EZ，T 口口口口口口

消防科学研究所報１３号（昭和５１年）
煙およびガスの流動，拡散を制ぎょする研究
(ビル火災の煙制ぎょについて)
***
臣哲郎
正四
島橋井
小松烏
合的な防災システム化等，合理的な防災対策の樹立を
1.まえがき
目途として盛んに検討がなされているが未だ確かな解
大阪千日ビ.ル，熊本大洋デパート等，相継ぐ大量煙
答が得られない実状である。
死事故発生により，このところ避難対策が大きくとり
したがって以下に述べる報告は，ビ‘ル火災煙制ぎょ
あげられていることは衆知のとおりであり，階段室お
対策のー資料として提供するものであり，その内容は
よびその他避難路等の安全を確保する方策が検討され
東京消防庁，火災予防審議会(煙制ぎょ部会〉で審議
ている。
している火災室内の煙層降下理論および重力排煙方式
しかし防煙対策は諸問題が多面的に存在しており，
による煙制ぎょ方法の実大建物での確認を目的とした
一面的なアプローチでは処理し難いのが現状であって
千代田生命館火災実験結果並びに新たな消防戦術とし
各関係機関が一様に苦慮するところであり，当庁でも
て，その利用方法が注目されている強制送風による加
火災予防審議会の設置により，出火防止，延焼防止，
圧排煙理論を基にして計算したベン、ンルピル煙制ぎょ
煙制ぎょ，早期避難等いろいろな面から重復させ，総
送風量マニアルについての報告である。
表1
実験
開
口
条
件
目
l
階
3 -マ階陸上火災室
B IA J
E BI
E A
B
IA J
I
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l 出入口
熱
源発煙源たれ壁
番号
o o
E
Z
，
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閉鎖の上昇、煙婦の形成、慢の下降等の
大都民 (牧品販売厄舗形懸) 火災
面哨
状曹を定十却ヲ定船守K花盟園ナる。
開放
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r1)tする。
口口
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洋服七、ンガ-1'(つるし火諏と
20m'の火源面相 r
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600旬 ι
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可燃働量
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手
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廊干両端のたれ曹を同時件とい
上階への鍾伝婚を定性的定量的に偲
釘ナる。
たf1Lj 乙れ按寸凋放閉鎖開放閉鎖閉鎖開放
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面積
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あり
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洋服足掛の出火を想定レ、 y 刀ー
上昇、便局の形成、煙の下降等の状
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つるした洋服 K着火してゐ煙害の
想及び、部包拠齢 b ー闘を変えて上
向上
向上向上向上向上向上向上向上向上階へD憎伝矯性状の差異をそれぞれ
定性的定量的 I
C把摂する。{併せて
防火タ yパ一、各担感知器の作動性
E疾験を突指T
る。}
事第一研究室
(7
7)
(千代田生命館火災実験結果について)
1
.
2
.
日時昭和49年 11 月 3 日
場所
エ，風速
享および燃焼速度等について一
内の煙の流動性状.周 l
中央区京橋 2-2 I
f
J千代田生命館
(川千代田生命館本社ヒソレ)
3
.
定間隔で記録用紙に記録する。
カ，写真定点娠影とし，定められたゾーゾ内の
実験建物の概要
煙の流動性状，庖厚等について一定間隔で慮影する。
(
1
) 構造，規模鉄筋コンクリート造，地上 7階
，
6ミリ
キ
， 1
地下 l階，建築面積1， 2
0
0
.4m'
火災室内の煙流動状況，たれ壁等の
煙市1ぎょ効果およひ'煙流動に関する解折上積要と思わ
延べ面積 9，
6
0
3
.2
m
'
れる部分について遊撃的に綴影する。
(~)平・断面図図 1 ~23参照
4
.
熱線風速計を用いて測定する。
オ，目視観測定点観i
¥
ll
とし，定められたゾーン
7 ・ 00~11 :00
(
2
) 限度計 i/lll点説明図(図 1~9 参照)
実験目的および実験方法
火災により発生する煙および熱気流の流動性状の研
注:記号で F
.⑦ 7 は⑦を温度，右側j
の数字 7は i
J
!
l
I
定
究として，表 lの目的並びに設定条件下において実施
数，左官 1
1
1の記号れは測定場所の火災室を示す。以
したものである。
下岡山
5
.
I
i
1
l
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(
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)7・P(
T
7
計・観測
(
1
) 計・観測l
方法
'.l:~f肉のタ通過財布，11'虎長悦f.
E
十・観測方法は次に記す方法とする。
7. 温度
{
ヲ
島
クロメノレーアノレメノレ熱電対を用いて計
7r
31-V
測し一部計訊1
1
点を除きデジタル温度計にて 3
0
秒間隔
で，自記記録する。
イ，煙濃度光源
T
4↑
寸
C
I
o
o
v， 100W)と受光部 (Cds
什づ十九=ヨs
弘
7r
セノレ)を対向させ，光路聞に存する煙で減光の度合を
I
d
→
←
一
1とする。
連続的に自記記録し，煙濃度計訊1
ウ
，
"
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z十ーで+で一
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"
;
1
7T一寸一
う
4
圧力火災階 (2階)床レベルの各点につ
いて，外気との圧力差を電子式差圧指示伝送器にて連
続的に自記記録する。
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2
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受動の伊温島緋捌齢制，
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畑邸入B期却のfo.*締約棋
Eぴ丈史智内'姉仲鵬色叩
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‘度計測奏宅ホ1
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2階ロ仔械何倍.隻姉
計測~主乱 .a.ぽ .3~JSJ体.
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h~R."主仇
~1R."
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(7
8)
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(~)照浪 J(C;hnll/，i.説明閃(閃1O ~12 参照〉
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度計規棋を示l
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) 風速計額1
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点説明図(図 1
3参照〉
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ノ与問。拘油都民曹を，知謀z"
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(7
9)
(
5
) 各計，観測点位置図(図 14~20参照〉
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ヱ旦主血盟
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(的関口部詳細図(図 2
1-23参照)
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巴
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7慶
事
玄笠車五五五
園事， .
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. 実験結果
火災室， 2Fロビーおよび B階段室の平均温度
J
2
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.
;
T
}
/ f3階綬主入D
各測定位置の温度計測は垂直方向に数点測定してい
4
' のように実験の経過時間ごとに各7JlJI定点
るので図 2
の温度の高さ勾配図を作成し，勾配曲線と縦軸で困ま
れた部分の面積を高さで徐し，その求めた温度を測定
位置の時間垂直平均温度とした。
(1)火災室平均温度
T
火災室内に等間隔で分布するように設定した火点周
辺の測定位置 4箇所の時間垂直平均温度を算術平均し
て，火災室の平均温度とした。(表 2 ，図 24~26参照)
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題
文賞獲浮均漁J
聖胸像(究/使般)
一
四
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I
I
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鼎
z
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(8
2)
/' 斜司
表 2 火災室 2階口ピ一階段室等平均温度
2階〈火錯〉
ロビー平度
ぷ火災
階競B ( 畑〉
平度
i
火災室醐
￨備考
第l実
験
￨
第 2実
験同3実
験第l実
験￨
第2実
験
￨
第 3実験委長￨霊長i
委長室長室長￨室長
。
1
2
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.
9 1
3
.
8
16.~
実
程量
1流
0
5
0
0C
験
第2実
1
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.
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.
0 1
1
.5
16.~
5WC
験
第3実
1
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.
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.
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.
2
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1
7
.
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5
.
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8
1 1
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1
4
.
3
験
第
煙温1度
実
7
80C
験
第2実
0
1
1
7C
験
第3実
2
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.
6
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1
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8C
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4
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.
5
2
7
.
2
.
2
5
. 夫妻笹拘渇~..(~"'賀駒
乙
1~1
※
目
(2) 2階ロビー平均温度
同七…・・ ì~.I1定箇所 1 (
表 2，図 2
7
2
9
参照)
血
/
レ
/
t1
旬
同
‘
ー
ー
s
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o巳亡{士豊崎)干均5畠慶尚侍
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J
41
'
. z7哲ロじ平均過度曲線
し，垂直平均温度を求め，その値を階段室の平均温度
(苛暗殺}
.
'
とした。(表 2.
~，
制
図 30~32参照〉
(4)発生煙量および煙膚の厚さ
l
視認および写真観測による火災室内の痩層の厚さ変
化を発生煙量(煙層の厚さに火災室の面積を乗じたも
制
の〉として整理し，これを経過時間ごとにプロットし
た。(表 3，図 3
3参照〉
~3
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調
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{慣も l
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(3) B階段室平均温度
階段室出入口および階段室 4階
z
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6階に設定された
{柑
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F
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@
時
A
各々の平均温度により，階段室の高さ勾配曲線を作図
，
l
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思 30. 料帥胡 } 糊献〉車場7
職場部
{芳/~現金〉
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経湯舟ふ一一
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罫34. 濃地建主制皇(実験幻
(~;t ~聖
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尊￨糊酔)李主袖帥織
{抑実検}
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{領胤}
表3 煙層の下降および発生煙 ' .
z(床面から煙層下端までの距離 )cm
経過時間
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7
1
.
