微小重力環境下での薄膜PMMAを伝播する火災の解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11695045
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 若井 和憲 岐阜大学, 工学部, 教授 (50021621)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 周平 岐阜大学, 工学部, 助手 (40293542) ; 花村 克悟 岐阜大学, 工学部, 助教授 (20172950)
• Keywords: 火炎伝播 / 微小重力 / PMMA

Research Abstract

最近の国際宇宙ステーションの打ち上げに見られるように,今後更に宇宙での有人活動が活発になる事が予想されるが,宇宙船内部のような低周囲流速でかつ高酸素濃度の微小重力環境において固体表面上での火炎がどのように伝播するかは非常に興味深い対象である.とくにPMMAに代表されるポリマー樹脂のような可燃性の材料に対しては,その安全性を高める意味から火炎伝播機構の解明が求められる.これまでにBhattacherjeeらによって試料の厚さと周囲雰囲気の違いにより,火炎伝播速度がどのような因子に大きく支配されるかが,理論解析によって予測されていた.また,厚さの厚い試料上での火炎伝播に関してはスペースシャトルなどのミッションによって低流速あるいは静止雰囲気における微小重力環境での挙動が調べられている.本研究では,理論解析により比較的延焼しやすいと予測されている薄い PMMA試料上の火炎伝播速度を,通常重力場および落下塔を使用した微小重力場において,試料厚さおよび周囲雰囲気を変えて実験を行なった.固相内の余熱帯厚さと試料厚さの大小関係から,火炎伝播速度が試料厚さに反比例して増加する領域と,試料厚さの影響を受けない領域を分ける臨界厚さが存在することが理論より示されていたが,この臨界厚さの存在が地上実験より明らかとなった.また,自然対流のような比較的早い対向流が存在するもとでは,火炎伝播は火炎から固相への熱伝導が大きな支配要因として働いていることが分かった.一方,微小重力実験では,火炎への対向流速が遅い領域では地上実験で予想された挙動に反し,対向流速の減少とともに火炎伝播速度は減少し,酸素濃度の低い領域では消炎するという現象が見られた.この原因として,低周囲流速・低酸素濃度環境ではふく射損失により温度拡散と濃度拡散の速度に差が生じていることが考えられた.次年度はこれらの現象を定量的に測定することを試みる.

Research Products

• [Publications] S.Bhattachariee,M.King,W.Cobb,R.Altenkirch,K.Wakai: "Approximate Two-Color Emission Pyrometry"Journal of Heat Transfer. (掲載予定). (2000)
• [Publications] 南雲 岳,高橋 周平,若井 和憲: "固体試料上の火炎伝播速度に及ぼす周囲雰囲気および厚さの影響"第37回燃焼シンポジウム講演論文集. 287-288 (1999)