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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp .1－5

1

第一工業大学研究報告第23号(2011), pp. ??-???.

人力飛行機の外翼の空力設計検討

人力飛行機の外翼の空力設計検討
酒 井 謙 二酒井
第一工業大学航空工学科

謙二（〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央1-10-2）

E-mail:k-sakai@daiichi-koudai.ac.jp

The Wing Design for the Outer Wing Area of the Man Powerd Airplane
Daiichi Institute of Technology
Kenji SAKAIThe man powered airplane’s wing geometry was designed in order to reduce the pitching moment forouter wing area. The DAE21 wing geometry is used for many man powered airplanes. But when this winggeometry is used for all span area, the nose down pitching moment is calculated for the wing outer area.
New wing geometry is designed, named DAE30, which has the maximum chamber line’s position is 30%
wing section.
By using this wing geometry, the nose down pitching moment has been deduced for the design speed.
Key Words: Man Powered Airplane, Wing Geometry, Pitching Moment, Outer Wing Area
1.はじめに第一工業大学が５年前に人力飛行機の製作を再開した時、翼型として、他の大学が使っているＤＡＥ２１の翼型を採用することとした。その翼型の２次元３分力風洞試験結果は公表されているため、それをベースに、基準としている
３５％翼弦位置回りのスパン方向のモーメント
分布を計算した。その結果、設計揚力で、翼端付近（約８０％スパンより外翼）では、３５％翼弦回りに頭下げモーメントが発生することが分かった。
この対策として、桁位置の変更と、新翼型の設計の２つの対策結果を示す。
２．基本機体仕様検討した機体は、２００９年度に設計された「かげろう号」と呼ばれる機体である。

図 1.1 機体正面図・平面図

２．１ ３面図
機体三面図を図 1.1、図 1.2 に示す。

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第一工業大学研究報告

2第25号（2013）

図 1.2 機体側面図
図 3 DAE２１空力特性風洞試験結果(CL～Ｃd、Ｃｍ～α)２ 主要諸元主要機体諸元を表 1 に示す。
総重量
機体重量

１０５ｋｇｆ

全長

９ｍ

５０ｋｇｆ

全高

４．１ｍ

主翼

４． スパン方向のピッチングモーメントの検討
４．１ 設計条件での揚力分布の検討
この翼はｱｽﾍﾟｸﾄ比 AR が３３と大きな翼であるため、スパン方向の揚力分布は楕円分布として近似しても大きな差はないと考えられる。
今、総重量を１０５Ｋｇｆとして、求めた揚力の分布の結果を図 4 に示す。

水平尾翼

翼型

ＤＡＥ２１

翼型

ＮＡＣＡ

翼幅

３４ｍ

翼幅

４．６ｍ

翼面積

３５㎡

翼面積

３．３㎡

アスペクト比

33

回転中心

２５％Ｃ

７ °

モーメント

３５％Ｃ

水平尾翼

０００９

取り付け角
桁位置

Ｌ（Ｋｇｆ／ｍ）

５．３ｍ

アーム

4.500
4.000

0.433

容積

3.500
3.000

表 1 機体主要諸元

2.500
2.000

２．３ 基本翼型
基本翼型は人力飛行機でよく使用されるＤＡＥ２１を採用した。この翼型は低速域で良い揚抗比を持つとされる。
翼型を図 2 に示す。

1.500
1.000
0.500
0.000
0

2

4

6

8

10

12

14

16

図 4 揚力分布（Ｌ（Ｋｇｆ／ｍ）～ｙ（ｍ））
0.15
0.1
0.05

y/c

0
-0.05 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

４．２ 断面揚力係数の検討
機体の速度を設計値の ７ｍ／ｓ と、１ｍ／ｓ 速
い８ｍ／ｓ の ２つの値に対して、翼平面形と、揚力分布から断面の揚力係数を推算する。
揚力係数のスパン方向の分布を図 5 に示す。

図 2 DAE21 翼型

３． 基本翼型（ＤＡＥ２１翼型）空力特性
ＤＡＥ２１翼型の２次元空力特性（風洞試験結果）
を図 3 に示す。
なお、この結果は、翼弦長基準レイノルズ数
6（Ｒｅ数）が、0.375ｘ10 の結果である。

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酒井：人力飛行機の外翼の空力設計検討

1.2
1.0
Cl V=
7m/s
Cl V=
8m/s

0.8
0.6

3

５．２ 新しい主翼形状での飛行試験結果
改良した主翼を用いて、鹿児島の枕崎空港で２
００７年１２月に飛行試験を実施した。翼の捩りも発生せずに、約１００ｍのフライトに成功した。
フライトの写真を図 5.1 に示す。

0.4
0.2
0.0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

図 5 揚力係数分布（ＣＬ～ｙ）

４．３ モーメント中心の検討
図 5 の断面揚力係数に対するピッチングモーメントを図 3 の風洞試験結果を参考に解析し、モーメント中心を求めた結果を図 6 に示す。
0.60
0.55
0.50
0.45
mc V=7m/s
mc V=8m/s

0.40
0.35
0.30

図 7 枕崎空港での試験飛行

６． 新翼型の設計
外翼の桁の位置を後方にずらすことで、頭下げモー
メントは解消されたが、①平面形が設計から外れること②桁位置を後方にずらせることにより、翼端付近での桁位置での翼厚が不足し、翼端付近で翼厚を増加させる必要が生じた。
などの不具合が生じたため、桁の位置は変えずに外翼部でモーメント中心を０．３５翼弦位置に持つ新翼型を設計することとした。

0.25
0.20
0

2

4

6

8

10

12

14

16

図 6 モーメント中心（（ｘ／ｃ）ｍc～ｙ）

この図から、設計機体速度 ７ｍ／ｓ ではスパン
位置１３ｍ（８１％スパン位置）までは、設計どおり、圧力中心は０．３５翼弦位置にあるが、それより外側では翼端で圧力中心が約０．４８翼弦まで後退することが分かる。
この事から、ＤＡＥ２１翼型を全スパンに展開すると８１％スパンより外側で、頭下げモーメントが発生すると予想される。
また、機体速度を１ｍ／ｓ増速する（８ｍ／ｓ）と、圧力中心が更に５％翼弦後退し、頭下げが発生することが分かる。また、機体速度を１ｍ／ｓ減速する（６ｍ／ｓ）と、今度は圧力中心が５％翼弦前進し、頭上げが発生することが推算できる。
５． 新しい主翼形状の検討

６．１ キャンバー形状の変更による新翼型
基本的な考え方は、翼厚分布は変更せずに、キャンバー形状のみの変更で行うことした。
ＤＡＥ２１の最大キャンバー位置は４５％翼弦にあるため、最大キャンバー位置を３０％翼弦と３５％翼弦とに持っていった翼型を設計した。
３０％キャンバー位置の翼をＤＡＥ３０、３５％キャン
バー位置の翼をＤＡＥ３５と名前をつける。
キャンバーの比較を図 8 に示す。
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03

ＤＡＥｷｬﾝﾊﾞｰ
x/c35ｷｬﾝﾊﾞｰ
x/c30ｷｬﾝﾊﾞｰ

0.02
0.01

５．１ 翼端付近の桁位置の後退
翼端付近の設計条件（ｖ＝７ｍ／ｓ）の頭下げモー
メントを解消するために、翼のつなぎ目を考慮し、ス
パン位置１２ｍより外翼部を、翼端で従来３５％の位置にある桁の位置を、４２％後方にずらす設計をした。

0.00
0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

図 8 キャンバー分布の比較 （（ｙ／ｃ）ｃ～ｘ／ｃ）

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第一工業大学研究報告

4第25号（2013）

求められたＤＡＥ３０翼型と、基本翼型ＤＡＥ２１の翼型の比較を図9 に示す。
求められたＤＡＥ３０翼型と、基本翼型ＤＡＥ２１の求められたＤＡＥ３０翼型と、基本翼型ＤＡＥ２１の翼型の比較を図
翼型の比較を図9 に示す。
9 に示す。
0.4
0.4

0.4
0.3

0.3

0.3
0.2

0.2

0.2
0.1

DAE21
DAE30
DAE21DAE21
DAE30DAE30

Cp
Cp-2 -1.5 -2

0.1

0.1
0
0
0
0
-0.1
0
0

-1.5 -1-1.5

0.2
0.2

0.2

0.4
0.4

0.6

0.4

0.6

0.8

0.6

0.8

1

0.8

1

1

-0.1 -0.1-0.2-1 -0.5 -1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
-0.5 -0.5
00
0 0.2
0.2 0.4
0.4 0.6
0.6 0.8
0.8 1
0 0.5 0

図 9 DAE30 翼型比較 （ｙ／ｃ～ｘ／ｃ）

0.5

図9 図
DAE30
9 DAE30
翼型比較
翼型比較（ｙ／ｃ～ｘ／ｃ）（ｙ／ｃ～ｘ／ｃ）

1-0.2 -0.2

Cp

-2

Cp

1
Cp
1

Cp

10.5
1

図 10.3 DAE２１ α＝6°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）

６．２ 新翼型のモーメント特性の計算
６．２６．２新翼型のモーメント特性の計算
新翼型のモーメント特性の計算
新翼型の空力特性を求めるために、２次元パネル法による圧力分布の計算を実施した。
新翼型の空力特性を求めるために、２次元パネル
新翼型の空力特性を求めるために、２次元パネル
基本翼ＤＡＥ２１翼型と ＤＡＥ３０翼型の迎角２°、法による圧力分布の計算を実施した。
法による圧力分布の計算を実施した。
４°、６°の解析結果を図10～図11 に示す。
基本翼ＤＡＥ２１翼型と基本翼ＤＡＥ２１翼型とＤＡＥ３０翼型の迎角２°、
ＤＡＥ３０翼型の迎角２°、

図 10.3DAE２１
α＝6°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
図 10.3DAE２１
α＝6°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
Cp
Cp

-2

Cp

-2 -1.5 -2

４°、６°の解析結果を図
４°、６°の解析結果を図
10～図
10～図
11 に示す。
11 に示す。

-1.5 -1-1.5

Cp-2 -1.5-2-1 -0.5 -1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
-0.5 -0.5
0 図
0
0 0.2
0.2 0.4
0.4 0.6
0.6 0.8
0.8 1
0 0.5
図0 図

-1.5 -1
-1.5

0.5

10.5

1

1

Cp

-2

-1 -0.5-1
0-0.5 -0.5
000
0 0.5 0
0.5

10.5

1

1

0.2
0.2

0.2 0.4

Cp

0.4

0.6

0.4 0.6

0.6 0.8

0.8
0.8

Cp

1
Cp
1

1

Cp

Cp

1
Cp
1

Cp

図 11.1 DAE30 α＝2°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
図 11.1DAE30
α＝2°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
図 11.1DAE30
α＝2°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）

Cp

図 10.1 DAE２１ α＝2°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
図 10.1
図 10.1
DAE２１
DAE２１
α＝2°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
α＝2°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
Cp
Cp

-2

-1.5 -1-1.5

10.5

1

1

-2 -1.5 -2

-0.5
６ -10
６ -1図
0.2
0.4
0.6
0.8
６
図
-0.5 図-0.5
0６ 0 ６ 0 0.2 0.2 0.4 0.4 0.6 0.6 0.8 0.8 1-2 -1.5 -2

0.5

Cp

-1.5 -1-1.5
６Cp-1 -0.5 -1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
-0.5 -0.5
00
0 0.2
0.2 0.4
0.4 0.6
0.6 0.8
0.8 1
0 0.5 0

Cp

-2

Cp

1
Cp
1

Cp

Cp

1
Cp
1

Cp

0 0.5 0

0.5

10.5

1

1

図 11.2 DAE30 α＝4°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
図 11.2DAE30
α＝4°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
図 11.2DAE30
α＝4°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）

図 10.2 DAE２１ α＝4°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
図 10.2
図 10.2DAE２１
DAE２１
α＝4°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）
α＝4°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）

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酒井：人力飛行機の外翼の空力設計検討

5

成功し、１１機中８位の成績を残すことができた。
フライトの写真を図 14 に示す。

Cp
-2
-1.5
-1
-0.5

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Cp

1

0
0.5
1

図 11.3 DAE30 α＝4°圧力分布（Ｃｐ～ｘ／ｃ）

図 14 プラットホームから滑空する機体

これらの圧力分布から、揚力係数に対するモーメ
ンチ中心を計算した結果を図 12 に示す。

0.5

DAE35
DAE30
DAE21

0.45
0.4
0.35
0.3

８．参考
DAE30 の翼座標（Yu、Yl～X/C）を,表 2 に示す。

0.25
0.5

0.7

0.9

1.1

1.3

1.5

図 12 モーメント中心～揚力係数（X/C ）mc～CL

この結果を図 5 に適用して、機体速度７ｍ／ｓ での、モーメント中心を計算した結果を、図 13 に示す。
0.60
0.55

c45 V=7m/s

0.50

c35 V=7m/s

0.45

c30 V=7m/s

0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0

７. まとめ鳥人間コンテストで、飛び立ったとたんに、頭から突っ込んで墜落する機体を見かけるが、その多くは桁が捩りモーメントに耐えきれなかったためと予想される。
新しく設計した DAE30 の適用により、設計条件で、翼端付近での頭下げモーメントを解消することができ
た。

2

4

6

8

10

12

14

16

図 13 モーメント中心（（ｘ／ｃ）ｍｃ～ｙ）

この図から、ＤＡＥ３０翼型を翼端に使用し、スパン
位置１２ｍより外側は直線内挿翼にすることにより、平面形や翼厚を変更することなく外翼部の頭下げモー
メントを無くすることができた
この翼型を２０１１年７月の鳥人間コンテスト機に適用した。鳥人間コンテストでは、２０８ｍの水平飛行に

X/C
0.000
0.005
0.007
0.013
0.025
0.050
0.075
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0.500
0.550
0.600
0.650
0.700
0.750
0.800
0.850
0.900
0.950
1.000

DAE30
Yu/C
0.000
0.016
0.021
0.028
0.041
0.061
0.076
0.087
0.105
0.116
0.122
0.125
0.124
0.121
0.116
0.109
0.101
0.091
0.079
0.067
0.054
0.041
0.029
0.018
0.008
0.000

Yｌ/C
0.000
-0.009-0.010-0.011-0.010-0.008-0.005-0.003
0.001
0.005
0.006
0.007
0.006
0.006
0.006
0.006
0.006
0.006
0.006
0.006
0.006
0.007
0.006
0.005
0.003
0.000

表 2 ＤＡＥ３０翼座標

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp .7－10

7

第一工業大学研究報告第23号(2011), pp. ??-???.

リュージュパラメトリックスタディ
パラメトリックスタディ
リュージュ
謙二二
酒酒井
井 謙
第一工業大学

航空工学科（〒899-4395

鹿児島県霧島市国分中央1-10-2）

E-mail:k-sakai@daiichi-koudai.ac.jp

The Parametric Study for the Luge Game to get the High Record at the Olympic Game
Daiichi Institute of Technology
Kenji SAKAI
The parametric study for the luge game to get the high record at the Olympic game are requested by theJapanese Olympic Committee. Three parameters, which are the initial speed, the aerodynamic drag, andthe friction drag, are studied. Japanese luge team record was the 18th at the Nagano Olympic game. To get
the 1st record, the aerodynamic drag must be reduced 13.3% and the initial speed must be increased 1.6%.
The friction drag reduction effect is small compared with the aerodynamic drag and the initial speed.
Key Words : Parametric Study,Luge ,Olympic Game ,Aerodynamic Drag, Initial Speed, Friction Drag
１． はじめに日本オリンピック協会のリュージュの担当者から、宇宙航空研究開発機構（ＪＡＸＡ）・総合技術研究本部に、リュージュの風洞試験の依頼があった。外国のそりの形を見ると、空気抵抗を減らすような工夫がされており、日本もそれらの詳細な検討をしたいということであった。風洞試験は、総合研究本部の風洞技術開発センターの２ｍｘ２ｍ低速風洞で実施された。
これを機会に、空気抵抗減の目標値を明確にする観点からも、成績向上のため、初速度、空気抵抗係数、
摩擦抵抗係数について、それらの感度解析を行った。
図 1.2 リュージュ（２）２．影響パラメータ
リュージュの滑走中の写真を図 1.１と図 1.2 に、そりの写真を図 1.3 に示す。

図 1.3 リュージュそり
図 1.1 リュージュ（１）検討モデルを図 2 に示す。

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第一工業大学研究報告

8第25号（2013）

合計タイム(秒)合計タイム(秒)合計タイム(秒)Ｗｇ・sinθ-μＷｇ・cosθ(注１） - (注１） Ｗｇ・sinθ-μＷｇ・cosθ(注１） Ｗｇ・sinθ-μＷｇ・cosθ
D
D
D

Ｗｇ・ｃｏｓθＷｇ・ｃｏｓθＷｇ・ｃｏｓθ
ＷｇＷｇ

θθ

θ

Ｗｇ
（注１）滑走することによる（注１）滑走することによる（注１）滑走することによる発生揚力は小さいとして無視）
発生揚力は小さいとして無視）
発生揚力は小さいとして無視）

区間 区間１位（ロシア）
５位（ドイツ）１８位（日本）１位（ロシア）
５位（ドイツ）１８位（日本）区間
１位（ロシア）
５位（ドイツ）１８位（日本）1 1

1 3.173
3.173 3.173 3.134
3.134 3.134 3.212
3.212 3.212

2 2

16.42616.42616.377
16.37716.37716.580
16.58016.580
2 16.426

3 328.12528.12528.118
28.11828.11828.436
28.43628.436
3 28.125

4 435.36635.36635.414
35.41435.41435.827
35.82735.827
4 35.366

ゴールゴール49.37249.37249.676
49.67649.67650.356
50.35650.356
ゴール
49.3722 検討モデル
図 2 検討モデル
図 2図 検討モデル

トップ トップ
トップ
0 0との差との差 との差

00.304 0.304 0.984
0.984 0.984
0.304

この図から、成績に影響するパラメータとして、全この図から、成績に影響するパラメータとして、全この図から、成績に影響するパラメータとして、全体の重量（体重＋そり重量）、摩擦係数、空気抵抗
体の重量（体重＋そり重量）、摩擦係数、空気抵抗
体の重量（体重＋そり重量）、摩擦係数、空気抵抗
1表位、5
2位、18
1 位、18位、5位、18位の区間ごとの比較
位の区間ごとの比較
表 2表 12 位、5位の区間ごとの比較が予想されるが、さらにもうひとつのパラメータとしてが予想されるが、さらにもうひとつのパラメータとしてが予想されるが、さらにもうひとつのパラメータとしてスタート時に選手の走りと手がきによって作られる初スタート時に選手の走りと手がきによって作られる初 ちなみに、１位はロシア、５位はドイツであった。
スタート時に選手の走りと手がきによって作られる初
ちなみに、１位はロシア、５位はドイツであった。
ちなみに、１位はロシア、５位はドイツであった。
速度が加わる。
速度が加わる。
速度が加わる。
また、１８位から５位までの差は０．３０４秒、トップとまた、１８位から５位までの差は０．３０４秒、トップとまた、１８位から５位までの差は０．３０４秒、トップとの差は０．９８４秒である。
の差は０．９８４秒である。
の差は０．９８４秒である。
なお、滑走中に発生する揚力は小さいとして今回
なお、滑走中に発生する揚力は小さいとして今回
なお、滑走中に発生する揚力は小さいとして今回の検討では無視した。
の検討では無視した。
の検討では無視した。
日本の現状の影響パラメータの推算
５． 日本の現状の影響パラメータの推算
５．５．
日本の現状の影響パラメータの推算
日本１８位の現状の影響パラメータの初期値として、
日本１８位の現状の影響パラメータの初期値として、
日本１８位の現状の影響パラメータの初期値として、検討したコース
３． 検討したコース
３．３．検討したコース①空気抵抗係数は、参考文献１の中の「人が寝て①空気抵抗係数は、参考文献１の中の「人が寝て検討したコース及び成績は長野大会男子一人乗り検討したコース及び成績は長野大会男子一人乗り①空気抵抗係数は、参考文献１の中の「人が寝て検討したコース及び成績は長野大会男子一人乗りいる抵抗データ」がＣｄ＝０．００６７５であり、リュいる抵抗データ」がＣｄ＝０．００６７５であり、リュとした。これを選んだ理由は、オリンピックの詳細デーとした。これを選んだ理由は、オリンピックの詳細デー いる抵抗データ」がＣｄ＝０．００６７５であり、リュとした。これを選んだ理由は、オリンピックの詳細デー
ージュの場合、体の一部が隠れているため、そージュの場合、体の一部が隠れているため、そタが入手できたことによる。
タが入手できたことによる。
コースの区間ごとの長さ
コースの区間ごとの長さ ージュの場合、体の一部が隠れているため、そタが入手できたことによる。
コースの区間ごとの長さの７割。
の７割。 の７割。
や高低差を表や高低差を表1 に示す。
1 に示す。
や高低差を表1 に示す。
②摩擦抵抗係数は、参考文献２の車の雪氷滑走②摩擦抵抗係数は、参考文献２の車の雪氷滑走②摩擦抵抗係数は、参考文献２の車の雪氷滑走
路面の係数が０．０１程度であるが、リュージュの路面の係数が０．０１程度であるが、リュージュの区間 区間 全長（ｍ）
全長（ｍ）
全長（ｍ）
高低差（ｍ）
高低差（ｍ）
路面の係数が０．０１程度であるが、リュージュの区間
高低差（ｍ）
場合はこの値よりかなり小さいと考え、その４割。
場合はこの値よりかなり小さいと考え、その４割。
場合はこの値よりかなり小さいと考え、その４割。
スタート～０１
スタート～０１37 37
スタート～０１374.45424.4542
4.4542

