。図１０は容器本体３、低温液化ガス容器９および第１冷熱伝達機構７の温度のコンター図である。図１０に示すように、コールドロッド２５の温度が104K、低温液化ガス容器９の温度が122Kになり、可燃性ガス、支燃性ガスがNO,N2O,O3,酸化エチレン、アセチレンなどが対象となる試験には十分であった。
A specific simulation for confirming the cooling effect by the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1 of the present invention was performed, and the results will be described below.
In the simulation, the refrigerator 55 to which the first cold heat transfer mechanism 7 is connected is operated to cool the low-temperature liquefied gas container 9. At this time, the first temperature adjusting device 31 was used to adjust the temperature of the low-temperature liquefied gas container 9 to 85K. The simulation result is shown in FIG. FIG. 10 is a contour diagram of the temperatures of the container body 3, the low-temperature liquefied gas container 9 and the first cold heat transfer mechanism 7. As shown in FIG. 10, the temperature of the cold rod 25 is 104K, the temperature of the low temperature liquefied gas container 9 is 122K, the combustible gas and the combustion supporting gas are NO, N 2 O, O 3 , ethylene oxide, acetylene, etc. Was sufficient for the study.
さらに、第２冷熱伝達機構８の固体熱伝導部材２７が接続されている冷凍機５５を稼働させ容器本体３を冷却したところ、容器本体３のフランジ部３ｂから侵入熱が遮断されて低温液化ガス容器９の温度が85Kになり、COやO2が関連する試験に対してより好適であった。
以上のように、液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１によれば、低温液化ガス容器９を十分に冷却可能である。
Further, when the container body 3 is cooled by operating the refrigerator 55 to which the solid heat conduction member 27 of the second cold heat transfer mechanism 8 is connected, the intrusion heat is blocked from the flange portion 3b of the container body 3, and the low-temperature liquefied gas. The temperature of the container 9 became 85K, which was more suitable for tests involving CO and O 2 .
As described above, according to the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1, the low-temperature liquefied gas container 9 can be sufficiently cooled.
次に、液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１を用いた被検体の冷却について、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、容器本体３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９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。更に容器本体３底部の伝熱プレートに容器保持機構１１を設け、低温液化ガス容器９が容器本体３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５３内部、容器本体３内部を真空状態に保った。
Next, cooling of the subject using the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1 will be described based on specific examples.
In this embodiment, the container body 3 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 container, 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 9 is 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 can be easily broken during an explosion. Further, the container holding mechanism 11 is provided on the heat transfer plate at the bottom of the container body 3 so that the cryogenic liquefied gas container 9 can be installed as close to the center of the container body 3 as possible.
Moreover, the inside of the outer container 53 and the container main body 3 were kept in a vacuum state.
容器本体３のライナー３ｃ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、容器本体３内壁との隙間を1〜2mmとなるよう容器本体３内のコールドベース２３上にガイド溝２３ｂを設けて設置した。 The liner 3c of the container body 3 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 23 in the container body 3 so that the clearance from the inner wall of the container body 3 is 1-2 mm. The guide groove 23b was provided and installed.
各部品を組み上げたうえで、外容器５３と容器本体３との間の真空断熱層を真空にし、低温液化ガス容器９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９内に酸素ガスを定量導入し、液溜部３６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。
以上のように、液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器１によれば、被検体であるガスを導入して液化し、さらに所定の低温に保持可能であることが実証された。
After assembling each part, the vacuum heat insulating layer between the outer container 53 and the container body 3 was evacuated, and the temperature of the outer surface of the low temperature liquefied gas container 9 was controlled to 85K or less. In this state, a constant amount of oxygen gas was introduced into the low-temperature liquefied gas container 9 that was vacuum, and the temperature and pressure in the liquid reservoir 36 were maintained until they reached 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).
As described above, according to the liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container 1, it was proved that a gas as an object can be introduced and liquefied, and further maintained at a predetermined low temperature.
