JP5234907B2 - Temperature prediction apparatus and program - Google Patents
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Description
本発明は温度予測装置及びプログラムに係り、特に、被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体の温度を予測する温度予測装置、及び、コンピュータを前記温度予測装置として機能させるための温度予測プログラムに関する。 The present invention relates to a temperature prediction instrumentation 置及 beauty programs, in particular, the temperature predicting apparatus for predicting the temperature of the target object under heating with the combustion of the combustion object及 Beauty, for causing a computer to function as the temperature predicting apparatus Relates to a temperature prediction program.
建物を構成する鋼材の耐火設計では、例えば非特許文献１に記載の演算式(次の(１)式を参照)等を用いて火災時に加熱を受ける鋼材の温度を予測し、予測した温度が基準値以上か否かが確認される。そして、予測した温度が基準値以上の場合は、鋼材の耐火被覆を設けることが選択されると共に、火災時の鋼材の温度が基準値未満になるように耐火被覆の厚みが検討・決定される。 In the fireproof design of steel materials that make up a building, the temperature of the steel material that is heated in the event of a fire is predicted using, for example, the arithmetic expression described in Non-Patent Document 1 (see the following equation (1)), and the predicted temperature is It is confirmed whether or not the reference value is exceeded. When the predicted temperature is equal to or higher than the reference value, it is selected to provide a fireproof coating for the steel material, and the thickness of the fireproof coating is examined and determined so that the temperature of the steel material at the time of the fire is less than the reference value. .
但し、Ｍsは鋼材の単位長さ当りの質量、Ｃsは比熱、Ａsは単位長さ当りの表面積、Ｔrは周辺空気温度、Ｔfは火炎温度、Ｔsは鋼材の温度、αrは鋼材と雰囲気との間の熱伝導係数、εrは周辺空気の輻射率、εsは鋼材表面の放射率、εr,rsは周辺物体と鋼材の合成放射率、εfは火炎の等価放射率、εr,fsは火炎と鋼材の合成放射率、σはステファン・ボルツマン係数、φfは形態係数である。
本願発明者等は、建物のエレベータシャフト内やパイプシャフト内に配設されたケーブルが燃焼する火災が発生した場合に、エレベータシャフトやパイプシャフトの周囲に配設されている鋼材の温度を確認するため、前記ケーブルを燃焼させ、その近傍に配設した鋼材の温度等を測定する実験を行った（詳細は後述）。その結果、従来方式の温度予測では予測結果が実際の温度（測定結果）と大きく相違しており、従来方式の温度予測では予測精度が非常に低いことが明らかとなった。 The inventors of the present application confirm the temperature of the steel material disposed around the elevator shaft and pipe shaft when a fire occurs in which the cables disposed in the elevator shaft and pipe shaft of the building burn. Therefore, an experiment was conducted in which the cable was burned and the temperature of the steel material disposed in the vicinity thereof was measured (details will be described later). As a result, it has been clarified that the prediction result in the temperature prediction of the conventional method is greatly different from the actual temperature (measurement result), and the prediction accuracy is very low in the temperature prediction of the conventional method.
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体の温度の予測精度を向上できる温度予測装置及び温度予測プログラムを得ることが目的である。 The present invention has been made in view of the aforementioned, an object is to obtain a temperature prediction instrumentation 置及 beauty temperature predicting program that can improve the prediction precision of the temperature of the target object under heating with the combustion of the combustion object It is.
まず、本願発明者等が行った実験について説明する。この実験では、図１に示す実験装置（架台）の上端から試験体としてのケーブルを釣り下げ、釣り下げたケーブルの下部をバーナによって10分間加熱して燃焼させた。なお、エレベータシャフト内に配設されるケーブルは、一端がエレベータケージに接続されエレベータケージの制御用として用いられるテールコードと、各階に設けられた表示灯等の制御に用いられる塔内ケーブルに大別され、テールコードと塔内ケーブルは直径や心数等が相違している。実験では、テールコード用のケーブル及び塔内ケーブル用のケーブルを各々用い、エレベータシャフト内での配設状態を模して、テールコード用のケーブルはＵ字型に釣り下げ、塔内ケーブル用のケーブルは３本を１束として釣り下げた。 First, experiments conducted by the inventors will be described. In this experiment, a cable as a test body was hung from the upper end of the experimental apparatus (mounting base) shown in FIG. 1, and the lower part of the hung cable was heated by a burner for 10 minutes and burned. Note that the cable disposed in the elevator shaft is mainly used for a tail cord that is connected to the elevator car at one end and used for controlling the elevator car, and a tower cable that is used for controlling an indicator lamp provided on each floor. The tail cord and the cable in the tower are different in diameter and number of cores. In the experiment, the cable for the tail cord and the cable for the cable in the tower were used, respectively, and the cable for the tail cord was suspended in a U shape, imitating the arrangement state in the elevator shaft, Three cables were hung as a bundle.
また、鋼材としてはＨ形鋼（H-100×75×9×12）を３本用い、それぞれケーブルの表面から0.2ｍ、0.4ｍ、0.6ｍの位置にほぼ水平に配置する（図１に示す鋼材１〜鋼材３も参照）と共に、鋼材のうちケーブルと向かい合う面の反対側の面を耐火被覆（断熱材）で覆った。鋼材の表面温度は、鋼材の長手方向中央部に設置した熱電対によって測定した。更に、ケーブルを挟んで鋼材と反対側でかつケーブルから1ｍの位置に熱電対及び放射計を設置し、当該熱電対によって周辺雰囲気温度を測定すると共に、放射計によって放射熱流束を測定した。図２には、テールコード用のケーブルを燃焼させた際の鋼材の温度の測定結果を一点鎖線で示し、従来方式の温度予測で鋼材の温度を予測した結果を破線で示す。なお、図２に示す従来方式の温度予測では、形態係数φfとして、温度予測対象の鋼材からの距離が最も近い位置でケーブルが燃焼した場合に相当する一定値を用い、前記位置でケーブルが燃焼している状態が15分間継続したものとして鋼材の温度を予測している。また、放射面の温度は600℃とした。図２に示す両者の結果を比較しても明らかなように、従来方式の温度予測で鋼材温度を予測した結果は実際の鋼材温度と大きく懸け離れており、従来方式の温度予測では予測精度が非常に低いことが明らかとなった。 In addition, three H-shaped steels (H-100 × 75 × 9 × 12) are used as the steel materials, and they are arranged almost horizontally at positions 0.2 m, 0.4 m, and 0.6 m from the cable surface, respectively (shown in FIG. 1). In addition, the surface of the steel material opposite to the surface facing the cable was covered with a fireproof coating (heat insulating material). The surface temperature of the steel material was measured by a thermocouple installed at the center in the longitudinal direction of the steel material. Furthermore, a thermocouple and a radiometer were installed at a position 1 m from the cable on the opposite side of the steel with the cable interposed therebetween, and the ambient atmosphere temperature was measured by the thermocouple, and the radiant heat flux was measured by the radiometer. In FIG. 2, the measurement result of the temperature of the steel material at the time of burning the cable for tail cords is shown by a one-dot chain line, and the result of predicting the temperature of the steel material by the temperature prediction of the conventional method is shown by a broken line. In the temperature prediction of the conventional method shown in FIG. 2, a constant value corresponding to the case where the cable burns at the position where the distance from the steel material to be temperature predicted is the closest as the form factor φf, and the cable burns at the position. The temperature of the steel material is predicted assuming that the condition has been continued for 15 minutes. The temperature of the radiation surface was 600 ° C. As is clear from the comparison of the two results shown in FIG. 2, the result of predicting the steel temperature by the temperature prediction of the conventional method is far from the actual steel temperature, and the prediction accuracy is very high by the temperature prediction of the conventional method. It became clear that it was very low.
