JP2019103600A

JP2019103600A - 火災模型及びこれを用いたガス系消火設備の性能評価方法

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Publication number: JP2019103600A
Application number: JP2017237618A
Authority: JP
Inventors: 康史井上; Yasushi Inoue; 大志朗藤尾; Daishiro Fujio; 浩介高井; Kosuke Takai; 剛敏長谷川; Taketoshi Hasegawa
Original assignee: Koatsu Co Ltd
Current assignee: Koatsu Co Ltd
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2037-12-12
Also published as: JP6995599B2

Abstract

【課題】ケーブルが配置された電気室や通信機械室などで起こり得る火災に対して、ガス系消火設備の有効性を客観的に示すことができる火災模型などの提供を目的とする。【解決手段】架台１０と、複数のケーブル２２と、複数のケーブル２２を結束する１つ以上の結束部材２４と、を有する可燃物２０と、可燃物２０を架台１０から吊り下げる吊り下げ部材３０と、を備えた火災模型１。【００４８】【選択図】図２−１

Description

本発明は火災模型及びこれを用いたガス系消火設備の性能評価方法に関する。

ガス系消火設備の性能を評価する方法が提案されている（非特許文献１参照）。

National Fire Protection Association (NFPA), "NFPA 2001: Standard on Clean Agent Fire Extinguishing Systems, 2015 Edition"，米国，P57

しかしながら、上記で提案される性能評価方法は、個体や液体が燃焼する火災に対してのものであり、ケーブルが配置された電気室や通信機械室などで起こり得る火災に対してのものではない。

上記の課題は、例えば、次の手段により解決することができる。

架台と、複数のケーブルと、前記複数のケーブルを結束する１つ以上の結束部材と、を有する可燃物と、前記可燃物を前記架台から吊り下げる吊り下げ部材と、を備えた火災模型。

ガス系消火設備が配備された試験区画内に、上記の火災模型を配置する工程と、前記可燃物に着火する工程と、前記可燃物の燃焼が単独で継続するに至った後、前記試験区画内へ消火剤ガスを放出する工程と、前記消火剤ガスの放出から所定時間経過後、前記可燃物の消火状態を確認する工程と、を有するガス系消火設備の性能評価方法。

本発明の一実施形態によれば、ケーブルが配置された電気室や通信機械室などで起こり得る火災に対して、ガス系消火設備の有効性を客観的に示すことができる。

実施形態に係る可燃物を示す模式的正面図である。実施形態に係る可燃物を示す模式的背面図である。実施形態に係る可燃物を示す模式的平面図である。実施形態に係る可燃物を示す模式的底面図である。実施形態に係る可燃物を示す模式的右側面図である。実施形態に係る可燃物を示す模式的左側面図である。図１−１中のＡ−Ａ’部分の拡大図である。図１−１中のＢ−Ｂ’部分の拡大図である。図１−１中のＣ−Ｃ’部分の拡大図である。図１−２中のＤ−Ｄ’部分の拡大図である。図１−２中のＥ−Ｅ’部分の拡大図である。図１−２中のＦ−Ｆ’部分の拡大図である。図１−５中のＧ−Ｇ’部分の拡大図である。図１−５中のＨ−Ｈ’部分の拡大図である。図１−５中のＩ−Ｉ’部分の拡大図である。図１−６中のＪ−Ｊ’部分の拡大図である。図１−６中のＫ−Ｋ’部分の拡大図である。図１−６中のＬ−Ｌ’部分の拡大図である。実施形態に係る火災模型を示す模式的正面図である。実施形態に係る火災模型を示す模式的背面図である。実施形態に係る火災模型を示す模式的平面図である。実施形態に係る火災模型を示す模式的底面図である。実施形態に係る火災模型を示す模式的右側面図である。実施形態に係る火災模型を示す模式的左側面図である。図２−１中のＭ部分の拡大図である。図２−１中のＮ部分の拡大図である。複数のケーブルに結束部材を通す様子を説明する模式図である。着火時の様子を説明する模式図である。実施形態に係るガス系消火設備の性能評価方法を説明する模式図である。実施形態に係るガス系消火設備の性能評価方法のその他の例を説明する模式図である。

