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【発明の名称】 ウォーターミストによるプール火災の消火方法
【発明者】 【氏名】村井 詠一

【氏名】伊藤 昭彦
【要約】 【課題】ウォーターミストによるプール火災の消火方法において、消火効果が高いノズル配置とウォーターミストの好適な条件を提案する。

【構成】ウォーターミストによるプール火災の消火方法において、燃料容器の燃焼面の中心を挟んで対向した位置に互いの方向へ放射できる少なくとも一対のノズルを燃焼面の側方に設け、これらのノズルから同時にウォーターミストを放射することによって消火することを特徴とする方法。ノズル中心の高さは燃料容器の周囲リム上端の高さと同じかまたはその高さより低いことが好ましく、放射されたウォーターミストは燃料容器の周囲リム端の火炎基部で０ｍ／ｓより大きくかつ０．４０ｍ／ｓより小さい平均流速であることが好ましく、ウォーターミスト１粒が火炎帯内を通過する間に蒸発する体積の割合が８０％以上であることが好ましい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォーターミストによるプール火災の消火方法において、燃料容器の燃焼面の中心を挟んで対向した位置に互いの方向へ放射できる少なくとも一対のノズルを燃焼面の側方に設け、これらのノズルから同時にウォーターミストを放射することによって消火することを特徴とする方法。
【請求項２】
ノズル中心の高さは燃料容器の周囲リム上端の高さと同じかまたはその高さより低いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
放射されたウォーターミストは燃料容器の周囲リム端の火炎基部で０ｍ／ｓより大きくかつ０．４０ｍ／ｓより小さい平均流速であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ウォーターミスト１粒が火炎帯内を通過する間に蒸発する体積の割合が８０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、消火効果が高いノズル配置とウォーターミストの好適な消火条件を提案する、ウォーターミストによるプール火災の消火方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、水系自動消火設備としてはスプリンクラーが使用されているが、大量の水の放水により水損の被害が多数報告されている。一方、ガス系自動消火設備には不活性ガスを使用しているが、消火濃度が高く、酸欠による人的被害の危険性がある。この問題解決の方法として、水系消火とガス系消火の特徴を持つウォーターミストによる消火が注目されている（非特許文献１〜３参照）。
【０００３】
しかし、室内天井からの全域消火では、より消火に効果的な小さな径のミストが火炎の上昇流に煽られ、火炎基部に有効に到達できない。
【非特許文献１】平成１５年度日本火災学会研究発表会ｐｐ．４１４−４１７
【非特許文献２】平成１７年度日本火災学会研究発表会ｐｐ．３５２−３５５
【非特許文献３】平成１５年度日本火災学会研究発表会ｐｐ．４３０−４３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、ウォーターミストによるプール火災の消火方法において、消火効果が高いノズル配置とウォーターミストの好適な条件を提案することにある。
【０００５】
即ち、本発明は、上記の目的を達成するために実施した実験の結果、以下の（１）〜（４）の構成を有する。
（１）ウォーターミストによるプール火災の消火方法において、燃料容器の燃焼面の中心を挟んで対向した位置に互いの方向へ放射できる少なくとも一対のノズルを燃焼面の側方に設け、これらのノズルから同時にウォーターミストを放射することによって消火することを特徴とする方法。
（２）ノズル中心の高さは燃料容器の周囲リム上端の高さと同じかまたはその高さより低いことを特徴とする（１）に記載の方法。
（３）放射されたウォーターミストは燃料容器の周囲リム端の火炎基部で０ｍ／ｓより大きくかつ０．４０ｍ／ｓより小さい平均流速であることを特徴とする（１）または（２）に記載の方法。
（４）ウォーターミスト１粒が火炎帯内を通過する間に蒸発する体積の割合が８０％以上であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の消火方法は、ノズルを対向型に配置させ、またウォーターミストの流速を一定以下に下げ、さらに火炎に流入した際のウォーターミストの蒸発量を大きくすることによって、プール火災において高い消火性能を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の消火方法の一例を以下に示して本発明の消火方法の消火性能が優れることを示す。なお、ウォーターミストの消火方法において当業者に公知な事項についてはここでは詳述しない。
【０００８】
（１）装置及び実験方法
実験装置の概要を図１〜３に示す。図１は実験装置概要図であり、図２はノズル配置図を示してある。図２（ａ）は燃料容器の側面から１つのノズルで噴霧する単体型である。図２（ｂ）はノズルを並行に２つ配置した並行型、図２（ｃ）は燃料容器を挟み込むようにノズルを配置した対向型である。図３はウォーターミスト径測定装置を示す。燃料容器は真ちゅう製で内径４８ｍｍ、深さ２０ｍｍ、厚さ５ｍｍである。燃料はｎ−ヘプタンを用いた。燃料容器は水平に保たれ、燃料表面はレベルコントローラによって常に燃料容器のリム高さに合わせてある。ウォーターミストは１流体ノズル（いけうち製）から供給される。このときの圧力は７ｋｇ／ｃｍ２とした。
【０００９】
まず、ノズル配置による消火性能の変化を調べるため、消火時間の測定を行った。点火後１５０秒間予燃した後にデジタルカメラで撮影した映像から消火時間を測定した。リム上端とノズル中心の間隔を１００ｍｍとし、リム上端とノズルの噴霧口中心の高さの差ｈを−３０ｍｍから２０ｍｍまで１０ｍｍ毎に燃料容器の高さを変えて実験を行った。
【００１０】
ウォーターミストの流速測定はＰＴＬＳ法により行った。燃料を着火させずにウォーターミストを噴霧し、燃料容器の上から最大６ＷのＡｒ−レーザを光源としたレーザシートにより、ｒ−ｚの２次元平面で噴霧を切断し、その様子を高速度ビデオカメラ（ＦａｓｔＣａｍ−ＰＣＩ、フォトロン社製）によって５００ｆｐｓで撮影した。高速度ビデオカメラの視野は約２５ｍｍ×５４ｍｍである。
【００１１】
ウォーターミスト径の測定は捕集冷却法により、燃料を着火させずにウォーターミストを噴霧させ、シリコンオイルを塗ったアルミ板で燃料容器の真上で捕集する。捕集したウォーターミストはペルチエ素子により冷却しウォーターミストの蒸発を防いだ。ウォーターミスト径はＣＣＤカメラ付き顕微鏡により測定した。
【００１２】
（２）実験結果および考察
２．１ 消火時間
表１に燃料容器のリム上端とノズル中心の高さの差ｈと消火時間の関係を示す。ノズル単体では消火することができなかったが、ノズル２本の対向型および並行型では消火することができた。また、対向型では消火可能なｈの範囲が広がった。まとめると、ノズル配置に関して対向型のものが最も消火効果に優れ、特に燃料容器のリム上端とノズル中心の高さの差が０またはマイナス値をとるとき消火効果が高かった。以上のような対向型配置の高い消火性能の原因を明らかにするため、消火時間の変化の差が大きいｈ＝−３０ｍｍの場合とどの型でも消火できなかったｈ＝＋２０ｍｍの場合のウォーターミストの流速、ウォーターミストの粒径、蒸発量を比較した。
【００１３】


