JP3146737U - 水蒸気爆発実験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小規模の水蒸気爆発を、実験室内に設置した燃焼用容器内で簡単、且つ安全に発生させ、水蒸気爆発の様子を安全に視認可能として、危険物取扱い者などの教育に資することができる水蒸気爆発実験装置を提供する。
【解決手段】燃焼中の可燃性液体Ｌを収容する燃焼皿１１と、透明な材料で形成されて燃焼皿１１を下部に設置する燃焼用容器１２と、吐出口２０が燃焼皿１１の上方に開口する注水器１３と、を備え、燃焼中の可燃性液体Ｌに対して、注水器１３の吐出口２０から水滴Ｗを注水し、発生する小規模の水蒸気爆発の発生状況を燃焼用容器１２を介して視認可能とする。
【選択図】図１

Description

本考案は、水蒸気爆発実験装置に関し、より詳細には、燃焼用容器内で発生させる小規模の水蒸気爆発の様子を安全に視認可能とし、可燃物などの危険物取扱い教育用機材として好適な水蒸気爆発実験装置に関する。

天ぷら油などに着火した際、燃焼中の天ぷら油に消火のための水をかけると、火が一気に燃え広がり、所謂、水蒸気爆発（ボイルオーバー）現象が発生することが知られている。これは、供給された水が、天ぷら油の燃焼熱によって蒸発して略１７００倍に膨張し、水に浮いた天ぷら油が燃焼しながら水蒸気と共に一気に拡散・燃焼することによる。このように着火温度が高く、比較的安全な可燃性液体である天ぷら油が、条件によって爆発的に燃焼する水蒸気爆発の危険性を、実際の実験を通して理解することは重要であるが、従来、このような実験を簡単、且つ安全に行うことができる実験装置はなかった。

燃焼中の天ぷら油などに水をかける際に発生する水蒸気爆発は、水蒸気による爆発の威力が大きいことから、実験室レベルで実験することが困難であり、消防庁などが広い野原で実施する実験などしか体験する機会はなかった。

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、小規模の水蒸気爆発を、実験室に設置した燃焼用容器内で簡単に発生させ、水蒸気爆発の様子を安全に視認可能として、危険物取扱い者などの教育に資することができる水蒸気爆発実験装置を提供することにある。

本考案の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 燃焼中の可燃性液体を収容する燃焼皿と、
透明な材料で形成され、前記燃焼皿を下部に設置する燃焼用容器と、
吐出口が前記燃焼用容器に収容された前記燃焼皿の上方に開口すると共に、供給口が前記燃焼用容器の外部に配置され、前記供給口から供給した水を前記吐出口から水滴として燃焼中の前記可燃性液体に注水する注水器と、
を備え、
前記燃焼用容器に収容されて燃焼中の前記可燃性液体に対して、前記注水器の前記吐出口から水滴を注水し、前記水滴の蒸発による水蒸気爆発を前記燃焼用容器内で発生させることを特徴とする水蒸気爆発実験装置。

本考案の水蒸気爆発実験装置によれば、透明な材料で形成された燃焼用容器内に、可燃性液体を入れた燃焼皿を下部に設置し、燃焼中の可燃性液体に注水器から水滴を注水して小規模の水蒸気爆発を燃焼用容器内で発生させるようにしたので、透明な燃焼用容器外から水蒸気爆発の状況を安全に視認することができる。これによって、広い実験設備を備えない施設でも、危険物取扱い者などに水蒸気爆発によって火災に至る仕組みを実験を通して安全に理解させることが可能となる。

以下、本考案に係る水蒸気爆発実験装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、水蒸気爆発実験装置１０は、燃焼皿１１と、燃焼用容器１２と、注水器１３と、を備える。燃焼皿１１は、重油、潤滑油、あるいは天ぷら油などの可燃性液体Ｌを貯留して燃焼させるための皿状容器であり、耐熱性を有する陶器、金属などで形成されている。

