平成 25 年度に終了した研究開発【運営費交付金による研究開発】

３）－２

市街地防火を目指した火の粉の火持ち性状に関する研究【基盤】

Study on Burning Characteristics of Firebrands for Urban Fire Safety（研究期間
防火研究グループ

林吉彦

Dept. of Fire Engineering

Yoshihiko Hayashi

平成 24～25 年度）

The fire experiment was conducted for studying a feasibility of a large wooden building. The building went up in flames and a large
number of firebrands were generated and transported by the wind. After the experiment, widespread firebrands were collected andmeasured in order to get new technical information concerning firebrand characteristics and ignitability of buildings. Consequently,firebrand deposition amount and projected area, mass, volume of each firebrand were obtained.の粉の降積密度を算出した（図 3）。無炎燃焼で降積す［研究目的及び経過］る範囲では約 0.15g/m2 以上の値である（図 3）。

火の粉は大規模木造や木造密集市街地の火災で多く発生し、延焼を速める要因の一つである。これまでにも火の粉の研究を実施し、市街地防火につながる技術的な情報を提供してきた。ただし、実大実験の実施は困難であり、小規模な実験や CFD（計算流体力学）の結果を基に検討を行ってきた。本研究では、木造 3 階建て学校（幅約 50m×奥行約 16m×高さ約 15m の総 3 階建て、建築面積は約 830m2、延べ面積は約 2260m2、木材使用量約 680m3）実大火災実験 1)で大量に発生した火の粉を収集、計測した。火の粉の性状や加害性に関して新たな知見を得ることを目的に研究を実施した。
［研究内容］

図1

火の粉の飛散、降積範囲

図2

火の粉を収集した区画

１）火の粉が無炎燃焼で降積する範囲
草地の焦げた範囲から判断する。また、加害を及ぼす火の粉の降積密度、質量、投影面積を計測する。
２）火の粉の発生部位の推定
収集した火の粉を観察し、発生部位の推定につながる製材種別等を明らかにする。
３）火の粉に関して得られた知見の市街地防火へのフィードバック①飛火試験の火種サイズを検討する参考資料として、平均的な火の粉サイズを明らかにする。
ュレーションプログラムを改訂する。
［研究結果］
１）火の粉が無炎燃焼で降積する範囲
火の粉が飛散、降積したエリアの大半は畑地や草地

1.5

火の粉の降積密度(g/m2)

火の粉の降積密度(g/m2)②本研究で得られた火の粉の飛散範囲を基に、延焼シミ

10.500であった。草地の焦げ具合から判断して、火の粉は火源から約 450m までは無炎燃焼状態で降積した（図 1）。

200400600
火源からの距離(m)800(1) x 軸上（縦軸: -15）

約 700m までに 83 の区画を設定し（図 2）、区画毎に火図3- 15 -1510500

200
400600火源からの距離(m)800(2) x 軸上（縦軸: -1.5）

火の粉の降積密度平成 25 年度に終了した研究開発【運営費交付金による研究開発】

質量(g)れの区画でもプロットの分布範囲は右上がりであり、投影面積と質量は相関する。分布範囲は火源に近いほど広く、火の粉の最大投影面積または最大質量は飛距離と負665544質量(g)

火の粉の投影面積と質量を図 4 に散布図で示す。いず32y = 0.1135x
R=0.8591に相関することがわかる。図中に最小二乗法による原点

2y = 0.0778xR=0.804

100010を通る近似直線を示す。近似直線の傾き（火の粉の投影面積あたりの質量）は飛距離と負に相関している。概し32030
投影面積(cm2)(1)合板に由来する火の粉て、質量も投影面積も飛距離に伴って小さくなるが、質

図6040102030
投影面積(cm2)

40(2)合板でない火の粉合板の質量と投影面積の関係量の減少の方が大きい。79m、218m の区画では、質量

３）火の粉に関して得られた知見の市街地防火へのフィ値は近似直線を挟んで上下にばらつきを見せる（図 4(1)、ードバック(2)）。火の粉の質量の違いは火の粉の厚さ、密度の違①3～5cm 程度に区分される火の粉の体積を硅砂で置きいに起因する。比較的火源に近い区画ほど、火の粉の形換えることにより計測した。サンプル数は、9 個（79m状、燃焼状態の違いは大きくなる。の区画）、10 個（218、366m の区画）である。投影面

1210622004060
投影面積(cm2)1.04cm（218m）、11.7cm2、0.89cm（366m）である。ま6420

た、質量の計測結果と併せ、火の粉の密度を算出すると、08020(1)79m

4060
投影面積(cm2)0.086g/cm3 （ 79m ） 、 0.078g/cm3 （ 218m ） 、 0.076g/cm380（366m）である。
②火の粉の降積密度の主流方向の減少は指数分布曲線で(2)218m12近似できる（図 3）。風向と直交方向では正規分布形に

12y = 0.0606x
R=0.940

10y = 0.0600x
R=0.966

108なる。火の粉の発生量、無炎燃焼での堆積量、出火確率

8質量(g)

質量(g)積と高さを示すと、13.3cm2 、1.15cm（79m）、11.7cm2、840

y = 0.0825x
R=0.79010質量(g)質量(g)8積の計測結果とも併せ、正方形柱に置換した場合の底面

12

近似直線：
y = 0.1054x
相関係数：
R=0.91464なども考慮し、飛火モデルを延焼シミュレーションプロ

6422000204060
投影面積(cm2)

80(3)366m
図4グラムに組み込んだ。実市街地においてシミュレーショ
0204060
投影面積(cm2)ンを行い、風速 10m/s 下で約 90 分後に飛火が起きるこ80とを示した（図 7）。

(4)690m

火の粉の投影面積と質量２）火の粉の発生部位の推定
収集した火の粉の中には、繊維方向が直交して重な出火点り合ったものが散見された（図 5）。膨らみは大きくない。合板に由来する火の粉と判断できる。218m 地点の区画の 3～5cm に仕分けされた全 88 個の火の粉の内、200m合板に由来するものは 8 個であった。合板に由来する火の粉は、単位面積あたりの質量が合板以外の火の粉に比図7

べて大きく（図 6 の近似直線傾きを比較のこと）、厚み

シミュレーションによる飛火の再現

本研究成果は日本建築学会技術報告集で詳細に公表する 2)。

が薄い割には質量が大きいことがわかる。

［参考文献］
1）長谷見雄二ほか 18 名：木造 3 階建て学校の実大火災実験（予備実験）、（その 1）課題と研究計画～（その14）火の粉の発生、飛散、着床に関して、日本建築学会大会学術講演梗概集 A-2、pp.287-314、2012.9
2）林吉彦ほか 7 名：大規模木造建物実大火災実験で発生、飛散した火の粉の降積量と個別計測、日本建築学会
図5

技術報告集、第 20 巻、第 45 号、pp.605-610、2014.6

収集した火の粉（218m）- 16 -