| 研究課題/領域番号 |
18K13963
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| 研究機関 | 独立行政法人労働者健康安全機構労働安全衛生総合研究所 |
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研究代表者 |
遠藤 雄大 独立行政法人労働者健康安全機構労働安全衛生総合研究所, 電気安全研究グループ, 研究員 (80778324)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 静電気 / 噴霧帯電 / 液体 / 火災 / 爆発 / 着火 |
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| 研究実績の概要 |
液体の噴霧帯電量と各種パラメータ（導電率，ノズル材質，ノズル径，噴霧圧力）の関係について実験的に調査した．実験では，低導電率の液体（ミネラルスピリット）に導電添加剤を加え，10^-11 S/mから10^-6 S/mまでの液体試料を作製して，各種条件で噴霧帯電量の測定を行った．実験には，2種類の材質（ステンレス，PTFE）の噴霧ノズルを使用した．どちらの材質のノズルにおいても，液体試料の導電率10^-9 S/mから10^-7 S/mの範囲で帯電量がピークとなることを確認した．ただし，噴霧質量あたりの帯電量（ノズル電荷量/噴霧液体質量 [C/g]）はPTFEがステンレスよりも一桁程度大きくなり，ノズルの帯電極性も逆（ステンレス：正，PTFE：負）となることが確認された．また，ノズル径が小さくなるほど，噴霧圧力（液体タンクのゲージ圧）が高くなるほど，噴霧質量あたりの帯電量は大きくなる傾向にあることを確認した．
ピーク導電率については，液体がノズル壁面と接触した際に生じた電荷の中和に要する時間（導電率に依存）と液滴形成時間（ノズルから液滴が分離するまでの時間，噴霧圧力に依存）の関係により決定されると考えられる．また，小径ノズルほど，噴霧液体量に対して，液体との接触面積がより大きくなるため，噴霧質量あたりの帯電量が大きくなったと考えられる．
以上のように，噴霧帯電量が大きくなる条件が一部ではあるが明らかとなった．ここまでで得られた知見は，噴霧帯電による着火危険性のある作業工程において安全対策を講じる際に有効に活用できるものであると考える．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
1年目（平成30年度）は，各種噴霧ノズルを装着可能な液体噴霧帯電実験装置を構築し実験を行い，各種パラメータ（導電率，ノズル材質，ノズル径，噴霧圧力）と噴霧帯電量の関係を調査した．導電率については，先行研究において噴霧帯電量がピークとなると予想された10^-8 S/m前後で多くの測定データを取得でき，実際には10^-9 S/mから10^-7 S/mの比較的広い導電率帯で帯電量が大きくなることが確認できた．ノズル材質，ノズル径，噴霧圧力についても，帯電量が大きくなる条件をある程度把握できた．以上のことから，研究計画において1年目に予定していた検討は，ほぼ実施することができたと考える．
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| 今後の研究の推進方策 |
現在までの研究から，導電率が噴霧帯電量を大きく左右する極めて重要なパラメータであることが確認された．したがって，噴霧帯電の特性を把握するためには，両者の関係についてより詳細な検討を行っていく必要がある．噴霧帯電量の導電率依存性は，液体内電荷の中和時間と液滴形成時間との関係で生じると考えられることから，液滴形成時間がどの程度のオーダーを取るか把握しておく必要がある．したがって，今後は，当初の研究計画に加えて，高速カメラを使用した液滴形成時間の測定を行いその結果を考察に役立てたい．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
液体噴霧帯電実験装置は当初の計画では業者に製作を依頼する予定であったが，既製品の圧力タンク等を使用することでより安価に構築することができた．次年度使用額は，マイクロフィルタ（液体試料内に混入した細かいゴミを濾過してノズルの詰まりを防止するため）の購入に充てたい．
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