(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液化ガスの爆発試験を実施するに際して、導入された気体状態の低温液化ガスを液化して貯留する低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器であって、
気体状態の低温液化ガスを導入するガス導入管と、該ガス導入管から気体状態の低温液化ガスの供給を受けると共に固体熱伝導によって外部から冷熱の供給を受けて前記気体状態の低温液化ガスを冷却して液化する冷却ブロックと、該冷却ブロックに設けられて着火源となる放電電極を取り付けるための電極取付部と、前記冷却ブロックで冷却されて液状態になった低温液化ガスを貯留する液溜部とを備えてなることを特徴とする低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器。
【請求項２】
前記冷却ブロックは、前記ガス導入管が接続されると共に電極取付部が設けられた第１ブロックと、固体熱伝導によって外部からの冷熱を受ける冷熱伝達面を有する第２ブロックによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器。
【請求項３】
前記第１ブロックと前記第２ブロックが着脱可能になっていることを特徴とする請求項２記載の低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器。
【請求項４】
前記ガス導入管を加熱するヒータと、該ヒータの発熱量を調整するヒータ制御部とを備えた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低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器。
【請求項５】
前記ガス導入管は、前記冷却ブロックよりも熱伝導率の低い材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器。
【請求項６】
前記ガス導入管は、前記冷却ブロックとの接続部の近傍に屈曲部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器。
【請求項７】
前記液溜部は、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性もしくは支燃性の低温液化ガスの燃焼・爆発試験に用いる容器であって、特に低温液化ガスを液状態で収容する低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器に関する。
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平8-145921号公報
【特許文献２】特開2010-8135号公報
【特許文献３】特開2000-310583号公報
【特許文献４】特開2011-220813号公報
【非特許文献１】金東俊他、火薬学会2008年度年会講演要旨集pp.29-30(2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
以上のように、従来は、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・爆発試験を行うことができる試験装置はなく、このような装置で使用できる低温液化ガスを液状態で収容する容器も存在しなかった。
【０００７】
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の燃焼・爆発試験に用いる容器であって、低温液化ガスを液状態で収容できる低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
爆薬など常温で固体または液体で存在する物質と違い、低温液化ガスを燃焼、爆発させて試験を行うためには、低温液化ガス自体を恒温容器に収納して温度や圧力が一定な状態を保持できるようにすることが必要となる。
また、低温液化ガスと直接接触する容器には、低温液化ガスの燃焼、爆発に際して数GPaの圧力がかかるため、低温液化ガスを収容する容器と耐圧恒温容器を同一のもので構成することは経済的に困難である。
さらに、少量の低温液化ガスを精度よく計量し、容器内に流入させることは非常に難しい。
【０００９】
そこで、発明者は、低温液化ガスを貯留する低温液化ガス貯留容器と耐圧恒温容器を別にすることを考え、さらに低温液化ガス貯留容器を耐圧恒温容器の内部に配置し、試料となるガスを常温で定量し、容器内部で液化すること、さらに低温液化ガス貯留容器を爆発、燃焼時に容易に損壊するようにすることを考えた。このようにすることで、被検体となる低温液化ガスを精度よく定量でき、また燃焼、爆発に際して耐圧恒温容器にかかる圧力を低減でき、耐圧恒温容器の損傷を小さくして安全に繰り返し再現性よく燃焼、爆発試験を実施できるとの知見を得た。
本発明はかかる知見に基づくものであり、具体的には以下の構成を備えてなるものである。
【００１０】
