JP6303635B2 - 加圧防排煙設備における静圧測定装置、及び静圧測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、加圧防排煙設備における静圧測定装置に関するものであり、具体的には、加圧防排煙設備における静圧を精度良く計測可能とする技術に関する。

所定規模の構造物においては、火災発生時に生じる煙を適切に排出させ、避難行動や消火活動を容易にする排煙設備の設置が必要となる。そのうち、加圧防排煙設備は、避難階段に隣接する室、特別避難階段の附室、その他これらに類する室といった、避難や消火活動の拠点について、給気口から給気した気流による遮煙開口部の加圧により、内部の煙を排除するとともに外部からの煙の流入を防止する機能を備えている。

一方、このような加圧防排煙設備における遮煙性能を評価することは、加圧防排煙設備の優劣を明確なものとし、必要とされる遮煙性能に向けた給気手法の選択や機能改良等の要否を認識する重要な作業となる。従来は、遮煙開口部に多数の風速計を設置した上で、附室に対する所定量の常温給気を行い、この常温給気時に各風速計から得られる風速値の平均を、所定の基準値や他給気方式での計測値との間で比較して遮煙性能評価を行っていた。

ところが、風速計で測定される風速値は、給気方式による測定箇所間でのばらつきが大きくなる恐れがあり、また、この風速値が大きくとも動圧が支配的であれば遮煙性能は不良である場合もあり、いずれにせよ精度に問題があった。

そこで、上述の風速測定による遮煙性能評価手法とは異なる技術として、以下のような技術が提案されている。すなわち、エレベータ乗降口を閉鎖する乗り場ドアの前側空間をほぼ密閉状態にし、この密閉空間内を気圧差発生手段で加圧もしくは減圧して気圧測定し、密閉空間内と気圧差発生手段との間を流れる気体流量を測定することで性能を測定する装置（特許文献１）などが提案されている。

特開２００４−２２４５３２号公報

上述のように様々に測定、評価される遮煙性能には、給気口からの気流方向にのみに遮煙効果を及ぼす動圧ではなく、遮煙開口部に対し全方向から遮煙効果を及ぼす静圧の大小が支配的な影響を与えている。そうした静圧が支配的な場すなわち静圧場での開口流れＯｆは、図１にて示すとおり室間の静圧差のみに起因する（静圧高→静圧小の方向に気流が発生する）。従って、そうした静圧の、給気による上昇割合を精度良く計測すれば、加圧防排煙設備における遮煙性能を高精度に評価することが出来ると言える。

そうした静圧の測定に際し、附室内での給気による気流の方向が附室内各所で既知であれば、静圧測定装置として既存のピトー管等を採用することが出来る。しかしながら、一般的に附室内各所における気流方向は未知であり、既存の静圧測定装置をそのまま採用しても高精度の静圧測定は期待できない。これは、静圧測定時に、該当測定装置における空気取り入れ用の管体の配置方向を、気流の方向に略一致させて測定を行わないと、該当気流による動圧分が測定結果に影響を与え、測定精度が不十分となりやすいことに起因している。

そこで本発明は、加圧防排煙設備における気流方向が不明な場合においても静圧を精度良く計測可能とする技術の提供を目的とする。

上記課題を解決する加圧防排煙設備における静圧測定装置は、構造物において給気口から附室を通じて遮煙開口部に給気する加圧防排煙設備における静圧測定用の静圧測定装置であって、
前記附室は、前記遮煙開口部を介して隣接室と連絡しており、
前記静圧測定装置は、
前記附室における気流を通過させるべく両端が開口した第１管体と、
前記第１管体の長手方向中央付近にて第１管体内空と連通しつつ前記第１管体との直交方向に突出し、終端が開口した第２管体と、
前記第２管体の終端と所定の気密経路で接続し、前記第２管体の内空から受ける圧力と前記隣接室の基準静圧との差圧を前記附室の静圧として出力する差圧計と、
を含み、
前記差圧計は、前記隣接室に設けられた静圧測定装置の前記第２管体の終端とも所定の気密経路で接続されていることを特徴とする。