［実施形態に係る火災模型１］
図１−１は実施形態に係る可燃物を示す模式的正面図であり、図１−２は実施形態に係る可燃物を示す模式的背面図であり、図１−３は実施形態に係る可燃物を示す模式的平面図であり、図１−４は実施形態に係る可燃物を示す模式的底面図であり、図１−５は実施形態に係る可燃物を示す模式的右側面図であり、図１−６は実施形態に係る可燃物を示す模式的左側面図である。図１−７は図１−１中のＡ−Ａ’部分の拡大図であり、図１−８は図１−１中のＢ−Ｂ’部分の拡大図であり、図１−９は図１−１中のＣ−Ｃ’部分の拡大図である。図１−１０は図１−２中のＤ−Ｄ’部分の拡大図であり、図１−１１は図１−２中のＥ−Ｅ’部分の拡大図であり、図１−１２は図１−２中のＦ−Ｆ’部分の拡大図である。図１−１３は図１−５中のＧ−Ｇ’部分の拡大図であり、図１−１４は図１−５中のＨ−Ｈ’部分の拡大図であり、図１−１５は図１−５中のＩ−Ｉ’部分の拡大図である。図１−１６は図１−６中のＪ−Ｊ’部分の拡大図であり、図１−１７は図１−６中のＫ−Ｋ’部分の拡大図であり、図１−１８は図１−６中のＬ−Ｌ’部分の拡大図である。図２−１は実施形態に係る火災模型を示す模式的正面図であり、図２−２は実施形態に係る火災模型を示す模式的背面図であり、図２−３は実施形態に係る火災模型を示す模式的平面図であり、図２−４は実施形態に係る火災模型を示す模式的底面図であり、図２−５は実施形態に係る火災模型を示す模式的右側面図であり、図２−６は実施形態に係る火災模型を示す模式的左側面図である。図２−７は図２−１中のＭ部分の拡大図であり、図２−８は図２−１中のＮ部分の拡大図である。

図１Ａから図１Ｆに示すように、実施形態に係る火災模型１は、架台１０と、複数のケーブル２２と、複数のケーブル２２を結束する１つ以上の結束部材２４と、を有する可燃物２０と、可燃物２０を架台１０から吊り下げる吊り下げ部材３０と、を備える。以下、詳細に説明する。

（火災模型１）
火災模型１は実際の火災を模した模型であり、消火設備の性能評価実験に用いられる。消火設備の性能評価実験は、例えば、図５、図６に示すように、試験区画６０内に火災模型１を設置した後、可燃物２０を燃焼させ、この燃焼に対する消火設備５０の消火性能を評価することにより行われる。火災模型１を用いた消火設備の性能評価実験により、消火設備の、実際に生じ得る火災に対する有効性を示すことができる。

（架台１０）
架台１０は可燃物２０を吊り下げるための部材である。架台１０には例えば金属（例：鉄、ステンレス）などの不燃材を用いることができる。架台１０の高さはケーブル２２の長さに応じて定めることができるが、例えば、１３００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下であることが好ましい。架台１０の形状などは特に限定されない。

（可燃物２０）
可燃物２０は、火災模型１に用いられる火災模型用の可燃物である。可燃物２０は、複数のケーブル２２と、複数のケーブル２２を結束する１つ以上の結束部材２４と、を有する部材である。このように、複数のケーブル２２を結束して１つの可燃物２０とすることにより、ケーブル２２の焼失、脱落、過度の燃焼を抑制することができる。すなわち、複数のケーブル２２を結束して１つの可燃物２０とすることにより、複数のケーブル２２を非結束状態で個別に架台１０から吊り下げる場合と比較して、試験区画内に消火剤ガスを放出するまでに可燃物２０が焼失したり、架台１０から脱落したりすることを抑制できる。また、複数のケーブル２２を結束して１つの可燃物２０とすることにより、ケーブル２２が過度に燃焼することを抑制できる。ケーブル２２が過度に燃焼すると、消火剤ガスの放出前に、ケーブル２２の燃焼自体によって試験区画内の酸素濃度が低下してしまい、ガス系消火設備の性能を十分に評価できなくなる虞がある。しかしながら、本実施形態によれば、そのような虞を抑制することができる。

