-3 9大阪市立大学生活科学部紀要 ・第 4 0巻 ( 1 9 9 2 ) 天ぷら油火災の発生要因に関する研究 船野 誠 ・中根芳一 Study on main factor about break out o f f i r er e s u l t from combustion o f TEMPURA o i l M AKOTO FUNENO a ndYOSHII仁AZU NAKANE の種類 ・引火点 ・燃焼点 ・発火点については測定してお 1.序 らず,文献値として各種油の引火点〈測定方法密閉法)・ 現在大阪市消防局か行なっているキャンペーンに「うっ 発火点か記載されているのみである O かり火災をなくそう」といのがある。 2.実験概要 うっかり火災とは,天ぷら油火災 ・風巴の空だき等を 指すのであるが,中でも天ぷら油火災は昭和 6 2年に 1 2 7 実験条件を表 1に示す。 J1Sに基づいて測定した各 件発生しており,原因別では放火 ・たばこに次いで第 3 種油の引火点 ・燃焼点 ・発火点と,実際に油を鍋に入れ 位の発生件数で,全火災件数 1 4 7 7 件の 8 . 6%を占めてい て加熱した時の着火温度とにどれだけ差かあるかを調べ る 。 るため,各種油の 引火点 ・燃焼点・発火点 ・着火温度の 測定を行なった。 しかし,天ぷら油火災か発火なのか引火なのか,また どのような条件の時に早く着火するのかがはっきり解明 さらにどのような条件の時に天ぷら油火災か発生しや されておらず,天ぷら油の着火温度の実験デ ータとして すいかを調べるために各種条件(換気扇の有無・フート は未使用の大豆油を用いて行なった着火実験のデ ータが の有無 ・天井高 ・鍋の材質 ・油量の多少 ・油処理剤の有 あるのみで, 油 の種類 ・品質 ・量の多少及び鍋の形状 ・ 無 ・熱源の種類 ・火力の多少)か着火温度及ひ着火時間 品質等によって着火温度及び着火するまでの時聞がどの にどれだけ影響を与えるかの測定を行なった。 ように変わるかについての研究はなされておらず,具体 また,通常天ぷら 油 は数回使用するので, 油の古さが 的なデ ー タが少な過ぎるためキャンペ ー ン活動の成果も 天ぷら油火災にどれだけ影響を与えるかの測定を行なう はっきり上がっていない。 とともに加熱による油の劣化かあるかどうかを調へた。 2- 1 実験材料 そこで, どのような条件の時に着火しやすいかを各種 ( 1 ) 使用油 条件(油の種類 ・使用頻度 ・油量 ・鍋の品質形状 ・周 囲 の状況等〉を変えて実験を行ない着火のメカニズムを解 菜種白絞油(昭和産業製〉 明し ,天ぷら油火災防止の広報活動や火災原因調査の資 日清サラダ油(日清製油製) 料を得ることを目的とした。 脱色菜種油 (摂津製油製) 5年 6月 に 従来の研究としては,大阪市消防局が昭和 5 脱色大豆油(摂津製油製〉 未使用の大豆油およびサラダ油(油種不明)を用いて行 脱色綿実油(摂津製油製〉 なった着火実験のデ ータがあるが,実験に使用した油の 脱色ひまわり油(摂津製油製) 引火点 ・燃焼点 ・発火点については測定しておらず,文 脱色とうもろこじ油(摂津製油製〉 献値とし て各種油 の引火点〈測定方法不明) ・発火点か ラード 記載されているのみである。 廃油処理剤(油っ固:ライオン株式会社製〉 ( 2 ) 調理器具 また東京消防庁においても同種の実験および熱源に電 . 6 m m・直径 2 5 c m ) 鉄製天ぷら鍋(厚さ 1 気を使用した実験が行われているが,実験に使用した油 ¥, ノ Ei 噌 /' ¥ -4 0- 生活環境学 表 1 実験条件 換 気 フ 一 扇 ド 廃油処理剤 レンジフード までの高さ 鍋の材質 ( 2 ) 各種油の着火温度の測定 換気扇(移動空気量 2r r l/分 〉 有無 3 00 k c a l/ h)で加熱し,熱電対(クロメルーアルメル 廃油処理剤(油 っ固2 0g) の有無 直径0 . 6 5 m m ) で着火温度を測定し,ストップウオッチで 2.0m 加熱し始めてから着火に至る時間(以下着火時間という) 2.4m の測定を行なった。 鉄製 (厚さ 1 . 6 m m 直径 2 5 c m ) 鉄製 (厚さ 0 . 