なお、この実験ではテールコード用のケーブル及び塔内ケーブルとして各々複数種のケーブルを用いたが、各種の塔内ケーブルは実質的に燃焼しなかったため、図２では、テールコード用の複数種のケーブルのうち発熱速度及び放射強度が最大値を示したケーブルを燃焼させたときの、ケーブルからの距離が最も小さい鋼材（ケーブルからの距離＝0.2ｍの鋼材１）における表面温度の測定結果を示している。 In this experiment, a plurality of types of cables were used as the tail cord cable and the tower cable. However, since the various types of tower cables did not substantially burn, in FIG. Shows the measurement results of the surface temperature of the steel material with the shortest distance from the cable (distance from the cable = 0.2 m steel material) when the cable with the maximum heat generation rate and radiation intensity was burned. ing.
本願発明者等は上記結果を受けて、従来方式の温度予測で予測精度が低い理由について検討した。実験に用いたケーブルを含む通常のケーブルは難燃性で燃焼時間が短く、実験では、ケーブルの燃焼状態が、時間経過に伴い、ケーブルの長さ方向に沿って上方へ徐々に延焼していくと共に、一定時間燃焼して鎮火した部分もケーブルの長さ方向に沿って上方へ徐々拡がっていくように推移することが観察された。本願発明者等は、実験で観察された上記のような時間経過に伴うケーブルの燃焼状態の推移に基づき、ケーブルの燃焼では、ケーブルのうち燃焼部分（放射面）と鋼材との相対位置や、鋼材から見たときの放射面の面積が時間経過に伴って変化するのに対し、従来方式の温度予測では、加熱を受ける物体に対して一定位置に位置している火源から、一定量の放射熱が一定時間放射されることを前提として温度予測を行っており、これが従来方式の温度予測で予測精度が低い理由ではないかと推測した。 Based on the above results, the inventors of the present application examined the reason why the prediction accuracy is low in the conventional temperature prediction. Ordinary cables including those used in the experiment are flame retardant and have a short burning time. In the experiment, the burning state of the cable gradually spreads upward along the length of the cable over time. At the same time, it was observed that the portion burned for a certain period of time and extinguished also gradually moved upward along the length direction of the cable. The inventors of the present application are based on the transition of the combustion state of the cable with the passage of time as described above, and in the combustion of the cable, the relative position between the combustion part (radiation surface) and the steel material of the cable, Whereas the area of the radiation surface when viewed from the steel material changes with time, in the conventional method of temperature prediction, a certain amount of heat is generated from a fire source located at a certain position with respect to the object to be heated. Temperature prediction is performed on the assumption that radiant heat is radiated for a certain period of time, and it is assumed that this is the reason why the prediction accuracy is low in the conventional temperature prediction.
上記の推測の正否を確認するために、本願発明者等は、上記の実験においてケーブルの燃焼状態（の推移）を観察した結果に基づき、上記の実験におけるケーブルの燃焼の進行に関連するパラメータとして、火炎の上方伝播速度Ｖ1、鎮火速度Ｖ2及び燃焼時間Ｔbを求めたところ、それぞれ火炎の上方伝播速度Ｖ1＝0.5ｍ／分、鎮火速度Ｖ2＝0.5ｍ／分、燃焼時間Ｔb＝10分となった。このパラメータに基づき、ケーブルの燃焼部分に相当する放射面を、時間経過に拘わらず長さが5ｍかつ幅がケーブルの幅の0.7倍の幅（放射が生ずる高温部分がケーブルの幅よりも小さいことを考慮した）で、0.5ｍ／分の速度で上方へ移動する放射面モデルとしてモデル化した。従来方式の温度予測に用いている前出の(１)式における形態係数φfは、温度予測対象の部材の位置からの視界内に占める放射面の面積の割合を表しており、従来方式の温度予測では形態係数φfとして一定値が用いられていたが、本願発明者等は、新たな温度予測方式として、上記の放射面モデルに基づき各時刻における鋼材と放射面との相対位置及び放射面の面積を演算して各時刻における形態係数φfを各々求め、各時刻における形態係数φfを順に用いて各時刻における鋼材の温度の予測演算を行った。演算結果を図２に実線で示す。なお、放射面の温度は従来方式と同様に600℃とした。 In order to confirm the correctness of the above estimation, the inventors of the present application, as a parameter related to the progress of the cable combustion in the above experiment, based on the result of observing the cable combustion state in the above experiment. When the flame upward propagation velocity V1, the quenching velocity V2 and the combustion time Tb were determined, the flame upward propagation velocity V1 = 0.5 m / min, the quenching velocity V2 = 0.5 m / min, and the combustion time Tb = 10 minutes, respectively. It was. Based on this parameter, the radiation surface corresponding to the burning part of the cable is 5 m long and 0.7 times the width of the cable regardless of the passage of time (the high temperature part where radiation occurs is smaller than the cable width). In consideration of the above, it was modeled as a radiation surface model moving upward at a speed of 0.5 m / min. The form factor φf in the above equation (1) used for the temperature prediction of the conventional method represents the ratio of the area of the radiation surface in the field of view from the position of the temperature prediction target member. In the prediction, a constant value was used as the form factor φf, but the inventors of the present application, as a new temperature prediction method, based on the above-mentioned radiation surface model, the relative position of the steel material and the radiation surface at each time and the radiation surface The area was calculated to obtain the shape factor φf at each time, and the shape factor φf at each time was used in order to predict the temperature of the steel material at each time. The calculation result is shown by a solid line in FIG. The temperature of the radiation surface was 600 ° C. as in the conventional method.
図２からも明らかなように、新たな温度予測方式によって得られた鋼材の温度は、実際の鋼材の温度に非常に近い値を示している。この結果から、放射面と鋼材等の対象物体との相対位置や放射面の面積の時間経過に伴う変化を用いて対象物体の温度を予測することで、対象物体の温度の予測精度を向上できることが確認された。また、新たな温度予測方式における温度の予測精度の向上は、温度予測の対象物体から見た放射面の大きさの時間経過に伴う変化を用いたことが主因であり、本願発明者等は、燃焼する物体がケーブル以外の場合や対象物体が鋼材以外の場合においても有効であることに想到し、本発明を為すに至った。 As is clear from FIG. 2, the temperature of the steel material obtained by the new temperature prediction method is very close to the actual temperature of the steel material. From this result, it is possible to improve the prediction accuracy of the temperature of the target object by predicting the temperature of the target object using the relative position of the radiation surface and the target object such as steel and the change of the area of the radiation surface over time Was confirmed. In addition, the improvement of the temperature prediction accuracy in the new temperature prediction method is mainly due to the use of the change over time of the size of the radiation surface viewed from the target object of the temperature prediction. The inventors have conceived that the present invention is effective even when the object to be burned is other than a cable or when the target object is other than a steel material.
上記に基づき請求項１記載の発明に係る温度予測装置は、情報を入力するための入力手段と、前記入力手段を介して入力された被燃焼物体の燃焼の進行に関連するパラメータに基づいて、被燃焼物体の燃焼による放射面と前記被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体との相対位置の時間経過に伴う変化、及び、前記放射面の面積の時間経過に伴う変化として、前記対象物体に対する前記放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を演算する演算手段と、前記演算手段によって演算された、前記対象物体に対する前記放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を用いて、前記対象物体の温度を予測する予測手段と、を含んで構成されている。 Based on the above, the temperature predicting apparatus according to the first aspect of the present invention is based on an input unit for inputting information and a parameter related to the progress of combustion of the combusted object input via the input unit. As the change with time of the relative position between the radiation surface due to combustion of the burned object and the target object heated with combustion of the burned object, and the change with time of the area of the radiation surface , using calculating means for calculating a change with time in the form factor of the radiating surface for the object, which is calculated by said calculating means, a change with time in the form factor of the radiating surface with respect to the target object, Predicting means for predicting the temperature of the target object.