（１）本発明に係る低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器は、低温液化ガスの爆発試験を実施するに際して、導入された気体状態の低温液化ガスを液化して貯留する低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器であって、
気体状態の低温液化ガスを導入するガス導入管と、該ガス導入管から気体状態の低温液化ガスの供給を受けると共に固体熱伝導によって外部から冷熱の供給を受けて前記気体状態の低温液化ガスを冷却して液化する冷却ブロックと、該冷却ブロックに設けられて着火源となる放電電極を取り付けるための電極取付部と、前記冷却ブロックで冷却されて液状態になった低温液化ガスを貯留する液溜部とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１１】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記冷却ブロックは、前記ガス導入管が接続されると共に電極取付部が設けられた第１ブロックと、固体熱伝導によって外部からの冷熱を受ける冷熱伝達面を有する第２ブロックによって構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記第１ブロックと前記第２ブロックが着脱可能になっていることを特徴とするものである。
【００１３】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記ガス導入管を加熱するヒータと、該ヒータの発熱量を調整するヒータ制御部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記ガス導入管は、前記冷却ブロックよりも熱伝導率の低い材料で形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
（６）また、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のものにおいて、前記ガス導入管は、前記冷却ブロックとの接続部の近傍に屈曲部を有することを特徴とするものである。
【００１６】
（７）また、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のものにおいて、前記液溜部は、一体的に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器は、気体状態の低温液化ガスを導入するガス導入管と、該ガス導入管から気体状態の低温液化ガスの供給を受けると共に固体熱伝導によって外部から冷熱の供給を受けて前記気体状態の低温液化ガスを冷却して液化する冷却ブロックと、該冷却ブロックに設けられて着火源となる放電電極を取り付けるための電極取付部と、前記冷却ブロックで冷却されて液状態になった低温液化ガスを貯留する液溜部とを備えてなるので、低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器を耐圧恒温容器内に配置して、冷却ブロックに外部から冷熱を供給するようにすれば、燃焼、爆発に際して耐圧恒温容器にかかる圧力を低減でき、耐圧恒温容器の損傷を小さくして安全に繰り返し再現性よく燃焼、爆発試験を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の全体構成を説明する説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の内部構造を説明する説明する説明図であって、低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の一部縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器のガス導入管の他の態様を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の冷却ブロックの他の態様を説明する説明図である。
【図５】図４に示す低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の内部構造を説明する説明する説明図であって、低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の冷却ブロックの他の態様を説明する説明図である。
【図７】図６に示す低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の内部構造を説明する説明する説明図であって、低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の一部縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の液溜部の他の態様を説明する説明図である。
【図９】図８に示す低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の内部構造を説明する説明する説明図であって、低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器を備えた燃焼・爆発試験装置の全体構造を説明する説明図であって、燃焼・爆発試験装置の一部縦断面図である。