6 m m 直径 2 1 c m) 2 5 0 m l . 6 m m・直径 2 5 c m ) 菜種白絞油を鉄製天ぷら鍋(厚さ 1 に5 0 0 m l入れて,ガスコンロ(都市ガス 13A用 2 3 0 0 k c a l / h) で加熱し,ファンで排気した場合と排気しない場 ( 4 ) フードの影響について 5 0 0ml 上記実験において天ぷら鍋にフードを取り付けた場合 7 5 0 m l とフードをつけない場合との着火温度及び着火時間の測 定を行なった。 都市ガス ( 5 ) レンジフ ー ドまでの高さの影響について フ。ロノマンガ、 ス 実験ウでレンジフードまでの高さ(一般家庭の台所の .4m) を4 0 c m低くして着火温度及ひ着火時間の 天井高 2 投げ込みヒ ーター 都市ガス 火力の違い ( 3 ) 換気扇の影響について 合との着火温度及び着火時間の測定を行なった。 1 0 0 0 m l 熱源の種類 0 0 ml ず、つ入れて,ガスコンロ(都市ガス 13A用2 れぞれ 5 油飛散防止用フートの有無 アルミ製(厚さ 0 . 5 m m 直径 1 5 c m ) 油量の違い . 6 m m・直径 2 5 c m ) にそ 各種油を鉄製天ぷら鍋(厚さ 1 都市力、 ス 2 3 0 0 k c al /h 、 測定を行なった。 ( 6 ) 鍋の影響について 1 8 3 2 k c a l/ h フ。 ロ ノマ ン カ 、ス 4 3 6 8 k c a l/ h 菜種白絞油を各種鍋に 5 0 0ml ず、 つ入れて, ファンで排 300kcal/h) 気しながらガスコンロ(都市ガス 13A用 2 で加熱し,着火温度及び着火時間の測定を行なった。 鉄製天ぷら鍋( / / O .6 m m• / / 2 1c m ) アルミ製片手鍋( / O . 5 m m . ( 7) 油量の影響について / 1 5 c m ) . 6 m m・直径 2 5 c m ) に入れる菜種 鉄製天ぷら鍋(厚さ 1 都市ガス 13A用ガスコンロ ( 2300kcal/h) 白絞油の量を変えて,ファンで排気 しながらガスコンロ フ。ロパンガス用コンロ ( 4320kcal/h) (都市ガス 13A用2 300kcal/h)で加熱し,着火温度及 水用投げ込みヒータ ( 500w) び着火時間の測定を行なった。 2-2 測定装置及び器具 ( 8) 油処理剤の影響について . 6 m m・直径 2 5 c m ) 菜種白絞油を鉄製天ぷら鍋(厚さ 1 発火温度測定装置 (ASTM法) クリーブランド開放式引火点試験器 に5 0 0ml 入れ,さらに油っ固(油処理剤 2 0g) を加えて 熱電対〈クロメル-アルメル直径 0 .6 5 m m ) ファンで排気しながらガス コンロ ( 都市 カス 1 3A用2 3 0 0 熱電対(銅ーコンスタンタン直径 O. 3 m m ) kcal/h) で加熱し,着火温度及び着火時間の測定を 流量計(湿式実験用ガスメ ーター〉 行なった。 2- 3 実験方法 ( 9) 熱源の影響について . 6 m m・直径 2 5 c m ) 菜種白絞油を鉄製天ぷら鍋(厚さ 1 ( 1 ) 引火点・燃焼点・発火点の測定 クリ ーブランド開放式引火点試験器(クリーブラント に5 0 0m l入れてファンで排気しなから水用投げ込みヒ ー 開放式で測定するのは,密閉式と 比べて実際の天ぷら油 50 0W) で加熱し着火温度及び着火時間の 測定を行 タ ( 火災と条件か似ている点及ひ J1Sで引火点8 0C以上の なった。 0 石油製品の引火点測定にはクリ ーブランド開放式を使用 ( 1 0 ) 火力の影響について する旨記されていることより本試験器を使用〉を用い て . 6 m m・直径 2 5 c m) 菜種白絞油を鉄製天ぷら鍋(厚さ 1 各種油の引火点及び燃焼点の測定を行ない,発火温度測 に5 0 0 m l入れて力、 スコンロ(都市ガス 1 3A用 2 3 0 0 k c a l/ 定装置 (ASTM法)を用いて発火温度の測定を行なっ h) の火力を変えて加熱し(火力は流量計で 31のガス f こ 。 