基礎的な物理学および基礎的な化学

消火理論と設備
【消火理論】
●消火の3要素
燃焼の3要素:可燃物、酸素供給源、点火源の3つのこと。この3つが全部そろわないと燃焼は起きない。
*燃焼は、酸化反応連鎖によって続くことから、この燃焼の継続を加えて燃焼の4要素とする場合もある。
消火:燃焼の3要素のうち1つ以上を取り除くことで燃焼を中止させること。
消火の3要素:燃焼の3要素に対応した概念で、可燃物を取り除くこと(除去消火)、酸素供給源を断ち切ること(窒息消火)、点火源の熱を奪うこと(冷却消火)の3つである。
*燃焼の4要素に対応し、燃焼の継続を抑制する(負触媒によって化学反応連鎖を中断する)という方法もあるため、この抑制を加えて消火の4要素とする場合もある。
●消火方法
燃焼要素を取り除くことが主題となる。
① 除去消火
可燃物を取り除くことによって消火する方法。
例:ガスの元栓をしめることで、ガスの供給自体を断つ。
② 窒息消火
酸素供給源を断つことによって消火する方法。不燃性の泡や二酸化炭素などを用いると有効である。また、砂や土をかぶせるというのが最もシンプルな方法である。
例:容器中のアルコールに火がついた時に、上からふたをする。
③ 冷却消火
点火源から熱を奪うことによって消火する方法。可燃性液体の液温を引火点未満に下げたりするなどが有効である。
例:燃えている木片に水をかける。
④ 抑制消火(負触媒消火)
ハロゲン化物などの抑制作用(負触媒作用)によって、燃焼物と酸素と熱の連鎖反応を遮断することで燃焼を止める方法。
例:ガソリン火災にハロゲン化物を使用する(抑制消火であると同時に窒息消火でもある)。
●火災の区別
火災は、①普通火災(一般火災)(A火災)、②油火災(あぶらかさい)(B火災)、③電気火災(C火災)の3つに区別される。
①→普通の可燃物(木材、繊維など)による火災。
②→油脂類(ゆしるい)、可燃性液体(石油類など)などによる火災。
③→電気設備(電線、モーターなど)による火災。
*ゴロ:普通ゆでんはABC
●消火剤の種類
消火剤には、①水・泡系②ガス系③粉末系の3種類が存在する。
普通火災(A火災)には、①が有効だが、油火災(B火災)と電気火災(C火災)には②や③が適している。
●消火剤(水・泡系)
さらに水、強化液、泡の3つに分類される。
棒状放射:ノズルの先から棒状に放出する方法。
霧状(噴霧状)放射:ノズルの先から細かい霧状に放出する方法。
・水
比熱や蒸発熱が大きく、非常に高い冷却効果を持ち、さらにどこででも簡単に手に入るという利点がある。加えて、蒸発して生じる水蒸気が可燃性ガスや酸素を薄めるという特徴もあるため、普通火災(A火災)の消火剤として最も使われている
なお、油と水は混じり合わないため、油が水に浮き上がることでかえって炎が広がってしまう可能性があるため、油火災(B火災)には使用できず、感電の危険性があるため、電気火災(C火災)にも使用できない
ただし、霧状放射を行うなら電気火災(C火災)には適応可である。
*基本的に、第4類危険物による火災には水による消火は向いていないことが多いことに注意する。
・強化液
高濃度の炭酸カリウム水溶液である。冷却効果に加えて、抑制効果や消火後の再燃防止効果もある。普通火災(A火災)に適応できるのはもちろん、霧状放射なら油火災(B火災)と電気火災(C火災)にも適応可能である。
*水とは違い抑制作用があるため、油火災にも適応できる点に特に注意。
・泡
泡消火剤は泡が燃焼物を覆うことによる窒息効果を利用したもので、(1)化学泡と(2)機械泡の2種類がある。(1)は、炭酸水素ナトリウムと硫酸アンモニウムとの化学反応によって生じた二酸化炭素を含んだ泡を使うもので、(2)は水に安定化剤を加えて空気と水を混合することで生じる空気泡を使うものである。普通火災(A火災)と油火災(B火災)には適応できるが、電気火災(C火災)には適応できない(電気が泡を伝わり感電を起こす危険性がある)。
*アルコールやアセトンなどの水溶性液体による燃焼の場合には、耐アルコール泡を使用した消火剤を用いる。
●消火剤(ガス系)
さらに、二酸化炭素、ハロゲン化物の2つに分けられる。
・二酸化炭素
化学的に安定かつ不燃性空気より重いという特徴があり、電気絶縁性も高く、気体なので消火後の汚損(おそん)の問題がほとんどないという利点もある。これらの特徴から、室内の燃焼物周辺の酸素濃度を低下させることができる(窒息効果)。油火災(B火災)や電気火災(C火災)に適応する。ただし、密閉された場所で使用した場合に、酸欠状態に陥る危険があるため注意が必要である。
