工 学 研 究 所 所 報 第 31 号 目 次

巻

頭

言

今年度の活動計画－社会に開かれた工学研究所をめざして－ ·············· 許総

瑞邦 ··· １

説
メソスケールモデルによる風向風速の推定 ···················· 吉田正邦，大熊武司 ··· ２
マルコフ決定過程における適応型アルゴリズム ·························· 堀口正之 ··· 22
建築の空間構成計画学 ··············································· 中井邦夫 ··· 30
日本のＸ線天文学の歩み ············································· 長瀬文昭 ··· 38
き裂を有する材料の破壊と応力拡大係数について ························ 伊藤勝悦 ··· 49

共 同 研 究酸性霧の樹冠への沈着と森林衰退················ 井川

学、松本

統合ファサードシステム ························· 岩田潔、大河内

博 ··· 58衛、大熊武司、岩本静男 ··· 64

町づくり研究所の報告 ··············································· 西

和夫 ··· 74

出会い頭事故未然防止の研究－交差点カーブミラー視認性評価と再設計マニュアル開発－································· 堀野定雄、森みどり、久保
随登、北島

創 ··· 78

想フィンランドの学位論文公聴会········································ 浦田暎三 ··· 85
私は学生に鍛えられて成長できました ·································· 丹下
学生たちと建築史に浸る―歳老いたカウボーイの感慨― ·················· 西

敏 ··· 89
和夫 ··· 93

贅沢で我が儘な時間 ················································· 室伏次郎 ··· 95
楽しい大学生活でした ··············································· 大熊武司 ··· 97
国際交流研究ICT2007 に参加して ·················································· 米田征司 ··· 101
外部イベント
第２１回先端技術見本市テクノトランスファーin かわさき 2008 に参加して－超伝導電子デバイスの磁界特性－ ·············· 中山明芳、阿部晋、渡邉騎道 ··· 103

年 次 報 告 ······································································· 105
神奈川大学工学研究所所報執筆規定···················································· 117
編 集 後 記 ······································································· 118

CONTENTS
Preface2008

AnnualActivity Plan -for contribution to society- ··············· Zuihou

KYO ··· １

ReviewPrediction of Wind Speed and Wind Direction by Mesoscale Model································· Masakuni

Takeshi OHKUMA ··· ２

YOSHIDA

Adaptive Algorithms for Markov Decision Processes ··············Masayuki HORIGUCHI ··· 22
Compositional Planning Theory of Architecture ························· Kunio NAKAI ··· 30
Progress of Japanese Ｘ-ray Astronomy ···························· Fumiaki NAGASE ··· 38
Stress intensity factors valid for linear elastic fracture mechanics ··········· Shouetsu ITOU ··· 49
Joint Research
Acid fog deposition on canopy and forest decline·················· Manabu IGAWA

Kiyoshi MATSUMOTO

Integrated Façade System ······· Mamoru IWATA

Takeshi OHKUMA

Hiroshi OKOCHI ··· 58
Shizuo IWAMOTO ··· 64

Laboratory of town planning ········································· Kazuo NISHI ··· 74
Ergonomics study on prevention of crossing collisions at urban intersections-Visibility evaluation and manual development of re-installing traffic convex mirrors············· Sadao HORINO

Midori MORI

Noboru KUBO

Sou KITAJIMA ··· 78

Essay
Lecture for Dr. Theses in Finland ······································ Eizo URATA ··· 85
I was brushed up by companionship with students for many years ·········· Satoshi TANGE ··· 89
Practice in History of Architecture ····································· Kazuo NISHI ··· 93
Willful and luxurious life ······································· Jiroh MUROFUSHI ··· 95
It was satisfactory life with the university ·························· Takeshi OHKUMA ··· 97
International Exchange
A Report on ICT2007 ··············································Seiji YONEDA ··· 101
External Event
Magnetic Characteristics of Superconducting Electronic Devices Presented in 21st
TECHNO TRANSFER in KAWASAKI 2008················· Akiyoshi NAKAYAMA

Susumu ABE

Norimichi WATANABE ··· 103

Annual Reports of the Institute ······················································ 105
Manuscript Submission Instruction ··················································· 117
Letters from the Editors ····························································· 118

1

今年度の活動計画

巻頭言— 社会に開かれた工学研究所をめざして—
許 瑞 邦＊

2008 Annual Activity Plan-for contribution to society Zuihou KYO＊

今年度も昨年度に引き続いて工学部・工学研究科と協力して「社会に開かれた工学研究所」実現を目指して以１）「暮らしの中のサイエンス」：多くの人が関心を持ち一般の人の実生活に役に立つ講演会

下の行事・企画を予定しています。

安全・安心の実現—交通と生活—

１． 神大テクノフェスタ２００８の新規開催

コーディネーター：堀野准教授，講師４名

これまでに実施してきました工学研究所公開を発展さ

２）「科学と工学の最前線」：科学と工学に関して専門的せて、今年度は神大テクノフェスタ２００８を１０月１だが分かりやすく、専門家でも視野の広がる講演会

７日に開催することを予定しております。テクノフェス

環境・エネルギー問題解決の最前線

タの目的は、工学部・工学研究科・工学研究所の研究成コーディネーター：大野教授，講師４名

果とそのポテンシャルをこの機会にまとめて公開（発（開催日等の詳細は、本学広報部にお尋ね下さい。
）

表・展示）し、本学と外部との交流をより一層深める機

尚、今後の連続講演会に関してご希望・ご意見がありま会にしたいと考えております。また、神奈川県産業技術

したら、工学研究所にご連絡下さい。

センター，横浜市企業経営支援財団，川崎市産業振興財

５．工学研究所プロジェクト研究（A,B,C）の募集

団のご後援を頂きましたことを心から感謝致します。
２．工学部・工学研究科・工学研究所の本学と外部との共同研究を積極的に推進する事を目指したプロジェクト研究（A,B,C）の制度は、平成１８年

研究室・施設設備の紹介冊子の編集・発行

度の発足以来順調に進展し、現在プロジェクト研究 A３

外部の社会・企業に対して本学の工学関係の研究活動

件，プロジェクト研究 B１件，プロジェクト研究 C３件とその可能性をご理解頂くため、今年度より毎年標記のが工学研究所で承認され研究が順調に進行しています。

冊子を発行することに致しました。神大テクノフェスタ

特に岩田教授のプロジェクト研究 B は、多額の外部資金

開催時に配布の予定です。尚、別途ご入用の方は工学研を獲得しましたこと、西教授の「町作り研究所」の活動

究所または産官学連携推進室ご連絡下さい。

が当地での新聞をにぎわせたこと等は大変喜ばしい限り

３．
「若者と語る」講演会の開催です。現在１名の客員教授，１４名の客員研究員，１名

今年度より標記の講演会を毎年開催することを計画しの特別研究員が工学研究所に在籍し、プロジェクト研究ております。講演会の目的は、これからの若者に学問の等の研究に従事しております。プロジェクト研究 A,B,C

面白さも含めて、若者の可能性について経験豊かな方にの趣旨は以下の通りで、今後とも研究所内外よりプロジ語って頂き、将来の進路の指針として少しでもお役に立ェクト研究を積極的に募集いたしますので、ご興味のあてればと考えております。今年度は、ノーベル賞受賞者

る方は是非ともご応募下さい。

の小柴東大特別栄誉教授に講演を依頼しました。当日はA=研究員を採用（研究組織の充実）し実行する研究

４００人程度の聴衆が集まり、ご自身の体験を含めて現

B=外部の研究資金を獲得して実行する研究

代の物理学について、短時間ではありましたが蘊蓄を傾C＝社会のニーズに合った課題研究所を設立して研究

けてご講演頂き若者に大きな感銘を与えました。

尚、プロジェクト研究の詳細は工学研究所にお問い合わ

４．テクノサイエンス連続講演会の開催せ下さい。
（本号がお手元に届くときには既に終了してい昨年度に引き続いて工学の外部社会への還元の一環として、今年度も以下の２種類の連続講演会を企画します。
*所長 Director Research Institute for Engineering

る行事もあります点ご了承下さい。
）

2

メソスケールモデルによる風向風速の推定
吉田 正邦＊

大熊 武司＊＊

Prediction of Wind Speed and Wind Direction by Mesoscale Model
Masakuni YOSHIDA＊

１．緒言

Takeshi OHKUMA＊＊

メソスケールモデルの場合, ①の解析領域は, 1,000×

計算機の進歩に伴い, 非線形数値計算による風向風速

1,000km 程度の広さが対象になる．このため, 短時間に高の評価が現実味を増していることから, 筆者等は台風時精度の解析を行うには対象点周りの格子間隔だけを細かの風向風速統計値を求めるシミュレーションプログラム

くする nesting 手法の適用が必要である．これに対して, 台の開発を進めている(1) ．ただし, 統計量のシミュレーショ

風時の風が円運動することを考慮して, 座標系を円柱座ン計算では, 膨大な数の台風を解析することになるため標とした場合, 座標中央(台風中心)の円周方向格子間隔は(再現期間 1,000 年以上), 解析式は空気密度の変化を考え細かいが, 台風中心から離れるに従って格子間隔が粗くない非圧縮性流体の静水圧近似モデルとして演算時間をなる．このため, 対象地点が解析領域外周に近い場合には,短縮している．

nesting 計算が必要と考えられる．しかし, 台風は時々刻々提案するモデルは, 風向風速と温湿度を予測する Mellor& Yamada(2)の Level 2.5 メソスケールモデルを改良したモ

移動するため, 時々刻々の地形変更に要する演算時間を考えると nesting 計算の適用は困難である．

デルであり, 地形と地表状況は国土地理院提供の標高デ②の境界値との整合は, 解析領域外から物理量が流入

ータと土地利用データにより, 気圧と台風進路は気象記する風向では支障を生じないが, 流出するときには境界録に基づく統計値とすることを目指している．ただし, 解近傍で齟齬をきたす可能性がある．台風時の風向風速を予析モデルの精度検証を目的とする本論文では, 風向風速測する円柱座標の場合, 円周方向に境界が発生しないこ

観測値と予測値の対応を検討する．このため, 気圧分布はと, 解析領域外周部の風向は一般に解析領域内に向かう

気象庁提供の領域客観解析データ(ＧＰＶデータ：6 時間間ことから, 境界値との整合は台風中心近傍だけが問題に

隔, 20km メッシュ)や毎時の気象官署観測値により, 台風

なる．今のところ, 台風中心近傍の極大極小値は直線補間

進路は気象庁提供の台風データとした．

し, 物理量を平滑化して数値発散を防止しているが, 現在

ＧＰＶデータや毎時の観測値は風向風速や温湿度デー

用いている２次中心差分の移流項を, 粘性減衰が付加さタも提供しており, 耐風設計への直接的適用も考えうる．

れる１次風上差分に変更することや境界近傍に更なる減しかし, ＧＰＶデータは時間間隔と格子間隔が粗いだけ衰を付加することなども検討する必要がある．

でなく, 平滑化が施されている．また, 毎時の気象官署観

③の乱流拡散モデルは, 近似次数に相当する数の解を測値は観測点が粗いだけでなく, 定点観測値であるため有する．また, 高精度の解を得ようとして高次式にすると高さ方向の分布が得られない．この他, 地形, 移流, 拡散,

適切な解が選択されず, 数値発散を起こす可能性がある．

浮力などが影響しあうことから, 補間計算は不可能であ

台風風速のシミュレーションにおいては, 適切な比較デり, ３次元の非線形解析による補強が不可欠である．

ータがなかったため, 鉛直方向の拡散係数 KV に関与する

数値解析では, ①解析領域の広さ, ②解析領域の境界値

鉛直方向の渦拡散係数 Sm , Sh と乱れスケール l の検討をと領域内予測値の整合, ③乱流拡散モデルの適正な選択行なっていない(Sm , Sh は Mellor らの Level 2 モデル, l はが計算遂行上問題となる．

Level 2.5 モデル)．これに対して, 中西ら(3) は LES モデルと整合する Level 2.5 および Level 3 モデルの Sm, Sh と数値*研究員 建築学科
Researcher, Dept. of Architecture**教授 建築学科
Professor, Dept. of Architecture

発散を起こさない Level 2 モデルの l の適用を推奨している(Level 2.5 の Sm , Sh と Level 3 の Sm , Sh の性能は同程度(16))．
そこで, モデル改良の可能性を調べるため, 中西らの乱流

メソスケールモデルによる風向風速の推定

3

拡散式による予測値と台風時の風向風速評価に用いた筆保存式の圧力に加算される．なお, 支配方程式内の物理量

者らの式による予測値の比較検討を行った．

に連続性を持たせるため, H は水分が全て水蒸気状態にあ

２章では解析モデルの概要を, ３章では Level 2のSm , Shるとした仮温位であり, E は水蒸気と雲の和としている．

と Level 2.5 の l を用いた筆者らのモデル(以降台風モデル

座標系は, ３章の GPV データを初期値とする弱風の解と呼ぶ)と, 中西が提案する Level 2.5 の Sm , Sh と Level 2 の析モデルは, 平行座標系(以降平行座標モデルと呼ぶ), 台

l を用いたモデル(以降中西モデルと呼ぶ) による風向風

風時の風向風速の解析モデルは, 円柱座標系(以降 円柱座

速予測値を一般的な平行座標系で比較し, ４章では円柱標モデルと呼ぶ)と異なる．しかし, 鉛直方向は共に地表の座標系の台風モデルによる台風時の風向風速予測値を示

凹凸を考慮する z*座標 (terrain following coordinate)である．

す．５章では検討結果をまとめる．

なお, 平行座標モデルと円柱座標モデルの違いは, 方向性

３章の Sm , Sh , l による影響を比較検討した解析日時は,のある U, V の円周角 θ による微分形が異なるだけであり,予測値に差が生じ易い不安定大気状態を考え (風が弱い

その他の微分形などは平行座標のx, y が円柱座標の半径お晴天時), MM5 モデルによる詳細な検討 が行われている,

よび円周角 r, θ に代るだけである．

2005 年 8 月 5 日(典型的夏日)と 15 日(午後雷雤)とした．

U / y  (1 / r )(U /   V ),V / y  (1 / r )(V /   U ),



(4)

検討項目は風向風速と大気温度とし, 比較基準は東京気象台の観測値(地上 74.5m)と気象庁提供 6 時間間隔, 水平
方向格子間隔 20km の GPV データとした．

(1)

物理モデルは, 地表あるいは水面の温度を定める

４章の台風時の風向風速観測値と予測値を比較するとDeardorff の植生モデル(6)と Kimura らの都市モデル(7), 雲量きの解析対象は, 地形と台風特性が違う, T9119 の長崎県を求める Mellor らの雲モデル(8), 地表への日射量と地表

ハウステンボス地上高さ 100m (1991 年９月 27 日)の観測からの赤外放射量を求める Katayama の放射モデル(9), 台(5)

値 と T0314 の宮古島地上 14.5m(2003 年 9 月 10~11 日)

風気圧分布を定める Schloemer の気圧モデル(10)である．

の宮古島気象台観測値の２種類とした．なお, ハウステ

水平方向の計算進行は層別に計算する陽解析, 鉛直方

ンボスは湾に面する山裾, 宮古島は平坦な島という差が向は層間の相関を考慮する陰解析である．時間進行は,ある．台風特性での大きな違いは, T9119 の台風移動速度

差分計算の時間間隔 Δt が長いため, 移流項を２段階で計

CT=15~22m/sec, 最大旋衡風速半径Rm=70~90kmに対する,算する松野法による(11)．

T0314 の CT=3~12m/sec, Rm=30~43km である．

     n 1  ADV ( n 1)  RHS ( n 1),t
   n   n 1  ADV (  )  RHS ( n 1),

t
 t

繰り返し現れる変数および煩雑な評価式は, 巻末の ”
記号” および “付録Ａ~F” に示した．
２．解析モデル
付録Ａに支配方程式と係数を定める基礎方程式を, 付(2)

ここに, ADV は移流項を, RHS はその他の項を, Φは物理量を, n-1, +, n は前ステップ, 中間, 現ステップを表す．

録Ｂ~Ｅに，研究者によって違いうる, 晴天の弱風時に発本論文で提案する解析モデルは, 解析領域側面と頂部生する不安定大気の解析で重要な物理モデル(下部境界のに境界値を設けている．このため, 平行座標モデルでは,

温湿度評価式)を，付録Ｆに気圧のモデル化を詳細に示し

側面の移流項の計算時に粘性減衰を設けて解析領域側ているので, ここでは概要, 省略した式および特筆すべき

端の物理量を極力境界値(GPV データ等)に近づけること事項に限定して示す．

などを試みているが, 場当たり的な処置は数値発散を誘支配方程式は, (a)非圧縮∙静水圧近似の運動量保存式と発する．このため, 最外端の物理量 Φ(1)には Orlanski の(b)質量保存式, (c)熱エネルギー保存式および(d)水分保存

open boundary モデル(12)による平滑化を加えて解析領域

式で構成され, 風速 U, V, W，温位 H および水分量 E を求内の物理量との整合を図っている．

める．圧力 P を入力値として U, V を計算する(a)の運動量保存式と他の保存式との関係を示すと, (b)の質量保存式は
U, V を入力値として鉛直方向風速 W を, (c)の熱エネルギ

(2) n  (2) n 1 xC0 , C  ,tr(3) n 1  (2)n 1 t(3)

ー保存式は日射, 赤外放射と U, V を入力値として温位 H

ここに, C は移流成分だけ考える位相速度を, ( )内の数値を, (d)の水分保存式は地表面の水分と U, V を入力値としは境界から数えた格子点番号を表す．

て水分量 E を計算する；W からはそれに対応する圧力成

頂部境界は, 平行座標モデルで弱風を予測するときの分(Πw )が, H と E からは浮力(Πh )が計算され, (a)の運動量

頂部物理量は全て GPV データとし, 円柱座標モデルで台

神奈川大学工学研究所所報4第 31 号

風時の風向風速を予測するときには頂部風速だけ

KV (U, V の場合 Km=lqSm , H と E の場合 Kh=lqSh )であり, lSchloemer の気圧モデル(10) に基づく円周方向風速 Vθ=VFと q の式は更に KV を内蔵している．Sm , Sh , l, q は, 各々(Friction free wind) (13)とその下の格子点における風速の平高次の関数であり，各変数のモデル化を高 Level にする均値としている(温湿度は free slip)．

と，数値発散の恐れが増大する(Level１と Level２モデル

VF 

は数値発散を起こさない)．

(V*2  4V2 )1 / 2  V*

(4)

2

V*  CT sin   f  r ,V2 

Rm ( Pout  Pc ) r e x R
p m( / r )筆者らの台風モデル(1) は, Sm , Sh を Level２モデル，q
を Level２と Level 2.5 の平均値，l は限界値(<2,000m)を,設けた Level 2.5 モデルとして数値発散を防止している．

ここに, φは台風中心から見た台風進行方向と対象点がこれに対して, 中西ら(3) は LES モデルの解析値と整合す

なす反時計回りの角度を表す．このような頂部境界値をる Level 2.5 モデル(あるいは Level３)の Sm , Sh と Level２設けることによって発生する数値発散は, 解析領域頂部

モデルの l の組合わせを提案している．そこで, 台風モの鉛直方向風速 W に対応する圧力成分を Klemp らの圧

デルの Sm , Sh , l 評価式を中西らの提案式に変更したとき

力緩和式(14)で計算し，解析領域内の圧力に加えて防止しの風向風速や温度の予測値への影響を比較検討した．

ている(付録 F )．

平行座標モデルによる検討の主目的は, 上述した KV の下部境界は, 接地層を６カテゴリ(水面, 裸地, 水田,

評価 Level を代えることによる予測値への影響であるが,草地, 森林, 都市)に分類し, 各カテゴリの表面が独立に

nesting による精度向上と境界値を固定することによる数

大気と運動量，熱エネルギーおよび水分の flux 交換を行

値発散の防止法も検討している．KV による影響と nesting

うとして評価する．この場合, 各カテゴリの面積率を ak

効果は図を用いて後述するが, 境界値を固定(GPV データとすれば，運動量 flux ( Flxu, Flxv ), 熱エネルギーfluxを適用)することに起因する数値発散は図を用いた説明が( Flxh )および水分 flux ( Flxe )は次式で表せる．なお, 接難しいので, ここで結果を記述しておく．

地層は, flux 一定の仮定がほぼ成り立つ地上から 40m 程

平行座標モデルの解析で数値発散が発生した位置は,度までの領域であり, その上には 1,000~2,000m の大気境

風速の場合 解析領域外周部, 温位の場合 解析領域最下界層(planetary boundary layer)がある．

端(以降レベル 1 と呼ぶ)の格子点である．風速の数値発散

Flxu   ak Flxu ( k ) ,

k 1

6

Flxh   ak Flxh(k ) ,k 1は, 解析領域端の風速が極大あるいは極小になると, 計算

66Flxv   ak Flxv( k ) ,k 1
6が進むにつれ境界値との差を増す可能性があることによ(5)Flxe   ak Flxe(k ) ,k 1

円柱座標モデルによる台風時の風向風速シミュレーシ
ョンでは格子間隔を変える nesting 計算を行わないが, 平
行座標モデルによる GPV データを初期値とするシミュレーションでは解析領域の幅と格子間隔を 1/2 づつ小さくする４段階の nesting 計算を行なっている．
３．平行座標モデルによる解析手法の検討
３-１．検討事項
乱流拡散の評価に必要な変数を定めるには, 既知数がる．温位の数値発散は, 地表温度の上昇下降によりレベル１の温位に極大極小が現れることによる．本研究での差分は２次中心差分を原則とし, 極力数値粘性が付加される
１次風上差分を使いたくないあるいは使用箇所を限定したいが, 平行座標モデルによる弱風の解析では移流項を
全て１次風上差分とした．また, 全面１次風上差分としても解析領域外周部の風速が数値発散する現象が止まらなかったので, 解析領域外周部には粘性減衰 (１次風上差分) – (２次中心差分)を更に付加した[式(A7)]．
検討の主対象とする KV の検討方法は次の通りである(風速の係数 Km=lqSm, 温湿度の係数 Kh=lqSh)．

不足している．従って, 解析精度の向上を図ろうとすれ

中西らは Level 2.5 と Level 3 モデルの Sm , Sh , Level 2 モ

ばするほど高次の未知数が発生する．また, これらの未デルの l を提案し, 数値解析への適用を推奨している．一知数は実験値や観測値に基づき定量化されるため, 高次

方, 台風モデルは Sm , Sh を Level 2 モデル, l を Level 2.5 モ式にしても精度が向上するとはいえない．

デルとしている．即ち, 変数の Level が違う 3×2=6 組のモMellor ら は最も低 Level の Level１モデルから最も高デル組合せを考えうるが, 比較検討は台風モデル(Level 2

Level の Level４モデルまでを示している．ただし, 大気の Sm , Sh , Level 2.5 の l )と中西モデル(Level 2.5 の Sm , Sh ,境界層の解析では, 本研究でも用いている Level 2.5 モデ

Level 2 の l )の２組に限定した；両モデルの違いは Sm , Sh とルが, 適切かつ十分な性能を有するとしている．

l の３式だけである．

(15)

乱流拡散に支配的影響を及ぼす係数は鉛直方向の係数

メソスケールモデルによる風向風速の推定

5デルの l で乱流量を評価した結果 (台風モデル) を, “中３-２．計算条件
不安定大気では, 風向風速や温度の予測値に乱流モデ
ルの違いによる影響が現れやすい．即ち, 地表温度が上昇

西”は中西らが提案する Level 2.5 の Sm , Sh と Level 2 の lで乱流量を評価した結果(中西モデル)を表す．

する弱風かつ晴天時の裸地や都市で, 乱流モデルの違い

図３は nesting 第４段階の気温 T の時刻歴波形を示す．

による予測値の差が発生しやすい．

図４は 8 月 5 日, 図５は 8 月 15 日の 3 時と 15 時の高このことから, 対象地点は, 周辺建物の影響が大きく予さ方向プロファイルであり, (a)はベクトル合成した風速

測値の精度検証には適さないが, 東京気象台(高さ 74.5m)|U|(m/sec), 乱れ強さ I =q/|U|と鉛直方向風速の乱れスケーとした．対象とする日は, 晴天, 弱風 かつ MM5 モデルを

ル l (m)を, (b)は一般的表記法(N=0, 時計回り正)の風向Θ

用いた解析が行われている2005 年8 月5 日(典型的な夏日)(deg)を, (c)は気温 T(℃)を, (d)は渦拡散係数 Sm , Sh を示す．

(4)と 15 日(午後雷雤)とした ．ただし, 解析モデルの安定性

観測値(気象庁)と予測値(台風, 中西)の対応は興味あるを確認するため, 計算期間は対象日を含む７日間とした事項である．しかし, 風向風速の場合, 周辺構造物の局所(7 月 30 日 21 時～8 月 7 日 3 時と 8 月 9 日 21 時～17 日 3的影響を解析では無視すること, 格子間隔が粗いため地時；MM5 の解析結果(4)に対応する図１～３の時間帯は形の凹凸が平滑化されること, 弱風では真値に対する数

120~144 時)．予測値との比較に用いるデータは東京気象

値誤差の比率が大きいことなどの誤差要因がある．温度

台の観測値(１時間間隔, 地上 74.5m)と GPV データ(6 時間は予測値への影響が大きい地中温度Tg o を GPV データ地

間隔, 水平方向格子間隔 20km)とした．

表温度の期間平均値(地上 1.5m,７日間)とするなど定数

座標系は z*平行座標(平行座標モデル), 計算進行は４段が未調整なため, 観測値と予測値の直接的な比較は難し

階 nesting である．x および y 方向の格子点数は共に 50 でい．このため, 以降の検討は, 主に nesting 効果とモデルあり, 格子間隔は nesting 段階が進む毎に 1/2 に低減した(台風モデルと中西モデル)による影響とする．

(20, 10, 5, 2.5km 等間隔, 東京気象台は常に解析領域中央)．

図１と図２によると netting 効果が読みとれる．これら

ただし, 鉛直方向の格子間隔は, 全て標高 6,000m 迄を対の図は, nesting 段階が増す(Δt, Δx, Δy が小)と, 風向風速の数スケールで 15 分割している(15~6,000m)．

時間・空間変動が細かくなること, 台風モデルと中西モ

nesting 第１段階の物理量(格子間隔 20km の U, V, H, E)

デルの間に差が生じることを示している．しかし, nesting

初期値と６時間間隔の境界値はGPVデータとし, 第２~４が予測精度を向上させるか否かを判断するのは難しい．

段階の物理量境界値(１時間間隔)は前段階の計算値を空間

また, GPV データや観測値との差に比べ, 台風モデルと補間して定めた．ポアソン方程式によらない各格子点の静中西モデルの違いによる差は小さく, モデルの優劣を判

水圧近似した気圧は, 全て解析領域頂部と海面の GPV デ

定することも難しい．

ータを境界値とし, その間は温位予測値に基づく浮力を

図３に示す温度 T の場合, 乱流モデルの違いによる影考慮して鉛直方向に変化させた．演算の時間間隔はΔt=格響は微細であり無視しうる．なお, GPV データの観測値

子間隔(km)の数値≦10sec である．

との整合は, 予測値より劣っているようである(この傾向は図１,２の風向風速にも見られる)．

３-３．シミュレーション結果

図４と図５の鉛直方向プロファイルで特徴的な事項は

図１~３には，東京気象台の観測値と比較した 7 日

次の通りである．Sm , Sh は, 3 時の場合 中西モデルに, 15間の風向風速(|U|,Θ)と気温(T)の時刻歴波形を全て時の場合 両モデルの地表近くで, 大気が不安定状態にな示す．しかし, 図４,５の鉛直方向プロファイルは 8ることを示している．また, 乱れスケール l の違いは全高

月 5 日と 15 日の 3 時と 15 時に限定している(グリニ

さに亘り顕著であり, 台風モデル(Level 2.5)の l は複雑なッジ時刻 0 時を基準にした 6 時間間隔の GPV データ

高さ方向変化を示している．

は明石時刻 3, 9, 15, 21 時のデータ)．なお, 図１と２

|U|と I は, KV の関数であるため,台風モデルと中西モデは東京気象台∙地上 74.5m の|U|とΘを各々２種類示

ルの違いによる影響を受ける (風向Θへの影響が大きい

す；上側の図１-１と２-１は nesting 第１段階(格子間のは風速が 1~6 m/sec と小さいことにもよる)．しかし, 同

隔 20km), 下側の図１-２と２-２は nesting 第４段階

じく KV の関数である T には, モデルの違いによる影響が(格子間隔 2.5km)の|U|とΘである．

ほとんど見られない．このように, |U| , I にはモデルの違凡例の”気象庁”は東京気象台∙１時間間隔の 10 分

いが現れ T に現れないのは, T に比べ |U| や I の時間・空平均値を, ”GPV”は６時間間隔の GPV データを, “台間変動が激しいことによると考えられる．しかし, GPV デ風”は Mellor らの Level 2 モデルの Sm , Sh と Level 2.5 モータとの関係なども考慮すると, 鉛直方向プロファイル

神奈川大学工学研究所所報6第 31 号

風速|U | (m/sec)

2005/07/31-/08/06風速|U | (grid=20km)
8

気象庁

GP V

台風

中西

6
4
2
0
0

24

48

72

96

120

144

168

96
8/4

120
8/5

144
8/6

168
時間(hour)(月/日)

風向Θ degree)

2005/07/31-/08/06風向Θ (grid=20km)
360
270
180
90

気象庁

GPV

台風

中西

0
0
7/31

24
8/1

48
8/2

72
8/3

図１-１ ネスティング第 1 段階の風向風速時刻歴波形 (東京気象台, 地上 74.5m, 2005 年 7 月 31 日～8 月 6 日)

風速|U | (m/sec)

2005/07/31-/08/06風速|U | (grid=2.5km)
8
気象庁
台風

6

GP V
中西

4
2
0
0

24

48

72

96

120

144

168

96
8/4

120
8/5

144
8/6

時間(hour)
168(月/日)

2005/07/31-/08/06風向Θ(grid=2.5km)

風向Θ (degree)

360
270
180
気象庁
台風

90

GP V
中西

0
0
7/31

24
8/1

48
8/2

72
8/3

図１-２ ネスティング第 4 段階の風向風速時刻歴波形 (東京気象台, 地上 74.5m, 2005 年 7 月 31 日～8 月 6 日)

メソスケールモデルによる風向風速の推定7

2005/08/10-/08/16, 風速|U | (grid=20km)

風速|U | (m/sec)

8

気象庁
台風

GP V
中西

6
4
2
0
0
24
48
2005/08/10-/08/16, 風向Θ(grid=20km)

72

96

120

144

168

風向Θ (degree)

360
270
180
90
0
120
144 時間(hour)
168
(月/日)
8/15
8/16
図２-１ ネスティング第１段階の風向風速時刻歴波形 (東京気象台, 地上 74.5m, 2005 年 8 月 10 日～8 月 16 日)
0
8/10

24
8/11

48
8/12

72
8/13

96
8/14

2005/08/10-/08/16, 風速|U | (grid=2.5km)

風速|U | (m/sec)

8

気象庁
台風

GP V
中西

6
4
2
0
0

24

48

72

96

120

144

168

72
8/13

96
8/14

120
8/15

144
8/16

時間(hour)
168(月/日)

2005/08/10-/08/16, 風向Θ(grid=2.5km)

風向Θ (drgree)

360
270
180
90
0
0
8/10

24
8/11

48
8/12

図２-２ ネスティング第 4 段階の風向風速時刻歴波形 (東京気象台, 地上 74.5m, 2005 年 8 月 10 日～8 月 16 日)

神奈川大学工学研究所所報82005/07/31-/08/06, 気温T (grid=2.5km)

気温T ( ℃)35

第 31 号

気象庁
台風

GP V
中西

30
25
時間 (hour)

20
0
7/31

24
8/1

48
8/2

72
8/3

96
8/4

120
8/5

144
8/6

(月/日)

168

図３-１ ネスティング第 4 段階の気温時刻歴波形 (東京気象台, 地上 74.5m, 2005 年７月 31 日～8 月 6 日)

2005/08/10-/08/16, 気温T (grid=2.5km)

気温T ( ℃)

35

気象庁
台風

GP V
中西

30
25
時間 (hour)

20
0
8/10

24
8/11

48
8/12

72
8/13

96
8/14

120
8/15

144
8/16

(月/日)

168

図３-２ ネスティング第 4 段階の気温時刻歴波形 (東京気象台, 地上 74.5m, 2005 年 8 月 10 日～8 月 16 日)
2005年8月5日3時
10000

1000

高さ (m)

1000

高さ (m)GP V U
台風 U
中西 U
台風 I100
中西 I
台風 l
中西 l

100

0.1

1

10

1000 10000-45

100|U| ( m/s), I , l( m)

100

GPV

10

10

20
30 0
気温 T (℃)

0.51
渦拡散係数 Sm, Sh

2005年8月5日15時

2005年8月5日15時
10000

2005年8月5日15時
10000

1000

1000

1000

1000

高さ (m)

10

高さ (m)

45
90 135 0
風向 θ (deg)

高さ (m)

0

10000

100

100

100

100

10

10

10

0.1

1

10

100 1000 10000 0|U| ( m/s), I, l ( m)a. 風速 U, 乱れ強さ I, 乱れスケール l

台風 Sm
台風 Sh
中西 Sm
中西 Sh

台風
中西

高さ (m)

2005年8月5日15時

10000

2005年8月5日3時

1000

1000

100

10

10

2005年8月5日3時
10000

高さ (m)

GPV
台風
中西
GPV
GPV

高さ (m)

2005年8月5日3時
10000

10000

90
180 0
風向 Θ (deg)b. 風向 Θ

10

10

20
30 0
気温 T (℃)

c. 気温 T12
渦拡散係数 Sm, Sh

d. 渦拡散係数 Sm, Sh

図４ 鉛直方向プロファイル (東京気象庁, 2005 年 8 月 5 日 3 時および 15 時, nesting 第４段階, 格子間隔 2.5km)

メソスケールモデルによる風向風速の推定

1000

2005年8月15日3時

GPV U

台風 U
中西100
U
台風 I
中西 I
台風 l
10
中西 l

100

10
0.1

1

10
100
1000 90|U| ( m/s), I , l( m)2005年8月15日15時

10000

1000

GPV U

高さ (m)

10000

台風 U
中西 U

2005年8月15日15時

10000

1

10

台風
中西
10

0

10

20
30 0
気温 T (℃)

2005年8月15日15時

0.51
渦拡散係数 Sm, Sh

2005年8月15日15時

10000

台風 Sm
台風 Sh
中西 Sm
中西 Sh

1000

高さ (m)

高さ (m)

0.1

100

1000

100

2005年8月15日3時
台風 Sm
台風 Sh
中西 Sm
中西 Sh

GPV

GPV
台風
中西
GPV
100
GPV

中西 I

10

1000

100

台風 I
台風 l
中西 l

1000

GPV
台風
中西
10
GPV
-10
180
GPV
270
風向 Θ (deg)

1000

100

2005年8月15日3時
10000

高さ (m)

高さ (m)

高さ (m)

1000

10000

高さ (m)

10000

高さ (m)

2005年8月15日3時

10000

9

100

GPV
10

10

100 1000 10000 90
U (m/s), I , l( m)a. 風速 U, 乱れ強さ I, 乱れスケール l

180

0
270
風向 Θ (deg)b. 風向 Θ

台風
中西
10

10

20

30 0

気温 T (℃)

c. 気温 T12
渦拡散係数 Sm, Sh

d. 渦拡散係数 Sm, Sh

図５ 鉛直方向プロファイル (東京気象庁, 2005 年 8 月 15 日 3 時および 15 時, nesting 第４段階, 格子間隔 2.5km)

に対しても両モデルは優劣つけがたく, 同程度の性能をンボス(N32.8°, E129.7°, 観測高さ地上 100m)の観測値(5)有するとして良さそうである．

であり, T0314 の場合, 宮古島気象台(N24.8°, E125.3°, 観

Level 2.5 モデルの Sm , Sh および Level 2 モデルの l の計

測高さ地上 14.5m)の観測値である．観測点周辺の地形は,算がシミュレーションの演算時間に占める割合は尐ない．

ハウステンボスの場合, 单-西-北が日本海, 单-東が湾に従って, 平行座標モデルの検討結果に基づき, 台風モデル

面し, 北-東には 1,000m を超えるような山々がある．一の Sm , Sh を他の式と整合する Level 2.5 モデルにし, 数値発方, 宮古島気象台の場合, 西側が東シナ海, 東側が起伏

散を予防するため l を Level 2 モデルと Level 2.5 モデルのの小さい陸地に面している．

平均値とするようなモデルの改良が考えうる．

基礎方程式や物理モデルは３章の解析に用いた平行座標モデルと同一であるが(付録および参考文献１参照), 座

４． 台風時の風向風速

標系は z*円柱座標である(台風中心は常に座標中央)．

台風時の風向風速 (|U|, Θ) の予測法および予測結果

台風時の風向風速のシミュレーションは，前述した平行は参考文献１に詳述しているので, 本論文では図と表を座標モデルによる検討を行うより以前に行なわれている．

抜粋してメソスケールモデルの性能を示すに止める．

従って，移流項の計算は２次中心差分であり, 台風中心近傍の極大極小値は補間して平滑化しており, 乱流モデルは４-１．計算条件

台風モデルとなっている．鉛直方向格子間隔は３章の平行計算の対象にした台風は T9119(1991 年 9 月 27 日, 台

座標モデルの解析と同じく標高 6,000m 迄を対数スケール

風 19 号)と T0314 (2003 年 9 月 10~11 日, 台風 14 号)であ

で 15 分割(15~6,000m)しているが, 半径方向 r と円周方向 θり, それらの台風パラメータは表１-１と１-２に示す．予の格子点数は共に 64 とし, r 方向の格子間隔は 5km とした測値と比較する観測値は, T9119 の場合, 長崎県ハウステ(nesting 無)．演算の時間間隔は Δt=9sec である。

神奈川大学工学研究所所報

10４-２．シミュレーション結果

第 31 号

格子間隔が粗くなる(外周の円周方向格子間隔 31km)．この粗い格子間隔を考慮し, 観測位置を囲む 4 格子点の最大

図６は, T9119 の地上 100m における|U|とΘを, 図７は最小値と観測値を比較すると(1), T9119 の観測値はほぼ最T0314 の地上 14.5m における|U|とΘを示す．
(5)

図６の風速|U|は, Θ≒90°となる台風接近時の観測値

大最小値の範囲内にあった．しかし, T0314 の台風通過後と予測値に差がある．一方, 図７の宮古島気象台の|U|は,(11 日6~12 時) の過小な観測値は最大最小値の範囲外とな

台風最接近時, 特に通過後 11 日 6~12 時の差が大きい．

った．これらは, T9119 の場合, 風上の山による後流が正し

なお, T9119 の最大風速は予測値 31.2m/sec, 観測値

く評価できていないこと, T0314 の場合, 観測高さが14.5m

34.6m/s (差∆U=-3.4m/s)であり, T0314 の最大風速は予と低いことから周辺障害物が影響していることを示して測値 39.3m/sec, 観測値 38.4m/s(差∆U=0.9m/s)である．

いると考えられる．しかし, 最大風速の予測値と観測値の観測点が解析領域の外周に近くなる場合, 円周方向の差は 10%以下であり, 観測地点が台風中心に近い(円周方

表１-１ T9119 の台風パラメータ (ハウステンボス)(5)

表１-２ T0314 の台風パラメータ (宮古島気象台)

日時

日時

λ
ψ
CT
CD
(deg) (deg) (m/s) (deg)27/10 127.9 33.3 15.15 62.3
11 128.1 30.8 15.13 62.4
12 128.4 31.2 15.24 60.5
13 128.7 31.6 15.55 59.7
14 129.0 32.1 15.54 59.8
15 129.3 32.5 14.49 51.1
16 129.7 32.8 17.13 50.1
17 130.2 33.4 20.55 55.8
18 130.6 33.9 21.17 52.1
19 131.2 34.4 21.90 49.1
20 131.7 35.0 21.84 49.3

Pc
(hPa)
935
935
935
935
935
935
940
942
945
945
945

λ
ψ
Ct
CD
Pc
(deg) (deg) (m/s) (deg) (hPa)
10/06 127.5 23.5 2.99 151.3 928
12 126.9 23.7 3.29 143.8 920
18 126.3 24.2 2.99 118.6 910
11/00 125.7 24.6 3.29 75.6
910
06 125,3 24.8 2.88 76.2
910
12 125.3 25.7 3.70 78.5
923
18 125.5 27.0 5.79 75.1
930
12/00 125.9 28.7 7.25 71.6
935
06 126.5 30.6 11.2 63.0934
12 127.2 32.8 11.6 60.2
939
18 127.9 34.1 12.4 60.2
945

Po u tRm(hPa) (km)1013 67.1
1013 71.8
1013 75.1
1013 78.01013 77.2
1013 78.01013 84.4
1013 88.7
1013 89.5
1013 87.3
1013 88.1

Po u tRm(hPa) (km)
1008
1009
1010
1011
1012
1012
1012
1012

23.2
29.5
30.5
34.7
40.7
42.9
43.3
43.3

(注) λ=傾度, ψ=緯度, CT=台風進行方向, CD=東を 0°, 反時計回り正の台風進行方向, Pc=台風中心気圧, Po u t =周辺気圧, Rm=最大旋衡風速半径40

風速 |U| (m/sec)
予測値

30
20
10

観測値

0
27
10th 10

360

12
12

14
16
14
16
時間
(hour)
時刻

18
18

2020

風速 |U| (m/sec)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
10th121218
11th24
0
18

観測値

630

12
36

18
42

24
48

3612

4218

48
24

時間
時刻 (hour)風向 Θ (degree)

風向 Θ (degree)
360

270

予測値

観測値

270

観測値

180

180

予測値

90

予測値

90

0
10
27th 10

12
12

14
14

16
16

時間時刻
(hour)

図６ T9119 の風向風速時刻歴波形(ハウステンボス，観測高さ 100m)

18
18

20
20

0
12th 12
10

1818

24th0
11

306

時刻(hour)
時間
図７ T0314 の風向風速時刻歴波形(宮古島気象台，観測高さ 14.5m)

メソスケールモデルによる風向風速の推定

向の格子間隔小)ときの最大風速はシミュレーシ

表２ 台風風速の鉛直方向ベキ指数と傾度高さ観測値(17)ョンによって評価できる可能性を示している．

著者
林田 et al.の鉛直方向分布を示す, ①Rm=84.4km, ②表示断 天野 et al.
面は NE (ハウステンボスを通る台風中心→長崎 Powell et al.
Wilson→下関ライン), ③観測位置は台風中心から 75km．

観測地点
べき指数α 傾度高 Zg m
筑波市
600～700
0.24
那覇市,市街地
50～2000.45
USA
海上500～600
0.077
Australia 海岸 0.14～0.18
60～
〃
－
0.12
なお, ハウステンボス周辺の複雑さを示すため,－
Lau & Shun 香港
2,000
図 10 には地上高さ 125m の半径方向風速分布と Franklin et al. USA
海上900～1,000
0.09
海面からの地表面高さ(標高)の変化を示す．
石崎
日本各地
0.24～0.33－
香港
0.19～0.28
1,460
図９は T0314 (11 日 0 時)台風進行方向側の|U| Choi
図８は T9119 (27 日 16 時)台風進行方向側の|U|の鉛直方向分布を示す, ①Rm=30.7km, ②表示断面は WNW (台風中心と宮古島気象台を通る半径 r

11

備考
台風中心近傍台風中心近傍台風中心近傍台風中心近傍
外側強風域
外側強風域
外側強風域
－
－

(注 1) 天野 et al.: ６枚の図から求めたベキ指数範囲はα=0.24~0.73．
算術平均値α=0.48, 幾何平均値α=0.45．
(注 2) 石崎: α=0.33 は台風中心近傍, α=0.24 は外側強風域と考える．

方向のライン), ③観測位置は台風中心から45km．
台風時の鉛直方向風速分布を観測している例は尐なく,
(17)

表２

に示すような鉛直方向風速勾配を表すベキ指数α10000

地上高さ (m)
α=0.1

0.15

0.2

と傾度高さ Zg を示せる程度である．ただし, 台風中心近傍
や最大旋衡風速半径 Rm 近辺の強風域を狙った観測が一般

0.3

0.4

1000

100

10
1

10

図８ T9119 の風速高さ方向プロファイル (27 日 16 時, Rm=84.4km)．

10000

中心からの距離r (km)
5km
10km
20km
40km
60km
80km
100km
150km
200km
250km
300km
0.1
0.15
風速 |U| (m/sec)
100
0.2
α
(注) 直線は|U|=(z/10) を表す．
0.3
0.4

地上高さ (m)
α=0.1

0.15

0.2

0.4

0.3

1000

100

10
1

10

図９ T0314 の風速高さ方向プロファイル (11 日 0 時, Rm=30.7km)．

中心からの距離r (km)
5km
10km
20km
40km
60km
80km
100km
150km
200km
250km
300km
α =0.1α =0.15
風速 |U| (m/sec)100
α =0.2α =0.3(注) 直線は|U|=(z/10)αを表す．
α =0.4

神奈川大学工学研究所所報12

定大気と考えられる台風時の解析は, 円柱座標モデルで行

地上125mでの風速 |U| (m/sec)

40
30
20
10
0

第 31 号った．
平行座標モデルで検討した事項は①nesting 手法, ②解析領域の境界値と領域内予測値の整合, ③乱流拡散モデルの違いによる影響であり, 円柱座標モデルで検討した事項
0100
海面からの地表面高さ (m)

200

300

は④台風時の風向風速観測値を基準にした解析モデルの性能である．
①の nesting については, nesting 段階が増し時間刻み Δt,

400

格子間隔 Δx, Δy が小さくなると物理量の時間・空間変動が200

細かくなる．しかし, これが解析精度を向上させるか否かは判定できなかった．②が関係する, 境界値を設けると数

0
0

100
200
台風中心からの距離 r (km)300

値発散することに対しては, 移流項に粘性減衰の付加が必要なことを確認した(２次中心差分を１次風上差分にする

図 10 地上高さ 125m における半径 r 方向の風速分布と
地表面高さ分布 (T9119：1991 年 9 月 16 日 16 時)

ことなど)．③の乱流拡散のモデル化については, 筆者らの的なことから, 数値の変動幅が大きい．

比較し, 両モデルの性能に大きな差がないことを確認した．

台風モデルと中西らが提案する中西モデルによる予測値を数値解析に基づくべき指数αには，地上高さ z=45m を境

ただし, 解析モデルの改良に際しては, 評価式のLevel統一に変化する傾向が見られる．このため, z=45m の下と上に分を考え, 筆者らの渦拡散係数 Sm , Sh は Level 2.5 とし, 論理

けて表２との関係を検討する；対応する表２の観測値は, ( )性のある数値発散防止法として, 鉛直方向の乱れスケール

内に論文著者名で示す．

l は Mellor らの Level 2.5 と中西らが提案する Level 2 モデ

台風中心近傍 r＜Rm のαは, T9119 と T0314 の間に大きな

ルの平均値とするのが適切と考えられた．④の台風時の風差がなく, z≦45m でα= 0.3~0.4 (天野,石崎,Choi), z>45m でα

向風速の予測に用いた円柱座標は, 円座標の中心(台風中=0.15~0.2(林田,Wilson)となる；天野の市街地の観測値α心)で格子間隔が細かく, 外周部では粗くなる．このため,=0.45 は大きく, Powell の海上のα=0.077 は小さい．

予測対象点が台風中心から外れると, 解析誤差が大きくな

外側強風域 r>Rm は地表面粗度によって差があり, z≦

る可能性がある(格子間隔が粗いと地表の凹凸が平滑化さ45m 場合, 粗度が大きい T9119 でα>0.4 (表２に該当例無),れる)．また, 地表面データとして国土地理院の標高データ

海上 T0314 でα=0.2~0.25 (石崎,Choi)である．しかし, 上空を用いることから, 周辺構造物などの影響を予測値に反映

z>45m は逆に, T9119 のα<0.12 (Franklin, Wilson)と比べ,できないことなどメソスケールモデルの限界も把握できた．

T0314 の方がα=0.14 ~0.16 (Choi)と大きい．

しかし, 円周方向の格子間隔が狭い, 台風中心近傍の最大最大風速が, 解析領域頂部 z=6,000m 以下で発生する領域

風速の予測精度が良好であること, 鉛直方向の風速分布もは, 粗度の大きい T9119 の場合 r<40km (≒Rm/2)に限られる． 観測値と対応していることから, 使用目的を限定すればメ
しかし, T0314 の最大風速は全て z<2,000m で発生している． ソスケールモデルによる風向風速の予測も有用である．
風速極大値の発生高さを傾度高さ Zg とすると, r<40km でパソコン(Dell Dimension C521) が, ７日間４段階のは図８,９共 Zg<500m, r>Rm では表２と同様な Zg=1,000~

nesting 計算 (並列計算, 平行座標モデル, 最小時間刻み

2000m である(粗度が大きい T9119 の方が高め)．

Δt =2.5sec, 格子点数 50×50×15) に要した時間は約 40

なお, 台風時の気圧分布観測値は高さによって変化し,時間であり, ワークステーション(COMPAQ Alpha-

上空では滑らかになるが , 数値計算では台風気圧成分Πt

server ES45)が, １日の計算 (nesting 無, 円柱座標モデル,に全高さ同一の Schloemer モデルを適用した．しかし, ΠtΔt =9sec, 格子点数 64×64×15) に要した時間は約３時の高さ方向変化を無視した計算でも, 高さ方向プロファイ間であった．なお, Δt が 3.6 倍粗いとして COMPAQ の計

ルの予測値は観測値と対応する結果を示している．

算時間を見ると, COMPAQ の計算時間は Dell Dimension(17)と比べ長い．この理由は, COMPAQ が購入後約 10 年を経
５．結言
耐風設計に活用できる台風時の風向風速統計値を数値解過した機種であること, 台風進行に伴う地形データの更新
を演算の各ステップで行うことによる．

析によって評価することを目指し, メソスケールモデルの今後は, メソスケールモデルの性能を更に調査すると共特性と改良を検討した．乱流拡散への影響が大きい不安定に, 耐風設計用統計値の評価を考慮した演算時間の短縮に大気を対象にした弱風の解析は平行座標モデルで, 中立安も挑戦したい．

メソスケールモデルによる風向風速の推定

６．謝辞

13

Ａ１．支配方程式

本研究は, 筆者の１人である吉田が鹿島建設㈱に在職し支配方程式は非圧縮∙静水圧近似の運動量保存式と質量ていた 1996 年に始まり現在に至る．シミュレーションプロ

保存式, 熱エネルギー保存式と水分保存式とし, 風速

グラムの導入には気象庁気象情報課(元気象研究所)高橋俊

U,V,W, 温位 H, 水分 E, 圧力(Exner 関数)Πを計算する．な

二予報官のご指導を賜りました．本研究に対する協力およ

お, 基礎方程式内での H は水分が全て気体（水蒸気）としび資料の提供を頂きました鹿島建設㈱技術研究所太田勝矢

た仮温位であり, E は液体・水蒸気のトータル量とする．

氏, 高木賢二氏, 山本学氏, 山中徹氏に感謝します．また,2004 年に吉田が神奈川大学の研究員となって以降, 有用な助言を頂きました三井建設㈱技術研究所野田博氏, ㈱泉創
建エンジニアリング岡田創氏に感謝します．
付録 A 基礎方程式

運動量保存式は,zh P
 U zh t   ADV (U )   x  zh fV  DIF(U ), z V   ADV (V )  zh P  z fU  DIF(V ),
h
h

 y
 t

(A1,2)

ここに, ADV は移流項を, DIF は拡散項を, f はコリオリパ

座標系は地形の凹凸を考慮する z*座標(terrain following

ラメータを表す．

coordinate)であり, 変換式は次の通りである．

熱エネルギー保存式は,
( z*  zT ) z g 
 
(
)
,
*

x
zh

x
x* z*( z*  zT ) z g ),  * (zh
y* z* y y

z 
  T
,
zh z* zzhzh  zT  z g , z*  ( zT / zh ) z

ここに, 上付きの＊は z*座標の距離を, zT は解析領域の頂H  ADV H   DIFH  ．
t

(A3)

水分保存式は,zhE  ADV E   DIFE  ．
t

(A4)

質量保存式は, 次の通りである．
zhU zhV zhW *


0,
x
y
z*

(A5)

大した鉛直座標値を表す．
なお, x 方向と y 方向の距離 x, yz gzz *  zT z g
W *  T [Wz (UV )] ,zhzT
xy

は z*座標の距離 x*, y*と一致するので, 後述する各式ではここに, U,V は z*座標としても数値が変化しない風速で

z*を除き, 上付きの＊を省略している．

あり, W*は平行座標の鉛直方向風速 Wz に水平風速２成分

部高さを, zg は地表高さ(標高)を, z*は(zg ~ zT)を(0 ~ zT)に拡

本研究での圧力 P は Exner 関数Πに変換し, 温度 T は圧力変化に起因する可逆な断熱変化を陰に含む温位Hに変換

U,V の z*座標への写像で発生する鉛直成分を加えた z*座標の鉛直方向風速である．
ADV は, U, V, H, E など, 物理量Φの関数である(下式は台している．
  c ( P / P )  c T / H ,
p
o
p


  c T / ,

H

T
(
P
/
P
)
o
p


ここに, γ=(cp-cv)/cp は比熱比を, cp は等圧比熱を, cv は等容比熱を, 添え字 o は代表値を表す．

風シミュレーションでのADVであり, 弱風を対象にした平行座標モデルの場合は CTx=CTy=0 となる)．
ADV   zh (U  CTx ) zh (V  CTy ) zhW *
,


x
y
z*
(A6)

海面などを基準高さ (z=0) にした高さ z における, T とここに, CT は台風進行速度を, 添え字 x,y は x 方向と y 方向

H の関係は, 状態方程式 P=ρR cT と静水圧近似の条件成分を表す．台風シミュレーションの場合に, 進行速度を

ΔP=－ρΔz を適用すると,含めるのは, 台風進行速度の時間∙空間変化が小さいとして,T ( z)
1
1
H
 hz

[ z  0 
ln z 0]
H ( z) c ph
H z 0

台風進行速度{CT}を ADV 内で考慮することによる．
移流項

ここに, αh ≈0.0035 K/m は温位の高さ方向勾配を表す．

次中心差分, ３次風上差分, ４次中心差分など, 差分計算

空気密度ρを H とΠの関数で表わすと次のようになる．

  Po ( / c p )(1 /  ) 1/( Rc H )ここに, R c = (c p－c v ) は気体定数を表す．

は数値発散を発生させる要因となるので, １次風上差分, 2法に対する提案や検討が数多くなされている．これらを大別すると風上差分は評価点も考慮して物理量勾配を定めるが, 中心差分は評価点の値を無視して勾配を評価している．
例えば, 風速 U を正とし, 評価点を o, 風上点を-1, 風下点

神奈川大学工学研究所所報14

第 31 号を 1 としたときの１次風上差分と２次中心差分の差(粘性似式としている．

減衰)は次のようになる．

 U
V 2 (U / y  V / x) 2 K H  cs  2  ()2  (
) 
,
 x

y
2


(A10)
ここに, cs はスマゴリンスキー定数であり, ∆=(∆x∆y)1/2 は格

1/ 2(1次風上差分)  (2次中心差分) U [( o   1) / x  (1   1) / 2x]