【００１４】
２．２ ウォーターミストの流速
図４に単体型、ｈ＝−３０ｍｍのときにウォーターミストを噴霧した際の解析画像を示す。画像は１／５００ｓ間の画像（５００ｆｐｓ）である。図４（ａ）は解析前、図４（ｂ）は図４（ａ）より得られた流線からウォーターミストの速度ベクトルを算出したものである。図５はｈ＝−３０ｍｍの場合、図６はｈ＝＋２０ｍｍの場合でのそれぞれの型での速度ベクトルのみを示した。これらを比較すると、ノズルの単体型の配置では図４に示すようにウォーターミストの流速は極めて大きいが、高い消火性能を持つ対向型の配置では図５（ａ）に示すように、他の配置に比べてウォーターミストの流速が小さくまんべんなくウォーターミストが供給されている。一方、図５（ｂ）の並行型では容器に近い位置のウォーターミストの流速は低下しているが、容器から離れた位置には速度の大きいウォーターミストが存在し、ウォーターミスト供給も偏っている。ｈ＝＋２０ｍｍでは図６からわかるようにいずれのノズル配置でも流速の大きいウォーターミストが見られ、ウォーターミストの減速が十分でないために消火性能が劣るものと考えられる。プール火災の維持にとって火炎基部が重要であるので、火炎基部に相当する図４〜６の楕円で囲まれた部分のウォーターミストの流速の平均を算出した（日本火災学会論文集Ｖｏｌ．５０，Ｎｏ．１，ｐｐ１３−２２（２００２）参照）。その結果を表２に示す。
【００１５】


