JPH0635155Y2 - 炭塵雲形成装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、比較的大型の密閉された高圧の容器内に微粉
炭と空気との炭塵雲を形成して爆発させ、諸特性を調査
するための、炭塵雲形成装置に関する。

〔従来の技術〕 石炭の微粒子が空気中に一定の濃度以上で浮遊している
場合、着火源があれば、炭塵爆発が発生する可能性があ
る。したがって、炭塵爆発が発生する炭塵濃度、温度、
爆発力等は、石炭を取扱う関係者が周知すべき事項であ
る。常圧におけるこれらの特性については比較的よく知
られているが、高圧下（数Kg/cm²〜30Kg/cm²）のデータ
は少ない。

炭塵爆発の諸特性を調査する上で一番重要な事項は、い
かに均一な炭塵雲を形成するかである。特に高圧下にお
いては、容器内の炭塵雲形成状況の確認等（目視および
サンプリング等）が困難なため、難しい。

従来の炭塵雲形成装置の一例を第13図に示す。第13図に
おいて、（01）は微粉炭、（02）は微粉炭投入管入口
弁、（03）は微粉炭投入管、（04）は微粉炭投入管出口
弁、（05）は微粉炭投入管加圧弁、（06）は容器本体加
圧弁、（07）は高圧空気供給設備、（08）は容器本体、
（09）はイグナイタをそれぞれ示す。

常圧下で微粉炭投入管入口弁（02）を開き、微粉炭（0
1）を微粉炭投入管（03）へ入れた後、微粉炭投入管入
口弁（02）は閉じる。つづいて微粉炭投入管加圧弁（0
5）および容器本体加圧弁（06）を開き、高圧空気供給
設備（07）から供給される空気で微粉炭投入管（03）と
容器本体（08）とを同時に加圧する。所定圧力以下のあ
る圧力に達したならば、微粉炭投入管加圧弁（05）と容
器本体加圧弁（06）を閉じ微粉炭投入管出口弁（04）を
開いて、微粉炭（01）を容器本体（08）内に落下させた
後、微粉炭投入管出口弁（04）を閉じる。その後、すば
やく容器本体加圧弁（06）を開いて所定圧力まで一気に
加圧し、所定圧力に達したなら閉じる。つづいて、イグ
ナイタ（09）で炭塵雲を着火爆発させる。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来の炭塵雲形成装置においては、微粉炭投入管（03）
から容器本体（08）へ微粉炭（01）が重力下により投入
されるため、容器本体（08）内での微粉炭の分散が悪
い。微粉炭量が多い場合は、微粉炭投入管（03）でブリ
ッジが発生し、容器本体（08）内に落下しない場合もあ
った。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、前記従来の課題を解決するために、高圧状態
で微粉炭と空気との混合物を爆発させる試験装置におい
て、軸線が鉛直な筒状の密閉容器；微粉炭を収納し加圧
された微粉炭チャンバ；上記とは別の高圧空気を供給す
る高圧空気源；および上記微粉炭チャンバの微粉炭と上
記高圧空気源の高圧空気とをそれぞれバルブを介し上記
密閉容器の下方から導いて同容器内へ噴射させる手段を
備えたことを特徴とする炭塵雲形成装置を提案するもの
である。

〔作用〕

本考案は前記のとおり構成されており、微粉炭チャンバ
内の微粉炭は圧力によって一気に混合気体となり、密閉
容器の下方から圧力空気とともに供給されて、同密閉容
器内に噴射され、均一な炭塵雲を形成する。

〔実施例〕

第１図は本考案の第１実施例を示す縦断側面図、第２図
は第１図のII部の詳細図、第３図は第２図のIII−III横
断平面図である。これらの図において、前記第13図によ
り説明した従来のものと同様の部分については同一の符
号を付け詳しい説明を省略する。

本実施例においては、微粉炭を噴出する微粉炭ノズル
（11）と空気のみを噴出する空気ノズル（10）とを同軸
に組合せて二重管型とし、これを容器本体（08）の下部
に設置する。すなわち、中心部に空気のみが噴出する空
気ノズル（10）を、その外側に微粉炭が噴出するリング
状断面の微粉炭ノズル（11）を配置する。微粉炭ノズル
（11）の先端には変流板（14）が設けてある。