を何分で消費するかを測定して算出入 着 火 温 度 及 び 着 (2) -4 1- 中根他:天ぷら火災の要因 表 3 各種油の引火点・発火点(文献値)7) 表 2 各種油の引火点・燃焼点・発火点(実験値)6) 油の種類 O C ) O C ) 燃焼点( O C ) 発火点( 引火点 ( 3 2 7 菜種白絞油 日清サラダ油 (新品) 3 1 1 日清サラダ油 (使い古し) 3 0 8 3 4 9 3 4 3 油の種類 菜種油 1 6 3 4 4 6 4 2 2 大豆油 2 8 2 4 4 5 綿実油 2 5 2 3 4 3 とうもろこし油 2 5 4 3 9 3 一 脱色菜種油 3 1 9 3 4 4 4 1 1 脱色大豆油 3 0 7 3 4 8 4 0 6 3 1 8 脱色綿実油 3 4 6 発火点( O C ) 41 9 4 2 2 3 4 6 引火点 ( O C) 表 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一一 一 一 4 各種油の着火温度・着火時間 8) 油の種類 4 1 5 一 着火温度 ( O C ) 着火時間(分,秒) 菜種白絞油 3 8 3 1 4 .1 8 4 1 6 日清サラダ油 (新しい油〉 3 8 0 1 4 .5 7 4 1 5 日清サラダ油 (古い油) 3 7 9 1 6.2 0 脱色菜種油 3 8 3 1 3 .5 7 脱 色 大豆 油 3 8 2 1 4 .2 7 ( 1 1 ) 油の劣化の影響について 脱色綿実油 3 8 8 1 4 .0 0 鉄製天ぷら鍋(厚さ 1 .6 m r n・直径 2 5c r n) に 使 い 古 し た 脱色ひまわり油 3 7 9 1 3 .3 0 3A用 2 30 0kcal/h) で 加 がら力、スコンロ(都市ガス 1 脱色とうもろこ し 、 油 3 8 3 1 4 .1 8 熱し,着火温度及び着火時間の測定を行なった。 ラード 3 9 4 1 5.0 8 3 2 0 脱色ひまわり油 脱色とうもろ こし油 3 1 3 ラード 3 0 4 3 5 0 4 0 9 3 51 3 4 4 火時間の測定を行なった。 また,プロパンガスでも実験を行なった。 油(日清サラダ油)を 5 0 0 r n l入れて, ファンで排気しな ( 1 2 ) 加熱中の油の変質の影響について 菜種白絞油を鉄製天ぷら鍋(厚さ 1 . 6 m m・直 径 2 5c r n ) 値より 3 0C近く低い温度で発火している。 0 に5 0 0 ml 入れて,ファンで排気しなからガスコンロ(都 また,他の油についても引火点・燃焼点・発火点を 測 3 0 0 k c a l/ h) で 加 熱 し , 加 熱 中 の 油 を 市ガス 13A用 2 定したが,油の種類を変えても各種温度にほとんど差か 各温度毎に少量採取し,発火温度測定装置 (ASTM 法 〉 見られず最大でも引火点でお。 C,燃焼点で を用いて発火温度の測定を行なった。 6Cの差しかみられず,文献に記載されているような で1 8C,発火点 0 0 0 0C以 上 も 差 か 出 る と い っ た 結 果 に 油種の違いにより 1 0 3 . 実験結果及び考察 はならなかった。 3- 1 J ISに基づく引火点、・燃焼点・発火点の測定 結果 1 引火点・発火点か, 実験値と文献値とでかなりの差か 出たのは,引火点の測定方法に違い〈密閉式:可燃性蒸 J1Sに基づく引火点 ・燃焼点 ・発火点の測定結果に ついては,表 2のとおりである。 従前の文献(表 3参照〉では,引火点はほとんどの油 気をためて引火させる 蒸発しているところで引火させる)かあったために差が 出たものと考えられる 。 が2 0 0C台であるなかで菜種油の引火点か 1 6 3Cと天ぷら 0 開放式:可燃性蒸気が空気中に 0 また, もともと油脂とは脂肪酸とクリセリンのエステ を揚げる適温 ( 1 8 0C前後)より低く記載されており, ルで,油の種類により脂肪酸の種類及ひ組成比か若干変 天ぷらを揚げている最中に引火する可能性かあると考え わるだけで,組成的に大きな違いもなく引火点等か油種 られた。発火点も 4 4 6Cと他の油の発火点に比べて高い により大きく変わるとは考えられない。 温度を示している。