請求項１記載の発明では、入力手段を介して入力された被燃焼物体の燃焼の進行に関連するパラメータに基づいて、被燃焼物体の燃焼による放射面と被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体との相対位置の時間経過に伴う変化、及び、放射面の面積の時間経過に伴う変化として、対象物体に対する放射面の形態係数の時間経過に伴う変化が演算手段によって演算される。また予測手段は、演算手段によって演算された、対象物体に対する放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を用いて、対象物体の温度を予測する。これにより、先にも説明したように、被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体の温度の予測精度を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, based on the parameters related to the progress of combustion of the combusted object input via the input means, the radiation surface by the combustion of the combusted object and the heating accompanying the combustion of the combusted object are performed. As a change with time of the relative position with respect to the target object and a change with time of the area of the radiation surface, a change with time of the shape factor of the radiation surface with respect to the target object is calculated by the calculation means. Further, the predicting means predicts the temperature of the target object using a change with time of the shape factor of the radiation surface with respect to the target object calculated by the calculating means. As a result, as described above, it is possible to improve the prediction accuracy of the temperature of the target object that is heated as the combusted object is burned.
なお、請求項１記載の発明において、演算した形態係数を後出の(１)式に代入することで予測手段による対象物体の温度予測を実現できるので、対象物体の温度を予測するための演算を簡単にすることができる。 Incidentally, in the invention according to the first aspect, infra an arithmetic the view factor (1) it is possible to realize a temperature prediction of the target object by the prediction means by substituting the equation for predicting the temperature of the target object Calculation can be simplified.
また、請求項１記載の発明において、予測手段は、例えば請求項２に記載したように、演算手段による演算結果が表す各時刻における形態係数の値を順に用いて各時刻における対象物体の温度を順に演算することで、対象物体の温度を予測するように構成することができる。 Further, in the first aspect of the invention, the predicting means, as described in the second aspect of the invention, for example, uses the value of the form factor at each time represented by the calculation result by the calculating means to sequentially calculate the temperature of the target object at each time. By calculating in order, the temperature of the target object can be predicted.
また請求項２記載の発明において、予測手段は、例えば請求項３に記載したように、前記対象物体の単位長さ当りの質量をＭs、比熱をＣs、単位長さ当りの表面積をＡs、周辺空気温度をＴr、火炎温度をＴf、前記対象物体の温度をＴs、前記対象物体と雰囲気との間の熱伝導係数をαr、周辺空気の輻射率をεr、前記対象物体表面の放射率をεs、周辺物体と前記対象物体表面の合成放射率をεr,rs、火炎の等価放射率をεf、火炎と前記対象物体の合成放射率をεr,fs、ステファン・ボルツマン係数をσ、時刻ｔにおける前記形態係数をφf(t)としたときに、 Further, in the invention according to claim 2 , the predicting means includes, as described in claim 3 , for example, the mass per unit length of the target object Ms, the specific heat Cs, the surface area per unit length As, The air temperature is Tr, the flame temperature is Tf, the temperature of the target object is Ts, the thermal conductivity coefficient between the target object and the atmosphere is αr, the emissivity of ambient air is εr, and the emissivity of the surface of the target object is εs. , The combined emissivity of the surrounding object and the target object surface is εr, rs, the equivalent emissivity of the flame is εf, the combined emissivity of the flame and the target object is εr, fs, the Stefan-Boltzmann coefficient is σ, and the time t When the form factor is φf (t),
上記(２)式に基づき時刻ｔにおける形態係数φf(t)を用いて時刻ｔにおける対象物体の温度Ｔsを演算することを、前記各時刻について順に行うことで、対象物体の温度を予測することができる。 By calculating the temperature Ts of the target object at time t using the form factor φf (t) at time t based on the above equation (2), the temperature of the target object is predicted by sequentially performing each time. Can do.
また、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の発明において、対象物体としては、例えば請求項４に記載したように建物に配設される鋼材が好適であり、この場合、被燃焼物体としては前記鋼材の近傍に存在している物体を適用することができる。但し、本発明における対象物体は鋼材に限られるものではなく、例えばコンクリートや木材等、任意の物体を適用可能である。 Moreover, in the invention according to any one of claims 1 to 3 , the target object is preferably a steel material disposed in a building as described in claim 4 , for example. For example, an object existing in the vicinity of the steel material can be applied. However, the target object in the present invention is not limited to steel, and any object such as concrete or wood can be applied.
また、請求項４記載の発明において、対象物体が鋼材である場合、当該鋼材としては、建物の任意の箇所に配設される鋼材を適用可能であるが、例えば請求項５に記載したように、対象物体としての鋼材は建物のエレベータシャフト又はパイプシャフトの周囲に配設される鋼材は、サイズが比較的小さく（従って熱容量も小さく）、近傍に存在している被燃焼物体の燃焼時に高温になり易いので好適であり、この場合、被燃焼物体としてはエレベータシャフト内又はパイプシャフト内に配設されるケーブルを適用することができる。 Further, in the invention according to claim 4 , when the target object is a steel material, as the steel material, a steel material disposed at an arbitrary location of the building can be applied. For example, as described in claim 5 The steel material used as the target object is relatively small in size around the elevator shaft or pipe shaft of the building (and therefore the heat capacity is small), and the temperature of the object to be combusted is high during combustion. In this case, a cable disposed in the elevator shaft or the pipe shaft can be used as the object to be burned.
また、請求項５記載の発明において、被燃焼物体としてのケーブルの燃焼の進行に関連するパラメータとしては、例えば請求項６に記載したように、鉛直方向に沿って配置した前記ケーブルを燃焼させる実験を行うことで得られた、火炎の上方伝播速度、鎮火速度及び燃焼時間を用いることができる。 Further, in the invention according to claim 5, as a parameter related to the progress of the combustion of the cable as the object to be burned, for example, as described in claim 6 , an experiment for burning the cable arranged along the vertical direction It is possible to use the upward propagation speed of the flame, the quenching speed, and the combustion time obtained by performing the above.
請求項７記載の発明に係る温度予測プログラムは、情報を入力するための入力手段を備えたコンピュータを、前記入力手段を介して入力された被燃焼物体の燃焼の進行に関連するパラメータに基づいて、被燃焼物体の燃焼による放射面と前記被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体との相対位置の時間経過に伴う変化、及び、前記放射面の面積の時間経過に伴う変化として、前記対象物体に対する前記放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を演算する演算手段、及び、前記演算手段によって演算された、前記対象物体に対する前記放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を用いて、前記対象物体の温度を予測する予測手段として機能させる。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a temperature prediction program based on a parameter related to the progress of combustion of an object to be combusted, which is input via the input unit. As a change with time of the relative position of the radiant surface due to combustion of the combusted object and the target object to be heated with the combustion of the combusted object, and a change with time of the area of the radiant surface , calculation means for calculating a change with time in the form factor of the radiating surface relative to the object, and was calculated by the calculating means, using the change over time in the form factor of the radiating surface relative to the object Te, to function as a prediction means to predict the temperature of the target object.
請求項７記載の発明に係る温度予測プログラムは、上記の入力手段を備えたコンピュータを、上記の演算手段及び予測手段として機能させるためのプログラムであるので、コンピュータが請求項７記載の発明に係る温度予測プログラムを実行することで、コンピュータが請求項１に記載の温度予測装置として機能することになり、請求項１記載の発明と同様に、被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体の温度の予測精度を向上させることができる。 Since the temperature prediction program according to the invention described in claim 7 is a program for causing a computer including the input means to function as the calculation means and the prediction means, the computer relates to the invention according to claim 7. By executing the temperature predicting program, the computer functions as the temperature predicting device according to claim 1, and the target object that is heated as the combusted object burns, as in the case of the invention according to claim 1. It is possible to improve the prediction accuracy of the temperature.
