乙種6類

二酸化炭素消火器・ハロゲン化物消火器の構造と機能|ガス系消火器を解説

結論から言います

二酸化炭素消火器とハロゲン化物消火器は、どちらもガス系の消火器です。薬剤が気体(またはすぐ気化する液体)なので、放射後に残留物がほとんどありません。

ポイントを先にまとめると:

項目 二酸化炭素消火器 ハロゲン化物消火器
薬剤 液化二酸化炭素(CO₂) HFC系(代替ハロン)等
消火原理 窒息消火 抑制消火(負触媒作用)
適応火災 B・C火災 B・C火災
最大の強み 汚損ゼロ 汚損ゼロ+消火力が高い

共通する特長は「消した後に何も残らない」こと。電子機器や精密機械がある場所に最適です。粉末だと粉が機器に入り込み、泡だと水分でショートする――ガス系ならその心配がありません。

 

二酸化炭素消火器

薬剤と消火原理

薬剤は液化二酸化炭素(CO₂)です。容器の中では高圧で液体の状態ですが、放射されると一気に気化して白い霧状になります。

消火原理は窒息消火です。大量のCO₂が燃焼面を覆い、酸素濃度を下げて火を消します。

なぜCO₂が窒息消火に適しているのか? CO₂は空気より約1.5倍重いガスです。放射されたCO₂は燃焼面に留まりやすく、下から酸素を押し出すように覆います。さらに、CO₂自体は不燃性なので燃焼に加担しません。この「重い+燃えない」という2つの性質が、酸素を効率的に遮断する理想的な窒息消火剤になるのです。

試験のポイント

二酸化炭素消火器の消火原理は窒息消火です。「冷たいガスだから冷却消火では?」と思いがちですが、主たる消火原理は酸素の遮断(窒息)です。放射時にCO₂が気化する際に温度が下がる冷却効果もありますが、これは補助的なものです。

 

構造の特徴

二酸化炭素消火器の構造は、これまでの消火器と大きく異なる点がいくつかあります。

二酸化炭素消火器の構造
上部(操作部)
レバー
安全栓
ホーン(ラッパ型ノズル)
安全弁(破裂防止)
指示圧力計はない
内部(容器内)
高圧容器(肉厚の鋼製)
液化CO₂(高圧で液体の状態)
サイホン管
※加圧用ガス容器はない
CO₂自身の蒸気圧で放射

なぜ「自圧式」なのか ― 他の消火器との根本的な違い

蓄圧式消火器は窒素ガスで加圧し、加圧式は小型ボンベでガスを送り込みます。ではCO₂消火器はどうやって薬剤を押し出すのか?

答えは「CO₂自身の蒸気圧」です。

容器の中では液化CO₂と気化したCO₂ガスが共存しています。常温(20℃)で約5.7MPaもの蒸気圧があります。これは蓄圧式消火器の作動圧力(約0.7〜1.0MPa)の5倍以上です。この強大な内圧がそのまま放射の原動力になるため、外部からガスを加える必要がありません。

だから容器は肉厚の高圧容器でなければならず、結果としてCO₂消火器は他の消火器よりもずっしり重くなるのです。

他の消火器との構造上の違いを確認しましょう。

特徴 他の消火器 CO₂消火器
指示圧力計 あり(蓄圧式) なし
ノズル形状 通常のノズル ホーン(ラッパ型)
安全弁 なし(低圧) あり(高圧のため)
加圧方式 蓄圧式/加圧式 自圧式(薬剤自身の圧力)
容器 薄い鋼板/ステンレス 肉厚の高圧容器

なぜホーン(ラッパ型)なのか?

CO₂消火器のノズルがラッパのような形をしているのには理由があります。

CO₂は高圧で噴き出すため、普通のノズルだと細い1本の噴流になってしまい、狭い範囲にしか当たりません。ホーンは噴射されたCO₂を扇形に広げて拡散させる役割を持ちます。窒息消火は「燃焼面を広く覆って酸素を遮断する」必要があるので、CO₂を広範囲にまくためにラッパ型が採用されているのです。

ただし注意があります。液化CO₂が気化する際に温度が−79℃近くまで急降下するため、ホーンの金属部分は極低温になります。素手で触れると凍傷になるので、操作時はホーンの根元(握り部分)を持ちます。

 

なぜ指示圧力計がないのか?

蓄圧式消火器には必ず付いている指示圧力計が、CO₂消火器にはありません。なぜでしょう?

