消防技術安全所報４５号（平成２０年）ガンタイプノズルのノズル圧力と放水量の関係について (ガンタイプノズル送水基準板の作成) 岡崎洋行¥野本秀和¥高井啓安¥渡遁茂男¥佐藤建司* 概要ガンタイプノズ、ルは、規定ノズ.ル圧力において 5段階の流量設定が可能である。しかし、規定ノズル圧力以外のノズル圧力で放水した場合の放水量は検証されていない。本検証は、ガンタイプノズ、ルの安全な活用に資するため、基本的な放水特性であるノズル圧力と放水量の関係を把握し、ポンプ車の送水圧力算出の補助となる送水基準板を作成した。図 1に示すように、 1 はじめにガンタイプノズル(以下 f GNJ とする。)の最大の特 40凹ホース 1本をポンプ車から 1 線延長し、 GNにより放水する。 GNとホースとの聞に圧徴は、規定ノズ ‘ル圧力 ( 0 .7 M P a ) において、筒先員が力変換器を取り付け、ノズル圧力を測定した。また、電磁流量切替ダイヤル(以下「ダイヤノレj とする。)を操作す流f 前十を用いて放水量を測定した。ることにより 5段階の流量設定を行えることである。圧力変換器ところで送水基準板は、ノズ‘ル口径、ノズ、/レ圧力、放水電磁流量計監及びホースの摩僚損失圧力の関係、をグラフで示したもの 4 0皿ホース X1本である。これを用いることによりポンプ機関員は、火災現 GN 場等で‘簡単かっ確実にポンプ送水圧力を求めることができる。ところが、放水車ーを任意に変えられる特徴を持つ GN 図 1 実験設定の場合、ノズ‘ル圧力 O .7 M P aでの使用を市I 提としてダイヤルの数値が表示されているため、各ダイヤル設定値が口 (2) 測定条件径何回のノズルに相当するのか、また、ノズル圧力と放水ア測定に使用した GN 測定に使用した GN及び各 GNのダイヤル設定値は表 1 ほの関係が明らかにされていない。そこで、ダイヤル設定値に対するノズノレ圧力及び放水量のとおりである。の測定を行い、両者の関係を把握するとともに、得られた測定データと各種ホースの損失圧力データ 1) 表を使用して、 GNのダイヤル設定値からポンプ送水圧力を求めることが製造会社できる GN用送水基準板を作成した。 A社製 B f 土製 2 実験日時 (1) 平成 19年 6月 22 日(金)~ 23日(土) ( 2 ) 平成 20年 2月 29日(金) 3 実験場所東京消防庁消防学4 交校庭 4 実験方法 (}) 実験設定 C胡 GN及びダイヤル設定値ダイヤル設定値 ( L / m in ) 1 1 5， 2 3 0， 3 6 0，4 7 5， F L U S H 1 1 0， 2 3 0， 3 6 0，4 7 0， F L U S H 1 1 5， 2 3 0， 3 5 0，4 7 5， F L U S H ※ FLUSH・・・ノズノレ内に詰まった異物の除去に使用イノズノレ圧力及び放水形状 .2 M P aから1. 4 放水肢の測定は、ノズノレ圧力が O M P aまで、 O .2 M P a ごとに実施した。ただし、 GNの規定ノズル圧力である O .7 M P aにおける放水量も測定した。また、放水形状についてはストレートで *装備安全課 2 3 表 2 ノズル圧力及び放水形状 1 0 0 0 900 0.2， 0.4， 0.6， 0.7， 0.8，ノズ‘ル圧力 ( M P a ) 600 t ーー .2， 1 .4 1 .0， 1 7 0 0 ストレート放水形状 ' E 600 ミ 500 E 判。ウ測定に使用した機器 3 0 0 (7)電磁流量計 2 0 0 1 0 0 愛知時計電気株式会社製 :TAV65V-30を使用して放水祉を測定した。 o0 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 9 1 1 . 1 1 .2 1 . 31 .4 1 .5 1 .6 ノズル圧力 (Mp.) (イ)圧力変換器図 2 G N (A社製)流量グラフ株式会社共和屯業製の圧力変換器を使用し、ノズ‘ル圧力を測定した。 (ウ)データ収録器 ∞ー ∞ 1 0 KEYENCE社製データロガー GR-3000を使用一 /ドnU宮島 9 し、サンプリング周期を 50ms としてデータを収録した。 . /戸 ' 800 エ測定方法 7 0 0 レ / E6∞ 表 1に示した各ダイヤル設定値で放水を行い、ノズ、/レ圧 / ) 型4∞ 3∞ 調節する。ノズル圧力がほぼ安定した時点から 10秒間、放水量を測定した。以上の操作を表 2に示した各ノズル圧 200 力について、各 3回実施した。 1 . . - 日' レ-ドd 。トー戸 1 3 ーー /戸 ∞ L -ド- . . - V戸戸 " レ〆 4 7 l / j 5∞ 力の測定値が表 2に示した値となるようポンプ送水圧力を V 〆同' 1札 o 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.6 0.9 1 1 1 . 1 1 .2 1 .3 1 .4 1 .5 1 .6 ノズル圧力 (MPa) 5 実験結果図 3 G N (8社製)流量グラフ検子政サ象となるそれぞれの G N (A、 B、 C社製)について、放水量のデータ (200点分)を、表 2で示したノス、ル圧力ごとに最小二乗法(グラフ解析ソフト使用)によ ∞ りプロットし、ノズル圧力と放水量の関係を示した。(図 1 0 r-r - l ・寸寸r - I - I~I~ 900「 2~ 図 4) 卜ー 7 0 0 ~r1~ ( ル圧力との関係、を示したものが図 5である。この図 5と過 E600 ) 各 G Nによって表示が異なるダイヤル設定値を、① (A社 110、C社製 2 3 0、 B社製 JJ?"tk{1JII' n : 竺出 OLl 「一← E た各ノズル圧力に対する放水量を表 3に示す。なお便宜 k、 115、 B社製 ~ニp+-- 内また、各 G Nについて、ダイヤル設定値ごとに測定し qd とに送水基準板を試作した。(図 6、図7) nununu o o4・ o 制判。挺 I " " L . .LLJ-日 f i j ート j 500 去に行った各種ホースの損失圧力検証実験の結果 1) をも社製 ← ー 600 各 G Nでの放水量の測定結果ーから平均値を求め、ノズ製一一一一「ドrI I レ戸 . ， . -ド t f f l l l l l +1 J-J-~I-4I-1-1-1ï o0 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 60 . 9 1 1 . 1 1 .2 1 .3 1 .4 1 .5 1 .6 ノズル圧力 (MP.) 115) 、② (A 図4 2 3 0、 C社製: 2 30) 、③ G N (C社製)流量グラフ (A社製 :360、 B 干団~: 360、 C 間~: 350) ④ (A 干団~ :475、 B間十 4 7 0、 C社製: 475) 、 ∞ FLUSHの 5区分に分類した。これらの図表から読み取 900 れる結果を以下に示す。 (1) 一 1 0 800 ダイヤル設定値を上げると、ノズル圧力に対する (2) 与 5∞ 型 n ，4∞ ズ.ル圧力 (0. 7MPa) において、各社とも概ねダイヤル ∞ 3 設定値と同程度の放水量となった。 200 1 0 0 ( 3 ) ダイヤル設定値③で放水した場合、規定ノズル圧力 (0. 7MPa) において、いずれの G Nも設定値を超える放水量 (A社製門・事い戸 μ 日" . ， . " ~1 l . . r " " 1 6 1 日ぽ ‘F ドーー mL r - o0 . 10 . 20 . 3 0. 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 9 1 1 . 1 1 .2 1 .3 1 .4 1 .5 1 .6 ノズル庄力 (MPa) 370 L/min、肘団~: 3 84L /min、図 5 G N (平均)流量グラフ 24 4 ，戸 e6∞ ダイヤル設定値①及ひ匂で、放水した場合、規定ノ F 41 7 0 0 ( 流量の増加率も上昇した。 -，園噛表 3 i~IJ 定結果 (単イ立:L/min) ノズル圧力 ( M P a ) 製造会社ダイヤル設定値 0.2 ① A社製 1 .0 1 .2 1 .4 8 1 97 1 0 4 1 1 0 1 2 1 1 3 1 1 4 1 ② 230 1 2 2 1 6 9 205 2 2 1 235 2 6 1 285 306 ③ 360 2 0 1 277 342 370 397 446 490 5 3 1 ④ 475 275 383 464 499 532 5 9 1 645 694 FLUSH 295 432 539 587 632 714 790 859 1 1 0 5 4 7 9 99 1 0 7 1 1 5 1 3 0 1 4 4 1 5 6 ② 230 1 1 3 1 6 2 1 9 9 216 2 3 1 260 285 309 ③ 360 1 9 3 283 353 384 413 466 515 5 6 1 ④ 470 256 366 451 488 522 586 644 697 FLUSH 428 602 735 792 846 944 1 0 3 3 1 1 1 4 1 1 5 66 94 1 1 5 1 2 4 1 3 3 1 4 9 164 1 7 7 ② 230 1 3 2 1 8 6 227 246 262 293 3 2 1 346 ③ 350 2 0 1 2 9 1 3 6 1 392 4 2 1 473 522 566 ④ 475 264 376 463 5 0 1 536 6 0 1 659 713 FLUSH 274 388 475 512 548 612 6 7 1 724 60 85 1 0 4 1 1 3 1 2 1 136 1 4 9 1 6 1 ② 230 1 2 2 1 7 3 2 1 1 228 244 273 299 322 ③ 360 ( 3 5 0 ) 1 9 8 285 353 383 4 1 1 462 509 552 ④ 475 ( 4 7 0 ) 263 373 458 495 530 593 650 703 FLUSH 332 474 583 6 3 1 675 757 8 3 1 899 ① 3社平均 0.8 5 9 ① C聞込 o .7 1 1 5 ① B社製 0.4 0.6 1 1 5( 11 0 ) / m i n ) となった。 C間上 392L に増加する。すなわち、ダイヤル設定値が小さい程、ノズ ( 4 ) ダイヤル設定値④て。放水した場合、規定ノズ、ル圧ル圧力の変動に対して放水量は安定しているが、ダイヤル力 (0. 7M i 'a ) において、いずれの G Nも放水量は概ね設定値が大きい程、ノズ、ル圧力の僅かな変化にも放水量は 50OL/m i ni :3%の範囲となり、ダイヤル設定値を超え大きく変動することになる。これは、ダイヤル設定値が現る放水量で、あった。行の送水基準板におけるノズル口径に相当していることか (5) ダイヤル設定値を FLUSH とした場合、各社各様らも推察できる。このことをふまえて、ポンプ機関員は、ダイヤル設定値の特性があったが、いずれの G Nについても規定ノズル圧力 ( 0. 7 M P a ) で 500L / m i n を上回る放水量となった。が大きい場合程、ポンプ送水圧力の設定を慎重に行う必要 i日にも達した。特に、 B間出土約 800L/m がある。 (2) ダイヤル設定値を FLUSHとした場合 FLUSH による放水は、規定ノズル圧力 (0. 7MPa) 6 考察 (1) ダイヤル設定値と放水量の関係ダイヤル設定値が 115 (110) のとき、ノズ、ル圧力の増加に対する放水量の増加は緩やかである。それに対し、において 500L/m i n を超える放水量となり、大変危険なので、規定ノズ‘ル圧力における FLUSHでの放水は行わないよう、十分な注意が必要である。ダイヤル設定値が 475 (470) のとき、放水量は急激 25 [参考文献] 1)中川英二、高井啓安、星哲也、菅原洋一消防用ホース等の性能検証について、消防技術安全所報 44号、 24 3 1、平成 19年 9月延長ホース数 1 .4 U 骨λ / 1 . 2 ' l . n u nヲ 'a-tnu 損失圧力(高血) 0 . 7 / 0 . 6 // 0. 5 /どど 0. 4 / 〆 // 0. 3 0. 1 ど，<，'t' 、 / / V / / / / レ / / / // / γ / v / レ / レ / 1 // / / / / 0. 8 0. 2 / / 1 . 