・ハロゲン化物
炭化水素分子内の水素原子をハロゲン(ふっ素など)と置換したもの。ハロゲン化物には窒息効果や抑制効果がある。また電気絶縁性も高い。一般的に用いられているものとして、ハロン1301(一臭化三ふっ化メタン)、ハロン2402(二臭化四ふっ化エタン)がある。油火災(B火災)と電気火災(C火災)に適応する。
●消火剤(粉末系)
さらに、りん酸塩類等を使用するものと炭酸水素塩類等を使用するものに分けられる。
・りん酸塩類等を使用するもの
りん酸アンモニウムに防湿処理を施したもの。抑制効果と窒息効果があり、電気絶縁性も高い。普通火災(A火災)、油火災(B火災)、電気火災(C火災)のどれにも適応できる万能の消火剤で、これを用いた消火器のことを、「ABC消火器」と呼び、広く使用されている。
・炭酸水素塩類等を使用するもの
炭酸水素カリウムに防湿処理をしたもの、または、炭酸水素カリウムに尿素を加えて防湿処理したもの。抑制効果や窒息効果を持ち、電気絶縁性も高い。油火災(B火災)と電気火災(C火災)に適応できる。
●消火剤まとめ
傾向としては、水・泡系は普通火災に向いていて、ガス系と粉末系は油火災と電気火災に向いている
ゴロ1:水に弱い炭酸ハロー(炭酸水素塩類と二酸化炭素(炭酸ガス)、ハロゲン化物)
ゴロ2:油に弱い凶暴水(棒状の強化液、水)
ゴロ3:電気に弱い凶暴水の泡(棒状の水と強化液、泡)
【消火設備】
●消火設備の種類
危険物を取り扱う製造所などでは、消火設備の設置が義務となっている。5種類があり、各々の特徴が大事となる。
・第1種消火設備:消火栓(屋内消火栓、屋外消火栓)→「~消火栓」
・第2種消火設備:スプリンクラー(スプリンクラー設備)→「スプリンクラー」
・第3種消火設備:泡・粉末等特殊消火設備(水蒸気または水噴霧消火設備、泡消火設備、不活性ガス消火設備、ハロゲン化物消火設備、粉末消火設備)→「~消火設備」
・第4種消火設備:大型消火器(大型消火器)→「大きな消火器」
・第5種消火設備:小型消火器とその他(小型消火器、水バケツ・水槽、乾燥砂等)→「小さな消火器等」
第1種消火設備と第2種消火設備は第4類危険物(引火性液体)の火災には適応されないことに注意!!
●第1種消火設備(消火栓)(図40)
屋内消火栓、屋外消火栓がある。消火栓位置がわかるように赤色灯が設けられている。消火栓箱内もしくはその近くに、加圧送水ポンプ起動のためのボタンがある。
●第2種消火設備(スプリンクラー)(図41)
火災発見と消火を自動的に行うことができる設備。天井にめぐらした配管に、一定間隔で噴出口(ヘッド)が設置されており、圧力のかかった水が常時末端にきている。熱がかかると自動的に噴出口が開き、シャワー状に噴水される。
●第3種消火設備(泡・粉末等特殊消火設備)
放射口から水蒸気や泡などを放射する。全固定式、半固定式、移動式がある。また、放射される物質が違えば特性も変わってくるため、各々を比較しながら理解することが必要である。
(水蒸気または水噴霧消火設備)
水を水蒸気として、また噴霧状にして噴射するもの。窒息効果冷却効果を発揮する。
(泡消火設備)
機械泡(空気泡)消火設備と化学泡消火設備の2つがある。普通火災(A火災)、油火災(B火災)に向いている
(不活性ガス消火設備)
手動もしくは自動で二酸化炭素窒素などを放出する。窒息効果を発揮する。室内など閉塞空間で使用する場合には、窒息の危険性に注意が必要である。
(ハロゲン化物消火設備)
ハロン1301(一臭化三ふっ化メタン)が主に用いられる。燃焼連鎖を止める抑制作用(負触媒作用)を発揮する。
(粉末消火設備)
加圧用ガス(窒素ガス、二酸化炭素)容器の弁を開放し、消火粉末容器にガスを送り込み、粉末をヘッドやノズルから放射する。
●第4種消火設備(大型消火器)と第5種消火設備(小型消火器)(図42)
消火剤の種類や、適応火災の種類などは第4種消火設備(大型消火器)と第5種消火設備(小型消火器)とで共通である。第4種消火設備は、第5種消火設備に比べて大きく、車輪に固定積載されている、含有されている消火剤の量が多い、放射時間が長い、放射距離範囲が広いなどの特徴がある。一方、第5種消火設備は初期火災、小規模火災を対象としている。どちらの消火設備も火災の区別ごとに決められた色の丸い標識がつけられている。普通火災(A火災)用は白色、油火災(B火災)用は黄色、電気火災(C火災)用は青色となっている(図43)。
*第4種消火設備と第5種消火設備の消火器には、水、強化液、泡、二酸化炭素、ハロゲン化物、消火粉末を放射するものがある(第3種消火設備には強化液はないことにも注意)。