(A7)

 U [ o  (1   1) / 2] / x,

上式の差は, 評価点 o の物理量と風上風下の物理量平均値の差に基づく勾配に相当する．例えば, ２次中心差分で計子間隔の代表幅を表す
風速と温湿度の鉛直方向の拡散係数, KV(U,V)=Km =lqSm と算すると, 平行座標モデルは境界値(GPV データ)を設定す

KV(H,E) =K h =lqSh を定める渦粘性係数 Sm , Sh は,る x および y 方向の側面境界の近くに, 円柱座標モデルは,Level 2 モデルの場合,

連続性を保つため, 流入流出する物理量を調整する座標中
A1F1 R f 1  R f
Sh2 ,S m 2 
A2 F2 R f 2  R fS  3 A (   ) R fc  R f ,
2 1
2
 h2
1 Rf

1  1 / 3  2 A1 / B1,

心近くに, 数値発散あるいは異常な値が発生する．そこで,
平行座標モデルの解析では, 移流項を１次風上差分とし,更に評価点の物理量が３点(評価格子点+前後格子点)中で極大極小となる場合は, 式(A7)に相当する粘性減衰量を更に加算する試みを行っている．
DIF は拡散項であり, 地表の凹凸が水平方向の格子間隔と比べ無視できるとした近似式である．
DIF   z    z  
 K H h    K H h x 
x  y 
y 

 
z
 
 KV ( T ) 2
,
 zh

zh z* 
z* 

(A8)

 2  2 A1(3  2C2 ) / B1  B2 (1  C3 ) B1,
F1  B1(1  C1)  2 A1(3  2C2 )  3 A2 (1  C2 )(1  C5 ),F2  B1(1   2 )  3 A1(1  C2 ),R f 1  B1(1  C1) / F1, R f 2  B11 / F2 , R fc  1 /(1   2 ),Level 2.5 モデルの場合,
Sm2.5  ( A2 E2  R1E4 ) /( E2 E3  E1E4 ),Sh2.5  ( R1E3  A2 E1) /( E2 E3  E1E4 ),ここに, KH は水平方向の拡散係数を, KV は鉛直方向の拡散

E1  1  6 A12G M  9 A1 A2 (1  C2 )GH ,係数を表す(Φが風速の場合 KV=Km , 温湿度の場合 KV=Kh ,E2  3 A1[4 A1  3 A2 (1  C5 )](1  C2 )GH ,KH は全成分同一)．

E3  6 A1 A2GM ,圧力項は, 安定大気の温位 Ho とそれからのずれ∆H に分

(A11)

(A12)

E4'  1  12 A1 A2 (1  C2 )GH , E4  E4'  3 A2 B2 (1  C3 )GH ,解し, Ho は物理量の時間変化に影響しないとして無視する

R1  A1(1  3C1),

Boussinesq 近似の∂Π/∂z*≈(zh/zT)[∆H∙g/(Ho H)]を適用した次式GM  (l / q) 2 (U / z ) 2 ,GH  (l / q) 2 ( g / H o )(H / z ),による(H=Ho +ΔH)．
 zh
( z *  zT ) z g gH  P 
 zh
,



zT
x H o H zh  x  x
 P   H    zh  z ( z *  zT ) z g gH ,h y  yzT
y H o H 

ここに, Mellor らは上式中の係数を実験データから次のよ
うに定めており,(A9)

支配方程式が静水圧近似式であるため, 浮力と風速 W に対応する圧力成分は別式で評価している． ただし, 弱風を(A1, A2, B1, B2, C1)=(0.92, 0.74, 16.6, 10.1, 0.08),(C2, C3, C4, C5,)=(0, 0, 0, 0),
中西は LES データと整合する次の値を提案している．
(A1, ,A2, B1, B2, C1)= (1.18, 0.665, 24.0, 15.0, 0.137),(C2, C3, C4, C5)= (0.65, 0.294, 0.0, 0.2),

対象にした場合, 浮力による圧力への影響が大きく, 圧力

flux Richardson 数 Rf≦0.191 と gradient Richardson 数 Ri≦

変化が滑らかでないことがある．そこで, 平行座標モデル

0.195 は, 次の通りである．

の解析では, 評価点の圧力が極大極小となるときは圧力勾

R f  0.6588 [ Ri  0.1776  ( Ri2  0.3221Ri  0.03156)1 / 2 ],配を 0 とした (解析結果への影響は微尐であった)．
Ａ２．拡散係数
水平方向の拡散係数 KH は Deardorff の SGS モデル(18)による．z*座標の場合, KH も複雑になるので, 式(A8)と同様, 水平方向の格子間隔と比べ標高の差分∆zg が小さいとした近  H / z   E  E / zRi  g T,(U / z )2  (V / z )2
ここに, βT と βE は湿潤大気の温位と水分に対する温度膨張
係数成分を表す(8) (付録 D 参照)．

メソスケールモデルによる風向風速の推定

Ａ３．乱流エネルギーq 2（水平方向拡散は無視）
215に示す発散が生じない中西の Level 2 提案式(3)との平均値を(2)

Mellor らの Level 2.5 の q は次式による ．

解析に用いることの可能性を検討している．

zh q 2z 2   
q 2 
  ADV (q 2 )  T Kq*tzh  z 
z* 

1/ l  (1/ LS )  (1/ LT )  (1/ LB )  1/ LMY , U 2
V 2 
 2 KV (U ,V )  (
) (
) 
*
z* 
 z

(A13)


H
E 
q3
  2 zh
 2 g  KV ( H ) zT  T
 E
.
*
*
B1l
z
z 



0

 1
0  1 0
0LT  1  qzdz /  qdz ,ここに, Kq ≈ 0.2 lq である．
上式は, KV , l , q の関数であり, 不安定大気では発散の恐れがある．そこで, 本研究での q2 は Level 2.5 モデルと次に示す Level 2 モデルの q2,
q 2  [ B1(m   )]2 / 3u2

z / 3.7,
LS  z (1  2.7 ) 1,
0.2
z (1   4 ) ,

(A16)

(A14)

 2q / Nb ,
H / z  0 &   0 [ 2q  3q(qc / LT Nb )1 / 2 ]LB  
, H / z  0 &   1NbH / z  0,
1/ LMY  1/ z  1/( LT / 2.3) ,の平均値としている．ここに,φm =(κz/uτ )(∂U/∂z)は無次元プ

ここに, LS , LT , LB , LMY は, 各々接地層内, 境界層内, 浮力効

ロファイルを, ζ=κR i b (Ch /Cd3/2 )は Monin-Obukov の無次元

果, Mellor らの鉛直方向乱れスケール, (α1, α2, α3, α4) =(0.23, 1,

高さを, uτ=(Cd |U|2 )1/2 は摩擦速度を, R i b =(g/Ho)(H－Hg)z/U2 は5, 100), N b2=(g/Ho)∂H/∂z, qc=[(g/Ho )＜wθ＞g LT]1/3 である．

bulk Richardson 数を, Cd , Ch は伝達(抵抗)係数を表す．収斂
計算となる KEYPS の手法(20)によれば, φm , uτ などが正確に評価できる．しかし, 本研究では演算時間短縮のため, Cd ,Ch は R i b の関数となる Louis(21) の近似式によっている．
[ 安定大気の場合：ζ＞0 ]地表 g に直達する日射量 So↓は次式による(6)．
So  S
(1  Acloud ) o  cos( g ),(B1)

S   S /(1.00028  0.016718 cos M ) 2 ,c o  w (v  w )  scat ,M  (2 / 365.25)(Day  2.36),


Cd =a [1+10Ri b /(1+5Ri b)1/2]-1,
1/2 -1

Ch = a [1+15Ri b (1+5Ri b) ] ,a=[κ/ln(z/zo)]2

付録 Ｂ. 日射量

(中立安定状態の Cd ),[ 不安定大気の場合：ζ＜0 ]



0.303
  0.349 1  0.271 [(  
,
 v
out
vapor) / cos s ]w  1.66 (cloud  res ),

Cd =a {1－10 Ri b / [1+75a (|Ri b | z/zo)1/2] },1/2

Ch =a {1－15 Ri b / [1+75 a (|Ri b | z/zo) ] ,ここに, S∞↓は大気上限に到達する日射量を, Sc=8.2 J/cm2minは太陽定数を, Ac l o u d は多層雲のアルベドを, τo は雲や水蒸

Ａ４．代表長さ l（水平方向の拡散は無視）
代表長さ l を定める Mellor ら(2)の Level 2.5 の q2l 方程式

気などによる日射量低減係数を, θg は地表面の鉛直線と太陽方向のなす角度を, λw =42 J/cm∙min は水の熱伝導率を, Mは次の通りである．

q l
( Kl
)
zh z*
z*

は冬至を 0, １年を２πとする日数換算値を, Day は１月１z 2 U 2
V 2
 lE1  KV (U ,V ) T [(
) (
) ]
*
z
z*

h z

o r , Ψo u t は水蒸気関連の有効水分率を, Ψw , Ψc l o u d ,Ψr e s は雲2zh q lz2
  ADV (q 2l )  Tt g  KV ( H ) zT ( T
 zh

H
z*

2

 E

E 
)
z* 

日０時を起点として数えた日数を, ς s は天頂角を, Ψv , Ψv a p
や水滴関連の有効水分率を, Ψs c a t は散乱光によって増大
(A15)

q3
z
l 2
[1  E2 ( T ) 2 (
) ],
B1
zh
  z*

ここに, K l ≈ 0.2 lq，(E1, E2)=(1.8, 1.33)である．この式も KV , l ,q の関数であり, 不安定大気の場合に発散の恐れがある．
このため, 平行座標モデルによるシミュレーションでは, 次する有効水分率を表す．
有効水分率の各成分は次式による(9,19)．


PPg

vapor  (1/ g )  top [ Evapor( P / Po ) p ]dp,
PPg

cloud  (1 / g )  top Ecloud dp,out  (1/ g )  [ Etop ( P / Po ) p ]dp,
PPtop

神奈川大学工学研究所所報16scat  0.651(1  Aa )(1  Aa Ag ),res  0.5,

第 31 号

ここに, σf ≈ 0.8 は葉面率を, 添え字*は反射を考慮した級数
和を, 添え字 f, g は各々葉面と地表を表す．上式右辺第１ A  1  (1  A
cloud )(1  Aao ),
 a

A

0
.
085

0.247  log10[(Pg / Po ) cos s ],
 ao
Etop  0.6 Esat(top) ,項は葉による遮蔽がない領域の赤外量, 第 2 項は葉と地表の反射を, [ ]内第１項は地表での反射を, [ ]内第２項は葉ここに, α p ≈0.6 は気圧指数効果係数を, Aa は雲も考慮した大気アルベド実効値を, Aa o は晴天時の大気アルベドを表す．
添え字 top は解析領域頂部を, g は地表を, ∞は大気層上限を(P∞=0), vapor は水蒸気を, cloud は雲を表す．なお, E t o p は
湿度を 60%と仮定している。

(あるいは上空)からの入射を表す．例えば, m 回の反射を考えた R g *↑の級数和は次のようになる．
Rg*   g[(1   f )(1   g )]m  1(1   f )(1   g )  1

 steTg4  g steTg4
 g   f   g f

このような級数和を求め, εg ≈ εf ≈1 とすれば, 地表の赤外吸収量は次式で近似できる(6)．

付録 Ｃ. 赤外放射量





4
4
Rnet
( g )  Rg  Rg  (1   f ) Ro   ste ( f T f  Tg ), (C4)i 点からの赤外放射基本形は次の通りである．
Ri     steTi4 ,また, 葉は上面で上空への放射, 下面で地表への入射と反ここに, εは赤外放射率を(黒体は１), ζ s t e はStefan-Boltsman 定数を表す．

射があるので, 葉による赤外吸収量は次のようになる．




4
4
Rnet
( f )  R f  R f   f [ Ro   ste (Tg  2T f )] ． (C5)放射要素として炭酸ガスと水分が支配的とすれば, 地表 gに到達する赤外放射量は次の経験式で近似できる(9)．
Ro   ste  ( co2   vaper   cloud )i (Ti4  Ti41),

(C1)

i

よび水分保存式と同様, 連続な変数 Hl と El とする(混乱を避けるため添え字 l を付ける)．
H l  H cloud  ( Lv / ) Ecloud ,El  Evapor  Ecloud ,Pipvapor(i )  (1 / g ) Pg [ Evapor( P / Po ) ]dp,cloud(i )  (1 / g ) Pi Ecloud dp,Pg

ここに, Lv は蒸発潜熱を, 添え字 l は水分を全て水蒸気とした仮想状態を(以降雲なしと呼ぶ), 添え字 cloud は実大気

ここに, τ c o 2 , τ v a p o r , τ c l o u d は各々炭酸ガス, 水蒸気, 雲の透過係数を表す．なお, 解析領域外(上空)からの放射もTtop≈220Kと仮定したΨv a p o r とΨc l o u d を解析領域頂部の値として加算する(9)．
裸地および水面の赤外放射は εa<<1, εg≈1 として次式で近状態(雲ありの湿潤大気)の温位と雲量を, vapor は雲あり大気の水蒸気量を表す(浮力の計算には H c l o u d を用いる)．
雲なしでのサブグリッド内各点のHと E の成分el と hl に
２重正規分布を仮定して得られる曇量統計値 Ec l o u d (グリッド内平均値)は次のようになる(<el >=El , <hl >=Hl )．
2
Ecloud  acloudRl Ewo   l exp(Qgauss/ 2) / 2 , (D1)

似する．
(C2)

しかし, 植生層(あるいは都市 canopy)は地表と葉間(あるいは建物)の反射を考えなければならない(6)．
 R  (1   ) R   [(1   ) R  R ],
f o
f
g g*
f*
 g
 
4

R

(
1


)[


T

(
1


)
R
]
 g
f
g ste gg g
  f [ Rg *  (1   g ) R f * ],

本研究で用いる, 降雤と氷結を考慮しない雲モデル(8)(warm モデル)の温位 H と水分 E は, 熱エネルギー保存式お (i )  0.791  0.066 log [(P 2  P 2 ) / P 2 ],10gio
 co 2

0.423 1

(
i
)

(
1
.
0

1
.
746


)
,
 vaporw vapor(i ) cloud (i )  exp(1400wcloud(i ) ),R  R    T 4  R ,oa ste 1o gRg  (1   g ) Rg   g steTg4   steTg4 ,

付録 Ｄ. 雲モデル

ここに, Ew o は温度と水分量がサブグリッド内で均一(h l ≡H l , e l ≡E l )としたときに飽和水蒸気量 Es a t を超えて液化する水分量の和を, 係数 ac l o u d はサブグリッド内の h l と e lの分布による液化率の変化を, 第２項は液化増分量を表す．
Rl はe l ≧Es a t となる領域の面積率を, Qg a u s sは中央最頻点(Elが対応する点)を 0 とする正規分布図の横座標値(偏差)を, ζl(C3)は el の偏差値を表す．
式(D1)中の変数は下式による．

メソスケールモデルによる風向風速の推定

17

2

 
 2  ( / q) K [a2h cloud (E / z )T Tl  bcloud (H / z )T Tl ] , T  T  bcloudl R ,
 l
(D2)



 E   w  acloudl R  .
Q
/ 2
2

 Rl  0.5 [1  (2 /  )  gaussexp( y )dy ],oQgauss  acloud Ewo /  l ,
付録Ｅ．下部境界の温度と水分量
a1
 cloud  [1  ( Lv / c p )(Esat / T )T Tl ] ,Ｅ１． 水面および裸地b acloud ( / c p )(Esat / T )T Tl , cloud
水面と裸地の温湿度は解析領域最下端の層(以降レベル Ewo  El  Esat(T T ) ,Tl  ( / c p ) H l ,l１と呼ぶ)と地表の２層で評価する．この場合, 前ステップ

Esat(T )  0.622 Psat(T ) /[ P  Psat(T ) ],
2
Esat(T ) / T  [ Lv /( 47.06 g )][P /( P  Psat(T ) ](Esat(T ) / T ),
Lv (T  273.15)
P,
sat(T )  6.0 exp
47.06  273.15 gT
の地表温度 Tgn-1 とレベル１の水分 E1n-1 を用いて, 現ステッここに, ac l o u d とbc l o u d はサブグリッド内の水分分布と温度分

ここに, βg ≈2wg ≤1 は土壌の蒸発散効率, wg は湿潤度を表す．

布を考慮した係数を, Λ2 =B2 l ≈10.1∙l は温位変動の長さスケールを表す．添え字 sat は飽和を表す．
Ri , q2, l などの評価に用いる温度膨張係数 β を, 温位成分

プの水分量 Egn を近似すれば (6), 未知数は地表面温度
Tg(=Tgn )だけとなる．
( Egn  E1n1)   g ( E E1n1) ,sat(T Tgn 1)

地表の温度 Tg は, 熱収支の釣り合いによる(6,19)．

(1  Ag )So  ( Ro  Rg )  Flxh  Flxe  Qa / 2  H soil
0と水分成分に分割した係数 βT と βE は次の手順で求める．
仮温位瞬間値 Hv*を次式で表わす．
**,
Hv*  (1  0.61El*  1.61Ecloud) Hcloud

(E1)

(E2)
ここに, Ag は地表のアルベドを, S は日射量を, R は赤外放射量を, Qa は人工排熱を, H s o i l は地中から地表に向かう顕熱
flux を表す．添え字 o は地表への直達を, ↓はレベル１あ

ここに, 上付添え字＊は瞬間値を表し, 係数 0.61 と 1.61 は

るいは地中から地表 g への入射を表す (人口排熱の入力は空気の組成を N2, O2, Ar と H2O として得られる値である．

1/2 Qa とし, 残り 1/2 はレベル 1 の flux に加算する)．

各物理量の瞬間値を, Hv*=Hv+hv のように,平均成分と変動成分に分解して時間空間平均し, <hl2 >, <el hl >, <el2 >などの高次項を省略すると, 仮温位の平均成分Hv と変動成分hv

Tg を近似的に求める force restore 式は地中の熱拡散式を,T / t  (soil / csoil )( 2T / z 2 ),は次式で近似できる．

とし, 地表の境界条件を周期関数で近似し,H v  (1  0.61El  1.61Ecloud ) H cloud ,





hv  (T hl  l ecloud   wel ) /  ,Tg (t )  Tg  Tg sin( t  o ),更に, 流入流出する熱総量が等価となる温度一定な仮想の  /   1  0.61E  1.61E(   H o1),lcloud , T 
l /   (1  0.61El  3.22 Ecloud )(Lv /   1.61H l ), 
 /   0.61 [ H l  ( Lv / ) Ecloud ].
 w

土壌厚を zh として H s o i l↓に適用する(19)．

hv に風速変動 w を乗じてアンサンブル平均した,振幅を, ω は温度変動の卓越振動数を(2π/１日), φo は位相  whv  T  whl  l  wecloud   w  wel  ,のずれを表す．

の w と ec l o u d に２重正規分布を仮定して積分した,式は, 次のようになる(6,19)．

 wecloud  (acloud  wel  bcloud  whl )  R ,

 
2

R  Rl  ( Ecloud exp(Qgauss/ 2) /( 2 2  l ),Tgn  Tgn 1  (t / C1)[(1  Ag ) So  ( Ro  Rg ),を代入して, βg<whv>を次のように表現すると,

Flx   c C ( H  H )U ,
p h 1
g a
 h


Flxe  LvCe ( E1  Eg )U a ,g  whv  T g  whl   E g  wel  ,係数 βT と βE は次のように近似できる．

ここに, λ s o i l ≈0.042 (0.276+0.11 +0.15wg) J/cm∙min は土壌の熱伝導率を, c s o i l ≈0.84(1+wg) J/cm3K は土壌の熱容量を(水はcw≈4.2), <Tg>は地表の温度日平均値を, ΔTg は温度変動の片

このような仮定に基づく force restore と呼ばれる熱収支

 Flxh  Flxe ]n 1  Qa / 2  (C 2t )(Tgn 1  Tgo),( E 3)

神奈川大学工学研究所所報18U  (U 2  V 2 )1 / 2 ,
 a
1
1

C
1

z
c

soilcsoil /  ,

h
soil


第 31 号

レベル１から植生に向う flux は, flux の連続条件から,

ここに, 添字nとn-1は各々現時刻と前時刻を, Tg oは温度がFlx   Flx  Flx  c C U ( H  H ),p h 1 1
a
hg
hf
 h1



Flxe1   Flxeg
 Flxef  LvCeU1( E1  Ea ),

変化しない不易層の地中温度を, C1 は卖位面積あたりの熱

ここに, Ch ≈Ce はレベル１と植生層間の抵抗係数を表す．

C 2  ,

容量を, C2は温度減衰係数を, zhは熱総量が等価な温度一定

葉面の熱収支は, 葉に蓄熱なしを仮定した次式による．

 f (1  A f )So  Rnet
( f )  Flxhf  Flxef  0,を仮定する仮想の土壌厚さを表す．
Ｅ２． 植生層評価式は４式しかない．そこで, 植生内の風速は代表値
Ua とし, 葉と地表の水分 Ef , Eg と地表と葉の伝達係数 Ch g ,Ch f を近似した後(6) , ４変数 Tg , Tf , Ta , Ea を計算する．ただし, Tg はタイムラグがあるとして, H, E, Tf4, Tg4 を前時刻 n-1の値として連立方程式から外す．
地表, 葉, 植生内, レベル１は各々添え字 g, f, a, 1 で区別する．
U a  0.83 f u  (1   f )U1,

E f  r" Esat(T T f )  (1  r" ) Ea ,E g   g Esat(T Tg )  (1   g ) Ea ,C  C  [ / ln( z / z )]2 / P ,
 hg
eg
1 o
r

C

C

0
.
01
(
1

0
.
3
/
U
),

hf
ef
a

r"  1   c rs /( rs  ra ),







rs  rc Smax /( So  0.03Smax ),

(E5)

(E6)

Flx  1.1N  c C U ( H  H ),f f
p hf afa hfFlxef  r" N f  f LvCef U a ( Esat(T T )  Ea ),f

ここに, Chf ≈Cef は植生層と葉面間の抵抗係数, A f は葉のアルベドを, N f は葉の重なりを考慮した係数(水田と草地３,
森林７), 係数 1.1 は葉以外の枝や幹を考慮する係数を表す．
式(E5)と(E6)を次のように分解し, c C U ( H n 1  H n )   c C U ( H n  H n )ap hg aga
 p h 1 1
nn
 1.1N f  f c pC f U a ( H f  H a ),



n 1
n
n
n
 ChU1( E1  Ea )    g ChgU a ( Esat(T Tg )  Ea )n
 r" N f  f C f U a ( Esat
 Ean ),
(T T f )

 f (1  A f ) So   f [ Ro   ste (Tgn ) 4  2 ste (T fn ) 4 ] 1.1N f  f c pChf U a ( H nf  H an )n r" N f  f LvCef U a ( Esat
 Ean )  0,
(T T )ra  (Chf U a )1,

Tgn  Tgn 1  (t / C1) [(1   f )(1  Ag ) So (1   f ) Ro   f  steT f4   steTg4  Flxhg

f

温位 H を温度 T に変換し, (Tfn )4 を Taylor 級数１次近似値(Tfn )4≈(Tfn-1 )4+4(Tfn-1 )3(Tfn-Tfn-1 )として, 現時刻 n の項を左辺(E4)

 n 1
 Flxeg] Qa / 2  (C 2t )(Tgn 1  Tgo ),に, 前時刻 n-1 の項と Tgn 項を右辺に移項すると, Tf , Ta , Eaの連立方程式が得られ,
n0  T f   X 1 



  

C 2 Tan  ＝  X 2  ,





n
C 3   Ea   X 3    

ここに, ζf ≈0.8 は植生による地表の被覆率を, r”は葉の蒸発

 A1,

 A2,


A3,


能を(地表の βg に相当), ra は大気抵抗を, rs は気門抵抗を, rc

その解は次のようになる．

は気門抵抗に乗じる係数(牧草地や水田は 1sec/cm, 森林はT fn 

Flx  c C ( H  H )U ,
p hg
g
a a
 hg


Flxeg  g LvCeg ( Esat(T Tg )  Ea )U a ,

3sec/cm)を, C h f (≈C e f )は葉面温位(水分)の伝達係数を, C h g

B1,
0,
B 3,

( B1  X 3  B3  X 1)C 2  B1  C3  X 2,( A3  B1  A1  B3)C 2  A2  B1  C3

(E7)(≈C e g )は地表温位(水分)の伝達係数を, Sm a x↓≈5.0 J/cm2min

Tan  ( X 1  A1  T fn ) / B1 ,(E8)

は日最大日射量を, δc は step 関数(凝縮時は０)を表す．

Ean  ( X 3  A3  T fn  B13  Tan ) / C3 ,(E9)

現ステップ n の飽和水分量は Taylor 級数の１次近似値とする．

Ｅ３． 都市 canopy

(7)
n 1
E n
 Esat (T fn  T fn 1)(Esat(T T f ) / T ) n 1, 都市内も植生層と類似するモデルとする ．ただし, 構造(T T f )
 sat(T T f )物の保水は無視する(構造物面での水分 flux は 0 )．
 nn 1Esat(T T  Esat
 (Tgn  Tgn 1)(Esat(T Tg ) / T ) n 1,(
T
T
植生モデルと極力同じ順で式を示す(植生モデルの添字 fg)g)

はbに置き換わり, Ch f の係数0.01はCh b の場合0.05となる)．
以下, 現時刻 n の 3 変数 Tf , Ta f , Ea f を計算する手順を示す．

メソスケールモデルによる風向風速の推定U  0.83 u  (1   )U ,
b 
b 1
 a

,
Eb  0,E   E

(
1


)
E
,
g
g
sat
(
T

T
)
g
a

g


同様に, 地表への日射量と赤外放射量は次のようになる．
(E10)

2

Chg  Ceg  [ / ln( z1 / zo )] / Pr ,
Chb  Ceb  0.05(1  0.3 / U a ),Tgn  Tgn 1  (t / C1)[Snet( g )  Rnet( g )  Flxhg
 Flxeg (1   b )Qa / 2]n 1  (tC 2)(Tgn 1  Tgo ),

19

S 
 (1   b )g (1  Ag ) So , net( g ) R (1   b )[g Ro  (1  g ) steTb4   steTg4 ], net( g )なお, 都市 canopy 内の温湿度は連立方程式によらず, 個別の式として直接計算している．
(E11)

ここに, ζb ≈ 0.5 は構造物による地表の被覆率を表す．
植生層の葉面温度は連立方程式内で求めたが, それに対付録Ｆ． 圧力圧力 P は空気密度の断熱変化を陰に含む Exner 関数 П で表わし, 次のように分解して評価する．

応する構造物面の温度は, 次の force restore 式で定める．

  h   w  t ,
Tbn  Tbn 1  (t / Cb )(Snet(b)  Rnet(b)Πh は Boussinesq 近似による浮力成分であり, n 1
 Flxhb Flxeb)  bQa / 2,

(E12)

Cb   b areadbcb ,ここに, S n e t (b)↓は構造物の日射吸収量を, R n e t (b)↓は赤外吸収量を, Cb は卖位面積あたりの熱容量を, d b ≈5cm は構造物の等価壁厚を, c b ≈2.1 J/cmK は壁面の熱容量 (密度と比熱の積)を, α a r e a ≈ 5 は大半の構造物が５面(屋根+壁４面)であるとした係数を表す．
Flx  (1   ) c C U ( H  H ),bp hg aga hgFlxeg  (1   b )  g LvCegU a ( Esat(T Tg )  Ea ),

レベル１から都市 canopy に向かう flux は, flux の連続条件
から,
Flx   Flx  Flx  c C U ( H  H ),p h 1 1
a
hg
hb
 h1



Flxe1   Flxeg
 Flxeb  LvCeU1( E1  Ea ),Flx  area b c pChbU a ( H b  H a ),
 hbFlx  0,
 eb

都市地表への日射は構造物の鉛直面(壁)によっても遮られる．これを天空率 Ψg≈0.5 とし, 陽の当る地表の面積率を(1-ζb)Ψg とすれば, 構造物(屋根+壁)の日射吸収量は次のようになる [壁の面積率(1-ζb)(1-Ψg) ]．
Snet(b)  [1  (1   b )g ](1  Ab ) So ,ここに, Ab≈0.12 は構造物のアルベドを表す．
赤外放射にもΨg を適用し, 反射率をεg ≈ εb ≈1 と仮定すれzz h  top  g  top(F1)

H cloud  H o
dz ,H o H cloud(F2)

ここに, Πt o p は解析領域頂部の圧力であり, 平行座標モデ
ルによる弱風の解析では GPV データにより, 円柱座標モ
デルによる台風の解析では, 台風移動速度と傾度風速が等しいとした運動量保存式, Hc l o u d (∂Πt o p / ∂x)=f C Ty , Hc l o u d (∂Πt o p / ∂y)=－fCTx による(移流項と拡散項を無視した運動量
保存式)．

top  f (CTy x  CTx y) / Hcloud,(F3)

ここに, CTx , CTy は x 方向と y 方向への台風移動速度を表す．
Πw は空気を上部境界で流入流出させる圧力成分であり,次のフーリエ係数をフーリエ逆変換した値となる(14)．
F
w


Nb
H cloud (k x2  k y2 )1 / 2

k xi  2 / xi ,

F
Wtop
,

(F4)

k yj  2 / y j ,ここに, ΠwF, WtopF は解析領域頂部の Exner 関数と鉛直方向
風速成分 W のフーリエ係数を, kx , ky は x 方向と y 方向の波数を, xI , yj は側面境界から各格子点までの距離を, i, j は
x 方向と y 方向の格子点番号を, Nb2=(g/Ho(top))∂Ha/∂z はBrunt-Väisälä frequency を表す．
Πt は Schloemer モデル(10)による海面気圧 P を Exner 関数に変換したものである(Πt o p に GPVデータを用いる平行座標モデルの場合はΠt =0)．
Pt (r )  Pc  ( Pout  Pc ) / exp(Rm / r ) ,(F5)ば次のようになる．

ここに, Pt (r)は台風中心から半径方向に r 離れた地点の圧



4
Rnet
(b)  [1  (1   b )g )]Ro   b steTb

力を, Pc は台風中心気圧を, Po u t は台風領域外側の気圧を,

 (1   b )(1  g ) ste (Tg4  2Tb4 ),Rm は最大旋衡風速半径を表す．

神奈川大学工学研究所所報20[ 記号 ]

変数名(記号)は極力本文中に記載したが, 利便を考え,繰り返し使われる記号や混乱を招きやすい記号を示す．

第 31 号

P sa t飽和水蒸気圧 (hPa),

Pt o p

解析領域頂部の気圧 (hPa),q

乱流エネルギーq2 の平方根 (m/sec)

Qa

人工排熱量,Aa o

晴天時の大気アルベド,r

円柱座標の半径方向距離 (m),Ac l o u d

多層雲のアルベド (0.2),Rc

気体定数 (= c p －c v ),Ag

水面あるいは地表のアルベド (0.12),

Ri bbulk Richardson 数,

Af , A b

葉面および建物のアルベド (0.12),

Rfflux Richardson 数 (≤ 0.191),

CT

台風進行速度 (m/sec),Ri

gradient Richardson 数 (≤ 0.195),

Cd , Ch

U, V の抵抗係数と H, E の伝達(抵抗)係数,

Rm

最大旋衡風速半径 (m),C1

卖位面積当たりの土壌の熱容量,

Sm , Sh

風速 U,V と温湿度 H, E の渦拡散係数,C2

温度減衰係数 (=ω)

So

地表への直達日射量,cs

スマゴリンスキー定数 (0.2),T

温度 (K),

cp

等圧比熱 (1004 J/kgK),

Tgo

不易層の土壌温度 (K),cv

等容比熱 (716 J/kgK),

U,V, W

風速３成分 (m/sec),

E

雲と水蒸気を加えた水分量 (kg/kg) ,|U|

ベクトル合成風速 [(U2+V2)1/2] (m/sec),

Ec l o u d

雲量 (kg/kg),Ua

下部境界(接地層)の風速 (m/sec),

Es a t飽和水蒸気量 (kg/kg),

VF

台風気圧場の friction free wind (m/sec),

Et o p

解析領域頂部高さの水分量(湿度 60%仮定),uτ

摩擦速度 (C d |U|2 )1/2 (m/sec),

Ev a p o r

雲あり大気の水蒸気量 (kg/kg),wg

湿潤度(水 1,裸地∙草地 0.2,森林 0.4,都市 0.05),

f

コリオリパラメータ (0.4),x, y

平行座標の x 方向と y 方向距離 (m),Flx

風速あるいは温湿度の flux,zg

地表高さ(標高, m),g

重力加速度 (9.8 m/sec2),zh

地表から解析領域頂部までの高さ(m),H, Hl

全水分水蒸気状態を仮定する仮温位 (K),zo

対数則の地表面粗度長 (m),H c loud

雲を有する湿潤大気の温位 (K),zT

解析領域頂部高さ(6,000m),

Ho

安定大気の温位 (K),z*

(zg-zT)を(0~zT)とした z*座標鉛直座標値,

KH

水平方向の拡散係数,

KV

鉛直方向拡散係数 Km と Kh を総称する変数,αh

温位 H の高さ方向勾配 (≈0.0035K/m),

Km

U, V の鉛直方向の拡散係数 (l∙q∙S m ),β=H-1

乾燥空気の温度膨張係数,

Kh

H, E の鉛直方向の拡散係数 (l∙q∙Sh),

βT , βE

温度膨張係数の温位成分と水分成分,l

鉛直方向風速 W の乱れスケール (m),βg

土壌の蒸発散効率 (≈ 2wg ≤ 1),

LS , LT , LB , LMY 中西提案の Level 2 モデルの l を構成する

γ

比熱比 [ (c p－c vv) / c p =0.285 ],接地境界層内の鉛直方向乱れスケール (m),θ

円柱座標の円周方向角度 (radian),

境界層(PBL)内の鉛直方向乱れスケール (m),θs

対象面鉛直線と太陽方向のなす角度,

浮力効果による鉛直方向乱れスケール (m),Θ

風向 (degree),

Mellor らの鉛直方向乱れスケール (m),λw

水の熱伝導率 (≈42 J/cm∙min),Lv

水の蒸発潜熱 (2486 J/g),Π

Exner 関数 (J / kg K),

Nb

Brunt-Väisälä frequency,Πh , Πw , ΠtP

圧力 (hPa),Pc

台風中心気圧 (hPa),

ρ

空気密度,

P∞

大気層上限の気圧 (≈0 hPa),ζb , ζf

都市の建物率(0.5)および植生層の葉面率(0.8),

Pg

水面あるいは地表の気圧 (hPa),ζs t eStefan-Boltsman 定数 [5.67×10-8W/(m2K4) ],Po

代表圧力 (1,000 hPa),ςMonin-Obukov の無次元高さ,

Pout

台風領域外側の気圧 (hPa),

ςs

天頂角,

Pr

Prandtl 数 (0.75),

ηo雲, 水蒸気, 塵などによる日射量低減係数,

各々, 浮力, Klemp ら(14) の緩和圧力,

Schloemer モデルの Exner 関数 (J / kg K),

メソスケールモデルによる風向風速の推定21Φ

物理量 U, V, H, E を総称する変数,

p.915-944.

φm

無次元化した鉛直方向プロファイル,(9) Katayama, A., “A simplified scheme for computing radiation

Ψv

水蒸気関連の有効水分率,

transfer in the troposphere”, Numerical Simulation of Weather

Ψw

雲や水滴関連の有効水分率,

and Climate Technical Report No.6, Department of Meteorology

Ψv a p o r , Ψc l o u d , Ψs c a t , Ψo u t , Ψr e s

University of California, Los Angels, NASA-CR- 132873, (1973),

各々解析領域内の有効水蒸気率,pp.76.

雲の有効水分率,(10) Schloemer, R.W., “Analysis and synthesis of hurricane wind

散乱光による有効水分率の増分量,

patterns over Okeechobee, Florida”, Hydrometeorological Report,

領域外上空の有効水蒸気率補正値,

No.31, (1954).

大気中に散在する水分や塵を考慮した有効(11) Matsuno, J., “Numerical integrations of the primitive

水分率補正値,

equations by a simulated backward difference method”, J.

Ψg

都市の天空率 (≈0.5)

Meteorol. Soc. Jpn. 44, (1966), p76-84.

ω

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metropolitan area ： A numerical experiment”, Atmosphericensemble cloud relations”, Q. J. Meteorol. Soc., 105, (1979),

^k3UhjaxK*1k,~?"k4j:`Y}57∗

Adaptive Algorithms for Markov Decision Processes
Masayuki HORIGUCHI∗

O8aK^k3UhjaxO, UWhjHN(*JuVd\
r==9k?JhjaxNlDG"j, =N<or+$?NOBellman[4]G"k. “^k3U"?”d“0*W
h!” N-<o<IO#|GOkw_<$bNG"k.
Bellman[3, 4] d Howard[9] KhkxqO?Jhjax
H7FbGk=G-kdjr7&}-$,nN&f/8
KFAr?(?. ^k3UhjaxO=N==5lk0*79F`N=$+i}WJXdN(*JG,)f, ,~)fJINdjH7Fj0=5l, 3sTe<?NJ
bb<$0*Wh!N$ofkV!5Nv$(Curse ofDimensionality)WNn~K;,+1M)N=N&f,n
GbV/=X,(Reinforcement Learning)WHFPlk
Ke<m&@$J_C/Wm0i_s0KhkX,"k4j:`N&f,h/KJ5lF$k(cf. [1, 5, 6, 13, 24]).
\FGO, TNB-N<GN^k3UhjaxNdjK*$Fd\N(!',$NG"kbGkN,~?X,}@KD$FRYk. ,~?^k3UhjaxNhT&fH
7FO[8, 14, 17, 18]JI,e2ilk. 33G7&bG
kOt,Q,D=J^k3Uhjax(e.g. [20])Ndj
HO[Jj, F|NuVOQ,G-k,uVd\N(,$NG"k?a/v?|!dAM?|!KhkG,/vN
rOOG-J$. ,ZJro<K*$F, 1. uV8g,?
@lDN_$K~#D=JuV+i.klg, 2. uV8
g,lDN_$K~#D=JuV`HlDNdPC6u
V`+i.klg, 3. uV8g,^$Nj<<7gsror~?9H-NKe<m&@$J_C/Wm0i_s0K
hk~V9,!N,Q, KD$F`!, uVrQ,7d\!'KX9kpsr}87J,i,~*KG,/vr=[9kX,"k4j:`r=l>l(9.
2. `w^ k 3 U h j a x (Markov Decision Processes,
MDPs)O, !N4DN=.WGKhCFjA5lk:
1.

{S, A, (qij (a)), r(·, ·)}.
∗

Z5x!tX5<

Associate Professor, Institute of Mathematics

S, A

O=l>luVuV(state space)HhjuV(acr=7\spGO S, A NWGNtO-B

tion space)|S| = N < ∞, |A| = K < ∞G"k3Hr>j9k. qij (a) OUWhjT(decision
maker),uV i Ghj a HhC?H-!N|KuV j
Xd\9kN(r=9. ^?, r(i, a) (i ∈ S, a ∈ A) O
uV i Ghj a rhC?H-Nx@Xtr=9.
^k3UhjaxK*1kp\*JG,=djK*$FO, 04psH/Kd\N(,{NG"k3Hr0sK
7F$k,, 33GOd\N(,$NNdj(Uncertain
MDPs)KD$FM!9k. K DN$NNd\N(TsK
hkQia<?uVr˘ ˛
Q = q ˛ q = (qij (a) : i, j ∈ S, a ∈ A),X¯
qij (a) = 0,
qij (a) = 1 (i, j ∈ S, a ∈ A)j∈S

HjA9k.
-f π = (π0 , π1 , . . .) O/v(policy)r=9. /vN
4N8gr Π H=9. c(P, h n |KuV in Ghj
an rHkN(, pn G"lP=N~N^k3U/vO
πn (an |in ) = pn

H=5lk. CK, =l>lNuV i GCjNhj ai
rNj*Khk/vrjo/vHFS, f : S → A G
f (i) = ai G"kXt f H7F==9k.
πn (f (i)|i) = 1 (i ∈ S, n = 0)

G"j f ∈ Π H=5lk. lLKh n |N/vO
πn ∈ P (A|(S × A)n × S) (n = 0)

HroU-N(G=5lk. ^?, h n |^GNzr(history)r=9N(Qtr
H0 := X0 , Hn := (X0 , ∆0 , X1 , . . . , Xn ) (n = 1)

H=9. ?@7 Xn , ∆n O=l>lh n |NuVHhj
r=9N(QtG"k. ^k3UhjaxKX9k\7$
QlNjAdhj7$KD$FOc(P[22, 28]JIr2
H5l?$.
|T?Qx@(long-run expected average reward)Xtr

O q N~#D=`G"k,
OlDNdPC6` (absolutelytransient class) G"k, 9JoA, 9YFN
π ∈ Π KP7F(i) Ē

(ii) T = S − Ēψ(i, q|π) =1EπT →∞ T + 1

lim inf

T
X
t=0

˛
˛
r(Xt , ∆t ) ˛ X0 = i, q!

(1)

H9k. ?@7, Eπ (·|X0 = i, q) Oi|uV, i G
q ∈ Q NH-N/v π KhkN(,Y Pπ (·|X0 = i, q)
KX9k|TMr=9. D r Q Nt,8gH9k. 9Y
FN/v π ∈ Π H$UN i ∈ S, q ∈ D KD$F0(1)r
Gg=9kG,=djrM(k, 9JoA,
ψ(i, q) = sup ψ(i, q|π)π∈ΠrAMXt(value function)H7, 9YFNuV i ∈ S K
D$F ψ(i, q|π∗ ) = ψ(i, q) ,.j)D/v π∗ ∈ Π r
q-G,(q-optimal)/vHFS, 9YFN q ∈ D KP7F
π ∗ , q-G,G"kH-, =N π ∗ r D KX7F,~?
G,/v(adaptively optimal)G"kHFV.
F|N/vs {πn }∞n=0 KD$Flim ψ(i, q|πn ) = ψ(i, q) for all q ∈ D

n→∞G"kH-, 3N/vsr[HsIG,J,~?/vs (asymptotic sequence of adaptive policies withnearly optimal properties)HFV.
Je, d\N(Ts Q r3DNlgK,1F=l>lN,~?/vr=.9k?aN"k4j:`KD$FM!
9k. ,WJQlNjAH$/D+N?jr3NaG^H
aF*/.
• ~#D=Ts: d\N(Ts q = (qij (a)) ∈ Q KD
$F, $UNuV i, j ∈ S ,_$K~#D=(communicating)G"kH-, 9JoA, "k {i1 = i, i2 , . . . , il =j} ⊂ S, {a1 , a2 , . . . , al−1 } ⊂ A, 2 5 l 5 N KD$F
qi1 i2 (a1 )qi2 i3 (a2 ) · · · qil−1 il (al−1 ) > 0,.j)DH-, i +i j X~#D=G"kH@$ i → j
H=7 q r~#D=TsHFV. ~#D=TsN4Nr
Q∗ G=9.
• ~#D=`: uVt,8g E ⊂ S KD$F, q ∈ Q ,!Nror~?9H-, E r q N~#D=`(communicating class)HFV.
(i) $UNuV i, j ∈ E KD$F i → j,(ii) E OD8F$k, 9JoA,
Xj∈E

qij (a) = 1 (i ∈ E, a ∈ A(i)).

?@7, A(i) OuV i GN*rD=Jhj(available
actions)N8gr=9.
• 5,~#D=Ts: d\N(Ts q ∈ Q KD$F, "kuVt,8g Ē $ S ,8_7F,

Pπ (Xt ∈ Ē for some t = 1|X0 ∈ T ) = 1,.j)DH-, q r5,~#D=(regularly communicating) TsHFV. 5,~#D=Ts q K~8Fh^ke-(i)N~#D=` Ē r Ē(q) G=9. uV i0 ∈ S, i0 ∈ Ē(q) HJkh&J5,~#D=TsN8gr
q ∈ Q∗ (i0 ) H=9.
• ^$Nj<<7gsro: $UN δ > 0 rlD*SG
j7?HX
˛
˘
Qδ = q = (qij (a)) ˛ qij (a) = δ,qij (a) = 1
j∈S

for i, j ∈ S, a ∈ A¯(2)r^$Nj<<7gsror~?9Ts8gHFV.
• dzCG!: dz( (1 − τ ) N i ∈ S, q ∈ Q, π ∈ Π
KD$FN|Tmx@(expected total (1 − τ )-discountreward)rvτ (i, q|π) =«„X∞
˛(1 − τ )t r(Xt , ∆t ) ˛ X0 = i, q
Eπ

(3)

t=0

HjA9k. ^?,vτ (i, q) = sup vτ (i, q|π)π∈Πrdz( (1 − τ ) NAMXtHFV3HK9k. S eN
9YFNXtN4N8gr B(S) H=9, 9JoA,
B(S) = {f |f : S → R}

H*/. q = (qij (a)) ∈ Q H τ ∈ (0, 1) KP7FnQG
Uτ {q} : B(S) → B(S) rF i ∈ S, u ∈ B(S)KX7F!Nh&KjA9k:
Uτ {q}u(i) =X¯˘qij (a)u(j) .
max r(i, a) + (1 − τ )
a∈A

j∈S

(4)

!NdjOdzCG!(vanishing discount approach)
H7FNilF$k. (cf. [22, 23]).
dj 1.
(i) nQG Uτ {q} O8t (1 − τ ) r}DL.L|G"k.
(ii) dz( (1 − τ ) N\*Xt vτ (i, q) OnQG
Uτ {q} NlUJT0@G"k. 9JoA,vτ = Uτ {q}vτ

r~?9.

r0(4)N&UNGg=(maximizer)XtH9
kH-,(iii) fτvτ (i, q) = vτ (i, q|fτ ), lim τ vτ (i, q) = ψ(i, q)
τ →0,.j)D.
O8aK, ~#D=Ts q ∈ Q∗ KX9kG,}x0r
3/. µ = (µ1 , µ2 , . . . , µN ) ∈ P (S) rQ$F, q KX
9k]0d\N(Ts qτ,µ = (qijτ,µ (a)) r!Nh&Kj
A9k: i, j ∈ S, a ∈ A N=l>lKD$Fτ,µqij(a) = τ µj + (1 − τ )qij (a).

(5)0(5)O N -!5sY/Hk (1, 1, . . . , 1) N>VY/H
k e = (1, 1, . . . , 1)t rQ$F

G"k. 9JoA, ψ(i, q) NMOi|uVKM87J$.
5iK, b7, 9YFN i ∈ S KP7F f (i) ∈ A∗ (i|q)
H9lP f O q G,jo/vG"k. ?@7 A∗ (i|q) O
uV i GNG,hj(optimal action)N8gG0(9)N&
UNmaximizerNhj8gG"k.
3. ,~?/vN=.
$NNd\N(Tsr}D^k3UhjaxGN,~?/vN=.}!KD$Fb@7h&. h n |KuV
i ∈ S Ghj a ∈ A(i) rhC?H-N!N|NuV,
j ∈ S G"kQYr!Nh&KjA9k:
Nn (i, j|a) =q τ,µ = τ eµ + (1 − τ )q

HTsG=;k. P (S) r S eNN(,[H9k.
j} 1. ( Q∗ GNG,}x0) ~#D=Ts q ∈ Q∗ r
$UKlD*SGj9k. 3NH(i) ψ(i, q)(:= ψ(q)) OuV i ∈ S KM87J$.5
iK"kXt u ∈ B(S) O!NG,}x0r~?9: i ∈ S KD$Fu(i) =X˘¯
max r(i, a) +qij (a)u(j) − ψ(q)
a∈A

(ii)

(6)

j∈S

$UN µ ∈ P (S) KP7F τ → 0 H9kHψ(q τ,µ ) → ψ(q).

!K Qδ KX9kG,}x0r(=&. ^$Nj<<
7gsror~?9d\N(Ts q ∈ Qδ KP7FnQ
G U {q} : B(S) → B(S) r!Nh&KjA9k:
X`˘´¯
U {q}u(i) = max r(i, a) +qij (a) − δ u(j) (7)
a∈A

j∈S

3NH-, U (q) ,L.L|G"k3HOFWK(5lk.
h(q) ∈ B(S) r U (q) NlUNT0@H9k, 9JoA,
h(q) = U {q}h(q) (q ∈ Qδ )(8)

ψ ∗ (q) = δ

a∈A

(10)

I{Xt =i,∆t =a} .

(11)

t=0

?@7 ID O8g D NX(XtG"k. qijn (a) r!N
h&KjA9k.
8< Nn (i, j|a) , N (i|a) > 0 NH-,nnqij (a) :=Nn (i|a)
:
=N>.
0,
n
n
3NH- qij = (qij (a)) O$NNd\N(TsKP9k
G`djLr=7F$k. q0 = (qij0 (a)) ∈ Q r$UK
*S q̃n = (q̃ijn (a)) ∈ Q r(n (a),qij
Nn (i|a) > 0 NH-,nq̃ij (a) =0 (a),=N> .
qij
KhCFjA9k. $UN τ ∈ (0, 1) KP7F97Xt(update function) {ṽn }∞n=0 KX9k!Nh&J?|9-<`(iterative scheme)rM(k.
ṽ0 = 0,ṽn+1 = Uτ {q̃ n }ṽn (n = 0)(12)0(12)Nh2N0K*1k&UNGg=XtNRHDrãn+1 H=7, FuV i K*1kGg=XtGjA5lk
hj/vO ãn+1 (i) H=5lk. 9JoA,(1 − τ )h(q)(j)˘h(q)(i) = max r(i, a) − ψ ∗ (q) +I{Xt =i,∆t =a,Xt+1 =j} ,a∈A(i)

Xn+1
q̃ij(a)ṽn (j)}.

(13)

j∈En+1

j∈S

H9lP

t=0
n
X

ãn+1 (i) ∈ arg max{r(i, a)+G"kH9kH-, 0(8)K*$F
X

Nn (i|a) =n
X

O b0 = 1 G"k5N9A14:/tsG"
kH7 φ : [0, 1] → [0, 1] O{bn }∞n=0

X

qij (a)h(q)(j)

j∈S

¯

(9)

φ(bn ) = bn+1 (n = 0)

(14)

H?Q|Tx@KX9kG,}x0H7F=5lk3H+i!Nj}r@k:j} 2. ( q ∈ Qδ KX9kG,/v)

r~?99A14}CXtH9k. ,~?/vr=.9k?aNX,"k4j:`(learning algorithm)O0(12)NGg=Xt an+1 HXt φ +i.k.

ψ ∗ (q) = ψ(i, q) (i ∈ S)τ(a|i) = P (∆n = a|X0 , ∆0 , . . . , Xn = i)π̃n

H*/H-, F?|GN,~?/v π̃nτ O!Nh&K~j
5lk: ai = ãn+1 (i) (i ∈ S)XH9kH-,
τ(a|i)),
φ(π̃n

τ
π̃n+1
(ai |i)

=1−

τ
π̃n+1
(a|i)

τ (a|i)) (a 6= a ).
= φ(π̃n
i

(15)

a6=ai

/vs π̃τ = (π̃0τ , π̃1τ , . . .) Oi|/v π̃0 r?(,τ (n = 1) r0(12)H(15)KhCF`!hak.
π̃nφ~#D=Ts
?|9-<`K*1k q̃n , ṽn , π̃nτ KX9k=l>lN}+-r@k?aK!N>jr9k:
>j 1.
∞
3.1

(i) bn → 0 (n → ∞),XbNn = ∞.

9YFN i ∈ S, a ∈ A KP7F π̃0τ (a|i) > 0.
3NH-!Nh&Jdj,@ilk.
dj 2. q ∈ Q∗ H9k. >j 1NbHGJ<N (i)–(iii), Pπ̃ (·|X0 = i, q)-a.s. G.j)D:
n=0

(ii)

τ

(i) q̃ n → q (n → ∞),(ii) ṽn (i) → vτ (i, q) (n → ∞),τ (A∗ (i|q)|H , X = i) → 1 (n → ∞),(iii) π̃nnn
τbn+2 bn+1^1 φ H {b }

∞
n n=0

bn

NX8

33G$/D+N@KD$F@Z7F*/. 0(12)O Federgruen and Schweitzer[7]KhCFsF5l?s
joAM?|9-<`(non-stationary value iteration
scheme)NlDNQAHHi(k3H,G-k. 5iK,0(12)GN97AMXt ṽn KX7FGg=Xt ãn+1
rhak3HO, =N~@G@ilF$kd\H97X
tNMNps+il|VhKd\7?~NAMrGgK
9kh&JE_/v(greedy action)r*r9k3HG"CF, 0(15)OXt φ KhCF!N|KhkY-/v
O ãn+1 (i) N*r5lkN(,}C5l>NhjN*r
5lkN(O:/5lkh&K975lk. ^?, φ N-AKD$F\7/b@9kH, 5N9A14:/ts{bn } G0(14)NX8r~?9h&JXtO, >rB8?
LGN>~ y = x (x = 0) N0iUN<&KXt φ ,"CF^1Nh&K>~ y = x eK@ (bn+1 , φ(bn )) ,hlk3HHkP*KN'G-k. 0(15)NX,"k4j:`Ox@3b(reward-penarty)?$W[15]HFPlk(cf. [16, 19, 24]). ^?, ~#D=TsH5,~#D=T
sK*1kJ<NkLOKurano[15]K*1kd\N(Ts,Q+ := {q = (qij (a)) ∈ Q|
qij (a) > 0 for all i, j ∈ S and a ∈ A}

(16)

G?(ilk,~?G,/vNkLNH%G"j\spGRYilkj}NZ@}!Olt=NkLN,QKhC
F$k.

?@7 A∗τ (i|q) O0(6)N&UNmaximizerN8gG"k.
τ ∗Q := {q τ,µ |µ ∈ P (S), q ∈ Q∗ } H*/. ]0d\
N(TsN2 τ Q∗ KD$F!Nj},@ilk:j} 3. >j 1NbHG π̃τ O τ Q∗ X7F,~?G,/vG"k.
33GO\7/hje2J$,, τn → 0 (n → ∞) H
9k3HKhkAMXt vτ N"3-H]0Ts qτ ,µN"3-JIKhj, ?|9-<`rJaF$/3HG@
ilk/vs,2a*KG,/vHJk[HsIG,J,~?/vr@k3H,(5lk[11]:j} 4. >j 1 NbHG, /vs {π̃τ }∞n=1 (τn →0 as n → ∞) O Q∗ KX9k[HsIG,J,~?/vsG"k.
3.2 5,~#D=Ts!K5,~#D=Ts Q∗ (i0 ) GNG,/vN8_K
X7Fb@9k. E $ Ē(q) rhjJ<Nh&JuVt,8gs Jk (E) (k = 1, 2, . . .) rF"*KjA9k:nnn

J1 (E) = {i ∈ E|

X

qij (a) > 0j∈Ē(q)−E

for some a ∈ A(i)}Jk (E) = {i ∈ E −k−1[

Jl (E)|

l=1

X

qij (a) > 0 for some a ∈ A(i)} (k = 2).

j∈Jk−1 (E)^?,K(Ē(q)) = {(i, a, j)|pij (a) > 0,i, j ∈ Ē(q), a ∈ A(i)}HjA7, 3N K(Ē(q)) KX9kd\N(Ts q N.
,NG.Mr δ H*/, 9JoA,δ=

min(i,a,j)∈K(Ē(q))

pij (a)H*/. 3NH-, J<Ndj,(5lk.
dj 3. $UN q ∈ Q∗ (i0 ) (i0 ∈ S) H E $ Ē(q) r*
VH-, "k+3t l(E) (1 5 l(E) 5 N ) G
Jk (E) 6= ∅ (k = 1, 2, . . . , l(E)), Jl(E)+1 (E) = ∅r~?9bN,8_9k.
dj 4. q ∈ Q∗ (i0 ) (i0 ∈ S) H9k. /v π̃ =(π̃0 , π̃1 , . . .) H5NBtN14:/s {εn }∞n=0 O, Fn = 0 KD$F π̃n (a|hn ) = εn (a ∈ A(xn ), hn =(x0 , a0 , x1 , . . . , xn ) ∈ Hn ) H9k. 3NH-$UNu
Vt,8g E $ Ē(q) KP7F
Pπ̃ (Xn+l ∈ Ē(q) − E for some l(1 5 l 5 N )|Xn ∈ E) = (δεn+N )N .