各ケーブル２２には例えばＰＥケーブルやポリプロピレンやポリエステルを用いることができる。各ケーブル２２の断面形状は例えば円状であり、その直径は例えば１０．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下である。各ケーブル２２の長さは例えば５００ｍｍ以上７００ｍｍ以下である。ケーブル２２の本数は例えば２本以上３０本以下であり、２０本以上２５本以下であることが特に好ましい。各ケーブル２２には例えば通信ケーブルや電気コードなどが含まれる。

結束部材２４には例えば金属製のワイヤや結束バンドなどを用いることができる。結束部材２４の数は１つ以上であればよい。ただし、複数の結束部材２４で複数のケーブル２２を結束すれば、燃焼の際に可燃物２０が型崩れすることを効果的に抑制することができる。例えば、可燃物２０の上端側領域、中間領域、及び下端側領域をそれぞれ１つ以上の結束部材２４で結束することが好ましい。上端側領域とは可燃物２０の上端からの距離が例えば０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の領域であり、中間領域とは可燃物２０の上端からの距離が例えば２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下の領域であり、下端側領域とは可燃物２０の下端からの距離が例えば１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の領域である。

複数のケーブル２２は、可燃物２０の下端側において、放射状に広がっていることが好ましい。このようにすれば、ケーブル２２とケーブル２２の間に空気（特に酸素）が流入しやすくなるため、可燃物２０への着火が容易になる。また、可燃物２０の燃焼を単独で継続させることが容易になる。

可燃物２０は、吊り下げ部材３０に接続される接続部２６を有していてもよい。

図３は複数のケーブルに結束部材を通す様子を説明する模式図である。図３に示すように、複数のケーブル２２は、可燃物２０の上端側に貫通孔２２ａをそれぞれ有していることが好ましく、これらの貫通孔２２ａには結束部材２４が通されていることが好ましい。図３に示す例では、一例として、１つの結束部材２４を２本のワイヤを用いて構成し、１本目のワイヤを複数のケーブル２２の貫通孔２２ａに通し、複数のケーブル２２をすだれ状に巻取り、２本目のワイヤで複数のケーブル２２の外周を締め付け、１本目のワイヤの端部と２本目のワイヤの端部を撚り合わせ、１つの可燃物２０としている。このようにすれば、より一層、複数のケーブル２２を強固に結束して、これらが架台１０から脱落することを防止することができる。なお、可燃物２０の下端側領域を結束する結束部材２４は、可燃物２０の下端側が放射状に広がるよう、例えば１本のワイヤで構成し、可燃物２０の上端側領域や中間領域を結束する結束部材２４よりも、複数のケーブル２２を緩めに締め付けていることが好ましい。各ケーブル２２が有する貫通孔２２ａは例えばドリルやキリなどを用いて形成することができる。

（吊り下げ部材３０）
吊り下げ部材３０は可燃物２０を架台１０から吊り下げるための部材である。このように、可燃物２０を架台１０から吊り下げることにより、ケーブルが配置された電気室や通信機械室などで起こり得る火災の特徴を適切に捉えて、これを表現することができる。すなわち、一般に、ケーブルが配置された電気室や通信機械室などで起こり得る火災は、床面に敷設されたケーブルではなく、架空配線としてのケーブルやケーブルラック上に敷設されたケーブルが燃焼することにより生じることが多い。床面に敷設されたケーブルは比較的着火し難く、仮に着火しても単独で燃焼を継続するに至らない場合が多いからである。そこで、本実施形態では、架台１０から可燃物２０を吊り下げることにより、可燃物２０を、架空配線やケーブルラック上に敷設されたケーブルを模した部材とすることにした。これにより、電気室や通信機械室などに存在するケーブルのうちどのケーブルが火災の原因になり易いかが考慮され、ケーブルが配置された室で生じ得る火災の実態に即した火災模型１を提供することができる。