０１～０２
０１～０２ 259259
０１～０２

259

22.654522.654522.6545０２～０３
０２～０３ 325.5
325.5 325.5 42.0898
42.0898
42.0898
０２～０３
０３～０４
０３～０４ 240240
０３～０４

240

24.3065
24.3065
24.3065

174.5 174.5 -8.6081-8.6081-8.6081174.5
０４～ゴール０４～ゴール０４～ゴール290.5 290.5 16.7381
16.738116.7381290.5として推算した。
として推算した。
として推算した。
これら空気抵抗係数と摩擦抵抗係数の初期値を
これら空気抵抗係数と摩擦抵抗係数の初期値を
これら空気抵抗係数と摩擦抵抗係数の初期値をベースに、区間１の実績から初速度の初期値を決定
ベースに、区間１の実績から初速度の初期値を決定
ベースに、区間１の実績から初速度の初期値を決定した。求められた初期値をベースに区間ごとにタイムした。求められた初期値をベースに区間ごとにタイムした。求められた初期値をベースに区間ごとにタイムを推算し、影響係数の微小修正を行ない、最終的なを推算し、影響係数の微小修正を行ない、最終的なを推算し、影響係数の微小修正を行ない、最終的な空気抵抗係数、摩擦抵抗係数、初速度を推算した。
空気抵抗係数、摩擦抵抗係数、初速度を推算した。
空気抵抗係数、摩擦抵抗係数、初速度を推算した。
推算した結果は以下の通り。
推算した結果は以下の通り。
推算した結果は以下の通り。

重量＝１１３Ｋｇ（実測値）
重量＝１１３Ｋｇ（実測値）
重量＝１１３Ｋｇ（実測値）
空気抵抗係数空気抵抗係数Ｃｄ＝０．００４９０４
Ｃｄ＝０．００４９０４
空気抵抗係数Ｃｄ＝０．００４９０４
1 長野大会コース概要
表 1 長野大会コース概要
表 1表 長野大会コース概要
２２
２）（基準面積：０．２ｍ（基準面積：０．２ｍ） ）（基準面積：０．２ｍ２２２]摩擦抵抗係数摩擦抵抗係数μ＝０．００４００
μ＝０．００４００[Kgf・ｓ/ｍ[Kgf・ｓ/ｍ
なお、区間４（最終区間）はこの区間のみ登りがあり、
なお、区間４（最終区間）はこの区間のみ登りがあり、 摩擦抵抗係数 μ＝０．００４００ [Kgf・ｓ/ｍ ] ]なお、区間４（最終区間）はこの区間のみ登りがあり、
初速度
初速度
Ｖｓ＝９．８７ｍ／ｓ
Ｖｓ＝９．８７ｍ／ｓ
初速度
Ｖｓ＝９．８７ｍ／ｓ
２つの区間に分けてデータがある。
２つの区間に分けてデータがある。
２つの区間に分けてデータがある。
（区間１の結果から推算）（区間１の結果から推算）（区間１の結果から推算）
長野大会の男子一人乗りの成績
４． 長野大会の男子一人乗りの成績
４．４．
長野大会の男子一人乗りの成績
これを使った推算結果と実績との比較を表
これを使った推算結果と実績との比較を表
3、3、 3、長野大会の男子一人乗りの成績のうち、日本の１８位
長野大会の男子一人乗りの成績のうち、日本の１８位これを使った推算結果と実績との比較を表
長野大会の男子一人乗りの成績のうち、日本の１８位
図
3
に示す。
図
3
に示す。
５位、および１位の各区間の成績を表と ５位、および１位の各区間の成績を表2 に示す。
2 に示す。 図 3 に示す。と と５位、および１位の各区間の成績を表2 に示す。

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酒井：リュージュ パラメトリックスタディ

9

合計タイム（秒）合計タイム（秒）区間 区間１８位実績
１８位解析
１８位実績
１８位解析
1

1

3.212 3.212

3.210 3.210

50

40

40

30

30

20

20
10

2

16.58016.580 17.42417.424

33

28.43628.436 28.97228.972

1035.82735.827 35.89835.898

0

4

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10
0
400
200

600
400

800
600

1000
800

1200
1000

500

1000

1000

1500

1500

これから、空気抵抗については約５％、初速度につ
これから、空気抵抗については約５％、初速度については約３％の改善ができれば、５位入賞は可能と
いては約３％の改善ができれば、５位入賞は可能と考えられる。改善の難しさはわからないが、数値とし考えられる。改善の難しさはわからないが、数値としては十分達成できる目標と考えられる。
ては十分達成できる目標と考えられる。

実績タイム
実績タイム
推算タイム
推算タイム

200
0

500

0

（タイム（秒）～距離（ｍ））
図 4 ５位の解析との比較
図 4 ５位の解析との比較（タイム（秒）～距離（ｍ））

表 3 日本１８位の解析との比較
表 3 日本１８位の解析との比較

60

実績タイム
実績タイム
推算タイム
推算タイム

0
0

ﾄｰﾀﾙ ﾄｰﾀﾙ 50.35650.356 50.35750.357

0

60

50

2

4

0

60

1400
1200

1400

７． １位（ロシア）と同じタイムを出すためには
７． １位（ロシア）と同じタイムを出すためには
７．１ ７．１
空気抵抗係数と初速度の目標値の検討
空気抵抗係数と初速度の目標値の検討
１位のタイムを出すとした時の、空気抵抗係数と初１位のタイムを出すとした時の、空気抵抗係数と初速度の推算を行った。５位と同様に、重量と摩擦抵抗速度の推算を行った。５位と同様に、重量と摩擦抵抗係数は１８位の値で固定した。推算結果は以下の通係数は１８位の値で固定した。推算結果は以下の通り。 り。

図 3 １８位の解析との比較（タイム（秒）～距離（ｍ））
図 3 １８位の解析との比較（タイム（秒）～距離（ｍ））

空気抵抗係数空気抵抗係数Ｃｄ＝０．００４２５（１８位現状の１３．３％削減）
Ｃｄ＝０．００４２５（１８位現状の１３．３％削減）
初速度＝９．９３５ｍ／ｓ（１８位現状の1.6%増加）初速度＝９．９３５ｍ／ｓ（１８位現状の1.6%増加）両者は良い一致を示し、推算した影響係数が妥当
両者は良い一致を示し、推算した影響係数が妥当であると考えられる。
であると考えられる。
区間ごとの実積と解析結果との比較を表
5と 5と区間ごとの実積と解析結果との比較を表
図 5 に示す。
図 5 に示す。
６． ５位(ドイツ)と同じタイムを達成する条件
６． ５位(ドイツ)と同じタイムを達成する条件
合計タイム（秒）合計タイム（秒）５位と同じタイムを達成するとした時の、空気抵抗係５位と同じタイムを達成するとした時の、空気抵抗係数と初速度の推算結果は以下のとおり。
数と初速度の推算結果は以下のとおり。
Ｃｄ 13.3%減
Ｃｄ 13.3%減
区間 区間 １位実績
１位実績
Ｖｓ 1.6%増
なお、今回は、目標を明確にするため、重量と摩Ｖｓ 1.6%増
なお、今回は、目標を明確にするため、重量と摩擦抵抗係数は１８位の値で固定した。
擦抵抗係数は１８位の値で固定した。
1
3.173
3.170
1
3.173
3.170
空気抵抗係数Ｃｄ＝０．００４８８
空気抵抗係数Ｃｄ＝０．００４８８（１８位現状の４．９％削減）（１８位現状の４．９％削減）
初速度＝１０．１１ｍ／ｓ（１８位現状の３．４％増加）
初速度＝１０．１１ｍ／ｓ（１８位現状の３．４％増加）
区間ごとの実積と解析結果との比較を表４と図４に区間ごとの実積と解析結果との比較を表４と図４に示す。示す。

2

2

16.42616.426

17.24517.245

3

3

28.12528.125

28.63628.636

4435.36635.366

35.42635.426

ﾄｰﾀﾙ ﾄｰﾀﾙ 49.37249.372

49.37249.372

合計タイム（秒）合計タイム（秒）Cd 4.9%減
Cd 4.9%減
区間 区間 ５位実績
５位実績
Ｖｓ 3.4%増
Ｖｓ 3.4%増
1

1

3.134 3.134

3.131 3.131

2

2

16.37716.377

17.17617.176

3

28.11828.118

28.62228.622

3
4

4

35.41435.414

35.47635.476

表5 表
1 位の解析との比較
5 1 位の解析との比較
60

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10

0

0
0

ﾄｰﾀﾙ ﾄｰﾀﾙ 49.67649.676

実績タイム
実績タイム
推算タイム
推算タイム

0

500

500

1000

1000

1500

1500

49.67549.675

表 4 ５位実績と解析結果との比較
表 4 ５位実績と解析結果との比較

図5 図
1 位の解析との比較（タイム（秒）～距離（ｍ））
5 1 位の解析との比較（タイム（秒）～距離（ｍ））

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第一工業大学研究報告

10

興味深いことに、初速度に関しては、１位ロシアと興味深いことに、初速度に関しては、１位ロシアと１８位日本との差はほとんど無いということである。
１８位日本との差はほとんど無いということである。
その後の区間で差が出てきている。
その後の区間で差が出てきている。

合計タイム（秒）合計タイム（秒）区間 区間

７．２ ７．２
初速度は現状で、空気抵抗係数のみで初速度は現状で、空気抵抗係数のみで
1 位を
1 位を
達成する条件達成する条件
次に改善目標を選手のほうに求めるのではなく、す
次に改善目標を選手のほうに求めるのではなく、すべて空力の改善で達成する場合の改善量を検討しべて空力の改善で達成する場合の改善量を検討した。 た。
検討結果を以下に示す。
検討結果を以下に示す。
空気抵抗係数Ｃｄ＝０．００４１５６
空気抵抗係数Ｃｄ＝０．００４１５６（１８位現状の１５．３％削減）（１８位現状の１５．３％削減）
初速度＝９．７８ｍ／ｓ（１８位現状値）
初速度＝９．７８ｍ／ｓ（１８位現状値）
区間ごとの実積と解析結果との比較を表
区間ごとの実積と解析結果との比較を表6と 6と
図 6 に示す。
図 6 に示す。
合計タイム（秒）合計タイム（秒）１位実績１５．３％Cd
１５．３％Cd
区間 区間１位実績
減少 減少
1

1

3.1733.173

3.2073.207

22

16.42616.42617.33217.332

3

3

28.12528.12528.71828.7184

435.36635.36635.49335.49349.372
ﾄｰﾀﾙﾄｰﾀﾙ 49.372

49.37149.371

表6 表
１位を空気抵抗減のみで達成
6 １位を空気抵抗減のみで達成
60

50

40

40

30

30

20

20

10

10

0

0
0

１８位解析
１８位解析

５％μ改善
５％μ改善

1

1

3.21 3.21

3.209 3.209

22

17.42417.424

17.41217.412

3

3

28.97228.972

28.95028.950

4435.89835.898

35.87 35.87

50.35750.357

50.30950.309

ﾄｰﾀﾙ ﾄｰﾀﾙ

7 摩擦抵抗５％減の効果
表 7 表摩擦抵抗５％減の効果

これから摩擦抵抗の５％の改善では短縮されるタイム
これから摩擦抵抗の５％の改善では短縮されるタイム
は、０．０４８秒（１位との差の５％）である。
は、０．０４８秒（１位との差の５％）である。
また、摩擦抵抗の１０％の改善できれば、０．０９６秒
また、摩擦抵抗の１０％の改善できれば、０．０９６秒（１位との差の約１割）を稼ぐことができる。
（１位との差の約１割）を稼ぐことができる。
しかし、空
しかし、空
気抵抗係数や初期速度に比べて影響度は小さいと気抵抗係数や初期速度に比べて影響度は小さいと考えられる。
考えられる。
９．まとめ
９．まとめ
長野大会の男子一人乗りリュージュのコースと成績
長野大会の男子一人乗りリュージュのコースと成績をベースに、１８位の日本の成績を５位入賞、およびをベースに、１８位の日本の成績を５位入賞、および１位にするためのパラメータスタディを行った。
１位にするためのパラメータスタディを行った。
今回は、重量と摩擦抵抗は変わらないとして検討を
今回は、重量と摩擦抵抗は変わらないとして検討を
行った。
行った。
その結果、
その結果、
①５位と同じタイムにするには①５位と同じタイムにするには
空気抵抗係数で６．２％の低減、初速度で３．５％
空気抵抗係数で６．２％の低減、初速度で３．５％の増加を行えばよいことが分かった。
の増加を行えばよいことが分かった。
②１位と同じタイムにするには②１位と同じタイムにするには
空気抵抗係数で１３．３％の低減、初速度で１．６％
空気抵抗係数で１３．３％の低減、初速度で１．６％の増加を図れば良いことが分かった。
の増加を図れば良いことが分かった。

60

50

第25号（2013）

実績タイム
実績タイム
推算タイム
推算タイム

③選手能力は同じ（初速度は同じ）で、空気抵抗係③選手能力は同じ（初速度は同じ）で、空気抵抗係数のみの改善で１位を得るためには空気抵抗係数数のみの改善で１位を得るためには空気抵抗係数
で１５．３％の低減を必要することが分かった。
で１５．３％の低減を必要することが分かった。

0

500

500

1000 1000

1500 1500

図 6 １位を空気抵抗減のみで達成
図 6 １位を空気抵抗減のみで達成

④ 摩④
擦摩
抵擦
抗抵
係抗
数係
に数
つに
いつ
ては
いて
、 １は０、
％１の
０％
低の
減低
で減
約で 約
0.0960.096
秒の改善（1秒の改善（1位との差の約位との差の約1 割）が得られる
1 割）が得られるが、空気抵抗係数や初速度に比べ、その影響度
が、空気抵抗係数や初速度に比べ、その影響度は小さいと考えられる。
は小さいと考えられる。

（タイム（秒）～距離（ｍ））（タイム（秒）～距離（ｍ））

１０ 参考文献
１０ 参考文献
これから、現状の空気抵抗の１５．３％削減が達成でこれから、現状の空気抵抗の１５．３％削減が達成で ① Sighard① Sighard
F. HOERNER
F. HOERNER‘ FLUID-DYNAMIC‘ FLUID-DYNAMIC
きれば、十分１位を狙えることが分かる。
きれば、十分１位を狙えることが分かる。
DRAG
DRAG
‘ 1958‘ 1958Published
Publishedby thebyAuthor
the Author②外崎得雄、甲斐高志、上田哲彦②外崎得雄、甲斐高志、上田哲彦
８．摩擦抵抗係数の改善効果
８．摩擦抵抗係数の改善効果‘雪氷滑走路面摩擦係数測定装置の開発’‘雪氷滑走路面摩擦係数測定装置の開発’
摩擦抵抗係数はそりの刃の改善や、刃の向きなど
摩擦抵抗係数はそりの刃の改善や、刃の向きなど
航空宇宙技術研究所報告１４４３号
航空宇宙技術研究所報告１４４３号が考えられる。その改善効果を検討するために、現が考えられる。その改善効果を検討するために、現在の摩擦抵抗係数の推算値から５％減少した時の改在の摩擦抵抗係数の推算値から５％減少した時の改善効果を検討した。
善効果を検討した。
改善効果を表改善効果を表7 に示す。
7 に示す。

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.11－13

11

第一工業大学研究報告第23号(2011), pp. ??-???.

UVライトを用いた可視化風洞試験の研究（絹糸を用いた最適タフトの開発）
UVライトを用いた可視化風洞試験の研究(絹糸を用いた最適タフトの開発)
池田 大史1・小澤 栄一郎1・下妻 遼太郎1・瀬戸 祐介1・山野 正義1
池田 大史1、小澤 栄一郎1、下妻 遼太郎2 1、瀬戸 祐介1、山野 正義1、
中村 愼悟
中村 愼悟2
1

第一工業大学 学部学生(Undergraduate) 航空工学科
第一工業大学
教授(Professor)
航空工学科（〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央1-10-2）
E-mail:shingo-nakamura@daiichi-koudai.ac.jp

2

VISUALIZATION OF WIND-TUNNEL TEST USING ULTRAVIOLET LIGHT(THE STUDY OF THE OPTIMUM TUFT USING THE TRADITIONAL SILK)
Dep. of Aeronautics Eng., Daiichi Institute of Technology
Daishi Ikeda1, Eiichiro Kozawa1, Ryotaro Shimozuma1, Yusuke Seto1,
Masayoshi Yamano1, Shingo NAKAMURA2
The visualization of the wind-tunnel test using the polyester tuft with the ultraviolet ray has beendeveloped by Boeing company. We tried to develop the better tuft using the Japanese traditional silk,
Kawamata Silk. We successfully developed the silk tuft which has better visibility and better traceabilityof the flow. We are going to open the result to Boeing Company and will continue to study to confirm its
performance more.
Key Words: Low Speed Wind-tunnel, Test, Silk, Tuft, Ultraviolet.
1.はじめに
米国航空機メーカーであるボーイング社及び日本の国内航空機製造会社の低速風洞試験における可視化の一方法として、紫外線ライトを用いた気流糸(流れを感知する糸)による流れの可視化を行っている。
これは、ボーイング社が開発した手法で、気流
糸を紫外線に反応する蛍光染料で染めると、紫外線をそれに照射した時に通常の糸よりもはる
かに細い糸でも糸の動きを見ることができるた
めに、糸を流れに入れることによって生じる流れのかく乱を最小限に抑えて流れの様子を見ることができる。
ボーイング社は、この糸をポリエステルを素材としたもので作成し、長年使用してきた。
本研究では、このポリエステル製の糸の代わりに日本の福島県川俣地区に伝統的に伝わってき
た世界一細い川俣シルクを使用してボーイング社のものより感度の良い気流糸を開発することを試みた。

実際の航空機の主翼に取り付けた気流糸試験：

通常時
失速時
ＵＶライトを用いた可視化風洞試験：

１／3(写真：川崎重工業株式会社提供)
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12

第一工業大学研究報告第25号（2013）

2.風洞設備：
第一工業大学が所有する吹き出し口が１ｍ角のゲッチンゲン型風洞に上部から紫外線が照射できる照明を取り付けた。

風洞に設置した翼模型

3.川俣シルクの気流糸：
通常のシルクは、髪の毛の直径の１/２である０．
０６ｍｍの太さを持つ。これに対し、川俣シルクは、
髪の毛の１/３(０．０４ｍｍ)の太さとなっている。
さらに、通常のシルクは強度を得るために、｢撚り｣をかけるが、それによって、やわらかさが失われてしまう。川俣シルクは、この撚りを極力抑えて、やわらかい肌触りを維持している。
中でも、斎栄織物と言う会社は、特別に細い糸を吐く蚕を使用して髪の毛の１/６(０．０２ｍｍ)と言う世界で最も細い絹糸の作成に成功している。今回
は斎栄織物殿が無償で提供してくれたこの絹糸を用いた。ボーイングが現在使用しているポリエステ
ル製の気流糸(０．０７ｍｍ)と比較すると以下の効果が期待できる。
(1) 細いので、気流糸の流れに対する影響がより少ない。
(2) ｢撚り｣が少ないので、ポリエステルや他のシルクよりもしなやか。
(3) 軽いので、上記のしなやかさと合わせて、流れに対する追従性が良い。
(4) 生糸は 1 本の糸の中にさらに細い繊維が通っており、これによって糸に光を当てると乱反射し、独特の光沢を持つ。
このことが気流糸としての視認性を高める。
4.使用模型：
予備的な試験であることと費用節減のために過去に卒業生が卒業研究で使用した木製翼模型の
表面を滑らかに加工して、視認性を良くするために黒いつや消し塗料を施した。
コード：２００ｍｍ
スパン：７００ｍｍ

5.実験した気流糸：(1)ボーイングが使用している糸(紫外線染色)(2)少し太めの一般の絹糸(紫外線染色)(3)川俣シルク(紫外線染色(赤･黄)･染色なし)(2)の絹糸の製作及び全ての絹糸の染色は、鹿児島県工業技術センターの協力を得て行った。

赤と黄色の蛍光塗料に染められた
川俣絹糸

ボーイングの糸

一般の絹糸(黄色)と川俣絹糸(赤)の比較
6.無風時の視認性：
風がなく動きのない糸の視認性は、以下の順で良かった。
① 一般の絹糸(黄色に染色)② ボーイングの糸(黄色に染色)③ 川俣絹糸(赤色に染色)④ 川俣絹糸(黄色に染色)⑤ 川俣絹糸(染色なし(白))以下に示した写真写りと目視結果は若干異なる。

