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消化

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目次 †

消火 †

　消火には3つのやり方がある。このうちどれかを行えば火は必ず消えるが、中にはこの3つのやり方のうちのいずれかがを使用してはいけない場合（してしまうと被害が拡大する）がある。

除去 †

・除去効果は、消火方法の中でもっとも効果的であるが、ガスの元栓を閉める、バーナーの重油バルブを閉めるなどの例のように完全な除去効果をもつケースは非常に少ない。現実的に自己による火災の消火に、この効果を期待するのは極めてまれといえる。

・大規模な例としては、油田火災に爆薬を用いて原油を除去する方法もある。

・親和性の可燃性液体（アルコールなど）が燃えているときに水を注ぐ希釈消化も広い意味では除去消化に含まれる。

窒息 †

・燃焼に必要な酸素の供給を断てば、火は次第に消えていく。空気中には酸素が約21%含まれているが、これを15%以下にすれば燃焼の継続は不可能になり、火は消えていく。人間の場合は18%以下にすると酸素欠乏状態になる（労働安全衛生法）。

・石油火災にはこの窒息消火法が有効である。

・燃えているものに蓋をしてしまうわけだが、消火薬剤を蓋にして窒息を実現するわけだ。燃焼している個所へ消火薬剤を放射することによって、薬剤が火面の上を覆って空気中の酸素と可燃物との接触を遮断する。なので、この蓋は地面との間に可燃物をはさみ込めるように、空気比重が大きいものを使用する。

・この消火薬剤の種類の違いによって、火面の上を覆うやり方にもいろいろある。

不燃性の泡で覆う方法 †

・泡は隣の泡どうしがつながっているばかりではなく、上下方向にも何段も重なっていて完全に空気を遮断する。泡のかかったところは窒息効果によって消火される。

・泡は一般的に、おおむね2種類の薬品を別々にしておいて使用するときにこれを混ぜ合わせ、化学反応を起こさせて作る。この泡を化学泡と呼ぶ。

・泡の中の気体は化学反応によって作られた炭酸ガス、あるいは窒素である。これに対して、機械泡といっているのは特別の形状をしたノズルから吹き出す薬剤の圧力によって吸い込まれた外部の空気が作る泡である。この泡は特にエアフォームと呼ばれている。

・太平洋戦争中、アメリカの空母にはすでに、この消火方法が採用されていて非常に有効に働いた。 日本の空母が航空ガソリン用パイプからの漏洩によって爆沈したのに対して、大破沈没するはずのアメリカの空母が何ともなく、次に出撃してくることができたのは、こうした消火設備があったからである。戦後いち早く我が国の市場に出てきた本格的な消火器は、これと同じ原理のものである。

CO2で覆う方法 †

・不燃性のガスであり、かつ空気より重いCO2ガスは窒息効果があり、第4類の危険物の消火に用いられる。

・CO2ガスの空気比重は1.52とかなり重く、上部に拡散しないで、低所に滞留するため、燃焼面を覆うことができる。

・CO2ガスは液化してボンベの中に入っているので、放射する際は、高圧の液化炭酸が低圧の大気中に急に出てくるわけであるから、断熱膨張による温度低下によって、ほとんど全部の液体が固体のドライアイスになってしまう。これが火に当たってCO2ガスとなって窒息消火する。

・油火災や電気火災（CO2ガスは電気の不良導体）に適する。しかし、固体の表面に付着できないので、普通火災ではあまり効果がない。

・また、CO2ガスは冷却もあわせて行えるが、密閉した部屋では人体に危険であり、使用することができない。

消火粉末で覆う方法 †

・消火粉末としては、従来は炭酸水素ナトリウムを用いるのが一般的であった。これは重曹と呼ばれている白い粉で、胃の痛いときに飲んだり、料理に使ったりするが、現在は重曹よりも効果の高いほかの消火粉末を各種使用している。

・重曹などの粉末が火災に対して放射されるときには、まず細かい多量の粉末がCO2や窒素ガスの圧力によって燃焼面の上を広く厚く覆う。この粉末によって燃焼面が空気から遮断され、このときに起こる窒息効果によってほとんどの油火災は鎮火される。