0
4
4
1
.7
O
.
1
2
9
5
.
2
2
5
72
5
5
.
6
2
3
52
2
3
.
6
1
5
72
3
7
3
.1
3
6
2
.
3
3
4
9
.
7
4
1
.9
2
.7
6
3
.
5
1
3.
2
5
4
.
6
8
5
.
8
4
0.
4
3
0
.
2
8
8
1
.2
1
9
2.
6
)
1
6
5.
1
)
1
4
0.
5
)
(
1
1
6
.
7}
3
3
5
.
6
3
2
0
.
5
3
0
4
.
9
2
8
9
.
0
4
.
2
8
5
.
0
0
6
5.
6
6
6
.
2
1
6
.
9
6
7
.
9
6
8
.
8
8
9.
7
1
1
.
7
9
2.
3
3
2.
9
0
3
.
4
7
(
9
6
.
8
)
(
7
7.
4
)
(
5
8
.
4
)
2
7
4
.
0
2
8
52
5
8.
4
2
4
3
.
9
6
.
8
3
7
.
3
6
7
.
8
5
1
0
.
4
3
1
1
.
1
3
1
.8
2
1
4.
0
2
4.
5
8
5
.
1
1
(
4
2.
5
)
2
2
9
.
4
2
0
0
)2
(
2
7
.
9
)(
1
6
.
0
.
5
) 1
(
13
8
52
0
3
.
0
8
.
3
0
8
.
7
7
9
.
1
7
1
2.
4
0
1
2.
9
2
1
3.
4
4
5.
6
3
6
.
1
2
6
.
5
9
∞
(
2.
0
)
UOO}
UO.
O
)
∞
(
2.
0
)
0)
(
10
o
.
(
I
O
O
)
2
0
0
)
:火災室出入口垂れ壁の位置 (00):火災室出入口高さ 1
(注) (
/
2の位置
1
):火災室出入口が開決されていた場合
計算値(
2
):火災室出入口が閉鎖されていた場合(火災室密閉)
計算値(
(5) 燃焼速度(燃え拡がり速度〕
横井レポートにより，その効果を判定した。
百貨庖売場を想定し， 2
0
m
'の床商積に洋服 6
を
0
0着ー
最後に火点外周部の平均温度による発熱量の推定方
3
0
k
g
/
m
'の割合にハンガーに吊して置き，火源とした
法として，火災室の平均温度上昇値より発生熱量を求
第 3実験についてのみ求めたものであり，視認観測に
め発生熱量と温度上昇の関係および発生熱量の時間的
よる平面的な燃え拡がり面積を経過時間ごとにプロッ
変化等の解析をこころみた。
トし，燃え拡がり速度として整理したものである。
(1)煙層の降下理論
homas 理論〉
ア，東大，辻本氏レポート (
P
.
H
.T
(図 3
4
参照〉
(6) 煙平均温度
ある点熱源からの上昇空気量の式※注 1
火災室，火点中心鉛直方向に設けた温度測定箇所を
。
測点，上位 2点(天井面に近い 2点〉の火災最盛期に
移行する時点(5分
M:発生する上昇空気重量
7分. 1
0分〉の温度を抽出し，
Q:発熱盆
垂直平均温度として求め，そして，その算術平均値を
ρ。;室内空気密度
煙平均温度とした。(表 2参照
〉
Co:室内空気比熱
7
. 実験結果の解析
To:室内空気温度
火災室の煙層の降下については，火災予防審議会に
ρI :
熱気流密度
P
.
H
.Thomas
提出された東大，辻本氏のレポート (
内・煙の密度
の理論を基にしたもの)および災害科学研究会，建物
部会，横井鎮男氏のレポート，煙層の下降の再検討を
Y
3
i
.
.
.
..
.
.
.
.
..
.
.
.
.
.
.
.
.
.
..(
1
)
Mニ O
.1
5
ρI
:
!
，
o
，
.
.
- Z%.
I (
o
T
oJ
¥ ρC
除いた，火点周辺の測定箇所(4箇所)，鉛直方向の
を用いて煙の降下を分析する。
基にし，実験 1.実験 2
. 実験 3について解析した。
発生した上昇空気(煙〉が瞬間的に天井面下全体に
また実験 2，実験 3の主たる目的である重力排煙方
ひろがるとすると，しだいに煙層が降下する場合，煙
法による排煙効果の確認については，火災予防審議会
周内にあるプルーム(熱源からの円錐状の熱気流の立
(8
5)
(OK)
ち上がめでは巻き込みは煙層部分からだけであるか
ら煙量の増加に，それほどプラス側に働〈と考えられ
Cp，
P:熱気流の定圧比熱および密度 (
c
a
l
f
g
.
O
C，
gfcm3)
5，のように熱源からの煙層下端ま
ない。すなわち図 3
(
4
)
式から上昇気流の質量速度M(g/sec)
での距離 Zが変化するとして
8
3
5
j
要士連唆
旭
"
H
V3
2nrdr=2nZ
2
C
.
r
/
d可'
lI L
:
L¥j
dρ~9..g C
8
/
9
Z
S
/
3
:.M=1
.6
6
6
宥 V高C
p
S
:
{
が+0.9即叩断4+0.1077ρ2}
時珂が傑識す'S'eとが
事転1'"す~ .
Z搭長寺晶村氏等い 1.
H
(
5
)式から
:"¥1
T
w2nr・
d
r・
.
.
.~... •••.
.
…
口・・
"
'
(
i
)
/
r
T
V
D
マ
マ
マ
i
. ¥IHI
iV
*
彊
，。
0
M =ρ
exp(1
.4
6
27]'3/2)dが
・
・
・
・
・
・(
8
)
以下の式を立て，積分すれば時間 tにおける煙層の
上式の積分をするのに η
'
3/
2=可とおくと
質量が変化が求まる。
甲'-司2
/
3，
d
:
η'=2/3
万ん 1/3
d
可で(
8
)
式の積分は
一ρaA45 M....................................(2)
~-
ニ
A:火災室の床面積
f(
(
6
)
式から C8/9
=
0
.
0
4
6
4と上式の結果を (
8
)
式に代入す
-3/5
ると
-Z dZ=015J
j
.
L
(
'
f
皇
.
.
-i
'
6
Aρ.¥
ρo
C
o
T
oJ
M=0.244
，
Z的主註L
( gQ_ y
"
:
3
A
ρ
:
;
- ρ。
CoT
o)t+C
これが横井理論による熱気流の上昇速度の式であ
辻本氏の例により，これより時間 fにおける煙層の
¥~3
質量変化を求めると
ー
一
品
〆2
H
庁
叫
Uo
しp
ρ
1
h
~g C-V 9Zー凶
4
w=O邸 3ι~
一こ
イ，横井氏レポート〈横井理論〉
点熱源からの上昇気流の速度
rzz
煙層下降時間を求める式である。
すで
分
積
(
3
)式が時間 tにおける煙層下端の位置を， (
3
)
'式が
高
一G 一偽一んは
・・
'
(
3
)
'
fpf-C
H
川一一一昭一品問山一心叩
弘
一
A-……
d一
ad--dO
凶
Z F Z一
Y1.3
'
!
!
J
_i
ρ. ¥ρ o
C
o
T
oJ
AAL471F
P と配討中
ん
_H3/
3
)
A:室の面積
p
{
1+
0
.
9
1
7
7
1
'3/2十 0
.
3
9
6
1
7
'3
十0
.
1
0
7
7可'
9
/
2
)
当2
42rM
exp(1
.
46
2
η仁V2)………… (
4
)
Z={
(
5
)
tー〈
'=z
会
百
7
J
・
叩
3/
Z-2/3_H3
)
-01622ι璽互
点熱源、の位置を座標の原点とし，量的直上方に Z軸
，
一/a
dZ
d
t
ーん AU:-:=M
(
3
)
一一る
Z
( -3/
3
r
凶帥
Aρs
(
j
p
o
C
ラグアル方向に y 軸をとっている。
Cは上昇気流の乱れの強さに関するもので実火災で
は Cl
'
.
包0
.
1
"・・・
.
ー(
6
)ぐらいの億をとる。
H
H
ウ. トーマス理論と横井理論の比較
トーマス理論
ρo
.
.
.
.…室内空気をとっている。
.C
Q:熱源から単位時聞に熱気流に与えられる熱量。
(
c
a
l
/
s
e
c
)
横井理論
ρ，C
f--H熱気流内部をとっている。
g:重力による加速度〈叩 /
s
e
c2)
。
(
9
)
一
口
一
一
昭
一
鴻
i
(
Q
Zニ(生L(石器~)ゐベ
O
.1~{
……一・
υf
JVt
る
。
百五~\予お7τ) t+H問
tー
VどQgzsAH・
ヨ
t=Oで Z=H
30
Z-2/
.