2／3
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池田・小澤・下妻・瀬戸・山野・中村：UVライトを用いた可視化風洞試験の研究（絹糸を用いた最適タフトの開発）

無風時の各糸の視認性(紫外線下)
外側から、⑤、①、③、②、④(ｾﾛﾃｰﾌﾟ)、④
左半分のテープ形状はハート型・右半分は丸型(無風時はﾃｰﾌﾟの形状も厚みも視認性には関係ない)

13

一つ穴パンチと切り取った形状

7.送風時の視認性：
３０ｍ/ｓの風を翼模型に当てた時の動いている糸の視認性は、以下の順で良かった。
①一般の絹糸(黄色に染色)②ボーイングの糸(黄色に染色)③川俣絹糸(黄色に染色)④川俣絹糸(赤色に染色)⑤川俣絹糸(染色なし(白))テープの影響実験の翼(紫外線下)
但し、糸の挙動は、①･②･③～⑤で異なっていた。
(左半分がハート型、右半分が丸型で①は糸の太さが流れを乱していると考えられた。
それぞれ外側から①･②･③)②･③～⑤はあまり大きな差はなかったが、川俣絹9.今回の研究の結論：
糸は、良く見るとテープの厚みと形状の影響を感(1)川俣シルクの無風時と送風時の視認性は、ボーイ知していた。
ング社が使用しているポリエステルのものと比較して遜色なく、十分に実用化できるものである。
(2)川俣シルクの送風時の挙動は、ボーイング社が使用しているポリエステルのものと比較して、感度が良く、気流糸を模型に貼り付けるテープの厚みや形状の差を感知できた。

送風時の各糸の視認性(紫外線下)
8.気流糸を固定するテープの厚みと形状：
上記の送風時の視認性の実験で、川俣絹糸(黄色に染色)を市販のセロテープ(厚い)で止めたものと薄いテープで止めたものの挙動(揺れ方)がわずかに異なるので、全て同じ川俣絹糸(黄色に染色)を用いて以下の３種類のテープで固定して、さらに詳細にテープの厚みと形状の影響を調べた。
①市販のセロテープ②０．０１６ｍｍ厚のポリエステルフィルムにアクリル接着剤を使用したテープ(３Ｍ社製)③０．００２ｍｍ弱厚のポリエステルフィルムにアクリル接着剤を使用したテープ(シバタＳ
ＥＳＣＯ社製)
テープの形状は、市販のファイリング用穴あけパン
チの丸とハート型の物を使用した。

10.今後の課題：(1)今回使用した模型は、実験結果を断定できるだけの精度を有していたとは考えられないが、定性的な傾向(上記 9.(1)及び(2)項)は把握できたと考える。
今後は、精度の高い模型を用いて、さらに詳細な実験を行う必要がある。
(2)この種の実験経験が豊富なボーイング社にこの結果を報告し、さらに詳細に確認する実験方法を議論したい。
(ボーイングの気流糸はボーイング社が無償で提供してくれたものである)(3)気流糸を固定するテープの厚みと形状を川俣シル
クの気流糸が感知することは当初の想定外であった。今後は、テープ面積と形状をパラメータにして、さらに影響を確認する必要がある。
(4)今回の実験では、静電気の影響は考慮しなかったが、静電気の影響についても実験で明らかにしたい。
(5)上記の課題を解決した後に、実際の航空機等の模型を使って、流れの可視化による物理現象の把握を
行いたい。

3／3
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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.15－16

15

第一工業大学研究報告第23号(2011), pp. ??-???.

垂直風洞の低乱流化とカエデの種の飛行の研究
垂直風洞の低乱流化とカエデの種の飛行の研究
池田 陽介 1 、泊 貴弘 1 、酒井 謙二 2
池田 陽介1・泊 貴弘1・酒井 謙二2
1
2

第一工業大学

学部学生

第一工業大学教授（〒899-4395
2

航空宇宙工学科

航空工学科

鹿児島県霧島市国分中央1-10-2）

E-mail:k-sakai@daiichi-koudai.ac.jp

The Improvement of Vertical Wind Tunnel andthe Study of the Maple’s Seed Movement
1

Daiichi Institute of Technology
Yousuke IKEDA、 1 Takahiro TOMARI、 2 Kenji SAKAI

The vertical wind tunnel has been improved. The wind distributions of the outlet are smooth better thanthe before tunnel. The model for the maple’s seed has been tested. The flight was stable better than before
the flight. This time the slow motion camera was used to calculate the rotation, which show about 5.5
rotations par second.
Key Words: Vertical Wind Tunnel, Low Disturbance, Maple seed movement
1.はじめに植物の種の飛行特性の研究は、Ｈ２１年度卒業研究（参考文献１）でアルソミトラの種の模型飛行に成功
し(図１)、Ｈ２２年度卒業研究（参考文献２）で垂直風洞を作り（図２）、Ｈ２３年度卒業研究（参考文献
３）でカエデの模型の飛行に成功する（図３左）など
着実にその研究成果をあげている。
これらの成果を踏まえ、今年度は垂直風洞の更なる低乱流化を行い、図３右のカエデの種の小型模型を新規に作り、それを使ってその検証を行った。

（Ｈ２３年度模型）（Ｈ２４年度模型）
図３．カエデの種の模型

２．垂直風洞の改良
低乱流を図るために以下の改良を図った。

出口部（速度計測）

図１：アルソミトラの模型(幅 15cm、重さ 0.2ｇ）

新整流板（Ｈ２１年度卒研成果）

図２：旧垂直風洞（Ｈ２２年度卒研成果）

図４：新垂直風洞

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第一工業大学研究報告

16（１）格子の基本整流板の高さの増大を図った。
従来４段６０ｍｍ⇒今回５段７５ｍｍ

図５：旧整流板(高さ６０ｍｍ)

図６：新整流板（高さ７５ｍｍ）

第25号（2013）

新規の風洞出口速度は、ストローによる摩擦抵抗の増大で、同じ目盛り電圧に対して従来のより約２割減少している。同じ速度近くとなる新１２０Ｖと旧１００Ｖの結果を図１０に示す。
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

100V
120V

0

50

100

150

200

図１０ 新旧速度分布の比較（２）格子の整流に加えて、ストローを追加した。
ストローの数は約１０００本使用した。

この図から、新しい風洞のほうが、速度がより一様になって改良されていることが分かる
４．カエデの種の製作と飛行特性の確認
新たに小型のカエデの種（図３右）の模型を製作し、改良した垂直風洞を使って、安定したホバリングに成功した。今回新たにカメラの高速モードを活用し、回転運動の詳細な撮影に成功した。
図１１に回転運動のコマ撮り結果を示す。この画像処理から、今回の模型では１秒間に約５．５回転することを確認した。

図７：ストローによる整流３．新規整流板の流れ特性
出口付近の速度計測結果を図８、図９に示す。
横軸０の位置が円筒内周端、右端１７５が円筒の中心位置を示す。縦軸は速度（ｍ／ｓ）を示す。
なお、Ｖは変圧器の目盛りを示す。
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

図１１ カエデの種の回転運動
80V
100V
120V

0

50

100

150

200

図８：旧出口速度分布
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

80V
100V
120V

0

50

100

150

200

５．まとめ
ストローによる整流を行うことにより、従来に比べ垂直風洞の低乱流化が図られたと考えられる。
そのことは、速度分布の一様性や、カエデの種のホバリングが以前の観察と比べ、安定していることからも推定できる。
６．参考文献（１）H２１年度卒業研究： 「植物の種の空気力学」
島田薫、小山直人（２）H２２年度卒業研究：「低乱流垂直風洞の製作とその改良」荒川内大、仲村渠拓、花田陽（３）Ｈ２３年度卒業研究： 「垂直風洞による回転落下物の研究」 冨永大喜

図９：新出口速度分布

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.17－24

17

放送のハイブリッド化とソーシャルメディアとの共存
放送のハイブリッド化とソーシャルメディアとの共存（メディアの新時代を展望する）（メディアの新時代を展望する）
放送のハイブリッド化とソーシャルメディアとの共存
放送のハイブリッド化とソーシャルメディアとの共存
若井 一顕†（メディアの新時代を展望する）†

若井 〒899-4395
一顕†第一工業大学 情報電子システム工学科
鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2（メディアの新時代を展望する）
E-mail:†k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp†第一工業大学 情報電子システム工学科 〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2†

井 一 顕
E-mail: 若†k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp
若井

†

一顕

2011 年 7 月に地上波テレビ放送がアナログからデジタルに本格移行された。視聴者はデジタル放送によ†第一工業大学 情報電子システム工学科 〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2
あらまし 2011 年 7 月に地上波テレビ放送がアナログからデジタルに本格移行された。
視聴者はデジタル放送による良質な画像や音声を享受することができ、それらの周辺には多くの新しいメディアが台頭してきている。また
E-mail: †k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp
る良質な画像や音声を享受することができ、それらの周辺には多くの新しいメディアが台頭してきている。またソーシャルメディアも著しく発展して情報発信の仕方、受け手の視聴形態なども変化してきている。ソーシャル
あらまし

ソーシャルメディアも著しく発展して情報発信の仕方、受け手の視聴形態なども変化してきている。ソーシャルメディアと放送情報の質を比較しながら今後のメディアの活用と情報のリスクマネジメントを議論してみたい。
あらまし 2011 年 7 月に地上波テレビ放送がアナログからデジタルに本格移行された。
視聴者はデジタル放送によメディアと放送情報の質を比較しながら今後のメディアの活用と情報のリスクマネジメントを議論してみたい。
Coexistence between hybrid broadcasting and social media
る良質な画像や音声を享受することができ、それらの周辺には多くの新しいメディアが台頭してきている。また

Coexistence between hybrid broadcasting and social media
ソーシャルメディアも著しく発展して情報発信の仕方、受け手の視聴形態なども変化してきている。ソーシャル(Outlook for the development of new media evolution)(Outlook for the development of new media evolution)

メディアと放送情報の質を比較しながら今後のメディアの活用と情報のリスクマネジメントを議論してみたい。

Kazuaki broadcasting
WAKAI
Coexistence between hybrid
and social media††

Kazuaki WAKAI†Department of information and electronic system engineering Daiichi institute of technology(Outlook for the development of new media evolution)†Department of information and electronic system engineering Daiichi institute of technology
1-10-2 Kokubu-chuoh.Kirishima-city.Kagoshima-pre.899-4395 Japan
1-10-2 Kokubu-chuoh.Kirishima-city.Kagoshima-pre.899-4395
JapanE-mail: †k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp
Kazuaki WAKAI†
E-mail:†k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp

Abstract †Department
The terrestrial
televisionandsystemwas changed
from analog
to digitalof informationelectronicsystem engineering
Daiichiinstitutetransmissionof technology by full-scale
Abstractat July
The ofterrestrial
televisionsystemto picture
digital transmission
by full-scale
operation
2011.
Many
audiencescanwasbechanged
receivedfrom
highanalog
quality
and audio contents
from1-10-2
Kokubu-chuoh.Kirishima-city.Kagoshima-pre.899-4395
Japan
operationof 2011.
audiencescan be prominence
received highcircumferentially.
quality picture andcontents
them. AndatsoJuly
many
mediaMany
are assumed
NewaudiosocialmediasfromareE-mail: greater†k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp
them.
Andincreased
so many whichmediachanging
are assumed
greater ofprominence
circumferentially.
New thesocialmedias are
explosivethe method
communicationand how to use
information
byAbstractThe
terrestrial
televisionsystemwaschangedfromanalogtodigitaltransmissionbyfull-scale
explosiveincreasedchanging between
the methodof communicationand how
use the informationbyaudience. This
paper which
was comparing
the social
media and qualityof thetobroadcasting
information,
operation
at
July
of
2011.
Many
audiencescanbereceived
highquality
pictureandaudio
contents
fromaudience.
This
paper wasthe risksocialmedia and quality of the broadcasting information,
furthermore
discussed
thecomparing
exploitationbetween
and thesemanagement.
them.
And
so
many
media
are
assumedgreaterprominence
circumferentially. New social medias arefurthermore discussed the exploitation and these risk management.
explosive increased which changing the method of communication and how to use the information byて CS 放送のデジタル化への変遷を示した。地上波テ
1. はじめにaudience.
This
paper
was
comparing
betweenthesocialmedia and quality of the broadcasting information,て CS 放送のデジタル化への変遷を示した。地上波テ
1.2011
はじめにレビのデジタル化は2003 年 12 月 1 日から始まり、衛年 7 月に地上波テレビ放送がアナログからデジ
furthermore
discussed
theexploitation
and
these
risk
management.
レビのデジタル化は 2003 年 12 月 1 日から始まり、衛2011 年 7 月に地上波テレビ放送がアナログからデジ
タルに本格移行され 1 年半が経った。視聴者はデジタ

星放送のそれは 3 年早い 2000 年 12 月 1 日に始まってタルに本格移行され1 年半が経った。視聴者はデジタ
ル放送による良質な画像や音声を享受することがで
1. はじめにル放送による良質な画像や音声を享受することができ、それらの周辺には多くのメディアが台頭してきて2011 年 7 月に地上波テレビ放送がアナログからデジき、それらの周辺には多くのメディアが台頭してきている。またソーシャルメディアも著しく発展して情報タルに本格移行され 1 年半が経った。視聴者はデジタいる。またソーシャルメディアも著しく発展して情報発信の仕方、受け手の視聴形態なども変化してきた。
ル放送による良質な画像や音声を享受することがで発信の仕方、受け手の視聴形態なども変化してきた。
ソーシャルメディアと放送情報の質を比較しながらき、それらの周辺には多くのメディアが台頭してきてソーシャルメディアと放送情報の質を比較しながら今後のメディアの活用と情報のリスクマネジメント
いる。またソーシャルメディアも著しく発展して情報
今後のメディアの活用と情報のリスクマネジメントを議論する。
発信の仕方、受け手の視聴形態なども変化してきた。
を議論する。
図１は地上の音声放送とテレビ放送、衛星放送、そしソーシャルメディアと放送情報の質を比較しながら
図１は地上の音声放送とテレビ放送、衛星放送、そし今後のメディアの活用と情報のリスクマネジメント 1

星放送のそれは
3 年早い 2000 年 12 月 1 日に始まっている。現在アナログメディアは、中波放送とFM 放送て CS 放送のデジタル化への変遷を示した。地上波テいる。現在アナログメディアは、中波放送とFM 放送の二つのだけとなった。
レビのデジタル化は 2003 年 12 月 1 日から始まり、衛の二つのだけとなった。
音声メディアのデジタル化は 2000 年 10 月 10 日に
星放送のそれは 3 年早い 2000 年 12 月 1 日に始まって
音声メディアのデジタル化は
2000 年 10 月 10 日にDAB(digital audio broadcasting)として東名阪の大いる。現在アナログメディアは、中波放送と FM 放送
DAB(digitalaudio broadcasting)として東名阪の大都市で試験的な放送が行われている段階にある。ヨーの二つのだけとなった。
都市で試験的な放送が行われている段階にある。ヨーロッパを含む諸外国では音声メディアのデジタル化
音声メディアのデジタル化は 2000 年 10 月 10 日にロッパを含む諸外国では音声メディアのデジタル化
として DRM,IBOC 等が既に始まっている国もある。
DAB(digital audio broadcasting)として東名阪の大として DRM,IBOC 等が既に始まっている国もある。
都市で試験的な放送が行われている段階にある。ヨーを議論する。
図１は地上の音声放送とテレビ放送、衛星放送、そしロッパを含む諸外国では音声メディアのデジタル化

1 として DRM,IBOC 等が既に始まっている国もある。
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第一工業大学研究報告18

図1第25号（2013）

メディアのデジタル化への変遷
ネルの一部も移動体に明け渡すことになった。
周波数は公共の財産であるから有効に活用することが計画される。地上波アナログの跡地である
VHF-High の周波数帯はスマートフォン向けのマルチ
マルチメディア放送に展開される。2012 年 4 月にスマートフォン向け放送「モバキャス」が開始した。周波数 は 207.5MHz ～ 222MHz の 地 上 ア ナ ロ グ 終 了 後 のVHF-High を用いる。この周波数帯は電波の伝搬条件が良いからプラチナバンドと呼ばれる所以でもある。
SDB-Tmm(Integrated Service Digital Broadcasting
Terrestrial for mobile multimedia)方式を採用した。
ホワイトを使った言葉では、他にホワイトチャンネ

写真１ルがある。地デジ普及のための放送ネットワークが未東京スカイツリータワー

整備の地域のために放送衛星電波の 17ch 用いて放送するシステムである。地方の人も東京（在京 7 波）の

写真１は 2012 年 5 月 22 日に開業した高さ 634m の

地上波サービスを衛星経経由で受信することができ

東京スカイツリータワーである。

る。解説するホワイトスペースとは、地デジサービス
2. 総務省におけるホワイトスペースの展開

エリアの地理的な隙間に他の地デジのチャンネル電2-1

波でサービスを行うものである。地デジの伝送方式をホワイトスペースの注目される背景

アナログ放送の跡地利用などと云うと地上げにあ採用して SFN（single
SNS（single frequency network）という技った感じであるが、2011 年 7 月にアナログテレビが地術が使えるようになった。双方の遅延時間の許容範囲

上デジタル放送に全面的に移行し、従来アナログテレ

内で、親局と小局の周波数が共用できることで使用チ

ビに使用していた VHF 帯の Low チャンネルと High チ

ャンネルが節約できることもホワイトスペースの活ャンネルを明け渡した。そして UHF 帯の High チャン

用に繋がったと考えられる。

2
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若井：放送のハイブリッド化とソーシャルメディアとの共存（メディアの新時代を展望する）

19

図図2 2 アナログテレビ
アナログテレビVHF-high
VHF-highの跡地利用の跡地利用
図図2 2はアナログテレビの周波数帯の跡地利用の形態ではアナログテレビの周波数帯の跡地利用の形態で

図図3 3には、90～108MHz
18MHz幅の
幅のVHF-Lowには、90～108MHz帯の帯の18MHz
VHF-Lowのサのサある。地上デジタルアナログ放送が2011
2011年年7 7月に終ある。地上デジタルアナログ放送が月に終ービス展開を示した。
ービス展開を示した。

了して、2012年にはチャンネルリパック（チャンネル
了して、2012
年にはチャンネルリパック（チャンネルの再整理）も終了した。ホワイトスペースの活用ではの再整理）も終了した。ホワイトスペースの活用では「ワンセグ活用型」と「通信ネットワーク型」が考え「ワンセグ活用型」と「通信ネットワーク型」が考えられている。その想定されるシステムを紹介する。エ
られている。その想定されるシステムを紹介する。エ
リア放送としては、地域のコミュニティ向けの情報発
リア放送としては、地域のコミュニティ向けの情報発
信、地域の防災情報、交通情報、そして商店街の情報
信、地域の防災情報、交通情報、そして商店街の情報発信がある。センサーネットワークとしての活用もあ発信がある。センサーネットワークとしての活用もある。各種発電設備情報の収集や工場、家庭と結んだスる。各種発電設備情報の収集や工場、家庭と結んだス

図図4 4 移動体放送のサービス形態
移動体放送のサービス形態

マートなネットワークを構築することが出来る。応用
マートなネットワークを構築することが出来る。応用としてラジオマイクがある。これは地域取材用の送受としてラジオマイクがある。これは地域取材用の送受図図4 4は移動体放送のは移動体放送の2 2通りのサービス形態を示した。
通りのサービス形態を示した。

信機への利用ということになる。災害向けに特化した信機への利用ということになる。災害向けに特化した
通信システムとしての活用も考えられている。既存の通信システムとしての活用も考えられている。既存の2-2 活用の推進方策
活用の推進方策2-2

ワンセグ放送の電波の形式をフルセグ型とする方法
ワンセグ放送の電波の形式をフルセグ型とする方法

総務省の推進の方策としては次の点を挙げること
総務省の推進の方策としては次の点を挙げること（13個のワンセグの集合）、一部のワンセグ方法を抜（13個のワンセグの集合）、一部のワンセグ方法を抜

ができる。
ができる。

き取る方法、そしてワンセグ１波だけの放送も考えらき取る方法、そしてワンセグ１波だけの放送も考えら

・既存システム等との混信防止措置の担保
・既存システム等との混信防止措置の担保れる。電波の強さは１セグあたり10mW
10mW以下、送信装れる。電波の強さは１セグあたり
以下、送信装・活用展開に向けたルールつくり・活用展開に向けたルールつくり

置の低廉化、無線局の落成検査や無線従事者も不要と置の低廉化、無線局の落成検査や無線従事者も不要と・研究開発の推進
・研究開発の推進

いうシナリオが考えられている。
いうシナリオが考えられている。

・ビジネス展開の加速化
・ビジネス展開の加速化が重要である。
が重要である。
制度化に向けたスケジュールとしては、ワンセグ活用
制度化に向けたスケジュールとしては、ワンセグ活用
型、通信ネットワーク型が考えられる。
型、通信ネットワーク型が考えられる。
2-3
2-3 ホワイトスペースの利用想定
ホワイトスペースの利用想定

図図3 3 VHF-Low
VHF-Lowのサービス展開のサービス展開

図図5 5はホワイトスペースの利用イメージである。従はホワイトスペースの利用イメージである。従33This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告

20

第25号（2013）

来の地デジサービスエリアの中で、他のチャンネルの非常災害時に通信メディアを有効に使うこと、日頃の使用できる条件があれば、小エリアでサービスを行う

認知度を高めておくことも重要な課題であると考えというアイディアである。

る。

図6
図5

ホワイトスペース特区の設置

図 6 はホワイトスペースの活用に向けた特区の創設

ホワイトスペースの利用展開について解説したものである。既存システムとの混信防止、研究開発、活用とルールつくり、そしてビジネ（１）エリア放送

ス展開の 4 つを描いた。

既存のワンセグ携帯等で受信できる電波サービス
方法として検討されている。

地上波テレビのデジタル放送が始まり、地域の隅々ま・フルセグ型：高精度な放送等のサービスとワンセグでサービスが進んでいる。まだ十分にサービスが展開

放送とを同時収容している。

されていない地域については衛星放送波 17ch によっ・NULL（隙間）付きワンセグ型：帯域の中央のワンセて東京のプログラムが配信されている。またインター

グ放送としそれ以外は NULL とする。

ネットによる IPTV の活用も行われている。そのよう

・ワンセグ型：中央のワンセグ放送のみの伝送周波数な中で地域に割り当てられたチャンネルの空きスペ

帯域は 468kHz。

ースを有効に活用するための周波数をホワイトスペースと云って、その活用方法が検討されている[1]。

等でのサービス形態が考えられている。
空中線電力は 10mW（1 セグあたり）。電力の許容偏差、通信分野への幾つかの後押し要因について以下に列

スペクトラムマスクの設定などの規制緩和を含めて記する。

送信装置の低廉化を図る。また技術基準適合証明を受・米国ハイテク業界の要求けた装置を用いることで落成検査や無線従事者が不・モバイルでの通信・放送のニーズの高まり

要とするなど従来に無い効率的な対応がとられる計

・災害対策・地域活性化の情報伝達画である。

・地上波テレビ放送のデジタル化による電波干渉軽減、（２）センサーネットワーク

混信回避技術の実用化

インフラ設備の監視などに活用できるネットワーク

・地デジ周波数帯はプラチナバンドである。

・周波数再編と周波数の有効利用（３）ラジオマイクが考えられる。

音声の伝送システムへの利用などが計画されている。

図７は、ホワイトスペースの活用への取組を示したロ（４）災害向け通信システム

ードマップである。ホワイトスペース推進協議会の設4This document is provided by JAXA.