なお、この状態で、低温液化ガス容器９に装着した放電電極３９に電流を印下したところ、低温液化ガス容器９内で爆発がおこり、液溜部３６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９、緩衝材１９、ライナー３ｃ、保持アーム４３の一部に損傷を観測したが、容器本体３などには損傷は観測されず、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も確認された。 In this state, when a current was applied to the discharge electrode 39 attached to the low temperature liquefied gas container 9, an explosion occurred in the low temperature liquefied gas container 9, and the liquid reservoir 36 was damaged. The maximum discharge energy at this time was 3 mJ. As a result, damage was observed in the cryogenic liquefied gas container 9, the buffer material 19, the liner 3c, and a part of the holding arm 43. However, no damage was observed in the container body 3 and the like, and repeated tests were performed by replacing damaged items. It was also confirmed that the strength was sufficient to be used for
１ 液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器
３ 容器本体
３ａ 開口部
３ｂ フランジ部
３ｃ ライナー
３ｄ 凸部
５ 蓋体
５ａ 開口部
７ 第１冷熱伝達機構
８ 第２冷熱伝達機構
９ 低温液化ガス容器
１１ 容器保持機構
１３ 圧力解放機構
１５ 弁体
１６ 弁体衝突板
１７ 弁体枠部材
１９ 緩衝材
２１ 弁体ガイド
２３ コールドベース
２３ａ 凹陥部
２３ｂ ガイド溝
２５ コールドロッド
２７ 固体熱伝導部材
２９ 冷熱伝達部材
３１ 第１温度調整装置
３１ａ 第１ヒータ
３１ｂ 第１ヒータ制御部
３３ 第２温度調整装置
３３ａ 第２ヒータ
３３ｂ 第２ヒータ制御部
３５ 冷却ブロック
３６ 液溜部
３７ ガス導入管
３９ 放電電極
４１ ベース板
４３ 保持アーム
４３ａ 先端部
４５ ボルト
５１ 燃焼・爆発試験装置
５３ 外容器
５３ａ 底部
５３ｂ 側壁部
５３ｃ 天板部
５３ｄ 開口部
５５ 冷凍機
５７ ガス容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cryogenic container for liquefied gas combustion / explosion test 3 Container body 3a Opening 3b Flange 3c Liner 3d Convex 5 Lid 5a Opening 7 First cold heat transfer mechanism 8 Second cold heat transfer mechanism 9 Low temperature liquefied gas container 11 Container holding Mechanism 13 Pressure release mechanism 15 Valve body 16 Valve body collision plate 17 Valve body frame member 19 Buffer material 21 Valve body guide 23 Cold base 23a Recessed portion 23b Guide groove 25 Cold rod 27 Solid heat conduction member 29 Cold heat transfer member 31 First temperature Adjustment device 31a First heater 31b First heater control unit 33 Second temperature adjustment device 33a Second heater 33b Second heater control unit 35 Cooling block 36 Liquid reservoir 37 Gas introduction tube 39 Discharge electrode 41 Base plate 43 Holding arm 43a Tip Part 45 Bolt 51 Combustion / explosion test device 53 Outer container 53a Bottom part 53b Wall 53c the top plate portion 53d opening 55 refrigerator 57 gas container
Claims (7)
上部に開口部を有する有底筒体状の容器本体と、該容器本体の前記開口部を覆う蓋体と、前記容器本体内に冷熱を伝達する第１冷熱伝達機構と、前記容器本体内に設けられて低温液化ガスを入れる低温液化ガス容器を保持する容器保持機構とを有し、
前記第１冷熱伝達機構は、前記容器本体内に設置されたコールドベースと、該コールドベースに一端側が接続され、他端側が前記容器本体を貫通して該容器本体の外部に配置されて、冷熱を前記コールドベースに伝達するコールドロッドとを備えてなり、
前記コールドベース及び前記コールドロッドは前記容器本体よりも熱伝導率の高い材料で形成されていることを特徴とする液化ガス燃焼・爆発試験用低温容器。 A liquefied gas combustion / explosion test cryogenic container for conducting a low temperature liquefied gas combustion / explosion test,
A bottomed cylindrical container main body having an opening at the top, a lid covering the opening of the container main body, a first cold heat transfer mechanism for transmitting cold heat into the container main body, and within the container main body A container holding mechanism that holds a low-temperature liquefied gas container that is provided and holds a low-temperature liquefied gas;
The first cold heat transfer mechanism includes a cold base installed in the container main body, one end connected to the cold base, and the other end penetrating the container main body and arranged outside the container main body. And a cold rod for transmitting to the cold base,
The cold base for a liquefied gas combustion / explosion test, wherein the cold base and the cold rod are formed of a material having a higher thermal conductivity than the container body.
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