一方、微粉炭（01）を収納し加圧された微粉炭チャンバ
（12）を容器本体（08）の外部に設置し、微粉炭投入弁
（13）を介して微粉炭ノズル（11）に接続する。また、
空気ノズル（10）は、高圧空気供給設備（07）に容器本
体加圧弁（06）を介して接続する。

このような装置において、所定圧の炭塵雲を形成する場
合、まず容器本体加圧弁（06）を開き、空気（15）を空
気ノズル（10）より噴出させる。これにより容器本体
（08）内には、噴出流による渦流（16）が発生する。つ
いで微粉炭投入弁（13）を開くと、微粉炭チャンバ（1
2）内の微粉炭（01）は圧縮された空気との混合気体（1
7）になりながら微粉炭ノズル（11）に供給され、変流
板（14）で変流される。変流された混合気体（17）は空
気ノズル（10）より噴出された空気（15）と衝突し、そ
のまま空気の流れに乗って、容器内に発生している渦流
（16）により分散される。微粉炭（01）の投入が終了し
たら微粉炭投入弁（13）を閉じ、所定圧に達したら容器
本体加圧弁（06）を閉じる。その後、イグナイタ（09）
により炭塵雲の着火・爆発を行なう。

本実施例においては、微粉炭チャンバ（12）が設けられ
ているので、同チャンバ（12）内の微粉炭（01）は圧力
により混合気体（17）になりながら微粉炭ノズル（11）
に供給され、さらに微粉炭ノズル（11）の断面がリング
状となっているため、容器（08）内への分散が単管ノズ
ルよりも高い。微粉炭ノズル（11）から噴出した混合気
体（17）は空気ノズル（10）から噴出した空気（15）の
流れに乗り、容器（08）内に発生している渦流（16）に
より分散され、均一な濃度分布の炭塵雲が形成される。

次に第４図は、本考案の第２実施例を示す縦断面図、第
５図は第４図のＶ部の詳細図（第６図のＶ−Ｖ断面
図）、第６図は第５図のVI−VI横断平面図である。これ
らの図においても、前記説明と同様の部分については同
一の符号を付け、詳しい説明を省略する。

本実施例においては、容器本体（08）内の下部に、逆円
錐形状をした吹出コーン（20）とその中央部に同形状で
複数のスリット（21）を施工した分散器（22）が配置さ
れている。吹出コーン（20）と分散器（22）は、容器本
体加圧弁（06）を介して高圧空気供給設備（07）に接続
されている。また吹出コーン（20）および分散器（22）
は、外部に設けた微粉炭チャンバ（12）とも微粉炭投入
弁（13）を介して接続されている。

このような装置において所定圧力の炭塵雲を形成する場
合、まず容器本体加圧弁（06）を開き、高圧空気供給設
備（07）より空気（25）を供給し所定圧力よりも若干低
い圧力まで加圧する。ついで微粉炭投入弁（13）を開く
と、微粉炭チャンバ（12）内の微粉炭（01）は高圧空気
により一気に混合気体（26）となり、吹出コーン（20）
および分散器（22）に供給される。供給された混合気体
（26）は、吹出コーン（20）と分散器（22）の隙間を通
過して噴射する円錐状噴射（27）や、スリート（21）を
通過してスリット状で噴射するスリット状噴射（28）に
より、容器本体（08）内に分散され均一な炭塵雲が形成
される。容器本体（08）内の圧力が所定以上に達したな
らば、微粉炭投入弁（13）を閉じ、イグナイタ（09）に
より点火・爆発を行なう。

本実施例においても、微粉炭チャンバ（12）を設けるこ
とにより、チャンバ内の微粉炭（01）は圧力より一気に
混合気体（26）となって気流搬送されて分散器（22）へ
供給され、さらに分散器（22）により分散・噴射される
ので、容器（08）内への分散が単一ノズルよりも高い。
また閉塞等のトラブルも発生しにくい。さらに本実施例
では圧力噴射および分散であるため、炭塵雲形成を瞬時
に行なうことができる。つまり、瞬時に均一な炭塵雲を
形成させることができる。