若井：放送のハイブリッド化とソーシャルメディアとの共存（メディアの新時代を展望する）

21にする必要があるのかは一考に値するかもしれない。

立、制度化に向けたスケジュールを描いた。

3-1 インターネット映像配信の本格化
ブロードバンドの普及に伴い映像の配信も地上波、
ケーブル、衛星の従来メディアから IP ネットワークを用いた配信、放送局やインターネットサービスプロ
バイダを介さないオーバーザトップ(OTT)配信の併用も可能である。
(1) ビデオオンデマンド(VOD）
インターネット網を用いてサービスの提供を受けることが可能となった。外出先ではスマートフォン、
タブレット端末で、帰宅後はスマートテレビでの視聴という形態もある。
(2) 見逃しＴＶ
図7

過去の放送を無料、有料で視聴可能なサービスであホワイトスペースの活用への取組る。日経の WBS 等の視聴も 2013 年 5 月から始まった。
2-4(3) 動画共有サイト

スマートフォン・タブレット端末の市場拡大

近年高画質のコンテンツへの対応サイトがあり投スマートファンの契約台数は 2010 年度で 955 万件、稿される動画にも特徴がある。

2015 年度で 7030 万件の見込みと云われている。また
世界におけるスマートフォンの販売台数は、2015 年には 11 億台、タブレット端末は 2016 年度では世界で、

3-2

1.9 億台、国内では 670 万台と予想されている。この（１） ストリーミング再生

スマートテレビの技術的要件

ように移動帯通信機器のトラフィックは年間 2.2 倍の

最近では動画のエンコーディングには高効率画像

ペースで増加している状況にある。多くの人々が携帯圧縮方式である「H.264」が用いられている。さまざ

電話からスマートフォンに変更している。しかし、私

まな著作権保護対策も必要である。

は、回線利用料金が高いのが気になるところであり機（２） 動作スピード

器の性能としてもまだまだ改良の余地があるものとテレビ画面からホームスクリーンへの切り替えや[4]考えている 。

アプリケーション起動などに素早い応答が求められる。
（３） 高画質描画性能

3. スマートテレビ

フル HD 解像度プレーンに 2D、3D のアニメーション

アプリケーションマーケットに用意された多数のアプリの中からユーザの諏向にあったものを追加イが描画できる性能が要求される。

ンストールすることが可能である。ユーザの好みに応（４） ハードウエア

じたジャンルの追加が可能となり視聴の自由度が増

コンパクト化、高速起動、高速応答などが要求されす。最大の魅力は動画ストリーミング（IPTV）のアプ

る。先日のテレビニュース報道ではスマホのバージョ

リケーションである。リビングでくつろぎながらのテンアップした機種を購入するために人が列をなしてレビ視聴と同時にソーシャルネットワークシステム

いた。凄い人気である。

（SNS）による知人とのコミュニケーションの活用な（５）スマートテレビの新要件どがある[2]。現代人はそれほど忙しく情報交換を頻繁カメラからの映像のエンコーディング処理、キーボ

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第一工業大学研究報告

22第25号（2013）

ード入力などのサポートが必要。スマートフォンとのて面白い番組は得てして年配者には騒々しいなどの連携、家庭内での利用の拡大が今後の課題でもある。

評価もある。年代と視聴ニーズを考えていく必要もある。特にスポーツ番組のようにリアルタイム性の高い

3-3

番組や、討論番組のような深い議論の番組の中に、コ

アプリケーションの変化

メンテータの個々の意見の他に全体の意見の傾向を（１）ダウンロード型
フラッシュ ROM へのダウンロード、起動時のダウン知ることで、よりテレビ視聴を充実させることが可能

ロードは不要となるがフラシュ ROM の空き容量の限界とも云われているが。従来の評判解析技術を利用したがある。

意見分類に加えて、投稿者のプロフィールを推定する（２）クラウド型

独自の技術を利用することで同じ番組の視聴者の意

実行時の都度、部分ダウンロード行いながらアプリ

見を手軽により詳細に把握することも可能となる。こケーションを実行する。蓄積容量の枯渇はない。ユー

れらのソーシャルメディア解析がコンシューマだけ

ザによるアプリケーションのアップデート作業が不でなく、ビジネスの用途利用とすることも可能である。

要である。今後はこのような展開が主流になるだろう。

番組のシーンごとの評判のフィードバックを得ることが出来るため番組制作への活用が可能である。生放技術展開のポイント

送の番組においては、フィードバックを見ながら進行・高画質長時間の録画・再生

内容を変更することができる時代でもある。私はあま・動画ストリーミング可能なブロード回線

り変更の自由度があっては視聴者を混乱させる要因

・テレビソフト処理能力の大幅な向上ともなると考えているが、体幹をしっかりとした放送

3-4

発信の姿勢が重要である。
3-5

キーワード
5. ＮＯＴＴＶ（ノッティヴィ）の行方

・テレビ視聴と SNS 利用とのリエゾン
・省エネルギ社会への貢献

見るだけのテレビではない時代に入った。視聴者な・スマートアプライアンス

ら誰でも自ら発信できる。時間や場所に縛られない。

・スマートハウス

100%双方向のソーシャル TV という謳い文句。地上波

・ＥＶモビリティシェア

アナログの跡地である V-High の周波数帯によるスマ・ヘルスケアートフォン向けのマルチマルチメディア放送である。

など、情報の提供から生活の基盤を供給していくシス

2012 年 4 月スマートフォン向け放送「モバキャス」が[2]

テムへの展開が期待される 。

開始した。周波数は 207.5MHz～222MHz の地上アナロ
グ終了後の VHF-High を用いる。この周波数帯は電波の伝搬条件が良いからプラチナバンドと呼ばれる。

4. ハイブリッド放送
従来のテレビ番組視聴のようなパーソナルな視聴

ISDB-Tmm(Integrated Service Digital Broadcasting

スタイルではない提案がなされている。他の視聴者のTerrestrial for mobile multimedia)方式を採用した。

傾向をリアルタイムに把握しながら視聴するスタイ
ルが最近のテレビ番組では散見できる。但し視聴者がそれを常に併置させて視聴したいかは別物である。筆者は時々テレビ画面にスクロールされるツイット・コ
メントが煩わしいと思えることがあるし、思考を邪魔する場合があるとさえ感じている。過度期の活用の模

図8

VHF-high の活用展開

索の中で淘汰されることを期待している。若者にとっ6This document is provided by JAXA.

若井：放送のハイブリッド化とソーシャルメディアとの共存（メディアの新時代を展望する）

5-1

23

る[5]。東日本大震災を経験してこの手のラジオは地域

サービス形態

放送波から受信したコンテンツデータを受信機に放送と併用して多くの情報発信に寄与した。地域免許

一時蓄積してから視聴者にサービスするシフトタイという放送制度の中で、時代ニーズによる全世界へのムサービスを行う。

発信という狭間を体験してインターネットラジオが5-2

今後どのように展開するか興味深い。

リアルタイムサービス

DVD と同等のクオリティでの放送を可能とした。

「ラジコ」、「ラジルラジル」は IP ラジオとかインタ

5-3

ーネットラジオのことでケイタイやスマホ、タブレッ

シフトタイムサービス

放送時刻とコンテンツを利用できる時間が異なる。受トがあれば聴取できる。

信が経過、完了している場合でも良好なコンテンツのラジオ（らじ男）に対して（らじ子）と捩って表現す視聴が可能である。図 9 はモバキャスのサービスコン

ることもある。インターネット放送だから、外来電波

セプトである。

の雑音の影響を受けないクリアの音質が聴取出来る。
特に東日本震災の時には東北 3 県の情報を全国に発信するために地元以外の各地方からも聴取ができた。基
本的には無線局の免許は地域に割り当てられるから
インターネットでも全国への配信は出来ない。日本国
内では特定の地方局の放送を聴取することは出来ない仕組みになっている。日本の放送免許がその様に規定されているためである。
私の居る鹿児島では MBC（南日本放送）が 2011 年
10 月 3 日にラジコを始めた。地域限定サービスが基本である。地域免許という放送の基本の中でインターネ

図9

ットラジオが今後どのように展開するか注視して行モバキャスのサービスコンセプト

きたい。
5-4

モバキャスを支える技術

・送出方式

7. 放送とソーシャルメディアの展開

・送信方式

7-1

・プロトコルスタック

ソーシャルメディアの実態

Twitter は 140 語程度でコメントを述べることがで・メタデータきる。放送に連動したリアルタイム集計：Social Guide

・コンテンツ保護・アクセス制御

Yap.TV, ツイテレ、テレビジンがある。また視聴して5-5いる番組、映画にチェックインする getglue, intonow,

モバキャスの今後の展開シナリオ

2012 年 東名阪 60%の世帯カバー、3 年目で全国主

miso, sanppyTV、VOD としての Youtube, ニコニコ動

要都市、5 年目で日本全国をカバーしていく構想があ

画、Ustream, teleda がある。ちょっとしたコメントる。

や囁きがビジネスのシーズとして簡単に取り込まれる時代でもある。

6. 音声メディアのラジコ、ラジルラジル
8. 災害で発揮したソーシャルメディア

中波ラジオ放送の夜間混信や強雑音地域でのラジオ聴取のために電波サービスに加えてインターネッ

8-1 震災時ツイッター活用の事例

トによる音声メディアの発信である。民放による「ラ茨城県つくば市の公民館に退避していた被災者のジコ」、NHK による「ラジルラジル」が既に始まっていために必要になった物資をツイッターで呼びかけた

7
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24

第一工業大学研究報告第25号（2013）

ら２時間後に必要数を上回る数が集まったとのこと。

に入りの情報源が信頼おけるものかどうかは常に吟

8-2 フェイスブック

味しなければならない。

人との交流・繋がりが強いメディア。ツイッターで
9. まとめの情報収集が 84%、フェイスブックが友人知人の状況
確認 56%とインターネット調査結果例が出ている。

いつの時代でも新しいメディアに関心を示すのは8-3 ユーストリーム・ニコニコ動画

若者であるが近年の高齢化社会の中では高齢者もメ

3 月 11 日午後 6 時には NHK が総合で災害報道をユー

ディア端末を操作する機会が増えている。高齢者も壮ストリームに配信した。ニコニコ動画、ヤフーにも配

年期に会社で PC などを操作してきた経験から新しい信。在京民放局も一部を除きユーストリーム、ニコニ

メディア端末に対する違和感は少ないようである。依コ動画を配信した。これらのメディアの視聴推移をみ然デジタルデバイドは存在するとは思うが多くの利るとユーストリームが 54 万人から 140 万人、ニコニ

用者がメディアを享受していく時代である。テレビメ

コ動画が 497 万人から 563 万人に増加していると報告

ディアは操作性、利便性を拡張させてデータ・情報をされている。

発信している。
本論では放送のハイブリッド化とソーシャルメデ

8-4 スカイプ
スカイプは P2P 技術を利用したコミュニケーショ

ィアの台頭が著しい中で、これからのメディアの実態

ン・ソフトウェアであり、比較的低速な回線でも高音と活用の視点からリスクマネジメントを議論してき質の安定した通話を実現できることが特徴。一般の電た。ソーシャルメディアの課題を考えるとき、情報の話との相互通話を実現する機能（国によって制限があ

発信とデマの拡散と混乱、発展途上の未熟なメディア

る）や、Windows、Mac、Linux 版ではビデオ通話機能の脆弱性がある。ちょっとした情報発信が人の人生をも備えている。震災時インターネット回線を用いて通狂わせる可能性も多分に含んでいる[3]。だからと言っ話規制などの影響をうけずに繋がり易い状況であってメディアにアクセスせずには生きていけない時代

た。スカイプへの訪問者は 50 万人増えたと報告されになってしまった。NHK，民放による非常災害報道のている。

他メディアとの同時配信（ユーストリームなど）は、

8-5 ソーシャルメディアへのユーザの要求

相互補完のメディア連携活用の可能性を発見したよ

地震発生後、家族や友人の安否、交通情報、計画停うに思う。但し多くのパーソナルの情報発信の信ぴょ

電、原発情報など。情報への要求がパーソナル化からう性にも注意しなければならない。常日頃から情報にローカル化してきている。また被災地ユーザは、居住どのように対峙していくかが重要である。放送とソー

地近辺の情報、避難場所、ライフラインの復旧状況、

シャルメディアの利活用によって恩恵を受けながら、

食糧、水などを求めていた。

視聴者は自らの思考変革によって情報リスクを回避

8-6 ソーシャルメディアの価値と効用することが求められる時代である。

マスメディアの限界もある。ソーシャルメディアに文よる地域の補間情報発信の期待、娯楽メディアから即献転身して緊急情報発信に役立つ、メディアの流動性も[1]

総務省におけるホワイトスペース活用関連セ作動向；九州総合通信局資料 平成 24 年 4 月

期待されている。

[2]

放送とソーシャルソーシャルメディア；映像情報メディア学会誌
Vol.66No.4, 2012 年.

[3]

Richard Torrenzano, Mark Cavis; Digital Assassination（サーバー社会に殺される（栗木さつき訳）、ヴィレッジブックス、2012 年 5 月

ら能動的な情報収集へと変化してきた。ソーシャルメ[4]井上伸雄；スマートフォンの仕組み、PHP サイエンス・ワールド新書、
2012 年．4 月

ディアの情報の信頼性と正確性をテレビ情報と比較[5]

NHK ネットラジオ；放送技術、2012 VOL.65 NO2.pp.93-100, 2012 年

8-7 テレビや情報に対するユーザの意識
現代の情報の取得については、受動的な情報収集かしながらテレビの活用へ目覚めが見える。自分のお気

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.25－32

中波帯アイソレータの基礎研究とシステム評価
中波帯アイソレータの基礎研究とシステム評価（2012 年度放送文化基金研究）
中波帯アイソレータの基礎研究とシステム評価（2012 年度放送文化基金研究）
中波帯アイソレータの基礎研究とシステム評価
若井 一顕†（2012 年度放送文化基金研究）25†

若井 〒899-4395
一顕†第一工業大学 情報電子システム工学科
鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2（2012 年度放送文化基金研究）
若井 一顕†
E-mail: †k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp†第一工業大学 情報電子システム工学科〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2†第一工業大学 情報電子システム工学科〒899-4395
鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2
若井一顕†
E-mail: †k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp
E-mail: †k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp†第一工業大学
情報電子システム工学科 〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2
中波帯アイソレータの基礎研究とシステム評価
あらまし アイソレータは、VHF、UHF、及びSHF 帯に関するものは実用化されているが中波帯、短波帯でのアイソレータの活用
E-mail: †k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp

中波帯アイソレータの基礎研究とシステム評価（2012 年度放送文化基金研究）

あらまし
アイソレータは、VHF、UHF、及び SHF 帯に関するものは実用化されているが中波帯、短波帯でのアイソレータの活用
例は無く新たなニーズが期待される。今回、2012年度の放送文化基金の支援を受けて中波帯アイソレータ素子の研究・開発を（2012 年度放送文化基金研究）
あらまし アイソレータは、VHF、UHF、及び SHF 帯に関するものは実用化されているが中波帯、短波帯でのアイソレータの活用
若 井 一 顕†例は無く新たなニーズが期待される。今回、2012年度の放送文化基金の支援を受けて中波帯アイソレータ素子の研究・開発を行った。これはアンテナ系インピーダンスの変動対応、非常災害時のアンテナの設置において伝送特性の改善が期待できる。ま
例は無く新たなニーズが期待される。今回、2012年度の放送文化基金の支援を受けて中波帯アイソレータ素子の研究・開発を
若井 一顕†
あらましアイソレータは、VHF、UHF、及び SHF 帯に関するものは実用化されているが中波帯、短波帯でのアイソレータの活用行った。これはアンテナ系インピーダンスの変動対応、非常災害時のアンテナの設置において伝送特性の改善が期待できる。また 13.5MHz 帯での半導体溶融装置では送信機の負荷インピーダンスがは金属等の溶融状況で大きく変動することがあり、これら行った。これはアンテナ系インピーダンスの変動対応、非常災害時のアンテナの設置において伝送特性の改善が期待できる。ま
例は無く新たなニーズが期待される。今回、2012年度の放送文化基金の支援を受けて中波帯アイソレータ素子の研究・開発を†第一工業大学 情報電子システム工学科〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2
た
13.5MHz 帯での半導体溶融装置では送信機の負荷インピーダンスがは金属等の溶融状況で大きく変動することがあり、これらの分野への応用展開も期待できる。
本研究ではブリッジド T 型回路を用いた中波帯 3dB カップラと疑似ジャイレータによるアイ
E-mail:†k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp
た13.5MHz
帯での半導体溶融装置では送信機の負荷インピーダンスがは金属等の溶融状況で大きく変動することがあり、これら行った。これはアンテナ系インピーダンスの変動対応、非常災害時のアンテナの設置において伝送特性の改善が期待できる。ま
の分野への応用展開も期待できる。本研究ではブリッジド
T 型回路を用いた中波帯 3dB カップラと疑似ジャイレータによるアイ
ソレータの基礎実験を行った。3dB
カップラの接続アームに位相器、減衰器、共振器または過飽和リアクトルを挿入して負荷イの分野への応用展開も期待できる。
本研究ではブリッジド T 型回路を用いた中波帯 3dB カップラと疑似ジャイレータによるアイ
た
13.5MHz 帯での半導体溶融装置では送信機の負荷インピーダンスがは金属等の溶融状況で大きく変動することがあり、これらソレータの基礎実験を行った。3dB
カップラの接続アームに位相器、減衰器、共振器または過飽和リアクトルを挿入して負荷イ
ンピーダンスの抑圧効果を検証した。
ソレータの基礎実験を行った。3dB
カップラの接続アームに位相器、減衰器、共振器または過飽和リアクトルを挿入して負荷イ
あらましアイソレータは、VHF、UHF、及びSHF 帯に関するものは実用化されているが中波帯、短波帯でのアイソレータの活用の分野への応用展開も期待できる。
本研究ではブリッジド
T 型回路を用いた中波帯 3dB カップラと疑似ジャイレータによるアイ
ンピーダンスの抑圧効果を検証した。