・さらに、この粉末が火災の熱によって分解し、大量のCO2ガスや水蒸気、またその他の不燃性の重いガスを発生し、この窒息効果によって完全に消火される。

・このように粉末で覆う消火法は可燃性の液体の火災ばかりではなく、ガスの噴出している場合の火災に対しても非常に有効である。

・また、粉末自身は電気の不良導体なので、電気の火災に対しても有効であり、消火器として最近では広く使用されている。 ・消火粉末の消火効果には、窒息効果ばかりでなく抑制効果もあり、いっそう消火には力を発揮する。

・消火粉末による消火効果は非常に高く、溶接用のアセチレンに着火した場合にでも有効な消火が可能である。アセチレンボンベは内圧が高く（15kg/cm2）、漏れているガスに着火すると、ものすごい高い炎をあげ、高温度で大きな音を出して燃える。側へ近寄ることが不可能でCO2のように2〜3mしか放射できないものは使えないし、泡は高圧のアセチレンガスに吹き飛ばされて全然火は消えない。これに対して、粉末は粉末自身が火災の部分を直接追おうため瞬時に鎮火する。

ハロゲン化物の蒸気で覆う方法 †

・フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンのことをハロゲンといい、これらの化合物をハロゲン化物という。この中で消化剤として使用しているのは、フッ素、塩素、臭素の化合物である。

・一般にこれらの化合物の蒸気は、不燃性なので消化剤として使用できる。その他にこの蒸気には次のような特性がある。

• 空気より重い
  • 空気より重いということは、燃焼面を遮蔽する効果が大きいことを意味する。
• 容易に気化する
  • 消防法では以前はハロゲン化物のことを蒸発性液体といっていたように、低い温度で沸騰し容易に蒸気になるのがハロゲン化物の特徴である。

固体で燃焼物を覆う方法 †

・乾燥した砂などを燃焼している個所にかけると、火が消えることがよくあるが、そのほかさまざまなものを砂と同じように消火に利用している。

冷却 †

・熱を奪い、燃焼物を冷却することによって消火する方法である。

・一般に可燃物は着火温度以下に冷却すれば燃焼が継続できない。

　燃焼の3要素中にあるように、点火源から熱を奪い燃焼物を着火温度以下に下げることによって消火できる。

・冷却消火法は、消化剤として燃焼物を冷却する冷却材が必要となる。冷却による消火のメカニズムは、燃焼によって発生する熱が他の分子に対する熱源となることを防ぐために燃焼がストップするということである。

・温度を低下させるには、物質の三態をある方向に変えることによって容易に行うことができる。そして、この方法もっとも冷却効果が優れている。

・高圧の気体が熱の収支をともなわないで体積だけが膨張する場合にも冷却される（断熱膨張と呼ぶ）。

・また、低い温度の物質（気体、固体、液体）に直接触れることにより、熱伝導によって温度が下がる。

・冷却を消火に利用するのには、この3つの方法（潜熱の利用、断熱膨張、熱伝導）を使う。それらは単独で使用される場合もあるが、多くの場合は複雑に関連しあって、より冷却の効果が現れるように組み合わせて使用される。

・水は気化の潜熱が大きいために冷却材として優れている。

抑制 †

・点火源があると可燃物の分子は点火源の熱エネルギーによって活性化する。そして、酸素と化合するようになって燃焼が起こり、このときの燃焼熱が次の分子を活性化する。この関係が連続することによって燃焼が継続し、あるいは拡大することになるのである。

・点火源は活性化のエネルギーを与えるものと呼ばれることもある。このときに水分などがあると、これを蒸発させるために熱エネルギーが奪われ、活性化が鈍る。また、吸熱反応の場合には、やはり熱エネルギーによる活性化がおこなわれずに燃焼が起こらない。

