(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象となる部屋における滞在限界状態の検知レベルとして、当該部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた部屋の天井面における煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の値を設定し、当該部屋の天井面に配設した耐熱性を有する温度検知手段の検知温度が上記値に至った時に当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知することを特徴とする滞在限界状態検出方法。
【請求項２】
監視対象となる部屋における滞在限界状態の検知レベルとして、当該部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた当該部屋の開口部近傍の隣接区画の天井面の煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の値を設定し、当該隣接区画の天井面に配設した耐熱性を有する温度検知手段の検知温度が上記値に至った時に当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知することを特徴とする滞在限界状態検出方法。
【請求項３】
監視対象となる部屋における滞在限界状態の検知レベルとして、当該部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた部屋の天井面における煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の上昇率の値を設定し、当該部屋の天井面に配設した耐熱性を有する温度検知手段の検知温度の上昇率が上記値に至った時に当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知することを特徴とする滞在限界状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災における出火室及び周辺の居室等への滞在限界状態の検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火災の発生を感知して警報を発するものとして従来から自動火災報知設備がある。自動火災報知設備は、火災現象に伴う温度（熱）、輻射（炎）、燃焼生成物（煙）等の物理量を検出して火災の発生を感知して発報するものである。一般的には上記の物理量を検出する方法のいずれかを利用した火災感知器により火災の発生を自動的に感知しようとするものであるが、火災以外の場合にも発報してしまう、いわゆる誤報の割合が高いことが課題であった。
【０００３】
従って、自動火災報知設備の発報があれば直ちに現場に駆けつけて、火災の発生をまず人的に確認し、その確認結果により非常警報設備及び防火・防煙区画等の防災設備を作動させ、初期消火や避難誘導等の初期対応活動を行うという緊急時の手順となっている。即ち、現在の自動火災報知設備は火災の発生を知らせるためだけの機能で、しかも信頼性が低いという課題を抱えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、初期消火に失敗した場合、出火室の火煙が危険なレベルになる即ち滞在限界時間に達することになる。このような段階では防火戸を閉鎖し、公設消防隊の活動を待つ一方、出火階の在館者の避難を完了させ、その他の階の在館者も避難を開始するよう指示する必要がでてくる。この重要な判断をするための情報として出火室の滞在限界時間が位置付けられる。
【０００５】
本発明は、この点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、火災の進展拡大状況を確実に把握でき、出火室において火煙が危険なレベルに達しているか否かの確実な判断情報を得ることができる滞在限時状態検出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、監視対象となる部屋における滞在限界状態の検知レベルとして、当該部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた部屋の天井面における煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の値を設定し、当該部屋の天井面に配設した耐熱性を有する温度検知手段の検知温度が上記値に至った時に当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知することを特徴とする。