Basic study of medium wave Isolator design and system evaluation
Basic study of medium wave Isolator designand system evaluation†
行った。これはアンテナ系インピーダンスの変動対応、非常災害時のアンテナの設置において伝送特性の改善が期待できる。まンピーダンスの抑圧効果を検証した。
Kazuaki
WAKAI
Basic study of medium wave
Isolator
designand system evaluation†
た 13.5MHz 帯での半導体溶融装置では送信機の負荷インピーダンスがは金属等の溶融状況で大きく変動することがあり、
これら
Kazuaki
WAKAI(Hosowave
Bunka
Foundation’s
study† in 2012)
Basic study of medium
Isolator
designand system evaluation
Kazuaki
WAKAI

ンピーダンスの抑圧効果を検証した。
例は無く新たなニーズが期待される。今回、2012年度の放送文化基金の支援を受けて中波帯アイソレータ素子の研究・開発をソレータの基礎実験を行った。3dB カップラの接続アームに位相器、減衰器、共振器または過飽和リアクトルを挿入して負荷イの分野への応用展開も期待できる。本研究ではブリッジド T 型回路を用いた中波帯 3dB カップラと疑似ジャイレータによるアイ(Hoso Bunka Foundation’s study in 2012)††Department of information and electronic system engineering
Daiichi institute of technology

Kazuaki
WAKAI(Hoso Bunka
Foundation’s
study in 2012)
ソレータの基礎実験を行った。3dB カップラの接続アームに位相器、減衰器、共振器または過飽和リアクトルを挿入して負荷イ†Department of information and electronic system engineering Daiichi institute of technology

1-10-2 Kokubu-chuoh.Kirishima-city.Kagoshima-pre.899-4395 Japan
ンピーダンスの抑圧効果を検証した。
(HosoFoundation’s
study in 2012)†Department of information
andBunkaelectronicsystem engineering
Daiichi institute of technology

1-10-2 Kokubu-chuoh.Kirishima-city.Kagoshima-pre.899-4395
JapanE-mail: †k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp†Departmentof
information
andelectronicsystemengineering
Daiichiinstituteofevaluation
technology
1-10-2
Kokubu-chuoh.Kirishima-city.Kagoshima-pre.899-4395
Japan
Basic study of medium
Isolator design and system
E-mail:wave†k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp
Abstract
Medium wave isolator has not beenused onthe broadcasting transmitting system as compared to the VHF, UHF and SHF
E-mail:†k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp
1-10-2 Kokubu-chuoh.Kirishima-city.Kagoshima-pre.899-4395
Japan

Kazuaki
Abstract
Mediumwavewaveisolatorhas will
not been
usedto on
the broadcasting
systemas comparedto the VHF,
UHF
and SHF
frequency Band.
Mediumisolator
be usedimprovethe WAKAI
antennatransmitting
characteristics
degradationand fluctuationof theimpedance.
E-mail:†k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp
Abstract
Medium wave isolator has not beenused onthe broadcasting transmitting system as compared to the VHF, UHF and SHF
frequencyBand.
will beused
to improvetheantennacharacteristics
degradationand fluctuationof the impedance.
The isolator
can Medium
be used wave
to theisolator
blast furnaceonhigh-frequency
heatingsystemwhich
avoidsload impedance
fluctuations.
This paper
(Hoso
Bunka
Foundation’s
study
in 2012)frequency
Band.
Mediumwave
isolator
will
be
used
to
improvetheantennacharacteristics
degradation
andfluctuationof theimpedance.
Abstract
Mediumwave
isolator
has
not
been
used
on
the
broadcastingtransmitting
systemascompared
to
the
VHF,
UHF
andpaperSHF
The isolator
be designused toofthe
blast furnace
on high-frequency
which andavoidsfluctuations.
This
discusses
the canbasic
mediumwave isolator.
The isolator heating
is usingsystem
3dB coupler
the loadquasiimpedance
gyrator, which
are phaseadjustor,†Department
ofblastinformation
andelectronicsystemengineering
Daiichiinstituteof technology
The
isolator
can
be
used
to
the
furnaceonhigh-frequency
heatingsystemwhich
avoidsload
impedance
fluctuations.
This
paper
frequency
Band.
Mediumisolatorwave
will beused to improve
the antenna3dB
characteristics
degradationand fluctuationof theimpedance.
discusses
basic
designwave
of medium
isolator.
couplerquasi ofgyrator,
which
are
phase
adjustor,
attenuator,theseriesresonator
andsuper saturation
reactor.The
Theisolator
Isolatorisisusing
prospective
deviceandhas thean effect
suppressthe antenna
impedance
1-10-2
Kokubu-chuoh.Kirishima-city.Kagoshima-pre.899-4395
Japan
discusses
thebasic
designofmediumwave
isolator.
The
isolator
is
using
3dB
coupler
and
the
quasi
gyrator,
which
are
phase
adjustor,The
isolator can resonatorbe used toandthesuperblastsaturation
furnace on
high-frequency
system whichload impedance
paper
attenuator,
reactor.
The Isolatorheating
is prospective
device avoids
has an effectof suppressfluctuations.
the antenna This
impedance
fluctuationsseries
effectively.
E-mail:†k-wakai@daiichi-koudai.ac.jp
attenuator,
seriesresonator
andsupersaturation
reactor.
The
Isolatorisprospective
devicehas
aneffectofsuppresstheantenna
impedance
discusses
theeffectively.
basic design of medium wave isolator. The isolator is using 3dB coupler and the quasi gyrator, which are phase adjustor,
fluctuations†

fluctuationsseries
effectively.
attenuator,
superhassaturation
reactor.
ThetheIsolator
is prospective
devicehas
an as
effectantenna
impedance
Abstract
waveandisolator
not beenused onbroadcasting
systemcompared
VHF,
and
SHF
に resonator
1. は じ めMedium
能 とtransmitting
する。
また
地震
、
台
風of、suppress
火 to
山 the
噴the
火
、
ゲUHF
リラ
豪雨
時

frequency
Band.
wave
isolator
willはbedegradation
fluctuation
fluctuations
effectively.
般じ的めに中 Medium
波送信ア
ンテ
ナ鉄塔
電used
波 のto周improve
波 数 にthe antenna
等
緊
放
の
保
し
国
に
1. 一は
能の
と characteristics
す急
る災
。害
ま時
たの
地
震送
、電
台波
風and
、確
火
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噴可
火能
、ofと
ゲthe
リ impedance.
ラ民
豪の
雨生
時
は
じ
め
に
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と
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る
。
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豪
雨
時
合
わ
せ
た
高
さ
で
建
設
さ
れ
る
。
特
に
大
電
力
の
送
信
ア
ン
テ
命
、
財
産
を
守
る
一
助
に
な
る
と
考
え
て
い
る
。
一
般
的
に
中
波
送
信
ア
ン
テ
ナ
鉄
塔
は
電
波
の
周
波
数
に
等
の
緊
急
災
害
時
の
放
送
電
波
の
確
保
も
可
能
と
し
国
民
の
生
The isolator can be used to the blast furnace on high-frequency heating system which avoids load impedance fluctuations. This paper
一
般
的
に
中
波
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テ
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鉄
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は
電
波
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周
波
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時
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も
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と
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国
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の
ナ
は
0.53λ（
λ：波
長
）と
い
う
高
さ
で
設
計
さ
れ
る
こ
と
合
せじ
ため
高さで建設される。特に大電力の送信アンテ
命
財
を
一
助
な
と
て
。リラ豪雨生
1. わは
能、
と3dB
す産
る
。守
まる
た
地 the
震に
、
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風gyrator,、考
火え
山which噴い火る、時
discusses
the にbasic design of medium wave isolator. The isolator is using
couplerandquasi
areゲphaseadjustor,
合
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い
る
がは
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が、小電
力局では
アンテ高
ナさ
高で
が設
予計
め さ35m、40m、
2. 中 波 帯 ア イ ソ レ ー タ を 必 要 す る 理 由 。
ナ
0.53λ（れ波る数
こと一般
的 に 中 λ：波波 送 信長ア）とン テいナう鉄塔は
電波の周に等の緊急災害時の放送電波の確保も可能とし国民の生
attenuator,
seriesresonator
supersaturation
reactor.
The
devicean はeffectof suppress
theantenna
impedanceナ
はそ
0.53λ（
λ：波
長
）と
い
高
計
る Isolator
こ非と is prospective
現 在波アイ
ソ レhasータ、 VHF、
UHF、
及び
SHF 帯
に関す
60m
して
100m
程 度で
にand
制限
さう
れ
るさ
こで
と設
が
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。ま
た
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ナ
2.
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た、
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設さは
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るン
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ンテ
命 、中
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いを
る必
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が由
ら
波帯、
短波
常
災い
害し
時て
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ア電
ン力
テ
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設
置
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は
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30m
程
度
の
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在
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ー
タ
は
、
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及
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に関
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100m
程局
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には
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限い
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い
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無な
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ナ災
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テ
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由 中波帯、短波
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60m
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程で
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さ域
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多が
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保
が
限
界
で
あ
り
、
帯
域
内
伝
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中
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ーー
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は -j150～-j200Ω
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ン
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、の
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波
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中ン
波テ
送ナ
信設
ア置
ンでテはナ 10m～
鉄塔は
電波
に
等
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る
。
非
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災
害
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ン
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、
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ナ
0.53λ（
λ：波
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ク多
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ス、
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パ電
ー力
ト局
は -j150～
以予
上めと キ35m、
ャ パ 40m、
シタ
がで は ア ン-j200Ω
テナ高が
2.
ナの劣化要因とアイソレータの効果を次にあげる。
ナ特性を改善して、これらの条件下でも電波発射を可
1 波現
ア在
ンア
テイ
ナソ
特レ
性ー
劣タ
化は
の、
緩 VHF、
衝 を 目UHF、
的と及
して
る。
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と 100m
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アた
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帯ア
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ナ災
特害
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、設
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らは
の 条10m～件 下 30m
でも電
常
程波
度発
の射
アを
ン可
テ
ナ長の確保が限界であり、帯域内伝送特性が悪くアン

1 る
ナの
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残効
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らに
中あ
波げ
帯る
、。
短波
1 帯でのアイソレータの活用例は無く新たなニーズが期

ク タ ン ス ・ パ ー ト は -j150～ -j200Ω 以 上 と キ ャ パ シ タ

1 待される。非常災害時設置する小型中波アンテナの実数部のインピーダンスは低く、アイソレータは小型中ンス給電となる。アイソレータを用いることでアンテ波アンテナ特性劣化の緩衝を目的としている。アンテ

テナ基部インピーダンスもリアルパートが数Ω、リアThis document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告

26

第25号（2013）

2.1 型
小ア
型ン
アテ
ンナ
テの
ナ特
の性
特劣
性化
劣、帯
化 、帯
域特
内性
特の
性劣
の化
劣 、気
化 、気
・小
域内
象
条
象件
条に
件よ
にる
よイ
るン
イピ
ンー
ピダ
ーン
ダス
ン変
ス動
変動と応用
・降雪、風雨、強風、塩害のインピーダンス変動
・非常災害時の中波アンテナ建設の容易化
・小型アンテナ建設時の伝送特性の確保
・高周波溶融装置の負荷安定化
・半導体溶融時のインピーダンス変動緩衝
図 1 は本研究がターゲットとする中波帯アイソレータの位置づけである。

図 3

試作アイソレータの伝送特性

表１

電歪・磁歪素子の諸元

Specifications○Magneto-striction device
Vibrating surface: 21mm×10mm
Leg:20mm
Resonance frequency:100kHz○Electro-striction device
Vibrating surface: 23mm×10mm
thickness:20mm
Resonance frequency:99.95kHz
Capacitance:130pF

図 1 中波アイソレータの研究ターゲット

今 回 は 従 来 の 動 作 原 理 を 検 証 す る と 同 時 に 、 3dB カ ッ

3. 中 波 帯 ア イ ソ レ ー タ の 実 現 と 課 題

プラと位相器やジャイレータで構成するアイソレータ

中波帯のアイソレータの実現に向けた従来技術との実用化検討を行う。

の隔壁は次のような部分が挙げられる。
・使用周波数が既存に比べて低い

4. 中 波 ア ン テ ナ の 特 性

・通過ロスが大きい

図 4 は中波小型アンテナの設置構成の例である。

・回路の Q が低い
・ド ラ イ ビ ン グ・イ ン ピ ー ダ ン ス が 低 い（ 1Ω 程 度 ）

X L1

X L2

・フェライト等の焼結が難しい
・ 材 料 の 強 磁 性 共 鳴 特 性 ＋ μ ,－ μ の 差 が 小 さ いXPRf

参考文献にも記載したが、筆者等が以前実施した磁

= Ra
Za 
− jX

歪素子と電歪素子を機械的に接合した装置を用いた研究では機械振動系を利用することから適用周波数を高
め る こ と は 難 し か っ た [1]。 基 本 構 成 を 図 2 に 示 す 。
また増幅器を巴（ともえ）に組んだ広帯域アクティブ
サーキュレータ等はマイクロ波領域で研究されている

図 4が 使 用 電 力 を 上 げ る こ と が 難 し い [2]。

中波アンテナの設置構成

図 5 は、中波帯短小アンテナのインピーダンスの周波数特性の軌跡イメージある。

図 2

電歪・磁歪素子を組み合わせたアイソレータ

図 52

中波アンテナの基部インピーダンス軌跡

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若井：中波帯アイソレータの基礎研究とシステム評価（2012 年度放送文化基金研究）27

5. ア イ ソ レ ー タ の 基 礎 実 験
5.1

3dB カ ッ プ ラ 用 ブ リ ッ ジ ド T 型 回 路

図 9 は 中 波 帯 で 使 用 す る 3dB カ ッ プ ラ で あ る 。 各 ア
ー ム は LCR の 集 中 定 数 素 子 で 構 成 し た 。 写 真 1 に 外 観
を 示 す 。図 の 中 で 表 現 し て い る R は 、所 要 周 波 数 1MHzで 50Ω と 設 定 し た 。
R

−
 jR

jR

図 6

中波小型アンテナの設置例

jR

R

− jR

e2

e1

図 6 は緊急時を想定した小型アンテナの設置例であ図 9る 。 図 7、 図 8 は 小 型 ア ン テ ナ の 代 表 的 な 「 か ご 型 」

ブ リ ジ ッ ド Ｔ 型 3dB 出 力 合 成 回 路と「折返し型」アンテナの基部インピーダンスの周波
L/ λ ,
数 特 性 の 軌 跡 で あ る 。 図 中 の 記 号 は kL=2 π l/
L:length(m),λ :c/freq(m)で あ る 。

1500

Ｒ
12
15
21
40
800
800
18
7
5
4
4
4
4.5
5
6
12

ＪＸ
50
100
170
300
1000
-1000
-350
-240
‐200
-200
-180
-130
-110
-90
-80
-70
-60
50

1000

500

J part

ｋｌ
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.1

0
0

200

400

600

800

1000

写真 1

製 作 し た 3dB カ ッ プ ラ 外 観 (100W 対 応 )

‐500
-500

5.2 ブ リ ッ ジ ド T 型 回 路 の 特 性 評 価

‐1000
-1000

ブリッジドＴ型回路を使った出力の合成・分配回路
‐1500
-1500

を 製 作 し た 。100W 程 度 の 通 過 電 力 を 考 慮 し た 。適 正 なReal part

定 数 を 選 択 し て い れ ば 、e 1 ,e 2 の 電 源 間 の ア イ ソ レ ー シ
図 7

か ご 型 ア ン テ ナ 高 さ 20m の イ ン ピ ー ダ ン ス 特 性

ョ ン は 30dB 以 上 確 保 で き る 。 図 10 は 製 作 し た 3dB カ（ 使 用 周 波 数 1026kHz）

ッ プ ラ の 特 性 を 確 認 す る た め の open-short 測 定 法 であ る 。図 10 の SW を on-off し て も 入 力 イ ピ ー ダ ン ス は
1MHz で 50Ω と 安 定 し て い る こ と を 確 認 す る 。

0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8

R

jX

10
11
12
13
17
23
33
65
1000
2000
95
50
23
16
13

40
65
90
120
160
220
310
500
1000
-500
2000 ‐500
-1000
-500
-350
-260
-200

2500

J part

kl

-jR

R
2000

jR

1500

インピーダンス測定器
LCRメータ
At １MHｚ

1000

jR
-jR

R

SW

500

図 10

0
0

500

1000

1500

2000

2500

3dB 回 路 の 特 性 評 価

‐500
-500

図 11 は 双 方 の 入 力 間 で の ア イ ソ レ ー シ ョ ン を 観 測 す

‐1000
-1000

る伝送測定である。掃引発振器の出力周波数範囲を
‐1500
-1500

Real part

200kHz～ 2MHz 程 度 に 設 定 し て 片 方 へ の 信 号 の 漏 れ が
抑 圧 さ れ る こ と を 確 認 す る 。 3dB カ ッ プ ラ の 構 成 素 子

図 8

折 返 し ア ン テ ナ 高 さ 20m の イ ン ピ ー ダ ン ス 特 性が 1MHz で 50Ω に 規 制 さ れ て い れ ば 伝 送 特 性 上 に ノ ッ（ 使 用 周 波 数 1557kHz）

チ特性が観測される。

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第一工業大学研究報告

28

6.1 ア イ ソ レ ー タ の 基 本 回 路

 jR

R

第25号（2013）

図 14 は ア イ ソ レ ー タ の 基 本 回 路 で あ る 。 位 相 器 は
jR

掃引発振器

jR
 jR

R

特 性 イ ン ピ ー ダ ン ス を 50Ω と し て 設 計 し た 。こ の 回 路

スペアナ

０．２～２MHｚを 簡 易 化 し て 表 現 し た の が 図 15 で あ る 。一 部 の ア ー ム
3dBカップラ

図 11にマイナス抵抗成分が含まれている。回路計算では位簡易ノッチ特性測定評価

相器の取り扱いが難しいが電源回路の位相を変化させる方法での解析が簡便と思われる。

図 12 は ノ ッ チ 特 性 の 簡 易 測 定 の 結 果 で あ る 。ノ ッ チ 量は 1MHz で 35dB 程 度 で あ る 。
位相器

吸収抵抗
出力フィーダ

e1

 jR

 jR

吸収抵抗

位相器

図 12

3dB カ ッ プ ラ ノ ッ チ 特 性
図 14

6. ジ ャ イ レ ー タ の 挿 入 と ア イ ソ レ ー タ

アイソレータの基本回路

中波帯大電力送信機・中電力送信機では、出力合成に ブ リ ッ ジ ド T 型 回 路 を 用 い る こ と が 多 い 。今 回 は 3dB

位相器

R

R

カップラをブリッジド T 型回路で構成した。
急激なインピーダンス変動に対しては、自動整合方式

jでは負荷変動を吸収することは困難である。中波帯のe1

アイソレータやサーキュレータに拘る理由はそこにあ

R
2



R
2



R
2

j

R
2

出力フィーダ jR

 jRる。電歪素子と磁歪素子を使った微少電力での中波ア
イ ソ レ ー タ を 試 作 し 学 会 発 表 し た が 、100W,1kW を 実 現

位相器R

す る に は ブ レ ー ク ス ル ー が 必 要 で あ る [1]。 筆 者 が 継 続

Rして取組んでいるテーマの一つである。
図 15

3dB カ ッ プ ラ を 用 い た 方 式 の 基 本 原 理 を 図 13 に 示 しアイソレータの簡易化回路図

た。ジャイレータには片方向性の通過デバイスを求め
6.2

る必要がある。最初に位相器、フェライトデバイス、位相器がスルーの場合共振回路、及び半導体等の応用を検討した。本研究で位 相 器 が 無 い 状 態 の 回 路 は 、 図 16、 図 17 に 示 す シ

は位相を効果的に制御してアイソレーション効果を実

ン プ ル な π 型 λ /4 回 路 と な る こ と が 分 か っ た 。こ の 場

現する方法を解説する。

合はインピーダンスの抑圧効果は期待できない。

Gyrator
３ｄＢ
coupler

３ｄＢ
coupler

j

e1

R
2



R
2

R

R

R
2

 jR
R

Zs

出力フィーダR
2

W0  Zs  Zr

jR
 jR

j

 jR

R

W0  R

Gyrator

図 13



 jR

Zr

アイソレータの原理的な構成の例
図 164位相器をスルーとした場合の回路This document is provided by JAXA.