吊り下げ部材３０には例えば鉄製のワイヤや吊り治具などを用いることができる。

吊り下げ部材３０の数は例えば１本または２本以上である。１本の吊り下げ部材を用いる場合は、当該１本の吊り下げ部材の一端を接続部や結束部材などに固定し、当該１本の吊り下げ部材の他端を架台に固定してもよい。また、１本の吊り下げ部材の一端と他端を接続部や結束部材に固定し、吊り下げ部材の中央部を架台に引っ掛けることにより可燃物を架台に吊り下げるものとしてもよい。２本以上の吊り下げ部材３０を用いる場合は、複数の吊り下げ部材の各一端を接続部や結束部材に固定し、当該複数の吊り下げ部材の各他端を架台に固定してもよい。

吊り下げ部材３０は接続部２６だけでなく、結束部材２４や可燃物２０自体に固定することもできる。ただし、可燃物２０の型崩れを抑制するべく、吊り下げ部材３は接続部２６や結束部材２４、特に接続部２６に固定することが好ましい。吊り下げ部材３０を接続部２６、結束部材２４、あるいは可燃物２０自体、並びに架台１０に固定する場合、この固定は、係合、縛り付け、または溶接などの様々な態様で行うことができる。

図４は着火時の様子を説明する模式図である。図４に示すように、吊り下げ部材３０は、可燃物２０への着火が容易になるよう、可燃物２０の下端が、後述する着火装置４０からの炎の外延（炎のなかで一番温度が高い領域）と接する位置となるよう、可燃物２０を吊り下げていることが好ましい。

（着火装置４０）
着火装置４０は可燃物２０に着火するための装置である。着火装置４０は、可燃物２０の下方に配置され、着火用燃料を有している。着火用燃料は、可燃物２０の着火に必要な量だけ設けられており（好ましくは可燃物２０の着火に必要最低限となる量だけ設けられており）、可燃物２０の燃焼が単独で継続するに至った後、所定時間以内に焼失する。これにより、消火剤ガスの放出前に着火用燃料を焼失させて、可燃物２０（ケーブル２２）単独の燃焼に対する消火設備の消火性能を評価することが可能となる。なお、ここでの所定時間は例えば０分以上２分以下である。

着火用燃料は例えばｎ−ヘプタンなどの液体燃料である。液体燃料を着火用燃料として用いる場合、着火装置４０は液体燃料を入れる火皿などの容器を有していることが好ましい。さらに、この場合は、液体燃料の燃焼により容器が変形しないよう、容器内に敷水を注ぎ入れておくことが好ましい。このようにしても、比重の関係で、敷水は容器の下方に移動し、液体燃料は容器の上方に移動するため、液体燃料への着火は容易に行うことができる。なお、容器が変形すると、容器内において液体燃料が偏在して、可燃物２０が部分的に着火されてしまい（例：右側面だけ着火、左側面だけ着火）、可燃物２０が均等に燃焼しない虞がある。しかし、容器内に敷水を入れておけば、たとえ容器が変形したとしても、敷水により液体燃料の底面が水平になるため、可燃物２０を均等に燃焼させることができる。

液体燃料の量は特に限定されない。例えば、１５０ｃｃ（１００ｇ）以上２００ｃｃ（１５０ｇ）以下のｎ−ヘプタンを着火用燃料として用いる場合、容器には例えば２５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下の底面積を有し、６５０ｃｍ^３以上９００ｃｍ^３以下の容積を有する部材を用いることが好ましい。また、この場合、敷水の分量は例えば３．１２５リットル以上６．１２５リットル以下であることが好ましい。

［実施形態に係るガス系消火設備５０の性能評価方法］
図５は実施形態に係るガス系消火設備の性能評価方法を説明する模式図である。図５に示すように、実施形態に係るガス系消火設備５０の性能評価方法は、ガス系消火設備５０が配備された試験区画６０内に、実施形態に係る火災模型１を配置する工程と、可燃物２０に着火する工程と、可燃物２０の燃焼が単独で継続するに至った後、試験区画６０内に消火剤ガスを放出する工程と、消火剤ガスの放出から所定時間経過後、可燃物２０の消火状態を確認する工程と、を有する。以下、詳細に説明する。

（火災模型１を配置する工程）
まず、ガス系消火設備５０が配備された試験区画６０内に、実施形態に係る火災模型１を配置する。火災模型１は例えば試験区画６０の中央や中央付近に配置することが好ましい。