これによれば、例えば測定場所たる附室を直交座標系の空間とみなした場合の座標軸となる、ｘ、ｙ、ｚの直交する３軸方向の各々に、上述の第１管体を沿わせる形で配置して、第１管体内空を流れる気流を、当該第１管体を沿わせた該当座標軸の方向に沿ったものに限定して測定を行うと共に、各軸方向に関して測定した静圧のうち最大ものものを、附室内の気流の流路軸に第１管体の軸線が略一致し動圧分を的確に排除できた際の精度良好な計測値と特定し、遮煙性能評価に利用することが可能となる。したがって加圧防排煙設備における気流方向が不明な場合においても静圧を精度良く計測可能となる。

なお、上述の静圧測定装置は、人が携行可能なサイズおよび重量であるとすれば好適である。これによれば、重量物運搬用の重機や各種装置等を利用せず、人が静圧測定装置を携行して測定場所に持ち込み、様々な向きに迅速かつ柔軟に配置することが負担なく実行可能である。

本発明によれば、加圧防排煙設備における気流方向が不明な場合においても静圧を精度良く計測可能となる。

静圧場である各室の境界付近における開口流れを示す説明図である。 本実施形態の静圧測定装置を用いた静圧測定対象たる加圧防排煙設備の例を示す断面図である。 本実施形態の静圧測定装置を用いた静圧測定対象たる加圧防排煙設備の例を示す平面図である。 本実施形態における静圧測定装置の構成例を示す図である。 本実施形態における静圧測定装置の配置例を示す図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験用の概念例を示す図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験用の模型概念を示す平面図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験用の模型概念を示す断面図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験の排出口開口条件例を示す図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験の実験条件例を示す図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験時の静圧測定装置例を示す図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験の結果例１を示す図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験の結果例２を示す図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験の結果例３を示す図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験の結果例４を示す図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験の結果例５を示す図である。 本実施形態における遮煙性能評価方法に関する実証実験の結果例６を示す図である。

以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図２は本実施形態の静圧測定装置を用いた静圧測定対象たる加圧防排煙設備１０の例を示す断面図であり、図３は同平面図である。まずは、本実施形態の静圧測定装置を用いた静圧測定の対象となる加圧防排煙設備１０について説明する。ここで例示する加圧防排煙設備１０が設置される建築物１は、図２（断面図）、図３（平面図）にて示すように、外気と連通している給気風道８、階段室７及びその附室２、遮煙部扉Ｓｄが開口した際の遮煙開口部３を介して附室２と連絡する廊下等の隣接室６を備えた構造となっている。なお、階段室７は、建築物１の１５階以上又は地下３階以下の階に通ずる直通階段である。また、隣接室７に続く一般室（不図示）には空気逃し口が設けられており、給気口４から附室２に取り入れられ、遮煙開口部３を介して隣接室６から一般室に流入した空気の排出が適宜図られるものとする。

一方、加圧防排煙設備１０は、吸気ファンなど適宜な吸気機構を介して給気風道８から附室２内に向けた給気を行う給気口４と、この給気口４からの給気Ｆによる空気量増大で隣接室６より相対的に高まった静圧が作用して附室２への煙の侵入を防ぐ遮煙開口部３とを少なくとも含む構成となっている。なお、火災発生時には、火災報知器等の適宜な火災検知手段からの信号を受けた給気口４の吸気機構が稼働して附室２への給気を開始する。また、遮煙開口部３は遮煙部扉Ｓｄの開口部となる。

上述した加圧防排煙設備１０の構成を含む建築物１において、静圧測定を行う本実施形態の静圧測定装置２０の構成を以下に示す。図４は本実施形態における静圧測定装置２０の構成例を示す図であり、図５は本実施形態における静圧測定装置２０の配置例を示す図である。本実施形態の静圧測定装置２０は、横行する第１管体２１とこれに直交方向に延出する第２管体２２とで構成された略Ｔ字型の管体であって、そのうち第１管体２１は、附室２における気流を通過させるべく両端２０ａ、２０ｂが開口し、第２管体２２は、第１管体２１の長手方向中央付近２３にて第１管体内空２１ａと連通しつつ第１管体２１との直交方向に突出し、終端２０ｃが開口した構造を備えている。

したがって、第１管体２１および第２管体２２は、互いの内空２１ａ、２２ａが上述の長手方向中央付近２３にて連通しており、一体の静圧測定装置２０としてＴ字型の内空経路２４をなしている。