1
pイ
仰
ぺ
0
.
9
1
7
が叩跡件。1
叫
exp(1
.
46
2
η )d
叩=
0
.
9
9
6
等 =0.15ρ 長伝)
I
L
s
-p.A
S
:
{
η
o:熱気流外の室の気温を絶対温度で表わしたもの
トーマスの上昇空気質量速度の式
(8
6)
AI:火源面積
1
/3
M=0.15ρI
(f
主斗 Z6/3
を用い，
¥ PO
L
-Ol0 I
横井の上昇空気質量速度の式
M=O凶
Zを補正し，本実験の場合における煙層の降
下速度および煙発生総量を計算し，実験結果と比較し
てみることとする。
(
3
2
子
)
3
5
/
3
ア，第一実験
1
/3
この式の相遣を知るため下記の値を与えてみること
。
にする。
P"ρ :0
.
0
0
6g/
c
m3
理し，実視J
I
値と比較する。
Co，
Cp :O
.2
4
c
a
l
/
g• deg
ρ0
・O
.001U/
c
m3
この実験に与えられる数値
3
5
3
・一一
一
一一 X1
0
-3
c
t
n3
=0.00123g/
2
73+1
4
.
2
4
c
a
l
/
g• deg，
ρR :353/273+33x1
0
-3
CO :O
To
，
o
o
:3
0
0K
横井の式 M=0.00414Q1/3
Z
6
/3
0
=0.00115g/ω3
トーマスの式M=0.
00202Q
ν3
Z
5
/3
g:9
8
0佃 /
s
e
c2
横井の式 (M
) O
.0
0
4
1
4'
-'
>
トーマスの式 (M)- O
.0
0
2
0
2 .-
To:273+14=287 K
0
横井の式とトーマスの式の定数に 2倍の差があるこ
3
5
3
2
73+5
0
0'- -，
3
5
3 X
， ~11
1"1-3_^
1
¥(
¥
1 a '~3
3
=
0
.
0
0
1
g
.一
一
一
一一
0
{
c
m3
273+78.
._
5c
A :3.
6
1
9X1
0
m2
3
=0.
0
0
0
4
6g{
I :一
一一一一ー X1
0c
m3
兎
とが認められる。
また天井高さを H とし，煙が天井高さの H/2まで下
降する時間 tを天井高 H=300
佃，ん =0.9XI
O
-3g/
c
mS(
12
0 C)とし，横井理論式 (
3
)
'式，
トーマス理論 I
(
C
)，
0
c
;
r
o
)
gQ ¥
山
A
ρ，
¥PoCoT
o/
A
BUM
-4β
o
一
一
AMAAF
A仏 =
nunU
A
。
ω
α
=ん
仕
一
﹁r
，
u
w
AU
6
l
ν一守一ら
v一
Z一
一
↓
、
r
t
一
横井の式
1
¥a
旦包L
(
←三旦.
i=kとおく
(
Z
2
/
3_H-2
/
3
) .
I(
兎
(
7
) 煙層の降下および発生煙量
る
。
0.1τ 丙
，
Q :1
.
4
3X1
05c
a
l
/
s
e
c
式おのおのの式より計算する値に約 2倍の差が生じ
トーマスの式 :t
.3
ノZ
=f
O.
.
l
ρ
!
.
( '
!
，
皇，.--it+H叫
l
五百¥
ρ CoTor1"
煙層の降下を総煙量の増加 V=A(H-Z)の形で整
5
R =1
.5X1
0Z=(kt十 HV3)-V2
Z ={
(
1
.5X1
O
-5)
t
+
0
.1
4
1
}
3
/
2
計算結果は表 3，図 3
6，3
7参照
図 3，1
要職制.~!i-):f電(官t'4)
トーマスの式(t)'
"
横井の式 (
t
)
“
!
!
Pち煙層の下降時聞がトーマスの式によるそれより
(2) 煙層の降下理論に基づく実験結果の分析
.
，
占・今必胃d
勧昨，
横井の式の方が 1
/
2遅いことになる。
0
•
A
煙層の降下理論については先きに記したようにトー
マス理論と横井理論の 2つがあり，この理論に基づい
て解析した値には 2倍の差が認められるので，ここで
はトーマス理論に基づく，解析を行い，その解析値の
1
{
2の値が横井理論に基づくものとする。
(
3
)
式
， (
3
γは点熱源からの上昇空気量の式(1)より発
s
展させたもので，今回の実験のように面熱源の場合
!ー必&凶足音。
には適用できないものである。しかし注 1のp
.H，
ThomasFRNote5
9
5 によれば面熱源の中心直下に
点熱源を想定すれば点熱源の式に乗るとのことである
ので
仮想点熱源の式 ~Z ‘ =Z+ 1. 5v' AI
1
0
Z :床面から痩層下端までの距離
(8
7)
(需品)
@37 波
/脅帽子持
れば求めることができる。
(計事イ宣)
dZ_u 2 I
，，_ru u ，
， PR-P
-p.A
d
'
;=Mーすザ 2g(H-H/2)ゴ
'"， xん xB
，
.
~~て一一 _~ l j -..1L.一
x(H-H/2)d…
・・・
.
.
…
.
.
.
・・
.
.
，
…
，
，(
1
1
)
H
(
吋
実検 1
H
H
H:出入口高さ(火災室〉
B:出入口幅( . )
・
• z・
.事会
ρa・煙依度
J
内:ロビー空気密度
g:重力の加速度
A:火災室面積
M :熱源からの上昇気流速度
品
，
(
1
.
d 流量係数
第 l過程までの煙層の降下時間
(
Z
ν3_H-V3)
式(
3
)
'..
1 --，'~~-_::..:...--，'-ハ
A より求める。
0， 1 !!L(~旦~，
ρ，
¥ρo
C
oT
oJ
tf~
2過程の煙層降下時間
帥式，右辺第 2項一流出する煙重量を求め
~J 2g(H-!
f
).E.主主 .p，・
B(H一
引
あt
末局、14
叫世E金j
vムぷ
J
、ゐ，
P
'
'
d=
2.4
k
g
/
s
e
c
，
.
¥
これを図 3
6に整理した第一実験の煙発生量グラフか
;;11; 凶
つ
み
崎留
~~ヲ(""お
経必司、分一+
f仰ν.，&，)
"~I
晶、
伊ル
付)火災室出入口からロビーに煙が流出する時
ら推定した単位時間当りの煙発生量 (
2.
7
8
k
g
/
s
e
c
)を差
し
ヲI
¥，、た値 (
2.
7
8
k
g
/
s
e
c
2
.4
k
g
/
s
e
c
=
0
.3
8
k
g
/
s
e
c
)が
煙層の降下に寄与する火災室の煙集積量である。した
がって火災室出入口開口高さ1/2の位置まで煙庖が下
降する時聞は第一過程までの降下時間と第 2過程の降
間(即ち火災室出入口垂れ壁下端までの痩層下降時間〉
下時間の和として求めることができる。
(
3
)
'式より
計算結果に表 3，図 3
7
参照
(
Z-V3_H-V3A
1
/
3
・
・
イ，第 2実験
長伝)
011f(
この実験に与えられる数値
Q :286x1
o
a
c
a
l
/
s
e
c g:9
8
0
c
m
/
s
e
c2
1/3
，
。
O.l~(~竺;-)=k とおく
，¥
ρ CoTo/
Co:O.
2
4
c
a
l
/
g
.
d
g
e To:2
8
90 K
k=0.544X102
=0.00046g/
c
m3
/:-iE
主ー X1
0
-3
273+500
計算した結果 2
6
6，1
秒となった。(表 3，図 3
7
参照〉
3
5
3一 X1
免
3
・
一一一
0
0
.0
0
0
9
1g/
c
m3
秒) 火災室出入口関口高さ 1
/
2の位置まで煙層が
273+117
下降する時間，・…・煙が火災室外に流出する場合
R:-JEL-×10-3=0.00107g/
C
E
1
3
図3
8のように煙層の下降する過程を二つに分け，垂
273+56.
2
れ壁下端までの煙層の下降を第 l過程とし， (
3
)
式によ
(
7
) 煙層の降下および発生煙量
り求め，次の第 2過程で、ある室外への煙流出が伴う場
r
O.
1
pr
I
=rA';:~
合の窪層の下降は次のような式をたて，差分に分解す
J
!Q
¥1/ZI-3/2
p
o
C
'
J
;
)t+H
一山
!
1
/
3
t
]
3
8
.
0
.
1
ρ L(_.~旦..ì=k とおく
'
A
p
;¥
p
'
o
e
:
o
T
o)
k=2，09x1
Z=(kl+Hν3
)
-3/2
0
-5
5)/=+
Z= (
(
2
.0
9x1
0
0
.
0
1
2
9
)
3
/
2
計算した結果表 3，図 3
6，3
7参照
(
付火災室出入口からロビーに煙が流出する時
間(即ち火災室出入口垂れ壁下端までの煙層下降時間)
1
= -( Z-2/3_H-2/~2~_A
p，( gQ 一
九
日
0.
