(57)【要約】【課題】体積抵抗率が大きな灯油などの流体の流動によって発生した静電気を効率的に蓄積して、発生する静電気量を正確に測定することができると共に、この静電気によって可燃物ガスが着火する危険性を目視によって確認させ、危険物取扱者の教育に資することができる流動流体による帯電実験装置を提供する。【解決手段】大きな体積抵抗率を有する流体ＦＬを貯留する貯留タンク２０と、貯留タンク２０に接続されて流体ＦＬを循環させる液体ポンプ３０と、貯留タンク２０内に配設されて流動する流体ＦＬに帯電する静電気を集電して蓄積する金網からなる集電体４３を有する集電棒４０と、一対の放電電極５２，５３及びガス供給口５４を有し、透明材料で形成された燃焼観察管５０と、を備え、集電棒４０に蓄積された静電気により一対の放電電極５２，５３間で火花放電Ｆを発生させて燃焼観察管５０内の可燃性ガスＧを燃焼させる。【選択図】図１
0003147006.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
大きな体積抵抗率を有する流体を貯留する貯留タンクと、
前記貯留タンクに接続されて前記流体を循環させる液体ポンプと、
前記貯留タンク内に配設されて流動する前記流体に帯電する静電気を集電して蓄積する金網からなる集電体を有する集電棒と、
前記集電棒と電気的に接続される一対の放電電極が内部に対向配置されると共に、可燃性ガスを供給するガス供給口を有し、透明材料で形成された燃焼観察管と、を備え、
前記集電棒に蓄積された前記静電気により前記一対の放電電極間で放電させ、前記放電に伴って発生する火花放電によって前記燃焼観察管に供給された前記可燃性ガスを燃焼させることを特徴とする流動流体による帯電実験装置。
【請求項２】
前記集電体は、金網を円筒形状に形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の流動流体による帯電実験装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、流動流体による帯電実験装置に関し、より詳細には、貯留タンクに蓄積される灯油などの体積抵抗率が大きな流体の流動によって発生する静電気の帯電を目視により観察することができる流動流体による帯電実験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯留タンクに貯留される体積抵抗率の大きい流体、例えば、灯油などが貯留タンク内で流動すると、流動に伴う摩擦によって帯電し、静電気が発生することが知られている。この静電気による火花放電の発生を防止するため、貯留タンクに集電棒を付属させて、発生する静電気を逃がすようにした装置がある。
【０００３】
また、流動帯電を確認するための安全実技体験研修（非特許文献１参照）が行われている。従来の流動流体による帯電実験装置１００は、図４に示すように、体積抵抗率の大きな流体、例えば、灯油ＦＬを貯留する貯留タンク１０１と、流体ポンプ１０２と、集電棒１０３と、燃焼観察管１０４と、を備える。流体ポンプ１０２は、配管１０５によって貯留タンク１０１に接続されており、貯留タンク１０１内の灯油ＦＬを吸引、吐出して循環流動させる。集電棒１０３の下部には、長方形の金属板１０６が取り付けられており、この金属板１０６は、貯留タンク１０１内の灯油ＦＬに浸漬された状態に配置される。
【０００４】
燃焼観察管１０４は、透明材料で形成された円筒状容器１１０と、この円筒状容器１１０の内部に対向配置された一対の放電電極１１１，１１２と、を備える。円筒状容器１１０には、水素ガスなどの可燃性ガスＧを供給するガス供給口１１３が設けられ、ガスコック１１４、ガス管１１５を介して図示しないガスボンベに接続される。一方の放電電極１１１は、電線１１６によって集電棒１０３の接続端子１０７に電気的に接続され、他方の放電電極１１２は、アース線１１７によって大地１１８に接地される。
【０００５】
そして、灯油ＦＬの流動により金属板１０６に蓄積された静電気によって、一対の放電電極１１１，１１２間で火花放電させて、円筒状容器１１０内に供給された可燃性ガスＧを燃焼させるように構成されている。
【０００６】
【非特許文献１】株式会社エムネット  安全実技体験研修案内  ［平成２０年８月１８日検索］、インターネット  ＜URL:http://www.mcc-mnet.com/kouza/osusume/anzen/kasai.html＞
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の流動流体による帯電実験装置１００によると、金属板１０６に一旦蓄積した静電気を放電する現象が見られ、金属板１０６に蓄積される静電気量は、図５のグラフ曲線１０８に示すように、金属板１０６の部位によって異なり、中央部が多く、両端部に向かうに従って少なくなる。このため、全体として蓄積される静電気量はそれほど多くはない。また蓄積される静電気量が不安定であり、全ての実験において、円筒状容器１１０内の可燃性ガスＧを確実に燃焼させるのに十分な火花放電を、一対の放電電極１１１，１１２間に発生させることができないという問題があった。即ち、流動流体による帯電実験を安定して行うことができなかった。また、金属板１０６に蓄積される静電気量が少な過ぎるため、静電気量を正確に把握できないという問題があった。このように、流動流体によって発生する静電気でも、可燃物ガスなどがあると着火する危険があることを目視によって確認させ、危険物取扱者を教育するための有効な実験装置はなかった。