例1：ハロゲン化物やCO2には窒息効果とは別に、これと似た効果があり、可燃物の燃焼を妨害させる。

例2：粉末消化剤にも同様の作用がある。これらを抑制効果（負触媒効果）と呼ぶ。

消化設備 †

　消化設備は第1種〜第5種に分けられる。

• 第1種消化設備
  • 屋内・屋外消火栓
• 第2種消化設備
  • スプリンクラー設備
• 第3種消化設備
  • 固定式消化設備（水噴霧消化設備、泡消化設備、二酸化炭素消化設備など）
• 第4種消化設備
  • 大型消火器で消化剤の量が多く、放射距離範囲が広い。
• 第5種消化設備
  • 水バケツまたは水槽、乾燥砂、膨張ひる石または膨張真珠岩

消火器 †

・消火器とは、「水その他の消化剤を圧力により放射して消火する器具で人が操作するものをいう」と規格省令第1条の2に定義されている。

・圧力で放射するというが、主として内部に圧力を持つ気体をあらかじめ入れておく場合と、化学反応の結果内部に新しく圧力が発生する場合のものと2つある。

・消火器はそもそも、火災の初期の段階においてこれを抑圧・消化させるものであり、いわゆる初期消火に使用されるものである。ほとんどの火災は初期消火が勝負で、このときに消化できるか否かが、火災の被害を小さくできるか大きくしてしまうかの分かれ道になると言われている。

・初期消火を有効に行うためには、消火器は誰でも簡単に使用できる構造や機能を有するものでなければならない。

・規格省令第5条には操作の機構として、「消火器はその保持装置から取り外す動作、背負う動作、およびその安全装置をはずす動作を除き1動作（化学泡消火器および背負式の消火器にあっては2動作以内、車載式消火器にあっては3動作以内）で容易かつ確実に放射を開始することができるものでなければならない」と規定されている。

　つまり、消火器は1動作で一発で放射をすることが原則となっているということである。

　しかし、泡消火器のように転倒してから使用するものについては、2動作でもよく、車載式のように大型のものになるとその他色々な動作が付随してくるので3動作になる。

消火薬剤の種類と概要 †

消火器の設置 †

・通行避難に支障がなくかつ使用に際して容易に持ち出すことができる個所に設置すること。→初期消火が十分行えるために設けられた規定

・床面からの高さが、1.5m以下の個所に設置すること。→初期消火が十分行えるために設けられた規定

・水その他の消化剤が凍結し、変質し、または噴出する恐れが少ない個所に設置すること。→消火器そのものが、いざというときに使用できないということにならないように設けられた規定されている。

危険物施設における設置 †

・消防法規則第6条においては、「消火器は防火対象物の階ごとに設置し、危険物、準危険物または特殊可燃物を貯蔵しまたは取り扱う場所の各部分からそれぞれの消化器にいたる歩行距離が20m以下になるように配置しなければならない」と定められている。

　直線距離でなく歩行距離が20m以下となっているので、具体定期に歩行して距離を測定しなければならない。

・大型消火器については別であり、危険物施設では「半径30mの円の面積に1ヵ所設けること」となっている。

・また、危険物施設には普通の規定による消火器の設置するほか、「付加装置」が義務付けられている。

・さらに、その危険物の火災に適応するとされる消火器を指定数量と取扱数量から割り出した能力単位以上の消火器を設置する必要がある。

能力単位と所要単位 †

・能力単位とは、消火器の能力を表す目安である。一方、所要単位とは、消火器を使用して火災を消す能力の目安である。

・能力単位が所要単位を上回るようにならなければならない。

・能力単位については省令第2条で、「消火器は第3条または第4条の規定により測定した能力単位の数値が1以上でなければならない。ただし、大型消火器でA火災に適応するものにあっては10以上、B火災に適応するものにあっては20以上でなければならない」となっている。