よって天ぷら油に着火するのが引火 3-2 熱電対による着火温度及び着火時間の測定につ 0 0 いて なのか発火なのかの解明に用いる油として菜種油か最適 であると判断して菜種白絞油を実験に用いたが,実際に ( 1) 各種油の着火温度及ひ、着火時間について 引火点を J1Sに基づいて測定すると 3 2 7Cと文献値よ 熱電対による各種油の着火温度及び着火時間の測定結 り1 6 0C以上も高い温度で引火し,発火点は 4 1 8Cと文献 7 9Cから 3 9 4 果については,表 4のとおりで着火温度は 3 0 C 0 0 (3) -4 2- 生活環境学 。 Cまでの聞に 7種類の油かすべてはいっており,油の種 4 0 0 類か変わっても着火昼度にそれほと差は見られなかった。 JF 乙ダ明 明 有 換気扇有・フ一空 着火温度については,測定装置の加熱面積 ・加熱速度 ・ バ〆グ/ 換気扇有・フード無 ~ 測定方法等か一定なのと,精製の度合いが一定な油を使 μ300 婦連 ' ¥ーノ 用したことにより,着火温度にバラツキかあまりでなかっ たと考えられる。 ( 2 ) 換気扇(移動空気量 2rrl/分)の影響について 着火時間 着火温度 秒3 8 0C 扇有・フード有 1 3 分2 5秒 3 8 6C 扇有・フード無 1 4分 1 8 秒 3 8 3C 0 0 着火温度及ひ着火時間の測定結果については,図 1の 0 1 0 0 。 。 ヴ 4 00 1 5 ( υ。 )規 定 1 0 5 経過時間 〈分〉 図 -2 フードの影響について 着火時間 着火温度 油か飛散するのを防止するためのフ ー トを鍋に取り付 けてファンを用いずに窓を閉めた状態で実験を行なった 1 0 0 3分 0 0 秒 場合は 1 ハ U ハU 5 0 しかし, 経過時間(分) ファンを用いて実験を行なった場合には, トを付けた場合 図 -1 換気扇の影響について ( 1 3分 2 5秒 ・3 8 6C ) と付けない場合 ( 1 0 0 閉め切った室内で実験を行なった場合の着火時間は 1 2 ( 3 8 6C) と1 2分 5 0秒 ( 3 8 5C) で 3秒の差しか見 この着火時間の差の生じた原因として考えられるのは, 実験装置上部の油煙はファンで排出されるが鍋かフード 0 0 られなかった。 で覆われているために,フ ー ド内の油面付近の油蒸気か ファンの影響を受けにくくなってフード内が油蒸気で飽 しかしファンを廻し窓を開放して実験を行なった場合 は1 4 分0 5秒 フー 分1 8秒・ 3 8 3C) とでは l分近い差が生じた。 4 とおりである。 分5 3秒 0 分5 3秒 ( 3 8 6C) とでは, ほとんど差は見られなかった。 2 1 5 1 0 ( 3 8 0C ) で,付けない場合の着火時間 1 ( 3 8 1C ) 0 ・1 4分 1 8秒 ( 3 8 3C ) 0 ・1 4分 4 1秒 ( 3 8 5C) と最大と最小で 3 6 秒の聞きがあり 一定の温度で 2分 5 0 秒及び 1 4 分1 8秒 を 表 着火しなかった。(図 1では 1 和状態となり油の蒸発をおさえて,その結果油温か上昇 し油蒸気か早く着火温度に達したものと考えられる。 0 • 4 0 0 示 〉 き込む風の影響により気化 潜熱の増加や鍋の冷却か起こ ' ノ Aノ ndnb 着初犯 開校秒 ﹃ nxunυ i ﹄且τ 作餌噌 ド忌﹄ ふん分分 着凶日 mm U A生 ハ ηluηJU 官同吉岡 1 0 0 井井 7 思 天天 2 0 0 頬 /4 また,ファンの影響としては白煙かでだした 2 0 0C前 0 ν f ' と考えられる。 3 0 0 ノ / り油の昇温速度か緩慢になり着火温度に差が生じたもの ~ 以 一 CC 一定の温度で着火しなかった理由としては,窓、から吹 後より ,徐々に昇温速度が遅くなり,温度が上がるにつ ハU AU れてファンを使わない場合の温度上昇速度との差は開い ていった。