乙種4類危険物取扱者試験対策

燃焼の三要素

火が燃え続けるためには、次の三つの条件がそろっている必要があります。

1. 可燃物：燃える物質
2. 酸素（酸化剤）：燃焼を支える酸素・酸化剤
3. 熱源（点火源）：十分な温度・点火源

したがって、この三つのうちいずれか一つでも欠ければ、燃焼は止まります。 消火では、この「三要素のどれを断つか」という視点がとても大切です。

消火の三方法（=三原則）

燃焼の三要素のどれを断つかによって、消火方法は次の三つの基本パターンに整理できます。

1. 冷却：水などで温度を下げ、着火点未満にします。
2. 窒息：泡・二酸化炭素などで酸素を遮り、燃焼面を覆います。
3. 除去：可燃物や点火源を取り除き、燃焼条件を断ちます。

消火の四方法と抑制効果

これに加えて、燃焼の連続する化学反応（連鎖反応）を抑えることで消火する方法があります。 これを抑制効果（負触媒効果）といい、三方法に加えて「消火の四方法」とするときの4つ目に数えます。

代表的な消火剤の例は、ハロゲン化物消火剤や粉末消火剤（炭酸水素塩系）などです。

用語メモ：触媒は化学反応の速さを変えますが、自分自身は変化しない物質です。反応を遅くするものを負触媒といいます。

除去消火とは

除去消火は、燃焼に必要な条件のうち、とくに可燃物（可燃性蒸気を含む）やその供給源を取り除いて、燃焼を成り立たなくする方法です。

燃える材料そのものを取り除いたり、燃料の流れ・可燃性ガスの発生を止めたりして、「燃えるもの」そのものを断つのがポイントです。

身近な除去消火の例

身近な例として、ロウソクの炎を息で吹き消す方法があります。息を吹きかけることで炎の近くにある可燃性蒸気を吹き払い、燃焼条件を断つことで火を消すことができます。

もう一つの例は、燃焼しているガスコンロの元栓やバルブを閉める場合です。燃料ガスの供給が絶たれることで火が消えますが、これは燃料供給源を除去した結果による消火です。

実務でよく出る除去効果

実務では、次のような操作も除去効果に含まれます。

• 油の流出火災で流出を停止する。
• 可燃物を安全な場所へ搬出する。
• 可燃性ガスが滞留している場所を換気する。

窒息消火とは

窒息消火は、燃焼に必要な酸素の供給を遮断し、燃焼面を空気から隔てることで消火する方法です。炎の周囲を不燃性の物質で覆い、酸素濃度を低下させることで火を消します。

身近な窒息消火の例

代表的な方法として、燃焼物を泡（フォーム）や二酸化炭素（CO₂）、窒素などの不燃性ガスで覆います。泡は油面を覆って空気との接触を断ち、CO₂・窒素は燃焼域の酸素濃度を下げます。

アルコールランプにふたをする、たき火に砂をかけるといった身近な方法も、いずれも炎を空気から隔てる窒息効果による消火の例です。

酸素濃度と消炎

空気中の酸素濃度は約21 vol%です。一般に石油類は、周囲の酸素濃度が約14〜15 vol%以下になると燃焼が持続できなくなり、自然に消炎します。「酸素濃度をどこまで下げれば火が消えるか」という目安として覚えておきましょう。

粉末消火剤と窒息・抑制効果

粉末消火剤は油火災に対して強い消火力を示します。粉末が油面を覆うことで窒息効果が働くほか、炭酸水素塩系などの粉末は、燃焼の連鎖反応を抑制する効果（抑制効果）も併せ持ちます。つまり、粉末消火剤は窒息＋抑制の二つの効果で火を消していると考えられます。

学習メモ：窒息消火は「酸素を断つ」方法です。泡＝油面を覆う、CO₂＝酸素濃度を下げる、砂＝物理的に覆う、と整理しておくと覚えやすくなります。 CO₂は密閉空間で使用すると、人体への酸欠リスクが高まるため注意が必要です。また、再着火を防ぐためには、熱源を下げる冷却効果と組み合わせることも重要です。

