JP2019058249A - 火災実験設備及び火災実験設備の実験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】煙の漏洩を防ぎ、炎及び煙の流れの乱れを抑制する火災実験設備及び火災実験設備の実験方法を提供する。【解決手段】火災実験設備は、壁と天井とに囲まれた実験空間を有し、火災の実験が行われる実験場と、実験場の実験空間内の空気を吸い込むファンと、を備え、実験場には、天井に設けられて火災により生じる煙をファンによって実験空間内から排出する排煙口と、壁の上部に設けられて実験空間外の空気を取り込む吸気口と、が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、火災の実験が行われる火災実験設備及び火災実験設備の実験方法に関する。

従来、実際に火災が発生したときの火災の態様を解析するために、火災の実験が行われる火災実験設備が知られている。火災実験設備は、壁と天井とに囲まれた実験空間を有する実験場を備えている。実験場の実験空間内において火災の実験が行われると、実験空間に煙が発生する。発生した煙は、環境に悪影響を及ぼす可能性があるため、実験場の場外に漏れることを防止することが要求されている。特許文献１には、火災演習施設内に発生する煙を無害化して大気放出する排煙処理システムが開示されている。火災演習施設では、床に載置された火災実演台において火が起こされて、実験が行われる。火災演習施設内の煙は、火災演習施設の天井に形成された排煙口から、排風機（ファン）によって吸い込まれる。吸い込まれた煙は、集塵機によって塵等が除去されて無害化されて、大気に放出される。火災演習施設の側面は、開閉自在のシャッタで覆われており、火災の実演が行われる際、人及び車両等が出入りするために、シャッタが上げられて、火災演習施設の側面の下部が開口している。

特開２０１５−１２９４２号公報

火災実験では、実際の火災を想定した実験環境が望まれているため、炎及び煙の流れは、出来る限り自然な流れであることが必要である。上記のとおり、特許文献１に開示された排煙処理システムは、火災演習施設の側面の下部が開口している。このため、開口された部分から流れる空気によって、床側の気流が乱れる。従って、床に載置された火災実演台上の炎及び煙の流れが乱れる。これにより、火災の解析の精度が低下する。
また、シャッタなどのわずかな隙間から煙が漏れてしまうと排煙処理システムを通過しない煙を実験場外に放出してしまうこととなり、環境上の問題となる。

本発明は、上記のような課題を解決するもので、煙の漏洩を防ぎ、炎及び煙の流れの乱れを抑制する火災実験設備及び火災実験設備の実験方法を提供するものである。

本発明に係る火災実験設備は、壁と天井とに囲まれた実験空間を有し、火災の実験が行われる実験場と、実験場の実験空間内の空気を吸い込むファンと、を備え、実験場には、天井に設けられて火災により生じる煙をファンによって実験空間内から排出する排煙口と、壁の上部に設けられて実験空間外の空気を取り込む吸気口と、が形成されている。

また、吸気口には、開度調整自在の吸気ダンパが設けられている。

更に、吸気口と実験空間外とを接続する吸気ダクトを更に備え、吸気ダクトは、実験空間外の空気を取り込む空気取入口を備え、空気取入口は吸気口よりも低い位置にある。

本発明に係る火災実験設備の実験方法は、壁と天井とに囲まれた実験空間を有し、火災の実験が行われる実験場と、実験場の実験空間内の空気を吸い込むファンと、を備え、実験場には、天井に設けられ、火災により生じる煙をファンによって実験空間内から排出する排煙口と、壁の上部に設けられ、実験空間外の空気を取り込む吸気口と、が形成され吸気口には、開度調整自在の吸気ダンパが設けられている火災実験設備の実験方法において、吸気ダンパ及びファンによって、実験空間が負圧にされる。

本発明によれば、実験場の天井に排煙口が形成され、実験場の壁の上部に吸気口が形成されている。このため、吸気口から取り込まれた空気は、発生した煙とともに実験場の床側を通過せずに排煙口から排出される。従って、床側の気流が乱れないため、炎及び煙の流れの乱れを抑制することができる。
また、実験場内を外気に対して負圧にすることにより、シャッタなどにわずかな隙間があったとしても煙が場外に漏れることを抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る火災実験設備１を示す模式図である。 比較例における火災実験設備１００を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る火災実験設備２００を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る火災実験設備３００を示す模式図である。

実施の形態１．
以下、本発明に係る火災実験設備の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る火災実験設備１を示す模式図である。図１（ａ）は上面断面図であり、図１（ｂ）は側面断面図である。図１（ａ），図１（ｂ）に示すように、火災実験設備１は、実験場２と、排煙処理装置３とを備えている。実験場２は、壁２ａと天井２ｂとに囲まれた実験空間２ｃを有し、火災の実験が行われる。火災実験中に煙６が場外に漏洩することを抑制するため、実験空間２ｃ内の煙６は適宜排気される。実験場２の天井２ｂには、排煙口２２が複数形成されており、排煙口２２は、火災により生じる煙６を実験空間２ｃ内から排出する開口である。排煙口２２には、開度調整自在の排気ダンパ１２が設けられており、排気ダンパ１２は、開度が調整されることによって、排煙口２２から排出される空気の量を調整する。

