消防科学研究所報３０号（平成５年）フラッシュオーバーに関する研究(第 6報) Studyo ftheFlashover ( S e r i e s6 ) 園本白人* 武田松男“ 大神田郁夫H 概要フラッシュオーバーの発生に関しては、 6畳間の約 3分の lの縮尺の税引燃焼主'を使用した燃焼失'験から、開口部から噴出する煙の温度からある程度その発生時期を予測できることを既に示したが、今回は、可燃性ガスセンサーによる発生予測の可能性をさぐるとともに、従来の伯の広さの部屋の模翌日(縮尺は 1 / 3 でI w Jじ)で燃焼'1:験を'だ施し、フラッシュオーバーの発生状況を把押した。その結果、可燃性ガスセンサーは、酸ぷ山!芝が数%以 Fになると、センサーの出力低下するなど、フラッシュオ←パーの発生予測手段に用いるには問題が多いこと。また、模型での燃焼実験では、室内の延焼経 1 ' [前の火災室内温度は、路の違いにより、主内各部の温!史上舛の状況は異なるが、フラッシュオーバ一発生 [ 内部で活動することも、室内に進入することもr;l< 1 難な状況になっていることが分かった。 A f t e ras e r i e so ff i r et e s t sanda n a l y s i s，i thadbecomep o s s i b l et or o u g h l yp r e d i c tt h eoutbreako f Ja shovert h r o u g ht h etemperatureo ft h esmokee m i t t e dfromanopening af thadbeent r i e dt of u r e c a s tt h eoutbreakbyu s i n gaf JammabJeg ass e n s o rand Ast h en e x ts t e p，i f i r et e s t sweremadet os e i z et h ec i r c u m s t a n c e sb e f u r eaf Ja shoveri nal a r g e rs p a c e . Thef i n d i n g swerea sf o J J o w s JammabJeg ass e n s o rwouJdn o tb es u i t e df u rt h ea n a J y s i so ff i r eg a s e swhent h ec o n c e n t r a t i u n 1 . Thef o foxygeni sJ e s st h a n5o r7p e r c e nl . 2 . Af i r ec o u J dn o tu n i f o r m l yr a i s et h eatmospherictemperatureo ft h espacei nal a r g e rcompertment . Butt h etemperaturewas50 h i g ht h a tnoonec o u J ds t a yt h e r e を把握するための燃焼尖験を災施したので、その 1. はしがき結果を報告する。フラッシュオーパーに関しては、 6)口問の約 3 2 実験方法分の lの規模の燃焼引を使用した燃焼実験から、 1 から 1 1 ( ' [出す既に前報までの研究において、開口百¥ ( 1 ) 実験淡町実験装置は、前報と同じ燃焼室を l竺単体まる煙の温度からある科度その発生を予測できる可たは 2室接続して使用した。図 lに 2室接続し能性の高いことがわかっている。た場介(1 2 : ' / : 1 1 : ' dの約 1 / 3、内法寸法:間口 1 7 5 0x 今回、温度以外のフラッシュオーパーの発生を予測する方法として、ガスに注目し、比較的安価奥行 1 1 3 0 x天井高 7 5 0 m m )の構造を示した。 l室白 j いとされている可燃性ガスセで簡便で信頼性が I の場合(6)I~.ì:聞の約 1/3 、内法寸法:間口 850x 奥ンサーを利用することの可能性をさぐるとともに、行1 1 3 0 X天井高 7 5 01 lm )、図 1 2世間の約 3分の lの規模の燃焼宿舎使用して、した。 