これは,鍋より発生した油煙かファンによっ 5 1 0 1 5 2 0 経過時間〈分〉 て排出されるために,油蒸気が飽和状態にならず,より 図 -3 天井高の影響について 多くの油煙を発生させ,そ の潜熱のため 油 の温度上昇か ゆるやかになったこと及び気流による冷却効果と鍋から ( 4 ) レンジフードまでの高さの影響について 空気への熱伝達量の増加, ガスの炎が気流によって片寄 着火温度及び着火時間の測定結果については, 図 3の るための見掛けの熱効率の低下などの原因か考えられる。 とおりである。 ガス コ ンロを置 いている台を 4 0 c m高くした場合(レン ( 3 ) フード の影響について 着火温度及び着火時間 の測定結果については,図 2の とおりである。 0c m 低 くなりコンロ台からレンジフ ード下面 ジフ ードが4 . 0 0 mに相当),着火時間は 1 5分 4 3 秒 までの高さか 2 (4) ( 3 8 6 -4 3- 中根他 :天ぷら火災の要因 。 C) から l分 2 5秒遅くなった。 の大きい鍋では, 加 えられた熱量の中から鍋の加熱のた めに使われる熱量か多く , その結果油の加熱に時間かか 原因として考えられるのは,鍋が天井に近ずいたこと かったものと考えられる。 によりファンの影響を より受 けて油面 付近の 油蒸 気 濃 度 また , 着火温度については着 火時聞か短いほと 着 火温 か低くなった結果油か蒸発しやすくなり , その潜熱によ 度か低くなっている。 り油 温の上昇が緩慢になったこと及ひ鍋から空気への伝 これは,鍋 内 の 油 か 均一 に加熱されずに, 一 部 過 熱 状 達熱量の増大, 見掛けの熱効率の低下な どが重なっ て着 態になり早く 着火したものと考えられる。 火時聞が遅くなったものと考えられる。 400 ~ 、 4 0 0 .ー、, 一日 円 、. 。 3 0 0 C3 0 0 nJU ハ u nu 婦連 ' '-ノ 着火時間 着火 温度煩 2 0 0 0 鉄製鍋 ( 厚 さ0 . 6 m m)1 1分 1日秒 3 7 9 C .nl 0 鉄製鍋 ( 厚さ 1 . 6 m m)1 4分 1 8 秒3 8 3C 疋 1 0 0 。 。 , 1 0 0 5 。 。 1 5 1 0 5 経過 時 間 ( 分) 1 0 1 5 2 0 2 5 経過時間 ( 分) 図 -6 油量 の 影 響 について 図 -4 鍋の厚 さの影響 について ( 6) 油量の影響について 着火温度及ひ着火時間の測定結果については,図 6の 4 0 0 とおりである 。 鍋に入れる油量を 2 5 0m l・5 00 m l• 1 00 0 m lと順次変えて 3 0 0 / ー 、 い く と , 油 量 と 着 火 時 間 と は 正 比例 し, ' ノ 2 60( T:着火時間秒 ρ 頼 2 0 0 7 思 着火時間 着火温度 0 1分 1 0 秒 3 6 8 C アル ミ製 鍋 1 0 鉄製鍋 1 4 分1 8 秒 3 8 3 C 1 0 0 。 。 れ た。 これは鍋に加えられた熱のうち油に伝わらずに空気等 め,油か鍋から受ける熱量はほぼ一定割合となり , 油量 5 1 5 1 0 か増えるにしたがって着火温度に達する時聞か遅くな勺 油量と着火時間との間に比例関係かえられたものと考え 図 -5 鍋の材質の 影響について / 1 V:油 量 m l) の 関 係 か 得 ら に奪わ れ る熱量は 油 の量を変えても大きく変わらないた 経過時間 〈 分〉 1~ T=1 .16V+ られる O また着火温度については 1 0 0 0ml の場合のみ若干の低下 ( 5) 鍋の材質及び厚さの影響 につ いて 着 火温度及び着火時間の測定結果については, 図 4及 が見られたか,油の量か多 くなることにより油全体か均 び 5のとおりである。 一 に加熱されたのに対し,油量 か少ない場合は油蒸気の 2種類の鉄製鍋を用い て行なった実験結果 では,厚さ 1 . 6m mの鍋の場合は 1 4 分1 8 秒 ( 3 8 3C ) で着 火 し,厚さ 0 . 6 m mの鍋の場合は 1 1分 1 5 秒 ( 3 7 9C ) で着火し 発散よりも鍋から受ける熱量 の方 か多いため 一種の過熱、 厚さの違う 0 状態になったものと考えられる 。 0 ( 7) 熱源の影響について 着火温度及ひ着火時間の測定結果については,図 7の f こ。 また厚さ O . 