若井：中波帯アイソレータの基礎研究とシステム評価（2012 年度放送文化基金研究）

29

R

W0  Zs  Zr

W0  R

Zs  W0s 
Zs  W0

r 
jR

Zs
VSWRs 

 jR

R

Zr

 jR

1  se

Zr  W0
Zr  W0

VSWRr 1  se  sint

1  r1  rZree j  e cos   je sin e j  e cos   je sin e j   e

図 17

位 相 器 ス ル ー 時 の 等 価 回 路（ π 型 の λ /4 回 路 ）

R

R

e

e

図 17 は 、位 相 器 が ス ル ー の と き の 等 価 回 路 で あ る 。負荷 の Zr が 入 力 の イ ン ピ ー ダ ン ス Zs に 変 換 さ れ る こ とReを 示 し た が 、こ の 回 路 で は VSWR の 抑 圧 効 果 は 無 く 、負

R

e

Zr

Zr

荷 端 の VSWR が 入 力 端 の VSWR に 保 存 さ れ た ま ま で あ る 。
6.3

図 19

位相器を挿入した場合の等価回路

相 対 位 相 が 180 度 の 等 価 回 路

図 18 は 3dB カ ッ プ ラ の 接 続 間 に 位 相 器 を 挿 入 し た
ま た 相 対 位 相 が 90 度 の 場 合 を 図 20 に 示 し た 。 イ ン ピ場合を示す。

ー ダ ン ス は 電 圧 je に よ っ て Zr に 流 れ る 電 流 成 分 と 、
W0  R  50

R
Zs 1 

Zs
Zs  W 0s 
Zs  W 0
VSWRs 

2

W0
Zr1

Zr

R

Zr  W 0r 
Zr  W 0

1  sVSWRr 1  sR

W0  R  50

Zs2
Zs2 

図 18

ベクトルによって解析することができる。

Zr1

Zs 1
Zs  Zs1  R // Zs2  R

電圧 e によって R 回路に流れるループ電流成分の合成

R

2

W0
Zr2

e

1  rR

1  re  sint

Zre j  e cos   je sin 

R

j



e 2  e cos

Zr2

j


2

 je sin2e 2  je位相器を挿入した場合のインピーダンス

e

変換過程

R

e
R

この場合、位相器の位相設定より負荷インピーダンjeス Zr に 負 荷 電 流 が 流 れ る 場 合 と 、全 く 流 れ な い 状 況 を

R

Zr

je
R

je

Zr

つくり出すことができる。電流をノルマルモード成分
図 20とコモンモード成分に分けて考えることでも解析が可相 対 位 相 が 90 度 の 等 価 回 路

能である。
6.4

相 対 的 な 位 相 が 180 度 の 場 合 の 等 価 回 路 を 図 19 にジャイレータを挿入した場合の回路構成

示 し た 。こ の 場 合 、Zr に は 各 電 源 か ら の 電 流 が キ ャ ン

基 礎 実 験 で は 位 相 器 を 、 +90 度 、 -90 度 そ し て 180

セ ル さ れ て 、 3dB カ ッ プ ラ の 入 力 端 の イ ン ピ ー ダ ン ス

度 に し て 計 算 と 実 測 を 進 め た 。負 荷 の VSWR や 反 射 係 数

は、負荷インピーダンスには関係しない。本実験ではに応じて位相量をフィードバック制御する方法を実験

入 力 イ ン ピ ー ダ ン ス は 50Ω で 一 定 と な る 。

中である。他に位相を可変する方法としては共振点付近の急峻な位相特性の利用、フェライトコアの過飽和特性の利用がある。その他、半導体デバイスを用いた
検 証 も 図 21 に 示 す 回 路 を 用 い て 検 証 し て い く 。

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第一工業大学研究報告30

第25号（2013）

7.3

位相器の応用jR

化 さ せ る 。図 22 は 位 相 可 変 型 ア イ ソ レ ー タ の 原 理 図 であ る 。位 相 器 は LC 回 路 で 構 成 さ れ る 。位 相 の 可 変 に は

R

 jR

jR

位 相 器 を 用 い て 3dB カ ッ プ ラ へ の 入 力 相 対 位 相 を 変

可動インダクタンスを用いてもよいが、時間遅れが発 jR

生するために得策ではない。負荷インピーダンスが緩

jR

jR

 jR

 jR

R

e1

やかに変動する系であれば応用は可能である。本実験
は位相制御による負荷インピーダンスの緩衝を確認す
る基礎実験と位置付けている。

図 21

ジャイレータを挿入する回路構成
 det

7. 疑 似 ジ ャ イ レ ー タ の 基 本 性 能
7.1 中 波 帯 ア イ ソ レ ー タ の 実 現 と 課 題 に つ い て
筆者が以前から興味を持って研究している緩衝整合が あ る 。自 動 整 合 を 使 っ て 負 荷 変 動 に よ る VSWR の 劣 化
を 改 善 し て VSWR を 1 付 近 に 設 定 す る と い う 概 念 で あ る 。
図 22

負 荷 の 変 動 に 対 す る 整 合 調 整 を VSWR が 完 全 に 1 と な る

位相可変型アイソレータ

よ う な 制 御 を 求 め る の で は な く 、VSWR が 1 付 近 で 止 める方が有利な場合がある。

図 23 は 、 位 相 回 路 が ス ル ー 、 90 度 、 -90 度 、 そ し

有利とは、①制御素子の数が減る、②制御動作の安定て 180 度 と し て 、負 荷 イ ン ピ ー ダ ン ス Zl が 0Ω か ら

化、③信頼性が向上するといったことが挙げられる。

200Ω に 変 化 し た 場 合 の 入 力 イ ン ピ ー ダ ン ス Zi の 値

降雪等の環境変動によってはインピーダンスの変動がを 示 し た 。 図 中 の 「 Unbalance」 と は 3dB カ ッ プ ラ

一方向の場合もあるし変動過程が非対称となることもの 接 続 部 の 両 位 相 器 が 「 through」 の と き に ア ー ム

想定される。変動という一過性の現象を扱うために、の片方を開放する方法である。これによるインピー

また未知の負荷変動に対処するための自動整合回路を

ダンスの抑圧効果も認められる。

常設することは一般的にはしない。変動が季節的に発生する場合や周辺環境の影響を受ける場合などを想定した応用展開を考えるのが通常である。参考文献にも記載したが、筆者等が以前実施した磁歪素子と電歪素子を機械的に接合した装置を用いた研究では機械振動系を利用することから適用周波数を高めることは難し
か っ た [ 1 ] 。マ イ ク ロ 波 系 で は 、微 小 電 力 用 PA を リ ン ク
上に配置したアクティブサーキュレータの研究もある[2 ]。 今 回 は 3dB カ ッ プ ラ と 位 相 器 、 疑 似 ジ ャ イ レ ー タで構成するアイソレータの検討を行った。そのためにジャイレータとなるデバイスの選定が重要であり、位図 23相器による方式、過飽和リアクトルよる方式、また負負 荷 イ ン ピ ー ダ ン ス と VSWR

荷の反射係数を検出し位相制御による等価ジャイレー
7.4

タの製作も進めた。

過飽和リアクトル

インダクタンスの可変を、フェライトを用いた過飽和リアクトルに直流を重畳することで連続的に可変す7.2 ジ ャ イ レ ー タ を 挿 入 し た 場 合 の 回 路 構 成る方法を確認した。

基 礎 実 験 で は 位 相 器 を 、 +90 度 、 -90 度 そ し て 180
度にして計算値と実測値を求めた。疑似アイソレータ

図 24 は 今 回 試 作 し た 直 流 電 流 に よ る イ ン ダ ク タ ン スと し て 動 作 さ せ る た め に は 、負 荷 の VSWR に 応 じ て 位 相

可 変 回 路 で あ る 。伝 送 容 量 は 100W 程 度 の 通 過 電 力 に 耐を 可 変 す る 方 法 を 検 討 し て い る [3]。 位 相 を 可 変 す る 方える設計構造とした。

法としては、固定位相器の切替え、共振点付近の急峻な位相特性の利用、またフェライトコアの過飽和リア
クトル特性の利用等がある。

6

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若井：中波帯アイソレータの基礎研究とシステム評価（2012 年度放送文化基金研究）31

イ ン ダ ク タ ン ス を 3dB カ ッ プ ラ の 接 続 点 に 挿 入 し た 例である。重畳した直流電流は可変電源で行った。設計目標としては、負荷の反射係数電流をリアクトルにフィ ー ド バ ッ ク す る 方 法 を 採 用 す る [4]。

 det

図 24

多目的過飽和リアクトル

1 次 、2 次 の 巻 き 数 は 7T～ 14T と し て 製 作 し た 。直 流 重
畳用の巻き線も設けて、高周波が直流回路と干渉しないようにチョークコイルとバイパスコンデンサを設置し た 。 図 25 は 、 巻 き 数 が 14T、 10T に お け る 直 流 重 畳
電流に対するインダクタンス可変特性の一例である。

図 27
7.5

過飽和リアクトルによるアイソレータ

過飽和トランスのスイッチ制御

電流対インダクタンス
200
イ 150
ン 100
ダ
50
ク
0
タ
0
ン
ス

L1(uH)
200

400

600

L2(uH)

(a)

(b)

図 28

リアクトルのスイッチ制御

電流(mA)
図 28 の 結 線 は 磁 気 回 路 的 に 考 察 で き る 。 磁 束 密 度

図 25

過飽和リアクトルの電流特性の 状 況 に よ っ て イ ン ダ ク タ ン ス が 数 nH の と き と 数 μ H
が 実 現 で き る 。両 方 の 回 路 と も SW が 開 い た 瞬 間 2 次 回路 開 放 の と き の イ ン ダ ク タ ン ス 特 性 と な る 。SW は ダ イ
オ ー ド SW な ど の 半 導 体 が 応 用 で き る 。
7.6

直列共振素子による位相制御方式

過飽和リアクトルを用いた可変インダクタンスにつ い て は イ ン ダ ク タ ン ス の 他 に Rs と い う 実 数 値 を 持
ち、これがリアクタンスに加わることによる動作解析
が 要 求 さ れ る 。こ れ ら の Rs 値 を 包 含 し た か た ち で ア イ
ソ レ ー タ を 考 え る こ と が 必 要 で あ る 。図 29 は 、純 粋 に
図 26

インダクタンス増加のための結線

可変インダクタンス素子を直列共振回路の一部に用いた方法である。

図 26 に 示 す よ う に イ ン ダ ク タ ン ス を 増 加 さ せ る た めに 1 次巻き線と 2 次巻き線を直列に接続した。結線方法によってはインダクタンスが激減する条件もある。
それはフェライト内の磁束が加算される場合と、キャンセルする場合とがあるためと考えられる。インダク
タ ン ス の 増 加 と と も に 等 価 抵 抗 Rs も 増 加 す る 傾 向 にある。理想的なインダクタンスだけではなく、磁気回
図 29

路 に tanδ が 存 在 す る た め と 考 え ら れ る 。 等 価 抵 抗 は

直列共振回路による位相可変回 路 の 損 失 と し て 評 価 す る 必 要 が あ る 。図 27 は 、可 変

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第一工業大学研究報告

32

第25号（2013）

用 い た 中 波 3dB カ ッ プ ラ と 、 疑 似 ジ ャ イ レ ー タ を 用 い
た 中 波 帯 ア イ ソ レ ー タ の 基 礎 実 験 を 行 っ た 。 3dB カ ップラの接続アームに位相器、減衰器、共振回路及び過飽和リアクトル等を挿入して負荷インピーダンスの抑圧 効 果 を 検 証 し た 。可 動 部 分 を 極 力 少 な く す る と 共 に 、
動作遅れの改善、運用時の通過損失の低減を目標に更な る 研 究 を 進 め て い る 。 本 研 究 は 23 年 度 、 24 年 度 の卒業研究の一部であることを紹介しておく。今後の更なる研究の継続を推進して行くことを誓って報告を終える。

図 30 は 可 動 型 の 約 30μ H の イ ン ダ ク タ ン ス で あ る 。
当然、高速動作は望めない。基本動作を検証した。

文
図 30

可変インダクタンス素子とドライブ回路[2] 豊 田 ，
“ 0.5～ 2.4 お よ び 5~18GHz 帯 ア ク テ ィ ブ サ ー キ ュ
レ ー タ ” 電 子 情 報 通 信 学 会 誌 Vol.j72-C- Ⅰ No.3
pp.204-207,(1989 年 3 月 )図 31 は 3dB カ ッ プ ラ の 両 接 続 ア ー ム に 直 列 共 振 回 路[3] 若 井 、“ 中 波 帯 ア イ ソ レ ー タ の 開 発 ” 信 学 技 報 IEICE
Technical Report R2012-54,pp.1-6.(2012 年 10 月 )を 2 基設置して可変インダクタンスが逆方向に動くことで共振点の左右を用いることになる。それによる[4] 若 井 、“疑似ジャイレータを用いた中波帯アイソレータの 研 究 ” 信 学 技 報 IEICE Technical Report R2012-76,
EMD2012-107, pp.23-28.(2013 年 2 月 )3dB カ ッ プ ラ の 入 力 部 へ の 相 対 位 相 を 広 げ る こ と を 可
能とした。

図 31
7.7

献

[1] 若 井 、 鳥 畑 、 山 添 ，“ 中 波 帯 域 用 ア イ ソ レ ー タ の 開 発 ”
2004 年 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 C-6-1.

直列共振回路とアイソレータ

アンテナと整合維持

ア ン テ ナ イ ン ピ ー ダ ン ス が 悪 化 し た 場 合 の VSWR 及び帯域特性の劣化と問題点を整理した。
①

整合回路、送信機内の異常電圧、異常電流の発生②

伝送フィーダの耐圧マージンの低下③

高域音声の特性劣化（被変調波形の谷側の劣化、IPM: Incidental phase modulation 特 性 劣 化 ）④

送信機（増幅器）の効率低下⑤

増幅器デバイスの許容電圧、電流、及び損失電力の規格越えと破壊等が挙げられる。
8. ま と め
現 在 ア イ ソ レ ー タ は 、 VHF、 UHF、 及 び SHF 帯 に 関 するものは実用化されている。残念ながら中波帯、短波帯でのアイソレータの活用例は無く新たなニーズが期待される。非常災害時等に設置する小型中波アンテナの実数部のインピーダンスは低く帯域内伝送特性も劣悪である。また風雨、降雪、及び塩分付着によるアン
テナのインピーダンスの変動も発生する。本研究はこれらの分野への応用展開を目標に進めている。効果的なジャイレータ素子を見つけて中波帯アイソレータの実現を目指しているが、今回はブリッジド T 型回路を8This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.33－40

33

トレッドミル歩行訓練のための支援システムの開発
山田

猛矢1・田中利昭2・比嘉

築3This document is provided by JAXA.

34

第一工業大学研究報告第25号（2013）This document is provided by JAXA.

山田・田中・比嘉：トレッドミル歩行訓練のための支援システムの開発

35This document is provided by JAXA.

36

第一工業大学研究報告第25号（2013）This document is provided by JAXA.

山田・田中・比嘉：トレッドミル歩行訓練のための支援システムの開発

37

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38

第一工業大学研究報告第25号（2013）This document is provided by JAXA.

山田・田中・比嘉：トレッドミル歩行訓練のための支援システムの開発

39This document is provided by JAXA.

40

第一工業大学研究報告第25号（2013）This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.41－47

41

Recalculation of air turborocket performance
Recalculation of air turborocket performance
Recalculation of air turborocket performance＊

Koichi SUZUKI

Koichi Suzuki＊
Koichi Suzuki＊

The turborocket engine has been proposed for use in very-high-speed vehicles, such as
The turborocket
engine has
proposeduse invery-high-speed
such asEarth-to-orbit
launchers.
Thebeenpure
ramjet forenginecan’t
work at low vehicles,
Mach numbers,
Earth-to-orbit
launchers.
The poor
pureperformance
ramjet engine
can’t Machwork numbers
at low Mach
numbers,
while the turbojet
engine has
at highbecauseof thewhile
the turbojet
enginehas poor performanceat high engine
Mach numbersof thelimitationof turbine
inlet temperature.
The turborocket
improvesbecause
weak points
limitationof turbine
inlettemperature.
The
turborocket
engineimproves
weak pointsof both engines,
it hasone
or two stage
fans
which workat low
Mach numbers
andofboth engines,
it hasone or two
which workat turborocket
low Mach numbers
turbines
which use
independent
gasstagefrom fans
free stream
air. The
engine andhasturbines
which use
independent
from freestreamair.
The turborocket
enginehas
been introducedin thestandard gas
textbookof Dr.
Jack L.
Kerrebrock’s“Aircraft
Enginesbeen
introducedin the, standard
textbook of there
Dr. Jack
Kerrebrock’s“Aircraft Engines
and GasTurbines”
but unfortunately
areL. somemisunderstandingsandand
Gas Turbines”
but unfortunately
there
are some
misunderstandings
miscalculationof the ,engine
performance. The
engineperformanceof his book is andtoomiscalculationof theperformance.
performanceof hisisbook
is thetoohigh. The text bookis engine
not revised
though it The
usedengine
worldwide,
so this paper
one ofhigh.
Theoftext
book isof
notrevisedthoughused worldwide, so this paper is one of the
proposalcorrection
chapter
10.8of theitbook.
proposal of correction of chapter 10.8 of the book.
１．The Air Turborocket
１．The
Turborocket
There areAirtwotype of the air turborocket , one version uses two liquid propellants, a fuelThere
two typeof theairpumped
turborocket, oneversionand
usesburned
two liquida fueland anareoxidizer,which
areto highpressure
in a propellants,
gas generator, asandan oxidizer,
which half
are pumped
high( thispressure
infroma gashisgenerator, as
indicatedin the upperof figure to
10.26
figureandareburned
adoptedbook ) . The
indicatedin the upper
halfof figure 10.26( thisfigure are
adoptedfrom) . Thefuel-rich combustiongas
is expanded
througha turbine,whichdrivesthehisairbookcompressor,
fuel-richgas isthe
expandedthroughand then combustion
combusted withcompressed
air. a turbine, which drives the air compressor,
andthen combustedwith theair.of figure 10.26, liquid hydrogen is pumped
In anotherversion, shownin compressed
the lower halfInanotherversion,shown inthelowerbyhalfof exchanger,
figure 10.26,
liquidpumpedto highpressure,vaporized
andheatedheat
andthenhydrogen
expandedisthroughatohigh pressure,vaporized
andheated byandheatthenexchanger,
and withthen theexpandedthroughturbine,which drives
the air
compressor,
combustedcompressed
air.aturbine, which drives the air compressor, and then combusted with the compressed air.

*Visiting professor, Daiichi Institute of Technology, Ueno-campus, Tokyo*Visiting professor, Daiichi Institute of Technology, Ueno-campus, Tokyo

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第一工業大学研究報告42第25号（2013）

The analysis of either version of the air turborocket proceeds similarly to that of theturbojet (refer to previous section of the book), but some qualitative differences arise
from the separation of the compressor and turbine flows. Thus、 the nozzle pressure andtemperature ratios are given by���� �１ �

��

��１

２

２

�⁄���１�Ｍ７ ��� �� �ｄ �ｃ �� ���(1)(10.34)

Where p ; pressure, M ; Mach number, γ ; specific heat ratio, �� = ��� ⁄�� ,�� =��� ⁄��� diffuser pressure loss, �� � ��� ⁄��� compressor pressure ratio, �� =��� ⁄���afterburner pressure loss. Suffix t means total condition, 7 means point number. The
equation number (10.34) is original equation number of his book.
And
���
��

=�� �

���
�

�

(2)(10.35)

��� � � �� ���Where �� =��� ⁄�� is afterburner exit temperature ratio.

So that for an ideally expanded nozzle

And

��� �
��

�

��

�

���

(3)(10.36)

���� �� �� �� ������⁄� � ���� �� ����������⁄�����

� ��

��

� �� �� �� ������⁄�

=

��

�� ��

Where �� � ��� ⁄�� is inlet temperature ratio.The last equality applies only for the ideal

cycle, without diffuser or combustor pressure losses.
The thrust per unit of airflow is given by���� ����� �� � � � � � �� � �����The specific impulse is
�

�� ⁄�

�

� ��� �� �����

���

�� ��

� ⁄��� ����� ⁄���� ��(4)(10.37)(5)(10.38)

Where F ; thrust, I ; specific impulse, ��� ; air mass flow rate, ��� ; propellant mass
flow rate, �� ; free stream sound velocity.

To compute the thrust and the specific impulse we must then determine theafterburner exit temperature ratio �� , the compressor temperature rise �� , and theratio of propellant to air mass flows. The interrelationship of these is different for the
bipropellant and �� expander versions, but they have some features in common.

In most cases, the performance of the turborocket will be limited by the pressureThis document is provided by JAXA.

43SUZUKI：Recalculation of air turborocket performance

ratio available from the compressor, which is set by the available turbine power, so it
will be desirable to operate the turbine at as high an inlet pressure as is practical. The
limit will be set by stresses and temperatures in the turbine and in the combustion
chamber. Thus, we regard ��� and ��� as design parameters of the turborockets, in thesame sense that ��� is a design parameter for the turbine engines.