また、請求項２の発明では、監視対象となる部屋における滞在限界状態の検知レベルとして、当該部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた当該部屋の開口部近傍の隣接区画の天井面の煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の値を設定し、当該隣接区画の天井面に配設した耐熱性を有する温度検知手段の検知温度が上記値に至った時に当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知することを特徴とする。
更に、請求項３の発明では、監視対象となる部屋における滞在限界状態の検知レベルとして、当該部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた部屋の天井面における煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の上昇率の値を設定し、当該部屋の天井面に配設した耐熱性を有する温度検知手段の検知温度の上昇率が上記値に至った時に当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知することを特徴とする。
【０００９】
而して請求項１の発明によれば、監視対象の部屋で出火したときに当該部屋の天井面に配設した温度検知手段の検知温度が、当該部屋の天井面における煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の値に至った時に、当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知するので、その結果初期消火活動が可能な状態か、避難が可能な状態かを把握することが可能となる。
また請求項２の発明によれば、監視対象の部屋で出火したときに当該部屋の開口部近傍の隣接区画の天井面に配設した温度検知手段の検知温度が、監視対象の部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた前記隣接区画の天井面における煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の値に至った時に、監視対象の部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知するので、その結果初期消火活動が可能な状態か、避難が可能な状態かを把握することが可能となり、その初期消火活動が可能な状態か、避難が可能な状態かを把握することが可能となる。
更に、請求項３の発明によれば、監視対象の部屋が出火したときに、当該部屋の天井８面に配設した温度検知手段の検知温度の上昇率が、当該部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた部屋の天井面における煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の上昇率の値に至った時に、当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知するので、初期消火活動が可能な状態か、避難が可能な状態かを把握することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず本発明方法が検出する滞在限界状態に達するまでの時間、つまり滞在限界時間について説明する。
【００１３】
出火して人間の管理の手を離れた火が大きくなり、出火室において煙層が人の背の高さまで降下してきたり、輻射強度が危険なレベルに達するまでになると、人は火災室に滞在したり、消火活動等ができなくなる。この出火室において火煙が危険なレベルに達する状態を出火室の滞在限界状態という。
【００１４】
換言すると、滞在限界状態に至るまでの滞在限界時間は、火災が発生した初期において人的対応活動又は避難活動が可能な時間である。即ち、燻焼段階での自動火災報知設備の煙感知器からの発報信号により、防災管理要員が初期対応活動を開始してから、火災が着炎段階に進み出火室の煙層降下又は輻射強度が限度に達するまでの時間が出火室での活動可能時間であり、火災の発生を確認して避難開始指示を行ってからの時間が避難可能時間である。
【００１５】
そして出火室の滞在限界時間は、出火室の大きさ、内装仕様、収容可燃物の種類・量・密度から推定される火災成長率の値、スプリンクラー設備の有無等により大きく変ってくる。
【００１６】
上記の滞在限界状態に至るまでの滞在限界時間を出火室の煙層温度により求める式は既に公知となっている。この式を次に示す。
【００１７】
まず、数１は出火室避難限界時点での出火室の煙層温度の算定式を示す。