以上説明したように本発明は、被燃焼物体の燃焼の進行に関連するパラメータに基づいて、被燃焼物体の燃焼による放射面と被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体との相対位置の時間経過に伴う変化、及び、放射面の面積の時間経過に伴う変化として、対象物体に対する放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を演算し、演算した対象物体に対する放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を用いて、対象物体の温度を予測するようにしたので、被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体の温度の予測精度を向上させることができる、という優れた効果を有する。 As described above, the present invention is based on the parameters related to the progress of combustion of the combusted object, and the relative position between the radiation surface due to the combustion of the combusted object and the target object that is heated by the combustion of the combusted object. As the change over time and the change over time of the area of the radiation surface, the change over time of the shape factor of the radiation surface with respect to the target object is calculated, and the shape factor of the radiation surface with respect to the calculated target object is calculated . Since the temperature of the target object is predicted using changes over time, it is possible to improve the accuracy of predicting the temperature of the target object that is heated as the combusted object burns. Have
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図３には本発明を適用可能なパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）１０が示されている。ＰＣ１０は、ＣＰＵ１０Ａ、ＲＯＭやＲＡＭ等から成るメモリ１０Ｂ、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等から成る不揮発性の記憶部１０Ｃを備えている。またＰＣ１０には、各種の周辺機器として、ＣＲＴやＬＣＤ等から成るディスプレイ１２、キーボード１４、マウス１６が各々接続されている。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 shows a personal computer (PC) 10 to which the present invention can be applied. The PC 10 includes a CPU 10A, a memory 10B including a ROM and a RAM, and a nonvolatile storage unit 10C including an HDD (Hard Disk Drive) and a flash memory. The PC 10 is connected with a display 12, a keyboard 14, and a mouse 16, each of which is a CRT or LCD, as various peripheral devices.
ＰＣ１０の記憶部１０Ｃには、ケーブル燃焼パラメータデータベース（ＤＢ）が記憶されており（詳細は後述）、後述する鋼材温度予測処理を行うための鋼材温度予測プログラムもインストールされている。鋼材温度予測プログラムは本発明に係る温度予測プログラムに対応しており、ＰＣ１０は、ＣＰＵ１０Ａが鋼材温度予測プログラムを実行することで本発明に係る温度予測装置として機能する。なお、ＰＣ１０は請求項７に記載のコンピュータにも対応しているが、請求項７に記載のコンピュータはＰＣ１０に限られるものではなく、例えばワークステーションや汎用の大型コンピュータ等であってもよい。 A cable combustion parameter database (DB) is stored in the storage unit 10C of the PC 10 (details will be described later), and a steel material temperature prediction program for performing a steel material temperature prediction process described later is also installed. The steel material temperature prediction program corresponds to the temperature prediction program according to the present invention, and the PC 10 functions as a temperature prediction device according to the present invention when the CPU 10A executes the steel material temperature prediction program. The PC 10 corresponds to the computer described in claim 7. However, the computer described in claim 7 is not limited to the PC 10, and may be, for example, a workstation or a general-purpose large computer.
次に、建物のエレベータシャフトの周囲に配設される鋼材に対し、エレベータシャフト内に配設されるケーブル（テールコード）が燃焼する火災が発生した際の温度を予測する処理を例に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the process of predicting the temperature when a fire that burns the cable (tail cord) installed in the elevator shaft occurs in the steel material installed around the elevator shaft of the building. The operation of the embodiment will be described.
本実施形態では、テールコードとして用いられる各種ケーブルの各々を対象として、本願発明者等が実施した実験と同様の実験を予め各々行うことで、火災時のケーブルの燃焼の進行に関連するケーブル燃焼パラメータとして、図５(Ａ)に示す火炎の上方伝播速度Ｖ1、鎮火速度Ｖ2及び燃焼時間Ｔbが各々求められ、これらのケーブル燃焼パラメータがケーブル燃焼パラメータＤＢに各々登録されている。なお、上記の各種ケーブルがテールコードとして用いられる際の本数や複数本のケーブルの配列方向等の条件も不定（ケーブルの断面が扁平な形状のときに、当該形状の長手方向に沿って複数本のケーブルを配列する場合と、長手方向に直交する方向に沿って(幅広面が重なるように)複数本のケーブルを配列する場合がある）であることから、上記の実験は各種ケーブルに対して各種条件で各々行われ、当該実験によって得られたケーブル燃焼パラメータは、ケーブルの種別や本数、配列方向等の条件を表す条件情報と各々対応付けてケーブル燃焼パラメータＤＢに各々登録されている。 In this embodiment, the cable combustion related to the progress of the cable combustion at the time of fire is performed by performing the same experiment as the experiment performed by the inventors of the present application for each of the various cables used as the tail cord. As parameters, the flame upward propagation velocity V1, the quenching velocity V2, and the combustion time Tb shown in FIG. 5A are obtained, and these cable combustion parameters are registered in the cable combustion parameter DB. In addition, conditions such as the number of the above-mentioned various cables used as the tail cord and the arrangement direction of the plurality of cables are also indefinite (when the cable has a flat cross section, a plurality of cables are arranged along the longitudinal direction of the shape. The above experiment is performed on various cables because there is a case where a plurality of cables are arranged along the direction orthogonal to the longitudinal direction (so that wide surfaces overlap). The cable combustion parameters performed under various conditions and obtained by the experiment are respectively registered in the cable combustion parameter DB in association with condition information representing conditions such as the type, number, and arrangement direction of the cables.
次に、ＰＣ１０のＣＰＵ１０Ａによって鋼材温度予測プログラムが実行されることで実現される鋼材温度予測処理について、図４を参照して説明する。なお、この鋼材温度予測処理は、例えば特定の建物の設計時に、当該特定の建物のエレベータシャフトの周囲に配設される鋼材に対し、エレベータシャフト内に配設されるケーブル（テールコード）が燃焼する火災の発生に備えて耐火被覆を設ける必要があるか否かを確認したい等の場合に、オペレータにより、エレベータシャフトの周囲に配設される鋼材のうち温度予測対象の鋼材が選択された後に実行が指示される。なお、温度予測対象の鋼材としては、ケーブルの燃焼によって最も高温となることが予想される鋼材、すなわちケーブルからの距離が比較的小さくかつ熱容量が比較的小さい（サイズが比較的小さい）鋼材が選択される。 Next, a steel material temperature prediction process realized by executing a steel material temperature prediction program by the CPU 10A of the PC 10 will be described with reference to FIG. In this steel material temperature prediction process, for example, at the time of designing a specific building, a cable (tail cord) disposed in the elevator shaft is burned with respect to a steel material disposed around the elevator shaft of the specific building. When it is necessary to confirm whether or not it is necessary to provide a fireproof coating in preparation for the occurrence of a fire, after the operator selects the steel material for temperature prediction among the steel materials arranged around the elevator shaft Execution is instructed. In addition, the steel material that is expected to reach the highest temperature due to cable combustion, that is, the steel material that has a relatively small distance from the cable and a relatively small heat capacity (a relatively small size) is selected as the temperature prediction target steel material. Is done.
鋼材温度予測処理では、まずステップ３０において、特定の建物のエレベータシャフト内に配設されるテールコード用のケーブル（被燃焼物体）の種別、本数、配列方向等の情報の入力を要請するメッセージをディスプレイ１２に表示させることで、上記情報の入力をオペレータに要請し、オペレータによりキーボード１４を介して上記情報が入力されると、オペレータによって入力された情報をキーとして記憶部１０Ｃに記憶されているケーブル燃焼パラメータＤＢを検索することで、特定の建物のエレベータシャフト内に配設されるテールコード用のケーブルの種別、本数、配列方向等に対応するケーブル燃焼パラメータ（火炎の上方伝播速度Ｖ1、鎮火速度Ｖ2及び燃焼時間Ｔb）をケーブル燃焼パラメータＤＢから読み出す。 In the steel material temperature prediction process, first, in step 30, a message requesting input of information such as the type, number, arrangement direction, etc. of the cable (combustible object) for a tail cord disposed in the elevator shaft of a specific building is displayed. By displaying on the display 12, the operator is requested to input the information. When the operator inputs the information through the keyboard 14, the information input by the operator is stored in the storage unit 10C as a key. By searching the cable combustion parameter DB, the cable combustion parameters (flame upward propagation velocity V1, fire extinguishing) corresponding to the type, number, arrangement direction, etc. of the cable for the tail cord arranged in the elevator shaft of a specific building The speed V2 and the combustion time Tb) are read from the cable combustion parameter DB.