3 占ノ+ λ せノ~，、 v ν / ラ /シぷ二μ: 広一 - 髪室主~二にニL--戸 ∞ l ∞ ∞ 2 γ / / どどレ/ レ / - 〆〆〆 / 〆 - レ/ v ，/ /ナト/ - 3 / 1本 v 戸/ / /" y / い/ ∞ 4 ∞ ∞ ∞ 6 5 7 ∞ 8 ∞ 9 ∞o l 流量 (Umin) 0 . 1 0 . 2 ノズル圧力 0. 3 0. 4 ￨ ¥ ¥ ¥ ¥ ト、 i 九 ¥ ¥h¥ ¥ 0. 5 ト ¥ (Y 司白) ¥ 0. 6 0 . 7 ¥円、 l ¥ ¥ ¥ ¥ 1 0 . 8 ¥ ¥ 1 0 . 9 ¥ ¥ ¥ 1 .0 1 . I ¥ ¥ 1 1 . 2 1 . 3 ¥ ¥ 1 ¥ 1 Jl5 ( J1 0 ) 卜 ¥ ¥ 2 3 0 3 6 0( 3 5 0 ) ¥ ヘ ¥ 4 7 5( 4 7 0 ) 0m mホース) 図 6 送水基準板(低圧力損失型 4 2 6 流量切替ダイヤル設定値 1 .4 1 . 3 25 損失圧力延長ホl ス数 1 .2 5本 1 . 1 / 1 .0 レ / 0. 9 0 . 7 0 . 6 / / 0 . 4 / / / / 0 . 2 0 . 1 戸乞v 4同ョ = 回空 : : : :F ∞ l ∞ F ∞ 4 3 〆〆〆〆 ∞ ，/"2本，/ ./ ν / ト〆 ~ 戸戸J 戸'戸戸' ~ . . 6 " 3本ど / ~ ドJ 1本 . J . - ドートー" ∞ 2 ← / ，，t ' 〆' . / " / / ./v ' " ' " " ン/ / づ戸/ 0. 3 / / / / A / A // レ / 0. 8 0 . 5 4本 ∞ ∞ 6 5 7 s ∞ ∞ 9 l 伐 ) ( ) 流量 (νmin) 0 . 1 0. 2 ノズル圧力 0 . 3 0. 4 i ¥¥ ¥ ヘ ¥ ¥ 卜、屯白) (7 0 . 5 ¥ 0 . 6 九 ¥¥ ¥ ¥ 0. 8 ¥ 1 ¥ 0 . 9 卜 ¥ ¥ l ¥ 1 .0 l . l ¥ 1 1 .2 1 . 3 ¥ X¥ ¥ ¥ 0 . 7 ¥ 作、卜 ¥ ¥ 1 ¥ 1 1 5( 1 1 0 ) ¥ ¥ ¥ 代 ¥ 3ω(350) 230 5 伽mホース) 図 7 送水基準板 ( 2 7 4 7 5( 4 7 0 ) 流最切替ダイヤノレ設定値 R e l a t i o n s h i pb e t w e e nn o z z l ep r e s s u r ea n da p p l i e df i r e f l o wo ft h eg u n t y p en o z z l e (Development of t h e standard display plate f o r water supply t ot h e gun-type n o z z l e ) O M O T O .， Hiroyasu TAKAI Hiroyuki O K A Z A K I *， Hidekazu N 本 Shigeo W A T A N A B E .， Kenji SATO 本 Abstract Flowrate setting i nfiv世 stagesi spossibleforaspecifiedpressurewith t h egun-typen o z z l e . How告ver，appliedfireflowi sn o t verifiedforawat告ra p p licationa tanozzl母 pressureotherthan t h especif ie dp r e s s u r e . 官it ht h i sverification，therelationshipbetweennozzlepressureandapplied fireflowasbasicdischargecharacteristicsi sconfirmedt ocontributet osafeuseoft h egun-type nozzle.B昌sedon t h i s，t h e standard display plate for water supply i s developed as an aid t o calculating water supply pressure t o the p u m p e r . 本 E q u i p m e n lS 呂f e t yS e c t i o n 28