研究課題
ゴム風船を用いると，液体燃料によって形成されたプール火炎を消火するのに必要な不活性ガスの熱容量が，火炎規模が定まると不活性ガス種によらず一定値になる．ただし，ヘリウムをゴム風船消火に用いた場合，窒素，二酸化炭素，アルゴンの熱容量よりも低い値を示すことを明らかにした．この理由を，破裂したゴム風船から放出される充填ガスの流れをシリコンオイルミストとメタルはライドランプによって可視化し，これを高速度カメラで記録・解析することで明らかにした．まず，ガス種によらず破裂するゴム風船から放出される流れには次のような特徴があった．ゴム風船が火炎と接触することにより一点から破裂すると，ゴム膜の張力によって周囲大気よりも高い圧力を有する充填ガスが火炎方向へ放出された（第1の流れ）．他方，ゴム膜の表面には亀裂がゴム風船を固定している端に進展すると当時に，ゴムの張力によってゴム膜も風船の固定端へ収縮すた．このゴム膜の収縮が固定端に達すると，そのゴム膜挙動によって充填ガスが固定端から火炎方向へ駆動され，再度流れが生じた（第2の流れ）．二酸化炭素，窒素，アルゴンでは，第1の流れ，第2の流れの速度の大きさは，ガスの充填体積が同様の場合ほぼ同じ値を示した．このように二酸化炭素，窒素そしてアルゴンでは流れに大きな差が無く，それらの消火効果の大きさが不活性ガスの物性に大きく依存したものと考えられる．他方，ヘリウムの第1および第2の流れの速度は，他のガスと同一体積を充填捨ても，常に流速が大きいことが明らかとなった．特に，第2の流れに関しては常に他のガスと比較すると2倍以上の大きな値を示した．この結果から，ゴム風船消火におけるヘリウムの消火効果は，他のガスが熱容量のような物性値で決定されたのとは異なり，流れの速度が大きく影響していることが明らかとなった．
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SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration
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