,.j)D.
uV i0 ∈ S KD$F q ∈ Q∗ (i0 ) rlD*s@H-,d_~os {σn } H=lKhCFjailkt,8gs{Eσ } ⊂ Ē(q) r!Nh&KjA9k:n

E0 := {i0 }, T0 := Ē(q) − E0 ,σ1 := min{t|Xt ∈ T0 , t > 0},Eσ1 = E0 ∪ {Xσ1 }, Tσ1 := Ē(q) − Eσ1 ,H*-J<F"*K n = 2, 3, . . . , KD$F(17)

σn := min{t|Xt ∈ Tσn−1 , t > σn−1 },Eσn = Eσn−1 ∪ {Xσn }, Tσn = Ē(q) − Eσn

HjA9k. ?@7 min ∅ = ∞ G"k.
E ⊂ Ē(q) KP7F
n̄(E) = min{n = 1|Eσn = Ē(q)}H*/. 3NH-, b7 n̄(E) < ∞ JiPd\N(Tsq KX9kQ?<sTs(pattern-matrix) M (q) r=.
9k3H,G-k(cf. [10]). Q?<sTsO?E^k3
U"?(multi-cahin)K*1k~#D=t,8g`r5w9k]KQ$ilkTs==G"j, 5,~#D=Tsq ∈ Q∗ (i0 ) KP7FO
M (q) =

„

E
R

O
T

«

H=5lk. 33G Ē(q) NWGtr n(Ē(q)) H=7?
H- E O n(Ē(q))!5}.TsG, T O n(S − Ē(q)) ×n(Ē(q)) .Ts, E H R .,O9YF1G"CF M (q)K*$F i → j O (i, j) .,,1G"k3HKjv9k.
5,~#D=TsNuV8gO.Ts E KP~9k1D
N~#D=`H T NP~9k1DNdPC6`K,`5
lk. 7?,CF, 0(17)KhCF n̄(E) < ∞ HJk3
H,o+lPQ?<sTs M (q) r=.9k3H,G-

F5,~#D=TsKX9k,~?/vNX,"k4j:`O~#D=TsKX9kdjK"eG-k.
dj 5. d\N(TsPq r q ∈ Q∗ (i0 ) (i0 ∈ S) H9k.
∞
Nπ̃ Odj 4N>jr ∞t=0 εt = ∞ HJk {εt }t=0 K
D$F~?7F$kH9k. 3NH-$UN E $ Ē(q)KP7F!,.j)D:(i) Pπ̃ (n̄(E) < ∞|X0 = i0 , q) = 1,(ii)

$UN k 5 n̄(E) KP7F

Pπ̃ (σk < ∞|X0 = i0 , q) = 1.

e-Ndj5Khj, q ∈ Q∗ (i0 ) KX7Fi|uV i0+iP/7?-, h n̄({i0 }) |J_KO i0 r^`~#D=` Ē(q) r+D1k3H,G-, !Nj}r@k.
j} 5. >j 1 NbHG, /vs {π̃τ }∞n=1 (τn →0 as n → ∞) O Q∗ (i0 ) KX9k[HsIG,J,~?
/vsG"k.
3.3 Ke<m&@$J_C/Wm0i_s0
d\N(Ts q ∈ Qδ K*$FN(ax {Xn }∞n=0
KP9k97Xt {ṽn }∞n=0 NN("k4j:`H7
FKe<m&@$J_C/Wm0i_s0 [5] (Neurodynamic programming, Neuro-DP)K*1k~V9,!(Temporal Difference method, TD-method)N,Q
KD$Fb@9k.
$UNL| H : B(S) → B(S) KX7F, 97Xt ṽnrJ<N}x0GF i ∈ S KD$Fn`´ṽ0 (i) ≡ 0, ṽn+1 (i) = 1 − γ̃n (i) ṽn (i)+`´γ̃n (i) H ṽn (i) + Wn (i) + un (i) , (n = 0)

(18)

H?(k. ?@7, γ̃n (i) O~o n GN9FCW5$:r=7, 0bCF?(ilk {γn (i)} KhCF(
γn (i), Xn = i NH-,γ̃n (i) =0,=N>
HjA5lk. ^?, {Wn (i)} H {un (i)} OHbKFu
V i ∈ S GNis@`N$:(random noise)r=9.
dj 6.(cf. Proposition 4.5 in [5]) J<Nro (i) –(v) ,.j)DH>j9k.
(i) F i ∈ S KP7F E[Wn (i)|Fn ] = 0.
(ii) "k A, B > 0 ,8_7F˛ˆ˜
E Wn (i)2 ˛ Fn 5 A+Bkṽn k2 (n = 0, i ∈ S),.j)D.
(iii) H OlUNT0@ v ∗ ∈ B(S) r}DL.L|
G"k. PP(iv) γ̃n (i) = 0,∞n=0 γ̃n (i) = ∞,∞ (n = 0, i ∈ S).

∞
2
n=0 γ̃n (i) <KD$F |un (i)| 5 θn (||ṽn || + 1)
r~?9siNN(Qts {θn } ,8_7, N(
1G {θn } O 0 K}+9k.
3NH-, 0(18)N ṽn ON(1G v∗ K}+9k. ?@Fn O
7 || · || OsupNk`(supremum norm)G"j˘¯Xℓ (ℓ 5 n), Wℓ (ℓ 5 n − 1), Uℓ (ℓ 5 n − 1) KhCF
8.5lkG.Nσ-8gNr=9.
dj 7. /v π = (π0 , π1 , · · · ) ∈ Π OuV i, j ∈ S H
d\N(Ts q ∈ Qδ KD$F(v) i ∈ S, n = 0

˛`´πn A∗ (j|q) ˛ X0 , ∆0 , · · · , ∆n−1 , Xn = j

G"kH-, π O Qδ KX7F,~?G,/vG"k.
q ∈ Qδ KX9kX,"k4j:`r=.9k?aK,
97Xt ṽn H,~?/v π̃n rJ<Nh&Kjak:π̃0 (a|i) > 0 (a ∈ A, i ∈ S),
8< εn (i) , a 6= ãn+1 (i)π̃n+1 (a|i) = K(i) − 1:
1 − εn (i),a = ãn+1 (i)

(19)

NH-,
NH-.

(n = 0)X,"k4j:`
3NaGO, 3l^GK(7?3DNbGkN=l>l
KD$FF|NuVd\rQ,7J,i,~?/vr@
k?aNX,"k4j:`r^Hak.
0aG(7?h&K~#D=Ts Q∗ H5,~#D=T
s Q∗ (i0 ) KX9kX,"k4j:`GOdz( (1−τk )KX7F"k4j:`rBT7 τk → 0 (k → ∞)H9k3HG2a*KG,HJk,~?/v π̃τ =ττ(π̃0 , π̃1 , . . .) r@k3H,G-k. ^2, ^3K=l>lQ∗ H Q∗ (i0 ) N"k4j:`r(9. IAiNlgb>
j 1Nro,~?5lk3H, 0(14)r~?99A14}
CXt φ rQ$k3HKmU9k.

4.

k

k

H;h. τ (0 < τ < 1)rlD*SG
j;h. ṽ0 (i) = 0 (i ∈ S) H;h. π̃0 ∈P (A|S) r π̃0 (a|i) > 0 (a ∈ A, i ∈ S) H
Jkh&K$UKhah. qij0 (a) r$UK
*Y.
Step 2. =_NuV Xn = i K~8Fhj ai ∈ A(i)r/v π̃nτ +i*S!N|NuV Xn+1 = j
rQ,;h. =7F Nn (i, j|a), Nn (i|a) r
W;7
Step 1. n = 0ℓ∈S(n = 0)with Pπ̃ (·|X0 = i, q)-prob. 1.

k→ 1 (n → ∞) with Pπ (·|X0 = i, q)-prob. 1`´ṽ0 ≡ 0, ṽn+1 (i) = 1 − γ̃n (i) ṽn (i)+X´`ṽn (ℓ)γ̃n (i) r(i, ∆n ) + ṽn (Xn+1 ) − δj} 6. >j 2Nro(i), (ii)r~?7, q ∈ Qδ (δ > 0)
G"kH9k. 3NH-, ṽt (i) → h(q)(i) (t → ∞)n (a) =q̃ij

(20)?@7, ãn+1 (i) O0(19) KhCFaail?97Xtṽn+1 KX9k!0NmaximizerNRHD
˘ãt+1 (i) ∈ arg max r(i, a)+
a∈A

X

n
q̃ij
(a)ṽn+1 (j) (i ∈ S)

j∈S

¯

(21)

G"j K(i) OuV i GN*rD=JhjNDtr=9.
97XtN}+H,~?G,/vN8_r(9?aK!N>jr9kH-, J<NkL,(5lk.
>j 2.
P(i) limt→∞ εt (i) = 0,(ii)∞
t=0 εt (i) = ∞,9YFN
i ∈ S KP7Fγt (i) = 0,PP∞
t=0 γt (i) = ∞,∞2
t=0 γt (i) < ∞.

dj 8. >j 2N(i)Nror~?7, q ∈ Qδ (δ > 0) G
"kH9k. 3NH-,(i) j ∈ S, a ∈ A KP7F limt→∞ Nt (j|a) = ∞with Pπ̃ (·|X0 = i, q)-prob. 1,(ii) i, j ∈ S, a ∈ A

KP7F qijt (a) → qij (a) (t →∞) with Pπ̃ (·|X0 = i, q)-prob. 1.

8< Nn (i, j|a)Nn (i|a): 0
qij (a)Step 3.

(Nn (i|a) > 0
(

NH-),

=N>NH-),

H*1.
FuV i ∈ S KD$F ãn+1 (i) r˘ãn+1 (i) ∈ arg max r(i, a)+a∈AX(1 − τ )HJkh&K*Y/vnq̃ij(a)ṽn (i)

j∈S

¯

.
Step 4. ãi = ãn+1 (i) (i ∈ S)τπ̃n+1(i) (i ∈ S)

H=9~, !N|N
r

τ
τ
π̃n+1
(α|i) = φ(π̃n(α|i)) (α 6= ãi )
X
τ
τ
φ(π̃n
(α|i))π̃n+1 (ãi |i) = 1 −α6=ãi

H7F97;h.
5iK, ṽn+1 = Uτ {q̃n }ṽn KhCF ṽn r
97;h.
Step 5. n r n + 1 H7FStep 2Xal.
^2 Q KX9kX,"k4j:`∗

H;h. τ (0 < τ < 1)rlD*SG
j;h. E0 = {i0 }, T0 = S − E0 , ṽ0 (i) =0 (i ∈ E0 ), X0 = i0 H;h. Fhja ∈ A(i0 ) KP7F π̃0τ (a|X0 ) > 0 HJ
kh&K$UKhah.
Step 2. hj ∆n+1 = an+1 ∈ A(Xn ) r/v
π̃n (·|Hn )+i*Y. !N|NuV Xn+1 =j rQ,7,uV i ∈ S KP7F,

Step 1. n = 0

En+1 =(
En ∪ {Xn+1 },En+1 = En ,NH-,
NHH;h. i, j ∈ En+1 , a ∈ A(i) KD$F
Nn (i, j|a), Nn (i|a) rW;7,
n
(a) =
q̃ij
8
< Nn (i, j|a) ,Nn (i, a): 0
qj ,Xn+1 ∈ Tn
Xn ∈ En`´ṽn+1 (i) = 1 − γ̃n (i) ṽn (i)+`γ̃n (i) r(i, ∆t ) + ṽn (Xn+1 )−X´δṽn (ℓ)ℓ∈S?@7, 9FCW5$: γ̃n Ov0K?(il? {γn (i)} Khj!!!!
(γn (i), Xn = i NH-,γ̃t (i) =
0,
=N>
H9k.
Step 3. FuV i ∈ S KP7F
˘
ãn+1 (i) ∈ arg max r(i, a)+a∈A

Nn+1 (i|a) > 0

=N>

NH-

H;h. ?@7, q0 = (qj0 : j ∈ En+1 ) O
En+1 eN qj0 > 0 (i ∈ En+1 ) G"kh&
J$UNN(,[G"k.
Step 3. FuV i ∈ En+1 KD$F ãn+1 (i) rãn+1 (i) ∈ arg max{r(i, a)+a∈A(i)(1 − τ )Xn(a)ṽn (j)}
q̃ij

X

j∈S

τ
τ
(α|i)) (α 6= ãi )(α|i) = φ(π̃n
π̃n+1
X
τ
τ
φ(π̃n
(α|i))π̃n+1(ãi |i) = 1 −α6=ãi

5iK, En+1 eG ṽn+1 = Uτ {q̃n }ṽn K
hCF ṽn r97;h.
Step 5. n r n + 1 H7FStep 2Xal.
^3 Q (i ) KX9kX,"k4j:`∗

0

GeK, >j 2NbHG, ^$Nj<<7gsror~?
9Ts Qδ KX9k"k4j:`r(9.
H7
r
HJkh&
K$UKlDhahr/v K>CFlD*Y
H +i!N|NuV
rQ,;h
|K*$F
NMr!N~V9,}x0KhCF97;hStep 1. n = 0, ṽ0 ≡ 0π̃0 ∈ P (A|S)π̃0 (a|i) > 0 (a ∈ A, i ∈ S).
π̃n.
Step 2. ∆n = an
Xn = ian
Xn+1 = j. n+1
ṽn+1 ∈ B(S):¯

r*S, /v π̃n+1 r!Nh&Khah:π̃n+1 (a|i) =( ε (i)n,K(i)−1NH-,
NH-.
?@7 K(i) OuV i ∈ S GNhjNDt
r=9.
Step 4. n = n + 1 H7F Step 2Xal.
1 − εn (i),j∈En+1r~?9h&K*Y.
τ(α|i) =
Step 4. ãi = ãn+1 (i) H=9~, π̃n+1
Prob.(∆n+1 = α|Hn , ∆n , Xn+1 =i) (α ∈ A(i)) rJ<Nh&K97;h:n(a)ṽn+1 (j)q̃ija 6= ãn+1 (i)a = ãn+1 (i)^4 Q KX9kX,"k4j:`δ*ojK\FGO, TNB-N<GN^k3UhjaxK*1
k3DN,~?"k4j:`KD$F(7?. $NNd\
N(TsNbGk=$O=l>l[Jk,, $:lb0*79F`GNUWhjHuVQ,KpE-5w(exploration)HN1xQ(exploitation)NHl<I*Ur&^/T$J,i!N|N/v~1r`!T&X,"k4j:`G"j, =NjgbJ@G"k. }@N\YdtMc
KD$FO[11, 12, 27]r2H5l?$.
U- \Fr^HakK"?j, Kn/l:a, "n5~a, BD5iaNFaHN&1&fNbFrbHK5;F:-^7?. 33K6UNUr=7^9.

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RIMS

30

建築の空間構成計画学
中井 邦夫＊

Compositional Planning Theory of Architecture
Kunio NAKAI＊

１． はじめに

画の考え方だけでは，人々の多様化する生活空間を支え

日本は戦後から続いた大量生産消費型社会を経て，資ることができなくなってきている．つまり，施設ごとに源循環型の社会へと価値観が大きく変化しつつある．そパッケージされた用途種別に基づいて，それらを「いかうしたなかで建築や都市のあり方についても，高度成長に計画するべきか」を考える従来のアプローチだけでは期におけるスクラップ・アンド・ビルド的な開発から，なく，ある特定の場所や建物を前提とした場合に，そも

安定成長期における既存ストックの活用再生へと関心がそもそこに「何を計画するべきか」が問われているよう

移り変わり，そうした社会状況において建築学が果たすに思われる．それは，用途や使い方などを前提とせず，役割も変化しつつある．そのような社会的，学問的な背それらを空間のあり方と同時に発想することを要請する．

景において，私が研究の大きなテーマとして考えている

こうした要請に応えるためには，計画の前提ともなる，のは，いわば建築の「空間構成計画学」もいうべきもの

建築実体や都市空間そのものが有する性質を，実体的かである．ここでは，その構想について総論的に述べてみつ具体的に捉える視点が求められる（図１）．

たい．

ところで，建築の実体や都市空間そのものに関する研究は，建築史・建築意匠の分野においても盛んに行われ２．研究の背景てきた．それらの多くは，特定の時代や作家に関する形

一般に建築学には，構造や環境設備，デザインなどの態論やその思想などを論じるものが中心であったが，こ様々な学問領域が含まれる．そのなかで，かつて高度成の分野で蓄積された建築の具体的な形態や形式について

長期において緊急かつ大量に必要とされた様々な施設のの研究は，現代建築や都市を考察するうえでも活かすべ

建設を理論的，実践的に支えるものとして，建築計画学

き点が多い．また近年では，いわゆる建築計画学の研究と呼ばれる分野が大きく発展した．計画学は，建物の用主体と実践的な設計主体との分化が進んでいるが，元来途や使われ方に基づいて，居住施設や学校，文化施設，

建築計画学は，実践的な設計の理念として，設計実務と商業建築，工場，オフィスなどといった建築種別＝いわ並行して構想された研究分野である．たとえば戦後の建ゆるビルディング・タイプを定義しモデル化することで，築計画学の確立に大きな功績を残した故吉武泰水は，数それらの効率的な設計や建設を可能とし，時代の要請に多くの実作を残した建築家でもあった．つまり計画学の応えた．しかし，近年の建築用途の多様化や，異種用途

根幹には，彼のような個性が生み出す実践的な空間表現への転用などにおいては，これまでの用途の括りにおさが含まれていたともいえるのである．
「表現」
というと何

まらない新たなプログラムや，用途が決まる以前に建物やら作家の恣意的なものと捉えられがちであるが，吉武が先に存在しているというような現象が普通におきていらの試みは，科学的で客観的な観察を踏まえた建築設計

る．このような現代の社会状況において，従来の建築計の創造的なあり方を目指すものであり，いわば建築の表
現に論理（と倫理）をもちこむことであったともいえる*准教授 建築学科
AssociateProfessor, Dept. of Architectureのではないだろうか．上述したような現代の社会状況において，こうした姿勢は再度見直されるべきであるといえる．

建築の空間構成計画学31

図１ 空間構成計画学の背景
３．建築の空間構成計画学である．ところが研究者も建築家も，こうした現実をど以上のような社会的，および学問的な背景において，のように理解すればよいのか，ほとんど手だてがないと私が考える「空間構成計画学」は，複雑化，多様化するいうのが実情ではないだろうか．
そこで本研究では，
様々

現代の建築や都市を，構成的な形式から捉え直すことにな事物や空間どうしの関係がつくり出す構成的な側面に

より，新たな計画のあり方を提案するための研究分野と焦点をあてることによって，現代の建築や都市のあり様なることを目指すものである． そのためには，第一に未を尐しでも理解する手がかりとなる認識の枠組みを構築だ認識されざる建築や都市の具体的な空間的，物的な構

したい．そのことを通して，今後の計画や設計における成を明らかにすることが重要であると考える．

認識的な基礎となる知見を得，さらには，その知見を踏

現代都市は，人も物も建物もかつてないほどに集積しまえた実践的な活動を行うことが可能となるであろう．

高密化している．そうしたなかで，建物の外形や構成は

こうした研究は，従来の計画学と歴史・意匠，および実多様化し，また用途も複合化し，その立地する環境は様々

践的な設計活動の中間に位置するような研究分野となるものと考える（図２）．
具体的な研究の方法は，これまでのところ以下の大きく３つの方針に基づくものと想定している．
１）「定性的アプローチ」
これまでの計画学がどちらかというと定量化・指標化を目指すものであったのに対して，研究対象の空間や物的な構成の分析を通して，それら相互の定性的なあり方に注目し，相違点を明確にすること．
２）「構成的タイポロジー」
定性的な分析に基づいて，空間や実体の構成によって定義されるタイプを見いだす．そうしたタイプを数多くの事例を通して見出していくことにより，空間や実体の

図２ 他の研究領域との関係

構成がさまざまな計画水準との関係において果たす役割

神奈川大学工学研究所所報32を見直そうとするものである．

第31号

つくりだし，人々が好むと好まざるとに関わらず，多くの人々が目にするものである．これは，実体として建ち

３）「関係の構造化」

現れざるを得ない建築の，いわば宿命的な側面であり，見出したタイプの性格の相違を検討し，それらを関係

そのようなことから建築の外形は，周囲の環境や，あるづけ形式的・体系的に構造化する枠組みを提示すること

いはより広く社会に対するメッセージを定着する媒体のにより，新しいタイプの発見や，それに基づく計画的なような役割を果たしていると考えられる．

構想が可能となる．

また一般に建築は内部空間を合わせ持っている．建築の外形がもつ固有の性質は，それが内部空間と外部空間

以下では，筆者の論文を具体例にして，その具体的な研究内容について述べてみたい．

の境界をなしており，外形が決定されると必然的かつ同時に内外空間の広がりや形状がほぼ定義されてしまうことである．通常の建築設計では，こうした一方的な関係ではなく，外形の内外双方における問題が同時に検討さ

４．外形の分節による建築の構成形式(1)〜(6)
筆者はこれまでに「現代建築における外形ヴォリュー
ムの分節条件に関する研究」と題していくつかの論文をれつつ，数多くのフィードバックを経ると考えられるが，その結果，建築の外形にはそうした様々な条件の取捨選
択やせめぎ合いの結果が表現されることとなる．

発表してきている．それは，多様化する現代建築作品の以上のようなことから，古今東西の建築家や研究者た「外形」が，用途や立地環境などの諸条件との関係におちは，建築の外形をどのように決定するべきか，どのよ

いて，どのような形式性を帯びているのかについて論じうな問題の媒体とするべきかについて，様々な議論を続たものである（図３）．

けてきた．その多くは，建築の外形を何らかのかたちで意味づけ，正当化しようとするものであった．古典主義

４-１．研究の主旨的な建築においては，外形はオーダーやアーチなどで分建築の外形は，周囲の環境と相まって町並みや風景を節され，様式化されることで規範的な存在となり得たし，

図３ 建築の外形ヴォリュームの分節条件

建築の空間構成計画学

33

その規範にしたがうことが正当性を表現した．また，近代的な建築運動においては，建築物の外形は内部の空間構成や構造を素直に表現するべきだとする考え方が起こ
り，外形は内部を表象する断面のようなものとして扱われた．さらには，こうした考え方を一切相対化するように，内部の構成とは無関係な奇抜な外形を，様々な素材を用いて表現するような，彫刻のような建物がみられることもあった．こうした考え方の多くは，各時代において思想上の教義のような響きをもって表明されることが多かったが，実際にはそれらの是非は問題ではなく，む
しろ建築の外形が媒体として担い得る意味の多様性を示していると捉えるべきである．
では現代の建築では，それに関わる多種多様な条件との関係において，どのように外形が決定されているのだ
ろうか．またそうした諸条件は，個別の建物や設計者の問題を超えて，より一般的な建築の問題として，どのよ
うなかたちではたらき，外形にどのような形式性を与えているのであろうか．本研究では，多くの現代建築作品を資料として取り上げ，それらの外形と，外形に関わる
使用用途，内部の室，架構，外装や外部空間，および立地環境などといった諸条件との関係性を具体的に検討することにより，こうした疑問に対する基礎的な回答と知見を得ることを試みた．
４-２．
建築の外形と用途の関係による定性的分析 — 戦
後の市庁舎建築を通して建築を計画するうえで基本的な問題のひとつに，多様な「使用用途」の取り扱いを挙げることができる．これまでの計画学においては「事務所建築」の一種とみなされることの多かった戦後の市庁舎建築は，実際には一般の事務スペースだけでなく，窓口やホールのような市民への公開部分や議会といった各種の用途が複合した複雑な部門構成をもつと同時に「市庁舎」としての一体性が要求されるという特徴的なビルディンング・タイプである．つまりそこでは，人や物の数や密度，行動パタンな

表１ 戦後の市庁舎建築における外形と用途の関係
外形ヴォリュームの分析例（上），部門の種類（下）どから定義分類されてきた用途の集積である以上に，多様な用途からなる部分をいかにひとつの建築にまとめるンを得た（表２外形構成のパタン）．次にそうした外形ヴかという，いわば建築の全体性を獲得するうえでの構成ォリュームに対して，内部の使用用途＝「部門」の違い的な意味づけが重要と考えられる．そこで，とくに周囲（表１下）が，どのように対応するのか，内部の大空間へ向けた建物の全体性が表現されやすい外形構成が，使や外部の広場といった，特徴的な空間の有無も合わせて用用途の複合性とどのように関係しているのかについて検討し，部門の分節におけるいくつかのパタンを得た（表

定性的な検討を行った．

２部門の分節）．各資料を，縦軸を外形構成のパタン，横まず，本研究の関心に沿って各建物の外形構成を明確

軸を部門の分節のパタンとするマトリックス（表２）上にするため，建物の全体形を単純な「外形ヴォリューム」にプロットすることにより，それらの構成の相違点を相の配列から捉え（表１上），該当数の多いいくつかのパタ対的に捉えることができる．

34

神奈川大学工学研究所所報第31号

表２ 戦後の市庁舎建築における外形構成のパタンと内外の空間および部門の分節

建築の空間構成計画学■市庁舎建築の構成的タイポロジー

35■類型の相互比較による関係の構造化

その結果，相対的に資料数が多く集中するいくつかの

表２のマトリクスが意味するのは，本論文で市庁舎建マス目がみられた．そこでこれらを類型として位置づけ築のあり得る構成の可能性として示したタイポロジー全た．いわばこうした類型全体が本研究で資料とした市庁体の枠組みである．
それはいわば，
化学の元素周期表が，舎建築の「構成的タイポロジー」をかたちづくっている

各元素の性格を縦横の軸で構造化していることに似ていといえる（図４），たとえば➀から➃までは「ひとつの外る．つまり表２の枠組みによって，そこで類型化された形ヴォリュームに全部門をまとめるタイプ」であり，な各タイプの関係が構造化されているのである．さて，資

かでも➀および➁a は，外形が対称形をなすなど，「全体料の分布がいくつかのマス目に偏っていたことは上でも性を強調」している．また➄，➆c および➇a は，「各部述べたが，その偏りは構造化された関係のなかで，どの門に対応した外形ヴォリュームの配列によるタイプ」でような意味をもつのだろうか．ひとつには，各外形ヴォあり，分棟建物が広場を囲むような構成が特徴的である．

リュームが，それに「整合」するように様々な用途を分

さらに➅b，➆b および➈は，動線や議会などの「特定の離あるいは組み合わせるなどにより，まとまりをつくり

用途のみが分節されるタイプ」で，その用途を含む外形出すということである．事実，資料の分布が尐ないマス

ヴォリュームが他の部分を統合する特徴をもつ．さらに目をみると，用途と外形ヴォリュームとが対応しない構

は外形ヴォリュームに部門との対応がみられない➅a，

成が多い．これは一見当たり前のことのようだが，長い➆b のようなタイプもみられた．このように，本論文を建築の歴史のなかで考えるならば，内容と外形とをどう通して明らかになったことのひとつは，それぞれの条件にか対応させようとする，ある種の合理的な考え方の傾と外形との関係は，いくつかの構成的なタイプとして位向を直截に示しているものといえる．もう一点は，その置づけられるという点である．これらのタイプが，単にような整合性に沿って，外形ヴォリュームが用途に対応

用途あるいは外形といった一面的な視点によるものではして分節されるタイプ（➆c，➇a）ほど，空間的にも外なく，両者の関係性のうちに見出されたものであること

部空間や内部の大空間などを積極的に取り入れた構成を

は，外形ヴォリュームが分節されることによって，そもつ傾向がみられたことである．これと上述した外形ヴの内部の用途をまとめ，全体性へと関係づけるという，ォリュームのもつ「能動的な性質」とを考え合わせると，建築の実体がもつ，いわば能動的な性質を裏付けるもの

ややうがった見方かもしれないが，そのような空間構成といえる.

を実現するうえで，用途別に外形ヴォリュームを分節する方法が利用されたとも言い得るのではないだろうか．

図４ 市庁舎建築の外形構成と内外の空間および部門の分節の関係

36

神奈川大学工学研究所所報４-３．まとめ

第31号

冒頭で述べた，これからの社会においてより重要になる

以上は使用用途についての検討であったが，筆者が本と思われる「何を計画するべきか」という問いにおいて論文で取り扱った，内部の室，構造的に建物を支持するは，個別のケースにおいて，建築や都市空間が取り扱う架構体，外装にみられる表現，そして立地環境などといことのできる問題自体を見つけなければならない．そこった，様々な条件についても，それぞれに特徴的な構成

では，多種多様な構成を相対的に取り扱うことのできる，的タイポロジーが成立し，それらを構造化する枠組みを本研究が提示するような枠組みが不可欠である．
同時に，示すことができた．一般的な見方からすれば，これだけ具体的な実践活動において，その認識の有効性を示すこ

多種多様な建築の外形が存在し，どのようなかたちでもとが，研究を進めるうえでも重要と考える．

自由につくることができそうな現代建築であるが，条件そのような認識のもと，筆者は研究活動と同時に，機ごとに整理すると，そこにははっきりとした傾向がみら

会に応じてプロジェクトおよび実際に建てられる建物のれるのである．

ための設計活動を続けてきている．それは都市に開放さその多くの事例においては，計画者や設計者が意識すれた大学キャンパス・モデルの提案(7)や，過密する都市

る，しないに関わらず，建築の外形を，内外の諸条件とでの新たな老人ホーム(8)や小規模集合住宅(9)のモデルのの関係において，何らかの整合性をもたせる傾向がみら

提案，都市公園をより活性化させる仮設劇場(10)の提案なれた．こうした各条件と関連づけられることによって，どであり，それぞれにおいて，これまでにみられなかっ建築の外形には，様式による規範性や，内外の連続によた構成的タイポロジーの可能性を試みてきている．

る空間の均質性，素材とマッスによる物質的なモニュメ

急激に多様化する現代建築の表現について，社会的，

ンタリティ，さらには内部の用途を指し示すような表象

文化的，造形的などの様々な水準における意味や文脈を性，周辺環境との関係を重んじるコンテクスチュアリズ

定義することは，多分に各個人や時代的な解釈に基づか

ムなどといった，社会的，文化的，造形的，環境的などざるを得ず，それらの真偽を直接的に実証することはで多様な水準における意味や文脈を媒介し正当化する性質

きない．しかし一般論としてはそうであっても，実際のが与えられる．さらには，それらが定式化されることに建物を計画・設計するうえで計画者や設計者たちは，建よって，いわゆるビルディング・タイプやデザイン・モ

築や都市をつくるかぎりは，その根拠を自らのうちに合ードなどの形式的なあり方がかたちづくられてきたと考理化しているはずであり，それは個々の建物や都市空間えることができる．

の表現に刻みこまれているはずである．現代建築や都市外形に見出せる多様な構成は，それぞれ諸条件と特有の総体は，そのような個々の計画の総体以上のものではの関わり方を示しながら成立している．これは，より敷ない．本研究の検討と知見を通して，現代の計画者や設衍して考えるならば，建築の実体や空間構成が，人々の計者が，意識的か無意識的かに関わらず，否応なく投げ行動や，用途，構造上の制約などを受動的に示す単なる込まれている計画や設計の枠組みを認識することができ結果ではなく，より能動的に，諸条件を編成し，あるいれば，間接的であれ，多岐にわたる現代建築および都市は解釈したうえで，現実の空間として出現させる媒体と空間の意味や文脈について，具体的な計画や設計を通しもいうべき役割を担っていることを意味する．
本論文は，て問い直す可能性を与えるきっかけとなるものと，筆者

たいへん限定された問題についての検討ではあるが，建は確信している．

築実体と計画的な問題との関係に対する，新たな視点を導入するきっかけとなるものと考える．
参考文献(1)中井邦夫，“現代建築における外形ヴォリュームの分
５．おわりに：空間構成計画学の実践へ
前章は建築の外形に関するものであったが，構成的タ

節条件に関する研究”，博士論文（東京工業大学）
，2007
年 4月

イポロジーとそれを構造化する枠組みに基づく空間構成(2) 中井邦夫，根本理恵，坂本一成，“街路に面した商業

計画学は，建築にかぎらず，都市空間やランドスケープ

建築の外形表現− 外形ヴォリュームの分節による建築のなど，あらゆる実体的な環境において展開できる可能性

構成形式に関する研究(5) ”，日本建築学会計画系論文集，をもっている．

第 622 号，pp. 65-70， 2007 年 12 月

また，それは分析的な研究であると同時に，実践的な(3) 中井邦夫，森山ちはる，坂本一成，“現代日本の博物計画，設計へ向けた認識の基礎を提供するものである．

館建築における立地環境と外形構成− 外形ヴォリューム

建築の空間構成計画学

37の分節による建築の構成形式に関する研究(4) ”，日本建(7) 坂本一成（代表），藍澤宏，篠野志郎，翠川三郎，宮築学会計画系論文集，第 607 号，pp. 33-40，2006 年 9

本文人，奥山信一，塚本由晴，斎尾直子，足立真，中井月

邦夫（以上分担），“都市共生型− 高機能大学キャンパス(4) 中井邦夫，妹尾慎吾，坂本一成，“現代建築作品におの再構築計画に関する研究”，平成 13 年度〜15 年度科学

ける架構と空間構成− 外形ヴォリュームの分節による建研究費補助金(基盤研究(B)(2) 13450243)研究成果報告

築の構成形式に関する研究（3）”，日本建築学会計画系論書，2004 年 3 月

文集，第 551 号，pp. 149-155， 2002 年 1 月(8) 中井邦夫，小倉亮子，“有料老人ホーム・グリーンヒ(5) 中井邦夫，大内靖志，小川次郎，坂本一成，“現代日ル”，日経アーキテクチュア，日経 BP 社，2007 年 11 月

本の建築作品における室の集合と外形構成− 外形ヴォリ

26 日号

ュームの分節による建築の構成形式に関する研究（2）”，(9) 坂本一成，遠藤康一，岡村航太，中井邦夫，“egota日本建築学会計画系論文集，
第528号，
pp. 125-131，2000

house A”
，新建築 79 巻 7 号，新建築社，pp.58-69 ほか，

年2月

2004 年 6 月，2008 年日本建築学会作品選奨，2008 年 3(6) 中井邦夫，坂本一成，“現代日本の市庁舎建築におけ

月る空間構成と用途の分節− 外形ヴォリュームの分節によ(10) 小倉亮子，中井邦夫，“ベセトシアター”，新建築

る建築の構成形式に関する研究”，
日本建築学会計画系論

80 巻 3 号，新建築社，pp.224-225，2005 年度グッドデザ

文集，第 519 号，pp. 147-153， 1999 年 5 月

イン賞，日本産業デザイン振興会，2005 年 12 月

38

日本のＸ線天文学の歩み
長瀬 文昭＊

Progress of Japanese Ｘ-ray Astronomy
Fumiaki NAGASE＊

１. はじめに

がＸ線天文学の幕開けである.

20 世紀半ばまでは可視光の天体望遠鏡を用いるのが当時Ｘ線用の集光結像望遠鏡はまだ開発されていなか

遠方の宇宙・天体を観測する唯一の手段で，人類の遠方ったので，日本の小田稔らはすだれコリメーターというの宇宙を見る目は電磁波の中でもごく狭い可視光の領域

特殊な技術を用いて，気球観測によりこのＸ線天体の位に限られていた．
ところが第２次世界大戦後 1950 年代に置の高精度での決定を試みた．しかしその方向には可視は電波望遠鏡が宇宙の観測に利用されるようになった.

光望遠鏡では際立った特徴のない暗く青白い星が見える

そして 1960 年代には赤外線検出器の発達で赤外線望遠のみであった（２）．この不思議なＸ線星の発見は世界の天鏡により宇宙探査の目が格段と広がった．一方，Ｘ線は体物理学者を沸き立たせた．これに刺激された実験家た

地球大気により吸収されるため本格的なＸ線観測は地球

ちは気球やロケットを用いて「白鳥座Ｘ-1」やおうし座

大気が十分薄くなる高度数100 km以上の大気圏外に出ての「かに星雲/かにパルサー」などＸ線を放射する第２，行う必要があり，人工衛星を科学観測に用いることが可

第３のＸ線天体を次々に発見した．一方，理論家たちは能となった 1970 年代まで待たねばならなかった．
現在でこの予想もしなかった強いＸ線放射を可能とする天体はは光（可視光），電波，赤外線，Ｘ線の４つの電磁波領域

中性子星やブラックホールを含む近接連星系（今ではこが天文観測の基礎となっている．特にＸ線観測は高温，

れをＸ線連星という）であることを明らかにした．こう高エネルギー，大重力場の極限状態で激しく活動する現して中性子星やブラックホールという，当時は理論的な象を観測する上で重要な手段となった．そしてこれらの可能性としてのみ議論されていた相対論的高密度星の観全電磁波領域を駆使した観測を行うことで，冷たい宇宙測的研究が可能となった．

から熱い宇宙まで，星の誕生から終焉まで，宇宙の進化の全過程を深く理解することができるようになった.

ジャッコーニらはこのＸ線源発見の数年前（1957 年）に成功していた人工衛星に注目し，いち早く衛星搭載用

本稿ではＸ線天文学の幕開け以来，欧米に伍して研究

Ｘ線観測器を製作し，これを人工衛星に搭載して全天のの最前線を走り続ける日本のＸ線天文学の開発と研究のＸ線天体を探査することを計画した．この計画は 1970

跡を追い，日本のＸ線天文衛星の成果を概観する.

年 12 月にウフル衛星の打ち上げとなって実現した（３）．
そしてウフル衛星はその後数年にわたり全天を隈なく走

２. Ｘ線天文学の幕開け

査し，330 個以上のＸ線源を観測し，初めてＸ線天体カ

米国マサチュッセツ工科大学のロッシ，ジャッコーニ

タログを作成した．ここにＸ線による宇宙・天体の観測

らは 1962 年にＸ線検出器を搭載したロケットを打ち上的研究が天文学の一分野として本格的にスタートした.

げ，そのロケットの姿勢制御の途上で偶然明るいＸ線天体を発見した（１）．幸運にもこのＸ線源は今でも全天で一番明るいＸ線源である“さそり座Ｘ-1”であった．これ

３. 日本のＸ線天文学
ちょうどこの頃名古屋大学の早川幸男は当時素粒子・宇宙線の理論的な研究の傍ら，新しい電磁波領域で天体*教授 物理学教室
Professor, Institute of Physics

物理学の分野を開拓することを模索していた．この頃早川はＸ線よりも，宇宙線と銀河面物質との相互作用で生日本のＸ線天文学の歩み

39成されるガンマ線の方が観測の可能性が高いと考え，当

現在は「すざく」が日本の現役Ｘ線天文衛星として稼

時名古屋大学のグループでは宇宙ガンマ線の気球観測を働中である(8)．この「すざく」衛星は 2000 年に米国 NASA始めていた．一方当時宇宙線共同研究のためマサチュッの Chandra 衛星，ヨーロッパ ESA のＸMM-Newton と競合

セッツ工科大学に滞在していた小田稔は，最初のＸ線天して打ち上げられ、相補的な特徴で成果を競うはずであ体である“さそり座Ｘ-1”の発見の過程をつぶさに見聞ったが，ロケットの打ち上げ失敗で 5 年の遅延を生じた．

していた．もともと研究仲間であった二人はこのＸ線星

また，この衛星を特徴づける究極的ともいえるエネルギの発見が新しい天文学分野を開拓すると予見し，直ちにー分解能を持つＸ線カロリメーターを冷却系の故障で失日本で観測的Ｘ線天文学の分野を開拓することを決意しったことは痛手であった．
しかし，
Chandra，ＸMM-Newton

た．ちょうどその頃東京大学附置研究所として宇宙航空という欧米の強力なライバルが稼働している中で，残っ研究所（後の宇宙科学研究所）が設立されており，小田た検出器（Ｘ線 CCD カメラと高エネルギーＸ線検出器）

稔は帰国しその教授に着任し，研究グループを立ち上げを使って懸命に観測を続け，新たな成果も多数生み続けると共に，宇宙Ｘ線天体の観測に着手した．ここに日本ている.

のＸ線研究グループが宇宙研と名古屋大学において発足

これら５代にわたる日本のＸ線天文衛星の構造，特徴，

した．当時両先生の周辺には， 以後の日本のＸ線天文衛

主な成果を概観し，「あすか」，「すざく」など最近の日本星計画を先導し，その製作・運用を支えた田中靖郎，宮の衛星によって得られた目新しい話題を２，３紹介する.

本重徳，槙野文命，小川原嘉明，松岡勝，山下廣順ら，
優秀な実験物理学者が参加していた．筆者もこのグルー

3.1 初代Ｘ線天文衛星「はくちょう」

プに所属していたが，現在日本のＸ線天文グループを主

日本の最初の導している小山勝二，井上一，牧島一夫，国枝英世，常人工衛星「おお深博，大橋隆哉らは当時若手研究者，大学院生として実

すみ」は 1970

験研究に加わっていた.

年2月11日に鹿日本最初のＸ線天文衛星「はくちょう」は「ウフル」

児島県内之浦町に遅れること 8 年余の 1979 年 2 月に打ち上げられた(4)．

の実験場から打

この間はＸ線天文衛星打ち上げラッシュに沸く欧米を横ち上げられた.

目に，小グループで衛星開発と並行して気球やロケット「はくちょう」の観測で科学的な成果を出して対抗していく苦しい時代の前身であるが続いた．しかし，「はくちょう」の打ち上げに成功して

CORSA-a は「し以降は 1983 年の「てんま」，1987 年の「ぎんが」
，1993

んせい」
，
「でん

年の「あすか」，2005 年の「すざく」と継続的にＸ線天ぱ」「たいよう」，

文衛星を打ち上げることが出来た．日本のＸ線天文グルに続く第４号科

図 1 日本初のＸ線天文衛星「はくープは，「はくちょう」ではすだれコリメーターを用いた学衛星としてちょう」の写真

中性子星Ｘ線連星/Ｘ線バースターの研究，「てんま」で1975 年に打ちは蛍光比例計数管によるＸ線天体からの鉄輝線放射の研上げられた．この時の打ち上げ実験はロケット制御に関究(5)，「ぎんが」では大面積低ノイズ比例計数管による活するトラブルで衛星を軌道に乗せることに失敗した.

動銀河核・銀河団の研究(6)，と衛星ごとに特徴のある観

急きょ CORSA-b として衛星の再製作を行い 1979 年 2 月

測で成果を挙げてきた．そしてＸ線集光結像鏡を搭載し21 日に成功裏に打ち上げられ，「はくちょう」と命名さた汎用Ｘ線天文台「あすか」により日本のＸ線天文学はれた（図１）．これが日本初のＸ線天文衛星の誕生である

まさに世界の最前線に躍り出た(7)．このように衛星は小（４）.

型ながらグループが自ら開発した新しい検出器を搭載しこの衛星は直径 82 cm，総重量 96 kg と，日本でも大型た，特徴のある衛星を継続的に打ち上げていく日本のＸ化した最近の衛星に比べれば大変小さなものであった.

線天文学研究グループの戦略は NAS や ESA からも称賛を

この衛星に搭載された主要検出器は薄膜窓比例計数管の受けた．ことに「ぎんが」，「あすか」衛星が活躍した，

前面にモジュレーションコリメーターを取り付けたもの

1980 年代後半から 1990 年代にかけては，欧米の衛星計であった. その考案者である小田稔はすだれ越しに庭画が停滞する中にあって，日本の衛星による観測が世界を眺めていてこのアイデアを思い至ったとのことから，のＸ線天文学を支えた時期でもあった.

日本では「すだれコリメーター」と愛称した. このすだ

40

神奈川大学工学研究所所報第 31 号

れコリメーターは米国の衛星にも搭載されたが，「はくちScintillation Proportional Counter: GSPC）が主要検出器としょう」打ち上げの翌年 1980 年に米国 NASA が打ち上げて搭載された．このガス蛍光比例計数管はそれ以前に衛た本格的な反射型集光結像系をもつＸ線望遠鏡に対して，星によるＸ線観測用として使われていた通常の比例計数

より高エネルギーのＸ線を広い視野で観測し，良い精度

管に比べ，エネルギー分解能が２倍向上していた.「てんでＸ線源の位置を決定できることが特徴であった. 当

ま」以前の衛星による観測からＸ線のスペクトルには連時日本ではまだ３軸姿勢制御システムが衛星搭載用とし続成分のほかに鉄の輝線を顕著に放射するＸ線源があるては完成しておらずスピン安定型の衛星であったが，「はことが分っていた．エネルギー分解能の２倍の改善によ

くちょう」ではこれを逆に利用して，Rotational modulation

り，「てんま」GSPC はこの鉄輝線を明確に観測でき

Collimator として運用し，視野内の複数のＸ線点源の位るばかりでなく，それが中性の鉄が高エネルギーの置をフーリエ逆変換の手法で一義的に決定できる特異な観測系を構成した.
「はくちょう」はその検出感度の限界から観測対象は
主に銀河系内のＸ線バースターやＸ線パルサーであった.
ことにＸ線バースター（今では中性子星と低質量の伴星で構成される低質量Ｘ線連星に分類される）の観測が精力的に行われ，中性子星の特性とそこへ降着する物質の状態の解明に貢献した.
図 3 左はＸ線パルサーVela Ｘ-1 のスペクトルにみ
3.2 ２代目衛星「てんま」衛星「てんま」衛星は「はくちょう」の寿命が尽きる直前を狙って 1983 年 2 月 20 日に打ち上げられた（５）. 通常られる 6.4 keV 鉄輝線(9). 右は銀河中心方向の銀河面で発見された高温プラズマからの 6.7 keV 鉄輝線を伴うＸ
線放射(11).

500～600 km の高度の低い軌道に打ち上げられる天文衛星は 5～７年の間に大気摩擦により徐々に高度を下げ，Ｘ線に照射されて放出する 6.4 keV の蛍光鉄輝線なのか，

高度が 300 km 以下になるとその高度は急激に低下し地高温プラズマ中でヘリウム様に電離した鉄が放出する

球大気に突入し，小型の衛星は大気中で燃え尽きる.

6.7 keV 鉄輝線かを分離することが可能となった(図３参「てんま」衛星は重量も 216 kg と「はくちょう」に比べ照).

倍以上大型となった. 形状は対面寸法94 cm，高さ90 cm「てんま」により，①Ｘ線パルサーからの鉄輝線放射のほぼ立方体で太陽電池を張ったソーラーパドルを四方

は低温ガス中の（つまり中性または低電離の）鉄が放射に広げる形状であった（図２）.

する 6.4 keV 蛍光鉄輝線であること(9)，②磁場の弱い中性子星が構成する低質量Ｘ線連星からのＸ線放射は中性子
星表面と降着円盤の二つの領域から出ていること(10)，③
わが銀河系の銀河中心方向では銀河面に沿って数千万度の高温プラズマが存在すること(11)，などが発見された.
このうち②は満田和久が田中靖郎，井上一らの指導を受けて完成した学位論文で，その発表論文 Mitsuda et al.(10)は今でも日本天文学会欧文誌の中でも屈指の引用率を誇る. また，小山勝二らによる③の発見が契機となり，以後銀河中心の X 線観測は小山が中心となって，後続の衛星「ぎんが」，「あすか」，「すざく」で重点的に観測されることとなり，日本の“お家芸”となった.

図 2 「てんま」衛星の構造モデル

3.3 ３代目衛星「ぎんが」衛星

この衛星には，それまでに田中靖郎らが開発し，ロケ

鹿児島宇宙観測所（内之浦）より打ち上げられ，「ぎんが」ット実験で成果を挙げていたガス蛍光比例計数管（Gasと命名された(6). この衛星の特徴は打ち上げロケットの日本の３代目Ｘ線天文衛星 Astro-C は 1987 年 2 月 5 日

日本のＸ線天文学の歩み

41

性能の向上に伴って，「はくちょう」，「てんま」に比べは

30 keV の高エネルギーまで広い帯域でＸ線観測ができるかに大型化された（構造は 1m×1m×1.5m の直方体，るのが特徴であった.

重量は 420kg）こと（図４）と，日本のＸ線グループと「ぎんが」が打ち上げられた直後にこれを祝うようにしては初めて搭載検出器の開発・製作を欧米との共同実

我が天の川銀河に近い小銀河である大マゼラン星雲にお験として進めたことである. 最初にこの衛星に搭載すいて超新星爆発（SN1987A）が起こった．
「ぎんが」はる検出器の国際協力による開発を提案されたとき，私をドイツの ROSAT 衛星と共にその観測を精力的に行った.

含めＸ線グループ若手研究者の中には逡巡する空気があ

超新星爆発に伴うＸ線放射をその発生直後から追跡したったが，小田，早川，田中の強力な指導力でこの国際協のはこれが最初であった．
「ぎんが」の観測対象は銀河系力が推進された．以後日本の科学衛星の国際共同による内で中性子星やブラックホールを構成員とするＸ線連星，製作・運用は常態として定着していった.

超新星爆発の残骸として広がる衝撃波面，銀河系中心部
銀河面や銀河バルジなど銀河系内のＸ線天体の精密観測にとどまらず，銀河系外遠方の銀河，銀河団やセイファ－ト銀河，クエーサーなどの活動的銀河核とほぼ宇宙の主要天体全般の観測が可能になった．小山勝二らは銀河中心の銀河面の高温プラズマからのＸ線放射を精力的に観測した. 牧島一夫らはＸ線パルサースペクトルにみられる吸収線様のサイクロトロン共鳴散乱構造（CRSF）
を高精度で観測し，10 個以上の中性子星の表面磁場を決定した（図５左）. 槙野文命らは多数の活動的銀河核を観測し，そのＸ線強度の時間変動とスペクトル（図５右）図 4 打ち上げ前に太陽パドルを展開した状態で撮から，その中心に太陽の数千万倍にも及ぶ巨大ブラック

影された「ぎんが」衛星. 左側面に大面積比例計数管がホールの存在を明確にし，またその周辺を取り巻くガス８台取り付けられた様子がわかる.

の構造や状態を研究した.

「ぎんが」衛星には主検出器として大面積比例計数管（LAC），２次的検出器として全天ガンマ線バースト検出器（GBD）が搭載されたが，LAC は英国レスター大学と，GBD は米国ロスアラモス大学との国際協力によって開発された．このうち大面積比例計数管は１本の有効受
光面積が 500 cm2，8 本の合計が 4000 cm2 と，当時のＸ線天文台としては世界最大のものであった(12). この大面積比例計数管の開発 (12) には英国レスター大学の M.
Turner の貢献が大きかった．当時同じようなミッションを打ち上げる計画は米国にもあったが，諸般の事情で米

図 5

国側の打ち上げは大幅に遅れ，1995 年に打ち上げられる

0331+53 のスペクトル(13). 30 keV付近にCRSF 吸収線

ことになり（RXTE），はからずもこの種の計器での観測構造が見られる. 右は冪関数型で高エネルギーまで伸としては「ぎんが」の後を継ぐこととなった. さらにこびるセイファート銀河の典型的なスペクトルを示す(14).

左は「ぎんが」が発見したＸ線パルサーＸの LAC では宇宙線などに起因する雑音（計数管のバッ
クグラウンド）を極力軽減して高い S/N 比を得る工夫が3.4 ４代目衛星「あすか」衛星

なされていた. こうして「ぎんが」衛星は大面積，高感４代目Ｘ線天文衛星 Astro-D は 1993 年 2 月 20 日に打ち

度のＸ線天文台として，観測対象を銀河系内のＸ線天体

上げられ，「あすか」と命名された(7)（図６）．
「あすか」

から一挙に遠方の活動的銀河核や銀河団にまで広げた.

衛星は，日本では始めて斜入射型のＸ線望遠鏡を採用し

米国 NASA が打ち上げたＸ線ミラーを搭載したアイン

た汎用Ｘ線天文台である．この衛星では宇宙からのＸ線

シュタイン衛星が 2 keV 以下超軟Ｘ線領域の観測しかでの画像を撮ると同時に，その画像中の個々の領域（またきないのに比べ，「ぎんが」は画像の解像度はないもののは点源）のエネルギースペクトルを高い精度で測定する

42

神奈川大学工学研究所所報第 31 号事が可能であった. 特に，世界ではじめて，宇宙の奥深射鏡を沢山集積したものが使用された．この「多重薄板

くまでみることを可能にする 10 keV までの高エネルギ

型Ｘ線ミラー」は，NASA/GSFC の P. Serlemitsos のグルー領域で宇宙Ｘ線源を撮像できる能力を実現したのが，ープと名古屋大学の山下廣順，国枝英世らとの共同開発「あすか」が従来得られなかった新しい成果を挙げた秘で行われたが，これは画像解像度では Einstein や ROSAT

訣でもある.

衛星に务るものの，特に 6.4 keV の鉄輝線領域を含む高「あすか」を特徴づけるのは，「多重薄膜鏡による軽量エネルギー（~10 keV）まで適用でき，また望遠鏡の大きでかつ大面積のＸ線ミラー」と「高いエネルギー分解能

さに比べ有効面積の割合が大きいことが特徴である(15).

を持つ焦点面検出器」である.「あすか」は４台のＸ線望「あすか」の焦点面検出器の１つであるＸ線 CCD カメ

遠鏡（XRT）を搭載し，その焦点面に２種類のタイプの

ラは高分解能で撮像観測と分光観測が同時にできる優れ

異なった検出器，Ｘ線 CCD カメラ（SIS）と撮像型蛍光た検出器である．このＸ線 CCD カメラを人工衛星に搭

比例計数管（GIS）が配置された. これら２つの検出器載したのは「あすか」が始めてであった. Ｘ線 CCD カ

は，Ｘ線分光と撮像を相補的に行う撮像センサである.

メラを用いることで，SIS 検出器は 5.9 keV のＸ線に対し「あすか」の４つのＸ線望遠鏡のうち２つは SIS と組みて半値幅（FWHM）が約 2%という優れたエネルギー分

合わされ，他の２つは GIS と組み合わされた. SIS と解能（波長分解能）を実現した. この「あすか」の成功

GIS はいつも同じ方向を向いているので，この二種類のによりＸ線 CCD カメラは以後のＸ線天文衛星では基本検出器からのデータは組み合わせて使うことができた.

