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圧縮空気泡システムは、火災を消火したり、燃えていない領域を保護する 目的で難燃性泡を放出する消火活動に使用されます。
一般的なコンポーネントには、水源、遠心ポンプ、泡濃縮液タンク、ポンプの排出側の直接注入泡配合システム、混合室または装置、回転式空気圧縮機、および濃縮液、水、空気の正しい混合を保証する制御システムが含まれます。
説明
圧縮空気泡消火システムとは、泡を発生させるために泡溶液に圧縮空気を加える入口を備えた標準的な水ポンプシステムと定義されます。空気圧縮機はまた、吸引ノズルや標準的な水ノズルではなく、圧縮空気泡をガロン当たりで噴射するエネルギーも供給します。
CAFSは、火災三角形の3辺すべてを同時に攻撃することが証明されています。泡は燃料を覆い、燃料が酸素源を探す能力を低下させます。CAFS溶液は天井や壁に密着するため、熱を急速に減少させやすくなります。また、泡の不透明な表面は壁や天井に密着するため、燃料源を放射エネルギーから保護します。(Brooks, 2005; Brooks, 2006) - 後にNISTの研究で反証されました。下記参照。
CAFS は、泡が充填され、圧縮空気で加圧された 加圧水式消火器を指す場合もあります。
後に、CAFSは屋内火災の消火において通常の水よりも効果的ではなく、むしろ屋内攻撃に悪影響を及ぼす可能性があることが証明されました。また、CAFSは空気（火の四面体の一部）を取り込み、初期消火を試みる際に蒸気を多く発生させるため、屋内攻撃において消防士に火傷を負わせる傾向がありました。[1]
歴史
水が消火に完璧な手段ではないという考えは、WEクラーク（1991）が「水による消火は煩雑で、一般的に費用もかかる…必要な流量を確保できる水道本管の設置費用、消火栓の設置と維持管理、消防ポンプ車、消防ホース、ノズルの調達と維持管理費用を考えると、水はかなり高価な消火剤となる…水の使用は、消火に理想的な方法とは言えない…もっと良い方法が発見されるのを待っているに違いない」（p. 75）と述べているように、長年指摘されてきました。
リープソン（1996）は、「水は消火剤として非効率的である。大量の水を使用する必要があり、経済的にも物理的にもコストがかかる。これらのコストは消防士と地域社会に負担をかけることになる」（p. 5）と付け加えている。
消火のために水に泡添加剤を使用する方法は、化学泡を製造する方法に関する 1877 年の英国特許にまで遡ります (Liebson, 1991, p. xi)。英国海軍は1930 年代に圧縮空気で泡を発生させる薬剤の実験を行い (Darley, 1994)、米国海軍は1940 年代に可燃性液体の火災に圧縮空気泡消火システム (CAFS) を使用していました。1960 年代までには、DIY 洗車場では低圧で小径のホースとノズルを備えた CAFS を使用していました。これにより、毎分約 4 米ガロン (15 L) の洗浄液と毎分 4 立方フィート (0.11 m 3 ) の圧縮空気が流れ、ノズルの到達距離は約 40 フィート (12 m) でした (Rochna および Schlobohm, 1992)。
1970年代半ば、テキサス州森林局に勤務していたマーク・カミンズ氏は、テキサス・スノー・ジョブとして知られる水膨張システムを開発しました。カミンズ氏はCAFSを発明し、1982年に米国特許4318443を取得しました。この先駆的なクラスA CAFSは、食器用洗剤または地元の製紙産業から廃棄物として容易に入手できる松脂 石鹸誘導体を発泡剤として使用し、8～9の発泡剤に対して91～92の水の割合で混合し、毎分最大30米ガロン（110リットル）の流量を実現しました。持続時間は、コンプレッサーではなく圧縮空気シリンダーを使用することで制限されていました（マーク・カミンズ氏に付与された米国および外国の特許には、あらゆる種類の空気圧縮機と不活性ガス発生器も含まれていました）。 1980年代半ばまでに、米国土地管理局とマーク・カミンズが共同で行った研究により、ロータリー式空気圧縮機、遠心ポンプ、そして直接噴射式泡消火システムといった近代的な設計が開発されました（Fornell, 1991; IFSTA, 1966）。CAFSは、1988年のイエローストーン国立公園の山火事の際に、4階建てのオールド・フェイスフル・インが圧縮空気泡で覆われることで見事に保護されたことで、全国的な注目を集めました（Darley, 1994）。
1994年春、WS Darley & Co. 製の圧縮空気泡消火デモ車両が、 Troy Carothers氏によって北米大陸を東西に横断しました。その目的は、CAFS（水膨張ポンプシステム）の普及と、この比較的新しい技術を米国およびカナダの消防機関に紹介することでした。Darley Co. は数年前から Cummins 社と提携し、WEPS（水膨張ポンプシステム）デモ車両を開発していました。1994年の Darley デモ車両は、Darley AutoCAFS 製品の初期設計と組み立てに携わった Troy Carothers 氏によって運転されました。Carothers 氏は現在、Darley AutoCAFS マネージャーとして、Darley Co. の CAFS 開発のあらゆる側面を監督しています。このデモ車両のコンセプトは、1994年以来毎年継続されています。