【図１１】図１０に示す燃焼・爆発試験装置の低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器を保持するための容器保持機構について説明する説明図である。
【図１２】図１０に示す燃焼・爆発試験装置における低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器の設置状態を説明する説明図である。
【図１３】容器保持機構の他の態様について説明する説明図である。
【図１４】容器保持機構のさらに他の態様について説明する説明図である。
【図１５】本発明の実施例に係る実験結果について説明する説明図である（その１）。
【図１６】本発明の実施例に係る実験結果について説明する説明図である（その２）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施の形態に係る低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１（以下、単に「液化容器１」という場合あり）は、図１に示すように、気体状態の低温液化ガスを導入するガス導入管３と、ガス導入管３から気体状態の低温液化ガスの供給を受けると共に固体熱伝導によって外部から冷熱の供給を受けて気体状態の低温液化ガスを冷却して液化する冷却ブロック５と、冷却ブロック５に設けられて着火源となる放電電極７を取り付けるための電極取付部９と、冷却ブロック５で冷却されて液状態になった低温液化ガスを貯留する液溜部１１とを備えている。
以下、各構成を詳細に説明する。
【００２０】
＜ガス導入管＞
ガス導入管３は、外部のガス供給源（一次側）に接続されて気体状態の低温液化ガスを液溜部１１に導入する。
ガス導入管３は、例えばステンレス等のように強度があり、熱伝達率の低い材料で形成するのが好ましい。
【００２１】
ガス導入管３は、図３に示すように、屈曲部３ａを設けるようにするのが好ましい。この理由は以下の通りである。
爆発試験時の衝撃波は、液溜部１１に接続されるガス導入管３の内部にも侵入し、ガス導入管３の一次側に設備されるガスの供給を制御する弁類にも悪影響を及ぼす。そこで、ガス導入管３に屈曲部３ａを設けることで、衝撃波を可能な限り減衰させることができ、ガス導入配管一次側に設備されるガス供給制御弁等への悪影響を防止できる。
また、ガス導入管３は屈曲していることで、爆発試験時にガス導入管３自体やガス導入管３の接合部等が破壊しやすくなり、この破壊によって爆発によるエネルギーを吸収でき、低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１を収容する耐圧恒温容器３５の損傷を少なくすることができる。
【００２２】
また、図３に示すように、ガス導入管３における冷却ブロック５の近傍に、ガス導入管３を加熱するヒータブロック１３（本発明の「ヒータ」に相当する）を設けてもよい。ヒータブロック１３は、ヒータ制御部１４によってその発熱量が制御される。このように、ヒータブロック１３を設けることで、冷却ブロック５の冷熱によって、ガス導入管３内のガスがガス導入管３内で固化しない温度に制御することができる。
【００２３】
＜冷却ブロック＞
冷却ブロック５は、ガス導入管３から気体状態の低温液化ガスの供給を受けると共に固体熱伝導によって外部から冷熱の供給を冷熱伝達面５ａで受けて気体状態の低温液化ガスを冷却して液化する。
冷却ブロック５部は、ガス導入管３から導入される気体状態の低温液化ガスに十分な冷熱を伝えられる熱伝導性の高い銅等で形成するのが好ましい。
【００２４】
冷却ブロック５は、図１、図２に示すように、単体で形成してもよいが、図４に示すように、ガス導入管３が接続されると共に電極取付部９が設けられた第１ブロック１５と、固体熱伝導によって外部からの冷熱を受ける冷熱伝達面１７ａを有する第２ブロック１７の２つのブロックによって構成してもよい。
この場合、第１ブロック１５はガス導入管３と同じ材料のステンレスによって形成し、第２ブロック１７は熱伝達率の高い銅、銅合金によって形成し、両者をロー付けによって接合するのが好ましい。
【００２５】
もっとも、第１ブロック１５と第２ブロック１７を異種の材料で形成すると、極低温下では第１ブロック１５と第２ブロック１７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５に示すように、第２ブロック１７の中央部に凹陥部１７ｂを形成し、この凹陥部１７ｂに第１ブロック１５の底部に形成した凸部１５ａ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第２ブロック１７が収縮したときに、第２ブロック１７と第１ブロック１５との接合部が離れることがなく、逆に第１ブロック１５との接合をより強固にすることができる。
【００２６】
第１ブロック１５と第２ブロック１７の接合は、図６、図７に示すように、ボルト接合によって、両者を着脱可能にしてもよい。この場合、第２ブロック１７における第１ブロック１５との接合面に溝部１７ｃを設けてメタルＣリングを設置してシール性高めるようにするのが好ましい。