検出器として使用されるようになった.
もう一方の焦点面検出器である撮像型蛍光比例計数管（GIS）は，SIS に比べて，広い視野を一度にカバーし，かつ高い時間分解能で観測をするために搭載されたものである．これは「てんま」衛星に搭載されたガス蛍光比
例計数管を位置検出型に改良したもので，銀河団などの広がった天体を観測するのに欠かせない大きな検出面積を持つのが特徴で， 特に 10 keV 以上にわたる高いエネ
ルギー領域でも十分な検出能力を持っていた．この GIS

図 6 「あすか」衛星の構造モデル. 左端に４台のＸ

検出器は高い時間分解能をもっており，その周期の下限

RT が見られる. 検出器は右端内部に収められている.

が数 10 ms に及ぶ高速回転Ｘ線パルサーの観測には欠か

望遠鏡を搭載した光学台は衛星打ち上げ後伸展される.

せないものであった．このようにＸ線観測において GIS
は SIS と相補的な役割を果たした.

「あすか」のＸ線望遠鏡（ＸRT）は，0.5 から 12 keV ま
での広いエネルギー範囲のＸ線を効率よく集光する工夫

3.5 現在稼働中の「すざく」衛星がされていた. これまでのＸ線天文衛星では，搭載され2005 年 7 月 10 日に打ち上げられた５代目Ｘ線天文衛

たＸ線望遠鏡の撮像能力がほぼ 4 keV 以下のＸ線に限ら

星 Astro-E2 は「すざく」と命名され，現在稼働中である

れていた. 従って，
「あすか」では多くの天体から始め(8)て高エネルギー領域のＸ線像が得られることになった.

年に打ち上げに失敗した Astrio-E の後継機として急遽製

また，「あすか」によって初めて画像を得ることができる

作・打ち上げが行われたものである．
「すざく」衛星（図ようになった 4 keV 以上のＸ線は非常に透過力が強いの

７）ではＸ線望遠鏡システムの基本構造は，「あすか」衛が特徴で，これまでは厚いガスに遮られて観測すること

星のシステムを継承している．異なる点は焦点面検出器ができなかった天体も，「あすか」を使えば精密に観測すとして撮像型蛍光比例計数管（GIS）の代わりに現在のることが可能となった. 高エネルギーのＸ線を全反射技術の極限と考えられるエネルギー分解能を得られるＸ

させるためには鏡面に対してきわめて斜めに（１°以線カロリメーター（XRS）を搭載したこと，Ｘ線反射集下）Ｘ線を入射させなければならないが，その技術的困光鏡では 10 keV 以上のＸ線を観測できないので，それを難を克服してかつ衛星搭載可能な軽量を確保したのがこ補うために硬Ｘ線検出器（HＸD）を合わせて搭載したこの「あすか」のＸ線ミラーの特徴である．
「あすか」ではとである.

. その開発コード名で予想されるように，これは 2000

非常に薄いアルミニウムの板を特別なめらかに成型しプ

この 2005 年 7 月に打ち上げられた「すざく」衛星は地ラスチックのコーティングをした表面に金を蒸着した反上からの高度約 550 km の略円軌道を航行している(8).

日本のＸ線天文学の歩み

43

その大きさは直径2.1 m全長6.5 m（軌道上で鏡筒伸展後）

この
「すざく」
衛星の１台のＸ線望遠鏡の焦点面には，

で，太陽パドルを広げると 5.4 m の幅になる. 衛星の重これまでのＸ線検出器に比べて一桁もエネルギー分解能

量は 1.7 トンであり，日本の科学衛星としては，これまの高いＸ線カロリメーターと呼ばれる高分解能Ｘ線分光

でにない大型衛星といえる. そして「すざく」は今日現

器（XRS）が搭載された．この検出器の原理は，絶対温在も国際的に公募し，採択された天体・研究対象の観測度約 0.06 度の極低温に検出素子を冷し，Ｘ線入射に伴う(8)を続けている .

素子の微弱な温度の上昇から入射Ｘ線のエネルギーを精度良く決めるものである．
まさに１個１個のＸ線光子（フォトン）の温度を測るＸ線温度計といえる. このような検出器を衛星に搭載したのは「すざく」が初めてである.
動作に必要な極低温を軌道上で実現するため，断熱消磁
冷凍機と液体ヘリウム容器（絶対温度 1.2 度）と固体ネ
オン容器（絶対温度 17 度）を組み合わせた宇宙空間で使用可能な３段式冷却システムが新たに開発された.
測定は 0.5 keV から 12 keV の範囲で行われ，エネルギー
分解能は 6-7 keV の鉄輝線領域で約 10 eV とＸ線 CCD カ

図 7 「すざく」衛星の構造モデル. 左は打ち上げ時にメラの 10 倍も優れたものである．
このＸ線カロリメータ

ロケット頭胴部に収められている姿. 右は打ち上げ後ー（ＸRS）は衛星打ち上げ後初期の試験運用時には，宇太陽パドルを展開し，ＸRT を搭載した光学ベンチを伸宙での運用においても地上試験で得られた所期のエネル

展した姿を示す.

ギー分解能を達成した．しかし残念ながら，試験運用中に冷却用寒剤が容器から漏れる事故が生じ，実運用での「すざく」のＸ線望遠鏡（XRT）は「あすか」のＸ線

天体観測にこれを供することができなくなり，この究極望遠鏡の有効面積と，結像性能をどちらも倍近く改善し的な分解能をもつ検出器によるＸ線天体の観測は次世代

た，新しいＸ線望遠鏡（口径 40 cm，焦点距離 4.5 - 4.75 m）の衛星に託すこととなった.

で伸展式光学台（伸展長 1.4 m）に 5 台搭載している. 5台の望遠鏡のうちの 1 台は高分解能Ｘ線分光器（XRS）
がその焦点面に備えられ，残りの４台の焦点面にはＸ線
CCD カメラ（XIS）が搭載されました.

４. 天の川銀河中心からのＸ線放射
我が銀河系（天の川銀河）は約２千億個の星の集まり
で，その中に私たち太陽系がある．この銀河系には他に4 台のＸ線望遠鏡の焦点面上に配置されたＸ線 CCD

も星形成の原料となる冷たいガス（暗黒星雲または分子（XIS）カメラは「あすか」の CCD カメラをさらに改良，雲と呼ばれる）があり，また私たちの知らない未知の暗発展させたもので，0.5 keV から 12 keV のＸ線領域で，黒物質（ダークマター）がこの銀河系を取り巻いている

広い視野での撮像を行いながら精度の高い分光観測を連ことも知られている．この銀河系の中心には太陽の 300

続的に行うことが可能である. 4 台の望遠鏡を合わせる

万倍もの質量を持つ巨大ブラックホールが潜んでいること，6 keV 以上の高エネルギー領域のＸ線に対して，現とが，最近電波や赤外線を使った銀河中心の観測から明在も世界最大の有効面積を持つ.

らかになってきた．前章で述べたように小山らは「てんＸ線望遠鏡でカバーされるＸ線領域は 10 keV 以下でま」によりこの銀河中心方向銀河面に沿って 6.7 keV のあるが，それより高いエネルギーを持つ硬Ｘ線からガン鉄輝線を放射する高温のプラズマが広がっていることを

マ線の領域を観測するため，硬Ｘ線検出器（HXD）が搭発見した．
「ぎんが」衛星でこの銀河中心から銀河面に沿載されている．これはガドリニウム・シリケート結晶をったスキャン観測を行った結果，6.7 keV 鉄輝線は銀河用いた無機シンチレータ（GSO）とシリコン検出器を組

バルジ領域で特に強く，さらに銀河面に沿って銀経が±み合わせたものである. このように高いエネルギーまで

60 度まで広がっていることを明らかになった（図８参

良い検出感度（S/N 比）で観測できる装置が衛星に搭載

照）.

されるのは日本では初めてである．筒状に伸びた井戸型
シンチレーターによって周りからの雑音ガンマ線を低減するなど様々な工夫により，このエネルギー領域ではこれまでに例のない高感度の観測を可能とする.

44

神奈川大学工学研究所所報第 31 号

もう一つ不思議なことに，この銀河中心から 300 光年ほど離れたところ（Sgr B2 領域）からは，電離のほとん
ど進んでいない低温のガス雲に起因する 6.4 keV 蛍光鉄
輝線が卓越していることが発見された（図９には両者が同程度の強度で混在する領域のスペクトルを示す）．
この
蛍光鉄輝線は，低温ガス雲中の鉄原子が強いＸ線源からの照射を受けてその吸収と特性Ｘ線の再放出によるのと結論づけられる．しかし，「あすか」の像からはそのような強い放射場を作る照射Ｘ線源はこの蛍光鉄輝線放射領域の近傍には見当たらなかった.
蛍光鉄輝線を放射する低温ガス雲から銀河中心にある
巨大ブラックホールまでの距離は約 300 光年である.
一方，超高温プラズマを膨張速度で逆に 300 年前の過去
図 8 「ぎんが」で観測された銀河面に沿ったＸ線強度にさかのぼっていくと，そのときのＸ線強度は蛍光Ｘ線の分布. (a)は連続成分の分布で強いＸ線点源の影響がを生成するに足るほど明るくなる．すなわち，ごく最近顕著である. (b)は 6.7 keV 鉄輝線の分布で，銀河中心（300 年前）には中心にある巨大ブラックホールに大量のバルジ領域で特に強いことがわかる. (c)は(b)の縦軸のガスが吸い込まれ，重力加速に伴う膨大なエネルギーを拡大したもので，銀系±30 度で特に強く，さらに銀がＸ線として放射され，そのなごりが電波で観測されて系±60 度まで広がっていることを示す（Yamauchi &いる分子雲領域（Sgr B2 領域）に達し、それとの衝突にKoyama 1993(16)）.

よる蛍光輝線再放射を「あすか」が観測した可能性が高いようである．つまり最新の宇宙技術を搭載した「あすこの銀河中心核付近に広がって見えるＸ線放射のスペか」により，Ｘ線の光路差を利用することで，銀河系のクトルを「あすか」で調べると，電離が大きく進んだシ

中心核ブラックホールの歴史を，300 年（つまり江戸時

リコン， 硫黄，鉄からの輝線が見つかった（図９）．こ代まで）遡って解くことができた．その後観測が続けらの事実は，中心核の周りが温度が１千万度にも達する希れた Chandra， ＸMM-Newton，「すざく」衛星の結果はこ薄な超高温の電離プラズマ雲に覆われていることを示唆の推論を検証すると共に，その 6.4 keV 蛍光鉄輝線の強する．しかも，このプラズマのエネルギーは超新星爆発度の中心がその 10 年間に変動していることを明らかにに換算すると約 1,000 発分にも及ぶとてつもなく大きなした．これは被照射体である低温の分子雲（Sgr B2）のものだとわかった（その起源は今もって謎に包まれてい形状によるものと思われる.

る）.
５. 活動的銀河中心核近傍から放射される鉄輝線
３章で述べたように「ぎんが」衛星は大面積検出器を有し，計測Ｘ線の統計制度も向上したので，遠方の活動的銀河核からのＸ線強度が非常に早い変動を示すことを明らかにした. 10 分間程度の間にＸ線強度が 2 倍も変化
する活動銀河核も発見した. このことは，活動銀河核のＸ線を出している領域は光の速度で走って 10 分程度以下，つまり，太陽と地球間の距離程度の大きさということになる．Ｘ線放射領域がそれより大きければ，たとえ放射源に早い時間変動があっても，各領域のＸ線が地球に到達するまでの時間差でなまされるので，そのような早い変動は見られなくなる．こんな小さな１AU 程度の領図 9 銀河中心方向に広がって存在する高温プラズマ域から太陽の 100 億倍もの強度のエネルギーをＸ線領域

からの熱的Ｘ線放射（Koyama et a. 2007）(17). .

で出しうる天体は，巨大ブラックホール以外には考えられないので，その活動的銀河核中心には太陽質量の１億日本のＸ線天文学の歩み

45

倍もの超巨大ブラックホールが存在し、これが強烈なエルを解析し，そのＸ線スペクトルに奇妙な鉄輝線構造を

ネルギーを放射する源となっていると類推される.

発見した（図 10）．この，低エネルギー側に偏って広が活動銀河核のＸ線スペクトルは一般に冪関数型の連続った6.4 keV鉄輝線構造の解釈は次のようなものである.

関数で表せる形をしている（図５参照）
．しかし，
「あす

高速回転している降着円盤が中心核の光に照らされて鉄か」や「すざく」のような高精度のＸ線検出器で観測す輝線が出てくると，降着円盤中のガスの回転運動によりると，連続スペクトルの上にさまざまな輝線や吸収端が青方偏移と赤方偏移をうけた鉄輝線が重なり合い 6.4

見られる．これらは，中心のブラックホールからのＸ線

keV を中心に左右に対照的に広がった鉄輝線分布が見えが周囲の物質によって散乱吸収されたり，その物質が特るはずである．加えて，ブラックホール近傍の強い重力性Ｘ線を再放出したりする結果生じた，いわば巨大ブラ場から出てくる時に光はその重力効果でエネルギーが低ックホールを取り巻く周辺物質による刻印である．例えい（波長が長い）方にずれることが期待される（重力赤ば宇宙に存在する割合の比較的大きい“鉄”
元素の場合，方偏移）. 実際にはこれらの効果が重畳した鉄輝線分布

それがあまり高温でなければ，そのＸ線照射による K-殻が観測されたわけである（図 10）. このようなドップ

電離に伴って 6.4 keV の蛍光Ｘ線を効率よく放出する．

ラー効果と重力赤方偏移の影響を考慮に入れて鉄輝線の

先代のＸ線天文衛星「ぎんが」は，多くの活動銀河で 6.4

形状をモデル計算して，データと比べることにより，「あkeV の輝線を観測し，活動銀河の周りに鉄が分布していすか」は活動的銀河核の中心に巨大ブラックホールが存ることを明らかにしたが，「ぎんが」では輝線の形まで調在することを説得力のある形で実証し，その巨大ブラッ

べることはできなかった.

クホールと周辺空間の物理的特性を明らかにした.
「すざく」では他にも多くの銀河がその中心に巨大ブラックホールをもつことを明らかにした．そしてその近傍から放射される 6.4 keV 鉄輝線の重力赤方偏移の形
状には様々な種類があり，今後これを調べることにより中心の巨大ブラックホールが高速で回転しているか否かを判別できると期待されている.
６. 超新星残骸は宇宙線加速工場
銀河系では非常にエネルギーの高い荷電粒子（宇宙線）が生成され，ほとんど光速に近い速さで飛び交っている.
その粒子強度はエネルギーの増加とともに冪関数形で減尐するが，現在では最高エネルギーが 1020 eV の超高エネルギー宇宙線が観測されている. この１次宇宙線の起源，つまりどこでどのように加速されているのかは長年

図 10 「あすか」が活動銀河 MCG－6-30-15 のスペクトの謎となっていた．ただし理論家の間では宇宙線の起源

ル解析から発見した低エネルギー側に広がった 6.4 keVは超新星残骸ではないか，つまり宇宙線は超新星残骸の鉄輝線（下; Tanaka et al. 1995)(18)とその解釈モデ外縁部で加速生成されているのではないかとの推論はあル図（上）.

った．
しかし宇宙線は，
光やＸ線などの電磁波と異なり，荷電粒子であるため銀河系内を伝搬して地球に到達する

輝線の形は，輝線を出している物質の運動についてのまでに銀河系内磁場で曲げられてしまうため，その加速情報を与える. 例えば運動している物質から出される源を観測的に確定することができなかった．この宇宙線

輝線はドップラー効果により，近づいてくる場合には波起源の謎に答えたのが，意外にもＸ線天文衛星「あすか」

長が短く（エネルギーが高く）なったように，遠ざかるであった.

場合には波長が長く（エネルギーが低く）なったように

もともと超新星残骸は電波望遠鏡の観測によって発見観測される. 前者を青方偏移，後者を赤方偏移といい，されてきた．そして「あすか」以前の衛星（Einstein 衛

波長（エネルギー）の変化は，物質が速く動いているほ星，ROSAT 衛星など）で超新星残骸のＸ線像が観測されど大きくなる. 田中靖郎，井上一，A. Fabian ら(18)はるようになった．そのＸ線像は大質量星がその進化の終「あすか」で観測した活動銀河 MCG－6-30-15 のスペクト

焉で大爆発（これを超新星爆発という）を起こし，その神奈川大学工学研究所所報46

第 31 号

際莫大なエネルギーをもって放出される高速物質が星間線が生成されているが，その衝撃波加速に寄与しているガスと衝突し，このとき発生する衝撃波で星間ガスが加磁場の強さは従来の予想よりはるかに強いこと，超高エ

熱され，超新星爆発残骸の伝搬とともに高温ガスが蓄積

ネルギーガンマ線は宇宙線陽子成分による中性π中間子

され，その希薄高温プラズマからＸ線が放射されているの生成とその崩壊によるものであることなどがわかっ（これを熱的Ｘ線放射という）ものと考えられていた.

た.

実際エネルギー分解能の高い「あすか」
による観測から，
希薄高温プラズマからの熱的Ｘ線放射の特徴である高電
離した重元素からの輝線が観測され，「あすか」は上記の解釈の妥当性を証明した.

図 12 超新星残骸 RＸ J1713.7-3946 の「すざく」による撮像画像（左）とその西側（図の右側）外縁中の局所的なホットスポットの年単位の変動（右）を示す（Uchiyama et al. 2007）(19).
図 11 「あすか」が観測した超新星残骸 SN1006 のＸ

７. 原始星や惑星状星雲もＸ線を放射する

線画像（左）とＸ線スペクトル（右）. 超新星の中心部

星間ガスの濃い場所（暗黒星雲とか分子雲）で原始星からは熱放射，外縁部（つまり衝撃波面）では非熱的放の形成が始まる．この原始星は自己重力で収縮し中心の射が見られる（Koyama et al. 1995）(19).

密度と温度が次第に上昇する．クラス 0，クラスⅠ，ク
ラスⅡ，クラスⅢ原始星と進化につれて原始星の中心のところが，小山勝二，尾崎正伸らは超新星 SN1006 のス

圧力と温度が上昇し，中心部ではついに水素の核融合反ペクトルを解析して，この超新星残骸には他の超新星残応の臨界温度に達し，水素の核融合でヘリウムを形成す

骸同様に熱的Ｘ線放射を示す場所の他に，輝線を伴わずる原子核反応（以後水素燃焼と呼ぶ）が始まる．そこで高いエネルギーまで冪関数型で伸びる，つまり非熱的Ｘ生成されるエネルギーは星の外部に伝わり，表面から星線放射のエネルギースペクトルを示す場所があることを間空間に放射され， 星は明るく輝き始め，主系列星の仲発見した(19)（図 11 参照）.

この非熱的なＸ線スペクト

間入りをする．星の質量が太陽程度の場合は水素燃焼を

ルはエネルギーが数兆電子ボルトにも及ぶ高エネルギー

継続しながら，更に重力収縮が進み，ついに中心に溜ま電子がシンクロトロン放射で放出する電磁波と考えられったヘリウム芯が核融合反応を始め，このヘリウム燃焼

る．つまりこの超新星残骸は荷電粒子をそのような高エの生成物として，炭素，酸素が星の中心に堆積し始める.

ネルギーまで加速する工場であることが証明された.

水素燃焼が次第に星の外部に移行し，燃料が乏しくなる

馬場彩らはさらに「あすか」や Chandra，「すざく」衛星と星の外縁部が大きく膨らみ始め，星は赤色巨星となる.

の超新星の残骸を解析し，①加速源の加速機構の考察とそしてついに星の外縁部のガスはリング状，放射状，網

その物理量の推定，②他の超新星残骸からの非熱的Ｘ線

目状等さまざまな形状をなして宇宙空間に広がっていく

放射の検証など，研究を発展させている.

（惑星状星雲といわれる）. 一方燃えカスとして芯に残内山泰伸らは ROSAT 衛星により軟Ｘ線領域で発見されったヘリウム，炭素，酸素は小さく萎縮した，暗い星とた超新星残骸であり，その方向からは１兆電子ボルトにして残る．これが白色矮星で，親の星の質量によってヘ及ぶ超高エネルギーガンマ線放出が観測されている，さリウムが主成分の白色矮星と炭素，酸素が主成分の白色

そり座にあるＸ線天体，RＸ J1713.7-3946 を Chandra と矮星とがある.

「すざく」衛星で数年にわたり精力的に観測した(29).

このように太陽程度の質量の星の一生の内，近傍にあ

その結果，この超新星残骸の「すざく」で観測したスペる主系列星のＸ線放射は Einstein 衛星，ROSAT 衛星のよ

クトルは確かに非熱的なシンクロトロン放射であるが，うな高感度の撮像型Ｘ線望遠鏡では観測されるようにな

20 keV あたりに折れ曲がりがあること，Ｘ線強度の強いっていた．しかしまだ冷たいはずのクラスⅠ原始星や燃場所が１年程度の時間尺度で変動していることを発見しえ尽きて終焉を迎えた惑星状星雲⁄白色矮星系からのＸた（図 12）. これらの結果はこの超新星残骸中で宇宙線放射は想像し難いことであった．ところが，濃い分子日本のＸ線天文学の歩み

47

雲の中で成長中のクラスⅠ原始星がむしろ高エネルギー

いがけない発見につながることがある. 本項では，太陽（~10 keV） のＸ線を放射することを「あすか」が発見

風を起源とする地球近傍でのＸ線放射という，「すざく」

した (21).

一方，現在稼働中の米国のＸ線天文衛星

が他の目的の観測中に偶然とらえた現象を紹介する.

Chandra では明るい惑星状星雲約 10 個程度からＸ線が放そして，このＸ線放射が太陽風中の高速粒子が地球周辺射されていることを突き止めた．このうち可視光で１番の中性元素と衝突する際に起こす「電荷交換」といわれ明るい惑星状星雲，BD +30°3639 は「すざく」でも観る原子の相互作用に起因することを明かす.

測された．
「すざく」ではこの惑星状星雲の中心部からの「すざく」は 2005 年 9 月に，銀河系内に広がって存Ｘ線放射のエネルギースペクトルを 0.5 keV 以下の超軟在する数百万度の温度を持つ高温プラズマハーローから

Ｘ線領域まで高い検出感度で観測し（図 13）、そのＸ線放射される銀河系内超軟Ｘ線放射の観測をするために，

エネルギースペクトルに高電離炭素原子に起因する輝線

望遠鏡視野を黄道北極領域に向けていた．この観測中約を観測し、その強度が一般の宇宙組成比から推定される

10 時間にわたってＸ線強度が起源不明の謎の増光を示(22)

強度をはるかに超えることを発見した .

した．この増光は特定の点源ではなく検出器の視野全体に広がっており，そのうえ短い時間で変動をしていた．
調査の結果この増光の変化の様子は磁気圏観測衛星によって得られた太陽風陽子の強度変化に比例しており，「すざく」が偶然観測した「謎のＸ線増光」は太陽風と強く関連していることが判明した(23).

図 13 「すざく」が観測した惑星状星雲 BD +30°3639のＸ線 CCD によるスペクトル. 通常の宇宙組成で期待されるものに比べ非常に強い炭素輝線が見られることが特徴（Murashima et al. 2006）(22).
この結果は，可視光領域で一番明るくガス温度が比較的低いと思われる惑星状星雲で，どのようにしてこのよ
うな強いＸ線を放射するのかを問うものである. 現在，

図 14 「すざく」は黄道北極方向の時間変動するはず

この系の中心部から高速星風が放出され，それが周りののない広がった領域のＸ線放射を観測中に急激なＸ線

惑星状星雲に衝突して衝撃波を形成し，そこでガスの温増光を観測した. それから静穏成分を差し引いたもの

度がＸ線放射の可能な高温プラズマにまで加熱され，そは高階電離したイオンから発せられる輝線群であった

こからＸ線が放射されるとの仮説が提案されている.

（Fujimoto et al. 2007）(23).

この惑星状星雲，BD +30°3639 の中心部はいずれ白色矮星として残るものと思われるが，「すざく」の観測によ

この増光時のＸ線スペクトルから静穏時のそれを差しりこの惑星上星雲の中心部に炭素元素が豊富に存在する

引くとＸ線の増光分は高階電離した炭素，
酸素，
ネオン，

ことを検証したことは，宇宙における元素合成の理論的

マグネシウム等のイオンが放射する輝線の群であること

仮説を検証する上で大変重要な結果である.

がわかった（図 14）．しかもその輝線（特に炭素輝線）の強度は数百万度で熱平衡にある高温プラズマから予想

８. 太陽風と地球磁気圏の相互作用で放射されるＸ線

される強度をはるかに超えていた．この強烈な輝線強度「すざく」はＸ線天文衛星，つまり太陽系外遠方のを説明するには，高速で飛来した太陽風炭素イオンが磁Ｘ線天体を観測するのが主目的の軌道天文台である.

気圏内で水素原子と衝突して起こす電荷交換と呼ばれる観測対象はブラックホール，超新星残骸，活動銀河核，

相互作用によるものとすると説明できる．つまり水素原

銀河団などが主流ですが，時には偶然とらえた現象が思子に付随していた束縛電子が衝突時に完全電離炭素イオ

神奈川大学工学研究所所報48

ンに乗り移る．そしてこの電子が炭素原子束縛エネルギ
ーの基底状態まで落ち込む時に 495 eV の超軟Ｘ線輝線

第 31 号(1966).
(3)

R. Giacconi ， E. Kellogg ， P. Gorenstein ， H.
Gursky， H. Tananbaum， Astrophys. J. Lett. 165，を放出する．その増光の時間変動の解析からこの電荷交換は地球磁気軸方向で高度が6,000 kmのごく地球近傍で

L27 (1971).

起こっていることが判明した．この電荷交換過程そのも(4)

I. Kondo，et al.，Space Sci. Instr. 5， 211 (1981)のは磁気圏プラズマ観測衛星の研究などでも知られてい(5)

Y. Tanaka，et al.，Publ. Astron. Soc. Japan 36，641

たが，Ｘ線天文衛星でこの電荷交換過程から放射されるＸ線を捉えたのは「すざく」が初めてである.

(1984).
(6)

F. Makino，et al.，Astron. Lett. Commun. 25，223 (1987)(7)

Y. Tanaka，H. Inoue & S. S. Holt， Publ. Astron. Soc.

９. むすび日本のＸ線天文グループは現在「すざく」の運用と観Japan 46，L37 (1994) .
(8)

測データ解析，論文の作成を進めるのと並行して，５年ほど前から次の衛星の開発計画を練り，搭載予定機器の基礎開発実験を繰り返している．この次世代Ｘ線望遠鏡
計画（通称NeXT）
は, 現在宇宙航空研究開発機構（JAXA）
において衛星プロジェクトとして認められるための審査が進んでおり, 予定通り進めば2013年の打ち上げを目指
して衛星製作が開始される．この衛星の検出器の１つは高分散Ｘ線分光系⁄Ｘ線マイクロカロリメータである．
これは「すざく」で実観測に供することができなかった
観測機器の再挑戦であり, 世界中から注目されまた協力の申し出を受けている．他は 80 keV までの硬Ｘ線の反射結像を可能とするスーパーミラーとその硬Ｘ線領域で高エネルギー分解能での撮像を可能とする CdTe 撮像素子
を組み合わせた望遠鏡システムである．2010 年代中期は
世界のＸ線天文台打ち上げ計画が途絶える時期になるため，この NeXT 衛星に対する世界の期待は大きい.
本稿では銀河，銀河団の研究に関するトピックスを取り上げなかったが，もちろんこの分野でも「ぎんが」
，
「あ
すか」
，
「すざく」による観測が多数行われ，多くの研究

K. Mitsuda，et al.，Publ. Astron. Soc. Japan 59，S1(2007).

(9)

T. Ohashi，et al.，Publ. Astron. Soc. Japan 36，699(1984).

(10) K. Mitsuda，et al.，Publ. Astron. Soc. Japan 36，741(1984).
(11) K. Koyama，K. Makishima，Y. Tanaka & H. Tsunemi，Publ. Astron. Soc. Japan 38，121 (1986).
(12) M.J.L.Turner，et al.， Pub. Astron. Soc. Japan 41，345(1989).
(13) K. Makishima，T. Mihara，F. Nagase & Y. Tanaka，
Astrophys. J. 525，978 (1999).
(14) K. Nandra & K.A. Pounds，Mon. Not. R. Astron. Soc.
268，405 (1994).
(15) P. Serlemitsos，et al.，Publ. Astron. Soc. Japan 47，105(1995).
(16) S. Yamauchi & K. Koyama，Astrophys. J. 404， 620(1993)(17) K. Koyama， et al.，Publ. Astron. Soc. Japan 59， S245
(2007).

成果を挙げている．しかし，NeXT 衛星ではこの分野，(18) Y. Tanaka，et al.，Nature 375，659 (1995).

特に宇宙における銀河の大構造分布，宇宙の質量の圧倒(19) K. Koyama，et al.，Nature 378，255 (1995).

的割合を占める未知の暗黒物質（ダークマター）の解明(20) Y. Uchiyama，F. A. Aharonian， T. Tanaka， T.

など，宇宙の形成と進化にかかわる重要な研究課題に取り組むと期待される.

Takahashi & Y. Maeda，Nature 449， 576 (2007).
(21) Y.

Kamata， K.

Koyama， Y.

Tsuboi & S.

Yamauchi，Publ. Astron. Soc. Japan 49，85
参考文献
(1)

R. Giacconi，H. Gursky，F. R. Paolini & B. B. Rossi，
Phys. Rev. Lett. 9，439 (1962).

(2)

K. Ichimura，G. Ishida，J. Jyugaku，M. Oda，K. Osawa& M. Shimizu，Publ. Astron. Soc. Japan 18，469(1997).
(22) M. Murashi，
M. Kokubun，
K. Makishima，et al.，Astrophys. J. 647，L131 (2006).
(23) R. Fujimoto，et al.， Publ. Astron. Soc. Japan，59S，
133 (2007).

49

き裂を有する材料の破壊と応力拡大係数について
伊藤 勝悦＊

Stress intensity factors valid for linear elastic fracture mechanics
Shouetsu ITOU

１．はじめに筆者は1968年3月に秋田大学鉱山学部機械工学科を卒いるのです」と言う事になるが，益々，分からなくなる
事は間違いない．

業して，4 月から東北大学工学部機械工学第 2 学科の弾

通常，
何のためらいもなく，力の言葉を多用している．

性及び固体の力学講座(渥美教授研究室)の助手として勤

しかし，力について説明する事は難しい．力とは物体をめさせて戴いた．渥美先生は材料力学・設計製図・弾性動かしたり，物体を変形させたり出来るものと，一応，論の授業科目を担当されていたが，専門は応力解析であ説明する事が多い．お金の単位は 1 円であるが，1 円をり，研究内容は応用数学の範疇に入っていた．恒例によ250 個集めれば，生協でカレーライスが食べられる．1って修士の 1 年生は，Wärmespannungen[1]を教材にして円の能力はこれ程度の価値である．さて，力の単位につ輪講を行っていたが，筆者の参加も快く認めて戴いた．

いて説明する．1000cc の牛乳パックを手で持った時，手渥美研究室には 5 年間在籍したが，この頃の助手・博士

は地球から引かれる．この時，手が押される力(重さ)が課程修了者の多くのは，その後，大学教員として就職し

約 9.8 [N(ニュートン)]である．水 102.0 cc を紙コップにたが，全員が研究分野を変えないで，応力解析を行って入れて手で持った時，手が押される力が約 1.0 N である．

きた．

比較する事は無意味であるが，どちらかと言えば 1 円と材料力学を専門とする多くの国内の研究者は弾性論か

同様に 1 N はささやかな大きさの力である．

ら離れてしまったように見受けられる．このため，国内の弾性力学の研究者数は今では 15 名程度になってしま

2.2 応力についてっている．国際学術雑誌には，弾性力学を用いて解いた材料の中に，図 1 に示すように，大きさΔA (デルタエ

研究論文が多数掲載されているが，やや，国内の研究者イ)の微小面積を考える．この面を，ΔF の力が通過しによる論文が尐なくなってきている．本報告では，筆者ている場合を考えて，図 2 に示すようにΔF を面に垂直がき裂の問題を研究テーマにしていった過程を紹介し，方向な力

その後，国内の弾性力学の研究者の一人として，これまでに行ってきたき裂の応力解析の内容について総論的に述べる．
２．応力解析
2.1 力とはなにか
例えば，経済学部の学生に，「私の体重は 46.8 kg ですが，この時の kg は質量ですか重量ですか」と筆者に聞かれた場合，理解してもらえるように説明する事は難しい．
「それは力であって，より適切には(?)，46.8×9.80=458.6 N[ニュートン]の力で地球が貴方を引いている事を示して


教授 機械工学科
Professor, Dept. of Mechanical Engineering

図 1 仮想面を通過する力神奈川大学工学研究所所報

50

第31号

図 2 仮想面の力の分解

N と面に平行な力 Q に分解する．この時，次式で定図 3 微小要素の応力義される (シグマ)と (タウ)をそれぞれ，垂直応力，
せん断応力と言う．

N

,
A

Q

A

要素の大きさを無限小に出来ないため，要素には図 3 に(1)

垂直応力 ，せん断応力 の他に，合応力 p が定義さ示すように，垂直応力 xx ,  yy ，せん断応力 xy ,  xy の他に，モーメント応力  ,  も導入しなければならな
xyい[2]{式(1)ではせん断応力の記号に を用いたが，ここでは を用いている．下付の添え字については，特に説れているが，ここでは説明を省略する．
材料が壊れるための条件は，5 種類程度ある．材料の明しない．}．要素にモーメント応力をも考慮する理論を特性や荷重のかかり方によって材料の破壊の条件は異なモーメント応力理論と言う．この理論には，材料定数とる．例として，最も分かりやすい場合を考えてみる．コ

して長さの次元を持つ l が新たに追加される．筆者が研ピー用紙 1 枚を両手で持って引けば，どこかで破れる．

究室の助手として勤めた時，渥美先生は，これまでに解

これは，破れた場所の垂直応力 が，コピー用紙の引張

かれた応力解析問題にモーメント応力理論を適用して再強さ に達したので，破れた(壊れた)事になる．この場吟味する研究を行なっていた．

f

粒状物体にモーメント応力理論を適用するのであれば，合の破壊の条件を式で示せば

  f(2)となる．引張強さ f は材料が決まれば決まる値であり新しい材料定数 l の値が既に求められている必要がある．しかし，l の値はどのような材料に対しても与えられていなかった．このため， l の値を変えて数値計算を

材料定数である．この値は実験を行う事によって，コピ行い，応力・変位の l による依存性を提示していた．

ー用紙，鉄，エポキシ樹脂，アルミ合金，セラミックス

筆者もモーメント応力理論を用いて数編の論文を学術雑など，種々の材料に対して求める事が出来る(既に求めら誌に掲載した．渥美研究室の助手として勤務して直ぐにれている)．

分かった事がある．それは，渥美研究室では，研究論文

材料の破壊を防ぐためには，材料の引張強さ f の値

を欧米の一流の学術雑誌に載せる事に主眼が置かれていを求めておく必要がある．その他に，実際に材料に発生た事である．モーメント応力理論についての研究も，こする応力 を求めなければならない．この応力  を求の目的のための延長線上で行われていた可能性がある．

めるためには，偏微分方程式を数学的に解かなければならないが，この作業を応力解析と言う．

４．剛体押し付け問題とシュミット法について

３．モーメント応力理論に呼ばれて研究テーマ等について種々指導された(博士

修士課程の学生と新任助手の筆者は，しばしば教授室
材料の中に微小な部分(微小要素と言う)を考えて，力課程の院生と先輩助手には研究指導はほとんど行われなの釣合い式を求め，この式から偏微分方程式を導く．とかった)．ある日，教授室に呼ばれて渡されたコピーは，

ころで，材料に小さな粒や空孔が多数含まれる場合，材

図 4 に示すように，剛体押し付けによる丸軸の接触応力料を均質材として取り扱うためには，材料内にとる要素を求めている論文[3]であった．記憶が薄れているので正の大きさを微小にする事は出来ない．尐なくとも，要素確ではないが，多分， Spiller の解いた問題にモーメントの大きさをこれらの粒子や空孔の直径の 10 倍程度以上にする必要がある．

き裂を有する材料の破壊と応力拡大係数について

51

る異方性弾性体の応力集中問題の解析と数値計算のお手伝いを主として行っていたので，他の研究テーマに取り組む必要は無かった(この研究が ASME J. Appl. Mech. に掲載されていくので十分満足していた)．
図 4 丸軸の剛体帯による押し付け

どのようにして入手したのか思い出せないが，岡村先生の著書[7]を読む機会があった．この著書には，応力拡応力理論を適用するように指示されたと思っている．

大係数と破壊靭性値が詳しく説明されていて，き裂の研第一段階として，Spiller が与えている接触応力を求め

究も悪くないと思った．Spiller は接触応力をチビシェフ

る必要がある．混合境界条件にフーリェ変換を適用して級数に展開してシュミット法を適用して解いている．き積分方程式を導き，この積分方程式を解くために接触応裂の問題でも連立積分方程式を解く事になるのでシュミ力を式(3)に示すようにチビシェフ級数 Tn (z ) に級数展ット法が適用できるのではないかと思った．Eldelyi の公開する．

式集[8]から公式を探した結果，き裂面の変位 u 0 を式(5) rra   a n
n 1

0

Tn ( z )1 z2

for  b  z  bのようにヤコビ級数に展開すればき裂問題が解ける可能(3)

for b  z

u0   ann 0

ここで， rar ：接触応力， a n ：未定係数， 2b ：パンチ

P2(n1/ 22, 1 / 2) ( x)
1 x2

0

for  a  x  a (5)for a  x

幅．また，(r ,  , z ) は円柱座標である．式(3)のように級性があると予想出来た．ここで，u 0 ：き裂面変位，a n ：数展開すれば，結局，連立積分方程式は次の形に帰結す

未定係数，2a ：き裂長さ．Sih and Loeber が解いたき裂

る．

の調和振動問題[6]に適用して解いた処，両者の計算結果が一致する事を確認できた．シュミット法を用いれば比 a F (z)  u(z) for  b  z  b
n 1

n

n

(4)

較的簡単にき裂問題が解ける事がわかった．その次の段階として，この手法を用いて何かの問題を解かなければ

式(4)は未定係数 a n についてシュミット法を適用して求ならない．かなり強引な問題であったが，図 5 に示すよ

める事が出来る[4]．シュミット法のプログラム作成に手うに無限に長い有限幅き裂に 3 次元的に調和振動圧力を間取り，Spiller が与えている接触応力を求めるまで，約働かせて応力拡大係数を求めた．運良く，この論文はア

半年かかった．この間，渥美先生は，先生の計算の手伝

メリカ機械学会論文集の Series E (ASME Journal ofいをさせる訳でもなく，何も言われなかった．シュミッ

Applied Mechanics)に掲載された[9]．この頃から，筆者のト法を使いこなせるようになったので，板の押し付け問

研究テーマは，き裂問題の解析に傾斜していった．

題にモーメント応力理論を適用して 2，3 の問題を解き，数編の論文を執筆する事が出来た．

５．き裂を有する材料の応力解析
フーリェ変換を用いて応力解析を行っていたが，この時，Professor I. N. Sneddon の Fourier Transforms [5]を常に手元に置いていた．この著書の 1 節で，き裂を有する材
料の応力がフーリェ変換の適用例として解かれていた．
材料の破壊に関連してき裂は重要であると説明されていたが，筆者はき裂について特に関心を持たなかった．その後，Sih and Loeber が，調和振動応力波がき裂に入射す

図 5 有限幅無限長き裂

る時の応力解析を行った[6]．この論文を読んだ時，筆者
はき裂の応力解析よりも，積分方程式を用いて解かれた

６．応力拡大係数と破壊靭性値

き裂の論文が Q. Appl. Math. に掲載された事の方に興味

尐し専門的になってしまうが，き裂端の応力状態を説を引かれた．しかし，この頃は，渥美先生の球かを有す

明する．図 6 に示すように，幅 2a のき裂は ( x, y) 座標

神奈川大学工学研究所所報52に対して y  0,  a  x  a の位置に存在するものとす
る．

U 

第31号

K I2
 (t  a)2(1   )G

(8)

K II2

 (t  a)2(1   )G
式(8)を面積 (t  a) で割った値をエネルギー解法率 g と言う．すなわち，g  g I  g II 

K I2
K II2

2(1   )G 2(1   )G

(9)

式(8), (9)において ：ポアソン比， G ：横弾性係数．

図 6 幅 2a のき裂

破壊の条件式を式(9)の和の形のエネルギー解法率 g
尐し難しくなるが，材料に外力が働く時，き裂先端の垂を用いて説明する事に(筆者には)多尐の戸惑いがあるの

直応力 yy とせん断応力 xy は式(6)のように表すことがで，Mode I の場合のみを考えれば，

出来る．

gI 

 yy ( y  0) 

KI

1

2 a

xa

K II

1

2 a

xa

 xy  ( y  0) ,

が，き裂端を切り開いて(単位の面積×2)の面積を作る時に消費されるエネルギー g c (破壊靭性値と言う)を超える時，材料は破壊すると考えた[10]．すなわち，破壊のMode I の応力拡大係数，K II (ケーツー)を Mode II の応力拡大係数と言う．この値は，通常，き裂先端の応力から式(7)で求められる．
x a 

(10)を得る．Irwin は，式(10)で与えられるエネルギー解法率(6)

式(6)の K I と K II は一定値になるが， K I (ケーワン)をK I  lim 2 x  a   yy0 ,K I2
2(1   )G

条件式を示せば式(11)を得る．

g I  gc(11)

材料の破壊靭性値 g c は，密度，ヤング率，ポアソン比(7)

K II  lim 2 x  a   xy0
x a 

ここで上付きの 0 は y  0 の値を示す．
次に，図 7 に示すように，板厚 t の薄い板に存在する
き裂の右端が微小距離 d a だけ進展した場合を考える．
材料が壊れた場合はエネルギー U が解法(放出)されるが，等と同様に，材料に固有の値を持つ．式(10)より， g I と

K I は１対１に対応しているので，破壊の条件式として，
式(11)を用いる替わりに次式を用いても良い．

K I  Kc

(12)

K c も破壊靭性値と言われるが，特に g c と混乱する事もないと思われる．
本節を纏めれば，“き裂先端の応力から定義される応力拡大係数 K I が材料固有の値である破壊靭性値 K c に達すれば，材料は前触れも無く突然破壊する”を得る．き裂が検出された場合，そのき裂が安全であるか否かを判定するためには次節で述べるパリス則を適用して検討しなければならない．しかし，安全率 S を用いて式(13)で判定しても良い．

KI 

Kc
S

(13)

安全率 S は，経験等によって決められる値と思われるが，
図 7 き裂右端の進展

この数値は公表されていないように見受けられる．破壊

弾性論を用いて計算すれば，平面応力の場合(板が薄い場

靭性値 K c は各種の材料に対して実験を行えば比較的簡合と考えて良い)式(8)で与えられる．

単に求められる．他方，応力拡大係数 K I の値は簡単に求める事が出来ない場合が多い．

き裂を有する材料の破壊と応力拡大係数について

７．パリス則53

８．応力拡大係数の計算例

き裂を有する材料に繰返しの荷重が働けば，き裂端に

本節では，筆者がこれまでに行ってきたき裂について

max
から最
I

の解析を紹介する．静荷重がき裂を有する材料に働く場

小値 K Imin の間で変化する．この時，(14)式で与えられる合の解は既存の解法を用いても比較的容易に求める事が

K I を応力拡大係数範囲と言う．

出来る．これに対して，動的荷重が材料に働く場合，既発生する応力拡大係数は変動して，最大値 K

K I  K Imax  K Imin

(14)

存の解法を適用する事は難しい場合がある．場合によっては簡単なき裂形状に対しても解が与えられない．しかParis らは金属材料に対しては材料に加えられる繰返しし，き裂面変位を級数展開してシュミット法を適用したの回数 N の増分 dN に対するき裂端の進展長さの増分場合は，静的問題，動的問題，熱弾性問題，電磁弾性問

da は式(15)で与えられる事を示した[11]．

題，不均質弾性問題，異方性弾性問題等，どのような問da C  (K I ) m
dN

(15)

題も比較的容易に解析できる．き裂面あるいはき裂面の変位の差の形は，本質的に１種類のみであり，任意の関ここで， C , m は材料定数．式(15)は実験結果から見出

数で級数展開する事は許されない．

した式であり，理論的に求められた式ではない( da / dN
を疲労き裂伝ぱ速度と言う)．き裂の進展率(成長率)が式

8.1 長方形き裂(15)で与えられる事をパリス則と言う．実際には，Paris

無限に長い有限幅き裂の 3 次元動弾性問題の解析に成らは式(15)とは異なる関係式を与えているが，本質的に功したので[9]，この問題の拡張を考えた．き裂面の変位式(15)と同じになるので，式(15)をパリス則と言っている．

を 2 重無限級数に展開すれば図 8 に示すような長方形きき裂を検出した時のき裂長さを 2 a 0 とする．材料の破裂の応力解析が出来るのではないかと考えた．この解析

壊靭性値 K c は与えられているので，破壊する時のき裂
長さ 2 a f は分かる．そこで，式(15)を用いて，今から何回繰返しの荷重を加えたら材料は壊れるか計算出来る．
仮に今から N f 回の荷重を加えたら材料は壊れるとすれば，式(15)より式(16)を得る．

dN 

1
da,
C  (K I ) m Nf 

(16)

1 af
1
da
C a0 (K I ) m

き裂の形状によって K I の表示式は複雑になる．多くの図 8 長方形き裂

場合は，K I は計算式では与えられずグラフ上のデータで与えられる．しかし，この場合でも数値積分すれば，

では，2 重無限積分を数値的に求める必要があり，さら式(16)より N f を求める事は可能となる．

に，これらの値を用いて，有限領域で 2 重積分を数値的

式(16)を用いて，破壊までの荷重の繰返し数を計算すに求め，行列式を計算してシュミット法を適用しなけれる事が可能となる．しかし，応力拡大係数の解析を専門ばならない．解析は出来ても，数値計算が出来ない可能としている研究者にとっても， N f を求める事は，そん性があった．しかし，出来る可能性もあるので，このテなに簡単ではないと思われる．式(13), (16)を用いて，きーマに取り組んだ．2 重無限積分の数値積分に苦労した

裂の健全性を判定するためには豊富な経験を有する機械がどうにか計算出来た．幸い，円振動数をゼロに漸近さ技術者が必要とされる．

せた時，Weaver の静的解[12]に一致する事を確認出来た(パリス則についての論文は，当時の学術雑誌には掲載さ(Weaver は境界要素法を用いて長方形き裂の静的応力拡れなかった．掲載否になった回数は分からないが，どこ

大係数を求めた)．ドイツの雑誌 ZAMM に投稿したとこからも断られたために，結局，ワシントン大学の学内誌

ろ，運良く掲載された．調和振動問題が出来れば，衝撃である The Trend in Engineering に載せた．)

応答問題は必ず出来る(逆は必ずしも成立しない)．
Professor M. K. Kassir も同様の考えの下に長方形き裂

神奈川大学工学研究所所報54の問題に対して理論解を与えたが，静的解析であった．

g ( x) 

筆者と Kassir の研究論文を以下に並べてみる．

第31号


1
 a  b  2 x  n 
sin n sin 1 


2n 
 ba  2 (18)

for a  x  b

長方形き裂の調和振動問題(圧縮波)0[13] (S. Itou, ZAMM, 1980)

for 0  x  a,

長方形き裂の衝撃応答問題(圧縮波)bx

式(17)で J n ( ) はベッセル関数．2 個のき裂のき裂面の[14] (S. Itou, ASME J. Appl. Mech., 1980)
長方形き裂の静的問題(引張問題)

変位を式(18)で級数展開すれば，2 個のき裂周囲の応力拡大係数が求められる事が期待された．既に，2 個のき裂[15] (M. K. Kassir, ASME J. Appl. Mech., 1981)
長方形き裂の静的問題(せん断問題)の調和振動問題が Jain and Kanwal によって解かれてい[16] (M. K. Kassir, Int. J. Solids and Structures, 1982)

たが[18]，彼らの研究では低振動数を長方形き裂の衝撃応答問題(せん断波)[17] (S. Itou, Eng, Frac. Mech., 1991)
動的問題は静的問題に比較して解析が難しくなるが，シ
ュミット法を適用する場合は，動的問題であっても解析が多尐面倒になる程度である．雑誌には impact factor が与えられているが，材料力学の分野では個々の研究者は
その値とは別のランキングで雑誌を評価している事は，
上記の筆者と Kassir の論文の並びを見ても推測されると思われる．

図 9 2 個のき裂仮定して積分方程式を解いていたため，応力拡大係数の8.2 2 個のき裂周囲の応力拡大係数

最大値が求められていなかった．このため，計算結果は材料を硬いもので押した場合の応力は弾性体の剛体押工学的・破壊力学的には有用であるとは言えなかった．

し付け問題を解析すればある程度推測出来る．2 個の剛式(17)，(18)を用いて図 9 に示すような 2 個のき裂に対し体パンチによる帯板の押し付け問題を解くためには，接て調和振動問題を解いたところ，応力拡大係数の最大値

触面の接触応力を適当な関数で級数展開する必要がある．

を求める事が出来た[19], [20]．

Erdelyi の積分公式集[8]から適当となる関数を探して解ュミット法を用いて未定係数を求めれば良いだけであり衝撃応答問題はラプラス変換を適用して解く事になる．
今，ラプラス変換の積分核を exp( s t ) とすれば，時間要
素 exp(i  t ) を有する調和振動問題で，  (is ) の置き

解析は簡単に終わった．しかし，解析に生ずる無限積分

換えを行えば，全ての式はラプラス像空間で成立してしの被積分関数の収束が良好とならず，数値積分の精度にまう．すなわち，調和振動問題を解けば，自動的に衝撃問題が残った．被積分関数を収束させる目的で全体を不応答問題も解けてしまう．ただし，ラプラス像空間での定積分していたが，その時，元の関数を積分した形はき

応力拡大係数は閉じた形で与えられないので，ラプラス裂問題に適用できる可能性があると着想し，次の公式を

逆変換は，例えば Miller and Guy の手法[21]を用いて数値得た．

的に逆変換して物理空間に戻す必要がある．1980 年代は析を試みた．連立積分方程式を無限級数の形にして，シ文献[13], [14], [19], [20]を組合わせて各種の問題を設定し，

 g ( x) cos(x)dx0 (a  b) n   (b  a) 

sin 

 Jn 
2
2   2 
 2
ここで

(17)

多くの計算を行った．
8.3 板の平面境界に垂直に存在するき裂の衝撃応答問題
図 10 に示すようにき裂が平面境界に垂直に存在する
場合，解析はかなり複雑になる．変位ポテンシャル関数
を 2 種類の無限積分形の和で与えて，最初，板の平面での応力自由の境界条件をフーリェ変換を適用して満足させる．その後，き裂についての境界条件を連立積分方程き裂を有する材料の破壊と応力拡大係数について式に導いて，シュミット法を適用して解く．この種の問55裂が尐し応力自由平面から離れている場合は精度良く数値計算出来た[24], [25]．
8.4 き裂を有する材料の熱弾性問題
き裂を有する材料の熱弾性問題に関しては，無限弾性体に 1 個のき裂が存在する場合の定常熱流問題が解かれている程度と思われた[26]．図 12 に示すように有限幅の板にき裂が存在する場合の方が工学的・破壊力学的にはより現実的になると思って文献を探してみたが見あたらなかった．

図 12 き裂を有する帯板の熱応力
図 10 き裂を有する帯板
題は衝撃応答問題については解く事が出来るが[22], [23]，

どうせ解くなら動的な解析が良いと思って，
図 12 に示す

調和振動問題に対しては，解析は出来ても数値計算にはように，板の上下の面にステップ関数上に温度を与えて成功していない．

慣性項も考慮した．解析は比較的簡単に出来たが，実際

論文[22], [23]の衝撃応答問題を長方形き裂の場合に拡に数値計算する場合，慣性項が邪魔をして数値ラプラス

張した場合，解析には無限積分が直列的に 6 個並び，さ逆変換が出来なかった．材料に荷重が衝撃的に与えられらにその計算値を用いて 2 重積分を行ってシュミット法

る場合は慣性項が効くが，材料に熱衝撃が与えられる場を適用する事になる．図 11 に示すように，1 個の長方形

合は，熱が即座に伝わってしまって慣性の影響が出ない

き裂を有する半無限体の解析はさすがに無謀と思われたように思われた．この段階でこのテーマから離れるのが普通であるが，投入した時間と労力は無視出来なかった．
このため，ラプラス変換の極限値の一致の法則を用いて静的解を求める事にした．板の幅を大きくした場合(図12 で h1 / a, h2 / a の値を増大した場合)，
結果は文献[26]の Sih の解に漸近する必要がある．しかし，この条件がどうしても満たされなかった．
筆者の解析を何度見直しても間違っているとは思えなかった．本来であれば，ここで研究を中止すべきであった．しかし，Sih の解[26]に疑問を持ったので，丁寧に見直した結果，Sih の解析に誤りがある事を発見した(論文1 編を読破する事は比較的難しく，この作業は楽ではな
かった)．Sih の解を訂正して，筆者の解と比較した処，

図 11 長方形き裂を有する半無限体

今度は板幅を増大させた時，Sih の訂正解に一致する事を確認出来た．この論文は日本機械学会論文集に掲載さが，躊躇していては研究が進まないので取り掛かった．

れた [27]．

フーリェ変換の魔術としか言えないのだが，6 重無限積
分が 3 重無限積分まで落ちたため，どうにか数値計算す8.5 その他の問題と今後の研究テーマ

る事が出来た．数値計算が重かったため，き裂が応力自1990 年代以降は異方性材料のき裂問題，複合材料のき

由平面に接近している場合の計算は出来なかったが，き裂問題などを行った．神奈川大学では Thomson Reuters

神奈川大学工学研究所所報

56の ISI Web of Knowledge へのアクセス権を導入しているが，ここに，stress intensity factor のキーワードを入力

第31号

elastic solid, ASME Journal of Applied Mechanics, Vol. 45,
1978, pp. 807-811.

すると，4500 件程度の論文が提示される．最近の研究を[10] G. R. Irwin, Onset of fast crack propagation in high

チェックすれば，き裂を有する不均質体の応力解析が多strength steel and aluminum alloys, Sagamore Research

く解かれている事が分かる．現在，筆者も不均質材のき裂問題を解いているが，この分野のブームはもう暫く続くように見受けられる．

Conference Proceedings, Vol. 2, 1956, pp. 289-305.
[11] P. C. Paris, M. P. Gomez and W. E. Anderson, A rational
analytic theory of fatigue, The Trend in Engineering, Vol.
13, 1961, pp. 9-14.

９．終わりに
本稿ではき裂周囲の応力から定義される応力拡大係数[12] J. Weaver, Three-dimensional crack analysis, Int. J. Solids
and Structures, Vol. 13, 1977, pp.321-330.

と破壊靭性値，
パリス則について分かりやすく解説した．

[13] S. Itou, Dynamic stress concentration around a rectangular

その後，筆者が行ってきたき裂に関連する研究を紹介し

crack in an infinite elastic medium, Zeitschrift für

た．神奈川大学の公式ホームページから教員プロフィー

angewandte Mathematik und Mechanik, Heft 60, 1980,

ルに入り，さらに機械工学科に入って，“伊藤勝悦”をク

317-322.

