泡消火設備とは？種類・設計・運用・環境対策まで徹底解説
エバープレイ編集部はじめに：泡消火設備の意義と適用範囲
泡消火設備は、主に可燃性液体（クラスB火災）の消火に用いられる専用設備です。水だけでは火源となる液体の蒸気を封じることが難しい場合、泡（フォーム）を用いて表面を覆い、酸素供給と蒸気放散を遮断することで消火・再着火防止を図ります。製油所、貯蔵タンク、航空機格納庫、化学プラント、港湾施設など、広範な産業分野で採用されています。
泡消火剤（フォーム）とその分類
- 合成系（AFFF、FFFPなど）：アルキルフェノール等ではなくフッ素系界面活性剤を含むことが多く、拡散抑制と耐油性に優れます。AFFF（Aqueous Film Forming Foam）は炭化水素系火災に対して優れた性能を示します。
- タンパク系・フロロタンパク系：主に動植物タンパクを基材にした泡で、耐熱性・油膜の安定性に優れます。歴史的に広く使われてきましたが、最近はフッ素系の環境負荷が問題になるため選択に慎重さが必要です。
- アルコール耐性（AR）フォーム：アルコール類や極性溶媒（ポラール溶剤）に対しても界面活性を保持し、溶解や混和されにくい特殊な配合のフォームです。極性溶媒火災には必須の選択肢となります。
- フッ素フリーフォーム（F3 等）：PFAS（パーフルオロ化合物）を含まない製品群。環境規制や長期の汚染リスク低減の観点から採用が進んでいますが、従来のフッ素系と同等の性能を担保するための評価が重要です。
膨張比とフォームの用途
泡の膨張比（Expansion Ratio）は、泡体積と原液体積の比率で分類されます。一般的には以下のとおりです。
- 低膨張（約1：5〜1：20）：液面の覆いと冷却が目的。石油貯蔵タンクや屋外燃料火災で主に用いられる。
- 中膨張（約1：20〜1：200）：室内や閉鎖空間での拡散抑制や溶媒火災対策に使われる。
- 高膨張（約1：200以上）：大空間の充填や煙・熱の遮断、特殊用途（航空機格納庫等）で採用される。
泡消火設備の主な構成要素
- 泡原液（フォームコンセントレート）貯蔵タンク：原液の容量や配管配置は、必要放射時間や消火対象面積から設計されます。
- 比率（プロポーショニング）装置：泡原液を所定の濃度（例：1%、3%、6% 等）で水に混合する装置。代表的な方式にはバランス圧式、ブレダン／ブレード式（ブレーディング？）、ブロア式、エデューサ（ベントゥリ）、アラウンド・ザ・ポンプ（ATP）や専用比率ポンプがあります。
- 泡発生器（フォームジェネレーター）・フォームパイピング：低・中・高膨張の各タイプに応じた発生装置、ノズル、モニター等を含みます。
- 水供給設備（ポンプ・配管）：所定の圧力・流量を確保するためのポンプと配管設計が必要です。泡と水の混合が安定しないと効果が低下します。
- 制御・監視機器：自動起動、遠隔監視、アラーム連動、バルブ動作履歴の記録等が求められます。
比率方式の比較（代表的な方式）
- エデューサ（Venturi）方式：小〜中規模で広く使われる。ポンプ側の圧力差を利用して原液を吸引する。経済的だが吸引限界や効率低下に注意。
- バランス圧方式（Balanced Pressure）：給水側と原液側の圧力を均衡させて一定比率を保つ方式。大型システムや継続的運転に適する。
- アラウンド・ザ・ポンプ（ATP）方式：ポンプの吐出側に泡原液を混入する方式で高流量向け。高圧で安定した混合比を得やすい。
- プロポーショニングポンプ（定量ポンプ）：原液を定量ポンプで直接注入し、安定した濃度を確保する。精度が高いがコストがかかる。
設計と設置上のポイント
泡消火設備は対象火災の特性、設置環境、運用条件に応じた設計が不可欠です。設計時に留意すべき主な項目は次の通りです。
- 対象液体の種類：炭化水素系か極性溶媒かで泡の選定が変わる（AR系の必要可否）。
- 必要放射量と放射時間：消火に必要な流量と継続時間（規格やリスク評価に基づく計算）。
- 泡膨張度の選択：屋外露天タンクは低膨張、閉鎖空間は中〜高膨張が有効など。