また、次のステップ３２では、特定の建物のエレベータシャフト内における温度予測対象の鋼材とテールコード用のケーブルとの距離Ｄの入力を要請するメッセージをディスプレイ１２に表示させ、オペレータによりキーボード１４を介して距離Ｄを入力させることで距離Ｄを取得する。そしてステップ３４では、ステップ３０でオペレータによって入力された情報、ステップ３０で読み出した燃焼パラメータ及びステップ３２で取得した距離Ｄに基づいて、ケーブル燃焼時の放射面の位置及び面積の変化を放射面モデルとしてモデル化し、当該放射面モデルに基づいて、温度予測対象の鋼材の表面から見た、テールコード用のケーブルの燃焼による放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を表す形態係数関数φf(t)を決定する。 In the next step 32, a message requesting the input of the distance D between the steel material for temperature prediction in the elevator shaft of the specific building and the cable for the tail cord is displayed on the display 12, and the operator uses the keyboard 14 to display the message. The distance D is acquired by inputting the distance D. Then, in step 34, based on the information input by the operator in step 30, the combustion parameter read in step 30, and the distance D acquired in step 32, the change in the position and area of the radiation surface during cable combustion is represented by a radiation surface model. Based on the radiation surface model, the shape factor function φf (t that represents the change of the shape factor of the radiation surface over time due to the combustion of the cable for the tail cord, as seen from the surface of the steel material for temperature prediction. ).
すなわち、図５(Ｂ)に示すように、ケーブルの燃焼による放射面は、その上端位置が燃焼開始からの経過時間ｔ＝０より火炎の上方伝播速度Ｖ1で上昇し、下端位置は経過時間ｔ＝Ｔbより鎮火速度Ｖ2で上昇する。ステップ３４では、まず、ケーブル燃焼時の放射面を、その上端位置及び下端位置が上記のように変化する矩形領域としてモデル化し、当該矩形領域(放射面)の鉛直方向長さＬ(図５(Ａ)参照)の時間経過に伴う変化と、前記矩形領域(放射面)の鉛直方向中心位置Ｙ(図５(Ａ)参照)の時間経過に伴う変化を各々求める。なお、矩形領域(放射面)の幅Ｗ(図５(Ａ)参照)については、ステップ３０でオペレータによって入力されたケーブルの種別、本数、配列方向等の情報から求まるケーブルの全幅に所定の係数を乗じた値が用いられる。 That is, as shown in FIG. 5 (B), the upper surface of the radiation surface due to the combustion of the cable rises at an upward propagation velocity V1 from the elapsed time t = 0 from the start of combustion, and the lower end position is the elapsed time t. = Tb rises from Tb at extinguishing speed V2. In step 34, first, the radiation surface at the time of cable combustion is modeled as a rectangular region in which the upper end position and the lower end position change as described above, and the vertical length L of the rectangular region (radiation surface) (FIG. 5 ( A)) with time, and the vertical center position Y of the rectangular area (radiating surface) (see FIG. 5A) with time. As for the width W (see FIG. 5A) of the rectangular area (radiating surface), a predetermined coefficient is added to the total width of the cable obtained from information such as the type, number, and arrangement direction of the cable input by the operator in step 30. The value multiplied by is used.
矩形領域の長さＬは、例えば本願発明者等が行った実験の結果のように、火炎の上方伝播速度Ｖ1と鎮火速度Ｖ2が等しい場合には、経過時間ｔ＝０〜Ｔbの間は経過時間ｔの増大に伴って傾きＶ1で増加し(Ｌ＝Ｖ1×ｔ)、経過時間ｔが燃焼時間Ｔbに達した以降(経過時間ｔ≧Ｔb)は一定（Ｌ＝Ｖ1×Ｔb）となる。また、火炎の上方伝播速度Ｖ1と鎮火速度Ｖ2が相違している場合、矩形領域の長さＬは、経過時間ｔ＝０〜Ｔbの間は経過時間ｔの増大に伴って傾きＶ1で増加し(Ｌ＝Ｖ1×ｔ)、経過時間ｔが燃焼時間Ｔbに達した以降(経過時間ｔ≧Ｔb)は、火炎の上方伝播速度Ｖ1と鎮火速度Ｖ2の差に応じて増加又は減少する（Ｌ＝(Ｖ1×Ｔb)＋(Ｖ1−Ｖ2)×ｔ）。また、矩形領域の中心位置Ｙは、経過時間ｔ＝０〜Ｔbの間は経過時間ｔの増大に伴って傾きＶ1／２で上昇し(Ｙ＝Ｖ1／２×ｔ)、経過時間ｔが燃焼時間Ｔbに達した以降(経過時間ｔ≧Ｔb)は経過時間ｔの増大に伴って傾き(Ｖ1＋Ｖ2)／２で上昇する(Ｙ＝Ｖ1／２×Ｔb＋(Ｖ1＋Ｖ2)／２×(ｔ−Ｔb))。 The length L of the rectangular region is the elapsed time between the elapsed time t = 0 and Tb when the upward propagation velocity V1 of the flame is equal to the quenching velocity V2 as in the result of the experiment conducted by the inventors of the present application, for example. As the time t increases, it increases with a slope V1 (L = V1 × t), and after the elapsed time t reaches the combustion time Tb (elapsed time t ≧ Tb), it becomes constant (L = V1 × Tb). When the upward propagation speed V1 and the quenching speed V2 of the flame are different, the length L of the rectangular area increases with an inclination V1 as the elapsed time t increases during the elapsed time t = 0 to Tb. (L = V1 × t) After the elapsed time t reaches the combustion time Tb (elapsed time t ≧ Tb), it increases or decreases according to the difference between the upward propagation velocity V1 and the quenching velocity V2 (L = (V1 × Tb) + (V1−V2) × t). Further, the center position Y of the rectangular area rises with an inclination V1 / 2 with the increase of the elapsed time t between the elapsed time t = 0 and Tb (Y = V1 / 2 × t), and the elapsed time t is burned. After reaching the time Tb (elapsed time t ≧ Tb), it increases at an inclination (V1 + V2) / 2 as the elapsed time t increases (Y = V1 / 2 × Tb + (V1 + V2) / 2 × (t−Tb) ).
そして、上記で求めた矩形領域の長さＬの時間経過に伴う変化、矩形領域の中心位置Ｙの時間経過に伴う変化、矩形領域の幅Ｗ、ステップ３２で取得した温度予測対象の鋼材とケーブルとの距離Ｄに基づいて、或る時刻における温度予測対象の鋼材の表面から見た放射面の形態係数φf（この形態係数φfは、温度予測対象の鋼材の表面に魚眼レンズをおいたときに、当該魚眼レンズの視野に占める放射面の面積の割合を表している）を演算することを、経過時間ｔ＝０から始まる各時刻について各々行う。 And the change with the passage of time of the length L of the rectangular area obtained above, the change with the passage of time of the central position Y of the rectangular area, the width W of the rectangular area, the temperature prediction target steel material and cable acquired at step 32 Based on the distance D, the shape factor φf of the radiation surface viewed from the surface of the temperature-predicted steel material at a certain time (this shape factor φf is determined when a fisheye lens is placed on the surface of the temperature-predicted steel material, (Representing the ratio of the area of the radiation surface in the visual field of the fisheye lens) is calculated for each time starting from the elapsed time t = 0.
具体的には、図６(Ａ)に示すように、微小面及び放射面が平行でかつ微小面の中心を通る垂線が放射面の１つの角に接する位置関係にある場合、放射面の２辺の長さをａ,ｂ、前記垂線に沿った微小面と放射面の距離をｃとすると、微小面から見た放射面の形態係数φは次の(３)式で表される。 Specifically, as shown in FIG. 6A, when the minute surface and the radiation surface are parallel and a perpendicular passing through the center of the minute surface is in contact with one corner of the radiation surface, 2 of the radiation surface. When the length of the side is a, b and the distance between the minute surface along the perpendicular and the radiation surface is c, the shape factor φ of the radiation surface viewed from the minute surface is expressed by the following equation (3).