lの右側下分を使用各実験とも内装は、天井・壁・床の 6面に施より大きい部屋のフラッシュオーパーの発生状況した。 1 高俄到¥ ' l o出i.o.坊・ .;~'\ T t 1 の場合、幅 2 8 0xr~目，'í~ 開口部は、基本形状を I 5 6 0 m m、窓の場合、幅 280x高さ 2 8 0 m m(下端の床 '{íJf'JE'~'~ ) l ( 日空 1 』 ?寸大一万¥¥¥寸 + i : 1 1i巳￨ : 1 : J l ( Y I ! o~~LJi五 ( jh mt-5) X ガス { t皮ムガスセンサー￨十ートーヤ床品川} 1，iSO 平附l断面図 3 7 5 : m i 1 . 7 5 0 F 1 7 5 iJ A リヘH ~ : l i " 正面断耐凶図 l 燃焼室の構造および測定位置 1 1 1主2 8 0 m m )とし、聞からの 1 I ) I J口部に『没けた両開き戸で r J lJ'口師会変えた。表 l 実験条件 ( 2 ) 実験条件実験条件は、 ! ;1に示した。実験燃焼番号室数 ( 3 ) 点火方法内装材収容開口部物数形状開口幅 i 報と￨百l じ方法で行った。点火は、白i 5 ( 4 ) 計淵J I 2 測定引 11及び測定 J i i 去を夫 2に、また、各測定点の fÚ~I I '1を図 lに示した。普通合板 55 m m 3 I 品皮は、ji'i 接データリj録機 ( Y H P 3 4 9 7 A )で読 4 み取り、またガス濃度は、燃焼室から燃焼ガス一， 2 一窓 2 / 3 1 1 扉 5 をポンプで連続して吸引して、ガス分析計に導き、分析fi!(告データ ! t録機で読み取った。 *燃焼室の 1• 2は、それぞれ 6畳間・ 1 2畳間の約 1 /3 の規模 2 0x2 0x2 0 0 m mの杉材 *収谷物は点火用クリプ ( 2 5 本を 5本づっ 5段井桁状に組んだもの)と同じものを使用した。 I 定可燃性ガスは、実験 . 2ではガス濃度調J のため燃焼引から l 吸引したガスをガス分析計に導入する夜 U iIiで分岐しでガスセンサーに導き、また、実験 3では、燃焼室内に直銭ガスセンサー ( 2 ) 表2 ; I I J定項目および方法測定項目調1 疋 { 方測定範問法室内温度シース型熱電対 (K線、シース径1.6 m m ) ガス濃度ガス分析計(光明理化 MDU 9 0 0 0 ) :カリレパニ電池式 0， CO、CO，:非分散型赤外線式可燃性ガス接触燃焼式ガスセンサー CO、CH 、， H， O~25% 0， CO、CO，:) (~40% を取付けて、その出力をデータ4¥録機で読み取った。データは、 3~5 秒間隔で読み取り、これをーソナルコンビュータノf ( Y H P 3 3 2 )で記録し処理した。 3. 結果および考察 ( 1 ) ガスセンサーによる測定図 2f こ火災室中央天井 j ¥ " : jの 1 / 2 の位置における各種ガスセンサーの出力と、ガス分析計で測定した CO ガス濃度の変化を示した。 COガスセンサー出力は、点、火後 7分 3 0秒過ぎのCO 濃度の急増に伴い、急激に増加する。しか O i l 支度が 4%に透した頃からし、 8分過ぎに C CO濃度が増加し続けているにも係わらず、センサー出力は低下し始め、その後、 CO ガスセン濃度の増減とは逆の傾向を示サーの出力は、 CO すようになる。 n このようなガスセンサーの出力と CO ガス濃度の関係は、 u CH"H，ガスセンサーについても図3 同様な傾向が見られた。 COガスセンサー出力と 0，濃度の変化 (実験1) ここで、図 3にCO ガスセンサー出力と 0，濃度の時間的変化の様子を示した。 COガス濃度が歩行加しているにもかかわらず、と、 CO ガス濃度が高くてもガスセンサー出力がガスセンサー出力が低下し始めた 8分 1 0秒以降低下する収集は、劣 [Jtj 気中の 02~~.~rl が低いたを見ると、ガスセンサー出力と O2濃度の増減はめ、ガス検出素子部で燃焼 3せるのに必要な 0，同じ傾向を示している。が不足し、燃焼が十分に行われなくなることに今回の実験で使用したガスセンサーは、接触よる。そのため、 CO浪度が高くとも O，i 山立が低燃焼方式ガスセンサーと呼ばれる形式のもので、い場合には、検出ぷ正直¥ 1での燃焼(ガスセンサー可燃性ガスが、ガス検出素子(触媒処理した白の出力)が O 2濃度に支配されるようになると考金線)の表面に接触すると触媒作用によって;燃えられる。