試験区画６０は、例えば、電気室や通信機械室などのケーブルが配置された室を模した試験用の区画である。電気室とは、例えば、電子機器が設置されたコンピュータルームや配電盤などが設置された室であり、通信機械室とは例えば電気交換室や無線通信機室である。試験区画６０は例えば幅５．０ｍ×奥行５．０ｍ×高さ４．０ｍ＝１００ｍ^３の区画である。

ガス系消火設備５０とは、例えば、消火剤ガスを放出して試験区画６０内の酸素濃度を下げ、燃焼現象そのものをストップさせて消火を行う消火設備である。消火剤ガスは例えば不活性ガスや窒素ガスである。ガス系消火設備５０は、電気絶縁性に優れ、また消火剤による汚損や水損のリスクも少ないため、電気設備が設置される室（例：電気室、通信機械室）などでの使用に適している。

ガス系消火設備５０は、例えば、試験区画６０内へ消火剤ガスを送る配管５２と、消火剤ガスを噴出する噴射ノズル５３と、を備えている。避圧口６１は、試験区画６０内の圧力を試験区画６０外へ逃がす開口であり、試験区画６０を構成する壁や天井などに設けられる。

配管５２は、試験区画６０外に配置されているガス貯蔵容器５４から試験区画６０内へ消火剤ガスを送る管である。配管５２には配管内の流量を制御する流量制御装置５５が設けられていてもよい。このようにすれば、噴射ノズル５３を用いた消火剤ガスの噴射量制御と、流量制御装置５５を用いた配管５２における消火剤ガスの流量制御と、のいずれか一方あるいは双方の制御により、消火剤ガスの放出時間を制御することができる。

（着火用燃料に着火する工程）
次に、着火用燃料に着火する。着火用燃料への着火方法は特に限定されない。着火用燃料の火が可燃物２０に着火し、可燃物２０の燃焼が開始する。着火用燃料は可燃物２０の燃焼が単独で継続するに至った後、焼失する。なお、着火用燃料の着火後、例えば２分で試験区画６０内の換気を休止し、例えば２分３０秒で試験区画６０の扉を閉鎖することが好ましい。

（消火剤ガスを放出する工程）
次に、可燃物２０が燃焼を開始した後、例えば着火用燃料に着火してから３分後に、試験区画６０内へ消火剤ガスを放出する。消火剤ガスは、例えば、手動で放出される、あるいは噴射ノズル５３などが熱を感知することにより自動的に放出される。

消火剤ガスには消火に用いることが可能な各種の消火剤ガスを用いることができる。窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス（イナートガス）は、人体への悪影響が少ないため、消火剤ガスとして好ましく用いることができる。

消火剤ガスは、消火剤ガスの風圧により可燃物２０の火が吹き消されない圧力、風量、及び報告で放出されることが好ましい。

消火剤ガスは、例えば、放出から所定時間経過後に手動で、あるいは自動で停止する。自動で停止する場合には、例えばガス貯蔵容器５４に貯蔵されている消火剤ガスがほぼ放出し尽きる場合が含まれる。なお、消火剤ガスの放出から所定時間経過するまでの間に、例えば、ガス貯蔵容器５４の貯蔵量の９０％以上の消火剤ガスが試験区画６０内へ放出されることが好ましい。

（可燃物２０の消火状態を確認する工程）
次に、消火剤ガスの放出から所定時間経過後（例：２分後、１分後）、可燃物２０の消火状態を確認する。可燃物２０の消火状態の確認は、例えば、消火剤ガスの放出が停止（ほぼ停止しているとみなせる場合を含む。）してから行うことが好ましく、消火剤ガスの放出が停止してから所定時間経過後（例えば１０分経過後）に行うことがより好ましい。確認を行う前に、試験区画６０内を換気することが好ましい。

可燃物２０の消火状態の確認とは、例えば、可燃物２０が十分に消火されているかどうか、つまり、可燃物２０の燃焼が完全に停止しているかどうか、可燃物２０の重量や温度の計測、可燃物２０における炎の有無の目視による確認などをいう。可燃物２０の重量を計測する場合は、火災模型１を配置する工程あるいは着火用燃料に着火する工程の前に、可燃物２０の重量をあらかじめ測定しておくことが好ましい。このようにすれば、燃焼の前後における可燃物２０の重量を比較することができる。