このため、或る時刻ｔにおける微小面（鋼材表面上の微小領域）と放射面の位置関係が、図６(Ｂ)に示すように、微小面の中心を通る垂線が放射面と交差する位置関係である場合には、垂線と放射面との交差位置に基づき、放射面を４個の部分領域Ａ２〜Ａ５に分割し、個々の部分領域Ａ２〜Ａ５毎に先の(３)式を用いて形態係数を求め（形態係数φＡ２〜φＡ５）、個々の部分領域Ａ２〜Ａ５毎の形態係数の和(＝φＡ２＋φＡ３＋φＡ４＋φＡ５)を演算することで、或る時刻ｔにおける形態係数φfを得ることができる。 For this reason, the positional relationship between a minute surface (a minute region on the steel surface) and the radiation surface at a certain time t is a position where a perpendicular passing through the center of the minute surface intersects the radiation surface as shown in FIG. In the case of the relationship, the radiation surface is divided into four partial regions A2 to A5 based on the intersection position of the perpendicular and the radiation surface, and the above equation (3) is used for each partial region A2 to A5. By calculating the shape factor (shape factor φ A2 to φ A5 ) and calculating the sum of the shape factors for each of the partial regions A2 to A5 (= φ A2 + φ A3 + φ A4 + φ A5 ) at a certain time t The form factor φf can be obtained.
また、或る時刻ｔにおける微小面と放射面の位置関係が、図６(Ｃ)に示すように、微小面の中心を通る垂線が放射面と交差しない位置関係である場合には、放射面を含む平面と垂線との交差位置に基づき、当該交差位置を通る鉛直線で放射面を２分割したときの一方を含み下端が前記交差位置迄延長された部分領域Ａ２と、放射面を前記のように２分割したときの他方を含み下端が前記交差位置迄延長された部分領域Ａ３と、部分領域Ａ２のうち放射面から逸脱している部分から成る部分領域Ａ４と、部分領域Ａ３のうち放射面から逸脱している部分から成る部分領域Ａ５を各々設定し、個々の部分領域Ａ２〜Ａ５毎に先の(３)式を用いて形態係数を求め（形態係数φＡ２〜φＡ５）、部分領域Ａ２,Ａ３の形態係数の和から部分領域Ａ４,Ａ５の形態係数を差し引いた値(＝φＡ２＋φＡ３−φＡ４−φＡ５)を演算することで、或る時刻ｔにおける形態係数φfを得ることができる。 Further, when the positional relationship between the minute surface and the radiation surface at a certain time t is a positional relationship in which the perpendicular passing through the center of the minute surface does not intersect the radiation surface as shown in FIG. Based on the intersecting position of the plane including the perpendicular and the vertical line passing through the intersecting position, the partial area A2 including one when the radiation surface is divided into two by the vertical line extending to the intersecting position, In this way, the partial region A3 including the other when divided into two and having the lower end extended to the intersecting position, the partial region A4 consisting of the portion of the partial region A2 that deviates from the radiation surface, and the radiation of the partial region A3 A partial area A5 composed of a portion deviating from the surface is set, and a shape factor is obtained for each of the partial areas A2 to A5 using the above equation (3) (form factor φ A2 to φ A5 ). From the sum of the shape factors of the regions A2 and A3, the partial regions A4 and A By calculating the value obtained by subtracting the geometric factor of (= φ A2 + φ A3 -φ A4 -φ A5), it is possible to obtain the form factor φf at a certain time t.
上記のようにして各時刻における形態係数φfを演算することで、例として図５(Ｃ)に示すように、各時刻における形態係数φfの値を表す形態係数関数φf(t)を得ることができ、得られた形態係数関数φf(t)をメモリ１０Ｂに記憶させる。なお、上記のようにして求めた形態係数関数φf(t)には、温度予測対象の鋼材と放射面との相対位置の時間経過に伴う変化及び放射面の面積の時間経過に伴う変化が各々反映される。上述したステップ３０〜ステップ３６は本発明に係る演算手段に対応している。 By calculating the form factor φf at each time as described above, a form factor function φf (t) representing the value of the form factor φf at each time can be obtained as shown in FIG. 5C as an example. The obtained form factor function φf (t) is stored in the memory 10B. The form factor function φf (t) obtained as described above includes a change in the relative position of the temperature-predicted steel material and the radiation surface over time and a change in the area of the radiation surface over time. Reflected. Steps 30 to 36 described above correspond to the calculation means according to the present invention.
なお、本実施形態では形態係数関数φf(t)を各時刻における形態係数関数φfの値の集合としてメモリ１０Ｂに記憶させるが、これに代えて、各時刻における形態係数関数φfの値に基づき最小二乗法等を適用することで、形態係数関数φf(t)を関数として求めてメモリ１０Ｂに記憶させるようにしてもよい。また、ステップ３４で求めた形態係数関数φf(t)を、各種の燃焼パラメータや距離Ｄ、ケーブルの種別、本数、配列方向等の各条件と対応付けて形態係数関数φf(t)のデータベースに登録しておき、各条件が合致する形態係数関数φf(t)が前記データベースに既に登録されている場合には、当該形態係数関数φf(t)をデータベースから読み出して用いるようにしてもよい。 In this embodiment, the form factor function φf (t) is stored in the memory 10B as a set of values of the form factor function φf at each time. Instead, the minimum is based on the value of the form factor function φf at each time. By applying the square method or the like, the form factor function φf (t) may be obtained as a function and stored in the memory 10B. In addition, the form factor function φf (t) obtained in step 34 is associated with various conditions such as various combustion parameters, distance D, cable type, number of cables, arrangement direction, and the like in the database of the form factor function φf (t). If a form factor function φf (t) that matches each condition is already registered in the database, the form factor function φf (t) may be read from the database and used.
次のステップ３６以降では、時刻歴解析によって温度予測対象の鋼材の各時刻における温度（温度変化の推移）を予測する。すなわち、まずステップ３６では演算対象時刻ｔに０を代入する。次のステップ３８では、メモリ１０Ｂに記憶されている形態係数関数φf(t)から、演算対象時刻ｔにおける形態係数の値φf(t)を抽出する。また、本実施形態では前出の(２)式を用いて演算対象時刻ｔにおける温度予測対象の鋼材の温度を予測するが、次のステップ４０では、温度の予測演算に必要なその他のパラメータ((２)式における形態係数関数φf(t)及び鋼材の温度Ｔs、以外のパラメータ)を記憶部１０Ｃから読み出す。 In the next step 36 and subsequent steps, the temperature (temperature change transition) at each time of the temperature prediction target steel material is predicted by time history analysis. That is, first, in step 36, 0 is substituted for the calculation target time t. In the next step 38, the value of the form factor φf (t) at the calculation target time t is extracted from the form factor function φf (t) stored in the memory 10B. Further, in the present embodiment, the temperature of the steel material to be temperature predicted at the calculation target time t is predicted using the above equation (2), but in the next step 40, other parameters necessary for the temperature prediction calculation ( The parameters other than the view factor function φf (t) and the steel material temperature Ts in equation (2) are read from the storage unit 10C.
なお、ステップ４０で読み出されるパラメータとしては、鋼材の単位長さ当りの質量Ｍs、比熱Ｃs、単位長さ当りの表面積Ａs、周辺空気温度Ｔr、火炎温度Ｔf、鋼材と雰囲気との間の熱伝導係数αr、周辺空気の輻射率εr、鋼材表面の放射率εs、周辺物体と鋼材表面の合成放射率εr,rs、火炎の等価放射率εf、火炎と鋼材の合成放射率εr,fs、ステファン・ボルツマン係数σが挙げられるが、このうち周辺空気温度Ｔrとしては例えばＴr＝293(Ｋ)を、周辺空気の輻射率εrとしては例えばεr＝1.0を、鋼材表面の放射率εsとしては例えばεs＝0.62を、火炎の等価放射率εfとしては例えばεf＝1.0を、火炎と鋼材の合成放射率εr,fsとしては例えばεr,fs＝0.62を、ステファン・ボルツマン係数σとしてはσ＝5.67×10-11(ｋＷ／ｍ2Ｋ4)を各々用いることができる。 The parameters read out in step 40 include the mass Ms per unit length of the steel material, the specific heat Cs, the surface area As per unit length As, the ambient air temperature Tr, the flame temperature Tf, and the heat conduction between the steel material and the atmosphere. Coefficient αr, ambient air emissivity εr, steel surface emissivity εs, surrounding object and steel surface combined emissivity εr, rs, flame equivalent emissivity εf, flame and steel combined emissivity εr, fs, stefan Among them, the Boltzmann coefficient σ can be mentioned. Of these, the ambient air temperature Tr is, for example, Tr = 293 (K), the ambient air emissivity εr is, for example, εr = 1.0, and the emissivity εs of the steel surface is, for example, εs = For example, εf = 1.0 as the equivalent emissivity εf of the flame, εr, fs = 0.62 as the combined emissivity εr, fs of the flame and steel, and σ = 5.67 × 10 − as the Stefan-Boltzmann coefficient σ. 11 (kW / m 2 K 4 ) can be used.
