火災時の建築材料の火炎性状研究の整合性に関する研究

• Project/Area Number: 06750601
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Building structures/materials
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 成瀬 友宏 東京大学, 工学部, 助手 (50237624)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 拡散火炎 / 予混合火炎 / 火炎高さ

Research Abstract

本研究は、実際の火災で問題となる木質系材料などの分子内に酸素を含み、この酸素により燃焼発熱を起こすような燃焼性状を再現させるように可燃性気体に酸素(空気)を予混合させて実験を行った。つぎに、可燃性気体以外の燃焼に関与しない気体を含むガスが燃焼する場合は、既徃の研究で火炎性状を支配すると考察されてきた、火源となる材料表面での浮力と慣性力との比で示されるパラメーターについて、火源位置での慣性力と浮力の関係を変化させることにより火炎性状とパラメーターとの関係を検証した。
発熱量の異なる燃料の都市ガスとLPGをバーナーに通じて燃焼させたものと、燃料と空気さらに不活性ガスである窒素等を予混合させてバーナーに通じて燃焼させた際の火炎性状について、火炎高さ、温度、流速、熱流束等を測定した。
その結果、燃料に窒素ガスを予混合して形成される火炎高さは、窒素ガスを混合しない燃料のみで形成される火炎高さと等しい結果が得られた。このことは、火炎高さが火源位置における慣性力でないものに支配されているということである。そこで、発熱量をもとにした無次元発熱量により整理すると、実験結果がよくまとまった。これは、2つの燃料とも同様な結果が得られた。このことから火炎高さは、火源位置での力学的なバランスではなく、発熱量、つまり空気がどの様に拡散するかにより支配されることが伺われる。
また、燃料に空気を予混合して形成される火炎高さは、空気中の酸素の発熱量分を差し引けば、火炎高さは空気を混入しない燃料のみで形成される火炎高さと等しい結果が得られた。