第１ブロック１５と第２ブロック１７を着脱可能にすることで、液溜部１１内に、ガス以外の夾雑物（金属粉など、固体、液体物質）を予め導入したり、特殊な着火方法をとる場合に電極の加工などを容易にしたりすることができる。
【００２７】
＜電極取付部＞
電極取付部９は、冷却ブロック５に設けられて着火源となる放電電極７を取り付けるためのものである。本実施の形態の電極取付部９は、図２に示すように、冷却ブロック５の側面に形成された貫通孔によって形成されている。
冷却ブロック５を第１ブロック１５と第２ブロック１７の２つのブロックで形成する場合には、図４、図６に示すように、電極取付部９は第１ブロック１５に形成する。
【００２８】
＜液溜部＞
液溜部１１は、図１、図２に示すように、有底の筒状からなり、冷却ブロック５で冷却されて液状態になった低温液化ガスを貯留するものである。液溜部１１は、冷却ブロック５にロー付け溶接などで接合されている。
液溜部１１は、熱伝導が良く、接合及び加工も比較的容易な銅や真鍮などで製作されることが望ましい。
【００２９】
液溜部１１は、真空断熱及び液化時の条件に耐えうる強度を有している必要があるが、製作可能な範囲内で最も少ない質量で製作されることが望ましい。その理由は以下の通りである。
液溜部１１の肉厚が厚く、胴や底部鏡部分の質量が大きいと、爆発時に液溜部１１を構成する材料が大量に耐圧恒温容器３５内に飛び散り、液化容器１を収容する耐圧恒温容器３５（図１０参照）が損傷する。また、液溜部１１の耐圧が高いと液溜部１１の損壊まで高い圧力を保持した上で、損壊した材料粒子が耐圧恒温容器３５内に衝突するため、個々の粒子が大きな運動エネルギーを蓄積した状態となる。
そこで、液溜部１１は、薄肉で製作することが望ましく、これにより容器損壊までの蓄積エネルギーが少なく、飛散する材料量も少ないため、耐圧恒温容器３５内の損傷を低減させることができる。
【００３０】
液溜部１１は、図１、図２に示すように、市販のキャップ２１と銅管１９をロー付けすることによって形成してもよい。
もっとも、液溜部１１は、着火時には容易に損傷することが耐圧恒温容器３５への損傷を最小にできるため、例えば、図８、図９に示すように、絞り成形や削り出しなどの製法により一体的に形成することで、ロー付け部のような質量が増加する部分を無くして全体に可能な限り薄肉（例えば、0.2mm程度）にして質量を低減し、かつ厚みを均一にすることが望ましい。これによって、燃焼・爆発試験時に、液溜部１１が非常に細かくかつ均等に分散するため、他の部材の損傷をより小さくできる。
なお、液溜部１１を一体的に形成したとしても、液状態になった低温液化ガスの液面が、液溜部１１における冷却ブロック５との接合部にまで及ぶと容器損壊までの蓄積エネルギーが大きくなるので、液溜部１１に貯留する液状態になった低温液化ガスの液面は、液溜部１１における冷却ブロック５との接合部よりも下方にするのが好ましい。
【００３１】
図８、図９では、液溜部１１を一体的に形成する例として、先端形状を半球形状に近くしたものを示したが、一体的に形成する場合、必ずしも半球形状にすることに限定するものではない。
【００３２】
以上のように構成された本実施の形態の低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１は、耐圧恒温容器３５内に配置されて、燃焼・爆発試験に供される。
燃焼・爆発試験に際しては、ガス導入管３から気体状態の低温液化ガスが導入され、導入されたガスは冷却ブロック５によって冷却され、液状態となって液溜部１１に滴下する。液溜部１１は冷却ブロック５から冷熱が伝達され、液溜部１１内の低温液化ガスは気液平衡状態で貯留される。
液溜部１１内に必要量の低温液化ガスが貯留されると、放電電極７に通電して、火花を発生させることで、低温液化ガスを爆発させる。
【００３３】
低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１は、燃焼・爆発試験装置に用いられるので、燃焼・爆発試験装置について概説する。
燃焼・爆発試験装置３１は、図１０に示すように、外容器３３と、外容器３３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恒温容器３５と、耐圧恒温容器３５内に冷熱を伝達する冷熱伝達機構３７と、耐圧恒温容器３５の内部に配置され、低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１を耐圧恒温容器３５内に保持する容器保持機構３９（図１１参照）と、低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１に伝達する冷熱を生成する冷凍機４１と、ガス供給源としてのガス容器４３とを有している。
以下、燃焼・爆発試験装置３１の各構成を説明する。
【００３４】
＜外容器＞
外容器３３は、円形の底板部３３ａと、円筒状の側壁部３３ｂと、耐圧恒温容器３５が設置される開口部３３ｄが設けられた天板部３３ｃを有している。外容器３３内は、真空断熱されている。
【００３５】
＜耐圧恒温容器＞
耐圧恒温容器３５は、図１０および図１２に示すように、有底の筒体からなる容器本体３５ａと、容器本体３５ａの開口を覆う蓋体３５ｂと、容器本体３５ａの内壁面を覆うライナー３５ｃを有している。
