火災成長期における天井流の火炎長の理論的研究と実験的検証

• 研究課題/領域番号: 17651093
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 社会システム工学・安全システム
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 森田 昌宏 東京理科大学, 理学部第一部, 教授 (10120221)
• 研究分担者: 大宮 喜文 東京理科大学, 理工学部, 助教授 (10287469) ; 水野 雅之 東京理科大学, 総合研究機構, 助手 (40366448)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 2006年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2005年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: 火炎長 / 発熱速度 / クリブ模型 / 成長火災 / 天井 / スプリンクラー / 消火 / 火災 / 天井流 / 初期火災 / 火災成長

研究概要

火災発生時の建築物の構造部材への加熱等を見積もるために、これまで多くの火炎と火炎長に関する研究が、バーナー等の定常燃焼を用いて行われてきた。しかし、これらの研究は多くが鉛直方向のみのものであり、天井に展炎した場合のような水平方向の研究は少ない。また、実際の火災時の燃焼が成長火災であるため、天井に蓄積された熱が火炎長に影響を及ぼしている可能性もある。そこで、成長火災モデルとしてクリブ火災モデルを用い、実大規模実験を行った。
実験は十分に広い天井の中心下にクリブ模型を設置し、天井とクリブの距離を0.7〜4.3mまで変化させ、成長速度の異なるクリブ模型による火炎長を測定し、発熱速度との相関を確認した。その結果、次の知見を得た。
(1)火災成長期において、鉛直領域での火炎長と展炎時の火炎長は、概ね同じ傾向を示した。
(2)上記傾向は、天井とクリブの距離に対して変化するものではなかった。
(3)天井に展炎している場合と天井高さが高い場合に、火炎長の傾向が同じである事から、天井の蓄熱が火炎長に影響を及ぼしているとは考えにくい。
(4)火災盛期から燃え尽きに向かう時期においては、火炎長の傾向は火災成長期と異なる。
さらに、上記実験にて得られた火炎長と発熱速度の関係を、消火設備作動中の発熱速度に適用可能かどうか確認するために、スプリンクラー設備による放水を伴ったクリブ模型消火実験を行い、火炎長を測定した。しかし、火炎長と発熱速度はある時期から傾向が変化するため(上記(4))、消火設備作動中の発熱速度を火炎長から推測するためには、少なくとも火災成長期における放水が条件となることを示した。