理由はCO₂の圧力が温度によって大きく変化するからです。容器内のCO₂は液体と気体が共存しています。温度が上がれば蒸気圧が上がり、下がれば下がります。たとえば0℃では約3.5MPa、20℃では約5.7MPa、40℃では約10MPaと、温度が変わるだけで圧力が3倍近く変動します。圧力計の数値は「薬剤がどれだけ残っているか」ではなく「今の温度」を示してしまうのです。

ではどうやって薬剤の残量を確認するのか? 答えは重量(質量)です。CO₂消火器は秤(はかり)で重さを量って充填量を確認します。液化CO₂が減れば容器の重さが軽くなるので、総重量から容器重量を引けば残量がわかります。

最重要ポイント

「CO₂消火器に指示圧力計はない」「充填量は重量で確認する」は試験で頻出です。蓄圧式消火器の特徴として指示圧力計を覚えた後に、「では付いていない消火器は?」と問われるパターンです。

 

適応火災

CO₂消火器の適応火災
A火災 ✕
普通火災(不適応)
木材・紙・布など

冷却効果が弱く
CO₂が散ると再燃する

B火災 ○
油火災
ガソリン・灯油など

CO₂で酸素を遮断し
窒息消火

C火災 ◎
電気火災(得意)
電気設備など

気体なので電気を
通さず汚損もゼロ

A火災に不適応な理由をもう少し掘り下げましょう。木材や紙などの固体可燃物は表面だけでなく内部まで高温になっています。CO₂で一時的に酸素を遮断して表面の炎は消えますが、CO₂は軽い風ですぐに散ってしまいます。内部がまだ発火点以上の高温であれば、酸素が戻った瞬間に再び燃え始めるのです。これが「再燃」です。

冷却効果の高い水や強化液なら、可燃物の温度自体を下げるので再燃を防げます。ガス系消火器にはこの能力がないため、A火災には向きません。

 

ハロゲン化物消火器

薬剤と消火原理

ハロゲン化物消火器の薬剤は、ハロゲン元素(フッ素・塩素・臭素など)を含む化合物です。

区分 薬剤例 現状
旧型(ハロン系) ハロン1301、ハロン2402 生産中止(オゾン層破壊)
現行品(代替ハロン) HFC-23、HFC-227ea 製造・使用中

なぜハロン系は生産中止になったのか?

ハロン系薬剤に含まれる臭素(Br)が問題でした。放射されたハロンが大気中で紫外線に分解されると、臭素原子が放出されます。この臭素原子がオゾン(O₃)を分解する連鎖反応を引き起こし、1つの臭素原子で数万個のオゾン分子を破壊するとされています。

1987年のモントリオール議定書でオゾン層破壊物質の規制が国際的に合意され、日本では1994年にハロンの生産が中止されました。

試験のポイント

ハロン系薬剤はオゾン層を破壊するため生産中止になっています。ただし、既存のハロン消火器は「ハロンバンク」という仕組みで回収・再利用(リサイクル)が行われています。「生産中止=使用禁止」ではない点に注意してください。現行品はオゾン層を破壊しないHFC系(代替ハロン)が使われています。

消火原理は抑制消火(負触媒作用)が主です。ハロゲン化物の分子が燃焼の連鎖反応に割り込み、化学的に反応を断ちます。これは粉末消火器(ABC粉末)の消火原理と同じ系統です。ただし、粉末が固体の微粒子で連鎖反応を断つのに対し、ハロゲン化物は気体の状態で化学的に介入するため、残留物が残りません。

 

構造の特徴

ハロゲン化物消火器は蓄圧式です。窒素ガスで加圧するため、指示圧力計が付いています。

ハロゲン化物消火器の構造
上部(操作部)
レバー
安全栓
指示圧力計あり
ホース+ノズル
キャップ
内部(容器内)
本体容器
ハロゲン化物消火薬剤(液化ガス)
サイホン管
加圧用ガス(窒素ガス)
※容器内に常時充填

ここで重要な比較ポイントです。同じガス系でも構造が大きく違います。

項目 CO₂消火器 ハロゲン化物消火器
加圧方式 自圧式 蓄圧式
指示圧力計 なし あり
安全弁 あり なし
ノズル形状 ホーン(ラッパ型) 通常のノズル
残量確認 重量(質量) 指示圧力計

最重要ポイント

同じガス系消火器なのに指示圧力計の有無が異なるのは試験の定番です。CO₂消火器→なし(温度で圧力が変わるため重量で管理)、ハロゲン化物消火器→あり(蓄圧式のため)。セットで覚えましょう。

覚え方:CO₂は「自分の力(自圧式)」で押し出すから圧力計が意味ない。ハロンは「窒素の力(蓄圧式)」で押し出すから圧力計で窒素の量を監視する。

 

適応火災

ハロゲン化物消火器もCO₂消火器と同じくB火災・C火災に適応し、A火災には不適応です。

A火災に不適応な理由もCO₂と同様、冷却効果が弱いため固体可燃物の再燃を防げないからです。

適応火災と消火器の組み合わせをさらに詳しく整理したい方は「適応火災と消火器の選び方」をご覧ください。

 