実験場２の壁２ａの下方には、開閉自在のシャッタ１０が設けられており、シャッタ１０が開かれることにより、実験空間２ｃ内に人７等が出入りすることができる。ここで、シャッタ１０を気密性の高いシャッタ（例えば、防煙シャッタ、防音シャッタなど）とすることで、シャッタ１０閉止時の隙間をより小さくすることができ、煙が場外に漏れることを抑制することができる。従って、本発明の効果をより発揮することができる。実験場２の壁２ａの上部には、吸気口２１が形成されており、吸気口２１は、場外の空気を取り込む開口である。吸気口２１には、開度調整自在の吸気ダンパ１１が設けられており、吸気ダンパ１１は、開度が調整されることによって、吸気口２１から取り込まれる空気の量を調整する。実験場２の床２ｄには、火災実験台４が載置されており、火災実験台４は、火（炎）５が起こされる台である。火災実験台４上で火５が起こされると、煙６が実験空間２ｃ内に立ち込める。

排煙処理装置３は、排気ダクト３１と、集塵装置３２と、ファン３３とを有している。排気ダクト３１は、実験場２の排煙口２２と場外の排気口３１ａとを接続する配管である。排煙口２２から排出された煙６は、排気ダクト３１を通って場外の排気口３１ａに排気される。集塵装置３２は、排気ダクト３１に設けられており、排煙口２２から排出された煙６に含まれる塵埃を除去する。ファン３３は、排気ダクト３１に設けられており、実験空間２ｃ内の空気を吸い込んで、排煙口２２から煙６を排出する。ファン３３は、その回転数を制御することにより、排気口３１ａから排出される空気の量を調整する。

次に、火災実験設備１の実験方法について説明する。火災実験台４上に火５が起こされて火災実験が開始されると、実験空間２ｃ内に煙６が立ち込める。火災実験においては、炎５の大きさ及び煙６の流れ等が観察される。このとき、吸気ダンパ１１及び排気ダンパ１２が所定の開度で開かれ、ファン３３が所定の回転数で動作する。吸気ダンパ１１の開度と、ファン３３の回転数（風量）および／または排気ダンパ１２の開度とが調整されることによって、実験空間２ｃが外気に対して若干負圧（差圧１５０Ｐａ未満）になるように調整される。これにより、吸気口２１から場外の空気が吸い込まれ、空気が煙６と共に排煙口２２から排気ダクト３１に排出される。排気ダクト３１を通る煙６は、集塵装置３２によって塵埃が除去され、場外に排出される。また、外気より実験空間２ｃ内の圧力が小さいのでシャッタなどにわずかな隙間があったとしても煙６が漏れ出すことがない。（実験空間２ｃ内の圧力と外気圧の圧力差が小さいので、わずかな隙間から吸引される空気は少量であり、火災実験への影響も殆どない。）火災実験が終了すると、実験場２の天井２ｂに設けられたスプリンクラ（図示せず）及び人７等によって消火作業が行われる。

本実施の形態１によれば、実験場２の天井２ｂに排煙口２２が形成され、実験場２の壁２ａの上部に吸気口２１が形成されている。このため、吸気口２１から取り込まれた空気は、実験場２の床２ｄ側を通過せずに排煙口２２から排出される。従って、床２ｄ側の気流が乱れないため、炎５及び煙６の流れの乱れを抑制することができる。なお、吸気口２１が形成されているため、シャッタ１０は閉鎖して実験を行うことができる。

図２は、比較例における火災実験設備１００を示す模式図である。図２（ａ）は上面断面図であり、図２（ｂ）は側面断面図である。図２（ａ），図２（ｂ）に示すように、比較例における火災実験設備１００は、人７等が出入りするためのシャッタ１０が、火災実験が行われる際、排煙口２２から煙６を排出するためにファン３３が実験空間２ｃ内の空気を吸引する必要があるために若干開かれて、実験場２の壁２ａの下部が開口１０１となっている。このため、開口１０１から流れる空気によって、床２ｄ側の気流が乱れる。従って、床２ｄに載置された火災実験台４上の炎５及び煙６の流れが乱れる。これにより、実験環境が悪化するおそれがある。

これに対し、本実施の形態１に係る火災実験設備１は、吸気口２１が壁２ａの上部に形成されているため、吸気口２１から取り込まれた空気は、実験場２の床２ｄ側を通過せず、煙６とともに排煙口２２から排出される。従って、床２ｄ側の気流が乱れないため、炎５及び煙６の流れの乱れを抑制することができる。これにより、煙６が実験空間２ｃ外に漏洩することを長時間防止しつつ、実験環境が悪化することなく、実験を行うことができる。なお、吸気ダンパ１１及び排気ダンパ１２は省略されてもよい。更に、排煙口２２は２箇所に限らず、１箇所でもよいし３箇所以上形成されてもよい。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る火災実験設備２００を示す模式図である。本実施の形態２は、吸気ダクト２１３が設けられている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図３に示すように、火災実験設備２００は、吸気ダクト２１３を有している。吸気ダクト２１３は、吸気口２１と実験空間２ｃ外の空気取入口２１３ａとを接続する配管である。吸気ダクト２１３は、吸気口２１側から吸気口２１よりも低い位置に延びている。即ち、空気取入口２１３ａは、吸気口２１よりも下方に位置している。空気取入口２１３ａから取り込まれた実験空間２ｃ外の空気は、吸気ダクト２１３を通って吸気口２１から実験空間２ｃ内に吸い込まれる。