リックすれば，これまでに筆者が行ってきた研究等の全てが紹介されている．
論文が ISI の認定雑誌の論文に引用された場合は引用回数が分かる．しかし，例えば，航空機製造企業[14] S. Itou, Transient analysis of stress waves around arectangular crack under impact load, ASME Journal ofApplied Mechanics, Vol. 47, 1980, pp. 958-959.
[15]

M.

K.

Kassir,Stress-intensity

factorforaのエンジニアや地熱エネルギー開発のエンジニアに

three-dimensional rectangular crack, ASME Journal of

よって筆者の論文が参照された回数は分からない．

Applied Mechanics, Vol. 48, 1981, pp. 309-312.

筆者が与えた応力拡大係数の値が企業のエンジニアに[16] M. K. Kassir, A three-dimensional rectangular crack

よって参照されて，材料の破壊防止や地盤の崩壊防止

subjected to shear loading, International Journal of Solidsに尐しでも役立っているのであれば弾性力学の研究者とand Structures, Vol. 18, 1982, pp. 1075-1082.

して嬉しい限りです．

[17] S. Itou, Transient dynamic stresses around a rectangularcrack under an impact shear load, Engineering Fracture

文献

Mechanics, Vol. 39, 1991, pp. 487-492.
[18] D. L. Jain and R. P. Kanwal, Diffraction of elastic waves[1] E. Melan und H. Parkus, Wärmespannungen,Springer-Verlag, Wien, 1953.
[2] R. D. Mindlin, Influence of couple-stresses on stressconcentrations, Exp. Mech., Vol. 3, pp. 1-7, 1963.
[3] W. R. Spiller, A shrink fit problem, J. Math. Phys, Vol. 43,
pp. 65-71, 1964.

by two coplanar Griffith cracks in an infinite elastic
medium, Int. J. Solids and Structures, Vol. 8, 1972, pp.
961-975.
[19] S. Itou, Dynamic stress concentration around two coplanar
Griffith cracks in an infinite elastic medium, ASME
Journal of Applied Mechanics, Vol. 45, 1978, pp. 803-806.

[4] 渡辺一実・芦田文博・上田 整(共同編集)，弾性数理[20] S. Itou, Diffraction of an antiplane shear wave by two

解析とその応用[第 4 章シュミット法によるき裂問題

coplanar Griffith cracks in an infinite elastic medium,の解法(伊藤勝悦執筆)]，養賢堂，2007 年．

International Journal of Solids and Structures, Vol. 16, 1980,[5] I. N. Sneddon, Fourier Transforms, McGraw-Hill, New
York, 1951.
[6] G. C. Sih and J. F. Loeber, Wave propagation in an elastic
solid with a line of discontinuity or finite crack, Quarterly

pp. 1147-1153.
[21] M. Miller and T. Guy, Numerical inversion of the Laplacetransform by use of Jacobi polynomials, SIAM Journal on
Numerical Analysis, Vol. 3, 1966, pp. 624-635.

of Applied Mathematics, Vol. 27, 1969, pp. 193-213.

[22] S. Itou, Transient response of a finite crack in a strip with

[7] 岡村弘之著，線形破壊力学入門，培風館，1976 年.

stress-free edges, ASME Journal of Applied Mechanics,[8] A. Eldelyi (Editor), Tables of Integral Transforms, Vol. 1,
McGraw-Hill, New York, 1954.
[9] S. Itou, Three-dimensional wave propagation in a cracked

Vol. 47, 1980, pp. 801-805.
[23] S. Itou, Transient response of a finite crack in a half plane
under impact load, ASME Journal of Applied Mechanics,

き裂を有する材料の破壊と応力拡大係数について

Vol. 48, 1981, pp. 534-538.
[24] S. Itou, Dynamic stress intensity factors around a

57

Engineering Fracture Mechanics, Vol. 18, 1983, pp.
145-153.

rectangular crack in a half-space under impact load,[26] G. C. Sih, On the singular character of thermal stresses

Zeitschrift für angewandte Mathematik und Mechanik,near a crack, ASME Journal of Applied Mechanics, Vol. 29,

Heft 62, 1982, 301-311.

1962, pp. 587-589.

[25] S. Itou, Dynamic stress intensity factors around a[27] 伊藤勝悦，き裂を有する帯板の定常熱応力について，

rectangular crack in an infinite plate under impact load,

日本機械学会論文集，A 編，57 巻，1991, pp. 1752-1758

58

酸性霧の樹冠への沈着と森林衰退
井川 学＊ 松本 潔＊＊ 大河内 博＊＊＊

Acid fog deposition on canopy and forest decline
Manabu IGAWA＊ Kiyoshi MATSUMOTO＊＊ and Hiroshi OKOCHI＊＊

１．緒言

尾根の両側での極端な衰退度合いの違いを説明すること

かつてわが国は、1960 年をピークとする高い二酸化硫はできない。酸性雤にも同様なことがあり、かつまたブ

黄濃度のために森林が衰退したが、その後は二酸化硫黄

ナを枯らすほどの極端な酸性雤は降っていない。そこでによる激しい衰退は終了した。その典型例が丹沢大山の考えられるのは窒素酸化物が原因となって生じた硝酸ガモミである。しかし、1980 年以降、これとは別の地域でスで酸性化した霧の影響である。霧の酸性度は雤よりもの新たな衰退が始まり、丹沢山塊には枯木のオブジェと高く、かつ風に乗って、樹冠に衝突してはじめて被害を化したブナ林の見られる地域も出現した。一方で、その及ぼすことから風向きへの依存性が高く、被害の斜面方

山の裏側斜面では美しいブナ林が今も広がっており、衰位依存性は大きい。

退の地理的依存性は極めて大きい。森林衰退の影響は極研究代表者は既に、酸性霧の実態と森林衰退への影響

めて大きく、生態系破壊、水資源の枯渇ばかりでなく、に関する研究を 20 年近く続けているが、さらに最近はこ山塊の崩壊にもつながる。この地域では玄倉川での急なれまで行ってきたモミだけでなくブナへの霧の影響につ出水のために、多くの犠牲者を出した水難事故が記憶にいても研究を始めている。その結果、丹沢で起こりうる

新しいが、ブナは保水能力が大きいのでその衰退を放置

pH3 の酸性霧の長期暴露により、ブナが枯れることを明するならこのような事故は今後もさらに頻発するであろらかにした。このような事象の発生原因をより鮮明にすう。このように森林衰退は極めて深刻な問題であるにもるとともに、どのような地域で森林衰退が起こっておりかかわらず、その原因解明はなされておらず、適切な改また今後起こり得るのか、これを止めるにはどうすれば善策も得られていない。森林衰退の原因は様々に言われいいのかを解明することは極めて重要な課題であるため、ている。酸性雤とオゾン濃度の増大、鹿やブナ葉バチのこの研究を工学研究所の共同研究として開始した。平成

食害、等である。このうち、鹿の食害は下草や幼木には

19 年度の研究計画は、1. 酸性霧の成分分析と濃度支配影響すると思われるが、成木の樹皮は食害にあっていな要因の解明、2.丹沢大山の林内雤と樹幹流の分析、3.実

いため、原因とはならない。ブナ葉バチについては、一験室における疑似酸性霧暴露実験、である。

回葉を食べ尽くされても正常なブナはそのまま枯死する

この研究の遂行による到達点として、丹沢大山におけことはないし、食害を受けるブナは点在しても一面に食る大気汚染物質および酸性霧沈着実態の把握、発生源ごべ尽くされることはない。オゾンの影響は、成長抑制要との汚染の寄与度の解明、酸性霧による衰退のメカニズ

因として働くが、現状の高濃度オゾンレベルでの枯死はムの解明、樹種による酸性霧への抵抗性の違いの解明、報告されていない。また、オゾンはガスなので濃度は一汚染源からどのように酸性物質が生成し拡散しているか、様であり、丹沢山で衰退は西側斜面に限られるといった

その山岳地形依存性はどうなのか、丹沢山塊への汚染物
質蓄積量の土壌や沢水の分析による解明、である。将来*教授 物質生命化学科
Professor, Dept. of Material and Life Chemistry**准教授 山梨大学
Associate Professor, Yamanashi University***教授 早稲田大学
Professor, Waseda University

的には、丹沢にはこれまでにどれだけ汚染物質が沈着し生態系はこのままでは今後どのように変わるのか、健全な生態系を維持するためにどの程度まで大気汚染に対する規制を強めることが必要なのかについても明らかにし酸性霧の樹冠への沈着と森林衰退ていきたい。

59

た枝葉に対して、硝酸で pH 調整した溶液を小型チャンバー (0.6 m×0.6 m×0.9 m 高さ)内で噴霧した。酸性霧2.実験
霧水試料は関東平野南西部に位置する丹沢山塊の東端、大山(標高 1252m)の中腹に位置する大山阿夫利神社下社処理した葉の細胞壁内のホウ素存在形態を石井らの方法に従い示差屈折率計を接続したサイズ排除クロマトグラ
フ (SEC/RI)により測定した 3)。

(標高 680m)で、
自動霧水採取装置とパッシブ霧水採取装置を用いて採取した。得られた試料は吸引ろ過(孔径3.結果と考察

0.2μm メンブランフィルター)した後、電気伝導度、pH

3.1 酸性霧の成分分析と濃度支配要因を測定した。主要無機イオン濃度についてはイオンクロ

酸性雤による森林衰退、土壌や湖沼の酸性化、建造物

マトグラフを用いて測定した。また、気象状況を把握すの腐食などが欧米を中心に報告されてきたが、雤と同じるため、中腹において降雤強度、風向風速、気温、湿度

湿性沈着物である霧は雤に比べて大気中水分量が尐なく、を観測した。麓の大気汚染物質濃度については伊勢原市

地表近くに発生して長時間大気中に滞留するため汚染物

役所の常時監視測定データを用いた。また、大山の南東

質を効率良く吸収し、高い酸性度を有することが多い。

斜面、標高 400m～1252m (山頂)間の各標高において、そのため森林衰退の原因の 1 つとして雤よりも強く影響

林外雤、スギおよびモミの林内雤と樹幹流、霧、ガスをしていると考えられている。都市近郊山間部における酸約 1 ヶ月毎に採取した。また、890m 地点ではモミ林内性霧の発生は欧米で多く報告されているが、日本では丹雤の方角による沈着量差について検討するため、1 本の沢大山、赤城山、筑波山などの報告がある 4)。当研究室

モミの樹幹の周囲の 3 ヶ所(北、南、西)に林内雤採取器

では 1988 年より丹沢大山で発生する霧水について観測を設置した。680m 地点では沢水を約 1 週間毎に採取しを続けてきた 5,6)。標高とともに霧の発生頻度は上昇し、た。試料は吸引ろ過後、pH、電気伝導度、主要溶存イオ

山頂付近では一年の 40％以上が霧で覆われている。霧はン濃度、溶存有機炭素濃度、Si 濃度(沢水のみ)を常法に

雤と同様に主要な降水現象であり、酸性霧の影響は各地より測定した。また、気象場の把握を行なうために、風で報告されている。しかし、霧の化学組成に関する研究

向風速、降雤強度、温湿度の観測も行なった。

は雤に比べてかなり尐なく、これは、霧の発生場所が山暴露実験については2004年7月中旪より生育を開始し間部や沿岸部など特殊な場所に限られていること、採取た 7 年生ブナ(Fagus crenata)苗木に対し 2004 年 9 月から

装置が雤のように簡便でなく採取が困難であることなど

2006 年 7 月 (1～3 月、8 月を除く)まで、硝酸で pH を調による。本研究のフィールドである関東平野南西部に位整した溶液を大型チャンバー (1.8 m×1.5 m×1.6 m 高

置する丹沢大山でも、モミ原生林の立ち枯れが顕著に見さ)内で週 2 回、2 時間噴霧した。その影響については、られ、酸性度の高い霧が頻繁に発生している。酸性霧の樹高、幹直径、葉数、葉面積、炭素蓄積量および乾物生

影響は大きいと予想されるが、霧水組成の支配要因には長量を測定することにより評価した。2004 年 7 月中旪よ未解明の点が多い。

り生育を開始した 9 年生モミ(Abies firma)苗木に対し

図 1 に 1988 年から 2007 年までに自動霧水採取装置で2007 年 5～11 月 (8 月を除く)まで、硝酸で pH 調整した採取された霧水の化学組成、および採取時の大山中腹と溶液を大型チャンバー (2.4 m×2.4 m×1.8 m 高さ)内

伊勢原(麓)の大気汚染物質濃度の経年変化を示した。

で週 2 回、2 時間噴霧した。また、比較検討のために大1990 年以前は霧の多い時期だけ試料を採取していたの山で衰退が確認されていないスギ (7 年生苗木、で1991年以降について検討すると、1999年まではLWC(大Cryptomeria japonica)についても同様な処理を行った。

気中の霧液滴体積)が大きく、霧水中の成分濃度も低かっ

酸性霧処理した生葉は、ミクロトームにより断面厚 50た。しかし、2000 年を境に LWC は減尐し、成分濃度は増μm 程度にカットし、この断面を蛍光プローブであるク

加した。その原因の 1 つに霧生成時に凝結核となる SPM

ロルテトラサイクリン (CTC)により染色した。画像撮影の濃度が伊勢原において年々減尐していることが考えら

は、一定条件下で正立型蛍光顕微鏡システムと自動露光れる。発生頻度に大きな変動がないことから、霧水量の制御備えたカメラにより行い、画像解析ソフトで撮影し多い濃い霧が発生しにくくなり、薄い霧が多くなったとた画像の蛍光輝度を測定することにより葉内の mCa 変化いえる。大山と伊勢原の大気汚染物質濃度はほとんどがを評価した 1)。また、tCa については湿式分解法により減尐傾向にあるが、霧水の pH は 4 以下のことが多く、測定した 2)。細胞壁内成分に対する影響を調査するため[NO3-]/[nss-SO42-]はおよそ 1.5 程度であり、硝酸の寄与に、10 年生ブナ苗木 および 15 年生モミ苗木から採取し

が大きい。

60

神奈川大学工学研究所所報第 31 号

図2に2007年に自動霧水採取装置で採取された霧水のサンプル)と低いとき(26 サンプル)の霧水の化学組成を化学組成、および採取時の伊勢原の大気汚染物質濃度を検討した。その結果、成分割合はほぼ同じだったが成分

pH 毎に示した。霧水試料の pH は 2.47 から 7.36 と幅広

濃度は粒子数の多いときに若干高くなった。粒径く、発生頻度は pH3-4 が最も高くなった。光化学反応で10-20µm の液滴が多いときは液滴成長が遅く、LWC が低く生成される NO2 および Ox は濃度の時間変動が大きいためなったことが影響していると考えられる。

ばらつきが見られるが、低 pH の霧採取時の伊勢原の大気汚染物質濃度は高くなる傾向が見られた。

自動霧水採取装置で採取された霧水濃度とパッシブ霧水採取装置で採取された霧水濃度を比較したところ、表霧は空間的不均一性のため、液滴径の違いが化学組成

1 に示すように粗大粒子に多い Na+、K+、Mg2+および Ca2+に影響を与える可能性がある。そこで本研究では、霧液濃度は AF、PF ともにほぼ同じだったが、微小粒子に多い滴の個数濃度粒径分布とその化学組成との関係について

NH4+、NO3-および SO42-濃度は PF で極端に低くなった。こ検討した。霧が発生していないときの大気中の粒子数はのことから、風を利用して採取する PF では微小粒子が凝粒径が小さいものほど多く、粒径が大きくなるにしたが結核となった小さな液滴の採取が困難であることが示唆って減尐する。一方、霧が発生すると粒径 3-30µm の粒子される。
しかし PF は山奥など電源のない地域での使用も数が増加し、
特に粒径 10-20µm の粒子数が大幅に増加し、可能であり、このため広く用いられている。そこで、PF発生した霧液滴の粒径がこの範囲にあったといえる。なによる霧水採取量の支配要因を検討した。 PF による霧

お霧発生時は湿度がほぼ 100%、風向もほとんどが谷風

水採取量は標高が高くなると増加したが、これは霧の発(東～南風)だった。次に、粒子数が大幅に増加した粒径

生頻度、霧の濃さおよび風速が影響していると考えられ10-20µm の粒子に着目し、その個数濃度が高いとき(14る。
しかし、風速と採取量の関係にはばらつきがあった。
そこで、採取量に関与する因子を風速と LWC として重回帰を行い、得られた式より算出した予測値と実測値の関係を求めたところ、高い相関関係が得られた。したがってこれらの因子によって PF による霧水採取量が予測できると考えられる。

酸性霧の樹冠への沈着と森林衰退

61

Table 1. Chemical composition offogwater collected with active and passive samplers.
Concentration ( meq/L)
pH

H+

NH4+

Na+

K+

Mg2+

Ca2+

Cl-

NO3-

SO42-

Active sampler

3.53

0.29

0.70

0.17

0.04

0.06

0.12

0.21

0.56

0.48

Passive sampler

4.93

0.01

0.04

0.17

0.03

0.06

0.13

0.15

0.12

0.11

3.2 丹沢大山の林内雨と樹幹流の分析
神奈川県西部に位置する丹沢大山ではモミ原生林の立
ち枯れがみられ、その原因の一つとして酸性沈着物の影るため、2004 年 9 月より大型チャンバーを使用して疑似酸性霧（SAF）のブナ苗木への噴霧を開始し、その影響について様々な角度から調査した。

響が考えられる。本研究では、大山の各標高にて採取し

pH 3 処理区の一部には、葉密度の低下や葉の変形といた降水、霧、ガスの分析および風向風速、降雤強度等のった兆候が見られ、
かつ 2 本の苗木が枯死した。
そこで、気象観測結果より、大気汚染物質の山岳地域における沈各処理区の 1 個体当たりの葉数を測定したところ、pH 3

着挙動について検討した。

処理区で有意に減尐していた。これより、葉数の減尐は

図 3 に標高 890m 地点で行ったモミ林内雤沈着量の酸性霧処理による生長点の壊死が原因と考えられる。ま

方角依存性を示す。
降水量は山側に位置する北が尐なく、た、pH 3 処理区のブナ苗木は、9 月頃から落葉が加速し谷側に位置する南で多かった。北で尐ない要因は、谷側始めており、その時点の落葉速度は 3.04 day-1 と対照区から昇る滑昇霧の影響を受けにくいためである。
林外雤

に比べ約2倍高く、葉数は7 月当初の8 割程度となった。

と林内雤の沈着量を比較すると、林内雤は 5～7 倍も大さらに、同じく 8 割となった時期を比べると、pH 3 処理

きいが、
これは霧や大気汚染物質の林冠への沈着などの区で落葉は約 1.5 ヶ月早まっていた。

影響と考えられる。3 ヵ所の林内雤沈着量を比較すると、谷風の影響を最も受ける南が多かった。次に、標高による中和の影響を検討するために酸性物質由来の NO3-とSO42-の濃度の和と中和物質由来の Ca2+濃度との相関を取ったところ、林外雤では酸性物質濃度と Ca2+濃度の相関が低いが、モミ林内雤では標高の増加に伴い酸性物
質濃度が増加し、Ca2+濃度も増加し相関も高くなった。
同様の傾向はスギ林内雤でも認められたが、標高が高くなるほど葉に多くの酸性物質が霧により付着し、Ca2+が溶脱することによるものと考えられる。なお、林内雤
や霧のNH4+濃度には標高による違いがほとんどないことが確認されており、標高が高い地点での酸性成分の負荷に対応するNH4+による中和の影響は小さいといえる。
3.3 酸性霧に対する苗木の生理学的応答
丹沢山地の標高 800 m 以上に生育するブナ林は、衰退が依然として進行している。丹沢山地には、大気汚染物
質が首都圏から移流し、特に O3 は樹木への影響が考えられる濃度である 40 ppb をはるかに超える高濃度で出現していることから、衰退の原因として見なされている。また、ブナ苗木への O3 の人工的な曝露実験では、O3 が乾物
生長量やクロロフィル合成量を低下させることが示されている。しかしながら、O3 は植物の生長を抑制するものの、森林衰退との因果関係には不確かな点が多い。本研
究では、酸性霧とブナ林衰退との関連性について検討す植物葉は霧水中に多く存在するプロトンが付着すると、イオン交換作用により Ca を葉表面に分泌する、
いわゆる神奈川大学工学研究所所報62

バッファー化を起こすことが知られており、このような

第 31 号いると考えられる。

溶脱は生理学上重要である。mCa は、細胞膜構造とその葉への酸性霧の沈着⇒葉表面ワックスの流亡⇒mCa

機能を維持する上で重要な役割を担い、また環境ストレの溶脱⇒ストレス障害の増加

スに対して強い応答を示すことも報告されている。この

この過程で重要なのは、葉表面ワックスの流亡である。

ような Ca が酸性霧によりどの程度減尐するかを調査す

葉面は通常、エピクチクラワックスで覆われており、水ることは重要である。ここで使用した CTC は、生体膜と分、イオン、ガスなどが失われるのを防ぐ重要な働きを結合している Ca と特異的な親和性を有する選択的蛍光担っている。そこで、表面ワックスの層厚が酸性霧によキレーターである。図 4A と B の写真の大きな違いは、りどの程度減尐するかを調査するために、針葉断面切片

CTC 蛍光強度が SAF 処理により大きく減尐することを示(50μm)を 10% ホルマリン溶液で化学固定し、次いでしている。なお、併せて表示したダイアグラムから、正Sudan III 溶液に浸漬させることによりワックス存在部

常な葉肉細胞の細胞膜上で蛍光は強くなることが判る。

位を橙に染色した。また、エピクチクラワックス量の測2007 年 7 月から 11 月までの SAF 処理したモミおよびス

定はクロロホルム抽出-重量測定法により行った 8)。その

ギ針葉の当年生或いは 1 年生針葉の葉肉細胞中 mCa レベ

結果、モミ針葉中のワックスの層厚に変化は見られない

ルの季節変化と、湿式分解法で測定した tCa についても測定した。当年生モミ針葉中の mCa レベルは、対照区に比べ pH 3 処理区で減尐しており、9 月以降その差は著し
く大きくなった。一方、スギ針葉中の mCa レベルは酸性
霧処理の有無に関わらずほぼ一定という興味深い結果が得られたが、mCa と tCa との相関関係はモミ、スギ共に確認されなかった。Jiang らは米国メイン州で赤トウヒ(Picea rubens Sang.)を対象に酸性霧を噴霧し、霧水酸性度の低下に伴う mCa の減尐を報告したが 7)、今回モミで得られた測定結果はこれと一致する。以上より、酸性霧に対する応答が樹種によって大きく異なることが明らかとなった。
膜からの Ca の溶脱は、
次のような過程を経て起こってFig. 4 Digitally acquired images showing treatment
effects on mCa (Ca2+-CTC fluorescence intensity)
in current-year fir needles sampled on November
2007. (A) pH 3; (B) pH 5 as control.

Fig. 5 SEC chromatogram of the material solubilized
by EPG treatment in the AIR from the fir leaves. A; pH
2 SAF treatment, B; pH 3 SAF treatment, (C); control.

酸性霧の樹冠への沈着と森林衰退

63

ものの、その質量は対照区に比べ pH 3 処理区で有意に減た。
dRG-II-B溶出時におけるCa含有量を調べたところ、尐していた (P <0.05)。このことは、ワックス成分のう

霧水 pH の低下に伴い Ca 含有量は減尐傾向を示し、このち特に低分子量領域の物質が特異的に流亡したことを示減尐が dRG-II-B の割合を低下させていると推測される。

している。
これまでの研究で、SAF の室内曝露実験により植物葉9)以上、2007 年度の研究成果についてまとめて示した。

からホウ素(B)が溶脱することは確認されていたが 、細引き続き、2008 年度にも同趣旨の共同研究が実施されて胞壁成分がどのような影響を受けているかは確認していいるので、継続した結果のまとめは次年度以降に述べる。

ない。ホウ素はペクチン質多糖であるラムノガラクツロ

なお、この研究は当研究室構成員全員でサンプリングや

ナン II (RG-II)に会合して細胞壁に存在し、生理学上重分析を協力して行っており，この報告は 20007 年度の小要な機能を持っている。これらの成分についても、酸性

倉一晃君の修士論文、伊藤 肇君の卒業論文、鴫原亜土

沈着物に含まれる H+とのイオン交換反応により樹冠から君の博士論文（中間発表）によっている。また、採取や溶脱することが考えられる。そこで、6 時間 SAF 処理しデータ取得に当たっては大山阿夫利神社や伊勢原市役所

た後のモミ葉から細胞壁をアルコール不溶性画分(AIR,のご協力を頂いた。ここに記して謝意を表する。

alcohol-insoluble residue)として分離し、次いでペク
チン分解酵素(EPG, endo-poly-galactulonase)で処理す【参考文献】

ることにより RG-II を可溶化させた。
図 5 に SEC/RI によ(1) C.H. Borer, D.H. DeHayes, Tree, 12, 21-26 (1997).

る RG-II のクロマトグラムを示す。いずれの条件下でも(2) M. Igawa et al., Environ. Pollut., 119, 375-382 (2002).

dRG-II-B(二量体、約 12 kDa)と mRG-II(単量体、約 6.2(3) T.Ishii et al., Plant Physiol., 126, 1698-1705 (2001).

kDa)のピークが 18.5、20.5 min にそれぞれ検出された。

(4) S.Ohta, T.Okita, C.Kato, J.Meteor.Soc.Japan.,59 892-901(1981)

しかしながら、全 RG-II に占める dRG-II-B の割合は、対(5) M.Igawa, Y.Tsutsumi, T.Mori, H.Okochi, Environ.Sci.Technol., 32,

照区で 82%であるのに対し pH 2, 3 処理区ではそれぞれ

1566-1572 (1998).

80, 76%と霧水 pH の低下と共に減尐し、逆に mRG-II の割(6) M. Igawa, K. Matsumura, H. Okochi, Environ. Sci. Technol., 36, 1-6

合が増加した。このことは、dRG-II-B から B が取り除か(2002).

れ構造が不安定となり、mRG-II に構造変化したことを示(7) M. Jiang R. Jagels, Tree physiol., 19, 906-916 (1999).

しており、実際に分子量も半分程度に低下していた。ま(8) T. Takamatsu, H. Sase, J. Takada, Can. J. For. Res., 31, 663-672

た、SEC/RID を通過した溶離液を一定体積毎に分画採取(2001).

し、イオンクロマトグラフ (IC)により Ca を測定したと(9) M. Igawa et al., J. Forest Res., 7, 213-215 (2002).

ころ、Ca のピークは dRG-II-B の溶出位置とほぼ一致し64

統合ファサードシステム
岩田 衛＊

大熊 武司＊

岩本 静男＊＊

Integrated Façade System
Mamoru IWATA＊

Takeshi OHKUMA＊

Shizuo IWAMOTO＊＊

１．はじめに
大都市への一極集中により、都市景観問題、防災・耐大都市一極集中による諸問題の深刻化

震問題、環境エネルギー問題が顕在化している。ここでは、これらの問題を効果的に改善するために、新たに技術開発する統合ファサードを活用することで、都市の大部分を構成する既存建物の改修に利用できる問題解決手

都市景観
問題

環境
エネルギー
問題

防災・耐震
問題

法を提示する。
建物の外壁面を構成するファサードは、都市景観を形成する重要な要素の一つであるとともに、建物内部を外的環境から保護し、建築物の消費エネルギー効率に影響

ファサードエンジニアリング統合による改善アプローチを与える。これに耐震性能の要素を加え、ファサードに関するエンジニアリングを統合することにより、都市が

図１ ファサードエンジニアリングの統合

抱える問題を解決する一つの具体的な方策が可能となる（図１）。

既存建築物の調査

ファサードエンジニアリングはヨーロッパを中心に近年発達してきたが、気候が異なり、かつ地震国である我国に適用する上では、コンセプトの改良と変更が必要でオフィスビルマンション

学校ある。また、ファサードエンジニアリングは意匠・構造・
建築物の用途別にファサードの提案

環境の各分野で個々に行われてきているが、専門分野を横断する総合的な取り組みが求められる。
技術開発にあたっては、先ず、意匠・構造・環境の３意匠に関する検証

構造に関する検証

環境に関する検証

軸をファサードの評価軸として、統合ファサードシステ
ムの条件を探り、具体的な構法を着想し、その性能を解

構造解析

CG解析

環境解析

析した後、試作実験を通じて実現性を考察する。更に、プロトタイプの建設を通じて検証を行い、総合的評価か

デザイン評価

構造性能実験

モックアップ実験

ら得られた性能評価をもとに、統合ファサードシステムの構築を図る（図２）。
プロトタイプの実現− − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −*教授 建築学科
Professor, Dept. of Architecture and Building Eng.
**准教授 建築学科
Associate Professor, Dept. of Architecture and Building Eng.

統合ファサードシステムの構築

図２ 技術開発フロー

統合ファサードシステム

1.1 技術開発の計画

65

統合ファサードを用いることにより、都市景観、防災・技術開発の項目を次に示す。

耐震、環境エネルギー負荷の全ての性能を向上させるこ（１）既存不適格建物のファサード調査とができる。既存建物の改修に際しても、既存外壁を内（２）統合ファサードの具体例・発案

壁として利用し、新たなファサードを付加するだけなの（３）ＣＧ解析による意匠・景観の評価

で、居ながら改修に容易に対応できる。従来のファサー（４）構造解析による構造性能の評価

ドにおける耐震性とは、地震時に生じる変形に追従し、（５）環境解析による環境性能の評価

機能を維持するのみの受動的なものであったが、統合フ（６）構造実験による耐震・制振性能・安全性の評価

ァサードでは、自らを耐震要素として、地震力を負担・（７）モックアップ実験による施工性・環境性能の評価

吸収する役割を担う。

（８）プロトタイプ設計・施工による実用性の評価（９）統合ファサードシステムの構築

2.2 技術開発の実現可能性

1.2 技術開発を実施する構成員

ンジニアリングはヨーロッパを中心に近年活発に行われ意匠と環境の２つの専門分野を統合したファサードエ
代表者（岩田）のテクノロジーマネジメントのもとに、ている。構成員である Arup Japan の親会社 Arup（本社

次の７つの構成員が共同開発する（図３）。

London）はそのリーダー的存在であり、Arup Japan 自身（１）神奈川大学工学部建築学科（岩田研究室、大熊研

もファサードエンジニアリングの専門部門を有している。

究室、岩本研究室）

構成員であるYKK APとトステムはメーカーとして従来型（２）Arup Japan

ファサードについて既に多くの実績をあげている。
また、（３）株式会社三菱地所設計

耐震・制振技術に関しては、代表者（岩田）は損傷制御（４）株式会社久米設計

構造の技術開発で 2003 年に日本建築学会賞（技術）を、（５）株式会社巴コーポレーション

和田章博士（東京工業大学教授）と川合廣樹博士（RSI（６）YKK AP 株式会社

代表、当時日建設計室長）と共に取得し、この分野を専（７）トステム株式会社

門としている。巴コーポレーションは耐震補強・制振技術に関する専門部門を有している。このような専門技術

デザイン・エンジニアリング事務所
三菱地所
設計

ARUP

久米設計

大熊
研究室

産官学(推)

岩本
研究室

耐震
耐風

管理
(研究費・特許)

環境設備

集団がまとまれば、統合ファサードシステムの実現可能性は極めて高いものとなる。
2.3 実用化・市場化の見通し

神奈川大学

構成員である三菱地所設計と久米設計は日本有数の総合建築設計事務所であり、多くの建築主に対して本技術開発成果をアピールする機会があり、建築主のニーズにあわせてプロジェクトへ適用できる。ファサードエンジ

岩田研究室

ニアリング部門を有するArup Japanは建築主だけでなく総合・実験建築家に対しても本成果を積極的に提案し、実用化でき
トステム

巴コーポ
レーション

仕上材①

耐震・制振部材メーカー

る。また、メーカーである YKK AP とトステムには従来型
YKK AP

ファサードのプロジェクトが、巴コーポレーションには

仕上材②

耐震補強・制振技術のプロジェクトがよく持ちかけられている。これらのプロジェクトに対して、統合ファサー
ドの適用を図ることができる。これら幾つかのプロジェ

図３ 構成員クトの設計・施工を通じて実用性の評価を行い、プロト
タイプモデルを設定する。さらに、プロトタイプを検証

２．技術開発のポイント

し、統合ファサードシステムの構築を図る。将来、統合

2.1 技術革新性

ファサードシステムの技術を、他の設計事務所やメーカ

意匠・構造・環境の３つの専門分野を横断する総合技術となる「統合ファサードシステム」を技術開発する。

ーに提供し、幅広く普及させることも考えられる。

神奈川大学工学研究所所報66
３．デザイングループの展開

第 31 号

現在は、上記に示す構造システム案を基に、模型およ

３つ（Ａ，Ｂ，Ｃ）のデザイングループの、１年目のび解析スタディ結果を反映した統合ファサードの模型の成果および今後の展開を羅列する。メーカーは各グルー製作を行い、７つの指標を反映した「統合ファサード評

プに共通して関与している。

価方法の構築」に向けて検討を行っている。

3.1 グループ A

3.2 グループ B

グループ A は、統合ファサードに関して考慮すべき、

グループ B は、想定した新築建物と既存建物改修の両

次の７つの指標をまとめた。

方に適応できる、耐震・環境負荷低減を考慮したファサ（１）安全性、（２）光環境、（３）温熱環境、（４）エコードを検討している。

フレンドリー、（５）経済性、（６）意匠性、（７）施工性・メンテナンス性

新築建物については、全体模型と部分詳細模型を製作し、構造検討を行っている。

更に、提案する統合ファサードの構成において、魅力

既存建物改修については、統合ファサードを用いた耐的な形状であり、かつ外観と兼用できる構造システム案

震補強計画をつくり、補強イメージパースに基づいて補が提案された（図４）。

強計画の妥当性について確認を行っている（図５）。
また、統合ファサードに組み込む、超軽量の制振ブレースの検討を行い、実大実験による構造性能の確認を行う。

a) バウンド案

a) 補強前b)

アーガイル案b) 補強後
図５ 学校の耐震補強イメージ

c)

ハニカム案

図４ 構造システム案

統合ファサードシステム

3.3 グループ C

67

４．モックアップ実験

グループ C は、提案する統合ファサードの構造システ

RC造建物（神奈川大学８号館）の１スパンを取り出し、ムとして、できる限り目立たず、構造を感じさせないもその寸法を基に、統合ファサードのモックアップ実験をのを検討している。構造システム、特に接合部の意匠に行った。

関して、ＣＧ解析による評価を踏まえ、モックアップを製作した（図６）。また、提案する統合ファサード全体の環境負荷の検討も行っている。

4.1 実験計画
統合ファサードとして、建物東西面の環境性能向上に効果が期待できる斜行配置とした、ＲタイプとＣタイプの２種類を考える。Ｒタイプは断面が長方形で、ルーバーの平面が正面を向いている（図７a））。Ｃタイプは断面が正方形で、ルーバーの角部が正面を向いている
（図７b）
）
。
モックアップの模式図を図８に、ＲタイプとＣタイプの外観を図９に示す。建物のペリメータ空間を想定し、試験体の背後に幅 4500mm×奥行 5400mm の内部空間（暗室）を設置する。
モックアップに対して、照度計、魚眼レンズによる昼光率の測定を行う。測定点は机上面 850mm で、窓際から900mm、2700mm、4500mm の３点とし、ルーバーなし、Ｒa) 外観ＣＧ

タイプ、Ｃタイプの３種類の状態について測定する。

b) 内観ＣＧa) Ｒタイプc) モックアップb) Ｃタイプ

図６ 提案ファサードの例

図７ 斜行配置ファサード

神奈川大学工学研究所所報68

第 31 号

4.2 実験結果
昼光率の測定結果を図10に示す。
窓際から900mmでは、両タイプはルーバーなしに比べて、低くなっているが、窓際から 4500mm では、両タイプともにルーバーなしよりも昼光率は高く、特にＣタイプとルーバーなしの比較で
ー
暗
室

躯
体
枠

一ー 二
次
次
フ
フ枠 パ
ァ
ァ ネ
ス
ス ル
ナ
ナ

は、1％近くの差がある。

ルブ
ーレ
バー
ース

既存建物に新たにルーバーを設置する場合、ルーバーによって室内が暗くなる印象がある。しかし、今回の結果によると、窓際に近いとルーバーの遮蔽効果で昼光率は低くなるが、窓際から離れるにつれルーバーが光を反射し、拡散させて室内の奥まで明るくしている。ペリメ

図８ モックアップ模式図

ータ空間における光環境のパッシブデザインの可能性を広げることができると考える。

a) Ｒタイプb) Ｃタイプ

図９ 実験用モックアップ

14

昼光率 (%)

14

昼光率 (%)

14

12

12

12

10

10

10

8

8

8

6

6

6

4

4

4

2

2

2

0

0

0

900

2700
4500
測定地点距離 (mm)a)ルーバーなし

900b)Ｒタイプ
図 10 昼光率の測定結果

2700
4500
測定地点距離 (mm)昼光率 (%)

1

1

1
900

c) Ｃタイプ

2700
4500
測定地点距離 (mm)

統合ファサードシステム

５．斜行配置座屈拘束ブレースによる耐震補強

69

5.2 実験と解析結果

斜行配置ファサードを RC 造建物（神奈川大学８号館）

偏心させて連続斜行配置した座屈拘束ブレースが、外の耐震補強工法として適用した場合について検討した。

付け枠に与える影響について、構造実験と解析により確

5.1 構造システム

認する。

構造要素として引張力と圧縮力で同等の性能を有する

図 13 に建物の補強前と補強後を示す。図 13b）に示す

座屈拘束ブレースを用いる。ルーバーでカバーをした座屈

補強後の建物の 2 階部分を 1 層 1 スパン抜き出し 1/2.5 に拘束ブレースは、必要な場所に適宜、1 本置き、あるいは縮小したものを試験体とする。試験体のセットアップと座

2 本置きに斜行配置させる（図 11）。このことによって、

屈拘束ブレース番号を図 14 に示し、試験体詳細を表 1 に示構造要素を意識させず、従来の耐震補強工法にない意匠的す。

間に曲げ剛性と捩れ剛性の高い角型鋼管梁を架け渡し、外

6500
RFL

面に斜行配置座屈拘束ブレースを偏心させて角型鋼管梁に6FL取り付けたものである。

5FL

斜行配置座屈拘束ブレースを耐震補強工法とする場合は、
外付け枠付ブレース補強工法となる。この補強工法を採用する場合、既存建物の主架構に捩れや撓み変形を生じさせにくい接合部を採用する必要があり、補強部分においても偏心さ

4FL
3FL
2FL

せて連続斜行配置する座屈拘束ブレースを健全に機能させな
1FL

ければいけない。
図 12 に示すような接合部とすることで、偏心して接合す形が生じても、既存建物の主架構に生じる捩れや撓み変形
A

6FL

鉄骨枠・梁

5FL

ルーバー

4FL
鉄骨枠・柱

3FL

座屈拘束ブレース

2FL
ガセット部

1FL

6500

6500

6500

32500 制振ブレース
6500
6500
6500

2050 4420 4800 4800 4800 4300 4330

6500
RFL

32500
6500

a) 補強前鉄骨枠(梁・柱)る座屈拘束ブレースの荷重により外付け枠に捩れや撓み変を小さくできると考える。

6500

2050 4420 4800 4800 4800 4300 4330に新しい耐震補強が可能となる。構造システムは、H 形鋼柱

RC造(主架構)b) 補強後図 13 想定建物

A

A-A断面

図 11
ガセット
プレート

構造システムパンタグラフ試験体固定冶具

無収縮モルタル

アクチュエーター

高力ボルト

反力壁

ＢＲＢ ＢＲＢ ＢＲＢ ＢＲＢ
①
②
③
④
試験体

RC造 主架構
鉄骨枠(梁・柱)

接着系アンカー

反力壁
架台

制振ブレース ベースプレート

図 12 接合部

図 14 試験体セットアップ

神奈川大学工学研究所所報70

第 31 号

表１ 試験体詳細
試験体名
Rtype1試験体
Rtype2試験体
Htype1試験体

Ix

JT

(cm4)
3316

(cm4)
2380

部材

部材パラメータ

梁□-200×100×12×12

柱H-100×150×6×12

-

-

梁

□-200×50×9×9

1786

476

柱

H-50×150×6×12

-

-

梁

H-200×100×16×16

3443

50

柱

H-100×100×9×16--

パラメータ詳細
図13に示す想定建物の2階部分を1層1スパン抜き出し
1/2.5に縮小した試験体
Rtype1の角型鋼管梁の断面2次モーメントIxの約1/2となる
断面2次モーメントをもつ角型鋼管梁断面を設定した試験体
Rtype1とほぼ同等な断面2次モーメントIxとなる
断面2次モーメントをもつH形鋼梁断面を設定※Ix:断面2次モーメント JT:捩り定数400

試験体の中でRtype1とRtype2は、梁に角型鋼管を用いており、柱に用いるH形鋼は載荷方向に弱軸配置とする。
Rtype1に比べてRtype2の断面性能は低い。Htype1は、梁にH形鋼を用いており、柱に用いるH形鋼は載荷方向に強軸配置とする。柱の設定にあたっては、各試験体の耐力がほぼ一致する断面を用いている。
座屈拘束ブレースは、
すべて梁に偏心させて接合している。各試験体の実験結果を図15に示す。各試験体とも急激な耐力低下せず、安定

P(kN)
実験値
解析値

300
200
100
0
-100
-200
-300
-400
-50

-25

した履歴特性を示した。

025

(mm)

50

25

(mm)

25

(mm)

a) Rtype1 試験体実験結果を踏まえて解析モデルを設定し、履歴曲線を確認した。Rtype1とRtype2ともに、設計時に期待したよう400

な健全な挙動が確認できた。しかし、Htype1試験体では、

300

座屈拘束ブレース(BRB)②、③が層間変形角1/150以降で降200伏していることが分かった（図16）。これは、捩り剛性や

100

P(kN)
実験値
解析値

曲げ剛性の低い梁に対し、座屈拘束ブレース(BRB)②、③

0

により生じる鉛直成分の荷重によって梁に大きな捩れや-100撓み変形を起こしたことが原因である。H形鋼を外付け枠-200の梁として採用すると、RC造建物を炭素繊維等で補強して-300

柱を曲げ崩壊型（許容変形角1/150）にしたとしても、目

-400
-50

-25

標とする補強耐力に達する前に、柱に損傷を与えてしまう

P(kN)

400

250

柱降伏

50

b) Rtype2 試験体可能性があると考える。
300

0

P(kN)
実験値
解析値

300
200

200

ブレース②,③
降伏

150

0
-100

100

ブレース①,④
降伏

50
0

100

-200
-300

層間変形角 1/150
0

5

10

15

20

25
30
(mm)

図 16 荷重− 変位関係

-400
-50

-25

0

c) Htype1 試験体
図 15 実験と解析の結果

50

統合ファサードシステム

71

６．RC 躯体と鉄骨の接合部実験
耐震補強を想定する RC 造建物との接合部を模した実験を行った。
6.1 実験計画
RC 造建物を統合ファサードで耐震補強する際、RC 躯体と鉄骨をつなげる接合部は、大切な要素の一つである。
RC 躯体と鉄骨の接合部は、一般的には強度型の設計であるため、最大耐力を対象としたものが大半である。座屈a) No1 試験体拘束ブレースを補強材として用いる場合も、多くは耐震ブレースとして利用されている。しかし、座屈拘束ブレースを制振部材として用いて耐震補強する場合、RC 躯体と座屈拘束ブレースの接合部は、多くの繰り返し荷重を受けても劣化しないことが重要である。
本実験では、補強を想定する RC 造建物と座屈拘束ブレースの枠材との接合部を模したものを試験体として製作し、これに繰り返し荷重を与えた場合にどのような履歴特性が得られるのか確認する。試験体の概要を表２に、

b) No2 試験体形状を図 17 に示す。実験状況を図 18 に示す。

c) No3 試験体
図 17 試験体形状

図 18 実験状況
表２ 試験体概要
試験体名
No1試験体No2試験体No3試験体試験体概要
鉄骨枠材を用いた耐震補強に使用する標準的接合ディテールを有する試験体
グラウトの強度破壊挙動を確認するため、
No1試験体からアンカーボルト、スパイラル筋を除去した試験体
No1試験体、No2試験体とは異なる接合部で、躯体に埋め込んだアンカーボルトに直接鉄骨を取り付けた試験体

72

神奈川大学工学研究所所報第 31 号

6.2 実験結果
実験から得られた各試験体の荷重-変形関係を図 19 に示す。
No1 試験体は、グラウトにせん断ひび割れが生じる前まで、安定した履歴特性を示した。せん断ひび割れが生じた後は、微尐に変形が進行したものの急激な耐力低下はなく、±1.4mm の変位まで耐力低下しなかった。±
1.6mm 以降から徐々に耐力低下し始め、±2.2mm の変形
時には、ほとんど耐力が上昇することなく、実験を終了した。
No2 試験体は、
No1 試験体と同様なグラウトにせん断ひび割れが生じる前に、グラウトとコンクリートの接合面が剥離したことで、0.1mm に満たない変形量で急激な耐力低下を示したため、実験を終了した。

a) No1 試験体

No3 試験体は、小振幅から剛性が低下し始めたため、グラウトのせん断ひび割れ時の荷重が明確に現れなかったが、±2.0mm まで急激な耐力低下はなく、荷重はピー
ク値にまで達した。±4.0mm で、耐力低下したものの、繰り返しによる変位が±10.0mm に達しても一定の耐力を維持したままであった。さらに載荷を続け±12.0mm で、耐力低下したため、実験を終了した。
No1 試験体とNo3 試験体は、繰り返し荷重を与えても、急激な耐力低下はなく、最大耐力まで達した。最大耐力到達後は、No3 試験体のほうが、大きな変形量を与えても一定の耐力を維持する結果となった。これは、グラウ
ト内のアンカーの接合方法が異なったことによるものと考える。
No2 試験体では、変位急増した直後に大きく変形した。

b) No2 試験体

これは、グラウトとコンクリートの接合部にアンカーがなかったため、グラウトとコンクリートの接合面にひび割れが生じた際、抵抗するアンカーがなかったことで、急激な変形が生じたと考える。
７．おわりに以上、2007 年度の成果をまとめた。2008 年度と 2009年度は、各デザイングループが具体化する統合ファサー
ド案をＣＧ・構造・環境解析で評価した後、実際の設計として可能なものを幾つか選択し、モックアップによる検討、また、実大構造実験や施工実験を行う。更に、統合ファサードのプロトタイプを設計・施工し、種々の検証を行い、総合ファサードシステムの構築を図る。
c) No3 試験体
図 19 荷重− 変位関係

統合ファサードシステム

謝辞
本研究は神奈川大学工学研究所の平成 19 年度共同研

73

リングの統合に関する研究-既存ファサードの性能調
査・分析-、
日本建築学会環境系論文集、No592、pp97-104、究ならびに平成 19 年度国土交通省住宅・建築関連先導技

2005.6

術開発助成事業より、研究費の援助を受けて遂行した。

19) 竹内徹、小谷野一尚、安田幸一、湯浅和博、岩田衛：

国土交通省住宅・建築関連先導技術開発助成は平成 20

ファサードエンジニアリングの統合に関する研究-統合

年度も採択され、平成 21 年度まで継続予定である。

ファサードの提案および性能評価-、日本建築学会環境系

本研究の実験の計画、遂行にあたり神奈川大学大学院

論文集、No601、pp.97-104、2006.3

生（当時）金木洋平氏、神奈川大学大学院生、中村慎氏、

20)日本建築学会：鋼構造接合部設計指針・同解説、

早川智美氏、古川純也氏の協力を得ました。ここに記しpp46-47、2006て感謝の意を表します。

21)竹内徹、安田幸一、宮崎健太郎、湯浅和博、金木洋平、
岩田衛、岡山俊介：ファサードエンジニアリングの統合

参考文献

に関する研究-その 2 統合ファサードのコンセプト-、日1)竹内徹、大野隆司：透明皮膜の建築技術、日本建築学

本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 .C-1 、 構 造 Ⅲ 、

会建築年報 1993、pp.32-33

pp1023-1024、2006.9

2)建築外装メカニズム読本、建築技術、1995.12

22)金木洋平、宮崎健太郎、竹内徹、岡山俊介、岩田衛：

3)斉藤公男：透明なデザインと建築技術、建築技術、

ファサードエンジニアリングの統合に関する研究-その 3No550、1996.1

ブレース・ルーバー一体型ファサードの検討-、日本建築

4)浦野良美、中村洋：建築環境工学、森北出版株式会社、

学会大会学術講演公害集.C-1、構造Ⅲ、pp1025-1026、

1996

2006.95)建設大臣官房官庁営繕部監修：グリーン庁舎計画指針

23)宮崎健太郎、金木洋平、竹内徹、岡山俊介、岩田衛：

及び同解説、公共建築協会、1999

ファサードエンジニアリングの統合に関する研究-その 46)日本建築学会：鉄筋コンクリート構造計算基準・同解ブレース・ルーバー分離型ファサードの検討-、日本建築説、1999

学会大会学術講演公害集.C-1、構造Ⅲ、pp1027-1028、

7)日本建築防災協会：既存鉄筋コンクリート造建築物の2006.9耐震診断基準・同解説(改訂版)、2001

24)岡山俊介、金木洋平、竹内徹、宮崎健太郎、岩田衛：

8)日本構造技術者協会編：構造レトロフィット、建築技

ファサードエンジニアリングの統合に関する研究-その 5術、2001.6

実施プロジェクトへの適用-、日本建築学会大会学術講演

9)旭硝子：ダブルスキン・ファサード、Glass&Architecture、

公害集.C-1、構造Ⅲ、pp1029-1030、2006.9

2001.1225)竹内徹、安田幸一、湯浅和博、岡山俊介、宮崎健太郎、

10)日本建築学会：鋼構造設計基準、2002

岩田衛：統合ファサードによる既存不適格建物の耐震改11)日本建築学会偏：地球環境建築のすすめ、彰国社、修、日本建築学会技術報告集、第 24 号、pp.161-166、2002.82006.1212)日本建築防災協会：既存鉄筋コンクリート造建築物の26)大島康昌、金木洋平、宮崎健太郎、竹内徹、岩田衛：｢外側耐震改修マニュアル-枠付き鉄骨ブレースによる補ファサードエンジニアリングの統合に関する研究-その 6強｣、2003.2

一体型斜行配置ファサードの提案-、日本建築学会大会学13)建築画報特別号：Facade Engineering、vol.39、2003.12

術講演公害集.C-1、構造Ⅲ、pp937-938、2007.8

14)日本建築学会：ガラスの建築学、学術出版社、2004

27)金木洋平、竹内徹、宮崎健太郎、岩田衛：ファサード

15)ファサードの挑戦者：日経アーキテクチュア、2004

エンジニアリングの統合に関する研究-その 7 一体型斜年 10 月 4 日号

行配置ファサードの構造実験-、日本建築学会大会学術講16)吉田倬朗：ガラス建築の設計手法、建築技術、No653、

演公害集.C-1、構造Ⅲ、pp939-940、2007.8

pp.91-193、2004.6

28)金木洋平、竹内徹、宮崎健太郎、岩田衛：ファサード17)日本建築学会：デザインとエンジニアリングの融合、

エンジニアリングの統合に関する研究-統合ファサード

建築雑誌、2004.10の構造性能-、日本建築学会技術報告集、第 27 号、18)竹内徹、小谷野一尚、岩田衛：ファサードエンジニア

pp137-142、2008.6

74

町づくり研究所の報告
西 和夫＊
Laboratory of town planningKazuo NISHI＊

１．はじめに
平成 18 年度に工学研究所で「町づくり研究所」の活動が承認され、研究所設置が大学当局から実際に許可されたのは翌平成 19 年 9 月であった。以後、今年度にかけて活動を進めてきた。以上にその報告をする。
２．平成 19・20 年度の活動
平成 19・20 年度の活動を整理し、まとめると以下の通りである。
平成 19 年度
○平成 19 年 9 月
大学より研究所設置が許可された。
○平成 19 年 10 月 1 日
神奈川大学工学研究所西和夫と、松代の「ＮＰＯ法人夢空間松代のまちと心を育てる会」
理事長山本和男、および長井の「指定非常利活動法人長井まちづくりＮ
ＰＯセンター」代表理事小幡和之、との間にそれぞれ「町づくり研究所に関する覚書」を取り交わした。ふたつのＮＰＯの住所等は次の通りである。
ＮＰＯ法人夢空間松代のまちと心を育てる会
長野市松代町伊勢町５４８‐１
指定非常利活動法人長井まちづくりＮＰＯセンター
長井市十日町１－１０－２３○平成 19 年 11 月 24 日
長野市松代町石切町松真館において松代の町づくり研究所の開所式が行われた。西和夫および西研究室の院生・学生が出席。

○平成 19 年 11 月 24 日
松代町町並み調査。西和夫の他、院生・学生９人参加。
○平成 19 年 12 月 9 日
長井市大町小桜館において長井の町づくり研究所の開所式が行われた。西和夫および西研究室の院生・学生が出席。
○平成 19 年 12 月 18 日
神奈川大学長に宛てて、松代町と長井市でそれぞれ開所式が行われたことを報告する「工学研究所プロジ
ェクト研究『町づくり研究所』開設の御報告」を提出した。
○平成 19 年 12 月 19 日・20 日
長井市町並み調査。西和夫の他、院生・学生６人参加。
○平成 20 年 2 月 8 日
長野市松代町サンホール・マツシロ２階ホールにおいて、研究所開設記念シンポジウム「地域の歴史遺産を活かしたまちづくり」が開催された。コーディネー
ターを西和夫が務め、企画と出演者の人選・交渉を行った。参加者１７０名。市民だけでなく、周辺自治体からの参加が多かった。また、終了後、地元ＮＰＯと神奈川大学教員・学生との意見交換会が開かれ、今後の事業等についての相談を行った。
○平成 20 年 3 月 16 日
長井市タスパークホテルコンベンションホールにて、研究所開設記念シンポジウム「歴史を活かした長井のまちづくり」が開催された。コーディネーターを西和夫が務め、企画と出演者の人選・交渉を行った。参加*教授 建築学科
Professor, Dept. of Architecture

者２００名。市民だけでなく、長井市役所、商工会議所、等の参加が多かった。なおこのシンポジウムにお町づくり研究所の報告

75

いて、参加資料として『長井の歴史と魅力、歴史を生って実際の調査の様子を知りたいとの依頼を受け、宮かした町づくりを目指して』（Ｂ６版３２頁、
オールカ

城県丸森町において歴史的建造物調査を実施。町長、ラー版。
）を作成し、配布した。また、終了後、地元Ｎ

副町長、教育委員会等に神奈川大学町づくり研究所のＰＯ、商工会議所、市役所と神奈川大学教員・学生との意見交換会が開かれ、今後の事業等について相談を行った。
○平成 20 年 3 月 17 日
長井町並み調査。西和夫の他、山家京子教授および院生・学生８人参加。
平成 21 年度
○平成 20 年 5 月 29 日
長崎県諌早市で開催された登録文化財を考える会で、活動について西が報告。院生２人、学生２人が参加。
○平成 20 年 9 月 19 日
広島大学で開催された日本建築学会の建築史・意匠分野の会合において、西が神奈川大学町づくり研究所の活動について建築史研究者たちに報告。
３．発表論文町づくり研究所の活動に関する成果として西ほか大学
院生・卒論学生が次の論文を発表した。
○西和夫『長井の歴史と魅力―「歴史を生かした町づく