【００１８】
【数１】
0003924114.tif 000002
【００１９】
ここで、
Ｔｓ ：出火室の煙層温度（℃）        α ：火災成長率（ｋＷ／ｓ2）
ｔcrit：出火室の滞在（避難）限界時間（sec）  ｈk：周壁の熱特性（ｋＷ/ｍ2Ｋ）
ＡT   ：周壁の面積（ｍ2）              Ａ：開口部の面積（ｍ2）
Ｈ    ：開口部の高さ（ｍ）            Ｔ∞：雰囲気温度（Ｋ）
上記数１より出火室の滞在限界時間ｔcritは、以下の数２に示す式により算出する。
【００２０】
【数２】
0003924114.tif 000003
【００２１】
ここで、
ρs  ：煙の比重（＝0.7［ｋｇ／ｍ3］）
ｋ  ：ブリュームの巻き込み係数（＝0.076［ｋｇ／ｓ／ｍ5/3／ｋＷ1/3］）
Ａroom：出火室の床面積（ｍ2）
Ｈroom：出火室の天井高さ（ｍ）
次の数３は出火室避難限界時点での廊下天井面の煙層温度の算定式を示す。
【００２２】
【数３】
0003924114.tif 000004
【００２３】
ここで、
ＴSc：廊下天井面の煙層温度（℃） ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ2）
ｃρ ：定圧比熱（ｋＪ／ｋｇＫ）   ρ：空気の比重（＝1.2［ｋｇ／ｍ3］）
Ｑ  ：廊下へ流出する煙の発熱速度（ｋＷ）  Ｚ0：仮想点熱源の距離（ｍ）
Ｚ  ：開口部状態から廊下天井面までの距離（ｍ）
また廊下へ流出する煙の発熱速度Ｑは、数４に示す式により算出する。
【００２４】
【数４】
0003924114.tif 000005
【００２５】
ここで、
αd ：開口部の流量係数（＝0.7）  Ｂd ：開口部の幅（ｍ）
Ｈd ：開口部の高さ（ｍ）
本発明方法は上記の滞在限界状態の検知レベルを、監視対象となる部屋の天井面の気流の温度或いは上昇率若しくは当該部屋の開口部に隣接する区画の天井面の気流の温度或いは上昇率により設定し、気流の温度或いは気流の温度上昇率が設定している検知レベルに達したときに、監視対象の部屋（出火室）の火煙が危険なレベルに達したことを報知するものである。
【００２６】
ところで滞在限界時間は、出火室の大きさ、内装仕様、収容可燃物の種類・量・密度から推定される火災成長率の値、スプリンクラー設備の有無等の防災特性により大きく変ってくる。
【００２７】
ここで部屋の使用形態に応じて夫々の部屋の滞在限界時間と、煙層温度の算出を行った例を表１、表２に示す。
【００２８】
【表１】
0003924114.tif 000006
【００２９】
【表２】
0003924114.tif 000007
【００３０】
尚上記表１、表２で示す算出結果の前提条件は次の通りである。
▲１▼出火室は、排煙設備、スプリンクラー設備無しとする。
▲２▼出火室の滞在（避難）限界時間は、煙層高さ（Ｓ）が，Ｓ＜１．６＋０．１Ｈとなる時間とする（Ｈ：出火室天井高）
▲３▼居室−廊下間の扉は、常時開放とする。
【００３１】
また事務所、物販店舗、ホテルの客室が夫々出火室の場合の煙層温度の時間変化の時間変化の算出例を図２〜図４に示す。
【００３２】
図２で示す事務所の場合、執務空間である部屋の面積等をパラメータとした煙層温度の時間的変化を示しており、火災成長率は可燃物量等の用途毎に設定された事務所空間の値を使った。出火室での火煙は面積が広いと天井面に拡散し、煙層降下は遅くなる。このような事務所の部屋では出火からの時間経過とともに煙層温度は上昇するから、面積が広くなると限界時間に達した時の煙層温度は高くなる。
【００３３】
図３で示す物販店舗の場合、その店舗空間である部屋は事務所の場合よりも天井高さを高く設定したが、可燃物量が非常に多く、火災成長率を大きく設定しなければならない。このことから出火室が滞在限界状態に達した時の煙層温度が非常に高くなる。このような場合、出火室に設けた火災感知器の耐熱温度を越えてしまうため、煙層降下時間の検出は、廊下などの隣接区画での天井面温度の検知によって行うが、出火室の滞在（避難）の限界時間は、火煙の輻射熱で決定される場合も出てくる。従って、煙層の降下か、煙層からの輻射熱からくる滞在限界条件の内、どちらか早く来る方の煙層温度を設定して滞在限界状態の検出をすればよいことが判る。
【００３４】
図４で示すホテルの小さな客室空間のような部屋の場合、着炎から煙層降下までの時間が短い。本図は客室面積３０ｍ2の場合の算出例であるが、２５秒で煙層が人の活動領域まで降下してしまう。このような場合は、火災の燻焼段階を煙検知器で検知し、就寝施設での警報発生から避難行動開始までの時間を確保する必要がある。同時に、滞在限界状態に達する際の煙層温度４９℃を２５秒以内に検出するには規格省令の差動式スポット型感知器程度の性能が必要である。