5m mのアルミ鍋の場合は 1 1分 1 0秒 ( 3 68C) 0 とおりである。 裸火による引火を避けて発火温度を測定するために水 で着火 した 。 この ことは,着火時間 は鍋 の材質と厚 さによって決ま る鍋 の熱容量の影響を受け,厚さか薄い鍋 (熱容量が小 用投げ込み ヒー ターを使って実験を行なったか,着火温 度はカ、 スコンロを使った実験と同じ 3 8 30Cてあ った 。 さい鍋)の場合は着火時間 も短くなっているが着火温度 も低くなっている。原因として考えられるのは,熱容量 このことは,カスコンロを使った時の着火か引火では なく発火であることを示している。 (5) -4 4- 生活環境学 聞の早 さは反比例するが,弱め過ぎると着火しなくなる。 4 0 0 (目安としては約 1 6 0 0 k c a l/h) また LPG ( 4 3 6 8 k c a l/ h)2)を使用した場合は 1 1分 μ300 1 5秒で着火した。 ハU nL ハ u 婦連' ' ノ 1 9 k c a lと都市ガス 13Aの この間油か受けた総熱量は 8 5 4 8 kc a lより多いが, LPGと都市力、 スの火力の強さを 1 0 0 。 。 比較すると LPGの方か強いので,都市ガスよりも少な い総熱量 で着火するはずなのに都市ガスの1.5 倍の熱量 1 0 5 1 5 2 0 を消費している O これはあま りに強火のため,炎か鍋底 経過時間〈分〉 から外側に流れて空気中に放散する熱量も増加し,熱効 図 -7 油処理剤の影響について 率か低下したものと考えられる。 4 0 0 4 0 0 ~ ' ノ ハ U ハ U 建200 ///イ長/ヲ υ ベ ハ υ ( ρ // ~300 。) 同相想' //,/ //二/ 1 0 0 1 //~ .着火時間着火温度 0 300kcal/H1 4 分1 8 秒 3 8 3 C 火力 2 0 火力 1 832kcal/H2 2 分1 8 秒 3 8 2C 1 0 0 着火時間着火温度 ! 1 4 分1 8 秒3 8 300C 司ヒーター (1KW)で加熱 1 8 分5 0 秒3 8 3C 。 。 J 。 。 / /' 5 1 0 1 5 2 0 2 5 経過時間(分〉 1 0 5 1 5 2 0 図 -9 火力の影響について 経過時間(分) ( 9 ) 油処理剤(油っ固〉の影響について 図 -8 熱源の影響について 着火温度及び着火時間の測定結果については,図 9の とおりである。 ( 8) 火力の影響について 油処理剤が完全に溶けるまでに 1分近くかかっている 着火温度及び着火時間の測定結果については,図 8の が , とおりである。 この間油温は殆ど上昇していないので, この期間に 加えられた熱は油処理剤を溶解するのに全て使われたと 2 3 0 0 k c a l /h→ 1 8 3 力、スコンロの火力を弱くすると ( 4分 5 0 秒前後で着火 解釈できる O この時聞を差し引くと 1 2kcal/h)1)着火時間は ( 1 4分 1 8秒 → 2 2分 1 8秒)長く したことになる。 4 8 k c a lから 6 8 なったが,この間に油が受けた総熱量は 5 5 0 0 m lの油に 20gの油処理剤を入れたのだから約 5 2 0 m l 1 k c a lと増加している。 の油を加熱すると考えると, ( 6 )で得られた T=1.16V+ 油が受けた総熱量か増加したのは,火力を弱めたため が増加したため及び,加熱量が減じたために加熱時聞が 2 0を代入すると Tは1 4分2 3秒となり 2 0秒程度 2 6 0の Vに5 遅れて着火している。しかし, 5 0 0 m lを Vに代入した時 もTは1 4分0 0 秒と 1 8 秒遅れる。 増し,鍋から空気中に放出される熱量か増加したためと よって,油処理剤を入れても着火時間は変わらない。 考えられる。 側油の劣化の影響について に鍋に直接炎があたる面積が減り空気中に放散する熱量 さらに火力を弱くすると(流量 31/5 9秒→ 31/73 着火温度及び、着火時間の測定結果については,図 1 0の 秒・発熱量 1 8 3 2 k c a l/ h→ 1 4 8 1 k c a l/ h) 一 時 間 加 熱 とおりである。 