以上説明した実施形態に係る火災模型及びこれを用いたガス系消火設備の性能評価方法によれば、ケーブルが配置された電気室や通信機械室などで実際に起こり得る火災の特徴を捉えて、これを適切に表現する火災模型１が提供される。したがって、本実施形態に係る火災模型１に対して消火設備の消火性能を評価すれば、ケーブルが配置された電気室や通信機械室などで実際に火災が生じた場合における、当該消火設備の有効性を客観的に示すことができる。

［実施形態に係るガス系消火設備５０の性能評価方法のその他の例］
図６は実施形態に係るガス系消火設備の性能評価方法のその他の例を説明する模式図である。図６では、火災模型１の一部を破線により透過的に示している。図６に示すように、試験区画６０内には、火災模型１を囲むように風よけ部材７０を配置することができる。このようにすれば、消火剤ガスの風圧で可燃物２０の燃焼が停止することを抑制することができる。したがって、酸素濃度の低下自体によって可燃物２０の燃焼がどれだけ消火されたかをより適切に評価することができる。

風よけ部材７０には例えば鉄製やステンレス製の部材を用いることができる。

風よけ部材７０は、例えば、筒状の第１部材と、第１部材上に重ねて配置される筒状の第２部材と、を有している。この場合、筒の内部、つまり、第１部材と第２部材とに囲まれた空間に火災模型１を配置することができる。ただし、平面視において、第１部材と第２部材はずれていること、つまり、下側に配置される第１部材の上面開口が第２部材の下面開口と完全には重なっておらず、十分な空隙が形成されていることが好ましい。このようにすれば、可燃物２０の燃焼により生じた煙を囲みの内部から外部へ逃がして、囲み内に煙が充満することにより酸化濃度の低下を抑制することができる。また、消火剤ガスを例えば火災模型１の側面側から囲みの内部へ十分に流入させることができる。

一般に、単位区画体積あたりの火災規模（以下「火災荷重」という。単位Ｗ／Ｍ^３）が大きくなるほど、可燃物の燃焼自体によって区画内の酸素濃度が低下する。このため、区画内は消火しやすい状況となり、可燃物の消火時間は短くなる。したがって、ガス系消火設備の性能評価実験を行うにあたっては、火災荷重が大きくなり過ぎないよう、例えば可燃物２０を構成するケーブル２２の本数や長さなどを調整して、最低限の火災荷重を持つ火災模型を用いることが好ましい。このようにしても、実際に消火設備が配備される防護区画（例：電気室、通信機械室）での火災荷重は、実験室における試験区画での火災荷重より大きくなるのが一般的であるため、火災模型を用いた実験によれば、実際の防護区画での火災に対する消火設備の有効性を十分に判断することができる。

以上、実施形態について説明したが、これらの説明によって特許請求の範囲に記載された構成は何ら限定されるものではない。

１火災模型
１０架台
２０可燃物
２２ケーブル
２２ａ貫通孔
２４結束部材
２６接続部
３０吊り下げ部材
４０着火装置
５０ガス系消火設備
５２配管
５３噴射ノズル
５４ガス貯蔵容器
５５流量制御装置
６０試験区画
６１避圧口
７０風よけ部材

Claims

架台と、
複数のケーブルと、前記複数のケーブルを結束する１つ以上の結束部材と、を有する可燃物と、
前記可燃物を前記架台から吊り下げる吊り下げ部材と、
を備えた火災模型。
前記可燃物の下方に配置された、着火用燃料を有する着火装置を備え、
前記着火用燃料は、前記可燃物に着火し、前記可燃物の燃焼が単独で継続するに至った後、所定時間以内に焼失する請求項１に記載の火災模型。
ガス系消火設備が配備された試験区画内に、請求項１または２に記載の火災模型を配置する工程と、
前記可燃物に着火する工程と、
前記可燃物の燃焼が単独で継続するに至った後、前記試験区画内へ消火剤ガスを放出する工程と、
前記消火剤ガスの放出から所定時間経過後、前記可燃物の消火状態を確認する工程と、
を有するガス系消火設備の性能評価方法。