【００１６】
表１と表２を比べると火災を消火可能なノズル配置であるｐ＝−３０ｍｍの対向型および並行型ではウォーターミストの平均流速が単体型に比べて小さい値となっていることがわかる。特に、放射されたウォーターミストが燃料容器の周囲リム端の火炎基部で０．４０ｍ／ｓより小さい平均流速を有することが好ましい。
【００１７】
２．３ ウォーターミスト径
図７に捕集したウォーターミストを顕微鏡で拡大撮影した画像を示す。図８にはウォーターミストの粒径分布を示す。図８より、ｈ＝−３０ｍｍの場合に比べｈ＝＋２０ｍｍの方が粒径分布のピークはより大きな粒径に生じることがわかる。ノズル配置による粒径分布の変化はｈ＝−３０ｍｍでは見られないが、ｈ＝＋２０ｍｍでは、対向型の粒径分布のピークが幾分か小さい径にシフトしているが、その変化傾向は少ない。表３に各ノズル配置での粒径の算術平均を示すが、ノズル配置による変化は小さい。
【００１８】


【００１９】
２．４ 蒸発量の変化
以上のデータから得られた、ウォーターミストの平均流速、平均粒径からそれぞれのノズル配置の場合でのウォーターミスト１粒が火炎帯内を通過する間に蒸発する量の比を求めた。ミストの蒸発量は以下の方法で求めた（平成１７年日本火災学会研究発表会概要集ｐｐ２５４−２５５参照）。


ここでｄはウォーターミスト直径、ｔは時間、ｋは蒸発速度係数である。ここでのｔは火炎内にミストが存在する時間とし、計測されたミストの流速から求めた。これから式（１）では火炎帯通過後のウォーターミスト径が求まり、そこから蒸発したウォーターミストの体積を求める。その結果は表４に示す。
【００２０】


【００２１】
表４では最も高い消火性能を示した対向型のｈ＝−３０ｍｍの場合での蒸発量を基準として蒸発量の比を算出した。この結果から火炎を消火可能であったノズル配置では１，０．８と高い数字を示しているに対し、消火できなかったノズル配置の場合は０．５以下と低くなっている。従って、火炎帯内を通過するウォーターミストの蒸発量を８０容量％以上に増加させることによって消火性能を向上させることができる。
【００２２】
３． まとめ
本発明ではウォーターミストによりプール火炎を効果的に消火するための条件を明らかにするために、消火効果の高いノズル配置の観察、ミストの流速の測定、ミスト径の測定を行った。その結果、一対のノズルを対向型に配置させることによって、消火時間を短縮できることがわかった。また、ウォーターミストの流速を特定速度未満に下げることが消火性能の向上につながることを明らかにし、さらに火炎に流入した際のウォーターミストの蒸発量を８０容量％以上にすることが消火性能の向上につながることを明らかにした。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の方法によれば、プール火災の消火を少ないウォーターミスト量で迅速かつ確実に行うことができるので、プール火災が生じうる場所の消火に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実験装置の概要図を示す。
【図２】（ａ）は燃料容器の側面から１つのノズルで噴霧する単体型を示し、（ｂ）はノズルを並行に２つ配置した並行型を示し、（ｃ）は燃料容器を挟み込むようにノズルを配置した対向型を示す。
【図３】ウォーターミスト径測定装置を示す。
【図４】（ａ）はｈ＝−３０ｍｍ、単体型の場合のウォーターミスト噴霧時の高速度ビデオカメラによる画像を示し、（ｂ）は（ａ）より得られた流線から解析したウォーターミストの速度ベクトルを示す。
【図５】（ａ）はｈ＝−３０ｍｍ、対向型の場合のウォーターミストの速度ベクトルを示し、（ｂ）はｈ＝−３０ｍｍ、並行型の場合のウォーターミストの速度ベクトルを示す。
【図６】（ａ）はｈ＝＋２０ｍｍ、単体型の場合のウォーターミストの速度ベクトルを示し、（ｂ）はｈ＝＋２０ｍｍ、対向型の場合のウォーターミストの速度ベクトルを示す。（ｃ）はｈ＝＋２０ｍｍ、並行型の場合のウォーターミストの速度ベクトルを示す。
【図７】捕集したウォーターミストの顕微鏡写真である。
【図８】ノズル配置によるウォーターミストの粒径分布の変化を示すグラフである。
【出願人】 【識別番号】３９１００８３２０
【氏名又は名称】株式会社初田製作所
【識別番号】５０１１０３６１９
【氏名又は名称】伊藤 昭彦
【出願日】 平成１８年８月１８日（２００６．８．１８）
【代理人】 【識別番号】１００１２５４５０
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 広明
【公開番号】 特開２００８−４３５９４（Ｐ２００８−４３５９４Ａ）
【公開日】 平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願番号】 特願２００６−２２３３２９（Ｐ２００６−２２３３２９）