焼し、このときの発熱によって白金線の抵抗 i I ! ( 消防学校の学生 'f/:で'人'施した')~大規開の火災が変化する原理を利用している。実験において、火災烹内からポンプで吸引採取したガスのガス分析 J Iで分析した CO 泌度・ 0，このようなガスセンサーの検出原理からする ( 3 ) づ， r ) 2: " ~ IS ~ n オ附 50 。 U JRKV コ3 r r r p﹂3 1 も ( 1 図4 1 九二﹁三一一 l 令、 "0.5 さ与 2} 、 + ' r " J 2 0 c oガスセンサー出力と c o・0，濃度の変化は感知し始めた直後である。また、 8分の連続濃度とガスセンサー出力の変化を閃 4に示した。 5秒ころから天井この'k:験では、点火後 4分 1 的な火炎噴出直前の状況は、床上 1 5 c mて"は飽和 0秒には火災家内に煙が充に着火し始め、 4分 4 2 5 c mの位置では、 c o 濃度が 1 0%を越えし、床上 1 満し、窓から火災室内の様子の確認ができなくているにもかかわらず、ガスセンサーの出力がなった。 5分 5 0秒過ぎから約 1 0秒間ー一時的に火概端に低下している。この結果から分かるように、ガスセンサーの炎を噴出し、 8分 O秒にフラッシュオーバーが噴出した。 8分 5 0秒、発生して、連続的に火炎を l 出力は、一酸化炭素濃度が 2~3% で飽和し、過ぎに消火を開始している。酸素濃度が 7~5 % 以下になると、一酸化炭素 5分 5 0秒過ぎの一時的に火炎が噴出する直前濃度が高いにもかかわらず、センサーの出力は 2 5 cm(天井のガスセンサーの出力状況は、床上 1 減少し、正常な値を示さなくなる。 / 2 )の位置では飽和し、床上 1 5c mの位置で高の 1 このように火災室内のガスを可燃性ガスセン 4 0 01¥ 4 0 0 I ~- -， l ， 3 0 0 2 0 0:¥h J 戸一ハU AU ハU A U 〆 qd ワ 'u J 川¥ 3 ， 4 0 0-3 0 0 4 0 0 開口部 l 開p 一部j 〆" 8-8' 断面 A-A'断面図 5 火炎噴出 1 5秒前の火災室内温度分布(実験 3、開口部:窓) 6 0 0 5 0 0 ι ' - J 4 0 0 ' -" 開口部印刷 HHド回円口一 3 0 0 F L _ _一一一 / 6 0 0 / 400¥ a 1 ハU ハ u . “ " > 8-8 '断面 A-A'断面図 6 火炎噴出 1 5秒前の火災室内温度分布(実験 4、開口部 -扉) ( 4 ) サーで計測した場合、酸欠状態では、指ィ、値(セしかし、いずれにしても、火炎噴出前の火高濃度の可燃性ガンサー出力)が小さくても、 i H)の 1 / 災安内温度は、開口部側中央天井高 ( スが発生している可能性があり、フラッシュ 4の高さ (H/ 4 )の位置において、既に 3 0 0 ' Cをオーノf一発生予測手段としての可燃性ガスセン越え、また、開口部においても上端部でサーの使用は、障害が大きいことがわかる o 4 0 0' C、H/ 4の位置でも 3 5 0 ' Cを越えるなど、火 ( 2 ) 部屋規模が大きい場合のフラッシュオーバー法認できなくとも、既に、室内で活動す炎は l の発生状況ることはもちろん、室内に進入できる状態でアはないことが分かる。フラッシュオーパ一発生前の火災室内の温また、実験 3 (開口部の形状:窓、図 5) 度特性の場合、明瞭なフラッシュオーパーが発生し図 5~7 に火炎噴出直前の火災室内温度の噴出前の火災室なかったが、この場合も火炎 l 様子を示した。内の状況は、既に、室内で祈動できる状態で実験 4、 5(開口部の形状:扉、図 6、7) はないことが分かる。は、同じ条件でありながら、フラッシュオーなお、 [ 刻 8にフラッシュオーパ一発生 l分バ一発生前の室内の温度分布がかなり異なっている。これは、部屋が広く点火源を部屋の後の室内の温度分布を示した。関口部付近は、一番奥の隅に配置したため、開口部までの延 550~650'C と ìMJ交が高く、盛んに燃えている焼経路の違いによるものと考えられる。