1:
O
;，ヲおTo)
(8
8)
1
/3
ιo/
)=kとおく
¥ρ。
CoT
本氏〉で採用した k=20を用い分析する。
k=0.755XI
02
0
.
1ρ
叫
，」
したがって式帥は
，
/
2の位置まで煙層
(劫火災室出入口関口高さ 1
-3/
2
となる。
が下降する時問。
実験 3のデータにより与られる数値
実験 1と同様の手法による。
3
5
3 X1
0
-3=
0
.
0
0
1
2g/
佃3
2
7
3
+
1
7
帥式，右辺第 2項
0 ・一一一一
3
J
2
g
(
H
2
〉主f
L
Co・O
.24α!/g• deg g:9
8
0佃 /
s
e
c2
To:2
7
3十 1
7
=
2
9
00 K
3
5
3
鬼
3
一一一一 X1
0
=
0
.
0
0
0
3
2g/ω3
2
73+8
0
0
・
B
(
H一
号)
a=1問 / 邸
ρs
3
5
3 X1
0
-3=
0
.
0
0
0
7
6g/0113
2
73+1
8
0
・一一一
計算した結果，表 3，図 3
7参照
第 3実験……実火災の分析
ウ
1/3
f
0
.
1
6
2
ρ 1 し
g -¥
2
，1
3
=
l
一一一一(
)W
2/3
f
.
.
.
.
.
.
(
1
'
1
l
+/
Hl Aρ， ¥ρ。
CoToJ.
計算した結果は 1
4
3
.
8
秒となった。(表 2，
図2
7参照〕
(
1
'
1
l
式
中
の
第 3実験は第 1実験，第 2実験のようにアノレコーノレ
0
.
1
ワ
民i
J(1
-.
でこL(
1/3
i
!
¥
ι ー) =kとおく
Ap， ¥PoCoT
o/
3
Z=(kt5
/
+Hν3)】3/2
，k=4.269XI
0・7
パンによる定常燃焼を火源としたのではなく実火災を
想定した火災実験なので次のような解析をこころみ
計算した結果表 3，図 3
6，3
7
参照
司
'
"
。
(7)箆層の降下および発生煙量
実験データより火源の鉱がり面積
，
，
と時間
A
一
μ) 火災室出入口からロビーに煙が流出する時
tのグ
間(即ち火災室出入口垂れ壁下端までの煙下降時間〉
;
i
;¥
po
C
o
T;
)
ν
3
O
.162ι(ーし )=kとおく k=l
.5
4
5
，¥
ρo
CoToJ
t=gZ-2
/
3_H
【的)
AIU5
になる。この結果から実火災の発熱量を Q=kt2
とおき
(
1
)
式に代入すると
1
ノ3
i
/
1
勺
33
帥附式より ι
仰
t
凶
5/3
九
V
= _(Zν
…
!
ケ
一H
羽刊
2
2/
/
的
つ
?
竹
O
.1
6
2とL
(-;c.1{...- γ
)
"•
，
M=0.15ρf ( g
'
:
!
2
Z
5
/3.
J¥ PoCoT
o/
z
ω
ラフを書くと明らかに v
'
A 民 tの関係にあることが見
い出され，この関係は図 3
4より求めると A =0.135t2
1
.5
4
5
幽
円
ー
J
計算した結果表 3，図 3
7
参照
これより以下の式を立て積分すると
(3)煙制ぎょ(排煙)効果判定理論
dZ
d
t
-p ， A~.';-=M
本実験は重要な目的の 1っとして，煙制ぎょ方法の
ポた)Z5/3
効果確認，即ち火災室，階段室，屋外等の密度差によ
-M5415Pf(
る浮力を利用しそして図 3
9のように建物の窓扉等を
開閉してドラフト現象を起させた場合，火災室におい
ι
.
.
.
.
i
。
立 Z
-2/3=旦」担L(
1
I
. 凶 }t日 +C
A
ρ，¥
ρ CoTo/ 5
て発生する煙制ぎょ(一方の階段を排煙用シャフト，
他方を避難用シャフトとして使用できるか，どうか〕
t=0で Z = H
が可能なものかどうか確認することをあげたわけであ
旦 Z-2/3=U
旦f
(
一旦;
;
)
1ノ3}_t凶 +H-2/3
A
ρ，¥
ρ。
CoT
o/ 5
り，この解析理論としては次のような横井氏のレポー
レ
ノ
3
Z
2/
3= 盟 E
L( '!.k~)t凶 +H 的
Ap， ¥
ρ CoT
o/
。
32
3 ノノ 1
r
O
.
0
6
ρ
(
/---!J.，~
l
!
k~ ¥
1/
5
3
=
;
;
.
l
'
:
'
:
.
.
:
，
V
'
:
J
(
)
t
/
+H-2/3f-/
¥
A
p
;¥
予戸。ToJ ' ，" f
.
.
.
.
.
.c
ゆ
-
となり，これが時間 fによる痩層の下降距離を求める
式である。
ここで hの値が問題であり，これは実火災の A/とQ
との関係(突火災の発生熱量変化)が明らかにされな
ければできない問題である。
ここでは三菱銀行，金杉支庖火災実験の分析〈東大辻
(8
9)
トがある。
流出速度
横井レポート
V#，
ニイ似品一川竺竺
帥
(流出入空気の連続〉
壁1
2
関口部における流速係数の値は全部等しいとする。
℃
，
(以後省略する。〉
22盛岡岨色、
S
芦
r
oV~hnBB-rF Vs
'(Hn-hn)Bn=η V，
#5
，…......帥
(火災室における流出入空気の連続)
o
V
B
'hBBn-rFVJ
f(HB-hB)
グ
HJ
・
・・・
伺
Bn=rFV~HABA"
H
H
(
第 2階段における流出入空気量の連続)
グFV~HABA= ハ V， #5，
.
.
・
…
…
.
.
.
.
.
・・
.
.
.
.
・・-……帥
H
H
第 1階段に火災から煙が流入しないためには
yも
hn~三 HB，今 hn=Hn になったとして条件を求める。
この場合同式は
f~民消音大受信砂時
r
o
V
n
'HBBn=η V，
#5，.
.
.
.
.
.
.
.
.
・・
.
.
.
.
.
…
…
帥
'
H
TT# _
r
o HB
BT
T_'ι
τB
C
J
B
Vn'=~
主主 V' B …制
V e - iー
5，
:階段室関口部断面積
開口部の断面積である。
BB:火災室から第 1階段に通ずる開口部幅
制式と帥式から
BA:火災室から第 2階段に通ずる開口部幅
f
J
. ヰ吋ω
r
o
:外気流入空気密度
2ghB
り:火災室空気密度
TO
4r
O
(
r
O
r
F
)_ H，
-h'A
(火災室と第 1階段との流出入)
一v'一
B
一
、
一日
予J
4 r
O
(
r
O
r
F
)
HB
9(
r
o一η
HB
52
B r
o
4 (rO-rF)-(H
，
-h'A
) 5
2
， r，
J
.
2戸
三
三 = A とおくと
4(
rO-rF) (品 -h'A
) 5
2
， r，
9 (ro-r
，
)HB
52n r
o
A
t
3
[
h:
J
叫
これにより帥式を整理すると
凶
討 2g(H
V#B=
け
守
主
B/
(H
，
-h'A
) 5
2
， r，
2
4r
，
(rO-rF)
9 ro(ro-r，
)
Hn
5
2
.
2
B r
2
品
4 5B r
O
(
r
O
r
F
) Ih
'A
2 r
，
(ro-r，
) ，HB
HB- 9 5，
帥
平均流入速度
υ
2gh/3 包-rF
…
・
・
・
よ
j •
r
o
(火災室と第 2階段との流出入)
V
'/J =
-V~2-
5，
2
I
-~J~ h
ヲ~
5a
2 9 r，(ro-r，
) (H
，
-h'A
)
的 +hB=h
，
Vs
'= A
円
帥式と帥式により
(Hn-hn
2g
一石工瓦当B (HB-h心凶dh
!
.
'
M
hB
帥式を次のように変形し
5
2B r
，
2 V，
#
2
g- 、ノ一 F
一
B 一Y-p
n
-at---
F
Y
一u
xH -
か一割
一一LV
L
Y=
ηv
I一
2
﹁一ーι-一-
9 ro(ro-r，
)
1
.
V#s=
守主
-h'A
)
主
2ghB生生 =2g(H
，
-h'A
)生三三
日
r，
2階段空気密度
平均流出速度
r，.)
ただし 5B=HBBBで火災室から第 1階段に通ずる
H，
:火災室床面から屋上排煙口中央までの距離
r，
:第
r，
.
)
，
…
帥
"
"
円
帥式の左辺の値が右辺の値より小さくならないこと
が第 1階段への煙の流入を防止するために必要な条件
である。
ここで h
'A
は (hB+hA)rF=(
h
'A+hA)
η であるから
平均流出速度
J
.
