東京理科大学「火災安全科学研究拠点」■研究成果概要報告書
スプリンクラー(SP)作動詩における熱及研

究 課 題

実 施 年 度び煙挙動に関する実験的研究-韓国型 SP による煙層の流速測定と既往の予測

平成 25 年度

式の検証-

所属
研究代表者

受入担当責任者

氏名

湖西大学(韓国)
權寧璡

問合せ先メールアドレス

jungangman@naver.com

氏名

松山賢

１．研究の背景および目的

スプリンクラー設備（以下、SP)は消火設備として、その消火性能に優れている。一番大衆的設備中の一つだ。しかし、SP が作動すると加圧噴射された水滴群によって、煙層を下部層へ連行する気流(以下，下降気流)が発生して、下部層は安全であるという避難安全設計の前提条件が成立しない。
既往の研究 1)は下降気流の物理現象を捉えることで、理論的考察を行い、その発生メカニ
ズム（下降気流及び粒速）を PIV システムを通じて、実験してこれを解明かした。
しかし、既往の研究は SP 粒径の大きさ及び粒子速度に関する事例が少ないから、その簡易予測式に対する綿密な検証が必要だ。従って、本研究では韓国の SP の事例を追加して、粒径及び粒子速度のデータベースを構築して、既往の簡易予測式を検証することに目的がある。
1)松山賢、土屋将人、「散水設備作動時における煙挙動に関する実験的考察－PIV による煙層の流速測定と理論的考察－」、日本建築学会大会学術講演梗概集、2012 年 9 月、pp．43～44

２．利用施設及び利用日
・ 火災実験用実大区画（散水設備対応） （2013 年 07 月 22 日 ～ 07 月 31 日）
・ ＰＩＶ燃焼場測定システム（2013 年 07 月 24 日 ～ 07 月 31 日）

３．実験方法・研究成果、および考察（申請時の計画に対する達成度合いも含む）
3.1 実験方法
3.1.1 スプリンクラーの噴霧液滴の特性に関する実験
SP は韓国で一般的に使用されている P 産業の製品を選定した。表 1 に示したように下向型(T-type)、開放型(O-type)、フラッシュ型(F-type)、住居型(R-type)の 4 種を選定した。
放水圧力と散水量は韓国の消防法に適合するように放水圧力は 0.1MPa であり、散水量は住居型(K=50)を除外すると、放水係数 K 値は 80 である。
噴霧液滴は粒径、粒速、散水分布の 3 種の項目について測定し、図 1 に噴霧液滴の実験方法を示した。粒径の測定は図 1 に示した測定位置で CCD カメラと Strobe を利用し、 画像データが得られ、粒速は PIV システムを利用し、変化を 視覚化した。散水分包は図 2 に示したように採水マス(0.1m2)を区画内の A∼F 軸で整列し、採水マスの重さ(kg)を測定した。
また、噴霧液滴に対する煙挙動のみを評価するため、区画内の散水範囲は 3/4 の面積のみ散水されるように取水升を設置した。

表１ スプリンクラーヘッドの概要
名称

T型

O型

R型

F型

呼称

T-K80

O-K80

R-K50F-K80

製造社
散水量

P 産業製
0.1Mpa0.1Mpa0.1Mpa0.1Mpa80L/min80L/min

50L/min80L/min

図 1 粒径及び粒速の測定範囲

図２ 放水量と散水分布

3.1.2 噴霧液滴のよる煙の下降気流に対する実験
本実験は噴霧液滴特性と同じ空間に PIV 測定装備を設置して実施した。
煙層の温度の差による下降気流の発生状況の比較と SP ヘッド別性能の差による 下降気流の発生状況の比較を修行した。
実験条件を表２に、測定装備の設置概要を図３に示した。
表２ 実験条件
Case

Fuelbasket(m2)Kind offuel

12

Ethanol

Sprinkle
r

Case

T80

10O80

11

Fuelbasket(m2)Kind offuelSprinkle
r
T80
O80

Ethanol

R5012F80

13T80

14O80

15R50168F8017F809None18None

3450.167n-heptane

R50F80T800.25O80n-heptane(a) z-z´ Plan(b) xyz coordinate(c) y-y´ section(d) x-x´ section