標識 †

・消火器を設置した場所には、見やすい位置に標識を設けなければならないとなっている。赤色字に白文字で「消火器」と標識する。

・消火器本体には、それがどの火災に適するかを示す標識を設ける。

小型消火器の種類 †

酸・アルカリ消火器 †

・消火器の出題の中で、もっともよく出題される。

・酸とアルカリの中和反応を利用する。

酸＋アルカリ→塩＋水

・酸・アルカリ消火器は、消化剤として、酸とアルカリが入っており、消火器に際しては中和反応によって水が出てくる。

・酸には硫酸、アルカリには重曹（炭酸水素ナトリウム）を使用する。これが水溶液になっているので、次のような反応になる。

H2SO4＋NaHCO3＋H2O→NaSO4＋CO2＋H2O

　硫酸ナトリウムと大量の水が炭酸ガスの圧力によって7〜8mくらいの噴射力をもって噴出してくる。

泡消火器 †

・泡消火器も、酸・アルカリ消火器と同じように、2種類の薬品を反応させることによって放射する。この2種類の薬剤も同様に酸性とアルカリ性の薬品である。この2つの消化剤を別々の容器の中に入れておき、使用するときはこれを混ぜ合わせて反応を起こさせる。このために鉄製容器の中に合成樹脂製の容器（塩ビあるいはポリエチレン）が入れてあり、それぞれを外筒と内筒と言うが、全体を上下反対に転倒すると、内筒の中の酸が外筒のアルカリと混ざるように工夫してあり、混ざることにより中和反応が起こる。

・酸には硫酸アルミ、アルカリには重曹を使用する。これらが水溶性になっているので、次のような化学反応を起こす。

6NaHCO3＋Al2(SO4)2→3Na2SO4＋2Al(OH)3＋6CO2

　ちなみに、Na2SO4は硫酸ナトリウム（石こう）、Al(OH)3は水酸化アルミニウムである。これらの生成物が炭酸ガスを含んだ多量の泡となって噴射されているのである。

強化液消火器 †

・機械泡消火器と同じく蓄圧式の消火器である。

・蓄圧式とは、空気または窒素ガスを消火器本体内に9.8kg/cmSPU{2};程度の圧力で封入しておき、使用時にはこの圧力で噴出させるものであるから、容器は水密気密構造で、内部には防食加工が施されている。

・強化液消化剤は、強いアルカリ性を示すので、人が触れると危険。ただ、防食加工は泡消火器の外筒と同様に酸に触れていないために比較的取扱いが容易であるという利点がある。

・「棒状の強化液を放射する」消火器と「霧状の強化液を放射する」消火器とは、ノズルの形が違う。残りの部分は両消火器ともまったく同様である。使用に当たっては安全栓（あるいは安全ピン）を抜いて、レバーを押すだけで放射する。放射距離は4〜10mである。

・消化剤は黄味がかった強アルカリ液であるが、一度充填すると変質の恐れがほとんどないので、いつまでも使用できる。しかし、蓄圧ガスが抜ける恐れがあるので、圧力計で時々調べて7〜9.8kg/cm2内にあるようにチェックする必要がある。 なぜ9.8kg/cm2という半端な数になっているかというと、10kg/cm2以上になると高圧ガス取締法の規則を受けて、例えば構造上難しい問題が出てきたりするからである。

・強化液消火器は、霧状に噴射すればA,B,C火災に適応する。

粉末消火器 †

・粉末消化剤には各種あるが、いずれも微粒子で、噴出されると煙のように空中に漂うほどである。種類に応じて色分けがされている。

・この粉末は、粒子が細かいこともあって吸湿しやすく、吸湿するとすぐに固まるので、火災の際に放射できなくなることになる。そこで、吸湿しないように容器は密閉構造になっているのはもちろんであるが、噴射時に吸湿して少し固くなりかけた消化剤をほぐすことができるような工夫もなされている。

炭酸ガス消火器 †

・高圧のCO2ガスを使用するため、容器は高圧ガス取締法の規制を受け、継目なし鋼製高圧ガス容器である。

・高圧ガスなので、容器の塗色は1/2以上を緑色をしなければならず、消火器であるので25%以上が赤色に仕上げることになっていて、概ね全体を2色に塗り分けている。

・高圧ガス取締法による容器証明書が交付された容器には、サイホン管、容器弁、ホースおよびホースホーンが付いており、内部の液化炭酸はこの順序の通路を通って噴射する。この消火器は風上からホウキではくように放射するとよいと言われている。液化ガスなので、かなり低温でも使用できるが高温の場所には弱い点がある。使用温度範囲は-30℃〜+40℃となっている。