-I
!
V2
V#A=.
'
4
，
，
/2g竺 -rF
(H
)ν2-hA
A-hA
よ
j •
r
F flA l
h
'A=-hA+ .
.
!
!
"
.
.
(
h
B
+
hA
)
…
…
.
.
.
・・-……一例
r
s
H
今 hn=HB としたから
・
・
・
・
・
・
・
・
・
帥
h
'A=-hA+ ~ι(HB+h A ) ・
(
第 2階段頂部での流出〉
TS
(9
0)
・・…・・帥'
(
2
.
1+
h
.
.
)3/2
_
h
.
.3/2
=
8
.0
8
ここでんを求めるには火災室における連続式伺式
逐次近似法によりんを求めるとん=
5.5
に帥，車仏帥式を代入
，
J
友不可ー (HB一川ν2BB，
J
示rO-rF)
帥'式により
BB
h3/2
=
{
(
品 +h..)3/2_h
.
.3/2
}B
.
.~rF(rS-rF)'
.
8
5
m
HB:3
帥
h
'
.
.
=-h..+空(HB+h..)
r
s
hB=HB の場合には
HB3/2B
B~rO(rO-rF)=
h
'.
.
=
3
.
7
8
9
{
(
品 +ωω _h.. 2}
悼式の右辺の値は 6
.
8
2
7，左辺の値は 6
.
5
1
9
3/
人左辺<右辺 … … … …・煙制ぎょ不可
x B.. ぶζ二)- ..... ...... .... ..(l~'
(
イ
) 2分経過時
から求めることができる。
R
い)煙制ぎょ効果判定理論に基づく実験結果の分
3
5
3
2
7
3
+
1
2
.
9
(煙制ぎょ可否の判別)
帥'式により
ア，第 2実験
実験を
1分
2分
3分
5分
(
2.
1+h..)3ノ2_h..3/2ー7
.
8
4
1
=
0
7分
， 1
0
分とそれ
逐次近似法によりを求めるとん =5
.
3
ぞれの経過時に分け，煙制ぎょの可否，即ち第 1階段
帥'式により
(避難用階段)に煙が流入しないかどうか判別した。
h
.
'=-h..+!:!(HB+h..)=3.
6
2
r
8
帥式右辺の値は 2
1
.7
1
6，左辺の値は 6
.
5
1
9
結果は表 4参照。
表4
左辺<右辺・…… ……・
煙制ぎょ不可
¥産型?竺11¥215110115I
2
012
5
観測 0101ゑ1
01 ¥ ¥
験
実
2 理論計算 xlxlolo¥
験
実
3
※
3
5
3
・一一一一一一=1
.2
0
4
k
g
jm，ro=1
.2
3
6
k
g
jn
f
2
73+2
0.
3
s 一一一一一一一=1.2
3
5同jm
析
。
可
Hs:2
5.1m
観測
0¥010¥01
理論計算
01
(
ウ
.
) 5分経過時
3
5
3
6
.
9
2
7
3十 3
r
o:1
.2
3
6
k
g
jn
f
3
5
3
8・
一一一一一一=1.2
1
9
k
g
j
n
!
2
7
3
+
1
6
.
5
1 1
¥ ¥
10¥010¥010
帥'式により
(
2
.
1+
h
.
.
)3/2
_
h
.
.3/2
=
8
.7
3
1
(
3
'00"x4
'30")
逐次近似法によりんを求めると，h
.
.
=
6
.
8
実験により与えられる数値
伺'式により
2階ロピー温度 I
第(排
2階煙用
段階段〉温度
経過時分
一一一一一一=1.1
3
9惚 j
n
f
R
h
'
.
.
=-h..+竺(HB十 h
.
.
)
=
3
.
1
5
1
1
'8
l分
1
4.
60 C
1
2
.
70 C
2
3
5
7
1
0
2
0
.
2
5
2
7
.
8
3
6
.
9
4
0
.
2
1
.0
4
1
2
.
9
1
3
.
8
1
6.
5
1
7
.
9
1
8
.
8
制式右辺の値は 4
.
5
7
1，左辺の値は 6
.5
1
9
左辺>右辺・
…・・煙制ぎょ可能
付) 1
0分経過時
3
5
3
・一一一一=1.1
2
4匂 j
n
f
2
73+4
1
r
o:1
.2
3
6
k
g
jm
(気温 1
2
.5C)
0
s
(
7
) 1分極過時
3
5
3
一一=1.2
1
k
g
jn
f
2
7
3
+
1
8
.
8
ー
帥'式により
3
5
3
・一一一一一一=1
.2
2
7
k
g
jI
d
2
73+1
4.
6
(
2
.
1+
h
.
.
)3/2
_
h
.
.3/2_9.
13=0
3
5
3
2
7
3
+
1
2
.
7
3
5
3
。:ー十一一一一一=1.2
3
6
2
7
3十 1
2
.
5
2
2
5
.
.:2
.1X1
.6
=
3
.4m
， 5B
=2.1
X1
.6
=
3
.4m
5s:2
.04xO.
8
7
+
0
.5
g
2X3
.
14=2，8
6
8m
'
s 一一一一一一一=1.2
3
5
逐次近似出によりんを求めるとん=
7
.
5
帥'式により
h
'
.
.
=-h..+竺(H8+h..)=3.
0
4
3
1
'S
帥式右辺の値は 3
.
4
.
6
5，左辺の値6
.
5
1
9
左辺>右辺…・… .
.
・・箆制ぎょ可能
H
イ，第 3実験
的'式により
(9
1)
実験を 1分
エ
，
5分
， 1
0分
， 1
5分
， 2
0
分
， 2
5
分それぞ
れの経過時に分け，煙1b~J ぎょの可否を判別した。
2
0
7
士経過時
3
5
3
2
73+5
4
.
9
r
o・
1
.236kgjr
1
R:一一一一一一=1.0
7
7同 jnf
結果は表 4参照
ア分および 5分経過時
s--J
旦
=1.163同 jr
1
2
73+3
0
.
4
実験 3は実火災を想定した実大実験であり分
5分経過時においては，さほど火災の進展がなかった
IlJ)'式により
(
2
.1
+h
.
.
.
)ν2 -h
.
.3/2_11
.088=0
ことから，煙制ぎょ判別理論に与えるべきデータが 1
分経過時も 5分経過も等しかった。したがって，ここ
逐次近似法によりんを求めると，ん =11
.5
では 1分経過時
帥'式により
5分経過時それぞれの判別を併記す
ることとする。
1
1
'
.
.
=-h..+空 (HB+h..)=2.715
r
s
3
5
3
rR:云元芋16=1.221同 j，
1
r 5B:4.41m
'
町
帥式，右辺の値は 3
.
1
3
7，左辺の値は 6
.
5
1
9
3
5
3
:
2
百平 14.5=1
.228kgj，
1
r 5s・2.868m'
人左辺>右辺・・・-…・・煙制ぎょ可能
H
H
5分経過時
オ
， 2
3
5
3
r
o :2
百平 12.6=
1
.236kgj，
1
r BB:3
.8
5
m
'
R:--E
主一 =1
.095kgjn
f
2
73+4
9
.
5
r
o :1
.236kgjr
1
(ll)'式により
(
2
.
1
+
h
.
.
)ν2
h
.
.3/2-11.256=0
s: _
_
_
3
5
3一=1.1
7
6
k
g
jr
1
逐次近似法によりんを求めるとん =11
.8
2
73+2
7
.
2
帥'式により
IlJ)'式により
ー 1
(
2
.1+
h
.
.
.
)ν2
_
h
.
.3/2
0.687=0
h
'
.
.
.
=h
.
.
.十日 (HB+h..)=3.7
6
1
r
s
逐次近似法によりんを求めるとん =10.5
帥式，右辺の値は 2
.
9
6，左辺の値は 6
.
5
1
9
帥'式により
左辺>右辺...・・..……煙制ぎょ可能
H
h
'..=-h..+.
.
!
.
L(HB+h..)=2.862
，
I
イ
， 1
0分経過時
3
5
3
rR:互元平百万=1.213kgjr
1
帥式右辺の値は 3
.
3
3
8，左辺の値は 6
.
5
1
9
人左辺>右辺・・・..……煙制ぎょ可能
r
o:1
.236kgjr
1
3
5
3
r
s
:互元平 1
4
.5=1
.228kgjr
1
H
H
(4)室内温度による発熱量の推定(火災初期〉
火災初期の燃焼速度が室内の平均温度の上昇から推
定できると仮定し，火災の発生からの発熱量の成長お
(ll)'式により
(
2
.
1
+
h
.
.
)ν2
h
.
.3/2
-9.502=0
よび煙の発生を解明しようと試みたものである。
逐次近似法によりんを求めるとんニ8
.
2
帥'式により
一般的に火災により発生した熱は伺式の様に表わさ
れ
Q=QW+QB+QL+QR …
.
.
.
・・
.
.
.
.
.
・・
.
.
.
.
伺
h
'
.
.