図３ 測定装備及び設置概要

R50

3.2 研究成果および考察
3.2.1 スプリンクラーの噴霧液滴の特性に関する実験結果（１）粒径測定
SP ヘッド別に約 3000 枚の有効なデータを入手した。 SP ヘッド別に平均粒径は Sauter平均直径の算出を実施した。 測定結果を表３に示した。
（２）粒速測定
粒速の測定結果を表２に示した。本硏究では SP 粒子に従う煙の下降気流を測定するもの
で、下部方向の Vector 成分値のみ示されている。
（３）散水分布測定
SP の散水分布の測定結果を図４に示した。 散水分布はディフレクター 形態によって分布されることを確認した。

表３ スプリンクラーの噴霧液滴の実験結果
List ofmeasurement
Sauter meandiameter(㎛)Particles
velocity(m/s)
Spray amount(mL/min․0.1m2)

T80

T80O80R50F803025026426102.354.924.996.64200141175208O80R50

図４

散水分布測定結果

F80

3.2.2 噴霧液滴のよる煙の下降気流に対する実験結果
図５に火源による HRR(Heat release rate)の測定結果を、図６に SP ヘッド下降気流の測定結果を示した。
SP ヘッド別下降気流の測定結果、火源が大きい場合は (0.25m2)下降気流が安定的に発生したが、火源が小さな場合は(0.1m2)安定的に発生しながった。しかし、SP ヘッドの種類による差は発生しながった。今後、火源の大きさを考慮した研究が必要であると判断される。

図 5 火源別 HRR の測定結果0.1m2 Ethanol

0.1m2 Heptane

0.25m2 Ethanol

図 6 SP ヘッド別下降気流の測定結果

0.25m2 Heptane

3.3 計画達成率
2013 年

2014 年

研究内容
4月

5月

6月

7月

8月

9月

10 月

11 月

12 月

1月

2月

予定

韓国型 SP の仕様調査
達成率

SP 及びその他消耗品の購入

100％

予定
達成率

100％

予定

実験実施
達成率

100％

予定

実験結果の整理及び分析
達成率

100％

予定

学会の論文作成及び提出
達成率

80％

予定

｢研究成果報告書｣の作成
達成率

100％

予定

｢研究成果報告書｣の提出
達成率

100％

3月

４．今後の展望（今後の発展性，見込み等についても記述）
本研究では韓国の SP の粒径及び粒子速度のデータベースを構築し、既往の簡易予測式を検証した。今後、韓日両国の SP 粒径の大きさ及び粒子速度などのデータベース構築及び両国間研究の発展可能性が大きく期待される。
５．成果の公表状況（学会への発表，学術誌への投稿等を記述。予定も含む）
1. 日本火災学会研究発表会 （2014.5.27∼28）* 韓国における スプリンクラー 作動時噴霧液滴特性及び煙挙動に対する研究- 作動時噴霧液滴特性及び煙挙動に対する研究 (尹雄起、徐東九、 權寧璡 (湖西大学)、沖永誠治、松山堅(東京理科大学))

2. 韓国防災学会 (2014.5 月 予定)- スプリンクラー作動時の噴霧液滴の煙に対する影響に関する研究 （予定）
６．経費の使用状況

消耗品費・会議費・印刷費等
事

項

旅費

金額(円)

事

項

東京理科大学宿泊施設利用料
韓国型 SP

人件費
金額(円)(8 泊 9 日×1 人)(13 泊 14 日×1 人)(食費)(11 泊 12 日×1 人)(湖西大学

135,000

購入費
東京理科大学まで往復交通費
3,830

湖西大学

(45,000×５人)

225,000

負担)(60,195×1 人)
264,135

399,135
負担分

金額(円)(50,985×4 人)

小計
東京理科大学項

人件費(10 泊 11 日×3 人)

3,830

小計

事

総計

負担分 総計小計

225,000

402,965 円

225,000 円※スペースが足りない場合はページを増やしても構いません。
※上記 5 に記載された成果公表については，別刷１部をご提出願います。PDF ファイル等の電子データでも構いません。
※本成果報告概要書に記載された内容は，本拠点の成果報告として Web 等で公開されることをお含み置き下さい。
※本成果報告概要書と併せて，研究報告書を提出頂いても構いません。(フォーマットは問いません。)※後日開催予定の成果講評会で使用されるプレゼンテーション用の電子ファイルについても提出願います。(学内での報告に使用)