ガス系消火器の使用上の注意

ガス系消火器には他の消火器にはない危険性があります。試験でもよく出題されるポイントです。

ガス系消火器の危険性
酸欠の危険
(CO₂消火器)
密閉空間でCO₂を
大量放射すると
酸素濃度が低下
窒息の危険がある

換気に注意が必要

凍傷の危険
(CO₂消火器)
液化CO₂が気化する際
急激に温度が下がる

ホーンに素手で触ると
凍傷
になる

ホーンの根元を持つ

有毒ガスの危険
(ハロゲン化物)
ハロゲン化物が
高温の炎に触れると
有毒な分解ガス
発生する場合がある

換気に注意が必要

酸欠の危険性をもう少し具体的に説明しましょう。人間は酸素濃度が18%以下になると判断力が低下し、16%以下で意識障害、10%以下で死亡の危険があります。CO₂消火器は「酸素を追い出して窒息消火する」仕組みですから、密閉された小部屋で使えば人間も酸欠に陥ります。

そのためCO₂消火器を設置する部屋には、使用後すぐに換気できる設備があるか確認することが重要です。消防点検の現場では、この「換気との組み合わせ」もチェック項目になっています。

 

現場ではどこに設置される? ― 具体的な場面

ガス系消火器の「汚損ゼロ」という特性は、どんな場所で活きるのか? 実務での選定理由を知っておくと、鑑別試験の応用問題にも対応できます。

ガス系消火器が選ばれる場面
サーバー室・データセンター
24時間稼働の精密機器だらけ。粉末で消火すると機器が全滅し、データ損失の二次被害は火災以上になることも。ガス系なら消火後にサーバーをそのまま復旧できる可能性がある。
電気室・変電室
高圧電気設備が並ぶ空間。水や泡は感電の危険があり論外。粉末は機器の隙間に入って二次故障の原因に。CO₂なら感電リスクなし&汚損なしで最適。
美術館・博物館の収蔵庫
国宝や文化財など、代替不可能な作品を保管する空間。薬剤の残留物が作品に付着すれば取り返しがつかない。ガス系は消火後に何も残らないため、作品への影響が最小限。
クリーンルーム・研究室
半導体工場や製薬ラボなど、微粒子すら許されない環境。粉末消火器は論外(粉末自体が汚染源)。ガス系消火器なら空間の清浄度を保ったまま消火できる。

なお、ガス系消火器(携帯型)は手動で操作する「初期消火」向けですが、大規模施設では部屋全体を自動的にガスで満たすガス系消火設備(不活性ガス消火設備・ハロゲン化物消火設備)が設置されます。甲種3類で学ぶ範囲ですが、消火器の延長線上にある考え方なので知っておくと理解が深まります。

 

ガス系消火器の長所と短所

長所(共通) 短所(共通)
汚損がゼロ(気化して残らない) A火災に不適応
C火災に強い(電気を通さない) 密閉空間では酸欠・有毒ガスの危険
精密機器・電子機器に最適 屋外では風でガスが散って効果が薄い
B火災にも対応 再燃しやすい(冷却効果が弱い)

 

全5種類の消火器を比較しよう

ここまで学んだ5種類の消火器を横断的に整理します。消火器の分類と全体像と合わせて確認してください。

消火器 消火原理 A B C
粉末 抑制
強化液(霧状) 冷却
機械泡 窒息
CO₂ 窒息
ハロゲン化物 抑制

覚え方のコツ

A火災(普通火災)に使えないのは「ガス系の2つ」(CO₂とハロゲン化物)。C火災(電気火災)に使えないのは「泡の1つ」(機械泡)

理由で覚えると忘れにくい:ガス系は冷却できないからA火災の再燃を防げない。泡は水分を含むから電気を通してしまう。

各消火器の構造を深く学びたい方は、粉末消火器強化液消火器機械泡消火器の記事も合わせて読むと、比較表の理解がさらに深まります。

 

試験で狙われる!3つの出題パターン

ガス系消火器は構造の違いが多く、試験で頻出のテーマです。

頻出パターン①:指示圧力計の有無

「二酸化炭素消火器には指示圧力計がある」→ ×
CO₂消火器は自圧式で、温度により圧力が変動するため圧力計は不要。残量は重量で確認。ハロゲン化物消火器は蓄圧式なので圧力計あり。ガス系でもここが違います。

頻出パターン②:ハロンの生産中止 vs 使用禁止

「ハロン系消火器は使用禁止である」→ ×
オゾン層保護のため生産は中止されていますが、既存品はハロンバンクで回収・再利用されています。「生産中止=使用禁止」ではありません。モントリオール議定書(1987年)もキーワードです。

頻出パターン③:ガス系がA火災に不適応な理由

「CO₂消火器はA火災に適応する」→ ×
ガス系消火器は冷却効果が弱い。固体可燃物はガスが散った後に再燃する。A火災を確実に消すには温度を下げる冷却消火が必要 — だからガス系は不適応。

 

まとめ問題

記事の内容が理解できたか、チェックしてみましょう!