=-h..+~(HB+h..)=3.703
r
s
H
Q:発熱量
帥式，右辺の値3
.
0
4，左辺の値6
.
5
1
9
Qw:外壁，天井などの吸収熱量
左辺>右辺-……・・・・・煙制ぎょ可能
Qn:窓からの放射熱量
ウ
， 1
5分経過時
QL:r
噴出焼，噴出気流の持ちさる熱量
3
5
3
r
R:2
7
言干而:-6=1
.027kgj札 r
o:1
.236kgjr
1
3
5
3
=
1
.166kgjr
1
2
73+2
9
.
7
H
QR:室温を上昇させる熱量
全発熱量 Qの内，室温を上昇させる熱量 QRは一部
分しか関係してない。特に火盛期になると QRは一般
的に無視され Qw， QB， QLが問題とされ，解明され
帥'式により
-10.255=0
(
2
.
1
+
h
.
.
)ν2
h
.
.3/2
ている。
本報告は火災初期を問題とし， QRが Q に比例し増
逐次近似法によりんを求めるとん =9.6
大すると仮定して QB，QL
は無視し， Qwは Qに比例
帥'式により
1
1
'
.
.
=-h..+生(HB+h..)=2.247
するとし，同式を立てたものである。
TS
Q =1
.-QR・…・・…・・……・・・・・
帥式，右辺の値は 3
.
9
0，左辺の値は 6
.5
1
9
・
・
・・
・
伺
し l
Cl:発熱量 Qに対する QRの割合
人左辺>右辺-…・-…...煙制ぎょ可能
(9
2)
今火点部分と火点周辺の温度分布状態を各実験のデ
C2:特異な建物構造又は測定の設定位置等による
ータから火点周辺温度，即ち火点からはなれた部分の
定数 (O<C2豆1)
温度は水平部分でほぼ一定していることが判明してい
式帥，料により
る(図 4
1
.4
2参照)。また上昇気流の実験で著明な横井
Q =一一一-QR'十 t
.-Qp …..........・・..帥
Cl C2'.. . Cl
H
氏の実験式においても火点軸上と周辺部の温度関係を
横井式の rjZ>O.5の点における平均温度上昇を d/
J
3の様な結果を示し，実験式は周辺温度の上昇を除
図4
けば実験の結果とよく合致する。このことから周辺温
とすると
QR'=CPV
ρ，
j
/
J
.
.
..
・・
.
.
…
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
…
.
.
.
.
.
・・...伺'
度の平均を利用し，火点の plume の熱量 Qpとの関
H
H
CP:空気の比熱 [
c
a
l
j
d
e
g・g
)
係から火災初期の QRを次のように表現することがで
V:室内の容積 [
c
m3)
きる。
ρ:室内空気の密度 [gjn!)
d/
J:室内の平均温度上昇 [
d
e
g
)
また発熱量の時間変化函数を用いて帥式を表現する
と
込宜同
ー
ー
ユ
r
;
-I
Q =I
d
t
R
'd
t+-J-Qp
Iq
'1 ~.-Cl C
21q
'1n
l …・伺'
_ . ，C
q:全発熱量の時間変化函数
q
R
' 測定室温上昇発熱量の時間変化函数
となる。
定常燃焼の火災初期では式帥となる。
一
一
一
二
‘
，4sJm恥
ー
ユ
Q =Cl=
q
R
't+
1
-Qp
C
2
'
.
.
.C
tγ}
1
QR'=qR't=C1C~t-C2Qp …-…・・・・...……帥
及川
a
m
C2 の値の意味は火災室の特異性を示す値であると
したものであり. C1 は火災室の壁体天井への熱損失
を表わす値である。今式帥を用いて三菱銀行，金杉支
庖，千代田生命館の火災実験を解析すると次の様にな
る。(図 4
4
.4
5
参照)
w
4+
金秒検式受賞品安の刷込和平均量a
.l
:
:
.
.
w
.
.
，
象
・・伺
.
n
.
.
e 、~t~.
IIO
m
e
ι
.点早B
I~
y
.
("j
z
b噌掴
司
監
、
、
、
司、
、
、
北
Iu ; 実験z
z
，
t
I
二 t
・・
￨
¥
i
¥
(
t
)
}
1
.
/朱妻、秘l
1ー
U
_
ー
ー
ー」
・
〆
/
(但し室内は完全に密封されているものとする。)
QR
，
r
1
~3 (t ;t ~n.)
っ~QR'+Qp .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
ω
し 2
Qp:plume の形成熱量
t
QR:測定により算出した温度上昇に必要な熱量。
(9
3)
.0 特M~)
三菱銀行金杉支庖 V=1
.86x109咽
f) 4~
+イ匂司
この実験において部屋が完全に密閉されており温度
M 火警安島全 a絹ふ且"の
司
L
勾定食
L
3
の上昇が直線的なのが特徴である。
専由普草
実験 2-1 (1分 ~2 分)
L
l
o
θ1
1
8ー(14
.
7-32.7)
θ (1-2)X60
倉
主占η
4施、
=3.OX1
0
-1(
d
e
g
j
s
e
c
)
"
h
tサ ωaq
実験 2-2
θ48
=6.
1X1
O
-1(
d
e
g
j
s
e
c
)
θ
t
ア
， p
lumeの形成時間について
(聖職 2
p
l
u
r
n
eの形成に必要な熱量を供給するまでの時間
を示すもので次の様に表わされる。
;
: !
C
一r
一一
tp= 2gP= P
C1
C
z
q C1
q
t
p:p
lumeの形成時間
(
s
e
c
)
各実験の値は 5表に示すとおりである。
千代田館と金杉支庖では燃料に差があり比較はでき
Czqおよび C2
ないが，仮に燃料条件が同一ならば C1
1
0
t
Qpの値は建物構造の差となり，火災室の構造因子 C1
1
5
時
，
. (骨?
および火災室の特異建物構造の因子 C2の解明も試み
ることができる。
Czq
δ40_481-482_ C1
イ，鉱大する火災の場合… ・
・実火災実験
Tt一つ 1 -/2 一石Vp
またQR'のグラフで tニ Oの近傍での q=一定とした
時の直線の切片が C2Qpとなる。特に出入口からの流
出入の少ない，点火から 30秒 ~1 分分 ~2 分の間
を使用して算出した値をもととして計算すると
・
る方向並びに拡大速度等問題となる面も多いので，今
回は Qpの項を無視した。
定常燃焼と同様に充分遠い点で温度測定し， 4
8
を決定 QR'を求める。 Qのグラフの近似式として e函
V=1
.3
5X1
0c
m3
千代田生命館
鉱大する場合の Qpと QR' との重復面および拡大す
3の函数の和を考え式伺より Q=b(
e
-t-1)十 Ct3
数と t
実験 1 (1分 ~2 分)
Q〆= c ω -C
Qp=C
1C2
{
b
(e
-tー 1)+Ct3} - C2
Qp
2
θ1
1
8ー (9.8-22
.
5
)
守了一(1-2)x6
0
・
・
・
伺
d
e
g
j
s
e
c
)
=2.
1
2X1
0
-1(
今 C1=1，C2=1， Qpの項を無視して計算すれば
実験 2 (30秒 ~1 分〉
一
。
ハ
'
Q
R
'一
一'
'
'
!
R =abea
.t十 3
C
t2
θ
t
V
a
;
θ48
=4.76X1
O
-1(
d
e
g
j
s
e
c
)
弘
氏
〕
C12
実験
1
1
21
• 2ー 1
1
，2- 2
1
(
× lS2{hec)￨plumer
l
8.
0
7
1
刈
叶
3
2.
1
成時間￨オイノレパン数￨室内温度
1Ul
1
3
.
7
(
S
e
C
)
!
4 バ
川
3
3
9
1
(9
4)
刈
什
27
"
1
￨
ヶ
l
燃
1
3
0
c
lメタノール
4
吋メタノ-
2ヶ
1
5
←タノー
47
"
1
1
4
0
c
l日ノー
t=Oのとき，qR'=Oより， Qpの項を考えて上式
o
l
会ハR
'
ー=
ab(e
一
一
θ
t
1)+3Ct2…・・…伺 '-1
ー
'
o
/
I
Q也
耳
4
7 金#槍
は現実的に伺'の式となる。
t M.
f
.
司
，
;
，
1
，
，
QR' = b
(
e
ol-1)十 Ct3 .
.
..
・・・・
・
…
・
・
伺'-2
H
H
H
伺'ー lの式，および伺'ー 2の式から千代田館およ
d
び金杉支庖の場合に適用した場合は
O(~
千代田館
6，c
a=1
.06Xl
O
-2，b=0.02x10
=0.
0
3
.~
金杉支庖
，
，c=0.
6
0
これらの値によるグラフは図 4
6，4
7.であり，実測値
a=1
.0
6X1
0
-2
6
b=O.5
5X1
0
ノ
〆
〆
民/
h
コ
グ梢4.
の曲線カーブと一致している。この Q
R
'の値は .