次のステップ４２では、ステップ３８で抽出した演算対象時刻ｔにおける形態係数の値φf(t)及びステップ４０で読み出したパラメータを(２)式に代入して、演算対象時刻ｔにおける鋼材の温度Ｔsを演算し、演算結果を演算対象時刻ｔにおける鋼材の温度Ｔsの予測値としてメモリ１０Ｂに記憶させる。次のステップ４４では演算対象時刻ｔが演算終了時刻に達したか否か判定する。なお、演算終了時刻は予め設定された値であってもよいし、ケーブルが全て鎮火する時刻であってもよい。また、耐火被覆を設ける必要があるか否かを確認するためには、火災時の鋼材の温度の最大値が判ればよいので、ステップ４２の演算によって得られた鋼材の温度Ｔsの予測値をステップ４４の終了判定に用い、例えば鋼材の温度Ｔsの予測値が一定時間以上低下し続けている場合に処理を終了させるようにしてもよい。 In the next step 42, the shape factor value φf (t) extracted in step 38 at the calculation target time t and the parameter read out in step 40 are substituted into the equation (2), and the steel temperature Ts at the calculation target time t is substituted. And the calculation result is stored in the memory 10B as a predicted value of the temperature Ts of the steel material at the calculation target time t. In the next step 44, it is determined whether or not the calculation target time t has reached the calculation end time. The calculation end time may be a preset value or may be a time when all the cables are extinguished. Further, in order to confirm whether or not it is necessary to provide a fireproof coating, it is only necessary to know the maximum value of the temperature of the steel material at the time of the fire, so the predicted value of the temperature Ts of the steel material obtained by the calculation of step 42 is calculated. For example, when the predicted value of the temperature Ts of the steel material continues to decrease for a certain time or more, the process may be ended.
ステップ４４の判定が否定された場合はステップ４６へ移行し、演算対象時刻ｔに所定時間Δｔを加算した後にステップ３８に戻る。これにより、ステップ４４の判定が肯定される迄ステップ３８〜ステップ４６が繰り返され、演算対象時刻ｔ＝０から所定時間Δｔ刻みの各時刻における温度予測対象の鋼材の温度Ｔsが、各時刻における温度予測対象の鋼材と放射面との相対位置及び各時刻における放射面の面積も用いて高精度に演算されることになる。なお、ステップ３６〜ステップ４６は本発明に係る予測手段に対応している。 If the determination in step 44 is negative, the process proceeds to step 46, and after adding a predetermined time Δt to the calculation target time t, the process returns to step 38. Thereby, step 38 to step 46 are repeated until the determination in step 44 is affirmed, and the temperature Ts of the steel material to be temperature predicted at each time in increments of the predetermined time Δt from the calculation target time t = 0 is the temperature at each time. The relative position between the steel material to be predicted and the radiation surface and the area of the radiation surface at each time are also calculated with high accuracy. Steps 36 to 46 correspond to the prediction means according to the present invention.
演算対象時刻ｔが演算終了時刻に達すると、ステップ４４の判定が肯定されてステップ４８へ移行し、メモリ１０Ｂに記憶されている鋼材温度Ｔsの予測結果をディスプレイに表示させる等によって出力し、鋼材温度予測処理を終了する。なお、この鋼材温度Ｔsの予測結果の出力は、鋼材温度Ｔsの最大値のみを出力するようにしてもよいし、鋼材温度Ｔsの推移（各時刻における鋼材温度Ｔs）を出力するようにしてもよく、鋼材温度Ｔsの最大値が閾値以上か否かの判定結果も併せて出力するようにしてもよい。 When the calculation target time t reaches the calculation end time, the determination in step 44 is affirmed, the process proceeds to step 48, and the prediction result of the steel material temperature Ts stored in the memory 10B is output on the display, etc. The temperature prediction process ends. As the output of the prediction result of the steel material temperature Ts, only the maximum value of the steel material temperature Ts may be output, or the transition of the steel material temperature Ts (the steel material temperature Ts at each time) may be output. The determination result as to whether or not the maximum value of the steel material temperature Ts is equal to or higher than a threshold value may also be output.
上記処理によって鋼材温度Ｔsの予測結果が出力されると、オペレータは、出力された予測結果が表す鋼材温度Ｔsの最大値を閾値（例えば550℃）と比較し、鋼材温度Ｔsの最大値が閾値以上であればエレベータシャフトの周囲に配設される鋼材に耐火被覆を設ける必要があると判断し、鋼材温度Ｔsの最大値が閾値未満であればエレベータシャフトの周囲に配設される鋼材に耐火被覆を設ける必要は無いと判断する。図２に示す実験結果からも明らかなように、従来方式の温度予測による鋼材温度の予測結果は実際の鋼材温度と大きく懸け離れており、安全性確保のため実際の鋼材温度よりも著しく高い値を示す。これに対し、本実施形態に係る鋼材温度予測処理によれば、ケーブル燃焼時の鋼材温度を高精度に予測することができるので、本来は耐火被覆を設ける必要の無い箇所に対して「耐火被覆を設ける必要有り」と誤判定されることを防止することができる。 When the prediction result of the steel material temperature Ts is output by the above processing, the operator compares the maximum value of the steel material temperature Ts represented by the output prediction result with a threshold value (for example, 550 ° C.), and the maximum value of the steel material temperature Ts is the threshold value. If it is above, it will be judged that it is necessary to provide fireproof coating on the steel material arranged around the elevator shaft, and if the maximum value of the steel material temperature Ts is less than the threshold value, the steel material arranged around the elevator shaft will be fireproofed. It is determined that there is no need to provide a coating. As is clear from the experimental results shown in FIG. 2, the prediction result of the steel temperature by the temperature prediction of the conventional method is far away from the actual steel temperature, and is significantly higher than the actual steel temperature to ensure safety. Show. On the other hand, according to the steel material temperature prediction process according to the present embodiment, the steel material temperature at the time of cable combustion can be predicted with high accuracy. Can be prevented from being erroneously determined.
なお、上記ではケーブル燃焼パラメータＤＢがＰＣ１０の記憶部１０Ｃに記憶されている態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数台のＰＣ１０と通信回線を介して接続されたサーバ・コンピュータ等の記憶部にケーブル燃焼パラメータを記憶させることで、当該ケーブル燃焼パラメータを複数台のＰＣ１０が鋼材の温度予測に各々利用可能としてもよい。 In the above description, the cable combustion parameter DB is stored in the storage unit 10C of the PC 10. However, the present invention is not limited to this and is connected to a plurality of PCs 10 via communication lines. By storing the cable combustion parameters in a storage unit such as a server computer, the plurality of PCs 10 may use the cable combustion parameters for predicting the temperature of the steel material.