次に第７図は、本考案の第３実施例を示す縦断面図、第
８図は第７図のVIII部の詳細図、第９図は第８図のIX−
IX横断平面図、第10図は第９図のＸ−Ｘ断面図である。
これらの図においても、前記説明と同様の部分について
は同一の符号を付け、詳しい説明を省略する。

本実施例においては、容器本体（08）内の下部に、円筒
管で水平十文字に構成された吹出ノズル（30）を設け
た。この吹出ノズル（30）には、鉛直方向に対して若干
傾斜した細孔（31）が多数開けられている。また、前記
実施例と同様、容器（08）の外部に微粉炭（01）を入れ
所定圧力より高い圧力で加圧したチャンバ（12）を設け
る。吹出ノズル（30）は、容器本体加圧弁（06）を介し
て高圧空気供給設備（07）に接続されている。また吹出
ノズル（30）は微粉炭投入弁（13）を介して微粉炭チャ
ンバ（12）にも接続されている。

起歪部うな装置において所定圧力の炭塵雲を形成する場
合は、まず容器本体加圧弁（06）を開き、高圧供給設備
（07）より空気（34）を供給して、所定圧力よりも若干
低い圧力まで加圧する。ついで、微粉炭投入弁（13）を
開くと、チャンバ（12）内の微粉炭（01）は、高圧空気
により一気に混合気体（35）となり、噴射ノズル（30）
へ供給される。供給された場合気体（35）は、噴射ノズ
ル（30）に開孔された細孔（31）により容器（08）内へ
分散・噴射される。また細孔（31）は、鉛直方向に対し
若干角度もって開孔されているので、噴射した混合気体
（35）は容器内で旋回流（36）を形成しながら上昇し、
均一な炭塵雲ができる。容器本体（08）内の圧力が所定
圧力に達したならば、微粉炭投入弁（13）を閉じ、イグ
ナイタ（09）により点火・爆発を行なう。

なお、吹出ノズル（30）は、必らずしも十文字とは限ら
ず、必要に応じて放射状など種々の形状とすることもで
きる。

本実施例においても、微粉炭チャンバ（12）を設けるこ
とにより、チャンバ（12）内の微粉炭（01）は圧力にお
り、一気に混合気体（35）となり気流搬送されて吹出ノ
ズル（30）へ供給され、細孔（31）により分散・噴射さ
れる。そしてその噴射流は容器内で旋回流（31）を形成
しながら上昇するため、それ自体で分散がよく、均一な
炭塵雲が形成される。また閉塞等のトラブルも発生しに
くく、さらに本実施例では、圧力噴射および分散である
ため瞬時に炭塵雲を形成することができる。加えて、細
孔（31）は、鉛直方向に対して角度をもっているため、
細孔より噴射された微粉炭は、容器内を旋回しながら上
昇および分散される。

第11図は本考案の第４実施例を示す縦断側面図、第12図
は第11図のXII−XII断面図である。これらの図において
も、前記説明と同様の部分については同一の符号を付け
詳しい説明を省略する。

本実施例においては、容器本体（08）内に円筒管をコイ
ル状に巻いた搬送管（44）を設け、その搬送管（44）に
は、複数の噴出孔（45）を設けた。噴出孔（45）は、混
合気体（43）が容器本体（08）内中心方向に噴射される
ように開孔している。コイル状の搬送管（44）は、容器
本体加圧弁（06）を介して高圧空気供給設備（07）に接
続している。またコイル状の搬送管（44）は、微粉炭投
入弁（13）を介して微粉炭チャンバ（12）とも接続され
ている。なお、コイル状の搬送管（44）の末端は閉じて
いる。