- 環境・排水対策：泡消火時の飛散・流出を想定した排水路や回収設備、土壌・地下水汚染防止措置。
- 供給源の冗長化：消防用水の安定供給確保やポンプの冗長構成。
- 可搬性・作業性：非常時の迅速展開のためのホース長、ノズル組合せ、モニターの可動域設計。
運用・点検・維持管理
泡消火設備は設置後の維持管理が性能を左右します。一般に推奨される管理項目は以下です（規格やメーカー指示に従ってください）。
- 日常点検：目視での漏れ、バルブ位置、圧力計の確認。
- 定期試験：ポンプ運転試験、比率確認のためのサンプリング試験、エデューサ等の吸引能力確認。
- 年次整備：配管洗浄、原液の状態確認（劣化・分離の有無）、容器・ホースの耐圧試験。
- 原液の有効期限管理：多くの製品は使用前の保管寿命や開封後の管理指針があるため記録管理が重要。
- 訓練：消防隊や現場スタッフによる実習（フォームの扱い、モニター操作、初動対応）を定期的に実施。
環境・安全上の課題と対策
近年、特にフッ素系界面活性剤（PFAS）の環境負荷が世界的な問題となっています。PFASは生分解性が低く、地下水や土壌への蓄積・長期残留が懸念されます。各国でPFASを含む泡の使用規制やフェーズアウト政策が進んでおり、以下の対策が重要です。
- 可能な限りフッ素フリー（F3）フォームの採用検討と性能試験。
- 泡放流時の排水回収・中和処理設備の設置。特に屋外での放流は厳格な管理が必要。
- 緊急時運用手順に環境保護措置を組み込み、関係当局との連携体制を確立する。
- 廃棄・保管時の管理：原液容器の適切な保管、不要品の法令に基づく廃棄。
関連規格・法令（設計の参照先）
泡消火設備の設計・試験・運用には各種規格が参考になります。代表的な国際規格やガイドラインには次があります。
- NFPA 11：Low-, Medium-, and High-Expansion Foam（泡消火設備の設計と選定に関する主要規格の一つ）
- NFPA 16：Foam-Water Sprinkler and Foam-Water Spray Systems（特定用途の泡水スプリンクラー等）
- SOLAS / IMO 指針：船舶や海上施設での泡消火に関する規定
- 各国の消防法令・自治体基準：日本では消防機関やFDMAの指針等も参照が必要
現場での選定ポイント（チェックリスト）
- 火災リスクの特定（液体の種類、貯蔵量、配置）
- 必要な泡タイプ（炭化水素用／極性溶媒用／フッ素フリー）
- 要求放射量と継続時間の算出
- 排水・環境対策の必要性評価
- 設備の冗長性・自動化レベル（自動起動、遠隔監視）
- メンテナンス負荷と運用体制の整備
まとめ：安全性と環境配慮を両立させる設計を
泡消火設備は可燃性液体火災に対して非常に有効な手段ですが、性能を発揮させるためには適切な泡選定、比率方式、十分な水源確保、定期的な点検・訓練が不可欠です。近年は環境負荷（PFAS等）を考慮した製品選定や排水対策が設計の重要な要素となっており、規格・法令に従うだけでなく、ライフサイクル全体でリスクと影響を評価する視点が求められます。
参考文献
- NFPA 11: Standard for Low-, Medium-, and High-Expansion Foam
- NFPA 16: Standard for the Installation of Foam-Water Sprinkler and Foam-Water Spray Systems
- U.S. EPA — PFAS (Per- and Polyfluoroalkyl Substances)
- International Maritime Organization (IMO) — SOLAS / Fire Safety Guidance
- 消防庁（FDMA）公式サイト
- UK Government — Firefighting foams: bans and permitted uses
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