The available compressor temperature rise is then determined by the turbine–compressor work balance:� ���� ��� ��� ���� � ��� � � ��� ��� ���� � ��� � ,��� ��

��(6)

Where ��� ,��� being specific heat ratio of compressor and turbine gases. The first termon the left is the power required to pump the propellants, �� being a mean density forthe propellant mixture. Normally this term is small in relation to the compressor work,

but it will be retained for now. Solving for the available compressor temperature rise,
we get
��

��

���

�

� �� � 1� �
��

���

�
�
� � �� � 1� � ��� �� � �� � �� ���� �� �� �
��
��

� �
� � �� � 1� � ��� �� ��� � �� � � � � �� � 1�
��� �� �� ��� ��

Introducing the perfect gas law; �� � �� �� �� , �� � ��� �� � 1�⁄�,p��ρ� γ � 1m��
c�� T�� �τ� � 1� � c�� T� �θ� � θ� � �c�� T� �
� 1�
m��
ρ� γ
p�
�� � 1 ��� ���� ��� �� ����� �����⁄� �� � � 1 1 ������� �� � ���� 1����� ��� �� �������� � �� ����� ��� ��� ��� � ���� �� ������ ��� �� �� � �� �������⁄���� ������ �� � ���� ��� � ����� � �

(7)

���

(9)

which can be simplified considerably by noting that the second term in the denominator
will normally be much less than unity, and that ��� ⁄�� is much greater than unity.

Thus,�� � 1 ���� ��� ������ ��� ��

�

���

���

� �� �� ����(10)(10.39)

Above analysis is induced by Dr. J.K.Kerrebrock, but unfortunately we can’t use theperfect gas law, because �� in equation (6) is the inlet pressure of propellant, not of air.
Let �� is the inlet pressure of propellant, equation (6) becomes� ������ ��

��� ��� ��� ���� � ��� � � ��� ��� ���� � ��� �(6)’This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告

44第25号（2013）� �� � �� � 1� � ��� �� ��� � �� � � � � �� � 1�
��� �� �� �
�� ��
���

�� �

(7)’

��� ��� ���� ������ ������ ��� �� ��� ��� �� ����� ������ �� � � ������⁄��� ��� � ����� � �

(9)’

Which can be simplified considerably by noting that the second term in the denominator
will normally be much less than unity, and that ��� ⁄�� is much greater than unity.

Thus,�� � 1 ���� ��� ������ ��� ������ ������ ��� �� ��

��1���� ��� ������ ��� ��

�

�

���

��� ��� ��

(10)’

�

Equation (10) and (10)’ seems to be the same, but it’s occasional case caused byneglecting unity. Equation (9)’ is correct and equation (9) is false.
2. H2-Expander ATR
There is a release of chemical energy only in the afterburner in H2-expander ATR,
only an overall heat balance is required, in the formm�� c�� �T�� � T�� � � m�� h��
���
���

�

T

(11)(10.43)

� �θ� � θ� � �� ����Where h�� is heat release of hydrogen. This relation may be regarded as determiningm�� ⁄m�� if θ� is prescribed. The afterburner temperature sets the hydrogen fuel flow,

and then the temperature and pressure in the compressor drive turbine determine thecompressor pressure ratio. Thus, the thrust per unit of air flow can be determine andalso specific impulse. We determine some values of parameters as follows.
c�� � 1.00� kJ⁄kg� , c�� � 1�.� kJ⁄kg� , � � 1.� , T� � ���.�� (assumed height of

30000m), �� � 301.� m⁄� (assumed height of 30000m), h�� =141947.2kJ⁄kgθ� � 10.0, θ� � �.0, p�� � 100a�m�10.13MPa�

The calculated values are described in the Table -1, and plotted in figure 1 and 2.
Table 1 Performance of Air TurborocketM�����⁄������ ⁄�� � ����⁄�� � ��
F'/(maa0)�����Isp' ��

1
1.2
0.014
1.817
8.453
4.202
18575.6
9233.92
1.80.0131
1.51
6.488
3.621
15237
8503.932.8
0.0115
1.287
4.73
3.01
12653.98052.44
4.2
0.00929
1.155
3.276
2.3
10848.97616.85
60.0064
1.074
1.98
1.499
9518
7205.86
8.2
0.00288
1.024
0.79590.63668502.16800.4This document is provided by JAXA.

45

SUZUKI：Recalculation of air turborocket performance

9
8
7
6

�
�� ��

5
4
� ⁄�� � ��3��⁄�� ���F'/(maa0)

2
1
0
0

1

2

3

4

5

6

M0

7

Figure 1 Thrust per unit of airflow for air‐turborocket engines
Figure 1 Thrust per unit of airflow for air turborocket engine

20000
18000
16000
14000
12000
fuel specific
10000
impulse, sec
8000

���

6000

Isp'
����

4000
2000
0
0

2

4

M0

6

8

Figure 2 Fuel specific impulse for air turborocket engineswith hydrogen expander cycle

Here F⁄�m�� a� � is calculate byF�� � ��

��� ��� �� ������ ���� ⁄��

���

(12)This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告46第25号（2013）

Dr. J.L.Kerrebrock might have made mistake, equation (12) is wrong, because
denominator inside of the root should be �� �� , not �� ⁄�� .

Correct thrust per unit of air flow F � ⁄�m�� �� � should be calculated by equation (4),namelyF��� � ��

��� ��� �� �����

���

�� ��

� ��

(13)

Using these F and F’, specific impulse are calculated by
I�� �

�
�
I��

F⁄��� �� ����� ⁄��� �F� ⁄��� �� ����� ⁄��� �

(14)
(15)

Obviously F and Isp are too high comparing with F’ and I’sp. Figure 10.27( F⁄m�� �� � ��� ������ ���������� �������� �m������ ���� of his book are presented forcomparison .

The values of thrust per unit of airflow, � ⁄��� �� , of figure 10.27 and figure 1 are almost
same, so values ofof parametersparameters used
used forfor thethecalculation,
calculation,described
describedin
inpagepage44,4, seems to bebetter selection. We also calculate the gas-generator cycle engine performance usingsame parameters. Thrust per unit of airflow of the gas-generator cycle engine is almost
the same as H2-expander cycle ATR, namely it is same miscalculation using theequation (12).

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47

SUZUKI：Recalculation of air turborocket performance

The fuel specific impulse of both cycle ATR of this figure are very high to use wrong� ⁄��� �� . The values of both engines should be almost half.

If we adopt c�� � ����� kJ⁄kg� , h�� =128165.0 kJ⁄kg in the equation (11), specificimpulse will become smaller as describedin reference book(1). It almost 4000sec at low

speed, reasonable value with comparison the other air breathing engines like as aramjet engine and a scramjet engine. The value of specific heat c�� � ����� kJ⁄kg� is athigh temperature condition, heat release of hydrogen h�� �128165.0kJ⁄kg is the net

calorific values, not the gross calorific value. These values are better to use for the
combustion calculation.

3.

Conclusion

Miscalculation of the air turborocket performance of Dr.J.L.Kerrebrock is pointed out.
His book “Aircraft Engines and Gas Turbines” is very high grade text book for all
students and engineers. The chapter 10.8 should be revised to avoid themisunderstanding4.

the performance of air turborocket.

References(1) Koichi Suzuki “Jet Engines” written by Japanese, Morikita co. Tokyo, Japan, 2004

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.49－57

49

Effectof grainsize
crackgrowth
growth resistancenotch
sensitivity
Effectof grainsize
ononcrack
resistanceand
and
notch
sensitivity
in infatiguesteelfatigueof
ofcarboncarbon steel
Norio KAWAGOISHI and Kohji KARIYA

Norio Kawagoishi and Kohji Kariya
Abstract
The effect of grain size on the crack growth resistance and the notch sensitivity in fatigue ofcommercial carbon steels with grain sizes of 6.5 and 20 μm was investigated using smooth specimen andV-groove notched specimens with various notch radii under rotating bending. A crack initiated at the earlystage of stress repetitions and most of fatigue life was occupied by the growth life of a crack smaller than
1~2 mm. The crack growth rate was determined by the term σanℓ, uniquely in both steels, where σa and ℓ are
the stress amplitude and the crack length and n is constant. The fine-grained steel has an excellent resistanceto crack growth in comparison with many annealed carbon steels. This was explained by the barrier effect ofgrain boundary. Consequently, the notch sensitivity is higher in the fine-grained steel than in coarse-grained
one not only for crack initiation but also crack propagation.
Keywords Fatigue, Carbon steel, Grain size, Crack growth resistance, Small crack growth law, Notch
sensitivity, Linear notch mechanics

1. Introduction
In general, the fatigue limit of a smooth specimen in carbon steel is increased by refining the grain
size similar to the case of static strength, though the one for crack propagation in a sharply notched
specimen is hardly influenced [1]. This is related to the phenomenon that there is no or little
influence of grain size on the crack growth rate [2]. These results were obtained by steels withconventional grain size larger than about 10 μm. Recently, ultra-fine-grained steels with grain size
smaller than a few μm have been developed and their mechanical properties were investigated. It
was reported that the steels have not only higher fatigue strength but also an excellent crack growthresistance [3]. However, the mechanism of the increase in crack growth resistance is not fully
clarified. Therefore, it is important to know the limiting grain size for getting an excellent crack
growth resistance similarly the clarification of the mechanism of the increase in crack growthresistance.
In this study, in order to investigate the propagation behavior of a fatigue crack and theevaluation method of a fatigue crack growth rate for commercial carbon steels with different grain
sizes, fatigue damage due to stress repetitions was observed at the specimen surface successively
under rotating bending. In addition, notch sensitivities of the steels were investigated based on the
results of smooth specimen through the linear notch mechanics.

2. Material and experimental procedures
Material used was a commercial rolled carbon steel with a mean grain size of 6.5 μm. The chemicalcomposition is shown in Table 1. The material was annealed at 950C for 2 h in order to get adifferent grain size of 20 μm.
Figure 1 shows microstructures of the as received steel and the annealed one. In the following,these materials are called as fine-grained steel and coarse-grained steel, respectively.
Table 2 shows their mechanical properties.
Figure 2 shows shape and dimensions of specimens. Fatigue tests were carried out using smooth
specimens and V-groove notched specimens. In addition, specimens with a partial notch at thecenter of specimen were used to localize the crack initiation site and make easier the successive
observation of surface damage. The fatigue strength reduction factor in a partially notched specimen
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50

第一工業大学研究報告第25号（2013）

was smaller than 1.1. Therefore this specimen can be regarded as a smooth specimen. Aftermachining, all of the specimens were annealed at 600C for 1 h in N2 gas to release the residual
stress and then electro-polished about 20μm from the specimen surface to remove the work affected
layer. Crack initiation and propagation behavior was measured by using plastic replication method.
The crack length ℓ was defined as the length of the circumferential direction along the specimen
surface. Testing machine used was a rotating bending machine operated at 50 Hz in ambient air.
Table 1. Chemical composition

Table 2. Mechanical properties

C
Si
Mn
P
S
Cu
Ni
Cr
0.16 0.35
1.4 0.014 0.002 0.02 0.01 0.02
Sn
T.Al
Ti
B
Nb
V
Mo
0.001 0.018 0.002 1E-04 0.001 0.055 0.002

σy (MPa)σB (MPa)φ(%)

Fine-grained steel

451

603

69.2

Coarse-grained steel

321

515

65.1

(a) Fine-grained steel(b) Coarse-grained steel

Figure 1. Microstructures(a) Smooth specimen(b) V-groove notched specimen(c) Detail of partial notch
Figure 2. Shape and dimensions of specimens

3. Experimental results and discussion
3.1 Crack initiation and propagation properties
Figure 3 shows S-N curves for partially notched specimens. In the figure, N0.05 and Nf mean 0.05
mm crack initiation life and fatigue life, respectively. The fatigue strength and the resistance tocrack initiation were increased by refining grain size. Endurance ratios σw0/σB (σw0: fatigue limit forthe smooth specimen) were 0.51 for the fine-grained steel and 0.47 for the coarse-grained one,respectively.

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Stress amplitude σa (MPa)

KAWAGOISHI and KARIYA：Effect of grain size on crack growth resistance and notch sensitivity in fatigue of carbon steel 51
440

400

Nf
360

N0.05

Not broken
Fine(notch)Coarse (notch)
Fine(notch)Coarse (notch)

320

280

240

△

200
4
10

5

10

6

10

Number of cycles

7

10

8

10

Nf , N0.05 cycle

Figure 3. S-N curves of partially notched specimen
Figure 4 shows change in surface state of partially notched specimens at high stress level in bothsteels. The initiation size of a crack is nearly the same as grain size in both steels.
Figure 5 shows change in surface state of specimen in both steels at the fatigue limit. A crack
initiates at the early stage of stress repetitions, and then the crack arrests finally. That is, the fatigue
limit in each steel is also determined by the limit for crack propagation similar to many carbon
steels.
Figure 6 shows crack growth curves in which the axis of abscissas is normalized by the numberof cycles to failure. In the figure, arrow marks mean crack coalescence. In both steels, a crack
initiated at the early stage of stress repetitions and most of fatigue life was occupied by the growthlife of a crack smaller than 1~2 mm. Moreover, the relation between the logarithm of a crack length,
logℓ , and relative number of cycles, N/Nf, can be approximated by a straight line in wide range ofcrack growth process, meaning that the crack growth rate is proportional to the crack length.
In general, the stress for crack initiation in a smooth specimen becomes high; consequently thecondition of small scale yielding is breakdown, especially in low strength steels. The stresses atfatigue limitσw0 in the present steels were over 0.60σy (σy : yield stress), therefore the condition ofsmall scale yielding is not satisfied, and stress intensity factor is not valid as a mechanicalparameter controlling the crack growth. The following small crack growth law was proposed by H.
Nisitani as the parameter evaluating crack growth rate under high stress levels [4, 5] and the validityof this law was confirmed in many ductile metals [6]:dℓ/dN=C1σanℓ,(1)where C1 and n are constants.
Figure 7 is the results obtained by applying the above growth law to the present results. In bothsteels, the crack growth rates are determined by the term σanℓ, uniquely. This means that fatigue life
can be estimated by the growth law, because most of fatigue life is occupied by the growth life of asmall crack.
In comparing the resistance to crack growth among steels, following transformed small crack
growth law in which is partially considered material properties is convenient, because constants C1
and n are different depending on the strength and cyclic properties of the material:
dℓ/dN=C1σanℓ=C2(σa/σSC)nℓ=C3(σa/σB)nℓ,(2)
where C2 and C3 are constants and σSC is cyclic yield stress which has a good correlation withtensile strength (i.e. σSC∝ σB). In this equation, a reciprocal of C3 represents the resistance to crack
growth, because the constant C3 is the crack growth rate when σa=σB, ℓ=1. Moreover, (σa/σB)n ℓ
corresponds to the crack tip opening displacement ΔCTOD, because crack growth rate is nearly
proportional to ΔCTOD [7]. However, tensile strength is used to consider the mechanical properties
in Eq.(1) for convenience. Therefore, it is difficult to evaluate the microstructural or environmental

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第一工業大学研究報告52

N = 5.0×103

N = 0 (cycle)

第25号（2013）

N = 4.0×104

N = 1.0×105(a) Fine-grained steel (σa =360MPa, Nf =2.15×105cycles)

N = 0 (cycle)

N = 2.0×104

N = 6.5×104

N = 2.5×105(b) Coarse-grained steel (σa =280MPa, Nf =3.91×105cycles)
Figure 4. Change in surface state of partially notched specimen due to stress: crack tip)
repetitions at high stress (N = 0 (cycle)

N = 6.0×104

N = 1.0×106

N = 1.0×107(a) Fine-grained steel (σw =280MPa)

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KAWAGOISHI and KARIYA：Effect of grain size on crack growth resistance and notch sensitivity in fatigue of carbon steel 53

N = 1.0×106

N = 0 (cycle)

N = 1.0×107(b) Coarse-grained steel (σw =210MPa)
Figure 5. Change in surface state of partially notched specimen due to stress repetitions
at fatigue limit
10

10

σ
ƒÐaa MPaσƒÐa MPa
a

l mm

1

Crack length

Crack length l mm

380
360
340
320
300

0.1

1

0.1

0.01

0.01

0.0

360
340
320
300
280

0.2

0.4

0.6

0.8

0.0

1.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

N/Nf

N/Nf

(a) Fine-grained steel(b) Coarse-grained steel

Figure 6. Crack growth curves (: crack coalescence)

10-6

10 -6

l=1.0mmm/cycle

10 -7

10

-7

d/dN
/dN
dda/dN

dda/dN //dN
dN m/cycledl=1.0mm

1

1
1

1
10 -8
10 14

10 15

10 16
7
a

7

σ a (MPa)m(a) Fine-grained steel

10 17

10-8
20
10

10

21

9.5
9.5
9.5
σ
σ
σ
a
a aa 

10

22

10

23

9.5

 (MPa) m
grainsteelL(b) Coarse
Coarse-grained

Figure 7. Relation between crack growth rate and σanℓThis document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告

54第25号（2013）

effect like an effect of roughness or oxide induced crack closure by this equation.
Figure 8 shows relation between dℓ/dN and (σa/σB)nℓ. At the same mechanical severity, the crack
growth rate in the fine-grained steel is lower than in the coarse-grained steel.
Figure 9 shows relation between C3 and σB. In the figure, the results in many carbon steels werealso plotted [6]. As seen from the figure, the fine-grained steel has an excellent resistance to thecrack growth, though the growth resistance in the coarse-grained steel is equivalent to the ones inmany steels.
It is reported that ultra-fine grained materials have an excellent resistance to crack growth and it
is explained from the points of view of bifurcating or branching of crack and the roughness induced
crack closure effect [3, 8].
Figures 10 and 11 show morphology of cracks in both steels observed on specimen surface byan optical microscope and SEM, respectively. Crack propagates straightly in the fine-grained steel
and zigzag manner in the coarse-grained one reflecting the grain size and mainly propagates as atransgranular crack in both steels.
Figure 12 shows fracture surfaces. We can observe striations and the plateau size is larger in thecoarse-grained steel than in the fine-grained steel corresponding to the grain size.
From the results mentioned above (see Figs. 10, 11, 12), it is difficult to explain the reason for
the excellent resistance to crack growth of the fine-grained steel by the roughness induced crackclosure effect, because the roughness corresponds to the grain size.
Figure 13 shows relation crack growth rate and crack length in which the deviation of crack
growth rate in the growth process is indicated in detail. In both steels, marked decrease in the crack
growth rate is confirmed. It was confirmed that cracks arrested at grain boundaries, meaning thatthe arresting was caused by a barrier effect of grain boundary. The decrease is very often in thefine-grained steel and the affected region is wide till longer crack length, meaning that the barrier
effect of grain boundary is larger in the fine-grained steel than in the coarse-grained one. This may
be a main reason for the high resistance to crack growth of the fine-grained steel.
-6

10-1

previous carbon
study steel
AnnealedFine
this grain
study (Ultrafine)Coarsegrain
this study(Fine)

Coarse-grained steel-710

Fine-grained steel
-8

10

-6

10

-5

10

-4

n

σa/σB 

10
[m]

-3

10

Value of C'C3

10-2

d/dN

m/cycle10

10-3

Figure 8. Relation between crack growth rate and (σa/σB) nℓ
10-4
100

σBB MPaσ

1000

Figure 9. Relation between constant C3
and tensile strength σB

Fine grained steel(σa=300MPa，Nf=1.02×106)

Coarse grained steel(σa=320MPa，Nf=1.90×105)

Figure 10. Morphologies of cracks observed by optical microscopeThis document is provided by JAXA.