 

【問題1】
二酸化炭素消火器に指示圧力計が付いていない理由として、正しいものはどれか。

(1)加圧式消火器であるため指示圧力計が不要
(2)容器内の圧力が低いため測定の必要がない
(3)CO₂の圧力は温度で大きく変化し、薬剤残量を反映しないため
(4)製造コストを抑えるために省略されている

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正解:(3)CO₂の圧力は温度で大きく変化し、薬剤残量を反映しないため
容器内のCO₂は液体と気体が共存しており、圧力は温度によって大きく変動します(0℃で約3.5MPa、40℃で約10MPa)。圧力計の数値は薬剤の残量ではなく「そのときの温度」を示してしまうため、残量確認の役に立ちません。CO₂消火器では重量(質量)で残量を確認します。

 

【問題2】
ハロゲン化物消火器について、正しいものはどれか。

(1)消火原理は冷却消火である
(2)ハロン系薬剤は現在も新規に生産されている
(3)蓄圧式であり、指示圧力計が付いている
(4)A火災・B火災・C火災すべてに適応する

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正解:(3)蓄圧式であり、指示圧力計が付いている
ハロゲン化物消火器は蓄圧式(窒素ガスで加圧)なので指示圧力計が付いています。(1)消火原理は抑制消火(負触媒作用)です。(2)ハロン系はオゾン層を破壊するため生産中止です(回収・再利用は行われている)。(4)A火災には不適応です。冷却効果が弱く、固体可燃物の再燃を防げません。

 

【問題3】
二酸化炭素消火器の使用上の注意として、誤っているものはどれか。

(1)密閉空間で使用すると酸欠の危険がある
(2)放射中にホーンに素手で触れると凍傷の危険がある
(3)屋外で使用すると風でガスが散って効果が薄くなる
(4)放射後に粉末が飛散するため清掃が必要である

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正解:(4)放射後に粉末が飛散するため清掃が必要である ← これが誤り
二酸化炭素消火器はガス系消火器であり、放射後に残留物はほとんどありません(汚損ゼロ)。粉末が飛散するのは粉末消火器の特徴です。(1)CO₂が酸素を追い出して酸欠になる危険は正しい。(2)液化CO₂が気化する際に急激に温度が下がり凍傷の危険があるのは正しい。(3)屋外では風でCO₂が散りやすいのは正しい。

 

【問題4】
次の消火器のうち、A火災(普通火災)に適応するものの組み合わせとして正しいものはどれか。

(1)粉末消火器、強化液消火器(霧状)、機械泡消火器
(2)粉末消火器、二酸化炭素消火器、ハロゲン化物消火器
(3)強化液消火器(棒状)、二酸化炭素消火器、機械泡消火器
(4)粉末消火器、強化液消火器(霧状)、二酸化炭素消火器

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正解:(1)粉末消火器、強化液消火器(霧状)、機械泡消火器
A火災に不適応なのは「ガス系の2つ」=二酸化炭素消火器とハロゲン化物消火器です。どちらも冷却効果が弱く、固体可燃物の再燃を防げません。(2)CO₂・ハロゲン化物が含まれるので×。(3)CO₂が含まれるので×。(4)CO₂が含まれるので×。粉末・強化液・機械泡の3つがA火災に対応します。

 

【問題5(応用)】
ある会社のサーバールームに消火器を設置する際、二酸化炭素消火器またはハロゲン化物消火器が選ばれることが多い。その理由としてもっとも適切なものはどれか。

(1)ガス系消火器はA火災に強く、サーバーの樹脂部品の火災に対応できるため
(2)ガス系消火器は消火速度がもっとも速く、迅速に初期消火ができるため
(3)ガス系消火器は薬剤が気化して残留物がなく、精密機器への二次被害を防げるため
(4)ガス系消火器は密閉空間でも安全に使用でき、人体への影響がないため

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正解:(3)ガス系消火器は薬剤が気化して残留物がなく、精密機器への二次被害を防げるため
サーバールームの機器は非常に高価で、粉末や泡で消火すると薬剤が機器内部に入り込み、火災以上の損害を与える恐れがあります。ガス系消火器なら薬剤が気化して残らないため、消火後の二次被害を最小限に抑えられます。(1)ガス系はA火災に不適応です。(2)消火速度がもっとも速いのは粉末消火器です。(4)密閉空間ではCO₂消火器は酸欠、ハロゲン化物は有毒ガスの危険があり、「安全」とは言えません。

 

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