また、上記では本願発明者等による実験において、塔内ケーブル用のケーブルが実質的に燃焼しなかったことから、テールコード用のケーブルについてのみケーブル燃焼パラメータを求めてケーブル燃焼パラメータＤＢに登録しておき、エレベータシャフト内に配設されるテールコード用のケーブルが燃焼する火災が発生した場合の鋼材の温度を予測する態様を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば塔内ケーブルとして用いられるケーブルの中に、鋼材の温度に影響を与える燃焼が生ずる特定種のケーブルが存在している場合に、当該特定種のケーブルについてもケーブル燃焼パラメータを求めてケーブル燃焼パラメータＤＢに登録しておき、エレベータシャフト内に配設される塔内ケーブルが上記特定種のケーブルである場合は、テールコード用のケーブルの燃焼に加えて塔内ケーブルの燃焼も考慮して鋼材の温度を予測するようにしてもよい。 In the above, in the experiment by the inventors of the present application, the cable for the tower cable did not substantially burn. Therefore, the cable combustion parameter was obtained only for the cable for the tail cord and registered in the cable combustion parameter DB. In addition, although the embodiment of predicting the temperature of the steel material when a fire that burns the cable for the tail cord disposed in the elevator shaft occurs is not limited to this, for example, as a cable in the tower When there is a specific type of cable that causes combustion that affects the temperature of the steel material among the cables used, the cable combustion parameter is also obtained for the specific type of cable and registered in the cable combustion parameter DB. If the tower cable installed in the elevator shaft is a cable of the specific type You may be adapted to predict the temperature of the steel material in consideration of the combustion tower in the cable in addition to the combustion of the cable for the tail cord.
また、上記では本発明に係る被燃焼物体として建物のエレベータシャフト内に配設されるケーブルを、本発明に係る対象物体として前記エレベータシャフトの周囲に配設される鋼材を例に説明したが、これに限定されるものではなく、本発明に係る被燃焼物体は、建物のパイプシャフト内に配設されるケーブルであってもよいし、その他の箇所に配設されるケーブルであってもよいし（例えば鉛直方向以外の方向（例えば水平方向）に沿って配設されるケーブルであってもよい）、火災時に燃焼しかつ放射面の位置（対象物体との相対位置）及び放射面の面積の少なくとも一方が時間経過に伴って変化する任意の物体を被燃焼物体として適用可能である。また、対象物体についても、建物のパイプシャフトの周囲に配設される鋼材であってもよいし、被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける物体であればよく、コンクリートや木材等、他の材質の物体であってもよい。 In the above description, the cable disposed in the elevator shaft of the building as the combusted object according to the present invention has been described as an example of the steel material disposed around the elevator shaft as the target object according to the present invention. However, the present invention is not limited to this, and the object to be burned according to the present invention may be a cable disposed in a pipe shaft of a building, or may be a cable disposed in another location. (For example, it may be a cable arranged along a direction other than the vertical direction (for example, the horizontal direction)), burns at the time of a fire, and the position of the radiation surface (relative position with respect to the target object) and the area of the radiation surface Any object in which at least one of them changes with time can be applied as a burned object. Also, the target object may be a steel material arranged around the pipe shaft of the building, or any object that is heated by the combustion of the combusted object, such as concrete or wood. It may be a material object.
更に、上記では被燃焼物体の燃焼に伴い、放射面の位置（対象物体との相対位置）及び放射面の面積が時間経過に伴って各々変化する場合に適用した態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、放射面と対象物体との相対位置及び放射面の面積の一方のみが時間経過に伴って変化する場合にも適用可能である。例えば火炎（放射面）の位置が一定で、時間経過に伴って火炎の高さが伸長・減衰する（この火炎の高さの変化に伴って放射面の長さ(面積)が変化する）場合、火炎の高さｚは火炎の発熱速度Ｑに依存して変化するので、被燃焼物体の燃焼の進行に関連するパラメータとして火炎の発熱速度Ｑの時間経過に伴う変化及び火源径Ｄを適用し、これらのパラメータから時間経過に伴う形態係数φfの変化（形態係数関数φf(t)）を求め、求めた形態係数関数φf(t)を用いることで、時間経過に伴う放射面の面積の変化を用いた対象物体の温度予測を行うことができる。 Furthermore, in the above description, the mode applied to the case where the position of the radiation surface (relative position with respect to the target object) and the area of the radiation surface change with the passage of time as the combusted object burns has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to the case where only one of the relative position between the radiation surface and the target object and the area of the radiation surface changes with time. For example, when the position of the flame (radiation surface) is constant and the height of the flame expands and decays over time (the length (area) of the radiation surface changes with this change in flame height) Since the flame height z changes depending on the flame heating rate Q, the change of the flame heating rate Q with time and the fire source diameter D are applied as parameters related to the progress of combustion of the burned object. From these parameters, the change of the form factor φf with time (form factor function φf (t)) is obtained, and by using the obtained form factor function φf (t), the area of the radiation surface with time The temperature of the target object can be predicted using the change.
また、上記では本発明に係る温度予測プログラムに対応する鋼材温度予測プログラムがＰＣ１０の記憶部１０Ｃに予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、本発明に係る温度予測プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されている形態で提供することも可能である。 Moreover, although the steel material temperature prediction program corresponding to the temperature prediction program based on this invention was previously memorize | stored (installed) in the memory | storage part 10C of PC10 above, the temperature prediction program based on this invention is CD-. It is also possible to provide the information recorded in a recording medium such as a ROM or a DVD-ROM.
１０ ＰＣ
１０Ａ ＣＰＵ
１０Ｂ メモリ
１０Ｃ 記憶部
１２ ディスプレイ
１４ キーボード
１６ マウス
10 PC
10A CPU
10B Memory 10C Storage unit 12 Display 14 Keyboard 16 Mouse
Claims (7)
前記入力手段を介して入力された被燃焼物体の燃焼の進行に関連するパラメータに基づいて、被燃焼物体の燃焼による放射面と前記被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体との相対位置の時間経過に伴う変化、及び、前記放射面の面積の時間経過に伴う変化として、前記対象物体に対する前記放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算された、前記対象物体に対する前記放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を用いて、前記対象物体の温度を予測する予測手段と、
を含む温度予測装置。 An input means for inputting information;
Based on the parameters related to the progress of combustion of the combusted object input via the input means, the relative surface of the radiating surface due to the combustion of the combusted object and the target object heated by the combustion of the combusted object An arithmetic means for calculating a change with time of the form factor of the radiation surface with respect to the target object as a change with time of the position and a change with time of the area of the radiation surface ;
Prediction means for predicting the temperature of the target object using the change with time of the shape factor of the radiation surface for the target object calculated by the calculation means;
Including a temperature prediction device.
上記(１)式に基づき時刻ｔにおける形態係数φf(t)を用いて時刻ｔにおける前記対象物体の温度Ｔsを演算することを、前記各時刻について順に行うことで、前記対象物体の温度を予測することを特徴とする請求項２記載の温度予測装置。 The prediction means includes a mass per unit length of the target object as Ms, a specific heat as Cs, a surface area per unit length as As, an ambient air temperature as Tr, a flame temperature as Tf, and a temperature of the target object as Ts, The thermal conductivity coefficient between the target object and the atmosphere is αr, the emissivity of ambient air is εr, the emissivity of the target object surface is εs, the combined emissivity of the peripheral object and the target object surface is εr, rs, flame When the equivalent emissivity is εf, the combined emissivity of the flame and the target object is εr, fs, the Stefan-Boltzmann coefficient is σ, and the form factor at time t is φf (t),
By calculating the temperature Ts of the target object at time t using the form factor φf (t) at time t based on the above equation (1), the temperature of the target object is predicted by sequentially performing each time. The temperature predicting apparatus according to claim 2, wherein:
前記入力手段を介して入力された被燃焼物体の燃焼の進行に関連するパラメータに基づいて、被燃焼物体の燃焼による放射面と前記被燃焼物体の燃焼に伴って加熱を受ける対象物体との相対位置の時間経過に伴う変化、及び、前記放射面の面積の時間経過に伴う変化として、前記対象物体に対する前記放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を演算する演算手段、
及び、前記演算手段によって演算された、前記対象物体に対する前記放射面の形態係数の時間経過に伴う変化を用いて、前記対象物体の温度を予測する予測手段
として機能させる温度予測プログラム。 A computer having an input means for inputting information;
Based on the parameters related to the progress of combustion of the combusted object input via the input means, the relative surface of the radiating surface due to the combustion of the combusted object and the target object heated by the combustion of the combusted object A calculation means for calculating a change with time of the shape factor of the radiation surface with respect to the target object as a change with time of the position and a change of the area of the radiation surface with time ;
And a temperature prediction program that functions as a prediction unit that predicts the temperature of the target object using a change with time of the shape factor of the radiation surface with respect to the target object calculated by the calculation unit.
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