燃焼用容器１２は、例えば、透明アクリル樹脂、透明塩ビ樹脂、透明ガラスなどの透明な材料によって、幅略５００ｍｍ、奥行き略５００ｍｍ、高さ略１０００ｍｍの直方形の箱状に形成されている。燃焼用容器１２の天井部１４は、外気に開放されている。燃焼皿１１は、燃焼用容器１２の下部となる底板１５上に設置される。なお、燃焼皿１１が熱伝導率の高い金属などで形成されている場合、燃焼皿１１は断熱材（図示せず）を介して燃焼用容器１２に収容するのが好ましい。また、燃焼用容器１２の底板１５に、燃焼皿１１より大きな開口部（図示せず）を設けておくことで、燃焼皿１１を燃焼用容器１２内に簡単に設置することができる。

注水器１３は、燃焼用容器１２の側壁１６を貫通し、燃焼用容器１２の外部から内部に向かって下方に傾斜して配置されたパイプ１７と、燃焼用容器１２の外部に配置された供給口１８に接続された水ボトル１９とを備える。燃焼用容器１２の内部に位置するパイプ１７の先端は、下方に屈曲形成され、下方に開口する吐出口２０を備える。吐出口２０は、燃焼用容器１２に設置された燃焼皿１１の真上に位置する。これにより、水ボトル１９からパイプ１７に供給された水Ｗは、吐出口２０から水滴Ｗとなって燃焼皿１１中に注水される。

水蒸気爆発の実験手順について説明する。図２（ａ）に示すように、重油、潤滑油、あるいは天ぷら油などの可燃性液体Ｌが略１０ｍｌ貯留された燃焼皿１１を、燃焼用容器１２の底板１５の略中央に設置し、バーナーなどで可燃性液体Ｌに着火する。そして、図２（ｂ）に示すように、燃焼中の可燃性液体Ｌに対して注水器１３の吐出口２０から数滴の水滴Ｗを滴下すると、可燃性液体Ｌに滴下された水滴Ｗが、可燃性液体Ｌの燃焼熱によって蒸発して水蒸気Ｓとなり、体積が略１７００倍に膨張する。

これにより、注水された水Ｗの上に浮いた状態となっている高温（燃焼中）の可燃性液体Ｌは、膨張する水蒸気Ｓと共に一気に燃焼用容器１２内に拡散して爆発的に燃焼する。

この水蒸気爆発の発生に伴って、燃焼用容器１２内の圧力は上昇するが、燃焼用容器１２の天井部１４が外気に開放されているので、天井部１４から圧力が逃がされて実験者の安全が確保される。このような水蒸気爆発の発生状況は、透明な燃焼用容器１２を介して安全に視認することができる。

なお、燃焼中の可燃性液体Ｌに注水する水量は、大量の水Ｗを一気に注水すると、水Ｗが蒸発する前に可燃性液体Ｌの燃焼熱が奪われて失火する可能性があるので、燃焼皿１１の大きさに比例した適量の水Ｗを注水することが好ましい。

尚、本考案は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

本考案に係る水蒸気爆発実験装置の斜視図である。 燃焼中の可燃性液体に注水された水滴が蒸発して水蒸気爆発が発生する状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 水蒸気爆発実験装置
１１ 燃焼皿
１２ 燃焼用容器
１３ 注水器
１４ 天井部
１８ 供給口
２０ 吐出口
Ｌ 可燃性液体（重油、潤滑油、天ぷら油）
Ｗ 水（水滴）

Claims (1)

1. 燃焼中の可燃性液体を収容する燃焼皿と、
   透明な材料で形成され、前記燃焼皿を下部に設置する燃焼用容器と、
   吐出口が前記燃焼用容器に収容された前記燃焼皿の上方に開口すると共に、供給口が前記燃焼用容器の外部に配置され、前記供給口から供給した水を前記吐出口から水滴として燃焼中の前記可燃性液体に注水する注水器と、
   を備え、
   前記燃焼用容器に収容されて燃焼中の前記可燃性液体に対して、前記注水器の前記吐出口から水滴を注水し、前記水の蒸発による水蒸気爆発を前記燃焼用容器内で発生させることを特徴とする水蒸気爆発実験装置。

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