【０００８】
本考案は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、体積抵抗率が大きな灯油などの流体の流動によって発生した静電気を効率的に蓄積して、発生する静電気量を正確に測定することができると共に、この静電気によって可燃物ガスが着火する危険性を目視によって確認させ、危険物取扱者の教育に資することができる流動流体による帯電実験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）大きな体積抵抗率を有する流体を貯留する貯留タンクと、貯留タンクに接続されて流体を循環させる液体ポンプと、貯留タンク内に配設されて流動する流体に帯電する静電気を集電して蓄積する金網からなる集電体を有する集電棒と、集電棒と電気的に接続される一対の放電電極が内部に対向配置されると共に、可燃性ガスを供給するガス供給口を有し、透明材料で形成された燃焼観察管と、を備え、集電棒に蓄積された静電気により一対の放電電極間で放電させ、放電に伴って発生する火花放電によって燃焼観察管に供給された可燃性ガスを燃焼させることを特徴とする流動流体による帯電実験装置。
（２）集電体は、金網を円筒形状に形成したものであることを特徴とする（１）に記載の流動流体による帯電実験装置。
【考案の効果】
【００１０】
本考案の流動流体による帯電実験装置によれば、体積抵抗率が大きい流体の流動によって発生する静電気を金網からなる集電体で効率よく蓄積し、蓄積した静電気によって一対の放電電極間で確実に火花放電させて、可燃性ガスを透明な燃焼観察管内で燃焼させるようにしたので、静電気を効率よく蓄積することができ、流動する流体による静電気でも可燃性ガスが燃焼する危険性を目視により実体験することができ、火災爆発の危険性のある物質を取り扱う危険物取扱者などの教育効果を向上させることができる。
【００１１】
また、集電体は、金網を円筒形状に形成したものであるので、静電気を効率よく蓄積することができ、一対の放電電極間で安定して火花放電を発生させることができる。これにより、流動流体による帯電実験を確実に行うことができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本考案に係る流動流体による帯電実験装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の流動流体による帯電実験装置１０は、貯留タンク２０と、液体ポンプ３０と、集電棒４０と、燃焼観察管５０と、を備える。
【００１４】
貯留タンク２０は、円筒形状のタンクであり、蓋部２１に給油孔２２が形成され、底部２３に排油孔２４が形成される。なお、貯留タンク２０の形状は、応力集中を回避するため円筒形状とされることが多い実際のタンク形状に合わせて円筒形状としたが、この形状に限定されるもではなく、任意形状にすることができる。
【００１５】
また、貯留タンク２０には、集電棒４０が配設されると共に、体積抵抗率の大きな流体、例えば、灯油（流動流体）ＦＬが貯留される。
【００１６】
液体ポンプ３０は、貯留タンク２０の給油孔２２及び排油孔２４に配管３１によって接続される。そして、液体ポンプ３０は、貯留タンク２０に貯留される灯油ＦＬを貯留タンク２０との間で循環流動させる。
【００１７】
集電棒４０は、図２に示すように、金属製の接続棒４１と、接続棒４１の下端部及び中間部に溶接などでそれぞれ固定され、十字形状に形成される金属製の支持棒４２，４２と、支持棒４２，４２の先端部に溶接などでそれぞれ固定され、円筒形状に形成される金網からなる集電体４３と、を有し、接続棒４１の上端部に接続端子４４が取り付けられる。なお、本実施形態の集電体４３は、具体的には、直径約５０ｍｍの円筒形状に形成される。
【００１８】
また、集電棒４０は、図１に示すように、接続棒４１を貯留タンク２０の蓋部２１から突出させると共に、集電体４３を灯油ＦＬ中に浸漬させて、絶縁リング４５により蓋部２１に取り付けられる。これにより、貯留タンク２０と集電棒４０は電気的に絶縁される。
【００１９】
また、本実施形態では、集電体４３は、図３のグラフ曲線６０に示すように、灯油ＦＬの流動によって発生する静電気の帯電量が最も多くなる貯留タンク２０の中央部且つ灯油ＦＬの液面付近に配置される。これにより、集電体４３に静電気が効率よく集電される。
【００２０】
燃焼観察管５０は、透明アクリル樹脂、透明塩ビ樹脂、及び透明ガラスなどの透明材料で形成される円筒状容器５１と、円筒状容器５１の内部に対向配置される一対の放電電極５２，５３と、を備える。