町づくりの考え方について西が神奈川大学の町づくり

り」を目指して―』２００８年３月、神奈川大学町づ

研究所の活動について報告した。

くり研究所○平成 20 年 6 月 1 日
愛知県犬山市で開催された講演会で神奈川大学町づ
くり研究所の活動について西が報告した。
○平成 20 年 6 月 13 日～15 日
長井市において、文化財建造物調査を地元ＮＰＯと共同で実施。神奈川大学から西のほか院生２人、学生５人が参加した。
○平成 20 年 6 月 4 日～6 日
長井市の町づくり研究所の成果を知って実際の調査○大川井寛子『山形県長井市における歴史的建造物の調査検討―歴史を生かした町づくりを目指して』２００
７年度神奈川大学大学院修士論文○宇野洋平『長野市松代町における歴史的建造物の調査
検討―調査検討と金箱力家住宅の利活用提案』２００
７年度神奈川大学卒業論文○新美琢也『木造駅舎についての調査検討―西大塚駅・長井駅・羽前成田駅・松代駅を中心に』２００７年度
神奈川大学卒業論文の様子を具体的に知りたいとの依頼を受け、宮城県丸森町において歴史的建造物の調査を実施。町長、教育委員会等に神奈川大学町づくり研究所の活動を西が報告。
○平成 20 年 7 月 15 日～17 日
神奈川大学の町づくり研究所の活動を知って実際の４．長井市および長野市松代町と神奈川大学の町づくり研究所に関する新聞記事
長井市および長野市松代町のそれぞれの地域ＮＰＯと神奈川大学とが協力しての町づくり研究所について、
新聞報道がさまざまに行われた。記事のタイトルだけを調査の様子を具体的に知りたいとの依頼を受け、石川次にあげておく。

県七尾市一本杉地区で歴史的建造物の調査を実施。地○松代に「町づくり研究所」、神奈川大学と長野のＮＰＯ

元町づくり団体等に神奈川大学の町づくり研究所の活二十四日開設、古い建造物、大学の調査活動――信濃動について報告。西ほか院生１人、学生１人が参加。
○平成 20 年 7 月 31 日

毎日新聞、二〇〇七年十一月十日。
○松代に神奈川大研究所、長野 町並み保存、協力・交

長野市松代町の教育委員会文化財課主催の文化財保流――信濃毎日新聞、二〇〇七年十一月二十五日。

存の会議で神奈川大学の町づくり研究所の活動につい○松代町づくり研 開設、調査報告や講演など計画、夢て報告。引続き地元ＮＰＯと神奈川大学町づくり研究

空間と神奈川大タッグ――長野市民新聞、二〇〇七年所の会議で今年度の活動について相談。
○平成 20 年 8 月 14 日～16 日
長野市松代町において町づくりのための文化財建造物調査を実施。院生１人、学生２人参加。
○平成 20 年 9 月 6 日～8 日
長井市・長野市松代町の町づくり研究所の活動を知十一月二十七日。
○長井に「町づくり研」、あす開設、地元ＮＰＯと神奈川
大共同、歴史的建造物を生かし「活性化の拠点」担う――山形新聞、二〇〇七年十二月八日。
○地域活動の拠点に、「町づくり研」開所式――山形新聞、
二〇〇七年十二月十一日。

76

神奈川大学工学研究所所報○街並み生かし活性化、神奈川大、研究拠点を開設、歴史遺産残る長野・山形に――神奈川新聞、二〇〇八年
一月一三日。

第 31 号ない、専門家もいない。そしてこう付け加える。うちの町に古い建物なんかありませんよ。
次の委員会にまた行く。またまた空地が増え、駐車場だ
らけの町になっている。私はまた同じことを言う。返って５．町づくり研究の背景
町づくり研究所をつくるに至った背景をここで述べておこう。

くる返事はやはり同じ。そのうちにひとつ、またひとつ建物が消える。
研究室に帰ってきたとき、私はぷりぷり怒っていたらし

私の研究室には卒業生の同窓会があり、人数は３００人い。そのとき一人の大学院生にこう言われた。怒っていなほどになった。２年に１回、今は毎年、秋に集まる。建築

いで、私たちでやりましょうよ。ハッと私は気づく。そう

史の研究室だから皆、建築史を学んで卒業したわけだが、だ、怒っていてもことは進まない。自分でやるしかない。

建築史を職業としている人は少ない。設計事務所、ゼネコ

誰かがやってくれると思うのが間違いなのだ。言われて気ン、行政など仕事はさまざまで、建築から離れた人も多い。

づくなんて、お恥ずかしい。私はその大学院生（今は大学

その人たちが全国各地から集まってくる。出席できなくての先生だ）に今も頭が上がらない。

も、手紙・メール・電話で近況を伝えてくる。

こうして調査が始まる。まず学生たちのトレーニングだ。

そのなかに、歴史的な建物を大事にしたいと考える人が調査方法を身につける。礼儀作法、これも大事。調査対象

いる。仕事とは無関係に時間を見つけては建物を見て歩く。

の持ち主は高齢者が多い。若者の服装や行動に違和感を持

歴史を感じるものに出会うとうれしくなる、そんな人たちつ人もいるだろう。そうなると調査どころではない。でも、だ。その人たちはまた、建物が次々に壊される事態に直面

こういうことは教育のひとつだから、まあなんとかなる。

する。最初は単に残念だ、もったいない、残せばいいのに、

なんとかならないのが費用と、さまざまな制約だ。まず第と思っていたが、そのうちなんとか残せないものか、と考一は調査費の問題だ。どうやって調達するか。もともと研えるようになる。専門家でもないし、文化財担当者に知り究費は少ないし、学生の旅費に使う事は許されない。そし合いもいない。自分の仕事が忙しいから、いわゆる保存運て、学生を連れ出して事故でも起こったらどうするか、こ動に首を突っ込む余裕もない。いや、有名建築ではないか

れも難しい問題だ。研究費は学生の旅費に使うことは許さ

ら、保存運動などない。

れない。いくつかの研究助成金にも応募した。しかし今ど年１回研究室同窓会に出て、同じような事情の人がほか

き建物が消えつつあるところなんて全国にいくらでもあにもいることを知る。彼らは、「なんとかできませんかね」

る。珍しくもないからか、助成金は取れない。そうしていと私に言う。私もなんとかしたいとは思うけど、すぐになるうちにも建物は壊される。早く調査し、対策を練らなけんとかする能力はない。「よし、一度見に行こうか」、こればならない。時間との勝負だ。こうなったらやるしかな

う答えるのがやっとだ。

い。

そして現地を見に行く。同窓生が案内してくれる。たったひとりでなんとかしたいと苦労している人の悩みがひ町並み調査と町づくり

しひしと伝わってくる。悲鳴が耳もとで聞こえる。そこで、という具合で、建物の調査が始まる。実測をし、聞き取

どんな建物が、どこに、どのくらいあるか調べてみようか、りをする。最初は胡散臭げに遠くから眺めていた町の人たということになる。私ひとりだけではとても調べきれない。

ちが、何してるの、と学生に問いかけてくるようになる。

学生・大学院生の若さとエネルギー、これに頼ることにな

夏、かんかん照りのなかで学生が黙々と実測する。ちょっる。

と店の中にお入りよ。クーラーで涼んでいきなさい。ありがたくお店に入れていただく。お店の人と話をする。ふー

自分でやるしかない
こんなこともあった。ある市で建物の復原事業が始まり、ん、君たち建物の調査をしているのか。それだったら何々さんの家を紹介してあげるよ。あそこも古いよ。

行政が委員会をつくった。私も呼ばれてそこへ通う。通っ何回かその町に通ううち、あっ、また来てくれたんですているうち、あることに気づいた。行くたびに町の建物がね、と町の人たちが笑顔で迎えてくれるようになる。こう

ひとつ、またひとつと壊され、空地になっている。町並み

なると調査も進む。歴史的な建物の存在がわかってくると、が歯抜け状態になる。せっかく歴史的雰囲気があるのに、町の人はこう言う。これを残していくにはどうすればいい

残念だ。そう思って行政の担当者になんとかしませんかとですか。歴史的な建物を町の中に生かす検討が始まる。そ提案した。返ってきた答えはこうだ。予算がない、人手がの検討がいつの間にか町づくりになる。歴史を生かした町町づくり研究所の報告

づくりだ。

77

学生よ、町へ出よう

卒業生と力を合わせて町並み調査と町づくりをしたの

調査は何のためにするか。言わずもがなだが地元のためは、平戸市（長崎県）・壱岐市勝本浦（長崎県）・江津市にする。建物が保全され町が元気になるために、地元の人

本町（島根県）・長野市松代町（長野県）・旧中山道鵜沼たちと一緒になって町づくりをする。社会貢献という言葉

宿（岐阜県各務原市）・長井市（山形県）である。ほぼ終を使うのは少々大げさな気もするが、建築史の社会貢献でって、今後の動きを見守っているところ、まだ調査中のとある。

ころ、地元の人たちが積極的に動き出したところ、まだま

町並み調査と町づくりは、建築史教育の一環でもある。

だ問題だらけのところ、さまざまだ。調査費用は、自分た学生と一緒に私も町へ出る。町で行動する。私はいつも、

ちの負担、行政が一部出してくれたところ、助成金がとれ「学生よ、町へ出よう」とけしかける。町に出なくても研たところ、これもいろいろだ。

究をしっかりやればそれ自体が社会貢献だ、と言う人もい

われわれの行動主体は大学院生・学生だ。そして調査のる。それはそうだが、歴史的な建物が次々に姿を消してい

手法、知的行動の裏づけ、それは「建築史」である。建築

る現在、学生と町へ出る活動を続けていきたい、そう思っ

史を生かして調査し、町づくりをする。

て今日もあちこち飛び回り、町づくり実行の具体的な試み
として町づくり研究所を長野市と長井市につくったので
ある。

78

出会い頭事故未然防止の研究－交差点カーブミラー視認性評価と再設計マニュアル開発－
堀野 定雄＊

森 みどり＊＊

久保 登＊＊＊

北島 創＊＊＊＊

Ergonomics study on prevention of crossing collisions at urban intersections-Visibility evaluation and manual development of re-installing traffic convex mirrorsSadao HORINO＊

Midori MORI＊＊

１ はじめにNoboru KUBO＊＊＊

Sou KITAJIMA＊＊＊＊(件)

2007 年度の警察庁統計によれば，全国で年間 83 万件の交通事故が発生，104 万人が負傷，5744 人が死亡，ここ数
年いずれも減少傾向にあるが，依然深刻な状況に変わりはない．出会い頭事故と追突事故は 1/4 ずつで，両者で全体の半分を占める構造にも大きな変化はない（図１）．
なぜ，こうなるのか．また，何とかならないのか．等しく，誰もが抱く疑問である．頻発する無信号交差点での出会い頭事故の発生過程に関する現場に密着した緻密なフィールド研究から解は自ずと見えて来た．交差点交通視環
境を構成するカーブミラー視認性を運転者視点で見直す

図 1 事故類型別交通事故発生件数の推移(警察庁)事で，問題解決に貢献する事が判った．本稿は工学研究所
が研究意義を理解し，助成して頂いた共同研究の中間報告である．

筆者らは一灯式点滅信号機を設置し，或いは「危険交差点」と運転者に注意喚起を呼びかける立て看板設置など，

出会い頭事故の多発理由は，事故現場を管轄する交通管

必死で対策を講じたが効果なしと苦悩していた神奈川県

理者および道路管理者等の行政当局の公式見解では，専ら警からの要請で，横浜市鶴見区芦穂崎の事故多発交差点に「運転者の安全不確認」とされ決定的防止策はなく，交通

着目，人間工学視点で運転者が交差点で一時停止しない理

管理者は運転者の一時停止，肉眼による左右確認励行を強由を科学的に分析することから研究に着手した．

調する教育優先策に終始している．

早朝から夜遅くまでのビデオ観察記録によるフィール
ド調査中，当交差点でタクシーとバイクの出会い頭事故全*准教授 情報システム創成学科
Associate Professor, Department of Information Systems
Creation**助手 情報システム創成学科
Research Associate, Department of Information Systems
Creation***東京大学大学院新領域創成科学研究科 (前：(財)日本自動車研究所)
Graduate School of Frontier Sciences, The University ofTokyo (former: Japan Automobile ResearchInstitute)****(財)日本自動車研究所
Japan Automobile Research Institute

過程をビデオ記録する機会に恵まれた．筆者堀野が直接，双方運転者にインタビューし，事故直前および事故時のメ
ンタルモデルに大きなギャップが存することが明らかになった．このメンタルモデル分析から，交差点コーナーに設置されたカーブミラー像の電柱死角がバイクを隠し，衝突直前までタクシーから全く見えない事故過程が判明，カーブミラーの視認性劣悪という機能不全が事故の直接原因である事を突き止めた (1) ( 2)．
神奈川県警と連携し更に調査を進め，横浜市港北区新吉出会い頭事故未然防止の研究

田地区を加えた市内 2 地区合計 100 枚のカーブミラーの

79

3: 中心

3: 無

3: 有

2004 f2004 j2004 f

①道路位置
鏡面内中心

②死角要因
なし

③距離感支援路面
表示あり

70％が視認性 5 段階評価の下位評価で，構造的に運転者の安全不確認を誘発する環境側の要因を確認した．
要するに，「見えない交差点視環境」が主因で「見えるように環境側で運転者をサポート」する環境改善が対策の要であることが判明，カーブミラー人間工学 3 原則および改善策を神奈川県警に提案した．この因果関係は正にコロ
ンブスの卵とも言える新発見であった．
筆者提案のカーブミラー視認性人間工学 3 原則とは，①ミラー中央に道路が映る，②ミラー像に死角がない，③距
離感を支援する路面マークが映るであり，特に①，②が重④性能を維持のための継続的保守
図 2 カーブミラーの人間工学設置基準要である（図 2）（１）．現実のカーブミラーがどの程度の視認性なのか，その評価結果と県警から提供を受けた事故の何れにも充分整備されていないこと，ミラーの有効な調統計でカーブミラー設置交差点の事故件数との相関を調整範囲が意外と狭いという重大な事実が判った．現場は経べたところ，相関が高い事，特にミラー像に死角があると験と勘に多く依存していること，カーブミラー設置・調整

事故件数が多くなる事が判った．事故遠因として現行の道

方法の計測基礎が欠如し，人間工学で補う必要があること

路反射鏡設置基準（1980）（３）が土木工学優先で，人間工も明確になった．この様に，まだ誰も手がけていないミラ

学視点が欠落しており，工事現場作業者が頼れる具体的なー設置条件の基礎部分の技術的明確化が先決と判断し，目設置指針が不充分であることを国・県・市レベルの交通管的的に柔軟に研究内容をシフトすることにした．

理・道路管理の行政責任者と共に確かめ，全国規模のミラ
ー総点検が急務であるとの結論に達した．

したがって，ミラーの角度測定・調整方法の考案までを当面の目標とした．あわせて，交差点カーブミラー設置，保守管理の基礎的規範となっている｢道路反射鏡設置指２．研究目的
本研究は，視認性に問題ある全国に分布する 219 万本（国民 55 人に 1 本）カーブミラーの 70％（153 万本）の針｣(1980)の改善提案を行い，再設計・施工用マニュアルの開発により，ミラー視認性不全が原因で発生する出会い
頭事故を削減できる見通しを得た．

総点検と改修工事に際して，標準化・簡易化した現場での設置・調整方法を開発し，道路管理者に提案する事を目的

３．研究方法とする．当初，筆者等は，直線性が強いレーザビームを活

視認性人間工学 3 原則を満たすカーブミラーの設用し短時間に角度調整出来るカーブミラー位置決め装置

置位置や角度(水平角・俯角)を迅速・正確に実際のの開発を構想した．しかし，使用予定の業務用ハイパワー

交差点で補修工事をする際，最小限の交通阻害で達レーザ光線はフィールド運用中のリスクが払拭しきれな成する調整法を，フィールド実験と 3 次元 CG ソフト

いとの理由で，本構想から，LED 光源などより安全なメデ[Shade9]を併用し開発する．実験結果とシミュレー

ィアを活用した他の方法開発へ方針を転換した．

ション結果が一致すれば，ローコストで点検補修を第１段階として，つくば市にある(財)日本自動車研究所

3 次元 CG で代替出来る．

(JARI)の模擬市街地を活用したフィールド実験で，行政責当面の研究課題，ステップとして，交差点でカーブミラ

任トップに位置する国交省道路局関係者と連携し，実際にーを新規又は補修工事の工期短縮を目指した視認性評価工事を担当する国交省外郭組織である道路標識表示業協方法・基準の提案，カーブミラー調整マニュアル開発を優会関係者および工事請負企業関係者の協力を得て実証実

先し，実証研究を重ねた．必要に応じて，国交省，横浜市，

験を実施した．更に，3 次元コンピュータグラフィックス(社)全国道路標識・標示業協会，警察庁，神奈川県警(CG)を活用したシミュレーション実験手法を用いて，交差など関係行政機関の協力を得た．

点でのカーブミラーの視認実態を再現できるかどうかを試行した．

3.1 カーブミラー視認性フィールド実証実験

その結果，現場での設置・調整方法の標準化・簡易化以

日本自動車研究所(JARI) 模擬市街路実験施設でカ

前に，一定の視界・視認性を確保するカーブミラーの設置

ーブミラーの設置位置・角度と視認距離の関係を測条件を検討する基礎的データベースが土木工学の産官学定する視認性実験を行った（図 3）．

神奈川大学工学研究所所報80

第 31 号（１）乗用車・原付バイク走行中のカーブミラー視認距離測定（2007-8）：高齢者 3 名・非高齢者 3 名を被験者とした視認距離実測に基づき，カーブミラーの直径・曲率・視界の妥当性を検証する．
（２）カーブミラー設置位置・角度条件(許容範囲)の測定・評価（2007-8）：乗用車/小型トラック運転者視点から，カーブミラーで視認できる車両視距離
かつ衝突回避可能な安全視距離を満たす条件を測定，体系的に整理する．最終的に，直接視界/カーブミラ
ー間接視界の連続性確保(隅切り･妨害物効果)を切
り口に，カーブミラー設置条件を基準化する．
（３）カーブミラー位置決め・調整方法の開発・評
価（2007-12）：JARI 城里屋外実験場で，カーブミラ

図 3 カーブミラー視認性実証実験(乗用車とバイクの視認距離測定) (JARI 模擬市街路実験施設)

開発，精度・効率を実験的に評価する．カーブミラ
ー位置決め・調整時の視界確認方法として，視界限界となる遠・近距離２点特定のため，カーブミラー
反射で視認可能な高輝度光源を使用する手法を開発，視認性・実用性を実験的に評価する．
3.2 3 次元 CG ソフトウェアによるカーブミラー設
置シミュレーション
高速画像処理コンピュータを駆使したシミュレー
ション手法を開発する．シミュレーションの再現性を検証後，典型的な交差点環境におけるカーブミラ
ー設置位置・角度条件をシミュレーションし，カー

110
乗用車・高齢者

100

原付・高齢者
原付・非高齢者

乗用車

70
60
50

原付

40
30
20
10
0
0

10

ブミラー視認性評価，調整手順の標準化に活かす．
3.3 カーブミラー設置，調整用マニュアル開発(N=6)

乗用車・非高齢者

90
80

ミラー φ600mm
ミラーR=2200mm
φ 600mm角・俯角)条件で表すこととし，設置角度の測定法を

視認距離 (m)ー設置条件を道路における設置位置，設置角度(水平

20

30

40

50

60

70

ミラー R=3000mm
φ 800mm
ミラー φ800mm

80

90 100 110
視認距離 (m)図 4 カーブミラー視認距離分布 (被験者：高齢者, 非高

カーブミラー設置・改修計画段階で利用できる資齢者，サイズ： 600mmφ, 800mmφ，対象：乗用料として，典型的な交差点環境でカーブミラー視認

車, バイク)(JARI 模擬市街路実験施設, 2007-8)

性基準を満たす一定の設置位置・角度条件(許容範囲)を体系的に整理・基準化する．一方，現場で短時間に調整出来るカーブミラー位置決め，設置角度測定・調整簡便法と標準化手順を検討し，マニュアルの骨子を作成する．

乗用車 (セダン)

４．研究経過と成果
4.1 第 1 回実験

JARI つくば模擬市街路(2007-8)

本実験は，実際の交差点環境を模擬した実験路に
小型トラック

おいて，以下の項目を確認・観察することを目的とした．
（１)接近車両の視認性・被視認性
カーブミラー設置位置・角度と視認距離の関係を

中央

左水平角 45°俯角 4°

右水平角 46°水平角 33°水平角 36°

俯角 9°

俯角 6°

俯角 9°

図 5 カーブミラーの視認性比較

水平角 21°俯角 10°(乗用車とトラック運転者視点の比較)

出会い頭事故未然防止の研究

81

測定する実車走行実験を行い，被験者 6 名(非高齢，実験で判明した主な結果は，次の通りである．

高齢各 3 名)対象に，交差点境界線を起点に 160m か（１）カーブミラー設置検討用のマーカーランプのら 0m 地点まで車とバイクを低速走行させ 600mmφ（曲

種類による視認性の違い

φ

率半径 2200mm ステンレス製)，800mm （曲率半径表 1 カーブミラー設置検討用マーカー光源の輝度

3000mm，ガラス製)の 2 種類のカーブミラーの見え方

測定結果 (直接，ガラス製 800mmφミラー反と視認距離の関係を測定した(図 4)．

射，ステンレス製 600mmφミラー反射)φ

乗用車が対象の場合，大型ミラー（800mm )での視認距離は平均 86m，レンジ（66, 101 m）で，小型

光源種類

ミラー(600mmφ)は，58m（49, 70 m）と縮小した．

B1ハロゲン 白色

直接測定輝度

平均 (cd/cm2 ) 平均 (cd/cm2 )

61183
9883
8073
7263
6299
6018
4396
4329
3670
1153
665
70
35

Dw1 LED 白色(点灯）いずれも時速 50km/h の場合の安全視距離 55m を確認

Dg1 LED 緑色(点灯）できる．

Dy1 LED 黄色(点灯）
Dr1 LED 赤色(点灯）

原付バイクの場合，大型ミラーでの視認距離は 50m

Dw2 LED 白色(点滅）Dr2 LED 赤色(点滅）（40, 56m）で，時速 40km/h の安全視距離 44m，小Dy2 LED 黄色(点滅）型ミラーでの視認距離は 39m（30, 55m）で，時速Dg2 LED 緑色(点滅）30km/h の安全視距離 33m を確認できた。いずれも視A2ネスコ LED 白色

認距離が短く（鏡像が小さい分近くに接近しない限

C1パトライト 黄色

A1ネスコ LED 黄色
C2パトライト 青色

り見えない），大小ミラーの差が小さい．小型ミラーでは，時速 30km/h で走行しても，安全視距離(33m)

輝度反射率 間接測定均輝度 輝度反射率

平均 (cd/cm2 )

(%)

7658
1679
1390
1210
680
1004
370
626
620
218
124
31
26

13
17
17
17
11
17
8
14
17
19
19
45
73

(%)

4202
725
1000
587
418
573
344
427
502
116
68
36
17

7
7
12
8
7
10
8
10
14
10
10
51
47

cd/m2

が確保できない可能性があると判った．交差点でカ

70000

ーブミラーを介してバイクを安全に発見するために

60000

は，大型ミラーが有効であると解釈できる．

800mmφ (曲率3000mm, ガラス ) 600mmφ (曲率2200mm, ステンレス)
間接測定均輝度%80
直接測定輝度600mmφ間接測定輝度
600mmφ輝度反射率

800mmφ間接測定輝度
600mmφ輝度反射率

70
60

50000

レスで反射光の吸収率が異なる．ガラスの方がステ平
均 40000
輝
度 30000

ンレスより反射率が高い分，遠距離までよく見える

20000と推測できる．今後のカーブミラー視認距離実験で

10000

10

は，同質素材でサイズの違いを比較するのが正確で

0

0

ロ
ゲ
ン
白
色
白
色
(
点
LE
灯
D
）
緑
Dy
色
1
(点
LE
灯
D
）
黄
Dr
色
1
(点
LE
灯
D
）
赤
Dw
色
2
(点
LE
灯
D
）
白
Dr
色
2
(点
LE
滅
D
）
赤
Dy
色
2
(点
LE
滅
D
）
黄
Dg
色
2
(点
LE
滅
D
）
緑
色
A2
(点
ネ
滅
ス
）
コ
LE
A1
D
ネ
白
ス
色
コ
LE
C1
D
パ
黄
ト
色
ラ
イ
C2
ト
パ
黄
ト
色
ラ
イ
ト
青
色

の測定・評価

20

Dg
1

B1

Dw
1

（２）カーブミラー設置位置・角度条件(許容範囲)

ハ

ある．

50 輝
度
40 反
射
30 率

LE
D

尚，カーブミラーの主要な素材はガラスとステン

交差点の左・中央・右 3 箇所に設置したカーブミ

図 6 カーブミラー設置検討用マーカー光源の輝度

ラーで，右方の遠点(60m)と近点(0m)の車を同時に映分布 (直接，ガラス製 800mmφミラー反射，

す角度を乗用車およびトラックの運転者視点から測ステンレス製 600mmφミラー反射)

定し，カーブミラー像を写真記録した．その結果，最適範囲は左では水平角 43-46°，俯角 4-9°，中央で水平角 33-36°，俯角 6-9°，右で水平角 21°，俯角 10°と狭かった(図 5)．
4.2 第 2 回実験

JARI 城里屋外実験場(2007-12)

本実験は，工事現場を想定して工事中の交通阻害を最少化する意図で，なおかつカーブミラーが確保すべき見通し距離を検証するため実際の車両を使用することなく，高輝度光源で道路上交差車両を代替する実験である．当実験では 1 回目の実験結果から大きいサイズ（800mmφ）のカーブミラーのみを対象とした．

横浜市道路局一斉点検

事故削減効果鶴見区芦穂崎地区 死角ｾﾞﾛに

2004-2005

11件

2006

２件

人間工学3基準適応

図 7 カーブミラー視認性の改善と効果(芦穂崎地区の一例)

神奈川大学工学研究所所報82

第 31 号

マーカーランプの候補として高輝度光源４種類各２色計７種類の，①TV 局照明用 LED ランプ（DC12V
LED1.2w[A1 白･A2 黄])，②100V 用白熱灯（100W ハ
ロゲンランプ）[B1 白])，③回転灯（パトライト）
35w[C1 黄･C2 青]，④反射鏡つき LED ランプ 3LED
直列型 DC12V， 3w[D1 白･D2 緑]を用意，交差道路中央線の高さ１ｍに設置し，被験者７名を対象に視認距離を測定，各ランプがどの程度遠方から直接目視
およびカーブミラー鏡像内で確認できるかを評価し

電柱：死角あるも道路隠さずた．尚，各ランプマーカーは連続光，点滅光の 2 モ
図 8 カーブミラー視認性の改善

ードで実験した．

(芦穂崎交差点， 2007-7 補修)

その結果，視認距離が最長だった光源はパトライ
ト（C1 黄色），反射鏡つき 3LED 直列型（D1 白・D2緑）の３種類で，境界線から 150m の位置で点滅させても全員が見えた．他の光源は最短でも 120m まで全員が見えた．白熱灯（ハロゲンランプ）は AC 電源延
長コードの限界で 90m までしか測定ができなかったが，全ての光源で 90m 以上視認可能で，実用上問題はなかった．電源準備などの使いやすさ，コスト面を考慮すると，反射鏡つき 3LED 直列型が最適である．
（２）実験用携帯・組立式カーブミラーの機能評価
乗用車で簡易に搬送・組立ができ，実際のカーブ
ミラー（800mmφおよび 600mmφ）を設置できる実電柱死角

ミラー角度調整で
死角、道路を外す

験用携帯・組立式カーブミラーを，市販の伸縮式脚立を活用して製作した．組立作業を行ったところ，

図 9 カーブミラー視認性の改善(芦穂崎交差点， 2007-7 補修)

最低限，学生４人程度で組み立て，分解出来ることが分かった．また，これにより実際のカーブミラー

死角は残るが、道路を遮蔽せずと同様の鏡像をフィールドで容易に得られることが死角は残るが、道路を遮蔽せず確認できた．いつ，どこでも簡便にカーブミラーの実証実験を実施する手法を整えた．
4.3 第 3 回実験神奈川大学体育館(2008-2)

本実験は，以下の項目の確認・観察を目的とした．
（１）カーブミラー設置検討用のマーカーランプ候

フィット
全長：3.9m
全幅：1.55m
全高：1.49m
ミラー位置：左クラウン
全長：4.69m
全幅：1.695m
全高：1.445m

60m

10m

補の輝度測定および視認性確認
上記第２回実験で視認性の高かったマーカーラン
プである回転灯，反射鏡つき LED ランプ，100V 用白熱灯（ハロゲンランプ）について，70m の距離から
直接およびカーブミラー（600mmφ，800mmφ）鏡像内

ミラー高さ：2.5m
曲率半径：3000mm
直径：800mm
道路幅員：3.5m
横断歩道：4mにおける輝度を測定した．
（表１，図６）．
輝度については，カーブミラーで反射されることにより，おおむね 10-20%に減衰し，ガラス製の 800mm
φでは平均 22%，レンジ（8%，73%），ステンレス製の600mmφでは平均 15%，レンジ（7%，51%）に減衰することが判った．光源の種類によって減衰の程度はば

図 10 3 次元 CG シミュレーション(カーブミラー視認性実証実験再現)

出会い頭事故未然防止の研究

83

らつきがあり，実際の交差点のカーブミラーに当てはめて考察すると，接近する対象車両が発する光の種類で視認距離，視認性が左右される．素材がステ
ンレスの小型ミラーは視認性でかなり不都合であることが判る．
4.4 第 4 回実験

JARI 城里屋外実験場(2008-3)

本実験は，以下の項目の確認・観察を目的とした．
（１）カーブミラー鏡面曲率の測定

図 11 3 次元 CG シミュレーション結果

1

カーブミラーの曲率については，国土交通省によ

左：実際，右：シミュレーションる規定が存在するが（４），実際に使われているミラ

車の位置，大きさが一致している．

ーについて曲率を測定したところ，許容範囲内ではあったが，標準値よりはかなりのずれがあることが判った．
（２）水平角調整式実験用携帯・組立式カーブミラ
ーの組立評価
第２回実験で使用した実験用携帯・組立式カーブ
ミラーに続いて，カーブミラーの水平角を容易に変化させることができる実験用カーブミラーを製作した．アルミ製の筒状ポールを摺り合わせ式に組み立

図 12 3 次元 CG シミュレーション結果て水平角 1 度刻みの目盛りを付けて＋，－方向に微カーブミラー設置検討用マーカー光源実験の再現

調整が出来る構造を実現した．本カーブミラーの組

左：実際，右：シミュレーション

立を実験路で行ったところ，構想どおりに容易に組

光源の位置が一致している．

2

み立てられ，角度変化も容易に行うことができることを確認した．
（３）カーブミラーの設置角度（水平角および俯角）の簡便・正確な測定法

4.5 フィールド調査 鶴見区芦穂崎交差点(2008-3)
本項目は，人間工学研究室が横浜市鶴見区芦穂崎
地区で，2004 年よりカーブミラー改善提案の実施状

カーブミラーの設置角度は，設置されたカーブミ

況及び効果を観察・検討してきた調査（図 7）(5)(6)(7)(8)ラーの光軸（カーブミラー中心の接平面における法の継続調査である．芦穂崎交差点では，鶴見土木事

線）を求めることで測定できる．光軸は，光軸上の務所が，電柱が道路を遮蔽しないようにポールから観測者が鏡面中心に映ること，あるいは鏡面中心のアームを長くしてカーブミラーの取り付け方を微調像をなす物体とその観測者を結ぶ線分は光軸と交わ整し死角をなくす様に改善（2007-7，図 8，9），そることを利用して求めることができる．今後は，求の改善効果を確認した．

められた光軸の角度を簡便に測定する方法を検討す
る．
（４）カーブミラー設置角度の変化による鏡像範囲
変化
カーブミラー鏡面に映し出されるべき路面領域は，

4.6 3 次元 CG シミュレーション
本作業項目では，模擬市街路，芦穂崎交差点を対象に３次元 CG アプリケーションを用いてシミュレーション技術（モデリング，レンダリング方法，等）

カーブミラー設置角度（水平角・俯角）のわずかなおよびシミュレーション遂行手順を開発，交差点に変化で大きく変化する．このため，カーブミラー設設置されたカーブミラーの反射像を実際の状況に合置角度を少しずつ変化させ，鏡像に映る領域がどのわせて再現できるようなシミュレーションシステム

ように変化するかを観察した．その結果，適切な鏡を構築しようと試みた．レンダリング手法が多様で像を得られる範囲は，水平角・俯角の双方とも数度

正確かつ効率的，比較的安価である事から Shade 9以内であることが分かった．

を選定した．
３次元ＣＧシミュレーションの第１段階として，

84

神奈川大学工学研究所所報第 31 号（財）日本自動車研究所の模擬市街路で実施した，

子，杉山洋紀，小野雅史各氏にフィールド調査など

カーブミラー視認性評価実験の実験状況と実験用カ

熱心な協力を得た．更に，行政として国土交通省道

ーブミラー視界の再現を行った．カーブミラー視認

路局地方道・環境課道路交通安全対策室，関東地方

性評価実験の再現を課題に，開発したシミュレーシ

整備局，神奈川県警，横浜市道路局，同鶴見土木事

ョン環境の有効性，実用性を検証した．開発したシ務所，川崎市道路整備課など交通管理・道路管理関

ミュレーションツールに実験状況（道路形状・諸元，

係各氏，(社)全国道路標識・標示業協会関係各氏，

車両・ミラー・路面表示・実験設備の位置・距離・産業界として道路反射鏡協会関係各氏，学術研究者

寸法）を入力し，実データの再現性を検証した．

として(財)日本自動車研究所安全研究部，予防安全

シミュレーションの結果，これらの条件をほぼ正部，研究管理部関係各氏，（独）国土技術政策総合研

確に再現することができ（図 10, 図 11），シミュレ

究所土木工学研究者各氏の助言や協力を得た．心かーションとして実用性があることが判った．

らの謝意を表すものである．

図 11 は，交差点左に設置し，視認性３基準を満たすよう右方視界を写した実験用カーブミラー視界

参考文献（左）と各々シミュレーションしたカーブミラー視(1) S. Horino, M. Mori, S. Kitajima, and M. Ueyama,

界（右）で，これらを比較すると，道路・路面表示・“Ergonomic low-cost avoidance of intersection collisions

車両等の位置・距離は，どの条件でもほぼ一致した．

by improvement for legibility of traffic-convex-mirrors”,

鏡像の形状・大きさや見え方の細部に若干の相違がProceedings of the 16th World Congress of the

見られるものの，カーブミラーシミュレーションとして実用できるものと考えられる(図 12）．今後，種々の条件を入力し，本ツールの再現性をさらに検討する．
このシミュレーションを用いることで，実験結果

International

Ergonomics

Association,

CD-ROM( 2006-7).
(2) M. Mori, S. Horino, S. Kitajima, and M. Ueyama,“Ergonomic assessment of the intersection visualenvironment

inrelationtocollision

avoidance”,

Proceedings of the 16th World Congress of theとシミュレーション結果が一致すれば点検補修をロInternational

ーコストに３次元ＣＧで代替出来るし，更にカーブ(2006-7)

ミラー未設置交差点での設置後の鏡像の状況を模擬(3) (社)日本道路協会，“道路反射鏡設置指針”，丸善

および適否検討することが可能となる．

出版，（1980）．

Ergonomics

Association,

CD-ROM.

(4) 国土交通省道路局監修，(社)全国道路標識表示業
５．まとめ
本研究では，カーブミラー総点検の簡便法を提案するために，点検に必要な高輝度光源の必要条件を協会編,“道路反射鏡ハンドブック”，(社)全国道路標
識表示業協会，（2001）．
(5) M. Mori, S. Horino, Y. Inomata, H. Sasayama and Y. Hirota,"Low-cost and low-technology oriented improvement of visual

確認すると共に，実験用携帯・組立式カーブミラー

environment at intersections by ergonomic installation of traffic

装置を制作した．また，交差点直接／間接視界とし

convex mirrors for preventive safety against crossing collisions",て安全性を担保する条件整理の第１段階として，カProceedings of the 10th Korea-Japan Joint Symposium onーブミラー視認性実験を行い，３次元ＣＧソフトに

Ergonomics, CD-ROM, (2007-5).

よるカーブミラー視認性シミュレーション手法を実(6) 堀野定雄，森みどり，猪股裕二，笹山博樹，廣田祐子，

践的に開発し，実際のカーブミラー鏡像のシミュレ“カーブミラー視認性改善と出会い頭事故削減－横浜市内

ーションをした結果，交差点視環境の再現性，実用

生活道路広域交差点でのフィールド調査－」日本人間工学

性を確認できた．今後，カーブミラー視認性シミュ
レーションを系統的に実施する予定である．交差点の間接視界安全性を担保する条件を抽出する第１段階として方法論が整備できた．

会誌第 43 巻特別号，(2007-6)，pp. 62-63.

(7) 森みどり，堀野定雄，鬼木建臣，清水康隆，“生活道路
交差点視環境と出会い頭事故対策－直接/間接視界の評価と改善－”，日本人間工学会誌第 43 巻特別号，(2007-6)，pp.
64-65.

(8) M. Mori and S. Horino, “Ergonomic improvement of
謝 辞
本研究を進めるに当たり，人間工学研究室所属の卒業研究生であった，猪股裕二，笹山博樹，廣田祐

visibility at urban intersections for preventing frequent crossing
collisions”, Proceedings of the Eighth Pan-Pacific Conference on
Occupational Ergonomics, CD-ROM, (2007-10).

85

フィンランドの学位論文公聴会
浦田 暎三＊

Lecture for Dr. Theses in Finland
Eizo URATA＊

１．はしがき

手続き的には学位を取得しようとする者が，大学に常昨年末にフィンランドのタンペレ工科大学から，学位設してある学位審査委員会に博士の学位を申請するとこの審査員を依頼され，今年 1 月には公聴会に出席した．

ろからスタートする．現実には指導教授がこれで学位論

とても珍しい体験をしたので，記録をしておいた．それ

文になると判断してゴーサインを出したところが初動点をここで紹介しようと思う．また，フィンランドは日本である．博士論文の提出者は，修士に相当するマスター

から最短距離のヨーロッパであり，いろいろ特徴のある

オブアーツの学位を有するものでなければならない，と国でもあるから，それらについても併せて紹介したい．

規定してあるが，これはみな承知の上で活動が開始される．

２．パブリックディフェンス（public defense）

学位審査委員会では，その申請に基づき，主査と，1

フィンランドの学位審査は，他のヨーロッパ諸国や，

名ないし 2 名の試験官を任命する．主査はこの大学の教

アメリカ，
日本などのそれは非常に異なっている．
今回，授，要するに指導教授が任命される．試験官は，申請者

学位の審査員に指名され，その方式をつぶさに体験する及び主査の属する大学に所属する者であってはならない．

ことができた．

通常は国内の他大学の教授が試験官となるが，外国の大全体の日程は次のようになる．

学の教授が試験官となる場合もある．指導教授の推薦に



指導教授から，審査官をやれるかどうかの打診基づいて，学位審査の申請を受けた学位審査委員会のあ

審査官を受ける旨の返事

る学部長の名で，予備審査の試験官を任命する．今回の志願者から論文草稿の発送

私の場合は，外国人が審査員となった例である．



審査官予定者から修正事項，追記事項の通知．



修正した原稿を，学部教授会に提出るのであるが，これは試験官に送付される．試験官は草

これに基づき，学部教授会が論文の審査員を指名．

稿を調べて，必要な改訂，書き直しなどを要求すること

審査員は修正ずみ原稿に対して，内容を審査し，ができる．こうして修正の済んだ原稿に対して，試験官

報告書を作成し学部長に提出．

は評価を行い，
評価報告書を学位審査委員会に提出する．

学部教授会は，報告書に基づき，論文の印刷許可，論文は，当該の学問の分野で広く使用されている言語で公聴会（パブリックディフェンス）開催許可を与あれば，フィンランド語である必要はない．工学部であえ，公聴会審査官を指名．

れば，もちろん英語で差し支えない．このため，英語で

公聴会の開催．

書かれた学位審査規定がある．この評価は，(英語では)



公聴会後にプレス発表．

preliminary examination と い い ， 評 価 報 告 書 を

学部教授会は公聴会の結果に基づき，学位授与をpreliminary examination report という．

決定．

学位の申請者は，学位請求論文の草稿を大学に提出す

評価報告書の書式は決まっていて，その締めくくりの文言が，学位論文としての内容があり，印刷発行して良*教授 機械工学科
Professor, Dept. of Mechanical Engineering

いと宣言している場合に限り，次の段階に進むことができる．

神奈川大学工学研究所所報86

次の段階は，論文の印刷発行の許可と，本試験の試験

第 31 号

３．ドレスコード（服装規定）官の指名である．これらの許可と試験官選定は教授会に大学及び学部から送られてきた書類には，服装規定がおいて，正式指名を行い，学部長が任命する．通常は予あった．それによると，

備試験官がそのまま本試験の試験官になる．この本審査の試験官をオポ－ナント（opponent）という．主査はカストス（kustos）という．

願者，オポ－ナントは同じ服装とする．


学位論文公聴会に相当するのが，Public defense であ人はドクターハットに相当するものを持参する．


授の席を設け，左袖に試験官の席を設ける．指導教授は
パブリックディフェンスの開始と終了を宣言するだけで，カストスとオポーナントであるものは，ドクター
ハットを必ず持参し，手に持って入場する．外国る．口頭試問を公衆の面前で行うものということができる．階段教室の教壇上に学位申請者，その右端に指導教

パブリックディフェンスにおける，カストス，志クラシックな燕尾服と，黒のチョッキを着用し，靴はクラシックシューズとする．



それ以外の発言をすることはできない．

例外として，軍の制服着用を認めるが，この場合装飾のないものとする．

試験会場には，あらかじめ聴衆が集合している．集合

女性の場合は，黒のモーニングドレスとする．

時刻の 15 分後に，申請者，指導教授，試験官の順に入

以上が原則であるが，燕尾服に変えて，ダークス場する．

ーツとしてもよい．どちらにするかは志願者が決学位申請者は演壇の中央，指導教授は演壇の右端，試験官は左端に席が設定されている．それぞれが席に就いたところで，指導教授は開会を宣言する．これに続いて学位申請者が研究内容の概要を 20 分ほどで説明する．
次に試験官が起立して，その一人がこの研究の位置づけ，定する．
ドクターカロンカ（当日夜に行う，学位申請者が招待する祝宴）では，チョッキを白に換え，靴は光沢のあるクラシックシューズとする．

とある．

意味，価値などを 10 分程度で説明する．これが終ると，まさか燕尾服はあるまい．まあ，モーニングがせい

試験官は研究内容に関した質問を行い，申請者がそれにぜいと高をくくっていたら，志願者から，燕尾服着用の答える．一人の試験官が 4 時間以上を使ってはならない

連絡を受けたので，びっくりした．燕尾服など持っていし，公聴会は 6 時間を越えてはならないと規定されていない．仮に持っていても，飛行機で運ぶのは憂鬱な大荷て，質疑討論時間は通常 90 分から 120 分である．この物である．ところが良くしたもので，これに対応する貸試験官による質問が終了すると，聴衆に対して，申請者

し衣装屋があり，そこで借りることになる．外国人がオが他の質問がないかたずねる．申請者が聴衆からの質問

ポーナントを勤める場合の貸衣装代金は学部が支払う，に答え終わったところで，試験官が起立し，学位請求者と規定してある．そういうわけで，衣服も靴も借り物での学識，論文内容が，博士の学位に相当すると評価し，ある．実はカストスも，もう一人のオポ－ナントもすで博士に推薦すると宣言する．
この宣言文の締めくくりは，に何度もこうした経験のある教授だから，当然自分の燕学部所定の形式に従って述べられなければならない．こ尾服を持っている．貸衣装は志願者と私だけである．

れが終ると，指導教授が「これにてパブリックディフェ

試験官に日本人を指名するとなると，旅費と滞在費ンスを終了する」と宣言する．聴衆は，誰でもこの公聴のほかに，こういう費用もかかる．それに大学から会において意見を述べることができる．また，一定期日

Preexamination と Public defence の両方について謝礼

内に学部に対して文書で意見を提出することができる．

まで出る．なかなか大変な出費である．

使用言語は，最初の申請者による発表はフィンランド

ドクターハットというのがまた，フィンランド独特で語とし，それ以外の試験官の宣言，口頭試問に使う言語ある．これはシルクハットに徽章がついたもので，帽子は，他の一言語で良い．たとえば，最初の申請者によるはどの大学でも共通であるが，徽章が大学ごとに違う．

発表以後はすべて英語でさしつかえない．私はフィンラ博士になると，学位記と同時にこの帽子が授与されるのンド語は「ありがとう」，「こんにちは」ぐらいしか知らである．昔の大学教授の絵に角帽をかぶったものを見るないから，英語での質疑応答である．試験官の質問は申が，あれの親類であろう．日本にはそういうものはない

請者には伏せてあり，事前に質問を知らせておくわけでから，私の場合はなしで良い．

はない．

パブリックディフェンスを挙行したことは，公式にプレス発表することも規定されている．日本に日曜に戻ったのであるが，月曜にグーグルで検索すると，掲示がフィンランドの学位論文公聴会

あった．

87

まで，そのような役を自分が担う日が来るとは，考えたこともなかった．水圧駆動装置のコンタミネーションコ

４．余話
今回の公聴会を主催したのは，タンペレ工科大学工学
部の流体動力・自動制御研究所 (Institute of Hydraulics andントロールという研究は，このフィンランドの流体駆
動・自動制御研究所以外では，私くらいしかやっていな
いというのが，選任の理由だったのであろう．

Automation: IHA)で，その所長は Prof. M. Vilenius であドクターカロンカは，たとえて言えば，日本で結婚式る．
学位指導を行ったカストスは，Prof. K. Koskinen で，の後でやる披露宴のようなものである．学位申請者が，この人の専門は水圧駆動である．Koskinen 教授は 1995

学部長，研究所長，指導教授，審査員のほか，研究仲間，

年に最初に IHA を私が訪問したときは，Vilenius 教授

家族と友人などを招待して行う晩餐会である．市内のレの助手を勤めていたが，そのすぐ後に水圧駆動の研究でストランに，40 名位の人が集まってきた．奥さんとその学位を取得し，現在は教授になっている．二名のオポー

友人などが歌を歌ったりして，ああ，これはお披露目な

ナントは私とヘルシンキ工科大学のM. Pietola教授であんだと理解した．それほど大変なことであるということ

る．

も解った．

今回のパブリックディフェンスでは，学位請求論文周ドイツなどはこれに比べるとずっとあっさりしてい

辺の科学技術の概要と，論文の位置づけに関する紹介をる．公聴会が終わると，研究所のどこかの部屋に仲間が

私が，ピエトラ教授が，学位認定の宣言を行う手はずと集まり，
学位取得者がビールを 2 ケースぐらい用意して，した．志願者は約 90 分にわたり，私とピエトラ教授の乾杯しておしまい．日本の課程博士が学部との卒業式で質問に，あまり詰まらずに答えることができて，こちら

一緒に終わるのと同程度である．ただし，日本では論文もホッとした．実際，壇上で答えられずに立ち往生する博士となると，いろいろである．

と，たとえ論文のできが良くとも，不合格となってしまう．もちろん現実にそうした例はこの研究所ではかつてない．そうは言っても，志願者は緊張し，あがってしまう場合は大変である．

５．流体動力・自動制御研究所
IHA の大きさは，次のとおり．所長を含め，教授の数が６，10 名程度の博士研究者，40 名程度の助手，技

これは，パブリックディフェンスの前日に，コスキネ

術員などがスタッフ．修士修了者は毎年 15 名前後，博ン教授の招待で，私と研究所所長のビレニウス教授と会士を取得するのは 1 年に２－３名とのことである．人数食をした．そのときに，ビレニウス教授が昔あった話とに対する研究所の占有面積は，北欧のことであるから，して，聞かせてくれた話にそういう例があったという．

非常に広い．この研究所一つで，わが機械科全部くらい

それはカストスであったビレニウス教授がバケイ先生をになりそうである．設備も良く整っている．ただ，企業

ドイツからオポ－ネントに依頼した時のことである．バとの共同研究が多く，面積にせよ，設備にせよ，どこか

ケイ先生は，今は退官して 10 年経つが，流体駆動の分らが占有でどこからが別の組織に所属なのか，外から見野では，掛け値なしに最も著名な教授である．バケイ先たのではわからないところもある．

生がテキストの中にある記号を，この記号は何を表し

企業との共同研究は日本のそれとは大分異なり，即ているかを尋ねた．それは記号定義表に脱落していたの実用のものが主力である．ここでは，短期に実用，製品

か，どうかわからないが，とにかく流体の粘度を表してに実施することを重視する．
研究していた修士の学生が，いる記号にすぎない．しかし，志願者は質問を受けそこ修了と同時に仕事（＝研究）ぐるみで企業に移動する．

ねたのか，
壇上で顔面蒼白となり，次に真っ赤になって，機械の運動とか，制御を専門にする研究所は，ヨー

声が出ない．志願者の父親はすでに亡く，母親が最前席

ロッパのほかの大学でも，企業との共同研究を主力にすに居た．ビレニウス教授はその母親が心臓病であること

るという状況は同じである．昨今は適用範囲の広い基礎を知っていたので，この事態で母親がどうかならないか

研究などというと，スポンサーが無くなるので，どこで心配したという．まあ，その場はバケイ先生がうまく流もあまりやらなくなった．そういう背景もあって，新興してくれて，ことなきを得たそうである．

のフィンランドの大学と，ドイツの老舗の工科大学との実は，フィンランドの学位公聴会がとてもユニークで格差はほとんど無くなったと思う．

ある，という話は，バケイ先生に昔うかがったことがあ

タンペレ工科大学は，ヘルシンキ工科大学より後発でった．それはバケイ先生が現役時代のことだから，もちあるが，現在では両者ほぼ同じ規模になるまでに急成長

ろん 10 年以上は昔である．今回私自身が依頼を受けるした．ここでは，1987 年を第 1 回とするスカンジナビ神奈川大学工学研究所所報88

第 31 号

ア国際流体動力会議という国際会議が開催されていて，

PISA （ Program

それに出席する関係で，何回か訪問しているのである．

Assessment）で一番の成績ということが話題になる．とこの国際会議も以前は冬とか秋にも開かれていたが，forInternational

Student

ころが，皮肉なことにフィンランドの初等教育には試験

最近は 5 月末から 6 月初めの，北欧としては最も良い天の点を取る競争などというものが無い．
この基礎教育は，候の季節に開くようになっている．
このシーズンならば，教材，給食，スクールバスに至るまで，すべて無料であ

我々にも快適である．

る．次が高校に相当する中等教育の 3 年間である．これ

タンペレ市は，首都ヘルシンキから，内陸に 160 km

は基礎教育卒業者の９割以上が進学する．進学の審査はほどのところにある，フィンランドでは第 3 番目に大き全国統一基準による．全国統一基準の試験があるが，同な都市である．
と言っても人口は約 20 万人であるから，一問題全国同時試験などという無理なことはしていない．

日本の感覚では，地方の小都市である．この町そのもの

高校の次は大学であるが，University と Polytechnic がは，フィンランドという国よりもずっと昔からあった．

ある．ポリテクニックというのは 3.5~4.5 年が就学年数ここへ行くには飛行機（小さいが空港もある），鉄道，バ

で，卒業したらすぐ就職する．年令的には日本の大学にス，車のどれかである．車以外はすべて試したことがあ相当するけれども，高等教育であるが，専門学校であっるが，鉄道が最も便利である．飛行機は待ち時間が多いて，こちらは学費を取らない．

ので，到着までの時間が長くなる．バスも同様である．

University は 5 年であるが，学費がかかる．始めの 3

鉄道は 1 時間待つことは無い．今回は研究所から車で迎年修了で学士(Bachelor)，
残り 2 年修了で修士(Master of

えに来てくれたので，さらに楽であった．移動の実時間

arts)となる．University は最近の日本で言えば，大学院

は，飛行機以外はどれも同じ程度の 2 時間前後である．

大学に相当する．University と政府が規定しているのは冬に訪問するのは今回が初めてであった．冬のタンペ

20，この中には，3 つの工科大学と，3 つの経済・ビジ

レは，日が短い．明るくなるのは 9 時，暗くなるのは 3

ネス大学も含まれる．工科大学では，ドイツなどと同じ

時半．一日中雲が垂れ込めていて，3 日間で太陽は一度で修士終了後，研究所に残って助手を勤めながら研究をも見なかった．こういう天気が 3 ヶ月も続くという．今進めて，博士の学位にチャレンジすることができる．も年は平年よりも 20°以上温度が高く，昼の温度は摂氏

ちろん大部分の人は，修士修了により就職していくので0°である．夏になれば，夜がほとんどなくなるが，冬ある．博士となるまでの年数は，分野により人により異は夜ばかりである．
渡り鳥が他所に移動するわけである．

なるが，アメリカや日本のような 3 年でなれる博士課程

人は鳥のようなわけにはいかない．森と湖というのが，はない．ドイツの工科大学では，Diplom が修士に相当

この国のシンボルのように言われるが，まともに冬になし，その後助手をしながら博士学位取得を目指して研究

れば，氷と雪に閉ざされる．でも，今回は雪も氷もほと活動を送るが，だいたいこの期間が 5 年以上，10 年以内

んど見なかった．地形は平坦であるが，岩などがむき出である．これとフィンランドの University は良く似ていしである．ところどころに岩が残ったままの畑が多い．

る．多分ドイツを手本にして作った制度であろう．高等岩がいつまでも残っているのは，風化を促進する微生物

教育の志願者選抜は，高校までの成績と入学試験の併用が尐ないことによるのではないか．ドイツあたりまでなである．

ら，雪のないところは冬でも芝生におおわれているのでこのような高等教育への進学制度も，大学の組織も変あるが，フィンランドでは，雪も氷もなければ，土と岩革の時期に来ているそうである．それに伴い，研究所組が素肌をさらしている．薄い土の層の下にすぐ岩盤があ織も変更される．流体駆動自動制御研究所 (Institute ofる．これは都市で見られる工事現場を見るとわかる．東Hydraulics and Automation，略称 IHA) は，2008 年 4

京では，地下鉄工事で道路を掘り下げても土がほとんど

月から知能的流体動力・自動制御学科(Department ofであるが，ヘルシンキではすぐ岩があって，その間を尐Intelligent Hydraulics and Automation，略称 IHA)としの土が埋めているという状態である．

衣替えするという．

６. 教育制度とフィンランドの大学
フィンランドの基礎教育は９年で，ちょうど日本の小学校と中学校を合算したのと同じである．フィンランドの教育というと，OECD(Organisation for Economic
Cooperation and Development)でやっている先頃のまだいろいろ話はあるが，残念ながら紙面が尽きたのでこれで終としよう．
ここに書いたことは，私的見聞で，
間違いがあれば，ご叱正を請いたいと思う．

89

私は学生に鍛えられて成長できました
丹下 敏＊I was brushed up by companionship with students for many years
Satoshi TANGE＊