【００３５】
而してこれら算出例を基に、建築空間を構成する部屋毎に上記条件を設定すれば、煙層降下及び輻射強度が危険なレベルに達した時の天井面温度が推定できる。逆に、天井面の温度を計測すれば滞在限界状態の検出が可能ということになる。尚輻射強度を煙層からのものと仮定して煙層温度に換算することができる。
【００３６】
次に本発明者らは、監視対象となる部屋の形態毎の滞在限界状態について下記のように検討した。
【００３７】
図５（ａ）は、一般的な耐火構造の事務所ビルの例で、居室（執務室）である部屋１と廊下２が区画され、更に排煙設備を有する附室３によって煙が階段室４に流入しないような構成となっている場合を示す。この場合部屋１の天井面１ａには煙・熱複合型の火災感知器５を設置している。
【００３８】
居室である部屋１において火源６が可燃物に着火して、燻焼段階を火災感知器５の煙感知部で火災の発生を検知し、この火災発生情報を受けた防災監視盤（図示せず）において避難の開始を指示する。
【００３９】
火煙（ハッチングで示す）は天井面１ａに上昇し、時間とともに蓄積され図においてハッチングで示すように下降する。この場合火煙が人Ｍの活動領域に下降するまでに、即ち出火室の滞在限界時間までに初期消火を成功させ、且つ避難を完了させねばならない。一方大型建築物では、火災の発生が分かっても、全館一斉に避難開始すると危険な混乱を招く恐れがあるところから、出火階、とその直上階の在館者を先ず避難させ、火災の進展によって全館避難の指示をすることになる。その場合、出火室の滞在限界状態、即ち初期消火に失敗したという情報は、全館避難に踏み切る重要な判断情報となる。そこで部屋１の天井面１ａに設置した火災感知器５で当該部屋１の天井面１ａでの火煙の温度を検知することで、当該部屋１の滞在限界状態を間接的に検出しようとするものである。
【００４０】
図５（ｂ）は広い部屋１の空間に大量の可燃物を収容している物販店舗のような例を示し、このような部屋１の場合には火煙が人Ｍの背の高さまで降下してきた時の煙層温度が、部屋１の天井面１ａに設置した火災感知器５の耐熱温度以上になっている状態を示す。従って、出火室の開口部１ｂから廊下２に流出した火煙の温度を廊下２の天井面２ａに設置した火災感知器５で検知することで、当該部屋１の滞在限界状態を間接的に検出しようとするものである。
【００４１】
図５（ｃ）は、隣接する二つ部屋１Ａ，１Ｂが開口部により連通している例を示しており、この場合図５（ｂ）の例と同様の考え方で、例えば出火した部屋１Ａから隣接する部屋１Ｂに流出した火煙の温度を部屋１Ｂの天井面１ａに設置した火災感知器５で検知することで部屋１Ａの滞在限界状態を間接的に検出しようとするものである。
【００４２】
図５（ｄ）は、ホテルの客室のような空間が狭い部屋１の例で、このような場合火煙の降下時間が早いため、滞在限界状態に達した時の煙層温度を設定して検知しようとしても、火災感知器５を構成する温度センサーの時定数により、高感度の定温式熱感知器をもってしても難しい場合がある。
【００４３】
従ってこの場合は、滞在限界状態に達するまでの煙層の温度上昇率を設定し、温度上昇率を検出する差動式熱感知器を火災感知器５として用い、検知される温度上昇率によって滞在限界状態を検出しようとするものである。
【００４４】
例えば、客室面積３０m2での火災成長率０．０５（ｋＷ／ｓ2）の火災の場合、滞在限界状態に至る時間は２５秒でその時の天井面温度上昇は４９度と推定される。熱感知器のうち気流が一定温度以上になったことを検出する方法のものを定温式と呼ぶが、定温式１種の規格品を採用しても限界時間内に作動するようにはできない。そこで、気流の温度上昇率が一定以上になったことを検出する差動式熱感知器を採用する。差動式２種の規格品は３０度の温度上昇気流中で３０秒以内に作動する特性を有することから滞在限界状態に至るまでの作動が可能である。このように、ホテルの客室のような小さな部屋１での滞在限界状態は、天井面１ａでの気流温度の上昇率により検出するのが有効である。
【００４５】
次に本発明方法を用いたシスステムにより本発明の実施形態を説明する。
【００４６】
図１は本発明方法を用いた滞在限界状態検出システムの概念的な構成を示す。
【００４７】
システムとしては上述したように各部屋の形態に合わせて監視対象となる部屋１の天井面１ａ或いは監視対象となる部屋の開口部に隣接する区画（例えば廊下２の天井面２ａ）等に、アナログ式の熱感知器或いは熱感知と煙感知とが行える複合型のアナログ感知器或いは差動式スポット感知器からなる火災感知器５を気流温度の検知手段として設ける。図示例では上記図５（ｂ）の事務所の部屋１の例を示す。勿論図５（ａ）〜（ｄ）の各例で示すように部屋１の形態に併せて気流温度検知用の火災感知器５の種類、設置場所を決定する。
【００４８】