すなが、他の部分、特に開口部から離れた火源側わち、実験 5では、点火源のクリプから主にの室内は、 400~5000C と温度が低く、この部奥壁側に延焼拡大したのに対し、実験 4では、分では、内部の可燃物は加熱されて、盛んにクリプから左側壁の方に燃え広がったことに分解ガスを放出しているものの、くん焼状態よると考えられる。で燃焼しきらずに内部に多 l 止に可燃性ガスが蓄積していると考えられる。このような状況このように大きい部屋では、火源からの延焼拡大の経路により室内各部伎の温度上昇の下で、火源側の部屋にある扉等をr:月放すれば、様子が大きく異なることがわかる。定内に外気が入り込み、急速に燃焼鉱大し、 5 0 0 5 0 0 l // / 1¥ 5 0 0 L ~_./ r 「 1 . ー ( ¥ '~ ! ' 5 0 0 4 0 0¥¥ ・・・ _ 1 ， -: 4 0 0 5 0 0 300 ー ~-._""./'， ' "' 1 0 0 200E-一二・長ー単一・ ~ 1300 1 0 0こ三三一 '"一一三二200 寸7三ーと一一-1 300 こ一一 ← よ一一一ー一二-，，'ー" ，， _ _ ， L _よ j2 0 0 A-A'断面 B-B'断面図 7 火炎噴出 1 5 秒前の火災室内温度分布(実験 5、開口部:扉) 6 0 0 500 ¥ r 6 0 0 、一ー 600 6 0 0 f¥、 4 0 0 B-B'断凶 l 図 8 フラッシュオーバー発生 1分後の火災室内温度分布 ( 実験 5) ( 5) 3 0 0 J ip - •• ・ ¥ 、川一一つ- p b dq 司d A-A'断面 5 0 0 4 0 0 nUAUAUAU 〆ハUAUハUAU J 、がMも簡憎な方法であると考えられる。炎を吹き出す可能性もあると考えられる。イなお、今回の実験では、フラッシュオーバーの開口部全開から開放した場合の火炎噴出フラッシュオーバーに附する研究(その 2) 際、充満する澱煙の中に発生する炎をいち早く探で、開口部を閉鎖状態にしたのち開放した場知するため、炎(緊外線)センサーの活用も試み合、開口部開放後、火炎 I~.í 出までの時間が早たが、模型燃焼宝では、開口部から燃焼部位までい程、大きい火炎が噴出し、また、開放後火の距離が知く、濃煙の肘が薄いため、点火から火炎1白山までの時間が長くなると小さい火炎の炎l 噴出までの問、常に炎を感知している状況と￨質出になることが!被認され、火炎が水平方向なった。今後、実大火災実験を実施する際に、そへ1m以上も噴出するものは、開口部開放後の活用性について検討してみたい。数秒で発生していることがぶ主れている。 6. 参考文献しかし、今回の実験では、開放から 4 0秒も経過した後、燃焼実験棟の鉄製l 弄を揺るがす ( 1 ) 消防科学研究所報噴出することが確認された。程の火炎を l ( 2 ) 消防学校第二校舎火災実験報告害」 :東京消防庁部から進これは、部附が大きくなると開 IJ 入した外気が火災室内の可燃性ガスと混合し、燃焼純同に入る濃度の混合ガスを形成するための時間がかかることによるものと考えらる o この結果から、大きい部毘の場合、 l 屈を開放後しばらくの間 (20~30秒)火炎がl噴出しなし功3 ら安全であるとは言い切れず、その後、 [jする可能性のあることを大規桜な火炎が!tfll 心に留めておく必要があると思われる。 4 まとめ ( l ) 可燃性ガスセンサー(接触燃焼式)は、センサーの飽和するガス減度が低く、また、酸素濃度が数%以下の状況下では、センサーの指ぶ値 (出力)が、正確な値を示さなくなることから、火災現場におけるフラッシュオーバ一発生予測手段としての活用は困難な面が多い。 ( 2 ) 1 2 f t程度の広さの部屋では、室内の延焼経路の違いにより、室内各部の温度上昇は異なる。しかし、いずれにしてもフラッシュオーバ一発生直前の火災本内は、既に開口部付近においてさえ活動困難な状況となっている o 5 .あとがき前報までの結果及び本報からも分かるように、フラッシュオーバ一発生前、火災室内は既に熱的に活動することはもらろん、室内に進入することも無珂ーな状況となっている。このことから、フラッシコオーパーにさらされる危険を回避する方法としては、室内に充満する煙、あるいは、開口部から噴出する;煙の蓄熱状態(温度)をしらべること ( 6 ) 2 5号(昭和6 3年) (平成 4年 9月)