フォームの種類
CAFSは、タイプ1（非常に乾燥）からタイプ5（湿潤）まで、様々な泡の粘稠度を実現できます。これらの粘稠度は、空気と溶液の比率、そしてそれよりは程度は低いものの、濃縮液と水の比率によって制御されます。タイプ1とタイプ2の泡は、泡が破裂して水分を素早く放出しないため、排出時間が長く、持続時間が長くなります。タイプ4やタイプ5などの湿潤泡は、熱を加えるとより速く排出されます。
CAFSを使用する大きな利点は、多様な品質や種類の泡を製造できる独自の能力を持ち、個々の火災状況に最適な泡消火剤を提供できることです。これにより、消防士は、戦術的使用や火災発生時の状況に合わせて最適な泡の種類をカスタマイズすることができます。
ジョニー・マードック氏は、いくつかの状況で乾燥したタイプ 2 泡をテストした後、次のように述べています。「蒸気の抑制、未燃焼の構造物の保護、未燃焼燃料を含む山火事の防火線の構築には、より乾燥した泡 (タイプ II、おそらくタイプ I) を使用するべきであるという共通認識が生まれています。…また、構造物の火災抑制には、より湿潤な泡 (タイプ IV またはタイプ V) が必要であり、構造物と山火事の両方のオーバーホールにはタイプ V 泡が必要です。」
圧縮空気泡を用いた構造物消火において、ドミニク・コレッティは、0.5立方フィート（0.014 m 3）/分から1米ガロン（3.8 L）/分の「空気対泡消火剤」比率を使用し、クラスA泡の割合を0.5%とすることを推奨しています。これは、一般的な1-3/4インチホースから、泡消火剤120米ガロン（450 L）/分と圧縮空気60立方フィート（1.7 m 3）/分の流量を生み出すことになります。この空気対泡消火剤比率により、湿潤で水切れの良い泡が生成され、炎を速やかに消火し、火災区画の温度を低下させます。また、この比率により、相対的に泡消火剤（液体）の流量が増加し、消防士の安全性を可能な限り最高レベルに維持することができます。（『圧縮空気泡消火システムハンドブック』、コレッティ、2005年）
コレッティ氏の流量に関する主張は、2007年2月にテキサス州ローゼンバーグで開催されたCAFSシンポジウムで示されたように、多くの業界専門家の間で合意に至っていません。シンポジウムのパネルは、毎分1米ガロン（3.8リットル）の泡溶液と毎分1立方フィート（0.028立方メートル）の空気を併用することで、最も効果的な消火ブランケットを生成できるという点で合意しました。さらに、通常のポンプ圧力100～125 PSIで、1-3/4インチのラインから排出される泡溶液と混合された空気の最大流量は、物理的に合計140～150を超えないことでも合意されました。言い換えれば、毎分70立方フィート（2.0立方メートル）の空気と毎分70米ガロン（260リットル）の水の同時流量は、その直径（1.75インチ）のホースの最大流量、つまり許容流量に近づいているということです。（テキサスCAFSシンポジウム、2007年2月）
水缶の変換
空気加圧水（APW）消火器は、一般的に、ピックアップチューブの水面より上の2つの1/8〜1/16インチの穴を開けることで、間に合わせのCAFS消火器に改造されます。次に、ユニットに1.5米ガロン（5.7 L）の水を満たし、クラスAの火災の場合は1％の割合で、クラスBの火災の場合は3％〜6％の割合で、クラスAフォーム、AFFF、FFFP、または市販の洗剤を水に追加します。通常、滑腔塗布ノズルの先端は、泡が適切に拡張できるように切断されます。ノズルをそのままにしておくと、より湿った泡になりますが、射程は長くなります。ノズルを切断すると、拡張した乾燥した泡になりますが、標準的な水ノズルほどの射程はなくなります。 CAFS 消火器には、AFFF および FFFP 泡消火器で一般的に使用される空気吸引装置を取り付けることもできます。これにより、泡はより膨張しますが、泡を破壊しない非吸引泡のような耐熱性がありません。
問題
2005年12月17日、ドイツのテュービンゲンで消防士2名が、建物内のホースの1本が破裂し、消火剤が不足した状態で炎上中に死亡しました。その後の事故の再現調査で、専門家はCAFS（消火剤）を充填したホースは、泡がホースを十分に冷却できないため、高温で破裂する可能性が高いことを発見し、驚きました。[2]
あらゆる種類の消防ホースは、ホースの破裂や断裂の影響を受けやすく、消防士の負傷や死亡につながる可能性があります。ホースラインが規定の期間、静水圧に耐えられることを確認するために、毎年ホースの静水圧試験を実施する必要があります。消防ホースの耐熱試験は試験基準に含まれておらず、ホースラインの破損が発生した火災における事例証拠として考慮されるべきです。ジェラルド・ヒューズ、シカゴ消防大隊長（退役）
参考文献
- ^ Weinschenk, Craig, et al. “Examination of Compressed Air Foam (CAF) for Interior Fire Fighting.” NIST Technical Note 1927, NIST, Jan. 2017, nvlpubs.nist.gov/nistpubs/TechnicalNotes/NIST.TN.1927.pdf.
- ^ 「テュービンゲン事故に関する公式報告書（ドイツ語）」