容器本体３５ａは有底の筒体からなり、上端部にフランジ部３６を有している。容器本体３５ａ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料からなる。なお、容器本体３５ａ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。
【００３６】
蓋体３５ｂは、図１０に示すように、板状からなり容器本体３５ａの開口を覆うようにして設置されている。蓋体３５ｂには開口部３５ｄが設けられており、弁体３８が挿入することで閉止可能になっている。
ライナー３５ｃ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。
【００３７】
＜冷熱伝達機構＞
冷熱伝達機構３７は、容器本体３５ａ内に冷熱を伝達するためのものである。冷熱伝達機構３７は、容器本体３５ａの底部を覆うコールドベース３７ａと（図１２参照）、コールドベース３７ａに一端側が接続され、他端側が容器本体３５ａを貫通して容器本体３５ａの外部に配置されて、冷熱をコールドベース３７ａに伝達するコールドロッド３７ｂと（図１２参照）、容器本体３５ａ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３７ｃと（図１０参照）を備えている。
【００３８】
コールドベース３７ａおよびコールドロッド３７ｂは、容器本体３５ａ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。
コールドロッド３７ｂは、図１０に示す通り、例えば矩形ブロック状の冷熱伝達部材４９によって外部の冷凍機４１に接続されることで冷熱を受ける。
【００３９】
固体熱伝導部材３７ｃは、容器本体３５ａ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３７ｃは、図１に示すように、一端が外部の冷凍機４１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３５ａが挿入されることで、容器本体３５ａの外周面に接触して該外周面に冷熱を伝達する。
【００４０】
＜容器保持機構＞
容器保持機構３９は、図１１に示すように、冷熱伝達機構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４５と、ベース板４５から立設する一対の逆Ｌ字型からなり、先端部４７ａが対向するように配置された保持アーム４７とを有している。
各保持アーム４７は、図１１に示す通り、先端部４７ａ同士をボルト５１で連結し、ボルト５１によって先端部４７ａ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４７ａの間に冷却ブロック５を配置してボルト５１を締めれば、冷却ブロック５を挟持して保持することができる。
【００４１】
低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１は、図１２に示すように、容器保持機構３９が容器本体３５ａ内のコールドベース３７ａ上に設置されることによって、低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１が容器本体３５ａ内に配置される。低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１は、冷熱伝達機構３７のコールドロッド３７ｂからコールドベース３７ａ、そして容器保持機構３９のベース板４５、保持アーム４７を介して冷熱が伝達されて冷却されるようになっている。
【００４２】
低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１の液溜部１１は、図１２に示すように耐圧恒温容器３５中央に設置されることが望ましい。こうすることで、容器本体３と液溜部１１との間には空間が形成されるため、被検体が燃焼・爆発した場合において、液溜部１１は内部に数GPaの爆圧を受け破損するが、耐圧恒温容器３５にかかる圧力及び衝撃は数MPa程度に減少させることができる。従って、耐圧恒温容器３５の耐圧強度を小さくすることができる。
【００４３】
＜冷凍機＞
冷凍機４１は、例えばHe冷凍機等からなり低温液化ガス燃焼・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４１は、上述したとおり、冷熱伝達部材４９に接続されており、冷熱をコールドロッド３７ｂに伝導可能になっている。また、冷凍機４１は、固体熱伝導部材３７ｃと接続されており、冷熱を容器本体３５ａに伝導可能になっている（図１０参照）。
【００４４】
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３１を用いて燃焼・爆発試験を行う方法の一例を説明する。
まず、外容器３３と耐圧恒温容器３５との間の真空断熱層を真空にするとともに、液溜部１１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、液溜部１１内の温度及び圧力が平衡になるまで保持する。
【００４５】