また、静圧測定装置２０は、第２管体２２の終端２０ｃと気密チューブ２６（気密経路）で接続し、第２管体２２の内空２２ａから受ける圧力と、隣接室６（基準室）等にて静圧測定装置２５で別途測定している基準静圧との差圧を附室２の静圧として出力する差圧計３０を更に備えている。この場合、附室２の静圧測定装置２０と隣接室６の静圧測定装置２５のそれぞれの第２管体２２は、上述したように気密チューブ２６によって一体の差圧計３０に各々接続されている。従って、給気による附室２での静圧上昇値は、給気開始以降に附室２で上昇した静圧と隣接室６の静圧との差分を差圧計３０で計測したものとなる。

なお、附室２内での給気Ｆによる気流の方向は未知であるため、静圧測定を行う場合、静圧測定装置２０における空気取り入れ用の管体、すなわち第１管体２１の軸線を、気流の流路軸に略一致させて測定を行わないと、該当気流による動圧分が測定結果に影響を与えることになり、測定精度が不十分となりやすい。そこで、人が容易に携行可能なサイズおよび重量である本実施形態の静圧測定装置２０を用い、第１管体２１の向きを附室２内で複数パターンに様々に変えて配置して静圧測定を行い、そのうちで最大の測定値を採用するとすれば、附室２内の気流の流路軸に第１管体２１の軸線が略一致し動圧分を的確に排除できた際の精度良好な静圧計測値と特定できることになる。

上述の静圧測定装置２０の配置方向としては、例えば測定場所たる附室２を直交座標系の空間とみなした場合の座標軸となる、ｘ、ｙ、ｚの直交する３軸方向の各々を想定出来る（図５参照）。この場合、各軸に、上述の第１管体２１を沿わせる形で配置して、第１管体内空２１ａを流れる気流を、当該第１管体２１を沿わせた該当座標軸の方向に沿ったものに限定して測定を行うと共に、各軸方向に関して測定した静圧のうち最大ものものを、附室２内の気流の流路軸に第１管体２１の軸線が略一致し動圧分を的確に排除できた際の精度良好な計測値と特定し、遮煙性能評価に利用することが可能となる。したがって加圧防排煙設備における気流方向が不明な場合においても静圧を精度良く計測可能となる。

発明者らはこのような構造の静圧測定装置２０に関して、ダクトを用いた実証実験を行い、その有効性について検証を行っている。検証手順の概要としては、まず、径６００φの丸ダクトを給気ファンに接続し、一方向の流れを形成した管路内において、熱線風速計（指向性および無指向性）を用いて風速を測定する一方、ピトー管および２方向管を用いて該当測定点の静圧および全圧を測定する。加えて、新たに考案した上述の静圧測定装置２０を用いて同管路内の静圧を測定する。

図６に示す実験イメージのように、上述のピトー管および２方向管の測定結果から算出される風速を比較し、それらが熱線風速計による測定風速と等しければ、ピトー管および２方向管の静圧および全圧はおおむね妥当といえる。そこで、ピトー管および２方向管より得られる静圧を真値と考え、静圧測定装置２０より得られる測定値と上述の真値とを比較し、静圧測定装置２０の妥当性を検証することとした。

また、本実験で用いた模型概要を図７に示す。本実験では、給気ファンに径６００φの丸ダクトを接続した。丸ダクトには通過流量を測定する定置式・複合ピトー管センサ（以下、エアロアイ）が接続されている。エアロアイ以降には、図８に示すとおり長さ３．６ｍの丸ダクト（６００φ）が接続されており、エアロアイから１．８ｍの地点における管内中央点を測定点とする。なお、排出口は開口面積を任意に変更できる仕様となっており、本実験では図９に示す３条件について検討を行った。また、本実験における実験条件として、排出口寸法、給気量（ダクト内通過流量）をパラメータとして、図１０の表にて示す計１８の条件について検討した。

次に本実験で用いた静圧測定装置の仕様を図１１に示す。図１１にて示すように、本実験で採用した静圧測定装置は、横行する第１管体が、管径Ｄ＝１１ｍｍ、内径ｄ＝６．５ｍｍ、長さＬ＝１０４ｍｍ（内径ｄの１６倍）の寸法であり、この第１管体に直行する向きに延出する第２管体が、長さＢ＝１０００ｍｍ、管径６ｍｍの寸法となっている。また、こうした静圧測定装置の第１管体及び第２管体らは、ステンレス中空パイプ（ＪＩＳ Ｇ ３４５９、ＳＵＳ３０４ＴＰ）である。