冷却消火は、燃焼物から熱を奪って温度を下げ、引火点または発火点より低い温度にすることで燃焼の継続を止める方法です。代表的な消火剤は水で、比熱と気化熱が大きいため、効率よく温度を低下させることができます。

とくに固体の火災では、加熱によって熱分解が進むと可燃性ガス・蒸気が発生し、燃焼が続きます。冷却により熱分解を抑え、可燃性ガスの発生を減らすことで消火します。

実務上は、散水・流水・噴霧（水ミスト）などによって燃焼面とその周囲の温度を下げることが有効です。粉末やCO₂など他の消火剤にも一部に冷却効果はありますが、主な作用は窒息や抑制である点を区別して覚えておきましょう。

試験・安全メモ：水による冷却は有効な場面が多い一方で、電気火災（感電・機器損傷のおそれ）、油火災（燃焼液体の飛散・拡大のおそれ）、活性金属火災（ナトリウムなどと激しく反応）には不適切です。どの火災にどの消火剤が適合するかを確認しておくことが重要です。

消火剤には、次のような種類があります。それぞれの主な消火作用（除去・窒息・冷却・抑制）と、適応する火災の種類をセットで整理していきましょう。

1. 水消火剤（冷却効果・A火災が中心）
2. 強化液消火剤（冷却＋浸潤・A火災の強化版）
3. 泡消火剤（窒息＋冷却・B火災に有効）
4. ハロゲン化物消火剤（抑制効果・精密機器など）
5. 二酸化炭素（不活性ガス）消火剤（窒息効果・C火災など）
6. 粉末消火剤（窒息＋抑制・幅広い火災に対応）
7. 金属火災用消火剤（特殊なD火災用）

水は比熱と蒸発熱（気化熱）が大きいため、冷却効果に非常に優れた消火剤です。主な用途は普通火災（A火災）で、広く使用されています。

水は蒸発すると体積が約1,700倍になります。発生した水蒸気によって、燃焼域の酸素や可燃性ガスが希釈される作用も併せて期待できますが、主作用は冷却である点を押さえておきましょう。

一方で、油火災（B火災）や電気火災（C火災）には原則として使用できません。油は水より軽く水面に広がるため、水をかけると燃焼液が飛散・拡大するおそれがあります。また水には導電性があるため、通電中の機器に用いると感電の危険があります。

ただし、専用の水噴霧（水ミスト）設備や水蒸気を用いる場合は、微細な粒子が均一に広がることで冷却・希釈が働き、一部の油火災や電気設備火災に適用されることがあります。適用可否は設備の規格・設置条件に依存しますので、一般の水消火器とは区別して学習しましょう。

※詳しくは「第1章：消火設備と設置基準」を参照してください。

強化液消火剤は、水にアルカリ金属塩（炭酸カリウム）を加えた濃厚な水溶液で、アルカリ性を示します。-20℃でも凍結しないため、寒冷地でも使用できます。

この消火剤は、冷却効果に加えて、燃焼を科学的に抑制する効果（負触媒効果）を備えています。

普通火災に対しては冷却効果が大きく、また水溶液で浸透性があることから再燃防止効果もあります。

油火災および電気火災には、噴霧状に放射することで適応します。特に油火災に対しては、抑制効果が大きいことがポイントです。

泡消火剤は、一般泡と水溶性液体用（耐アルコール泡）の2種類です。

一般泡

A火災（普通火災）には冷却と窒息で消火します。

B火災（油火災）では、油面を泡で覆って酸素（空気）を遮断する窒息効果が中心です。

水溶性液体用（耐アルコール泡）

アルコール類などの水溶性可燃液体では、一般泡は溶けて崩れやすいため不向きです。

泡が溶けにくい組成で表面を覆い、同様に窒息させます。

泡消火剤は「種類」と「得意な性質」をセットで整理すると、ひっかけに強くなります。

• 種類：たん白泡／フッ素たん白泡／水成膜泡（AFFF）／合成界面活性剤泡
• 耐熱性：フッ素たん白泡が特に強い（たん白泡も良い）。
• 起泡性（発泡性）：水成膜泡（AFFF）・合成界面活性剤泡が優れる。