次に、放電電極７に電流を印加して被検体を爆発させると、液溜部１１が損壊するため耐圧恒温容器３５にかかる圧力を低減して、耐圧恒温容器３５の損傷を小さくすることができる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては、耐圧恒温容器３５の内部に低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１を配置し、試料となるガスを常温で定量して液溜部１１までの間で液化するようにしたので、被検体となる低温液化ガスを精度よく定量できる。
また液溜部１１を爆発、燃焼時に容易に損壊するようにしているので、燃焼、爆発に際して耐圧恒温容器３５にかかる圧力を低減でき、耐圧恒温容器３５の損傷を小さくして安全に繰り返し再現性よく燃焼、爆発試験を実施できる。
【００４７】
なお、上記では容器保持機構３９として一対の保持アーム４７によって保持する構成を例に挙げて説明したが、容器保持機構３９は冷却ブロック５の冷熱伝達面５ａに冷熱を伝達できればよく、上記構成に限られない。他の態様としては例えば、図１３に示すように、ベース板４５に立設する逆Ｌ字型の片保持アーム５３で冷却ブロック５の片側のみ保持するようにしてもよい。
あるいは、図１４に示すように、ベース板４５に立設するコ字状の保持部材５５に冷却ブロック５の冷熱伝達面５ａを当接させ、保持部材５５と保持部材５５にボルト留めされる保持片５７とによって冷却ブロック５を挟持するような構成としてもよい。
【実施例】
【００４８】
次に、燃焼・爆発試験装置３１を用いた被検体の燃焼・爆発試験の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３５ａ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。
ライナー３５ｃ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３７ａ上に設置した。
【００４９】
液溜部１１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３５ａ底部のコールドベース３７ａに容器保持機構３９を設け、液溜部１１ができる限り容器本体３５ａの中央に設置できる構造とした。
また、液溜部１１は、市販のキャップ２１と銅管１９をロー付け接合したもの（発明例１）と、液溜部１１を削り出しによって一体的に形成にしたもの（発明例２）の２種類について実験した。
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、上記液化メタンと液化酸素を当量の組成で3g調製できるようガス供給及び冷却を行い、その後着火して、被検体を燃焼・爆発させた。
【００５０】
燃焼・爆発後における発明例１および発明例２のベース板４５上面(液溜部１１の直近部分)の写真を図１５および図１６に示す。
発明例１では、図１５に示す通り、ベース板４５及び容器本体３５ａが僅かに損傷した程度だった。一方、発明例２では、図１６に示すように、液溜部１１が非常に細かく、かつ均等に分散してベース板４５上面に衝突していることが観測され、ベース板４５及び容器本体３５ａへの損傷をより小さくできたことが確認された。
また、冷却ブロック５、ガス導入管３の損傷も非常にわずかであり、また耐圧恒温容器３５にも目立った損傷を観測せず、液溜部１１を交換するだけで同様の試験を繰り返し実施ができる状態であった。
【００５１】
以上のように、燃焼・爆発試験装置３１は、耐圧恒温容器３５とは別に低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器１を備えていることで、被検体となる低温液化ガスを精度よく定量でき、かつ、燃焼、爆発に際して耐圧恒温容器３５にかかる圧力を低減でき、耐圧恒温容器３５の損傷を小さくして安全に繰り返し再現性よく燃焼、爆発試験を実施できる。
【符号の説明】
【００５２】
１  低温液化ガス燃焼・爆発試験用液化容器
３  ガス導入管
３ａ  屈曲部
５  冷却ブロック
５ａ  冷熱伝達面
７  放電電極
９  電極取付部
１１  液溜部
１３  ヒータブロック
１４  ヒータ制御部
１５  第１ブロック
１５ａ  凸部
１７  第２ブロック
１７ａ  冷熱伝達面
１７ｂ  凹陥部
１７ｃ  溝部
１９  銅管
２１  キャップ
３１  燃焼・爆発試験装置
３３  外容器
３３ａ  底板部
３３ｂ  側壁部
３３ｃ  天板部
３３ｄ  開口部
３５  耐圧恒温容器
３５ａ  容器本体
３５ｂ  蓋体
３５ｃ  ライナー
３５ｄ  開口部
３８  弁体
３６  フランジ部
３７  冷熱伝達機構
３７ａ  コールドベース
３７ｂ  コールドロッド
３７ｃ  固体熱伝導部材
３９  容器保持機構
４１  冷凍機
４３  ガス容器
４５  ベース板
４７  保持アーム
４７ａ  先端部
４９  冷熱伝達部材
５１  ボルト
５３  片保持アーム
５５  保持部材
５７  保持片
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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