１．私の学生との付き合い方② システム入力

今、私は「 曙 光 」なるタイトルを冠した分厚い書籍

ここでいう入力とはシゴキの対象となる学生、つまを手にしています。これは平成元年（1989）に経営工学

り私が卒業研究を指導することになる皆さんのこと

科設立 50 周年を記念して発刊されました。この中に私です。皆さんの特性(入力特性)はおおむね以下のようと学生(卒研生)との付き合い方について「卒業研究指導に考えています。

システム」という体裁でわかりやすく説明している部分

a. 学力水準：中または中の上があります(pp.448－550：研究室紹介「丹下研究室」）。

b. 学習意欲：自分のやりたいテーマを用意してくる

このシステムは現在でも健在であり、毎年 4 月の卒研

学生はゼロ，やりたいことに問題意識をもってい

指導スタート時のガイダンスで学生に説明しています。
このシステム記述モデルには、私の学生との付き合い方

る学生は約 20%c. 可能性（潜在能力）：大いにありの基本姿勢が的確に記述されていますので、以下にこの（これが故にシゴキ甲斐あり）

部分をそのまま抜粋して示します。

d. 指示持ち人間が多い（指示すればちゃんとやる／＜卒業研究指導システム＞

e. まれに自己主張する学生もいるが、この主張たる

コツコツ努力する／自己主張をしない）① システム機能やピントがズレたガキっぽい内容が多い

卒業研究指導の基本コンセプトは
“シゴキ”
である。

f. 仲間同志でケンカしない（我関せず／知らんぷり

このシゴキが私の指導の理念であり、原則であり、ル／コミュニケーション能力不足／社会性の欠落）ールであり、すべてであります。私は学生諸君から年③ システム出力

間一人当たり 120 万円以上の指導料をもらっているの

出力とは卒業研究を完成させた学生と卒業研究のです。学生諸君のオヤジさんの身になって考えると、内容を意味します。出力とは別の表現をすると、私いい加減で中途半端な指導をしていては 120 万円に相の指導目標でもあるし、卒業研究成果の評価尺度と当する価値を付与できないと考えます。しかる理由かしても使えます。出力特性を以下に要約します。

ら学生をシゴキまくることにしました。

a. 一年間の卒業研究を通して“自分もやったらでこの機能のレベルを一段階展開して“シゴキの直接の目的はなにか？”または“何のためにシゴクのか？”きた”という確信とそれに裏付けられた自信をもてた学生という質問をしてみます。その答は“サービス”です。

b. １２０万円の元を取った学生。

学生諸君には濃密なサービスを提供しなければなりま

c. 社会が納得する水準の研究内容（どこの大学でせん。つまり“シゴキ”は濃密サービス機能を担っている手段であります。

発表しても通用する水準）④ 変換過程（入力→出力）
以下の手順に沿って卒業研究を指導します。

*准教授 経営工学科
Associate Professor, Dept. of Industrial Engineering &Management#1. テーマの決定* 自分がやりたいテーマを私に提示してください。
（やりたい事とできる事の判断は私が行う）

神奈川大学工学研究所所報90

第 31 号* 工場実習が多います。これは私と付き合ってくれた(闘ってきた)学生* 自分でテーマを決められない学生もかなりいる(敵)が自分を鍛えてくれたお陰だと考えます。学生に感* ５月の連休明けまでに決定

謝しなければなりません。

#2．文献学習/実習工場決定/実習準備学習

以下に学生との付き合いのお陰で得ることができた私* 卒業研究優先への貴重な贈り物、つまり学生が鍛えてくれて得られた・アルバイトは原則として禁止

３つの事柄について述べます。

・就職内定でも卒論が合格しないと卒業できない

１）教師の“心構え”を教えてくれました#3．卒研の本格的展開（実習/調査/データ収集など）

学生は私の言動を想像以上に鋭く観察し、判断し、反* 夏期休暇か稼ぎ時応していることに気付かされました。私の見るところ、* 夏期休暇の中間時期に合宿あり

約 3 分の１の学生は私の批判者であったように思ってい(前半のチェックと後半の計画）

ます。講義中に説教調で格好つけていくら立派なことを#4．最後の追い込み（１０月から１２月）

言っても、このことと日常的な言動が一致しなかったり、* 年内卒論下書き完成

後日このことと矛盾した内容を話したりした場合には、* しつこいチェックが延々と続く

強烈な拒絶反応を起こす学生にしばしば遭遇しました。

⑤ システム能力（指導者：丹下）

学生は教師の“いかさまぶり”を瞬時に見分ける本能的* シゴキにかけては天下一品な能力を有しています。これは恐ろしいことです。批判*“オニの丹下”の異名が流布しているようだ

者としての学生の存在こそが私を成長させてくれたと思（本人は“ホトケの丹下”のつもり）（世の中はややこしくて面白い）っています。
学生に鍛えられた結果、私は知的サービスを学生に提* “いい加減さ”の徹底撲滅者供するプロであると豪語できるまでに成長させてもらっ* 濃密なサービス提供者たと確信しています。プロの卒研指導のコンセプトを以* 学生諸君の要望に対応できる十分なキャパあり

下にまとめておきます。

⑥ システム環境* 躾（しつけ）の場（社会性の涵養）* 厳しさと優しさ、怒号と談笑が飛び交う複雑系* 居心地の良い研究室環境（人間関係）にしたい⑦ システム運用＜卒研指導の基本コンセプト＞★ 潜在能力の顕在化
・チンタラ過ごした 3 年間でだらけた気持ちを元に戻す／錆び付いた頭を滑らかにする・“やればできる”という犬の遠吠えレベルから

システムは運用されてはじめて意味をもちます。

“やったらできた”という確信レベルに到達させる

いくら素晴らしい、ユニークなシステムが構築されて・自信のなさ ／自分のなさ／目標喪失の世界からも、そのシステムが運用されて機能が十分に発揮されなければ無意味です。
システム能力要素である人間（丹下）が入・出力要素となる人間（学生）に働きかけるサービス機能を有するシステムでは、とくにシステムの運用が重要になる。私はシステムの設計者であり、システム要素（人脱出させる★120 万円と対価の知的サービス提供
・親父さんの身になって考える
・もとを取れない学生にはもう 1 年の追加サービスを保証する★知的作業の厳しさと楽しさの実体験的能力）であり、システム運用者である。一人三役の・エンジニアリングのプロセスを実体験する責任の大きさと重さに押し潰されないように頑張りま・“いい加減”では済まされない世界の認識

すのでよろしく。

・本物のよさを知ってもらう★ガキの世界からの脱却～躾(しつけ)～

２．学生に鍛えられて得られた成果（学生からの贈り物）
私は卒業研究指導ないしは授業のシステムを自分で創り、運用し、指導・実施してきたわけです。まさにエン・世の中は甘くない／世の中は広い・教養を身につける・ガキの習慣から脱する

ジニアリング、マネジメント、オペレーションの三役を一人でこなしてきたわけです。このようにあらためて考次にプロの指導サービスを施すに際しての行動原理をえてみると、すごいことをやってきた自分に気づかされかなりの年月をかけて探求しました。その成果として、

私は学生に鍛えられて成長できました

学生への真のサービスには“シゴキ”なる行動原理が最もふさわしいと考えるに至りました。
以下に私が導出しました“シゴキ”の７原則を示します。

91にもプラス影響を与えてくれました。
現在までに最も印象深いマラソンは1997 年秋田100km
マラソンです。正式名称は「北緯４０°秋田内陸リゾー＜“シゴキ”の 7 原則＞

トカップ 100ｋｍマラソン」(角館→大館)です。完走制

１．濃厚サービスの原則

限時間 13 時間のところをギリギリの 12 時間 54 分 25 秒

２．指示待ち人間抹殺の原則

で完走できました。60 歳で 100km を完走できたのはこの

３．いい加減学生との徹底抗戦の原則

大会で完走することを目標にしてコツコツと積み上げて４．
“じっくり腰”の原則

きた日ごろの走りこみにあると思います。走行中に計測

５．惚れ込みエネルギー保存の原則していたラップタイムを見ると、最初の 10km の時間：1

６．
“ガキよさらば”の原則

時間 14 分 55 秒と最後の 10km(90km～ゴール地点)の時

７．
“ひと皮剝き”の原則

間：1 時間 14 分 28 秒がほぼ同じでした。これは最後まで制限時間内で完走するという目標への執着心によるも

２）体力が必要だと教えてくれましたのです。目標はそれを達成して始めて意味を持ってきま

私は 55 才から突然走り始めました。 なぜ？ なぜ？

す。
やったらできたという達成感は自信につながります。

なぜ？・・・・。 周りの者は驚いたようです。私自身“やればできらぁー”は単なる犬の遠吠えに過ぎず、タも正直言って“なぜ？”でした。今にして思えば、学生

ラ・レバの世界です。努力して苦労して“やったらできとの付き合いをあと 15 年続けていくために必要な体力た”という実績こそが自信につながり、成長を促します。

に衰えを感じた自己の生存本能のなせる技であったと思学生との付き合いを通して教わった体力の必要性から始っています。
とにかく 55 才までスポーツに全く関与した

まったランニングによって得られた私の哲学は、再び学ことのなかった自分が早朝ランニングを始めたのです。

生にフィードバックされて学生の指導原理になったよう学生との付き合いの中で、濃密な教育サービスを提供です。

し続けるには“体力が必要だ”ということを私に気づかせてくれたのです。私がサービス濃度を薄めることなく
70 才まで教育活動を続けられたのはランニングのお陰であり、これは学生からの贈り物であったのです。
高齢化してくるといくら気力はあっても体力がなければその気力を行動に移せなくなります。濃厚サービス提供者を自認・自負している私にとって、体力の衰えによって気力をなくしてしまった私と学生との付き合いは想像すらできないことです。
とにかく走り始めて 1 年後にはフルマラソン大会に参加しました。
途中 30 ㎞付近で両足のふくらはぎが時間差でもって痙攣（こむら返り）しましたが、4 時間 30 分台

３）私の研究意欲を刺激してくれましたのタイムで完走できました。ここまで来ると継続欲がい

私は当初 65 歳で退職するつもりでいました。
その理由

やがうえにも湧出してきます。早朝ランニングも完全には大学人としての研究・教育への意欲は 65 歳を過ぎると習慣化してきました。
この習慣は今日まで 15 年間続けら維持困難になるのではないかという懸念でした。しかしれています(ほぼ週 3 日、1 日 10 ㎞の早朝ランニング)。

この懸念は阪神大震災によって見事に吹っ飛んでしまい

年３～５回のフルマラソン大会に参加して走っています

ました。私の実家は神戸にあり、退職後の住み家となる(タイムは３時間５０分台～５時間）。最近は５時間を家屋が倒壊してしまいました。家屋再建のために銀行か

少々オーバーするようになってきました。

ら融資を受けた際、完済時点を 70 才にされてしまったのランニング生活の中に年に何回かのフルマラソン大会に参加することの意味は人間には目標が必要であることです。
銀行から 70 才まで働いて返済しなさいと言われたのも同然です。

に帰結します。目標もなくただ漫然と走るという行動は体力的には自信は持てましたが、問題は気力、つまり人間には不向きです。この身をもっての目標の重要性を研究と教育への意欲でありました。講義中とか卒研指導認識できたたことは、学生の卒研指導、自らの研究活動中に過激サービス精神で辛辣なシゴキをしてきた私が意神奈川大学工学研究所所報92

欲をなくしてしまっては、私の美学が成り立たなくなっ

第 31 号

３．結び ～現状認識からの大胆な提言～てしまいます。ここで私の意欲を支えてくれたのは講義

本随想のタイトルをみて“学生を教育する人間が学生と卒研指導で私と付き合ってくれていた学生諸君でした。

に教えてもらいました”とは何事かとお叱りを受けるか

私のシゴキに耐えてがんばってきた卒研生の素晴らしいも知れません。しかし私は長年にわたっての学生諸君と研究成果を目の当たりにして、私の研究意欲は大いに刺の付き合いを通して鍛えられてきたのは確かです。人間

激されました。 そして 65 歳以降も意欲減退の兆しを全は鍛えられれば必ず成長するものです。この意味から学く感じることなく、今日に至っています。65 歳から 70

生との付き合いから、私は教育者としての考え方、教育

歳までの私の研究実績がこのことを証明してくれます。

方法に大なる影響を受けました。

最近 5 カ年の研究業績を以下に示します。

とにかく教師がその社会的権威をもって生徒、学生に

1) A study on decision support tool for system change.

対応する時代ではなくなりました。
（世間には未だに権威（Proceedings of the 16th ICPR, フィンランド、2003）

を振りかざして学生から軽くあしらわれている教師もい2)システムコストをターゲットとしたシステム変更意思るようですが・・・）今日の日本における教育問題の荒決定支援、（日本ロジスティクス学会誌、Vol.3

廃と混乱の原因の１つに権威に代わる教師の確たる存立

No.2,2004）

基盤が見失われている点にあると考えます。

3) A research of flexibility index for SCM design(Proceedings of IMC 21、アイルランド、2004)
4) Business process innovation in competitiveenvironment (Proceedings of ２nd Euro Conf. of MOT
イギリス、2006)
5) Total logistics taking into account of product life
cycle (Proceedings of ICLS, 東京、2007 )6) The role of IE in competitive business environment(Proceedings of 37th International Conf. on
computer and IE, エジプト、2007)
7) 経営革新とインダストリアルエンジニアリング、神奈
川大学工学研究所報（30 号）、2007・11 月
8) 製品ライフサイクルを考慮したトータルロジスティ
クス、日本ロジステイクスシステム学会誌 vol.No.2
9) Light vehicle lease business based on productlifecycle logistics（ICLS 2008, Bangkok, Paper
already accepted,2008 11 月発表予定）

そこで最後に長・中期的観点からの大胆な教育ビジョンの一端を提言させていただきます。
提言 1：初等、中等教育について① 人間大好き先生が生徒を教える・生徒から尊敬される先生でないと生徒はついてきません。
・尊敬できる先生の最も重要視される資質は“人間が好きなこと/子供への愛情”です。
・このような先生の採用問題が重要です。
② 先生の給与を 2 倍にする・ 人間大好き先生は貴重な存在です（サラリーマン
根性ではダメ／生徒への愛情が重要）
・ 敬意の念で社会から認められるエグゼクティブ（プロフエショナル）としての処遇・ 結果として母親が尊敬する→子供も尊敬する
提言２：大学の専門教育について① マスプロ教育の解体→“塾”方式の集合体とする・システムへの入力を絞り込む（動機、目的、学力、

現在、最後の卒業研究の一環として、このままでは“地問題意識などで入学者を絞り込む）

球がヤバイ”という問題意識を共有できた数名の学生と・とくに工学部では研究室＝塾として、研究室ごと

ともに、地球環境問題と真正面から取り組んだ研究プロに特徴ある教育・研究内容、教員を確保する

ジェクトを展開しています。今年度は自動車産業における生産と消費のパラダイムを大胆にシフトするべく、「軽自動車リースビジネス開発」を狙っています。

・“ゼミの神大”を言葉ではなく、形で具現化する② ところてん押出し方式の解体
・教育にはお金がかかることを前提とする・システム出力(卒業生）水準を高くする・社会から評価される卒業生を出力する
以上

93

学生たちと建築史に浸る―歳老いたカウボーイの感慨―
西 和夫＊

Practice in History of Architecture
Kazuo NISHI＊

建築史フィールドワーク

り、あるいは最新式の環境設備である。寺も神社もそし

建築学科のカリキュラムに「建築史フィールドワーク」て民家も、すべて古くさい過去の遺物にすぎないと彼等という科目がある。シラバスには、「建築・町並み・集落・は考える。そんなものを見ても、建築の進歩発展には少都市の見学、調査などが内容」だと書かれており、通常しも役に立たないと信じている。だがしかし、そんな彼の授業と重ならない時間を選び、集中授業の形式で実施

等にも、長い年月の試練に耐えた建築の良さは自然に伝される。歴史的建造物や解体修理工事現場の見学など、わるらしい。

現地に出向いて実施する科目である。

平城宮跡へ行くと、古代人のスケール感覚が実に雄大

たとえば冬の寒い日、ちらちら舞う雪の中を学生たちであったことをいやというほど思い知らされる。都市をと京都や奈良を歩く。――というといかにも風流だが、作ることの大変さと、奈良時代の人々がその大変さにぶ

実情はいささか違う。

つけたエネルギーとが、現代都市にしか興味を感じなかった学生にも何となく伝わってくる。

４０人の学生と歩く
まず、同行する学生たち 40 人を想像していただきたい。

学生たちは発見する

すでにそれだけで、風流とは遠いことが御理解いただけ

新薬師寺の化粧屋根裏や柱・梁の構造を見ると、素朴るだろう。しかもこれは授業の一環であって、私の好きな中に力強い構造美があることを、構造設計に興味をもなところを勝手に歩くことは許されない。

つ学生が発見する。

単位不足を補うため、歴史に興味をもたない学生も参

法隆寺夢殿や伝法堂を説明した後で、この奥に中宮寺加する。当然のことながら彼等は、選択科目の建築史はの弥勒菩薩があるよ、と一言付け加える。どれどれと野受講していない。

次馬根性で見に行った学生がうれしそうな顔をして帰っ

しかし、実は、かような諸君と京都・奈良を歩くのもてくる。京都広隆寺の弥勒の話をすれば、「よし、帰りになかなか面白いのである。数日、ただひたすら建築史に京都へ寄ってぜひ見てこよう」と張り切る。現代デザイ浸っていると、最初は興味を示さなかった学生たちが次ンしか興味のなかった学生が、である。しかも「人間て、第に目を輝かせてくる。

本当にどこにでも住んでいるんだな」とか、「神社は、そのあたりで一番景色の良い所にあるぞ」などと、彼等が見ることの大切さ

発見するのだ。

「やっぱり来てよかった」などとは、彼等はなかなか言わない。彼等が信奉するのはデザインの最先端を行く
現代建築であり、コンピュータを駆使した構造理論であ

風流とはほど遠い
もちろん全員がこういう具合だとは限らない。何もつかめず、風邪だけひいて帰る者、すてきな美人に遇えた*教授 建築学科
Professor, Dept. of Architecture

ことを胸に大切にしまって帰る者など、色々である。だが、こういう学生も、何年か経って、皆と歩いた風景を94

神奈川大学工学研究所所報

ふと思い出すに違いない、そう私は思う。

第 31 号次元の存在だから、内部空間は実際に中に入って体験す

こんな具合に、毎年、建築史の世界にどっぷり浸りにるしかない。
写真を見ても説明文を読んでも限界がある。

行く。
実情を知らぬ人にうらやましがられると、「いやとだからこそ、カリキュラムに現地見学が組み込まれていんでもない。何のことはない。カウボーイですよ」と答るのだ。

える。元気でエネルギッシュで、好奇心旺盛で、と同時に厚かましくて、ちょいと非常識な学生たちとの付き合
いは、体力が勝負なのだ。

歳老いたカウボーイ
見ること、体験することが大切なのは建築史の研究一

こうしてカウボーイを継続して 30 年、相変わらず学生

般に当てはまる。私の研究室は、長年にわたって町並み

たちと歴史的な町や建物を見学して歩く。何年たっても調査と町づくりを実施してきた。
「学生よ、町へ出よう」

見学の様相は変わらないが、ひとつ、大きく変わったこと学生たちに呼びかけるのも、同じ理由だ。建物を調査とがある。それは、年ごとにカウボーイが歳老いたことし、その成果を生かし、町の人たちと力を合わせて町づだ。

くりに取組む。
そのとき、学生の行動の基礎になるのは、
歴史的な眼をもち、その眼で対象をしっかり見ること、建築は現地に行くしかない

これである。

改めて言うまでもないが、建築は見学したければ現地授業の一環として建築や都市を見て歩いた経験が、学へ行くしかない。絵画や彫刻は時どき美術館や博物館で生たちが今後生きていく上に、きっと役立つに違いない。

見ることができるが、建築はそうはいかない。しかも３歳老いたカウボーイは、そう確信している。

95「贅沢で我が儘な時間」
室伏次郎＊

Willful and luxurious life
Jiroh MUROFUSHI*

大学教員という、そうなるまで想いもよらなかったこと

マチュア教師の私を気遣って軽減して頂いたことでした。

に奉職して、１４年となりました。本年度を持って退職

そして、何も考えずに自信を持ってしゃべれる唯一のこさせて頂くこととなり、様々な場で沢山の方の助けを頂と、建築家とは何か、建築とは何か、文字通りの自らのいたことが先ず思い出されて、有り難く、心より御礼申

職業意識、日常を一気にしゃべったことを、またこの開し上げます。

き直りの最初の講義で９０分間しゃべり通すことが苦ではないと実感し、ほっとした気分であったことを、いま多くの諸先輩の方々には比べるべくもない短い期間でしでも懐かしく鮮やかに思い出すことができます。

たが、‘８６年に非常勤講師として建築デザインを担当
させて頂いたことを皮切りに建築学科にお世話になるこ

建築をデザインするとは、設計には正解がないということ２０年余となり私自身には永くもあり、あっという間とを自覚しつつ思想をモノの在り方に変換し、これが最で短くも有るという実感です。
そしてそこでの生活とは、も正解に近いと判断されるとしてプレゼンテーションし、大変我が儘で贅沢な時間を過ごさせて頂いたという想い世に問うということだとおもいます。これを「教える＝であります。つまり自身には得難い勉強の時間でありま

正解を示す」となると押しつけでなければ傲慢というこした。一方、研究者たるべき大学人らしくはなにも出来とになるでしょう。

ないままに過ごしてしまって・・という想いであります。

そこで、「私はこのようにやってきているがどうだろう

建築学科という場所の特質として、学研ならぬ建築デザか？」という具合に、我が方こそ全ての授業がこれすな

イン実務者の立場からもの言うことが、また建築の現場

わち「教える事こそプレゼンテーションだ」ということからの生の声が、ものづくりの原点を学ぶ学生さんの将になり、教えるとは言いながら当方が日々評価されると来にむけて必要とされる、其の一点についてのみ建築デいう学生と教師の立場が逆転しているような生活でありザインの現場でその時点までに３０年間を過ごしていたました。

私の多少の存在理由があるかと考えたことでした。

一方、事務所に於いて仕事としてデザインすることとは、

非常勤時代から、日頃「建築は教えられないことだ。自

コミュニケーションのなかで多くのアイデアを検証しつら学び取るのだ！建築を学ぶとは自らを表現するプレゼ

つ、限られた時間のなかで「決める」という行為の結果

ンテーションを身につけることだ」といって来ただけにであり「建築を教える」こととの決定的な違いです。

正面切って教える事と向き合って、さぁどうしよう、とこのように大学生活自体が私にとって貴重な勉強の機会

冷や汗をかきながら最初の講義に臨んだものでした。そであったとする所以であり、また、学生さんに「実務設れは学部１年生の「建築のデザイン」という建築のすべ計におけるデザインとは決める仕事、すなわち価値観をてにわたり何を語っても良い授業でした。しかも最初か提示して責任を引き受ける仕事、建築家は決めることがら毎週ではなく半分は複数担当で・・と教職未経験のア出来る人」と説明してきた所以でもあります。
このような観点から大学院生との恊働作業で実施コンペ*教授 建築学科
Professor, Dept. of Architecture

ティションへの応募がきわめて意義深い教育機会であり、私にとって忘れ難いものとなっています。

96

神奈川大学工学研究所所報第 31 号

１４年間で総勢１００名を超える当研究室院生との生活

事は意のままにならないクライアントの存在と格闘し、の記憶は、この研究室チームによるコンペティション応場合に依っては頑迷な所長の存在という枷を乗り越えて募に凝縮されます。

考えることで、敗戦ではないまでも小さな挫折の繰り返制約された時間のなかで可能な限りの多様なアイデアをしを経験し、終わりのないそれに耐えて考え抜くことで検証し、最後のスリリングな「決めること」を経てプレはじめて「正解に近いと判断される」プレゼンテーショ

ゼンテーションに向かう。作業工程の立案、多人数デザンに成功することができるものだからです。そしてこれ

イン・ディスカッションの運営と進行、プレゼンテーシ

らの全ては、経験という裏打ちに根ざすプロフェショナ

ョン仕方の立案、それら全てが院生の自主運営です。私

リズムの大組織の指向と異なり、建築デザイン・アトリ

は横にいて時々質問を発します。実務同様のデザイン・

エでの手づくりのデザイン・プロセスと同様であり、アキャリアであり院生も自主的にならざるを得ない自分にマチュアリズムの「自由と創造」の意識を根幹としていエキサイトしていることが良くわかります。そして結果ることです。

を待つ・・。
当然と言うべきか、累々と連戦連敗１４年の歴史パネル

粘り強く、在らまほしきものを追求しながら、オリジナが壁にかかっています。

リティーを求めて、自信を持ってなお畏れをもって結果

２０あまりのチャレンジのうち最優秀賞、優秀賞それぞを世に問う。学部生、院生とともに自由にそういう生活

れ１回が有ります。無論それは誇り高い記憶ですが、敗を過すという、贅沢で我が儘な時間を許して頂いた１４戦の経験が大切だとおもっています。なぜなら実際の仕年間に心から感謝しています。

室伏次郎

97

楽しい大学生活でした
大熊 武司＊

It was satisfactory life with the university
Takeshi Ohkuma＊

はじめに
2009 年3 月末日をもって退職させて頂くことにしました。

られて、思い切り反論しました。
当時は本学も大学紛争の真っ最中で、連日大衆団交にか1971 年 4 月に専任講師として教員生活をスタートして 38り出された（当時の学内状況については、高木先生（名誉年、良好な給与と研究条件、リベラルな大学、建築学科の教授）の「建築学科草創記」、所報 No.30 を参照されたい）。

雰囲気そして頑張りや揃いの研究室 OB に支えられて「楽私は、本学勤務になる直前まで母校の院生連絡会議の建築しくまた満足できる研究生活、教員生活」を送らせて頂き

代表を務めていましたので、「ノンポリ」とはいえ学生気分ました。以下にその一端を披露させて頂きますので、ご笑が残っていて、団交が進むにつれあるいは団交のたびに窮覧下さい。

地に追い込まれました。そんな窮状や会場から「救出」してくれたのが、この 3 月に退職された前電気電子情報工学

面接試験・大衆団交科教授の辻野先生（名誉教授）です。

昨年度から建築学科の就職委員を務めているというここの縁で、辻野先生とは「簡単には断れない長いお付きともあって、機会あるごとに、学生に面接試験の意味とか合い」をさせて頂くことになりました。もっとも、メイン

大切さを説明していますが、学生から「先生も面接試験を

は「暗くなると掛かってくる招集電話」で、居留守を使う受けたのですか」という質問を受けることがあります。
「経

先生も結構いましたが、辛先生（名誉教授）、西久保先生、験あるよ」と忚えたところ、「その頃も抑圧的面接というこ

許先生、それに私などはよく集まり、高級ウイスキーと安とがあったのですか」と聞かれた。
「何だ、その心理学の面いつまみで、大学、工学部、学科のこと等々についてある

接みたいのは」と聞くと、「私は体験していませんが、高圧

こと無いことをケンケンゴウゴウ、時にカンカンガクガク

的あるいはいじめ的態度・もの言いで面接されることのよと忙中閑有り（？）の一時を楽しんできました。

うです」と説明してくれた。
「ああそれならば、私も経験あるよ」と忚えました。

大学では何が学べるの？

私は 71 年 3 月に母校の博士課程を修了し、4 月から専任

高校時代を母校の付属工業高校で過ごしました。大学へ講師として本学勤務のスタートを切りましたが、公募に対の優先入学はありませんし、もっぱら、就職することを前し当時としては異例の複数忚募となり面接試験を受けるこ提としていました。しかし、勉学が進むにつれて「もの足とになりました。そして、ある教員から「我々が望んでいりなさ」を感じるようになりました。その頃、母校の教員

る振動ができる教員というのは、地震がわかる教員のことが講義をする「化学」の授業に出会い、それまでの授業にで、君のは風だ。無理じゃないか」と言われた。一瞬どきない充実感を味わいました。そこで思い切って先生に「大っとしましたが、そんなことを言われて静かに自己弁護す

学では何が学べるのですか」と質問しました。先生からはるようでは世の中やっていかれないし、何よりも「私は母「知識の習得は当然だけれど、何故を問う体質、問える力校から推薦状をもらっているのだ」という変な自信に支えを身につけることができる。もっとも、本人次第だが」という答えが返ってきました。親を説得して大学へ進みまし*教授 建築学科
Professor, Dept. of Architecture

た。大学の授業の多くは期待に忚えてくれましたが、知識の切り売り（カタログ授業）や教科書通りの授業も結構あ98

神奈川大学工学研究所所報第 31 号

りました。幸いにも、当時は「出欠をとる」ということがとして NHK が取り上げ、「テレビ初出演」という栄誉（？）

ほとんど無かったので、「時間の有効利用」ということで、に浴しました。

期待はずれの授業にはほとんど出席しませんでした。時代

この B 方式はその後、時の流れの支援を得て、皆様ご承がそうさせているのか分かりませんが、「出席を強要し、成

知の通りのプレゼンテーション重視という原点にたった公績に反映させる」という最近の考え方にはなかなか同調で募制推薦入試方式に姿を変えました。なお、この方式はそきません。勉強したい者、努力しなければと思う者が出席のまま、今年度スタートの AO 入試に引き継がれました。

すればよいのであって、授業法に問題があるのであればそ何かと議論をする建築学科ですが、サッパリして後を引れを改善すればよいと考えるからです。
「努力する者に出くことがなく、遠心力と求心力の絶妙な（？）バランスで来るだけの支援をすること」が最も大切なことだと思いま

坂を登っていくこの学科は好きですね。

す。FD の一環として実施されている「授業評価」、「研究
授業」が良い方向に展開されることを期待します。
このような経験、認識が私の「教育方針の基礎」を形作

学者としてやっていけるか？
大学の教員になることを決めたのは修士 1 年の時でした。

っています。特に、研究室での学生指導にあたっては「自とは言え、決断までには相当迷い、指導教授はじめ何人か分で考え、動く体質の育成」、「Why、What、How の明確なの教授に質問しました。
「私はやっていけるでしょうか」と。

仕分けと把握」に重点を置き、「技術者としての背骨を持つ

明らかに愚問ですが、「研究が好きならば」という答えの他ように」と言う言葉で送り出します。社会経験を踏んで 30に、ある教授から、「推進力は、研究欲か金銭欲か名誉欲」

才位になった卒業生から感謝の言葉をもらえることが多く、 といった禅問答のような答えを頂いた。善し悪しは別にし「子育て」と同じだなと自画自賛しています。

て後二者の「欲の目的」は明解で、それだけに「研究欲の卒業研究や修士論文の作成・発表の充実という点では、

目的」
については解釈ができませんでした。
当時の大小様々学科としても創設後まもなくの頃から改善の努力をしていの団交でも良く取り上げられた「研究のマスターベーショ

ます。第 1 歩が「卒業研究・修士論文梗概集」の作成です。

ン」を皮肉っただけの言葉とは思えず、今日まで引きずっ私の提案によるもので、日本建築学会大会学術講演梗概集ています。

の作成要領をひな型とし、1980 年度発表会からスタートし母校の卒業研究、修士・博士課程は藤本盛久先生（元本ました。その後、デザイン系では「勉学のモチベーション

学学長、理事長）のご指導のもとに過ごし、修士課程までアップを計る」ということで、白浜先生（名誉教授）の提は鉄骨構造に関する研究を進めました。しかし、学者にな案により修士論文優秀賞、卒業研究優秀賞が設けられまし

ることを決めた時点で研究分野を替えました。理由は 3 点た。構造系、環境系では、研究室のテーマ等に強く依存すセットで、第 1 が鉄骨構造のおもしろさは「製品開発」にるということで導入を見送ってきましたが、2005 年の「カ有り、私の性分にあわないという判断、第 2 が「これからリキュラムを独立させての正式なコース制」の導入を契機

は長大・超高の構造物が増え、耐震問題だけでなく耐風問に、両系も 2006 年度発表会より、「プレゼンテーションの題も重要となる」という恩師の言葉、そして第 3 が耐風問

出来栄え、質疑忚答の出来栄えに重点をおいた系教員全員

題は構造工学だけでなく気象学、流体力学、振動工学、確による評価」に「指導教員による普段の研究態度の評価」

率統計学等幅広い分野に関わり、「解析が好き」な私の性分を加えるという審査方法を前提として、同賞を導入しましにも合い、また世界的に見ても研究者が尐ない、という 3た。因みに、受賞成果の概要を学科 HP で公開しています。

点です。

改善は入試方法にも及びました。デザイン系の入試方法

専任教員としての研究は母校との共同研究で始まりまということを強く意識した 1987 年度からの「B 方式」の導した。すぐに電電公社（当時）の高層局舎の耐風設計とい入です。私はデザイン系の白浜先生の部屋にお邪魔するのう実プロジェクトに参加でき、風洞実験を日本板硝子の風が好きで、何かと雑談をするのですが、その中から飛び出

洞で行いました。具体例を通しての実験法の勉強、海外かしたのがこのB方式のアイディアです。
私が为任のときで、らボールベアリングを輸入しての空力振動実験模型の開発

建築学科としては全員賛成で問題は無かったのですが、という幸運に恵まれました。1973 年のことです。これを契「外国語、経済学部の数学と同様の数学、小論文」を試験機に共同研究の相手も増え始めましたが、自前の研究は、科目としたために、「工学部としてはまずいのではないか」

環境系が以前使っていた 12 号館ドライピットに設置されをはじめ、教授会では厳しいチェックが入りました。何とた風洞を使うしかないために、思うようには進みませんでかクリアーしましたが、小論文を「論文を読ませ、その为した。そこで、卒業研究の一環として新風洞を作ることに旨を絵で表現する」という内容としたので、画期的な方式しました。場所は同じですが、送風機は当時の一級品を購

楽しい大学生活でした99

入し、あとは、設計から制作まで、私と金谷助手（当時）年）。この縁で、シカゴの高層建築物群の実測をベースとしと卒業研究生だけで行いました。1979 年のことです（図 1

たシカゴ実測プロジェクト（ノートルダム大学、西オンタ参照）。
今日の規模からすると自慢できるものではありませ

リオ大学、SOM 設計事務所、サムスン建設の共同研究）にんし、設置環境も良くありませんが、性能は良く、国際会

準備段階からアドバイザーとして参加することになりまし議の折に訪ねてくれたアメリカ風工学会会長（当時）のた。

Kareem 教授（ノートルダム大学）からは「大学らしいいい

このような研究活動を背景に生きた教育をしてきたと風洞だ」と褒めて頂いた。ウィンクもしていましたが、「設自負していますが、残念なことが一点あります。修士課程

置環境が悪いため」だろうと解釈しています。

から進学しての所謂課程博士を誕生させられなかったこと

この間の 1975 年、八丈島が最大瞬間風速 67.8m/s というですが、社会人の課程博士 1 名、論文博士 4 名（現時点）

強力な台風 13 号の直撃を受け、多くの金属製屋根が大きなを誕生させたことで了としたいと言い聞かせています。

被害を受けました。このために、建設省から業界団体に設計指針を策定せよとの要請があり、建築研究所と私の研究

楽しい学事もありました

室が共同で折板屋根関係の構造実験を組織的に行い、1977

学生にきちんとした教育をするために（授業の場以外

年の鋼板製屋根構法標準の刊行と成りました。このとき、で）求められる学事については協力しなければいけないの

せっせと働いてくれたのが、卒業生で建築研究振興協会のは当然だと思うのですが、それ以外のことについては、苦職員であった丸川比佐夫君です。彼はその後風工学研究所

手なこと、不必要（？）なことは可能な限り避けるというに移りますが、私が体調を崩した時に助手として戻ってき

姿勢でやってきました。それでも、中には楽しいものもあてくれました。
彼は 1994 年に泉創建エンジニアリングに移りました。

り、程なく実務用大型風洞をベースにした都市環境技術研

一つは、文部省（当時）学術フロンティア・横浜市産学究所を立ち上げたので、それ以降、風洞実験を要する研究

共同研究総合プロジェクト「地震・台風災害の制御低減研

は大学の風洞、都市研の大型風洞を使い分けながら、彼と究：神奈川大学 TEDCOM プロジェクト」の推進です。こ

二人三脚の体制で展開させています。

のプロジェクトは、横浜キャンパス再開発事業の完了にあ1979 年の第 20 号台風は首都圏を直撃し、高層ビルは不わせて当局より「この機会に、横浜市産学共同研究センタ

快・不安を感じる者が出るほど揺れました。我が国におけーならびに文部省学術フロンティア推進拠点に申請できる

る「風揺れ問題」の誕生です。これを切っ掛けに、「長周期

ような、より大きなプロジェクトを計画せよ」との予想外の振動に対する居住者の反忚」に対する関心も高まり、私の回答を頂いてスタートしたプロジェクトです（詳細は、も母校と共同でこのテーマに挑みました。その成果と 1970

神奈川大学工学部報告、No.39、44、建築学科 HP を参照さ

年来の高層建築物の風忚答についての解析的研究、実測にれたい）。岩田、荏本、島崎の 3 教授と代表役の私の 4 人がよる研究の成果を纏めた「高層建築物の風忚答予測と振動

テーマを分担して推進し、岩田教授为導の本学発ベンチャの恕限度」は「1991 年日本建築学会・学会賞（論文）」をー第 1 号の誕生はじめ既に実務に反映されている多くの成受賞することができました。この賞は「長年にわたる一連果を挙げています。私自身の为な成果は、社会人博士の養の研究成果」が評価対象になりますので、うれしい限りで成、現在、日本免震構造協会で策定中の「仮称：免震建築

した。
「風揺れ問題」
は極めて現実的な問題であるだけに世物の耐風設計指針」（委員長：筆者）への貢献です。

界的にも関心の高いテーマであり、私も日本の実情についてデータベースを作成して国際高層建築物協議会とアメリカ土木学会構造減衰小委員会で報告させて頂いた（1996(b) 拡大部、縮流部(a) 外観図 1 研究室自作の境界層型風洞（1979 年）

100

神奈川大学工学研究所所報第 31 号

余勢をかって 2006 年度の 120 周年記念建築学会大会の招致にチャレンジしました。
登録参加者数約 9600 名という我が国有数の大規模大会を再開発なったキャンパスで 3 日間にわたって開催でき、充実したメディア施設ともども本学の良さを多くの方々に知って頂けたと思っています。学生を含めて、建築学科の heavy な一体感を味わえたことも忘れ得ないものになりました。
今一つの楽しかった学事は 1987 年 10 月の約 2 週間にわたる武漢理工大学への出張です。国際交流協定に基づくもので、この 2 年前に同大学から松村先生（名誉教授）のもとへ熊丹安先生が来られていた。熊先生とは名前が近い（？）こともあってよく飲み会をやりました。このため、

写真 1 中銀大厦（2000 年 上海）「大熊先生は大酒飲みだ」というデマが広がっており、出張中は連日大歓迎されてしまいました。帰国後、数回通院することになってしまいましたが、楽しい一時でした。

でした（詳細は、工学部報告、No.44 を参照されたい）。
なお、この間に刊行した「建築物の耐風設計」（学術書：

帰途、北京と大連に立ち寄らせて頂きましたが、北京で鹿島出版会）
が韓国語訳されて頑張っている、「実務者のたは北京市建築局が講演会を为催してくれました。その折、めの風洞実験法ガイドブック」（日本建築センター）が中国

建設現場を訪ねることにしていた大連タワー
（岩田教授
（当

語訳されて頑張っているという想定外の喜びにも恵まれま時、新日鐵）が開発した NS トラスを使ったタワーで、大した。

連市郊外の山上に建つ）の耐風設計についても紹介させて設計法を研究している者として、実建築物の耐風設計に頂いたのだが、大変な関心を呼び、別の意味でのうれしさ

関われるのはこの上ない喜びです。幸い、横浜のランドマを覚えました。

ークタワー他何本かの高層建築物・タワーの技術指導に参加できましたが、中国においても 2 本の高層建築物に関与

研究成果は実務に生かすできました。北京の京廣中心と上海の中銀大厦です（写真研究目標を「合理的耐風設計法の確立」においていまし1 参照）。特に、後者については、構造設計担当の日建設計

たので、
傲慢にも、
「自分の研究成果を社会の共有物にさせ北村さん（現、東京理科大学教授）から「風洞実験は現地

たい、いな、そうしなければ意味がない」と考え、学会のの大学に委託するのでその指導もお願いしたい」といわれ、委員会活動に参加できることを願っていました。
幸い、
1976

一層楽しくなりました。上海といえば先ず同済大学が思い年度から、荷重運営委員会（当時、荷重分科会）傘下の風浮かぶのですが、当時（1995 年）はまだ建築用大型風洞が荷重小委員会の幹事の一人として選ばれ、当初の希望は設備されていなかったので、風力実験を南京航空航天大学

早々に実現しました。早速、「日本の耐風設計体系・技術のに、風圧実験を復旦大学（理学部）にお願いした。両大学確立」を基本方針とした風荷重小委員会の活動が始まりまとも建築関係の実験は初めてなので実験方法や変動風力・した。この風を受けて、私は基礎研究と実用研究のバラン

風圧の所要振動数範囲の違いに戸惑ったようでしたが、すスをとりつつ、企業との共同研究あるいは奨励寄付金も受ぐにクリアーしてくれました。後日、構造設計の妥当性検けながら、研究を展開してきました。お陰様で、建築学会証のために中国の審査会に出席しましたが、日本建築センにおいて幾つかの指針の作成・取り纏めの仕事を、また、ターの審査員を務める者として貴重な体験でした。

電力関係においても送電設備の耐風設計指針作成の取り纏め役をさせて頂いた。特に、私が委員長を務めさせて頂い終わりにた建築物荷重指針 1993 年版の風荷重規定が、2000 年の建何故か私はほぼ 10 年毎に入院あるいは体調不良を繰り

築基準法改正にあわせて抜本的に改正された風圧力規定の返していますが、学内外の皆様のご支援で今日まで過ごし

ひな型になり、
荷重運営委員会念願の「同じ考え方のもと、てくることができました。
しかしこの度は、「学事からの解

法律は最低基準を提供し、学会指針は推奨規準を提供する」

放」を選択しました。今後は、マイペースの教育・研究生という概念の一部が実現されました。これら一連の社会的活を楽しめたら、と思っています。

活動が「平成 16 年度日本風工学会学会賞（功績）」として認められたのは、当初の研究目標に照らしてうれしい限り

いろいろ有り難うございました。改めて、心よりお礼申し上げます。

101

ICT2007 に参加して
米田 征司＊A Report on ICT2007
Seiji YONEDA＊

第 26 回熱電国際会議 (The 26th International Conferenceが本発表に訪れた．熱電材料をモジュール化して行くプ

on Thermoelectrics, ICT2007)が 2007 年 6 月 3 日（日）～7

ロセスで重要となるデータの提示が，その要因になった日（木）の間，”The Harmony between Heat and Electricity”

ものと推察する．

をテーマに掲げて，韓国の済州島で開催された．熱電国際会議は，熱を電気にもしくは電気を熱に直接変換する材料およびその応用システムに関する国際会議である．
毎年開催され，アメリカ，ヨーロッパ，アジアの順番で開催地が決定されている．済州島は 2007 年 6 月 27 日に
世界自然遺産として登録されており，豊かな自然環境に囲まれた中での開催となった．
発表の総件数は 269 件であった．その内訳は日本 81
件，韓国 40 件，アメリカ 32 件，中国 31 件，ロシア 16
件，ドイツ 11 件，その他の国としてフランス，オースト
リア，カナダ，モロッコ，台湾，タイ，イスラエル，デンマーク，ウズベキスタン，オーストラリア，シンガポ

写真 1 講演会場の様子

ールであった．日本からの発表件数が最も多いことが印象的であった．済州島は日本から飛行機で約 2 時間 30分程度と近いこともあると思われるが，日本における熱電変換の研究が活発であるとも言える．
講演は 4 日（月）から始まり，まずカーディフ大学のRowe 先生と名古屋大学の河本先生による Plenary Lectureが行われた．その後，ナノ構造材料とテルライド系化合物の 2 つのセッションに分かれて同時に進行された．17
時 30 分からは 1 時間ポスター発表（前半）が行われた．
筆者らもこのセッションで発表を行った．発表者の大学
院生は英語による発表が初めての経験であった．開始直後非常に緊張していたが，一生懸命丁寧に説明を重ねていくことで，慣れて行った様子であった．多くの研究者*助教 電子情報フロンティア学科
Assistant instructor, Dept. of Electronics and Informatics Frontiers

写真 2 ポスター発表の様子

神奈川大学工学研究所所報102

第 31 号

写真 3 展示会の様子

写真 4 バンケットの様子

講演と並行して展示会も開催された．6 企業の展示があり，アルバックやフェローテックなど日本からの出展もあった．
5 日（火）は熱電冷却と熱電発電のセッションと酸化物のセッションが同時に開催された．Plenary Lecture は 4
件の発表があった．中でも韓国産業資源部の Ki-Jun Kim
氏と東京工業大学の柏木先生が，それぞれ韓国と日本のエネルギー政策について講演された．また，前日同様 17時 30 分からポスター発表（後半）が行われた．19 時からはバンケットが行われ，カヤグムなどの伝統的な楽器による演奏が行われ，その音色の美しさにとても感動し
た．

写真 5

Soon-Jik Hong 教授らとの写真撮影

6 日（水）は熱電の理論と現象に関するセッションとスクッテルダイト系化合物のセッションが同時に行われ料とその他の材料および新規材料の 2 つのセッションがた．午後は Tour & Dinner でバスに乗って済州島を見学し行われた．招待講演として湘南工科大学学長の梶川先生

た．溶岩洞窟，風力発電施設，海女博物館を訪れたが，による日本の NEDO 熱電プロジェクトの研究成果報告

とくに溶岩洞窟は非常に幻想的で印象に深く残った．最が行われた．講演会場には多数の出席者が集まり，注目

後に韓国ドラマの撮影に使用された済州民俗村で，バーを集めていた．また，NASA の研究機関である JPL のベキューが行われた．そこでは，筆者らと共同研究を行Caillat 氏は，宇宙探査機用電源材料について講演された．

っている物質・材料研究機構が国際連携を行っている韓午前ですべての講演は終了し，ICT2007 は閉会した．

国の KONGJU NATIONAL UNIVERSITY の Soon-Jik

この会議に出席して，筆者と同年代の大学の先生方とHong 教授グループとも親交を深めることができた．
今後研究をはじめとして様々な話題について話し合う機会をの研究の発展を目指して行きたい．

得ることができた．このような貴重な経験を糧に，今後最終日となった 7 日（木）は午前中にクラスレート材

も海外でも活躍できるよう，努力して行きたい．

103

第 21 回先端技術見本市テクノトランスファー
in かわさき 2008 に参加して-超伝導電子デバイスの磁界特性中山明芳*

阿部晋**

渡邉騎道***

Magnetic Characteristics of Superconducting Electronic Devices
Presented in 21st TECHNO TRANSFER in KAWASAKI 2008
Akiyoshi NAKAYAMA* Susumu ABE** Norimichi WATANABE***
テクノトランスファーin かわさき 2008 は 7 月９日かや脳の発生する心磁界や脳磁界の計測が可能です。発表

ら１１日までの３日間、川崎市高津区のかながわサイエの第一のテーマは、サンドイッチ構造の接合面に平行な

ンスパークでおこなわれました(図１)。神奈川大学から2方向の磁界(HxとHy磁界と呼ぶ)を外部から加えたときは、中山研究室の他に、同じ学科の島健研究室からの「アの、このサンドイッチ構造を流れうる超伝導電流の磁界

ナログ CMOS 集積回路」の発表と、工学研究所での共同研

特性が、長方形、三角形、六角形それぞれの接合形状に

究・プロジェクト研究及び研究用大型装置紹介がありま

大きく依存することです。この超伝導電流の磁界変調現した。島健教授らによる技術シーズ提供セミナーも同じ

象は、スリットを通った光の回折との類推も成り立ちま

会場でおこなわれました。今回の先端技術の見本市全体す。第二のテーマは、接合面に垂直な第３番目の向き Hz

は５部門にわかれています。大学からの技術シーズの紹磁界に対する超伝導電流の磁界変調特性です。面に垂直介をおこなう「産学連携部門」では、主に神奈川県下のな Hz 磁界に対する特性は履歴現象もあり、大変複雑であ

１６大学から、鉄材料による二酸化炭素の固定、彫刻刀ることを見つけました。超伝導体/酸化膜/超伝導体のサ作業のヴァーチャルリアリティ等の研究発表がありまし

ンドイッチ構造を、高感度の磁束計やディジタル情報処た(図２)。さらに「オフィスビジネスユース部門」「産業

理装置へ応用するとき、これらの磁界特性はとても大切

機器関連部門」「環境・福祉・防災部門」「企業ネットワ

な基礎特性となります。

ーク部門」の４カテゴリーでの 100 を超える会社・団体

本テクノトランスファーでの研究発表のお世話をしてによる新技術・新製品の紹介実演展示がおこなわれまし

下さった神奈川大学産官学連携推進室田口澄也室長に感た。
「環境・福祉・防災部門」での水浄化装置、木造家屋謝します。

崩壊を防ぐ室外補助柱、「産業機器関連部門」での 50nm
単位で調整可能な精密移動機構、等が印象に残りました。
この先端技術見本市で、我々の研究室からは「超伝導電子デバイスの磁界特性」の研究テーマで、ポスター形
式の発表をしました(図３)。今回報告の超伝導デバイス
は超伝導体/酸化膜/超伝導体のサンドイッチ構造を基本デバイスとしたもので、その高感度磁界特性から、心臓*教授、電子情報フロンティア学科, ハイテクリサーチセンター
Professor, Department of Electronics and Informatics
Frontiers, HAITECH Research Center**准教授，電子情報フロンティア学科
Associate Professor, Department of Electronics andInformatics Frontiers***PD, ハイテクリサーチセンター、電子情報フロンティア学科
Post doctor, HAITECH Research Center, Department ofElectronics and Informatics Frontiers

104

神奈川大学工学研究所所報第31号

図 2 産学連携部門の発表会場

図 1 テクノトランスファーin かわさき 2008(入り口)

図 3 発表会場での説明風景

1052007 年度（ 平成 19 年度）工学研究所年次報告
１．人事
１）運営委員
所

長

許

機械工学科

瑞邦 教 授伊藤 勝悦 教 授

電子情報フロンティア学科 山口 栄雄 教 授
物質生命化学学科

池原 飛之 准教授

情報システム創成学科

瀬古沢照治 教 授

建 築 学 科室伏 次郎 教 授

物理学教室

三田 一郎 教 授

物質生命化学学科

山村

博 教 授（所長指名）

２）研究所客員研究員
藤田正則（2006.11～2010.3）

武田重喜（2007.10～2009.9）

３）研究所特別研究員
小川隆博（2007.10～2009.9）

４）研究所職員
教務技術職員 萩原健司
技術員 八高優勝
２．予 算
平成 19 年度の予算・決算額を表－１に示す。
表－１

業 務 項 目研究所運営費
大型共同設備管理運営
工学研究所共同研究*（特）町づくり研究所
合計（単位：千円）

予 算 額 決 算 額
2,876
2,866
5,051
4,958
13,00012,9732,000
2,002
22,927
22,799*工学研究所共同研究内訳
共同研究代表者

予算額（千円）

岩田 教

授

4,400

井川 教

授

3,900

堀野 准教授

3,100

西

教

授

計

1,600
13,000３．共同研究平成 19 年度の工学研究所共同研究を表－２に示す。

神奈川大学工学研究所所報106

第 31 号

表－２
研究題目

研究代表者

共同研究者
松本 潔（物質生命）

酸性霧の樹冠への沈着から森林衰退までのプロセスの解明と森林再生プログラムの検討

井川 学（物質生命）

学外者 3 名統合ファサードシステムに関する研究岩田 衛（建築）

大熊 武司（建築）岩本 静男（建築）村井 正敏（建築）

歴史的建造物を生かした町づくりの実践的研究－山形県長井市・岐阜県各務市を中心に

西 和夫（建築）

学外者 3 名出会い頭事故未然防止の研究－交差点カーブミラー視認性評価と再設計マニュアル開発－

堀野 定雄（情報システム）森 みどり
学外者 2 名４.講演会
テクノサイエンス連続講演会（工学研究所・大学院工学研究科共催）
１）「暮らしの中のサイエンス」連続講演会
地震と地域・すまい―地震防災を身近に考えるための基礎知識―
第 1 回 2008 年 1 月 15 日（火）地震の揺れと地盤の基礎知識―身近な地震防災の心構え―
神奈川大学大学院工学研究科建築学専攻 荏本孝久
第２回

2008 年 1 月 22 日（火）

過去の震災に学ぶ‐関東大地震の被害と震度分布‐
鹿島建設小堀研究所研究部長 武村雅之 先生
第３回

2008 年 1 月 29 日（火）

来るべき地震災害の様相―地域の震災イメージ―
首都大学東京大学院都市科学研究科
第４回

中林一樹

先生

2008 年 2 月 05 日（火）

建物被害のリスク軽減策‐地域とすまいの防災対策‐
大成建設技術センター所長

河村壮一 先生

２）「科学と工学の最前線」連続講演会
基本テーマ：環境問題の最前線
第１回

11 月 17 日（土）茨城大学 三村信男 先生「温暖化の環境影響、海岸線浸食」
国立環境研究所 大原利眞 先生「越境汚染および黄砂被害」
東京農工大学 高田秀重 先生「環境ホルモン」
第２回

12 月 15 日（土）明治大学 北野大先生「化学物質の安全管理とリスク評価」
産業総合研究所 山辺正顕 先生「オゾン層破壊とフロンガスの国際規制」
神奈川大学

井川

学「丹沢ブナ林の枯死と大気汚染」

５．工学研究所公開 -テクノフェスタ in 神大日時： 2007 年 10 月 20 日（土） 13 時より
内容：（情報システム）107
共同研究／プロジェクト研究発表会 4 件（23 号館 203 号室）
研究成果ポスター発表・実演展示 47 件（23 号館 1 階ロビー）
精密測定室大型装置（TEM SEM MS XRD XPS ICP 他）の公開（23-B113）
招待講演（23 号館 203 号室）
日本産業を支える新材料技術 －トウモロコシから産業部品へ－㈱富士通研究所 環境技術研究部 部長 西井 耕太 氏
懇親会（ラックスホール）
６．大型装置使用実績
平成 18 年度の大型装置装置使用実績を表－３に示す。
表－３