こうした装置構成や実験条件の下で得られた実証実験の結果としては以下のようなものとなった。すなわち、２方向管、ピトー管及び熱線風速計による測定点風速に関して、図１２のグラフおよび図１３の表にて示すように、２方向管と熱線風速計に比べて、ピトー管の値はわずかに小さい値を示すがおおむね一致することが分かった。

また、２方向管、ピトー管及び静圧測定装置による測定点静圧に関して、図１４のグラフおよび図１５の表にて示すように、ピトー管と静圧測定装置の測定値に比べて、２方向管の値はわずかに小さい値を示すが、おおむね一致することが分かった。なお、静圧測定装置は流れ方向に先端を向けた状態で測定した。以上のことから、静圧測定装置は流れ方向に先端を向けた状態では、おおむね適切に静圧を測定できることが明らかとなった。

また、流れ方向と静圧測定装置の向きが異なる場合について、例えば、流れ方向と静圧測定装置の向きの角度差θのときの静圧測定装置測定精度を図１６のグラフにて示す。また、図１７に流れ方向に先端を向けた状態（θ＝０）において静圧測定装置で得られた静圧と風速計（指向性）による測定値から算出される動圧の比率を示す。図１６のグラフより、排出口寸法によって測定精度が異なる応答を示すことが分かる。また、図１７のグラフに示す通り、静圧と動圧の比率は、管路内風速によらず、排出口寸法ごとに一定となる。排出口寸法が小さくなる（管路内の静圧が大きくなる）と測定精度はよくなる。以上、実証実験によって本実施形態の静圧測定装置の有効性を確認した。

なお本実施形態においては、構造物として建築物を想定した例について説明を行ったが、これのみに本発明の適用対象は限定されない。ビルやプラント等の建築物の他、トンネル等の各種土木構造物やその付帯施設（例：土木構造物における避難路や待避所など）も本発明の適用対象となる。

本実施形態によれば、加圧防排煙設備における気流方向が不明な場合においても静圧を精度良く計測可能となる。

以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

Ｆ 給気
Ｓｄ 遮煙部扉
１ 建築物（構造物）
２ 附室
３ 遮煙開口部
４ 給気口
６ 隣接室
７ 階段室
８ 給気風道
１０ 加圧防排煙設備
２０ 静圧測定装置
２０ａ、２０ｂ 第１管体端部
２０ｃ 第２管体終端
２１ 第１管体
２１ａ 第１管体内空
２２ 第２管体
２２ａ 第２管体内空
２４ 第１管体の長手方向中央
２５ 静圧測定装置
２６ 気密チューブ（気密経路）
３０ 差圧計

Claims (2)

1. 構造物において給気口から附室を通じて遮煙開口部に給気する加圧防排煙設備における静圧測定用の静圧測定装置であって、
   前記附室は、前記遮煙開口部を介して隣接室と連絡しており、
   前記静圧測定装置は、
   前記附室における気流を通過させるべく両端が開口した第１管体と、
   前記第１管体の長手方向中央付近にて第１管体内空と連通しつつ前記第１管体との直交方向に突出し、終端が開口した第２管体と、
   前記第２管体の終端と所定の気密経路で接続し、前記第２管体の内空から受ける圧力と前記隣接室の基準静圧との差圧を前記附室の静圧として出力する差圧計と、
   を含み、
   前記差圧計は、前記隣接室に設けられた静圧測定装置の前記第２管体の終端とも所定の気密経路で接続されていることを特徴とする静圧測定装置。
2. 構造物において給気口から附室を通じて遮煙開口部に給気する加圧防排煙設備における静圧測定用の静圧測定装置を用いた静圧測定方法であって、
   前記静圧測定装置は、
   前記附室における気流を通過させるべく両端が開口した第１管体と、
   前記第１管体の長手方向中央付近にて第１管体内空と連通しつつ前記第１管体との直交方向に突出し、終端が開口した第２管体と、
   前記第２管体の終端と所定の気密経路で接続し、前記第２管体の内空から受ける圧力と所定の基準静圧との差圧を前記附室の静圧として出力する差圧計と、
   を含み、
   前記第１管体の向きを前記附室内にて複数変えて静圧測定を行い、最大の測定値を静圧測定値として特定することを特徴とする、静圧測定方法。