※外観の目安：たん白泡系＝暗褐色の粘性溶液（たん白臭）／AFFF・合成界面活性剤泡＝淡黄色の液体（グリコールエーテル臭）

一般の泡消火剤は、アルコールなどの水溶性可燃性液体に触れると、泡が溶けて壊れ、覆って遮断する効果が低下します。したがって、これらの消火には適しません。 そこで用いるのが、水溶性液体用泡消火剤（耐アルコール泡）で、アルコールやアセトン等の消火に適しています。

ハロゲン化物消火剤は、代表例として一臭化三フッ化メタン（CBrF₃）（ブロモトリフルオロメタン／ハロン1301）が用いられてきました。

• 主な消火作用：燃焼の連鎖反応（ラジカル反応）を抑える抑制効果（負触媒効果）
• 補助的作用：状況によっては、燃焼域の酸素濃度低下による窒息効果も働く
• 特長：気体で放射するため汚損が少ない
• 適応：油火災（B）・電気火災（C）に有効／普通火災（A）は相対的に効果が薄い傾向

二酸化炭素（CO₂）消火剤は、加圧して液化した状態で容器に充填されます。経年による変質が少ないため、長期間安定して使用できます。

放射するとすぐに気化し、空気より重い（相対密度 約1.53）CO₂が燃焼域を覆います。主作用は窒息効果で、気化時の冷却も補助的に働きます。

燃焼域の酸素濃度がおおむね14〜15 vol%以下になると、燃焼は継続できず停止します。

CO₂は非導電性で、電気設備に対して電気絶縁性が良好です。また、金属や電気機器と化学反応を起こしにくく、気体のため細部まで行き渡るので、消火後の汚損が少ないのも利点です。

粉末消火剤は、主成分の違いにより複数の種類があります。共通する特長は次のとおりです。

1. 粉末は吸湿・固化を防ぐため、粒子表面をシリコーン樹脂などで防湿処理しています。また、粒径が小さいほど比表面積が大きくなり、一般に消火効果が高まりやすくなります。
2. 種類を識別しやすいように、主成分ごとに着色されています（代表例は下表）。

粉末消火剤は、燃焼の連鎖反応を化学的に抑える抑制効果が大きく、燃焼面を覆う窒息効果も併せて働きます。

粉末は電気を通しにくいため、油火災（B）と電気火災（C）に適応します。

リン酸塩類（例：リン酸二水素アンモニウム）を主成分とする粉末は、木材などの普通火災（A）にも適応します。これを充填したものはABC消火器と呼ばれます。

炭酸水素塩類（例：炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム）を主成分とする粉末は、B・C火災に適応し、A火災には不適応です。

炭酸水素カリウム（KHCO₃）は無色固体で、水溶液は弱い塩基性を示します。加熱により二酸化炭素を放出して炭酸カリウム（K₂CO₃）となります。他剤と識別しやすいよう紫色に着色されます。

炭酸水素ナトリウム（NaHCO₃）は白色粉末で、水溶液は弱い塩基性を示します。加熱により炭酸ナトリウム（Na₂CO₃）・二酸化炭素（CO₂）・水蒸気（H₂O）に分解します（いわゆる重曹）。

簡易消火用具とは、消火能力のある水・砂・粉状物と、それらを使用するバケツ等の用具をいいます。

• 水バケツ
• 乾燥砂
• 膨張ひる石（蛭石）
• 膨張真珠岩（パーライト）

乾燥砂・膨張ひる石・膨張真珠岩は、燃焼面を覆って酸素供給を遮断する窒息効果により、初期消火に有効です。

金属火災は、カリウム・ナトリウム・カルシウム・マグネシウム・アルミニウム・亜鉛などの金属が対象です。

金属火災は非常に高温のため、通常の消火剤は熱分解して使用できません。

従来は乾燥砂などが用いられてきましたが、現在は金属火災専用の消火剤の使用が一般的です。

• 乾燥炭酸ナトリウム粉末
• 乾燥塩化ナトリウム粉末

塩化ナトリウム系は、架橋剤・流動化剤を加えており、燃焼物表面を覆うと架橋・固化して「せんべい状」の被覆層を形成します。これにより酸素を遮断し、窒息効果と熱遮断で消火します。