（時間）

研究室名

TEM

SEM

XRD

XPS

ICP

CCD

機械工学科

8

6

152

0

0

0

工藤研究室

8

1

152

0

434

4.5

2

0

0

大野研究室

3

4.5

2

中山研究室

2

平手研究室

314.5
453

218

280

350

竹村研究室
電気工学科

5

山口研究室
応用化学科

114.5
276.5

井川研究室
池原研究室

354
57.5

40

189
85

岡本研究室

200

小出研究室

112.5

4.5

90

佐藤(憲)研究室

60

佐藤(祐)研究室

131.5

89.5

47
125

35

内藤研究室

201.5

128

引地研究室

10

5

横澤研究室

25

52.5

145.5
41.5

28

150

83

153

61

0

61

山村研究室
共通教室
亀山研究室

28

33.5

50
50

田島研究室

150

49.5

153

理学部

0

0

43.5

大石研究室

32

0

20

6.5

森研究室

43.5

山口研究室

20
25.5

合計時間

434.5

877

806

313

280

420

機械工学科（％）

1.8

0.7

18.9

0.0

0.0

0.0

電気工学科（％）

0.0

49.5

0.6

0.6

0.0

0.0

応用化学科（％）

63.6

40.4

56.2

69.6

100.0

83.3

共通教室（％）

34.5

9.5

19.0

19.5

0.0

11.9

理学部（％）

0.0

0.0

5.4

10.2

0.0

4.8

工学研究所だより
工学研究所だより発刊の２年目に当たって
所長

許

瑞邦

2007 年 5 月 25 日 発行
No.4
神奈川大学工学研究所〒221－8686 横浜市神奈川区六角橋 3-27-1
Tel 045-481-5661 （内線 3631）
hagi＠kanagawa-u.ac.jp

運営委員会の構成
委員長：許 瑞邦（所長）
委 員：
伊藤 勝悦（機械：所報編集委員長）
山口 栄雄（電子情報フロンティア：大型装置管理
委 員 会 幹 事、 産 官 学 関 係 イ ベ ン ト 担 当 ）池 原 飛 之 （ 物 質 生 命 化 学 ： 研 究 支 援 専 門 部 会 幹 事、
工 学 研 究 所 だ よ り、 学 内 イ ベ ン ト 担 当 ）瀬古沢照治（情報システム創成：
学外への情報発信（メルマガ）企画担当）
鎌田 元康（建築：研究専門部会の検討担当）
三田 一郎（教室系：講演会担当）
山 村 博 （ 所 長 指 名 ： 運 営 委 員 会 幹 事、
工学研究所の一般公開担当）
事 務 局 ： 萩 原 健 司、 八 高 優 勝

昨年度 よ り 始め ま し た 年間 ４ 回発行の工学研究所だ
よ り 昨年度はお陰様で予定 ど お り 発刊す る こ と が出
来 ま し た。 工学研究所 と 所員各位 と の 意志疎通に さ さ
やか ですがお役に立 っ た の で は な い か と 考 え て お り ます。 今 年 度 も 工 学 研 究 所 だ よ り で 工 学 研 究 所 の 活 動
状 況、 運 営 委 員 会 で の 承 認 事 項 お よ び 折 々 で の 工 学 研
究所の ニ ュ ー ス ・ 依頼事項等 を ご 連絡 し た い と 考 え て
お り ま す。 と こ ろ で 昨 年 度 は 工 学 研 究 所 所 報 の 発
行、 共 同 研 究、 大 型 装 置 の 維 持 管 理 に 加 え て 所 員 の み
な ら ず社会にお役に立つ研究所 ・ 社会に開か れ た 研究
所 を 実 現 す べ く 以 下 の 企 画 を 具 体 化 致 し ま し た。
１ ． 「プ ロ ジ ェ ク ト 研 究 Ａ Ｂ Ｃ」 の 提 案 ・ 承 認 ・ 募 集
２．工学研究所の公開と公開講演会の企画と実現
研究支援専門部会
３．工学部オープンキャンパスへの積極的な参加
委員長：田嶋 和夫 副委員長：青木 勇
４．工学研究所所報の電子出版化の実現
委 員：大野 吉弘
大熊 武司
５．客員研究員 藤田正則氏の招請（第１号）
北岡 正敏
大成 逸夫
６．特別研究員資格の明確化
幹 事：池原 飛之７．所長経験者の懇談会（渡部・小嶋・岩田元前所長）
こ れ ら の 企 画 の 内 取 り あ え ず 始 め た と の 色 彩 が 強 大型装置管理委員会
い項目 も あ り 、 今後 こ れ ら の企画 を 実 り 多い物にすべ
委員長：内藤 周弌
く 所 長 以 下 運 営 委 員 会 で 努 力 致 し ま す の で、 所 員 / 教
委 員：井川 学 岡本 専太郎 平手 孝士
員 各 位 の ご 理 解 と ご 協 力 を 強 く お 願 い す る 次 第 で す。
山村 博 横澤 勉
ま た 共同研究 と プ ロ ジ ェ ク ト 研究の応募課題の審幹 事：山口 栄雄
査の た め 従来運営委員会の下で審査委員会 を そ の都
度 構 成 し ま し た が、 今 後 継 続 し て 応 募 課 題 の 審 査 及 工学研究所共同研究、プロジェクト研究び 成 果 報 告 書 の 吟 味 の 必 要 性 が 運 営 委 員 会 で 指 摘 さ れ １．共同研究について
従来の審査委員会に替 え て 工学研究所運営委員会の下
工 学 研 究 所 は、 工 学 研 究 の 進 展 に 資 す る と い う 本 研
で 年 間 を 通 し て 活 動 す る 研 究 推 進 専 門 部 会 を 立 ち 上 げ 究 所 設 立 の 目 的 を 促 進 す る た め、 共 同 研 究 に 対 し て 研
る こ と に 致 し ま し た 。 既 に 今 年 度 の 研 究 推 進 専 門 部 究 費 の 助 成 を 行 っ て お り ま す。
会の専門部会委員 と し て 昨年度各種審査に携わ っ て
頂 い た 所 員 各 位 に 委 員 を 委 嘱 致 し ま し た。
2006 年 度 （ 終 了 ） 共 同 研 究
更 に 昨 年 度 末 に 産 官 学 連 携 推 進 室 よ り 提 案 さ れ た ・ 05-A3 放 射 線 医 療 ・ 被 曝 そ し て 宇 宙 ガ ン マ 線 観 測 に
各種 イ ベ ン ト への出展依頼に関 し て は「工 学 部 ／ 工
も有効なダイヤモンド・リコイル・テレスコー学研究所の両組織が連携 し て 当 た る 」 こ と と 工学部教
プ (DCRT) の 開 発 （ 柏 木 ： 情 報 シ
290 万 円 ）授 会 お よ び で 工 学 研 究 所 運 営 委 員 会 で 了 承 さ ま し た。
・ 06-B1 流 体 フ ィ ル タ の 性 能 測 定 及 び 評 価 に 関 す る 研
現在 工学研究科 研究委員会 と 連携 し て 長期的 な 戦
究（浦田：機械
330 万 円 ）略 で の イ ベ ン ト へ の 出 展 を 企 画 し て い ま す。
・ 06-B2 新 規 貴 金 属 微 粒 子 を 用 い た 導 電 性 イ ン ク、 導
電 性 ペ ー ス ト、 導 電 性 薄 膜 の 製 作（ 高 山 ： 物 生 300 万 円 ）2007年度運営委員の紹介と役割分担
運 営 委 員 会 は 各 学 科 お よ び 教 室 系 よ り 選 出 さ れ た ６ ・ 06-B3 ２ 足 歩 行 恐 竜 型 ロ ボ ッ ト の 製 作 と そ の 歩 行 理
人の運営委員 と 本年度か ら 新設 さ れ た 所長指名の運営論（宇佐見：物理
380 万 円 ）委 員 （ 山 村 教 授 ） と 所 長 の ８ 名 で 構 成 さ れ、 工 学 研 究 ・ 06-B4 地 球 惑 星 科 学 に お け る 濃 厚 粉 流 体 力 学 シ ミ ュ
所 の 運 営 の た め に 以 下 の 分 担 で 仕 事 を 進 め て お り ま す。
レーション
（轟木：物理100 万 円 ）

2007 年 度 （ 開 始 ） 共 同 研 究
３．2007年度工学研究所予算について
・ 07-A1 酸 性 霧 の 樹 冠 へ の 沈 着 か ら 森 林 衰 退 ま で の プ
本 年 度 の 工 学 研 究 所 の 経 常 予 算 は、 申 請 額 ど お り のロセスの解明と森林再生プログラムの検討
20,537,000 円 と な り ま し た。 内 訳 は 以 下 の 通 り で す。
（井川：物生390 万 円 ）共同研究
13,000,000 円
・ 07-A2 統 合 フ ァ サ ー ド シ ス テ ム に 関 す る 研 究
大型共同設備運用
4,700,000 円（岩田：建築440 万 円 ）研究所運営
2,837,000 円
・ 07-A3 歴 史 的 建 造 物 を 生 か し た 町 づ く り の 実 践 的 研
究
山 形 県 長 井 市 ・ 岐 阜 県 各 務 市 を 中 心 に ４．工学研究所所報原稿の募集（ 西 ： 建 築 160 万 円 ）所 報 30 号 の 総 合 論 文、 ト ピ ッ ク ス 、 随 想 等 の 原 稿 を・ 07-A4 出 会 い 頭 事 故 未 然 防 止 の 研 究
交 差 点 カ ー 募 集 い た し ま す。 詳 し く は 近 日 中 に 所 員 メ ー リ ン グ リ
ブ ミ ラ ー 視 認 性 評 価 と 再 設 計 マ ニ ュ ア ル 開 発 ス ト に て お 知 ら せ い た し ま す。
（堀野：情報シ
310 万 円 ）原 稿 締 切 9 月 末 発 行 予 定 11 月 末

２．プロジェクト研究について
昨 年 度 新 設 し、 本 年 度 よ り 開 始 す る プ ロ ジ ェ ク ト 研
究 は 以 下 の 通 り で す。
・ 07-B1 建 築 鋼 構 造 の リ ユ ー ス シ ス テ ム に 関 す る 研 究（岩田：建築 3 年）
・ 07-C1 町 づ く り 研 究 所（西 ：建築 2 年）
・ 07-C2 大 気 環 境 化 学 研 究 所 （ 井 川 ： 物 生 3 年 ）５．工学研究所プロジェクト研究の募集
平 成 19 年 度 前 期 工 学 研 究 所 プ ロ ジ ェ ク ト 研 究 の テ ー
マ を 募 集 し て お り ま す。 詳 細 に つ い て は 4 月 27 日 に メ ー
ル配信 し た 工学研究所プ ロ ジ ェ ク ト 研究の募集の案内
を ご 覧 く だ さ い。
申請書応募締切 6 月 1 日（金）ヒ ア リ ン グ 予 定 6 月 19 日 （ 火 ）工学研究所からのお知らせとお願い
１．運営委員会報告

６．総合学術研究推進委員会／研究委員会報告
前号の工学研究だよりからこれまでの 3 回にわたる
委 員 会 で の 議 題 は 以 下 の 通 り で す。
2006 年 度 第 9 回 （ 2 月 21 日 開 催 ） 議 題
１）客員教授制度について（検討）２）プロジェクト研究所について（検討）３）研究費の不正使用防止について（検討）４）共同研究奨励助成金及び学術褒章について（報告）2006 年 度 第 10 回 （ 3 月 14 日 開 催 ） 議 題
１）客員教授制度について（承認）２）プロジェクト研究所について（承認）３）神奈川大学研究倫理綱領について（承認）４ ） 2007 年 度 文 部 科 学 省 補 助 金 （ 大 型 機 器 等 ） の 予 算について（報告）
５）日本私立学校振興・共済事業団学術研究振興資金について（報告）2007 年 度 第 1 回 （ 4 月 18 日 開 催 ）１）昨年度の活動総括
２）本年度の活動予定
３）国内研究員受入れに関する規程の問題点と改正案
について
４）競争的研究資金に係る間接経費の取扱について

前号の工学研究所だより発行からこれまでに開催した 運 営 委 員 会 の 主 な 議 題 を お 知 ら せ し ま す。
2006 年 度 第 12 回 （ 2 月 28 日 開 催 ）・工学研究所規則の一部改定（学長依頼）について
・産官学連携関係の外部イベントについて
・大型装置管理委員会の報告
・来年度の企画について
2007 年 度 第 1 回 （ 4 月 18 日 開 催 ）・所長指名の運営委員について・ 平 成 19 年 度 予 算 に つ い て・ ASIX の 廃 棄 に つ い て・ TEM,XPS の 移 管 依 頼 に つ い て・質量分析室の鍵の管理について・プロジェクト研究の募集について

２．所員会議報告
2 月 14 日 開 催 の 第 2 回、 3 月 5 日 開 催 の 第 3 回 所 員
会 議 に て 「工 学 研 究 所 規 則 の 一 部 改 定」 を お 認 め い た
だ き ま し た。 内 容 に つ い て は 以 下 の 通 り で す。
1 ）職名の変更
助 教 授、 専 任 講 師 を 准 教 授、 助 教 に 変 更２）特別研究員の内容変更
・ 設 置 の 目 的 を 「研 究 者 育 成」 か ら 「事 業 を 推 進 す る
た め」 に 変 更・該当者を神奈川大学大学院卒以外を認める
・博士後期過程修了と同等と認められるものを加える
３）所長指名による運営委員を追加
任 期 1 年、 定 員 は 若 干 名 の 所 長 指 名 の 運 営 委 員 を 増 員

７．競争的資金の獲得の報告
プ ロ ジ ェ ク ト 研 究 B( 外 部 研 究 資 金 を 獲 得 し て 実 行 する 研究 ) を 実行中の建築学科の岩田教授及び藤田客員
研 究 員 が 申 請 し た 科 研 費 基 盤 B （ 3 年 間 1330 万 円 ） が
認 可 さ れ ま し た の で お 知 ら せ 致 し ま す。
工 学 研 究 所 だ よ り の 内 容 等 に つ い て、 ご 質 問、 ご 意 見
等が ご ざ い ま し た ら 工学研究所 事務局 ： 萩原 （ 内線
3631 、 hagi@kanagawa-u.ac.jp ） ま で お 知 ら せ く だ さ い。

工学研究所だより共同研究とプロジェクト研究について
工学研究所では所員から共同研究とプロジェクト研究を募集しています。既にご承知の所員も多いとは思いますが、本稿では改めてこれらについて紹介します。
共同研究には A・B の 2 種類があり、どちらに対しても研究費の助成が行われます。 (A)の研究期間は 1 年または 2 年で、本学工学部の教員が主体となり、必要に応じて本学他学部・他大学の教員、他研究所・企業の研究者・技術者と共同で行う研究です。また研究終了後は学外の研究費を得てさらに研究が発展していくことが望まれています。それに対して(B)の研究期間は 1 年で、新規研究テ－マについての萌芽的研究という位置づけになっています。
共同研究の募集は年 1 回行われ、工学研究所運営委員が各学科・教室の希望を取りまとめて 11 月初頭までに運営委員会に報告します。その後 12 月初旬までに研究テーマと採択
件数、助成額を決定することになります。採択にあたっては(A)を共同研究(B)よりも優遇し、1 つの研究に重点配分することも厭わないことになっています。
プロジェクト研究には A・B・C の 3 種類があります。研究期間は全て 3 年以内ですが、研究期間終了後、再度、申請・審査の上、継続することは可能です。(A)は「研究組織を充実して実行する研究」で、客員研究員・特別研究員制度を活用し、学内外の人材を研究課題遂行のため積極的に招聘して行う研究です。(B)は「外部研究資金を獲得して実行する研究」です。競争的資金獲得申請に必要な経費（事務連絡費・交通費等 20 万円程度）は申請・審査の上支給でき、客員研
究員・特別研究員制度の利用も可能です。(C)は「課題研究所を設立して実行する研究」で、社会における具体的な課題
を集中的に研究する課題研究所を設立し社会に貢献するものです。客員研究員・特別研究員制度の利用や外部に課題研究
所支所の開設も可能です。課題研究所の経費は基本的に外部資金に依ります。
プロジェクト研究の募集は年 2 回（5 月末と 11 月末）受付
け、審査委員会のヒアリングの上採択を決定します。
共同研究とプロジェクト研究に関して、ここでは説明しきれなかった点も多くあります。
不明な点は工学研究所事務局までお問い合わせ下さい。所員の方々におかれましては是非これらの制度を活用され、研究の発展に役立てていただければと思います。

「工学研究所公開」～テクノフェスタ in 神大～

先日の所員会議でもご報告いたしましたが、工学研究所の研究成果・ポテンシャルを広くアピールすることにより、新
たな企業との共同研究の芽をそだてる一助とするために、オープンキャンパスや神大フェスタとは別に工学研究所を公開いたします。日程、内容等は以下の通りです。所員の皆様にご協力頂きますようお願い申し上げます。
開催月日：2007 年 10 月 20 日（土）場
所：横浜キャンパス 23 号館内

2007 年 8 月 7 日 発行
2007-No.2
神奈川大学工学研究所〒221－8686 横浜市神奈川区六角橋 3-27-1
Tel 045-481-5661 （内線 3631）
hagi＠kanagawa-u.ac.jp

プログラム：○工学研究所プロジェクト研究・共同研究発表会○招待講演 講師：西井耕太氏 (株)富士通研究所
仮題「とうもろこしからノートパソコンの筐体へ」○精密測定室の公開○研究成果展示

レーザーイオン化飛行時間型（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ）
質量分析装置
これまでの質量分析装置は分子蒸気に高エネルギーの電子流を当て、電子衝撃の結果を質量/電荷（m/z）に基づいて分離された正イオンのスペクトルとして記録していた。しかし、このイオン化法では低分子はばらばらに分解し、測定化合物の分子イオンピーク（化合物の分子量に相当するピーク）は小さいか、またはほとんど測定できないことが多い。まして
分子量の大きいタンパク質のような生体高分子や合成高分子の分子量を測定することは不可能であった。そこで種々のイオン化法が開発され、その中でもレーザーイオン化はイオン化が極めてソフトであり、分子量が 10 万を超えるタンパク質のような試料でも分子を分解させずにイオン化できる。この装置の開発によって島津製作所の田中耕一博士が 2002 年
ノーベル化学賞を受賞されています。
本学では新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）の 1996 年の独創的産業技術開発促進事業プロジェクト(西久保、中村、横澤)の機器設備として MALDI-TOF 質量分析装置が導入された。まだ日本でも数台しか導入されてない時期であり、ノーベル賞を受賞する前の田中博士が装置の説明に本学に来ている。この約 10 年間、合成高分子の絶対分子量の測定、高分子末端の同定、および環状ポリマーの同定に威力を発揮してきたばかりでなく、測定が簡便なことから低分子化合物の分子量測定にも広く使われてきた。しかしながら、老朽化が進んで高額の修理の回数が増え、また測定感度も低下して以前測定できた高分子の分子量ピークが現れない場合も増えた。
これに対して平成 18 年度私立大学大型研究装置助成によって島津製作所製 レーザーイオ
ン化飛行時間型質量分析装置
AXIMA-CFR plus 型 (図１)が導入された。この 10 年間に本装置も改良が進んでいる。具体的には分析管の飛行距離の伸長、
図１ AXIMA-CFR plus の概観
グリッドレス化によるイオン
損失の減少、ディジタイザーの高速化、排気系の改善が進み、本機種では分解能は以前の機種の約 10 倍である。また、感度も向上し、5 fmol の試料を測定できる。測定分子量範囲はたんぱく質の場合、分子量 50 万まで可能である。このように分解能が向上したことによってこれまで分子量差が 2 以下の 2 種の化合物を識別できなかったことが可能になり、さらに多くの種類の化合物の分析ができるようになった。また、

4000.79

33796.00m

3590.8233385.75

本機種の AXIMA-CFR シリーズは既に 100 台近くの納入実績が・テクノトランスファー川崎についてあり、信頼できる機種と言える。実際に本装置を用いた研究
・質量分析室の管理について例として、多分岐ポリアミドの分子量測定を以下に紹介する。
・大気科学研究所からのデスクスペースの要望について
私たちの研究室では分子量分布の狭い縮合系高分子を、分子・所員会議の議題について量を制御して合成する手法を開発している。これまで反応点
第 4 回（7 月 30 日）
が 2 つあるＡＢ型モノマーが、まず開始剤と反応してさらに・所報 30 号の執筆予定者について
成長末端に順次反応して重合が進行し（連鎖重合という）、・外部イベントの報告について
分子量分布の狭いポリマーを与えることを見出している。こ・工学研究所の公開についての重合反応を多分岐構造ポリマーを与えるＡＢ２型モノマー
・大学創立 80 周年記念関連の講演会についてに応用した結果、ゲルろ過クロマトグラフィーでは分子量分・プロジェクト研究（後期）募集について
布の狭いポリマーが生成していることが確認できた。次に重・客員教授規程の運用について合機構を検討した。ＡＢ型モノマーと同様な重合が進行して ２．所員会議報告
いれば、すべてのポリマー末端に開始剤部位が結合している
7 月 11 日開催の第１回所員会議にて客員研究員、特別研究はずである。MALDI-TOF 質量分析装置ではポリマー１本ずつ 員各 1 名、及び工学研究所公開をお認めいただきました。
の分子量が測定できるので、得られたピークの分子量が（モ ３．2008 年度工学研究所共同研究の募集について
ノマーの繰り返し単位）× 重合度 ＋（開始剤部位）の分子 2007 年度後期 工学研究所プロジェクト研究のテーマを募集し量と一致するかを見た。図 2 にそのスペクトルを示す。期待 ております。共同研究の詳細については７月２６日にメール配信ししたとおりピーク間隔はモノマーの繰り返し単位の分子量で た工学研究所プロジェクト研究の募集の案内をご覧ください。
あり、それぞれのピークの分子量は開始剤部位の結合したポ ４．2007 年度後期工学研究所プロジェクト研究の募集
リマーの分子量と良い一致を示した。これによってＡＢ２型 2007 年度後期 工学研究所プロジェクト研究のテーマを募集しモノマーも開始剤から連鎖重合が進行していることを明らか ております。詳細については後日ご案内いたします。
にできた。
５．産官学関連外部イベントの報告
O１）7 月 11 日（水）から 7 月 13 日（金）に、かながわサイ
F C
C OEt
C N
エンスパーク（KSP）にて「テクノトランスファー in かわさ
O CH
F C
C OEt
き」が開催され、山崎先生（機械）、岡本先生（物生）がO
ご出展いただき、工学研究所も研究所として初めてこのよ
205.07205.18204.79
うな技術見本市に出展いたしました。山崎先生は「機械部品の価値を高める技術」として 2 日目の技術提供セミナーも
3400
3600
3800
4000
ご担当いただきました。
２）9 月 12 日（水）から 14 日（金）、東京国際フォーラム（有楽町）にて開催予定の「イノベーション・ジャパン
2007」に小野先生（物生）が出展することが決定しました。
3

n

2000

3000

図２

4000
5000
Mass/Charge

6000

多分岐ポリアミドの質量分析スペクトル

このように本装置は高分子の絶対分子量を測定できるばかりではなく、これまであまり明確にできなかった高分子末端の構造や環状高分子の同定が行なえる。今後、ますます本学
工学部の研究に貢献すると期待される。
（文責：横澤）工学研究所からのお知らせとお願い
１．運営委員会報告
前号の工学研究所だより発行からこれまでに開催した運営
委員会の主な議題をお知らせします。
第２回（6 月 6 日開催）
・所報 30 号について
・講演会について・プロジェクト研究の応募の状況について・客員研究員、特別研究員の申請について・産官学関連外部イベントについて
第３回（6 月 27 日開催）
・プロジェクト研究審査結果について
・工学研究所公開について・共同研究の募集について

６．総合学術研究推進委員会／研究委員会報告
前号の工学研究だよりからこれまでの２回にわたる委員
会での議題は以下の通りです。
第２回（6 月 20 日開催）議題
１）2008 年度日本私立学校振興・共催事業団学術振興資金の公募について
２）2008 年度文部科学省補助金に係る構想調書・計画調書等の（仮）作成・提出について
３）2008 年度国際交流（学術研究）事業の公募について
４）「不正行為防止体制検討」ワーキング・グループの報告について５）2007 年度共同研究奨励助成金交付の対象となる共同研究の審査結果について
第３回（7 月 18 日開催）議題
１）各種補助金の周知について
２）「不正行為防止体制検討」ワーキング・グループの報告について工学研究所だよりの内容等について、ご質問、ご意見等がございましたら工学研究所 事務局：萩原（内線 3631、
hagi@kanagawa-u.ac.jp）までお知らせください。

工学研究所だより科学研究補助金の現況と申請のお勧め

2007 年 10 月 3 日 発行
2007-No.3
神奈川大学工学研究所〒221－8686 横浜市神奈川区六角橋 3-27-1
Tel 045-481-5661 （内線 3631）
hagi＠kanagawa-u.ac.jp

科学研究補助金

参考資料：科研費採択数の推移

年 4 月 26 日、文部科学省ホームページ。

採択件数順位（私大のみ）

採択件数順位（国公私大）

採択件数

工学研究科 研究委員会
工学研究所運営委員会
委員長 青木 勇
工学研究所だより担当 池原 飛之
申請時期を間近に控え、標記題目の記事を依頼されま文部科学省の web に公開されている資料を用い、学長室した。改めて申し上げるまでもなく、様々な研究費のうにも協力していただき、2003 年度から 2007 年度までの本
ち、科学研究費補助金は、我が国の研究基盤形成の基幹
学の科研費採択件数（継続と新規の合計）の推移を図 1
的経費とされ、国の科学技術振興費の約 14.2%、競争的資 にまとめた。2006 年度までは 60 件前後で推移していたが、金の約 40.3%を占めています*。平成 19 年度においては、
2007 年度には 72 件に増加したことは特筆すべきである。
我が国全体で約 11 万 9 千件の研究課題のうち、約 4 万 9千件が採択され、総額約 1,478 億 2 千万円（直接経費）80が交付されています。新規採択課題については、約 9 万件の応募に対し、約 2 万件（採択率 22.5%）が採択され、総額約 584 億 7 千万円（直接経費）が交付されています**。
本学全体では、124 件の申請に対し、75 件，うち新規は60
28 件(22.6%)が採択され、これを工学部に限ってみると、
73 件の申請に対し、44 件、うち新規は 18 件（24.7%）が採択されています。本研究費の性格から、その申請・採40
択状況は、大学の研究活動の状況を示す一指標とされて
2003
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2006
2007
います。本学の採択状況を全国大学の中で見ると、次のようにかなり高い水準にあることがわかります。
年度(1)採択件数順位：全国私立大学（除く短大・高専・研
図 1: 本学の科研費採択件数（継続と新規の合計）の推移
究所等）508 大学中 33 位、全国大学（除く短大・高
図 2 には過去 5 年間にわたる科研費採択件数の、全ての国専・研究所等） 669 大学中 109 位。
公私立大学における順位と、私立大学の中での順位を掲(2)採択補助金額順位： 全国私立大学（医薬学系を除く） 載している。いずれも短大、高専、その他の研究機関は24 位、全国大学（国公立大学、国公立研究所、医・薬 除いた順位である。2006 年度までは全大学で 120 位程度、学系私立大学含む） 152 位。
全私大では 40 位程度で推移していたが、2007 年度には採
平成 19 年度の工学部教員の申請率は、61.3%（全学択数増加を反映して全大学で 109 位、私大のみで 33 位と32.0%）と他学部に比べ最も高く、採択率も上記のように 大きく順位が上がった。
高水準にありますが、さらに高めることが望まれる状況にあります。近年、間接経費が多くの研究種目で手当さ11030れるようになり、大学総体への寄与も、より大きなものになっています。このような事情で、研究委員会において、採択率向上に役立つ資料を作成してはということな35りました。幸い、工学部・工学研究科には、本件に造詣120の深い先生方が多数おられます。この先生方にご協力頂
40
き、少し大げさに言えば、採択されるためのコツの如きを 1 頁にまとめ、関連資料を添え，過日皆様に配布いたしました。釈迦に説法となる先生方が多いことは十分承
130
2003
2004
2005
2006
2007
知しておりますが、平成 20 年度申請に際し、若手の先生
年度
方に幾分かでも参考にして頂ければとの思いでおります。
研究活動は教育活動の源泉の一部ともなっており、次
図 2: 本学の科研費採択数順位の推移
年度以降、申請率と採択率の一層の向上が期待されます。
採択件数が上位の大学には医薬系の学部を持つ大学が
注： * 文部科学省編：平成 18 年度文部科学白書。
多く含まれていること、および大学全体の規模が全く異** 平成 19 年度科学研究費補助金の配分について(速報値)、平成 19
なることから単純比較はできないが、2007 年度における

近隣主要私立大学の採択数と順位は以下の通りである。
慶応慶応義塾大学 658 件（1 位）
日本大学 373 件（3 位）
東海大学 232 件（5 位）
神奈川大学 72 件（33 位）
関東学院大学 16 件（129 位）
工学系では
芝浦工業大学 44 件（60 位）
神奈川大学工学部 44 件
武蔵工業大学 41 件（62 位）
神奈川工科大学 23 件（100 位）
東京工芸大学 15 件（141 位）
湘南工科大学 7 件（229 位）

TEM SEM MS XRD XPS ICP 他
13:00－16:30 研究成果ポスター展示（23 号館 1 階ロビー）
14:00－16:20 共同研究／プロジェクト研究発表会（23 号館 203 号室）
16:30－17:30 招待講演（23 号館 203 号室）
日本産業を支える新材料技術－トウモロコシから産業部品へ－㈱富士通研究所 環境技術研究部 部長 西井 耕太 氏
17:40－19:30 懇親会（会費制、ラックスホールにて）※詳細については後日パンフレットを配布いたします。

２．2008 年度工学研究所共同研究の募集について
2008 年度工学研究所共同研究のテーマを募集しております。共同研究の詳細については７月２６日にメール配
信した共同研究の募集の案内をご覧ください。
１．9 月末に学長室よりお知らせがありましたとおり、応募の締切は 10 月 12 日（金）となっております。
科学研究費補助金の説明会が 10 月 5 日（金）12:00審査委員会は 11 月 7 日（水）を予定しております。
13:00 に１号館３階 308 会議室にて開催されます。
※共同研究継続の場合も継続申請書をご提出ください。
２．計画調書提出の期限は 11 月 5 日（月）となっており ３．2007 年度後期工学研究所プロジェクト研究の募集ます。詳しくは学長室にお問い合わせください。
2007 年度後期 工学研究所プロジェクト研究のテーマ
３．工学研究所事務室（23-B112）に「文部科学省科学研 を募集しております。プロジェクト研究の詳細について
究費補助金採択課題・公募審査要覧（平成 16・17・は後 9 月 12 日にメール配信したプロジェクト研究の募集
18 年度）」がございますので、ご活用ください。
の案内をご覧ください。
応募の締切は 11 月 24 日（土）となっております。
審査委員会は 11 月 28 日（水）を予定しております。
工学研究所からのお知らせとお願い
１．運営委員会報告
４．産官学関連外部イベントの報告
前号の工学研究所だより発行からこれまでに開催した
9 月 12 日（水）から 14 日（金）、東京国際フォーラム
運営委員会の主な議題をお知らせします。
（有楽町）にて開催の「イノベーション・ジャパン
第５回（8 月 28 日開催）
2007」に物質生命化学科の小野先生がご出展くださいま・工学研究所公開についてした。
・客員教授規定の運用について
５．プロジェクト研究 C「町づくり研究所」立ち上げ
・共同研究／プロジェクト研究の経過について
費用の一部補助・「暮らしの中のサイエンス」講演の学術フロンティ
プロジェクト研究の方針を基に「町づくり研究所」のアとの共催の申し込みについて立ち上げ費用の１部を大学に補助していただくように、・今年度の講演会の状況について学長宛てに申請いたしました。この度、学長のご尽力と・客員研究員旅費の対応について
理事会にご理解いただき、立ち上げ費用の一部の補助が・工学研究所だよりの内容について認められましたのでお知らせいたします。
・来年度の企画と予算について
６．総合学術研究推進委員会「研究委員会」報告
第６回（9 月 26 日開催）
第４回（9 月 19 日開催）議題
・今年度の工学研究所の公開の実行について
１）学術研究振興資金について・ICP 発光分光分析装置の更新について
２）学術研究振興資金（若手研究者奨励金）（新規）
・プロジェクト研究 C「町づくり研究所」の立ち上げについて経費について３）文部科学省の動向（「研究機関における公的研究
・工学研究所だよりについて
費の管理・監査に関する検討会」）について
・テクニカルショウヨコハマの出展者について
４）「研究機関における公的研究費の管理・監査のガ・自己点検・評価委員について
イドライン（実施基準）」必須事項以外の項目に・来年度の企画と来年度新規予算について
ついて・長期計画委員会（時限）の設置について
７．神奈川大学研究所客員教授規程および神奈川大学
２．工学研究所公開
プロジェクト研究所規程の施行
神奈川大学研究所客員教授規程および神奈川大学プロ-テクノフェスタ in 神大- のご案内
日時： 2007 年 10 月 20 日（土） 13 時よりジェクト研究所規程が８月２日より、施行されましたの
13:00－16:30 精密測定室大型装置の公開（23-B113）
でお知らせいたします。

工学研究所だより「テクニカルショウヨコハマ」の紹介
産官学連携推進室

2008 年 1 月 31 日 発行
2007-No.4
神奈川大学工学研究所〒221－8686 横浜市神奈川区六角橋 3-27-1
Tel 045-481-5661 （内線 3631）
hagi＠kanagawa-u.ac.jp

TLO、東工大 TLO の参加があり、最近では、東海大学、広島大学、千葉大学、山形大学など参加大学が増えるとともに大学発ベンチャーの出展などもあり、このコーナーの規模はますます大きくなり、注目を集める存在になってきている。昨年のテクニカルショウヨコハマ 2007 では出展者
数 308 社・団体、出展小間数 375 小間で、そのうち、産学連携コーナーは 22 小間となっている。本学は昨年までに延べ 31 名の研究者が参加しており、最近は大学の中では３小間ともっとも大きな小間となっている。来場者数は３
日間で 31,085 人であり、来場者の内訳を見ると製造業の方が 53％で経営者と営業関係、技術関係で 65%となっており、かつ、機器の購入に決定権を持っているか決定に関与している方の来場が 73%と多く、何か新しいビジネスチャ
ンスを狙ってきている方が多いことが分かる。事実、出展者の 81％に引き合いが合ったということであり、出展の成果があったという声が多い。また最近は新潟、長野、石川、
広島といった県外からの出展も増える傾向にあり、工業技
術見本市としては年々充実してきているといえよう。展示以外にも講演会や出展者セミナー、商談会などがあり、産学連携コーナーでもワークショップが１７回開催され、本学も毎回参加している。昨年 8 月に誕生した大学発ベンチャー企業である工学部田嶋教授の「未来環境テクノロジー
株式会社」の「三相乳化法」という基本技術は、平成 16年のショウで発表したことがきっかけである。

１．期待されている大学の社会貢献
産官学連携の推進は、科学技術基本法が制定されて、知的財産立国に向けた産官学の行動で本格的にスタートした。
大学の役割は教育と研究に加えて大学で培われた「知」を社会のために役立てるという社会貢献が、学術会議でも合意形成され、平成 18 年 12 月には教育基本法も改正されて大学の社会貢献が明確な役割となった。もちろん「産」の側もキャッチアップ型開発からフロントランナー型開発にシフトするために産学の連携が重要であることを認識するようになった。そして「官」の方もグローバル化した産業の再生と地域経済の活性化、更には 21 世紀型科学技術と産業の融合を図るためには、産学連携の推進を後押しする施策が必要という考えから「TLO 法」や「産業技術協力化法」「大学発ベンチャー 1000 社計画」「国立大学法人法」
によって独法化を進めるなど、矢継ぎ早の政策を打ち出した。地方自治体も例外ではなく、産学連携のリエゾン機能の創設やインキュベーション機能を有した産学共同研究センターの開設、開発補助金の充実など県、市、産業振興の財団、公設試験研究機関などが産学連携の諸施策を積極的に展開し始めることになった。本学も平成１２年４月には法人組織の中に「産官学連携推進室」を開設して今日まで研究者の特許取得支援や受託・共同研究契約の支援、産業界とのリエゾン活動に不十分ながらも実績を上げつつある。 ３．重要さが増している地域産業との産学連携
横浜市に本部キャンパスがあり、県内平塚市に湘南ひらつ
２．拡大する産学連携コーナー
リエゾン活動の一つに大学の研究成果を発表する場があり、 かキャンパスを持つ本学としては、従来数多くあった大企「テクニカルショウヨコハマ」は地域企業の技術や製品の 業との共同研究や受託研究に加え、京浜工業地帯を目の前
展示発表の場として、歴史を積み重ねている。本学は産学 にし、経済産業省の京浜産業クラスターの中にある大学と連携コーナーに展示ブースを平成 12 年より出展しており、 しては、地域産業との連携は無視できない。というより、わが国を代表する産業の集積地帯の中にある優位性を、今今年 2 月の参加で連続 9 回参加することになる。この展示発表会は神奈川県と横浜市の支援によって行なわれており、 後も生かして社会貢献を行なうとともに返す刀で、教育と主催者は（社）神奈川県産業貿易振興協会と（社）横浜市 研究の充実を図って存在感のある大学に成長することがい工業会連合会となっている。産学連携コーナーは、先の横 ま求められていると思う。
４．テクニカクルショウ ヨコハマ 2008 のご案内
浜市の財団が横浜市内にキャンパスを持つ理工系８大学（神奈川大、横浜市大、関東学院、横浜国大、桐蔭横浜大、 日時：2 月 13 日（水）から 15 日（金） 10:00－17:00
武蔵工大、慶応大学、東工大）が、協力し合って出展した。 場所：パシフィコ横浜展示ホール C・D （入場無料）
その後、横浜市立大学の付置研究所である木原記念横浜生 出展：点接触型電子冷却加熱素子の開発 山口教授／チタン合金の熱処理による制振性能向上と金属材料評価 万谷
命科学振興財団や理化学研究所横浜研究所、よこはま
助教／次々世代超高速半導体素子技術 水野教授／大学発ベンチャー未来環境テクノロジー（株）の事業展示及びワー
クショップ講演「人と環境にやさしい新技術”三相乳化法”」田嶋教授※本原稿は工学研究所の依頼により執筆されたものです。

工学研究所からのお知らせとお願い
１．運営委員会報告
前号の工学研究所だより発行からこれまでに開催した運営委員会の主な議題をお知らせします。
第７回（11 月 8 日開催）
・2008 年度共同研究応募状況
・ノーベル賞受賞者小柴先生講演会実施のための準備委
員会の提案
・工学研究所公開の実施報告
・神大テクノフェスタ 2008 準備企画委員会の構成案および特別予算申請について
・2008 年度連続講演会特別予算申請について・研究所客員教授規定の運用及び関連者類について
・次期所長選挙について
第８回（12 月 5 日開催）
・2008 年度共同研究審査結果
・2008 年度プロジェクト研究審査結果
・研究所客員教授の運用内規について
・所員会議の開催と議題について
・2008 年度工学研究所予算について
・神大テクノフェスタ 2008 準備企画委員会の報告・自己点検自己評価について
・次期所長選出・選挙管理委員会の構成について
第９回（1 月 9 日開催）
・所長選挙について
・客員教授の応募の状況について
・神大テクノフェスタ準備企画委員会の報告
・大学創立 80 周年記念講演会進捗状況
・自己点検自己評価について
・工学研究だより（07－4 号）について
・本年度予算の消化状況と質疑応答を行った。その後、慎重な審議を経て、表 2 に示す 2 件のテーマの採択を決定した。
表 2 2008 年度工学研究所プロジェクト研究採択テーマ
整理番号 研究課題・課題研究所名
研究代表者
熱電発電システム構成のた大野吉弘
A1
めの基礎研究（電情）
次世代自動車用高性能蓄電 佐藤祐一
A2
システム技術開発事業/要（物生）
素開発/高容量電池の開発

４．第 2 回所員会議報告及び第 3 回所員会議開催予定
2007 年 12 月 12 日の教授会終了後に本年度第 2 回所員会
議を開催した。議題は以下のとおりです。
◎神奈川大学研究所客員教授規程の運用内規について◎工学研究所客員研究員（6 名）の申請について
また、2 月 13 日の教授会終了後に第 3 回所員会議を開催いたします。予定議題は以下のとおりです。
◎研究所客員教授について◎工学研究所所長選挙
詳細につきましては後日、別途ご案内申し上げます。
５．小柴昌俊先生講演会準備実行委員会の構成
開催予定日時：2008 年 7 月 29 日（火）２．工学研究所公開 -テクノフェスタ in 神大-の報告
委員長 三田一郎 教授
顧 問 渡邊靖志 教授
日時： 2007 年 10 月 20 日（土）幹 事 大成逸夫 教授
委 員 日比野欣也准教授◎共同研究／プロジェクト研究発表会（23 号館 203 号室） 委 員 田村忠久 准教授 委 員 田沼慶忠 助教◎研究成果ポスター展示（23 号館 1 階ロビー）
委 員 轟木義一 助手◎バーチャル地球史博物館（3 号館 3 階）
６．神大テクノフェスタ 2008 準備企画委員会の構成◎精密測定室大型装置の公開（23-B113）
開催予定日時：2008 年 10 月 17 日（金）◎招待講演『日本産業を支える新材料技術』
委員長 山村 博
教授
副委員長 原村嘉彦 教授－トウモロコシから産業部品へ－（23 号館 203 号室） 委 員 山口栄雄 教授
委員 池原飛之准教授㈱富士通研究所 環境技術研究部 部長 西井 耕太 氏
委 員 杉本 剛 教授
委
員 島崎和司 教授◎懇親会（ラックスホール）
委 員 三田一郎 教授
委員 田口澄也 室長
参加登録者数：学外 33 名 学内 67 名
委 員 花嶋とみ子部長
３．次年度共同研究／プロジェクト研究のテーマ決定
７．総合学術研究推進委員会「研究委員会」報告2008 年度工学研究所共同研究は 4 件の申請（新規 2 件、第５回（10 月 17 日開催）議題
継続 2 件）があった。工学研究所運営委員会より委嘱され
１）学術研究振興資金の提出についてた工学研究所研究支援専門部会により結成された工学「共 ２）本学専任教員以外の研究者にかかる科学研究費補助金
同研究審査委員会」において、2007 年 11 月 7 日（水）に 3の申請について（改訂案）
件、11 月 28 日（水）に１件のヒアリングと質疑応答を行っ ３）文部科学省の動向（「研究機関における公的研究費のた。その後、慎重な審議を経て、表１に示す４件のテーマ
管理・監査に関する検討会」）についての採択、並びに研究経費を決定した。
４）研究機関における公的研究費の管理・監査のガイドラ
表１ 2008 年度工学研究所共同研究採択テーマ
イン(実施基準)必須事項の文部科学省報告案について
研究課題
研究代表者 研究経費
第６回（11 月 21 日開催）議題（千円）
１）文部科学省の動向（研究機関における公的研究費の管計画支援を意図した空間情報 山家京子
理・監査に関する検討会）について
視覚化システムの開発
（建築）
1,850
２）研究機関における公的研究費の管理・監査のガイドラ
イン(実施基準)必須事項の文部科学省報告案について
構造相転移によるカルコゲン 米田征司
３）平成
19 年度研究設備及び情報処理関係設備に係る緊急系熱電材料の高性能化に関す
（電情）
5,000
募集への対処についてる研究
４）2007 年度国際交流(学術研究)事業の審査について
酸性霧の樹冠への沈着から森 井川 学
第７回（12 月 19 日開催）議題
林衰退までのプロセスの解明
（物生）
4,500
１）「研究機関における公的研究費の管理・監査のガイドと森林再生プログラムの検討ライン」に基づく体制整備の実施状況について
出会い頭事故未然防止の研究
２）不正行為に係る予備調査及び本調査規程について
交差点カーブミラー視認性
堀野定雄
1,600
３）2008 年文部省補助金（大型装置・設備等）申請に係る評価と再設計マニュアル開発（創成）
審査について第８回（1
月 23 日開催）議題
合計
12,9502007 年度工学研究所プロジェクト研究は 2 件（プロジェ １）不正行為に係る予備調査及び本調査規程について
２）グローバル COE の申請について
クト研究 A：2 件）の申請があった。共同研究と同様に審査委員会を結成し、2006 年 11 月 28 日（水）にヒアリング ３）文部省補助金（大型装置・設備等）申請に係る学内順位について

2007 年度 工学研究所・工学研究科共催 連続講演会 実施報告
神奈川大学工学研究所は、平成１９年度より大学院工学研究科と共催し、広報事業課と協力して、サイエンスとテクノロジーの魅力を港ヨコハマから発信することを目的として、学会主催の講演会と違った幅広い分野にまたがるテーマの講演会を始めました。具体的には、次の２種類の講演会を行うものですが、いずれも科学技術の知識を広く啓蒙することを目的としています。
すなわち、多くの人が関心を持ち一般の人の実生活にすぐ役に立つ講演会としての「暮らしの中のサイエンス」連続講演会と、専門的であるが、分かりやすい講演会としての「科学と工学の最前線」連続講演会です。以下に、平成 19 年度に実施した講演会の概要を記します。
１．連続講演会 暮らしの中のサイエンス「地震と地域・すまい」
日時 11 月 27 日～1 月 29 日（火）14：00～16：00
全４回
会場 神奈川大学みなとみらいエクステンションセンター＜ＫＵポートスクエア＞
受 講 料 3,000 円

定員 50 名

受講者数 44 名

内容
第１回 11 月 27 日（火）・テーマ 地震の揺れと地盤の基礎知識―身近な地震防災の心構え―
講師 荏本孝久 神奈川大学大学院工学研究科教授
第２回 12 月 4 日（火）・テーマ すまいと地域を地震から守る
講師 河村壮一 大成建設株式会社常務技術センター長兼原子力本部長
第３回 1 月 22 日（火）・テーマ 今、神奈川で語るべき「関東大震災」
講師 武村雅之 株式会社小堀鐸二研究所副所長
第４回 1 月 29 日（火）・テーマ 来るべき地震災害の様相―首都の震災イメージ―
講師 中林一樹 首都大学東京大学院都市環境科学研究科教授
２．連続講演会 科学と工学の最前線「環境問題の最前線」
日時 11 月 17 日・12 月 15 日（土）13：00～17：00
全２回
会場 横浜キャンパス 第 1 回 16 号館地下 1 階 視聴覚ホールＢ
受 講 料 各回 1.000 円

第 2 回 16 号館 2 階 セレストホール

定員 各回１００名 受講者数 各回ともに約 80 名

内容
第１回 11 月 17 日（土）・テーマ 地球温暖化の影響予測と対策
講師 三村信男 茨城大学教授 地球変動適応科学研究機関長
・テーマ 東アジアにおける大気汚染・越境汚染の現状と将来
講師 大原利眞 独立行政法人国立環境研究所アジア自然共生研究グループ広域大気モデリング研究室長
・テーマ 環境ホルモン・医薬品による水環境の汚染
講師 高田秀重 東京農工大学大学院共生科学技術研究院環境資源共生科学部門准教授
第２回 12 月 15 日（土）・テーマ 化学物質の安全性管理講師 北野 大 明治大学理工学部応用化学科教授
・テーマ オゾン層破壊とフロン化合物の国際規制講師 山辺正顕 独立行政法人産業技術総合研究所研究コーディネータ
・テーマ 丹沢大山の森林衰退と大気汚染
講師 井川 学 神奈川大学工学部教授〔実施：広報部広報事業課〕

1162007 年度 工学研究所・工学研究科共催

連続講演会 実施報告

神奈川大学工学研究所は、平成１９年度より大学院工学研究科と共催し、広報部と協力して、サイエンスとテクノロジーの魅力を港ヨコハマから発信することを目的として、学会主催の講演会と違った幅広い分野にまたがるテーマの講演会を始めました。具体的には、次の２種類の講演会を行うものですが、いずれも科学技術の知識を広く啓蒙することを目的としています。すなわち、多くの人が関心を持ち一般の人の実生活にすぐ役に立つ講
演会としての「暮らしの中のサイエンス」連続講演会と、専門的であるが、分かりやすい講演会としての「科学と工学の最前線」連続講演会です。以下に、平成 19 年度に実施した講演会の概要を記します。
１．連続講演会 暮らしの中のサイエンス「地震と地域・すまい」
日時 11 月 27 日～1 月 29 日（火）14：00～16：00 全４回
会場 神奈川大学みなとみらいエクステンションセンター＜ＫＵポートスクエア＞
3,000 円

受 講 料

定員

50 名

受講者数 44 名

内容
第１回 11 月 27 日（火） テーマ
講師 荏本孝久
第２回 12 月 4 日（火）講師 河村壮一
第３回 1 月 22 日（火）講師 武村雅之
第４回 1 月 29 日（火）講師 中林一樹

地震の揺れと地盤の基礎知識―身近な地震防災の心構え―

神奈川大学大学院工学研究科教授
テーマ

すまいと地域を地震から守る

大成建設株式会社常務技術センター長兼原子力本部長
テーマ

今、神奈川で語るべき「関東大震災」

株式会社小堀鐸二研究所副所長
テーマ

来るべき地震災害の様相―首都の震災イメージ―

首都大学東京大学院都市環境科学研究科教授

２．連続講演会 科学と工学の最前線「環境問題の最前線」
日時 11 月 17 日・12 月 15 日（土）13：00～17：00 全２回
会場 横浜キャンパス 第 1 回 16 号館地下 1 階 視聴覚ホールＢ
受 講 料

各回１，０００円

定員

各回１００名

第 2 回 16 号館 2 階 セレストホール

受講者数 各回ともに約 80 名

内容
第１回 11 月 17 日（土）・テーマ 地球温暖化の影響予測と対策
講師

三村信男 茨城大学教授

地球変動適応科学研究機関長

・テーマ 東アジアにおける大気汚染・越境汚染の現状と将来
講師

大原利眞 独立行政法人国立環境研究所アジア自然共生研究グループ広域大気モデリング研究室長

・テーマ 環境ホルモン・医薬品による水環境の汚染
講師

高田秀重 東京農工大学大学院共生科学技術研究院環境資源共生科学部門准教授

第２回 12 月 15 日（土）・テーマ 化学物質の安全性管理講師

北野

大 明治大学理工学部応用化学科教授

・テーマ オゾン層破壊とフロン化合物の国際規制
講師

山辺正顕 独立行政法人産業技術総合研究所研究コーディネータ

・テーマ 丹沢大山の森林衰退と大気汚染
講師

井川

学 神奈川大学工学部教授〔実施：広報部広報事業課〕

117

神奈川大学工学研究所所報執筆規程
1978 年（昭和 53 年）2 月 ５日
改訂 1988 年（昭和 63 年）4 月 13 日
改訂 1990 年（平成 ２年）7 月 18 日
改訂 1991 年（平成 ３年）5 月 29 日
改訂 1994 年（平成 ６年）1 月 26 日
改訂 2005 年（平成 17 年）1 月 27 日

１．投稿資格４．提出期日投稿筆頭者は原則として神奈川大学工学部属教職員とする．ただし原稿を編集委員会が依嘱する場合はこの限りではない．また連名者については制限しない．
２．記事の種類巻

頭論

総 合 論 文 原則として 20 頁以内．和文の場合は〔欧文説 学問・技術・本研究所の事業・動向などに

内容概要（1 頁以内）〕をつけることができる．

骨子として，著者の一連の研究をまとめ，これにその分野における地位を明らかにするような解説を若干つけたもの．
共同研究報告 発足時点では〔共同研究の紹介〕，中間時点

論説・随想 原則として 4 頁以内．
総説・トピックス・その他の記事 原則として 8 頁以内．
６．原稿の書き方
原稿の書き方は，この〔規程〕ならびに〔神奈川大学 工学研究所 所報 執筆要領〕による．
７．原稿の責任と権利

では〔共同研究の現況〕，研究終了または一掲載された論文などの内容についての責任は著者が負う

段落の時点では〔共同研究の成果要約〕とものとする．またその著作権･編集出版権は〔神奈川大学

して，その現状が報告される．

工学研究所〕に属する．

説 総合論文と略同一性格の記事であるが，解説的色彩の強いもの．

ト ピ ッ ク ス その時々のトピックスについての展望あるいは解説．
想 研究・開発などの思い出，意見，感想，経験談など．
国際交流研究 学外（国内，国外）における研究・講義・出張に関する経験談など．
特以下の頁数はすべて〔刷り上り〕のものを示す．

内容概要（1 頁以内）〕
，欧文のときは〔和文関する論説，意見．

随

５．頁数

言

総 合 論 文 専門の学協会などに発表された研究論文を総その年度により定める．

集 その号の特集として特別記事を設けること
がある．

３．用語
用語は和文とする．
ただし総合論文に限り欧文でもよい．
また〔英文目次〕作成のため，原稿には〔英文題目〕のほか〔著者氏名〕および〔職名，所属〕の英語名をつける．

８．採否
原稿の採否および分類は〔神奈川大学 工学研究所 編
集委員会〕において行う．
９．原稿の提出先
原稿の提出先は〔神奈川大学 工学研究所 事務室〕とする．そこで受領した日を原稿受付日とする．
１０．その他（１） 原稿の枚数が規定限度を超過する場合は委員会の承認を要するが，状況により超過分の実費を徴することがある．
（２） 図が印刷に不適当な場合は，専門家に依嘱して書直すことがある．この場合の経費は著者負担とす
る．

118

編集後記

編集委員の先生方および事務局職員のご協力・ご尽力を頂き，工学研究所所報第 31 号を無事刊行する事が出来ました．お忙しいところ，原稿をお寄せ戴きました先生方には厚くお礼申し上げます．研究論文を雑誌に投稿する場合，以前は航空便で送っていました．原稿受け取りの連絡・審査員からのコメントと論文の修正・採否の決定などにも航空便が用いられていたため，無駄時間がかかっていました．現在は，インターネットを介して投稿するため，この辺りの事務連絡が瞬時に送受信されてしまいます．
場合によっては，投稿日の翌日には論文審査員に原稿が送付されてしまう可能性もあります．このような事情を考えれば，速報性を重視して，論文等を学内の雑誌に掲載する必要性は無くなったように思われます．しかし，産官学と連携して研究活動を行う場合は，教員の研究内容を地域の企業等に紹介する必要があります．この場合，工学研究所所報に研究論文等を発表する事は有用となります．工学研究所所報が中継ぎとなって産学協同研究がスタートするならば，幸いと思っています．
(機械工学科 伊藤勝悦)

工学研究所 所報（No.31）
工学研究所所長

許瑞邦

工学研究所 所報 編集委員会
委 員 長
委

伊藤

員 山口

勝悦 （機械工学科）
栄雄 （電子情報フロンティア学科）

池原

飛之 （物質生命化学科）

山村

博 （物質生命化学科）

瀬古沢照治 （情報システム創成学科）
鎌田

元康 （建築学科）

大成

逸夫 （物理学教室）

SCIENCEREPORTS（No. 31）
ofResearch Institute for Engineering (KANAGAWA University)
Director of the InstituteZuihou KYO

Chief Editor

Shouetsu ITOU

(Dept. of Mechanical Engineering)

EditorShigeo YAMAGUCHI(Dept. of Electronics and Informatics
Frontiers)

Takayuki IKEHARA(Dept. of Material and Life Chemistry)

Hiroshi YAMAMURA(Dept. of Material and Life Chemistry)

Teruji SEKOZAWA(Dept. of Information Systems Creation)

Motoyasu KAMATA(Dept. of Architecture)

Itsuo OONARI(Dept. of Physics)

神奈川大学工学研究所所報第31号
2008年11月25日

印

刷

2008年11月28日

発

行

編集兼発行者

神奈川大学工学研究所〒221-8686 横浜市神奈川区六角橋 3-27-1

印

刷

所

共立速記印刷株式会社
東京 都千代田区飯 田橋 3-11-24

RESEARCH INSTITUTE FOR ENGINEERING
KANAGAWA UNIVERSITY
3-27 Rokkakubashi, Kanagawa-ku, Yokohama, 221-8686, Japan