Qpの
//
1
1
1
無視および Cl=1， C2=1の仮定により Qの債と同
lー1
ーであり Q=b(eo
)十 C
t3
/
θQ
副
=ヲT=ab(e -1)十 3Ct2
J
i
となる。
J
え
d
ウ，煙の発生下降量との関係
s
J
I
I
.
n
煙の層と熱気流との関係を検討するために次の仮定
ih の式および横井の式を用いて，前述
条件の下に Y
した Qの値を代入し，煙の下降速度を検討した。
仮定
a) 上昇熱気流と煙は完全に混合している。
J
O
4
6
'tt~ PtMf;
tκ 岡崎 ~O (
1
/
/
"
//
/
Q
J
ち
F
外に粒子の大きさによる落下速度とプラウン運動
による鉱散速度により煙の下降速度の差が出ることは
明らかであるが無視して考える。
ihの式は qの相
上昇気流の式は次の様に表わされ Y
対的変化が無視できるかぎり火災が成長しつつあると
'
!
.
旦
，
)
川Z6/3
(Yihの式 m
=
0
.
1
5
3
ρp
/
L
ρポ';oToJ
v
fFM
止
事
長
.
b) 熱気流はその下の空気層とは混合しない。
~y /3
横井の式 m=0.244ρ p(L
一旦
Z5
/3
pC
pT
ρ
oJ
，
t
"
.
ι
e
t
)
t~.'
きも有効であるとされている。また横井の式は定常燃
7
ihの式
焼の式であるので今回は拡大する火災であり Y
f
/
を用いるのが適当と思われる。
/
f
煙の下降を考える場合の plumeの燃焼形態を(1)
および(JI)の 2つの場合に分けて考えると
lume が時間的に変化しな
0 )の状態では燃焼の p
I
l
l
l
.
崎明(令』
である。また煙の下降は燃焼が継続し
いで常に Z=H
ているあいだは常に空気の供給があるため床上一定の
位置までしか下降してない。
.
.
が時間的に変化し，煙の
(]I)の状態では燃焼 plume
下降とともに Zが縮少していくため mが少なくなる。
Yihの式を用いて 0)の場合を計算すると
(9
5)
a
夫
一
~41
宅d
Z
爆の吟千￨をー
(
'
1
)
UP4Rゆ
L
.杖
r
'
・守電e
司
・
・
・
、
﹀上
LF
SR4E
島守，骨同
‘
且
島
田
，
.
a
a
-
源地
ロぞ下
e
k
tあき例
、-・.・':
.‘.‘・..
'
・、
・・- .
・
‘
.
・
.
・
・
“・ー
・“・
・'
，
.
、
・
'‘
"・
，
‘
ー
. ・・
ー
，
.・・
すt
煙J
恥下氏婚がた z
l~tペオ士、怒.
.
I
A
.
官
且
1
/3
互= n1=0.153pP(
1fJ~)
¥ρ。
CoTol
-ρ s
A
!
!
.
d
l
r
l
1/3
Z= I-l -0.153~J-!!-~ i
H
凶
ρsA
¥po
C
oT
or
H凶
QJ/3d
l.
.
.
帥
J0 '
伺式を用い，実験から求めた q=ab(e"-1)+3C/2を
代入した千代田館および金杉支庖の計算結果による煙
の下降は図 4
9，5
0となる。
同様に (n)の場合を
一ρ
P8A ~Z=
戸
"U(fj
t
p
(
四
V/
ν
/
ヘ
L
ρo
C
o
T
o}
nI= 仏
0
引
.
1
5
3ρ
戸
Z5/3
r
1
i
J
5
P
.)，金書世靖安太実験
積分して 1=0 のとき Z = Hをf
代℃入すると
H¥3/2
opf
{2/31
1
:
.
濯の吟1
夫
?.
i
J
互
一
)
(~)…
(Pi-;:t
---;o)
I
3x0.153~ー(一
PsA ¥
ρo
C
oT
}
^ ._^
~"I t骨J
¥
4
f
f
晶T
門倒
(
0
1
1
(
)
帥式から求めた Zの値(煙の下降〉は図 51
.5
2であ
，
り (I)の状態で煙の発生も充分考えられるのではな
(
H
Z
)
し、かと~.・えられる。
但し，
(計算に用いた値)
PP:p!ume空気密度 O
.0
0
0
4
6g/
c
m3
d
区
Ps:煙層の空気密度 0
.
0
0
0
7
6
ρ。:周辺部の空気密度 0
.
0
0
1
3
•
Co:周辺部の空気の比熱 0.24ω!/g• deg
To:周辺部の絶対温度 2800 K
~
Z:
床面から煙層下端までの高さ m
H:床面から天井までの高さ
c
m
2，千代田館 3
金杉支庖 7.40X10
.
8
5X1
02
A:天井の面積
c
m2
t
金杉支庖 2
.
1
8X1
06，千代田館 3
.52X106
1
・時制{仰
この方法は外気との空気の流出入および流出入の位
置等が微妙にひびいてくることが予想され，空気の流
解明を加えていくことにより燃焼のメカニズムを追求
出，流入の因子を考慮した場合を考えることにより，
していきたいものである。特にアルコールによる実験
さらに qの正確な値が解明されるものと恩われる。今
はC
I
. C2を決定する上で重要な足がかりであるので
後因子を場加し. p!ume の項の補正および CIo C2の
今後もつづけていく必要があるものと思われる。
(9
6)
量の推定〈火災初期〉のところで解析をこころみた
8
. 実験結果のまとめ
が，今後数多くの実験を実施し，検討してゆく必要が
あろうと思われる。
(1)煙層の下降および短発生量について
(2)煙
司
自l
ぎょ効果の確認について
I
値(観測
煙腐の下降および煙発生量については実扱J
結果にもとづく〉を図 3
3…「煙発生量と火災室煙層の
このことについては横井氏レポートによる判別法に
厚さ」に，そしてトーマス理論にもとづく解析結果
問題があると火災予防審議会により意見が出された
(計算値〉を表 3…「煙層の下降および煙発生量 J
，
が，横井理論による判別法は正しいものであるとして
図3
6…「実験別発生煙量 J
，図 3
7…「煙層の下降」に
痩佑J
Iぎょ効果を確認した。それによると理論計算によ
それぞれ整理したとおりであり，実測値と計算値の一
る判別が観測結果と非常によい一致をみた。
〈
表 4多照〉
致がみられなかった。
しかしトーマス理論に基づく辻本氏の手法による計
今回の実験は当初より扉窓等の開閉(排煙マニアノレ〉
算結果は実測値と相当の差が生じたが，横井氏の理論
を実施し.煙制ぎょ効果をみたわけであり.その結果
にもとづく解析結果よりは実測値に近い値となった。
扉窓等の開閉操作に重大な失敗がなければ，充分その
※/この報告において横井理論に基づく計算結果はl
￨のせていないが，前述したように，その値はト l
JliJ)により判断
効果は期待できるものと実験結果(観 i
¥-....ス理論による計算結果の1/2となる。
されたわけであるが，今後の実験としては，この排煙
I
マニアルの重要な部分が失敗した場合等の問題点を検
理論式等の問題について検討がなされてしかるべき
討してゆく必要があろう。
であるが，金杉支庖〈三菱銀行〕の実験のときの解析
(加圧排煙方法によるペンシルピル煙制ぎよ)
送風量マニアルの作成について
j
では (
3
)，(
3
)
'式中の
O
.1'
!
L
(
~Q~ )
ν
3
がとおき hを1.5
倍した形
1
. 目的
ρs¥ρo
C
o
T
o/
送風に
最近，ビ、ノレ火災の煙制ぎょ対策として，強制l
で計算した値が実測値と一致したので (
3
)
.(
3
)
'式を次
よる加圧排煙狸論が数多くの実験によって立証された
のように改め
ことから，この理論をもとにした煙制ぎょ方法の消防
z=円
安(長名τ)ν;十 H-ν3}3
/
2
戦術的な応用方法がアプローチされ，種々の問題を残
すが，煙制ぎょにはかなりの効果があり，新しい消防
戦術として検討されはじめている。
(
r
t=
一一HZ
立
-A
O
.1
5巴 f
主主
γ-=
。
そこでこの報告は，この理論を消防戦術的に使用し
ρS ¥ ρr
/
.
.