このような装置において所定圧力の炭塵雲を形成する場
合は、まず容器本体加圧弁（06）を開き、高圧供給設備
（07）より空気（42）を供給し所定圧力より若干低い圧
力まで加圧する。ついで、微粉炭投入弁（13）を開く
と、チャンバ（12）内の微粉炭（01）は、高圧空気によ
り一気に混合気体（43）となり、コイル状の搬送管（4
4）へ供給される。供給された混合気体（43）は、コイ
ル状の搬送管（44）に開孔された噴出孔（45）から容器
内の分散・噴射される。噴出孔（45）は、容器本体（0
8）の中心方向に対して開孔されているため、噴射した
混合気体（43）は空気内で均一な炭塵雲をつくることが
できる。容器本体（08）内の圧力が所定圧力に達したな
らば、微粉炭投入弁（13）を閉めイグナイタ（09）によ
り点火・爆発を行なう。

本実施例においても、微粉炭チャンバ（12）を設けるこ
とにより、チャンバ（12）内の微粉炭（01）は、圧力に
より一気に混合気体（43）となり、コイル状の搬送管
（44）へ供給され、噴出孔（45）により、分散・および
噴射されるため、容器内への分散が単一ノズルよりも良
い。すなわち、チャンバ内の微粉炭を圧力により一気に
気流搬送するので、それ自体で分散が良い。また閉塞等
のトラブルも発生しにくい。また本実施例の場合も、圧
力噴射及び分散であるため、瞬時に炭塵雲を形勢するこ
とができる。さらに本実施例では、気流搬送された微粉
炭は、容器内の搬送管（44）に供給され、複数の噴出孔
より容器内中心方向に噴出されるので、容器内で均一な
炭塵雲が形成される。

〔考案の効果〕 本考案においては、加圧された微粉炭チャンバを設けた
ので、チャンバ内の微粉炭は圧力によって一気に混合気
体となり、圧力空気とともに密閉容器内に噴射され、圧
力空気の流れに乗って良好に分散し、均一な炭塵雲を形
成する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す縦断側面図、第２図
は第１図のII部の詳細図、第３図は第２図のIII−III横
断平面図である。第４図は、本考案の第２実施例を示す
縦断面図、第５図は第４図のＶ部の詳細図（第６図のＶ
−Ｖ断面図）、第６図は第５図のVI−VI横断平面図であ
る。第７図は、本考案の第３実施例を示す横断面図、第
８図は第７図のVIII部の詳細図、第９図は第８図のIX−
IX横断平面図、第10図は第９図のＸ−Ｘ断面図である。
第11図は本考案の第４実施例を示す縦断側面図、第12図
は第11図のXII−XII断面図である。第13図は従来の炭塵
雲形成装置の一例を示す縦断側面図である。 （01）……微粉炭；（02）……微粉炭投入管入口弁； （03）……微粉炭投入管； （04）……微粉炭投入管出口弁； （05）……微粉炭投入管加圧弁； （06）……容器本体加圧弁； （07）……高圧空気供給設備；（08）……容器本体； （09）……イグナイタ；（10）……空気ノズル； （11）……微粉炭ノズル；（12）……チャンバ； （13）……微粉炭投入弁；（14）……変流板； （15）……空気；（16）……渦流； （17）……混合気体；（20）……吹出コーン； （21）……スリット；（22）……分散器； （25）……空気；（26）……混合気体； （27）……円錐状噴射；（28）……スリット状噴射； （30）……吹出ノズル；（31）……細孔； （34）……空気；（35）……混合気体； （36）……旋回流；（42）……空気； （43）……混合気体；（44）……コイル状の搬送管； （45）……噴出孔；

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 清水 明広 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−60238（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−67960（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧状態で微粉炭と空気との混合物を爆発
   させる試験装置において、軸線が鉛直な筒状の密閉容
   器；微粉炭を収納し加圧された微粉炭チャンバ；上記と
   は別の高圧空気を供給する高圧空気源；および上記微粉
   炭チャンバーの微粉炭と上記高圧空気源の高圧空気とを
   それぞれバルブを介し上記密閉容器の下方から導いて同
   容器内へ噴射させる手段を備えたことを特徴とする炭塵
   雲形成装置。