ツインタワー型高層建物に見られた開放型煙突効果による火炎拡大機構の実験的解明

• 研究課題/領域番号: 23651170
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 社会システム工学・安全システム
• 研究機関: 諏訪東京理科大学
• 研究代表者: 須川 修身 諏訪東京理科大学, システム工学部, 教授 (60162856)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 相似則 / ツインタワー / 模型実験 / 煙突効果 / 高層建物 / 火炎性状 / 火災 / 物理モデル

研究概要

壁近傍での火炎は、空気の流入量が制限されるため、開放空間での火炎性状と異なる。1枚壁やコーナー(2壁面)近傍の火炎性状に関する研究は、数多く行われてきた。しかし、壁に挟まれた状況での火炎性状は、ほとんど研究されていない。本研究では、二壁面間(建築物)に挟まれた火炎を想定し、その火炎性状および延焼の危険性を実験的に明らかにすることを目的とした。実験は、壁角度0°(二の字)および壁角度90°で隅部に隙間あり(ハの字)の2種類とした。実験には、セラミックボードの2壁面および一辺100mm(=D)の正方形LPGバーナーを火源として使用した。壁角度0°の場合は、発熱速度(Q)は1.5～6.0kWの範囲で変化させ、バーナーの開口淵と壁端を基点とした離隔距離(S)は、0～400mmに変化させた。壁角度90°の場合は、Q=7.5～30kWとし、壁と火源の離隔距離は(S=)0～500mmとした。火炎高さは画像から読み取り、壁面間の温度をそれぞれ測定した。その結果、壁角度0°、S/D=0の場合、火炎は双方の壁にランダムに沿って流れ、ビデオによる火炎長さは自由境界下と比べて約1.5倍に伸長した。0<S/D≦2かつQ<4.5kWの範囲では、壁に向かって火炎が広がり、線状火源のような性能を示した。Q>3.5kWの時は、火炎からの上昇気流が卓越するため、自由境界下の火炎長さと同様になった。S/D>3となると熱量に関係なく、火炎長さは壁の影響を受けないことが分かった。壁角度90°の場合、S/D≦3の範囲では、開口部の狭い方へ火炎が倒れる性状が見られた。壁角度90°の場合は、火源に対する開口面積が隅部方向へ狭くなるため、空気の流入速度が変化し、火炎が倒れる様に作用したと考えられる。壁角度90°では、火源径の5倍離隔した場合においても、壁の影響を受け火炎が倒れることが分かった。