・ホーンを火点に向けてレバーを握れば、すぐ放射し、レバーを離すと自動的にCO2ガスは止まるが、このままでまた保管をしておき、再び火災時に使用することができる。何回でも使用できる。

・液化炭酸は、JIS K 1106の2種、または3種のものを使用することになっている。無色無臭、消化後も周囲を汚さない。

ハロゲン化物消火器 †

・現在使用されているのは、ハロン1301とハロン2402である。

• ハロン1301消火器
  • この消化剤「一臭化三フッ化メタン」は、液化ガスの形で消火器の中に充填してあるが、圧力が高い（20℃で14kg/cm2）ので、これも高圧ガス取締法の規制を受ける。
  • よって、容器証明書が付けられており、表面は赤色の塗色とねずみ色の2色に塗り分けている。もちろん、継目なしの銅製容器である。
  • ハロン1301消火器にはホースがなく、ホーンが直接消化器に付いている。
  • 放射距離は1〜2mと短い。
  • 放射時間も14秒と短いが、安全栓を抜き火点に向けてレバーを握れば、すぐ放射する。
  • 使用温度範囲は-30℃〜+40℃、低温の場所に保管するのは差し支えないが、高温の場所には不向きである。
• ハロン2402消火器
  • この消火器は、消化剤がジブロモテトラフロロエタンであるので、省略してFBという。
  • 本体容器は黄銅（しんちゅう）製で、容器内には消化剤と蓄圧ガスが入っている蓄圧式の消火器である。
  • 蓄圧ガスは乾燥空気または窒素ガスである。
  • 圧力計が付いていて、6〜9.8kg/cm2の範囲内で使用するようにこの圧力範囲の目盛りに緑色の印が付いている。
  • 容器自体の耐圧試験は、15.7kg/cm2で行っている。
  • そのままの状態でレバーを握ると、放射バルブが開いて消化剤が蓄圧ガスによって押し出されてくる。
  • 放射距離は3〜7m。
  • 放射時間は約15秒。
  • ホースがない。容器本体を手に持ってから火点にノズルを向けて直接に放射する。
  • 負触媒効果が非常に大きいので、油火災に対する消化能力が優れている。
  • 使用温度範囲は-30℃〜+40℃。高温場所の設置は適していない。

水消火器 †

・消化剤はただの水。 普通の消化剤は、かなり高度な化合物を使用しているが、水であっても消化剤であり消化に役立っている。

・消化剤である水は、蒸発の潜熱が大きく優れた消化剤である。その他、他の消化剤に比べて比熱が小さいこと、熱伝導がよいことなどの性質が消化剤として有利に働くが、第4類の危険物の消火には使えない。

・使用法は、反覆してハンドルを押すことによって放射する。水は濾過網を通してホースやノズルにつまらないようにしてある。

・容器本体は黄銅製のバケツ型。

小型消火器 †

大型消火器 †

・第4種の消火器は、消化剤の充填量が多く、能力単位の数値がA火災に適応するものにあっては10以上、B火災に適応するものにあっては20以上なければならないことになっている。その充填量は次の通りである。

・消化剤も重いうえに、消火器本体や加圧ガスボンベの重量も大きいので、その多くは車輪を有する車載式消火器となっている。

・車載式消火器は、「3動作以内で容易にかつ確実に放射を開始できるものでなければならない」となっていて小型消火器より2動作ほど多くなっている。

・また、大型消火器は、すべてホースが付いている。

・消化器そのものは、「ホースを取り付けなければならない。ただし、ハロゲン化物消火器でその薬剤量が4kg未満のものまたは粉末消火器で薬剤量が1kg以下のものについてはこの限りではない」と省令で定められている通り、ホースのないのは小型消火器のうちのハロゲン化物と粉末の一部だけである。

・大量の危険物を取り扱う製造所などでは、所要単位が大きくなる関係上多数の小型消火器を乱雑に格納することにもなり、大型消火器を設置するケースが多くなる。