本実施の形態２によれば、吸気ダクト２１３が吸気口２１側から下方に向かって延びている。このため、仮に実験空間２ｃ内の煙６が吸気口２１から実験空間２ｃ外に向かって逆流しようとしても、高温である煙６は上方に向かおうとする。従って、煙６は、下方に延びる吸気ダクト２１３の内部を逆流し難い。以上説明したように、本実施の形態２は、吸気ダクト２１３が吸気口２１側から下方に向かって延びているため、吸気口２１から逆流する煙６が直ちに実験空間２ｃ外に漏れることを抑制することができる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る火災実験設備３００を示す模式図である。本実施の形態３は、吸気センサ３５１と排気センサ３５２と制御装置３５０とを有している点で、実施の形態２と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１及び２と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１及び２との相違点を中心に説明する。

図４に示すように、吸気口２１の近傍には、吸気センサ３５１が設けられており、吸気センサ３５１は、吸気口２１から実験空間２ｃ内に吸い込まれる空気の量を検出する。ファン３３の近傍には、排気センサ３５２が設けられており、排気センサ３５２は、排気ダクト３１に流れる空気の量を検出する。制御装置３５０は、マイコン及びドライバ等で構成されており、吸気ダンパ１１の開度と、ファン３３の回転数および／または排気ダンパ１２の開度を制御する。

制御装置３５０は、実験空間２ｃがわずかに負圧になるように、吸気ダンパ１１の開度とファン３３の回転数とを調整する。実験空間２ｃが負圧になることにより、吸気口２１から実験空間２ｃ外の空気が吸い込まれ、空気が煙６と共に排煙口２２から排気ダクト３１に排出される。排気ダクト３１を通る煙６は、集塵装置３２によって塵埃が除去され、実験空間２ｃ外に排出される。このように、本実施の形態３によれば、制御装置３５０を設けることによって、実験空間２ｃを自動的に負圧にすることができる。これにより、実験の効率が向上する。
なお、吸気センサ３５１、排気センサ３５２に代えて実験空間２ｃ内の圧力を測定する圧力計を設けて、この測定値により吸気ダンパ１１の開度と、ファン３３の回転数および／または排気ダンパ１２の開度を制御してもよい。

１ 火災実験設備、２ 実験場、２ａ 壁、２ｂ 天井、２ｃ 実験空間、２ｄ 床、３ 排煙処理装置、４ 火災実験台、５ 火（炎）、６ 煙、７ 人、１０ シャッタ、１１ 吸気ダンパ、１２ 排気ダンパ、２１ 吸気口、２２ 排煙口、３１ 排気ダクト、３１ａ 排気口、３２ 集塵装置、３３ ファン、１００ 火災実験設備、１０１ 開口、２００ 火災実験設備、２１３ 吸気ダクト、２１３ａ 空気取入口、３００ 火災実験設備、３５０ 制御装置、３５１ 吸気センサ、３５２ 排気センサ。

Claims (4)

1. 壁と天井とに囲まれた実験空間を有し、火災の実験が行われる実験場と、
   前記実験場の実験空間内の空気を吸い込むファンと、を備え、
   前記実験場には、
   前記天井に設けられて火災により生じる煙を前記ファンによって実験空間内から排出する排煙口と、
   前記壁の上部に設けられて実験空間外の空気を取り込む吸気口と、が形成されている
   ことを特徴とする火災実験設備。
2. 前記吸気口には、開度調整自在の吸気ダンパが設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の火災実験設備。
3. 前記吸気口と実験空間外とを接続する吸気ダクトを更に備え、
   前記吸気ダクトは、実験空間外の空気を取り込む空気取入口を備え、
   前記空気取入口は前記吸気口よりも低い位置にある
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の火災実験設備。
4. 壁と天井とに囲まれた実験空間を有し、火災の実験が行われる実験場と、
   前記実験場の実験空間内の空気を吸い込むファンと、を備え、
   前記実験場には、
   前記天井に設けられ、火災により生じる煙を前記ファンによって実験空間内から排出する排煙口と、
   前記壁の上部に設けられ、実験空間外の空気を取り込む吸気口と、が形成され、
   前記吸気口には、開度調整自在の吸気ダンパが設けられている火災実験設備の実験方法において、
   前記吸気ダンパ及び前記ファンによって、前記実験空間が負圧にされる
   ことを特徴とする火災実験設備の実験方法。

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