9 0 しでも着火しなかった(ガスを止める直前の油温は 3 2 0回使用:以下古い油と言う) 繰り返し使用した油 ( o c で着火温度に達しているが着火しなかったのは加熱約 を使った実験結果と未使用の油(以下新しい油と言う〉 5 0 分後油温3 5 0Cより油か変質し始めたことが原因と考 を使った実験結果では,着火時間に 1分3 0 秒の差が生じ えられる)。 新しい油の方が早く着火した。 0 これらの結果から言えることは,火力の強さと着火時 昇温曲線を比較すると,古い油の方がゆるやかに昇温 (6) -4 5- 中根他:天ぷら火災の要因 表 5 発火温度に対する加熱による油の変質の影響 採取時期 ( O C ) 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 3 6 0 3 7 0 3 8 0 出火直後 消火後 O C ) 発火温度 ( 4 2 0 4 2 0 4 2 0 4 2 1 4 2 2 4 2 0 4 2 0 4 2 2 4 21 滅するが,天ぷらを揚けるのに家庭で使う鍋の直径で大 きさか 2倍というような鍋は考えられないのに対し,放 4 0 0 」 . . 射率については,物体表面の状況すなわち鏡面か黒体か 。 3 0 0 によって, 0 . 2から 0 . 9 5まで変化する。 ここで,同じ重量・同じ材質の二つの鍋があった場合, 凋2 0 0 ~, 着火時間着火温度 0 新しい油 1 4 分5 7 秒3 8 0C 0 古い油 1 6 分2 0 秒 3 7 9C λ 7 思 1 0 0 表面処理されているものと使い古して黒くなった鍋とで は 4倍程度の差か出てくる。 例えば,発火温度付近 ( 3 8 0C前 後 ) て の 表 面 か 鏡 面 0 。 。 の新品の鍋(放射率0 . 2の場合〉の轄射熱は 1 0秒 で 0 . 4 7 k 2 0 5 1 0 1 5 経過時間(分〉 . 8の c a lあるのに対し,表面か黒っぽい古い鍋(放射率 0 場合)の幅射熱は 0 . 4 7x4= =1 .8 8 kc a lとなり , ヒーター 1 0 秒で、 2 . 4 k c a l ) の 8割 近 く を 占 より加えられる熱量 ( 図 -1 0 油の劣化の影響について ntBl wSEa-- 1 ! R め,対流・気化によ って 奪 わ れ る 熱量 1 0秒 で 約 1k c a l している。 を考慮すると昇温はストップし,発火しないことになる。 このことは,古い油の方かより多くの蒸気を発生して 4 . 結論 いることを示している。それなのに着火時間か遅いのは 油か変質して低沸点物質か一部生成され,順次蒸発して 火点 ( 222+60C) 発火点 ( 3 9 4+5 2C ) 等か,それぞれ 0 いったものと考えられる。 I I " 引火点 ( 3 1 6+1 2C) 燃焼点 ( 347+7C) 発 火 点 ( 4 1 4 加熱により油は,変色・異臭・粘調性等見た目には変 +8C ) と,ほぼ固有の値を得た。 0 0 0 ( 2 ) ファンを使用すると出火に至る時間(以下出火時 質しているが,発火点を測定すると差は見られなかった。 間という)は長くなり, 天井高を低くすると,よりファ 1 i1 これは,変質の度合いが今回の発火点の測定方法で差 ンお影響を受ける。 ( 3 ) 鍋にフードを付けると出火時間は短くなる。 が出るほどの変質ではなかったことを示している。 ω 熱の収支について イ 0 ( 1 1 ) 加熱中の油の変質について ( 表 5参照) . f ) ( 1 ) 従来の研究では油種によってかなり差かあった引 ( 4 ) 鍋の影響については,鍋の熱容量か大きいものほ ~ 油を加熱する時, 一番熱効率かいいと思われる投げ込 ど出火時間は長くなり,着火温度は高くなった。 み式シーズヒーター (1kw) を使った実験で考えてる 1 3 0 秒かかっていることより,油に加え と,着火までに 1 ( 5 ) 油量の影響については,油量と着火時間の聞に比 例関係が見られた。 られた総熱量は 2 7 1 .2 k c a l3)加えられている。 (I :1 9 、 ( 6 ) 熱源にシースヒーターを用いて裸火を使わずに行 5 .7 5 k c a 14)と 一方幅射によって放散される熱量は, 2 なる。 なった実験で,カスコンロを用いて行なった実験と同じ 温度で着火したことより,引火でな く発火により着火す 5 0 0 m lの菜種油(密度 0 . 9 2g/c n r・比熱0 . 5 ) を2 7Cか 0 ることがわかった。 ら3 8 3Cまで上昇させるのに必要な熱量は 81 .8 8 k c a 15)で 0 ある。 ( 7) 火力の影響については,火力を弱めていくと全開 時の約 3分の 2の 1 4 8 1 k c a lの発熱量の時に 1時 間 加 熱 加えられた総熱量2 7 1 . 2 k c a lから油温を上昇させるの り I ./ J に必要な熱量 ( 8 1 . 8 8 k c a l ) と輯射により失われた熱量 ( 8 ) 油処理剤の影響については,処理剤か融解するた ( 2 5. 7 5 k c a l ) を差しヲ│し、た残りが,対流と気化により失 めの時間及ひ質量の増加による影響を除くと,油処理斉IJ われた熱量である。 に関しても着火時間・着火温度に差異は認められなか っ 幅射熱、は周囲の条件が同じでも鍋の表面積と放射率に 、 . f こ 。 よって増減する。 鍋の表面積については,鍋の直径の 2乗に比例して増 ー しでも着火しなかった。 ( 9) 油の新しい・古いによる影響については,古い油 の方が若干着火時聞か長くなった。 (7) 生活環境学 -4 6- X A (Cb:轄射定数 4 .88kca1/h • n f• k¥ε : ( 1 0 ) 油の加熱による劣化については,発火点のみ測定 (AST M法〉を行な ったが,影響は見 られなかった。 放射率, T2:鍋の絶対温度, T 1:周囲の絶対温度. A:鍋の表面積〉で表され,例えば ε=0 . 2の場合加 文献および注 熱し始めてから着火までの総熱量を計算すると 2 5 . 7 5 k 1)流量 31/4 8 秒→ 31/5 9秒;都市ガス 13Aの発熱 1 0 0 0 kc a 1X一時間あた りの 流量 X2 7 3/273+ 量 Q=1 c a 1 5) Q=温度差 ×比熱 ×容量×密度 = (383-27) X0 . 5 X5 0 0X0. 9 2=8 1 8 8 0 c a l T 2)流量 31/5 9秒 ;LPGの発熱量 Q ニ 2 4000kca1> く 6) それぞれ 3回測定を行ないその平均値を求めた 7)火災原因調査事例集:東京消防庁予防部調査誌編集: 1時間あたりの流量 x273/273+T 全国加除法例出版, p .8 9 3) Q=0 . 2 4x電流 ×電圧× 加熱時間 =0. 2 4X1 0 0 0X 1 1 3 0=2 7 1 20 0c a 1 T 1/1 0 0)4 } 4) Q=CbxεX {( T 2/1 0 0)4 - ( 8) 実験値は個々の値 (平成 4年 1 0月1 2日受理〉 Summary Thisstudyexperlmentedi nchangecondition( d l f f e r e n ttypeo fo . i 1 ,u sev e n t i l a t ingfanornotuse,use f oodo fpotornotuse,d i f f e r e n tfromhe l ghtt orangehood,q u a l i t yo ft hematerla1t opot,d i f f e r e n t 1,d l f f e r e n tsourceo fhe a t,d l f f e r e n tpowero fhe s t ),sea r c hf act o ro ftempurao i 1f i r e . vo1umeo f01 lr e,i tbreakoutigni t etempura011 . Andt h etempurao i 1f i r ei snotbreakoutc a t c hI (8)
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