.
o
"10/
た場合，と・の程度の強制給気量によってしゃ煙が可能
この式が煙層の下降を求める式として，工学的には使
なものか，火災発生期(夏，冬〉並びに火災発生階の
用できるものとされた。
相違等.種々の条件を任意に抽出した建築物に適用さ
せ，必要給気量を理論的に検討し，消防戦術のー資料
今回の実験においては係数等の操作によるこのよう
な実験式を作るこころみはせず，
として提供しようとするものである。
トーマス理論および
2
. 加圧排煙理論等(省略〉
横井理論に基づく解析のみをしたのであるが係数等の
加圧排煙理論，計算方法等については建築学大系，
操作をすればおそらく実測値とかなり近似してくるも
のと思われる。このことについては次の報告によるこ
2
1巻，建築防火論一彰社，参照
ととする。
3
. 計算モデル建物の説明
実火災を想定した実大実験である第 3実験について
この報告の目的とするところは前述したとおりであ
は，第 l実験，第 2実験と.その解析方法は同じであ
るが，建物の構造，規模.形態等はそれぞれ異にする
るが定常燃焼ではなく，水源の燃え拡がりと同時に発
ものであるので，今回抽出した建物は廊下を有しない
生熱量が変化するので，火源の燃え拡がりは経過時聞
1階段のみの建物……ベンツルピノレに限り，火災が発
に比例して矯加するものであるとし，発生熱量を Q=
生した場合どの程度の給気量があれば煙制ぎょ可能
k
J2 とおき悼式より煙層の下降距離を求める帥式を導
なものか究明しようとしたものである。
(
1
) A ビノレ
いたわけである。しかしゅ式による計算値は実測値と
(構造，用途，その他〉
一致しなかった。このことは火災による発生熱量は時
/1.建築面積:4
5
.
7
0
8m'，延面
鉄筋コンクリート 9
間とともに直線的に変化するものではなく復雑な関数
になるものと思われる。この問題について，この報告
5
7
.
0
8
m
'，軒高:30.45m 関口部:乙種防火戸，
積4
. 実験結果の解析 I (
4
)
室内温度による発熱
書では I 6
内装:準不燃仕上げ，防火区画:階段室.甲種防火戸
(9
7)
した。表 6参照
自閉式用途倉庫，庖舗，事務所
(
2
) Bピル〈構造，用途.その他〉
風圧係数・独立建物の風圧係数とし，壁面中央部
分に直角に吹く場合の値O
.7
6を採用した。
0
/1，建築面積 5
0
m
" 延函積
鉄筋コンクリート 1
4
6
3
.4
5
m
'，軒高:2
2
.25m，開口部:乙種防火戸
(
4
) 扉窓等の流れ抵抗(流量係数〉
.
6
5を採用した。
計算の簡便を期するため統一して 0
内装:準不燃仕上げ，用途:庖舗，事務所
(
3
)
cピル(構造，用途，その他〉
(
5
) 扉窓等のしゃ閉度(関口閉鎖率〉
鉄筋コンクリート，建築面積4
2
.1
6
m
'，延面積
2
6
4.
1
8m'，軒高:18.5m，関口部:乙種防火戸
火災が発生した場合の避難等を考慮して設定した。
5
. 計算結果
Aピ‘
ル・…・・
表 7参照
Bピル… …表 8多照
Cビル……表 9参照
6
. 結果のまとめ
計算結果は表 7-9にそれぞれ示したとおりであり
内装 :準不燃仕上げ，防火区画 :甲種防火戸，自閉式
用途 :事務所，住宅，庖鋪
4
. 計算条件
(
1
) 火災室の外気に面する関口部はすべて風上側に
集中して位置するものとした。
(
2
) 建物内温度配置
本理論計算の対象とした建物に類似するペンシルピル
では火災発生時の条件等(建物の窓，扉等の開閉状態
建物内各部の温度は経時的変化のない定常値として
気象条件等…〉諸々の問題が残るが，理論計算に用い
設定した。
(
3
) 外気条件
た条件等…最悪の条件下におき，火災を想定したの
で，しゃ煙必要給気量は計算結果のとおり 1
1
.5
k
g
/
s
e
c，
風速:風速累積ひん度95%
の値とした。
夏…… 8
m/sec
(
5
7
4
n
f
j
m
i
n
)2
0
.
5
k
g
j
s
e
c(
1
，0
2
3
n
f
j
m
i
n
) の範囲に
冬…… 9m
/
s
e
c
あると思われる。
気温:日最低(冬)，日:最高(夏〉気温の月平均値と
表 7 相馬ピル，
しゃ煙必要給気量の算出結果
単位
火災階
季節
火災階流
量か
らの出
空気
1FI 2FI3FI 4FI5FI 6FI 7FI 8FI9F
叫
0
7
4
.4
11
.6
1
0
1/
~
1
411
4
.7
夏
4
.4
0
7
11
.1
6
7
11
.6
3
91
.6
1
0
)
/ 11
、
ヨL
4
.7
1
4
1
1，3
8
9
11
.4
9
91
夏
4
.
4
0
711
~
1
411
4
.7
.1
3
111
.2
6
5
1
1
ベ
/
夏
8 F
冬
卜
沖
0
4
512
1
1
.7
9
3
11
.8
8
1
11
.9
6
5
1
2.
4 F
要な空気量
5
2
0
6
91
11必7 4
2
511
.3
9
2
11
.3
11必9
夏
6 F
しゃ煙に必
火災階以外の階からの漏気空気量
2 F
1
9
8
1
2
.
2
4
6
1
卜
咋叫
州
引
飢ド
判
“
州
…
れ
山
片
川
一
4
8
911
.4
5
7 4
2
5;
/11.79311.8811
.5
6
5
1
l
2
幻ω
ψ
0
附
川
白56
件件い… 叩い
初
鎚
卜件付/卜
小咋
山 !J78 山
州判
1
4
.
7
6
1
/
11
7
11
2
6
5
11
.3
8
7
11
.4
4
9
1
1
表6
(9
8)
1
6
.
2
2
0
2
0.
5
0
8
1
6.
7
6
5
1
9
.
0
1
0
5
20
1
7.
3
0
1
7
9
3
11
.8
8
111
.9
6
5
1
7.
2
3
8
7
5
0
11
.7
η
2
幻m
3
9
6
1O
. I1
.1
k
g
/
s
e
c
/ 11
1
7
.
8
1
8
1
5
.1
6
6
表 8 青木ピル，
しゃ煙必要給気量の算出結果
単位
火災階
2 F
4 F
季節
8 F
しゃ煙に必
要な空気量
1F¥ 2F¥ 3FI 4F¥ 5F¥ 6F¥ 7F¥8F¥ 9F
冬
例1叫/ ¥1叫 l叫1
.547¥1叫 l叫 l吋 2例
4叫
1
.676l/
'
¥
1叫 1判 1叫 2吋 2吋2判4吋
夏
4
1
7
.
9
3
4
4
夏
冬
6 F
火災階以外の階からの流気空気量
火災階流
量か
空ら気
の出
k
g
/
s
e
c
卜
子
夏
冬
2
2
.
4
0
1
1
叫 1叫 1叫 1倒 01/ / 11叫 1叫.
5
4
7
¥
1叫 2叫
/¥1叫 1叫 1叫 2州 3叫
4叫 1吋 1叫 1吋/
4州
1
.72711吋1叫
1
.662¥1
4叫 1叫 1吋 1吋 1叫 l吋/
¥1叫 1叫 3叫
4州 1叫 1吋 1判 1吋 1叫 1叫 l
4
.
7
1
4
¥
1叫
1
.234¥1叫 1.427¥1吋1叫 1叫/ ¥3.3661
表 9 新ピル，
1
8
.
3
9
7
.
1
22
3
7
1
8
.
8
4
7
1
9
.
5
9
8
1
9
.
2
8
5
1
7
.
9
8
8
しゃ煙必要給気量の計算結果
k
g
/
s
e
c
単位
火災階
季節
火災階以外の階からの流気空気量
火
の
量災流階出空か気
ら
1/1
レ
/
1
5
6
6
.
1
.
1
4
4
2
夏
2 F
冬
.
1
14
8
6
1
3.
9
6
5
ベ
/r
夏
l
4 F
冬
必
気
し
要
量
ゃ痩な空
に
F
1
//
1
4
4
2
.
1
4
.
0
2
4
.
1
18
4
3
2
.
4
1
7
.
1
19
0
4
より立ち上がる熱気流‘ p
lume'の拡大，火函の拡がり
あとがき
速度，発生熱震の変化等〉の追求，そして震力排煙方
本研究はピル火災の防煙対策，即ち建物内を流動，
式による煙制ぎょ方法においては，一応その御l
ぎょ効
鉱散する煙を制jぎょして，火災行動並びに避難を容易
果は期待できるものであるが，やはり諸問題が多面的
にすることを目的として着手したものであり，今回は
に存在しており，一面的なアプローチでは処理しがた
千代田生命館の火災実験の機会に恵まれたことから，
いので，総合的防災システム化等の観点から検討を加
かねてより研究を重ねてきた問題について，実火災に
える必要があるように思われる。
また最後にー提案として付記した加圧排煙による建
より確認し，その検討結果を内容として報告したもの
である。
実験の結果については.それぞれ‘まとめ'の項を
制ぎょ送風量マニアルは建物の構造，規模等からくる
種々の要因，並びに計算条件等数多くの問題を残すが
設けて説明したとおりであり，今後の課題としては，
これによる排煙を実施する場合の手引となりうるもの
煙層の下降問題については燃焼のメカニズム(燃焼源
と思われる。
(9
9)

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