【００２１】
円筒状容器５１には、水素ガスなどの可燃性ガスＧを供給するガス供給口５４が設けられており、このガス供給口５４には、ガスコック５５及びガス管５６を介して不図示のガスボンベが接続される。
【００２２】
一方の放電電極５２は、電線５７によって集電棒４０の接続端子４４に電気的に接続され、他方の放電電極５３は、アース線５８によって大地５９に接地される。
【００２３】
以下、本実施形態の流動流体による帯電実験装置１０の実験手順について説明する。
【００２４】
まず、液体ポンプ３０を駆動させて、貯留タンク２０内に貯留される灯油ＦＬを、貯留タンク２０の排油孔２４から給油孔２２に液体ポンプ３０及び配管３１を介して循環流動させる。この時、灯油ＦＬの体積抵抗率が大きいため、灯油ＦＬには、循環流動しているときの摩擦によって静電気が発生し、この静電気が帯電している。
【００２５】
そして、灯油ＦＬに帯電した静電気は、流動する灯油ＦＬが集電棒４０の集電体４３を通過する際に集電されて蓄積される。ここで、本実施形態では、集電体４３が金網を円筒形状の形成したものであるので、流動抵抗が小さく、灯油ＦＬが集電体４３を抵抗なく通過して静電気を効率よく蓄積することができると共に、一旦蓄積した静電気を放電することがないので、集電体４３に蓄積された静電気量を正確に把握することができる。
【００２６】
また、本実施形態では、図３に示すように、集電体４３が、灯油ＦＬの流動によって発生する静電気の帯電量が最も多くなる貯留タンク２０の中央部且つ灯油ＦＬの液面付近に配置されるので、灯油ＦＬに帯電される静電気は、効率よく集電体４３（集電棒４０）に蓄積される。即ち、集電体４３に蓄積される静電気量は、上記した従来の実験装置１００の金属板１０６に蓄積される静電気量と比較して大幅に多い。
【００２７】
ここで、燃焼観察管５０のガスコック５５を開き、ガスボンベから可燃性ガスＧを円筒状容器５１内に供給した後、接続端子４４と放電電極５２とを導通させて集電体４３に蓄積された静電気によって一対の放電電極５２，５３間で火花放電Ｆを発生させる。この時、集電体４３には多くの静電気量が蓄積されているので、一対の放電電極５２，５３間で火花放電Ｆを確実に発生させることができる。また、一対の放電電極５２，５３間で発生する火花放電Ｆも大きいので、円筒状容器５１内の可燃性ガスＧに確実に着火することができる。
【００２８】
そして、実験者は、透明な円筒状容器５１内での可燃性ガスＧの燃焼状況を安全に視認することができ、これにより、流動する灯油（流動流体）ＦＬによる帯電を視覚によって確認すると共に、可燃性ガスＧが存在するときの危険性を安全に体験することができる。
【００２９】
また、集電体４３に蓄積される静電気の静電気量は、従来の実験装置１００の静電気量と比較すると大幅に多いので、その静電気量を不図示の静電気測定装置によって正確に測定することができる。これにより、流動する灯油（流動流体）ＦＬによって発生する静電気量を正確に把握することができる。
【００３０】
なお、本考案は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、集電体４３は、接続棒４１を垂直方向に向けて支持されているが、これに限定されず、接続棒４１を水平方向に向けて支持されていてもよい。
また、本実施形態では、集電体４３は、金網を円筒形状に形成したものであるが、これに限定されず、球形状などの任意の形状にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本考案に係る流動流体による帯電実験装置の一実施形態を説明するための構成図である。
【図２】図１に示す集電棒を説明するための拡大斜視図である。
【図３】図１に示す貯留タンクの側面図であり、流動流体の静電気の帯電量を示すグラフである。
【図４】従来の流動流体による帯電実験装置を説明するための構成図である。
【図５】図４に示す貯留タンクの側面図であり、流動流体の静電気の帯電量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０    流動流体による帯電実験装置
２０    貯留タンク
２１    蓋部
２２    給油孔
２３    底部
２４    排油孔
３０    液体ポンプ
３１    配管
４０    集電棒
４１    接続棒
４２    支持棒
４３    集電体
４４    接続端子
４５    絶縁リング
５０    燃焼観察管
５１    円筒状容器
５２    放電電極
５３    放電電極
５４    ガス供給口
５５    ガスコック
５６    ガス管
５７    電線
５８    アース線
５９    大地
６０    グラフ曲線
ＦＬ    灯油（流動流体、流体）
Ｇ    可燃性ガス
Ｆ    火花放電
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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