上記の気流温度を検知する火災感知器５は感知器回線１１を介して、限界時間検出部１０に接続され、火災感知器５の感知情報は滞在限界状態検出部１０に送られるようになっている。
【００４９】
滞在限界状態検出部１０は予め各部屋１の形態に応じて算出した滞在限界状態の検知レベルとしての気流温度或いは温度上昇率を記憶設定しており、各部屋１の滞在限界状態を検知するために設置した各火災感知器５からの感知情報に示される気流温度或いは温度上昇率が当該部屋１に対応して設定している検知レベルに至ると、当該部屋１の火煙が危険なレベルに達したと判断して画像装置や、その他の報知装置からなる報知手段１２にて報知する。
【００５０】
尚本実施形態のシステムで用いるアナログ式の火災感知器５は、人が日常使用する火気から発生する熱や煙と、火災による異常な熱や煙の発生とを識別するために、感度調節機能を生かした、日常環境でのセンサー出力に応じた感度設定が可能であり、早期発見と誤報削減を両立させるようにできるようにしたものである。さらに、熱・煙複合型のアナログ式火災感知器を採用することで、天井面の気流温度と煙濃度情報による判断が可能となり、火災信号の信頼性を高めることができる。また滞在限界状態の検出のための温度検知手段としての火災感知器５は、火災の発生を監視するだけでなく、その後の進展状況の監視を可能にする。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、監視対象となる部屋における滞在限界状態の検知レベルとして、当該部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた部屋の天井面における煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の値を設定し、当該部屋の天井面に配設した耐熱性を有する温度検知手段の検知温度が上記値に至った時に当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知するので、また請求項２の発明は、監視対象となる部屋における滞在限界状態の検知レベルとして、当該部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた当該部屋の開口部近傍の隣接区画の天井面の煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の値を設定し、当該隣接区画の天井面に配設した耐熱性を有する温度検知手段の検知温度が上記値に至った時に当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知するので、更に請求項３の発明は、監視対象となる部屋における滞在限界状態の検知レベルとして、当該部屋の用途、居室面積、天井高さをパラメータとした防災特性に応じた部屋の天井面における煙層が人の背の高さまで降下する時の煙層温度及び煙層の輻射強度が危険なレベルに達する時の煙層の輻射温度の内の低い方の上昇率の値を設定し、当該部屋の天井面に配設した耐熱性を有する温度検知手段の検知温度の上昇率が上記値に至った時に当該部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知するので、監視対象の部屋の火煙が危険なレベルに達したことを報知するので、初期消火活動が可能な状態か、避難が可能な状態かを把握することが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を用いた一実施形態のシステムの概念的な構成図である。
【図２】本発明方法の滞在限界状態の検知レベルの設定のための出火室（事務所）の煙層温度の時間変化の算出例を示すグラフである。
【図３】本発明方法の滞在限界状態の検知レベルの設定のための出火室（物販店舗）の煙層温度の時間変化の算出例を示すグラフである。
【図４】本発明における滞在限界状態の検知レベルの設定のための出火室（ホテルの客室）の煙層温度の時間変化の算出例を示すグラフである。
【図５】本発明方法における出火室の形態毎の滞在限界状態の説明図であって、（ａ）は事務所の居室のような部屋の例、（ｂ）は物販店舗の例、（ｃ）は広い空間の事務所の居室の例、（ｄ）はホテルの客室の例を示す。
【符号の説明】
１    部屋
１ａ  天井面
２    廊下
２ａ  天井面
４    階段
５    火災感知器
１０  限界限界状態検出部
１１  感知器回線
１２  報知手段
【図１】
0003924114.tif 000008
【図２】
0003924114.tif 000009
【図３】
0003924114.tif 000010
【図４】
0003924114.tif 000011
【図５】
0003924114.tif 000012