KAWAGOISHI and KARIYA：Effect of grain size on crack growth resistance and notch sensitivity in fatigue of carbon steel 55(a) Fine-grained steel(b) Coarse-grained steel

Figure 11. Feature of crack tip observed by SEM(a) Fine-grained steel(b) Coarse-grained steel

Figure 12. Fracture surfaces

Crack growth rate d/dN m/cycle

-5

10

-6

10

-7

10

m＞62d[ m≒8d ]

-8

10

0.01

0.1

1

Crack length  mm(a) Fine-grained steel

Crack growth rate d/dN m/cycle

-4

10

10

-4

10

-5

10

-6

10

-7

10

-8

0 .0 1

0 .1

C rac k len g th

1

 mm

(b) Coarse-grained steel

Figure 13. Relation between crack growth rate and crack length

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第一工業大学研究報告

56

第25号（2013）

3.2 Notch sensitivity
Table 3 shows fatigue limits defined as fatigue strength at 107 cycles in smooth specimens andnotched ones. Figure 14 shows examples of non-propagating cracks in sharply notched specimens
in both steels. Figure 15 shows relation between fatigue limit and stress concentration factor.
Fatigue limits in the fine-grained steel are higher not only for crack initiation but also for crack
propagation than those in the coarse-grained one. Higher fatigue limit for crack initiation may be
explained from that the area related to crack initiation is narrower in the fine-grained steel.
Moreover, the reason for higher fatigue limit for crack propagation is due to the excellent resistanceto crack propagation as mentioned before.
Figure 16 shows relation between the maximum stress at the notch root normalized by thefatigue limit of the smooth specimen and a reciprocal of notch radius based on linear notchmechanics [9]. As seen from Fig.16, notch sensitivities are increased for both of crack initiation andits propagation by refining grain size. Branch points are about 0.1 mm and 0.2 mm in thefine-grained steel and the coarse-grained one, respectively.
Table 3. Fatigue limits for crack initiation and its propagation
Materialdg ( μm )Fine-grained
steel

Coarse-grained
steel

6.5

20

ρ ( mm )Kt

σw0 ( MPa )σw1 ( MPa )σw2 ( MPa )

∞

1

320

-

-

1

1.41

-

270

-

0.1

2.72

-

165

180

0.05

3.54

-

130

180

∞

1

240

-

-

1

1.41

-

200

-

0.1

2.72

-

135

165

0.05

3.54

-

110

165

dg: grain size, ρ: notch radius, Kt: stress concentration factor, σw0: fatigue limit of smooth specimen,
σw1: fatigue limit for crack initiation of notched specimen, σw2: fatigue limit for crack propagation of notched specimen( MPa )

400

σw1 σw2

σw0

350
300

ρ0

250

Fine
Coarseσw1 ,σw2

200
150
100
50
0

(a) Fine-grained steel(σw2 =130MPa)(b) Coarse-grained steel(σw2 =110MPa)

Figure 14. Non-propagating cracks at fatigue
limits (ρ=0.05mm)

1

2

3

4

Stress concentration factor Kt

5

Figure 15. Relation between fatigue limit
and stress concentration factor

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KAWAGOISHI and KARIYA：Effect of grain size on crack growth resistance and notch sensitivity in fatigue of carbon steel 57

Ktσw1/σw0，Ktσw2/σw0

4

Fine
Coarse3210Solid mark : σw1
Open mark : σw2

0

5

10
15
1/ρ
( 1/mm )20

25

Figure 16. Relation between Ktσw1/σw0, Ktσw2/σw0 and 1/ρ

4. Conclusions
The resistance to crack growth and the notch sensitivity for commercial carbon steels with grain
sizes of about 6.5 and 20 μm were evaluated based on the small crack growth law considering thestatic strength and linear notch mechanics. Main results were summarized as follows:(1) Most of fatigue life was occupied by the growth life of a crack smaller than 1-2 mm.
(2) Crack growth rate was determined by the term σanℓ, uniquely.
(3) The steel with a grain size of 6.5 μm showed an excellent crack growth resistance, though theone with 20 μm showed nearly the same as the one for many commercial carbon steels. This wascaused by the barrier effect of grain boundary.
(4) Notch sensitivities are increased by refining grain size for both of crack initiation and its
propagation.
Acknowledgement
The authors express their sincere thanks to Nakayama Steel Works, Ltd. for supplying the material.
REFERENCES[1] H. Nakazawa, H. Kobayashi, A. Morita, S. Iikura, K. Miyauchi and Y. Ishii, Transaction of the
Journal of Society of Mechanical Engineers, Japan, 40-329 (1974), pp. 9-22.
[2] M. Kage and H. Nisitani, Transaction of the Journal of Society of Mechanical Engineers, Japan,
51-461 (1985), pp. 3-9.
[3] H. Kimura, Y. Akiniwa, K. Tanaka, J. Kondo and T. Ishikawa, Journal of Society of Material
Science, Japan, 51-7 (2002), pp. 795-800.
[4] H. Nisitani, Mechanics of Fatigue, ASME AMD (edited by T. Mura), 47(1981), pp.151-166.
[5] H. Nisitani and N. Kawagoishi, Transaction of the Journal of Society of Mechanical Engineers,
Japan, 50-450 (1984), pp. 277-282.
[6] H. Nisitani, N. Kawagoishi and M. Goto, Handbook of fatigue crack propagation in metallic
structure, Elsevier Science Ltd. (1994), pp.733-778.
[7] P. Neumann, Acta Metallurgica, 22(1974), pp.1155-1162.
[8] A. Sugeta, Y. Uematsu, T. Kumegawa and M. Jono, Journal of Society of Material Science,
Japan, 54-7 (2005), pp. 754-760.
[9] H. Nisitani, Transaction of the Journal of Society of Mechanical Engineers, Japan, 48-447(1983), pp. 1353-1359.
-9-This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.59－67

59

Effectof humidity
on initiationand propagation
properties propertiesof a fatigue crack
Effectof humidity
on initiationand propagationof maraging steel

of a fatigue crack of maraging steel
Kohji Kariya and Norio Kawagoishi
Kohji KARIYA and Norio KAWAGOISHI

Abstract Effect of humidity on fatigue properties of 18% Ni maraging steels was investigated using thesteels with different hardness and aging structure under rotating bending by varying the relative humidity(RH) from 25% to 95%. Both of a crack initiation and its propagation in the early stage of fatigue process
were accelerated by high humidity, causing the large decrease in fatigue strength. The fatigue strength at 107
cycles in RH85% decreased to less than 50% of the one in RH25%. By successive observation of thespecimen surface at fatigue process and fracotgraphic analysis, it was concluded that the promotion of crack
initiation was due to anodic dissolution and the acceleration of crack propagation was caused by the
propagation of a brittle crack which was assisted by hydrogen atom generated in accompany of cathodereaction. The acceleration of crack propagation was suppressed by formation of reverted austenite.
Keywords

Fatigue, Maraging steel, Humidity, Crack initiation, Crack propagation

1. Introduction
Maraging steel is an ultra high strength steel which is strengthened by means of many strengthening
mechanisms such as precipitation strengthening, solution hardening, grain refinement strengthening
and so on [1]. However, the fatigue strength is very lower than expected from its static strength
similar to other high strength steels. One of the reasons for low resistance to fatigue is due to its
high susceptibility for humidity [2]. Moreover, the effect of humidity on fatigue strength largely
depends on hardness, microstructure and so on. While, studies on effect of humidity on fatigue
properties of maraging steel were very limited in comparison with those on the resistance to stresscorrosion cracking of the steel [3].
In the present study, in order to investigate the effect of humidity on crack initiation and its
propagation behavior of 18%Ni maraging steels with different hardness and aging structure, fatigue
tests were carried out in various relative humidity under rotating bending.

2. Experimental procedures
The materials used were a 300-grade and a 350-grade of 18% Ni maraging steels. The chemicalcompositions in mass % of the steels were shown in Table 1.
The steels were solution treated for 5.4ks at 1123K in vacuum, followed by air cooling and age
hardened at different conditions in a salt bath. Mean grain sizes of a prior austenite were about 20
μm in both steels.
Figure 1 shows aging curves. Aging conditions examined were under-aging and over-one whichshowed nearly the same hardness of 550HV in 300-grade steel and peak-aging of HV705
in350-grade as indicated by circles in Fig. 1. These aging conditions were selected to investigate theeffects of hardness and reverted austenite on fatigue properties in high humidity. That is, it was
confirmed that the over-aged steel contained 10% of reverted austenite but no reverted austenite

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第一工業大学研究報告

60

第25号（2013）

Table 1. Chemical composition (mass %)
Grade

C

Si

Mn

Ni

Mo

Co

Ti

Al

Fe

300G

0.005

0.05

0.01

18.47

5.14

9.09

0.89

0.11

Bal.

350G

0.001

0.01

0.01

17.89

4.27

12.36

1.3

0.08

Bal.

was in other steels by using X ray diffraction. In the following, these steels will be denoted as SteelA, Steel B and Steel C, respectively as shown in Fig. 1 and Table 2.
Table 2 shows mechanical properties of the steels.
Figure 2 shows shape and dimensions of specimens. Fatigue strength was investigated by using
plain specimens, and successive observation of specimen surface was carried out by using partiallynotched specimens which was localized the crack initiation site. Specimens were machined after
solution treatment, and then aged at the conditions shown in Fig. 1. Prior to fatigue testing, all of
the specimens were paper and electro polished to remove the work affected layer and make theobservation easier. Fatigue tests were carried out using a rotating bending fatigue testing machinewith a capacity of 15 N·m operating at about 50Hz in relative humidity (RH) of 25%, 45%, 65%,85% and 95%. The accuracy of humidity was RH±5%. The temperature in atmosphere was not
750
Steel C : 753K,150ks

Hardness, HV

700
650
600
Steel B : 813K,150ks

550
Steel A : 753K,2.8ks

500
450
0.1

1

10

100

1000

Aging time, t ks

Figure 1. Aging curves
Table 2. Mechanical properties
Vickers
Steel

Aging condition

hardness
HV

0.2% proof stressTensile strength

σ0.2 (MPa)σB (MPa)

Revertedaustenite

γ(%)

A

753K,2.8ks

550

1730

1833

0

B

813K,150ks

550

1634

1798

10

C

753K,150ks

705

2300

2370

0

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KARIYA and KAWAGOISHI：Effect of humidity on initiation and propagation properties of a fatigue crack of maraging steel 61(a) Plain specimen(b) Partially notched specimen

Figure 2. Shape and dimensions of specimens
controlled, but the temperature range was 298±3K. Observation and measurement of the changes inthe surface state of a specimen and crack length due to stress repetitions were carried out by plastic
replication technique. Crack length a was defined as the surface length along to the circumferential
direction on the specimen surface. Fracture surfaces were observed by using scanning electron
microscope (SEM).

3. Result and discussion

800

800

700

700

Stress amplitude, σa MPa

Stress amplitude, σa MPa

3.1 Effect of humidity on fatigue properties
Figure 3 shows S-N curves of Steel A and Steel C in various environments showing the effect ofhardness on humidity dependence of fatigue strength. All of the fracture occurred from thespecimen surface in both humidity. Moreover, in low humidity, any surface cracks were notobserved in non-fractured specimen at the fatigue limit σw defined as fatigue strength at 107 cycles,
meaning that fatigue limit was mainly controlled by the resistance to a crack initiation.

600
500
400
300
200
100
0

Steel A
RH25%
RH45%
RH65%
RH85%
RH95%
5

10

6

10

7

10

Number of cycles to failure, Nf cycle

600
500
400
300
200
100
0

Steel C
RH25%
RH45%
RH65%
RH85%
RH95%
5

10

6

10

7

10

Number of cycles to failure, Nf cycle

Figure 3. S-N curves of Steel A and Steel C in various humidity
Figure 4 shows humidity dependence on fatigue limit. Effect of humidity on fatigue strength
was very small below about humidity of RH50%, and over the humidity, fatigue strength waslargely decreased with increasing in humidity. The decrease in fatigue strength was larger in highstrength steel. For example, fatigue limit of Steel C in RH85% was decreased to below a half of theThis document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告

62第25号（2013）

one in RH25%. Such humidity conditions are not special cases in daily service of machines andstructures. Therefore, the marked decrease in fatigue strength is very important result to beconsidered in practical application.
Figure 5 shows crack growth curves and the crack length against to relative number of cycles tofailure N/Nf in RH25% and RH85%. Figure 6 shows relation between crack growth rate and stressintensity factor range. As seen from these figures, the initiation of a crack and its early propagation
are accelerated by high humidity and most of fatigue life is occupied by the growth life of a crack inhigh humidity. On the other hand, the growth rate of crack longer than about a few of grain sizes ofa prior austenite are not influenced by humidity in both steels. In addition, the difference in the

800
700

σw (MPa)

600
500
400
300
200

Steel A (HV550)
Steel C (HV705)

100
0

0

20

40

60

80

100

Humidity (%)

Figure 4. Humidity dependence of fatigue limit in Steel A and Steel C

10

Crack length, a mm

Crack length, a mm

10

1

0.1
RH 25% 85%

0.01
0

5

1x10

5

2x10

SteelA (σa=590MPa)
SteelC (σa=750MPa)5

3x10

Number of cycles, N cycle(a) a-N curves

5

4x10

1

0.1

RH 25% 85%

0.01
0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

SteelA (σa=590MPa)
SteelC (σa=750MPa)

1.0

N / Nf(b) a-N/Nf curves

Figure 5. Crack growth curves of Steel A and Steel C

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KARIYA and KAWAGOISHI：Effect of humidity on initiation and propagation properties of a fatigue crack of maraging steel 63

crack
crack propagation
propagation rate
rate byby hardness
hardness isis very
very small.
small. These
These results
results indicate
indicate thatthat thethe decrease
decrease inin fatigue
fatiguestrength
strength was
was mainly
mainly caused
caused byby thethe accelerations
accelerations ofof thethe initiation
initiation ofof aa crack
crack andand thethe crackcrack
propagation
propagation inin thethe early
early stagestage ofof fatigue
fatigue processprocess inin bothboth steels.
steels.

-5-5

Crack growth rate, da/dN m/cycle

10
10

-6
-6

10
10

-7
-7

10
10

-8
-8

10
10

-9
-9

10
10

RH
RH 25%
25% 85%
85%

-10
-10

10
10

Steel
Steel AA
Steel C
C
Steel

-11
-11

10
10

10
10

100
100
1/2
1/2

StressStress intensity
intensity factor
factor range,
range, ΔΔKK MPa
MPa･･mm

FigureFigure 6.
6. Crack
Crack growth
growth rate
rate against
against toto stress
stress intensity
intensity factor
factor range
range inin Steel
Steel AA andand Steel
Steel CC
FigureFigure 77 shows
shows examples
examples ofof cracks
cracks inin thethe early
early propagation
propagation processprocess ofof specimen
specimen ofof Steel
Steel C
C in
in
RH25%
RH25% andand RH85%.
RH85%. AA pit
pit atat crack
crack initiation
initiation site
site inin RH25%
RH25% waswas generated
generated byby electro-polishingelectro-polishing
beforebefore fatigue
fatigue test.
test. AA crack
crack inin RH85%
RH85% isis relatively
relatively wide
wide inin comparison
comparison with
with thethe oneone inin RH25%,
RH25%,
suggestingsuggesting thatthat aa crack
crack initiation
initiation was
was promoted
promoted byby humidity
humidity throughthrough anodic
anodic dissolution.
dissolution. This
This maymay
bebe aa main
main reason
reason forfor thethe promotion
promotion ofof aa crack
crack initiation
initiation by
by highhigh humidity.
humidity.

(a)(a) RH25%
RH25%

(b)
(b) RH85%
RH85%

FigureFigure 7.
7. Feature
Feature ofof crack
crack ofof Steel
Steel CC (←→(←→ Axial
Axial direction)
direction)
FigureFigure 88 shows
shows crack
crack morphologies
morphologies ofof Steel
Steel AA andand Steel
Steel CC inin bothboth humidity.
humidity. In
In Steel
Steel A,A, aa crack
crack
propagates
propagates inin zigzag
zigzag mannermanner along
along grain
grain boundaries
boundaries inin highhigh humidity,
humidity, thoughthough itit isis aa straightstraight crack
crack inin
low
low humidity.
humidity. That
That is,is, thethe growth
growth inin highhigh humidity
humidity waswas caused
caused byby an
an intergranularintergranular crack
crack andand thatthat inin
low
low humidity
humidity was
was aa transgranulartransgranular crack.
crack. On
On thethe otherother hand,
hand, inin casecase ofof Steel
Steel C,
C, itit isis notnot confirmed
confirmed

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第一工業大学研究報告

64第25号（2013）

the influence of humidity on crack morphologies in so far as the surface observation. However,even in Steel C as seen from Fig. 9, brittle facets are also observed near the crack initiation site in
RH85% as shown by mark ⇒, though they are not in RH25%. Therefore, the acceleration of crack
propagation was caused by hydrogen embrittlement in both steels.

(a-1) RH25% (a-2) RH85%(a) Steel A((b-1) RH25%(b-2) RH85%(b) Steel C：Crack initiation site,：Crack tip)

Figure 8. Crack morphologies of Steel A and Steel C (←→ axial direction)(a) RH25%(b) RH85%
Figure 9. Fracture surface of Steel C

3.2 Effect of reverted austenite on fatigue properties in high humidity
Figure 10 shows S-N curves of Steel B with reverted austenite in RH25%, RH65% and RH85%. In
the figure, results of Steel A which contains no reverted austenite shown in Figure 3 are also
indicated by lines only. The effect of humidity is very small in the Steel B in comparison with SteelA, though these steels have the same hardness.
Figures 11 and 12 show crack growth curves and relation between crack growth rate and stressintensity factor range of Steel B in humidity of RH25% and RH85%. In Fig. 12, the results of
Steel A are also indicated. As seen from these figures, the acceleration of the propagation of a small
crack is hardly observed in Steel B, though the crack initiation is promoted by high humidity.

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KARIYA and KAWAGOISHI：Effect of humidity on initiation and propagation properties of a fatigue crack of maraging steel 65

Stress amplitude, σa MPa

800
700
600
500
400
300
200
100
0

Steel A (γ= 0%)
RH25%
RH65%
RH85%
Steel B (γ= 10%)
RH25%
RH65%
RH85%
5

6

10

7

10

10

Number of cycles to failure, Nf cycle
Figure 10. S-N curves of Steel B
Moreover, not only the effect of humidity but also the one of aging structure on the crack growth
rates are not observed.
Figure 13 shows crack morphology of the Steel B in humidity of RH25% and RH85%. There isno or little difference in the morphologies in both humidity and also in comparison with Steel A in
25% similar to crack growth rate mentioned above. This may be explained from that reverted
austenite widely distributed in the matrix [4] becomes trap sites of hydrogen [5, 6] and suppresses
the acceleration of crack propagation assisted by hydrogen yielded in Steel A stated above.

Crack length, a mm

10

1

0.1

0.01

RH 25% 85%

0

5

1x10

SteelB (σa=650MPa)

5

2x10

5

3x10

Number of cycles, N cycle
Figure 11. Crack growth curves of Steel B

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第一工業大学研究報告

66第25号（2013）

-5
-5

Crack
growthrate,rate,
da/dN
m/cycleCrackgrowthda/dNm/cycle

10
10

-5

10
-6
-6
10
10
-6

10
-7
-7
10
10
-7

10
-8
-8
10
10
-8

10
-9
-9
10
10

RH
RH 25%
25% 85%
85%

-9

10
-10
-10
10
10
-10

10
-11
-11
10
10

10
10

-11

10

Steel AA
RH 25% 85% Steel
Steel
B
Steel
B
Steel A
Steel B

100
100

1/2
1/2
10factorStressStress intensity
intensity
factor range,
range, ΔΔKK MPa
MPa･･mm 100
1/2

Stressrate
intensity
factorrange,intensity
ΔK MPafactor･m range
FigureFigure 12.
12. Crack
Crack growth
growthrate
againstagainsttoto stress
stressintensity
factorrange inin Steel
Steel BB
Figure 12. Crack growth rate against to stress intensity factor range in Steel B(a) Plain specimen(b) Partially notched specimen

Figure 2. Shape and dimensions of specimens

600
500
400

litude, σa MPa

litude, σa MPa

controlled, but the temperature range was 298±3K. Observation and measurement of the changes inthe surface state of a specimen(a)andcrack length due(b)toRH85%stress repetitions were carried out by plastic
(a)
RH25%
RH25%
(b)
RH85%
replication technique. Crack length a was defined as the surface length along to the circumferential(( (a) :Crack:Crack initiation
initiation site,
site,:Crack:Crack tip)
tip)
RH25%
(b) RH85%
direction on the specimen surface.
Fracture surfaces
were observed by using scanning electron(13. Crack:Crackinitiationof
site,:Cracktip)direction)
Figure 13.
Crackmorphology
morphology
of
Steel
Steel B
B (←→
(←→
axial
axial
direction)
microscope (SEM).Figure
Figure 13. Crack morphology of Steel B (←→ axial direction)
3.
Resultand discussion
44.. Conclusions
Conclusions
The
effects
effects ofof humidity
humidity andand aging
aging structure
structure on
on initiation
initiation andand propagation
propagation ofof aa fatigue
fatigue crack
crack ofof
4The
. Conclusions
3.1
Effectofof
humidityonand
fatiguemaraging
maraging
steelswere
were investigatedinvestigatedin
instructure
variousvarious relative
relative
humidity
humidity(RH).
Fatigue
Fatigueofstrength
strengthwas
wascracklargelylargelyTheeffectssteels
humidity
agingproperties
on initiationand (RH).
propagationa fatigue
ofFigure3 shows
S-N
curvesof
Steelinthe
AvariousandSteel
C fatigue
inhumidity
variousenvironments
showingtheeffectofdecreased
decreasedbyby highhighhumidity,
humidity,
thoughthoughthedecreasedecreaseininfatiguestrength
strength
was
was
very
very small
small
below
below
humidity
maraging
steelswere
investigatedrelative(RH).
Fatiguestrengthwashumidity
largely
hardnessonhumidity
dependence
of decrease
fatiguestrength.
All
of
the
fracture
occurred
from
the
of
of RH50%.
RH50%.
The
main
main
reasonreasonforfor thethe decrease
decreaseinin fatigue
fatiguestrength
strengthwas
was
accelerations
accelerations
ofofbelow
both
both ofofaa crack
crack
decreased
byThe
high
humidity,
thoughthein fatigue
strengthwasvery small
humidity
specimensurfacein reason
both humidity.
Moreover,in low
humidity,any
surface of
crackswere
notinitiation
initiation
and
and
its
itsmainpropagation
propagationinin thethe early
early
stage
stage
of
fatiguefatigueprocess.
process.
The
The
propagation
propagationofofbothaa larger
largercrackof
RH50%.
The
for
decreaseinof
fatiguestrengthwas
accelerationsofa crack
7
observed
in non-fractured
specimenatsuccessive
thestagefatiguelimit σwprocess.
definedas fatigue
strength
10 cycles,waswas not
not influenced
influenced
byby humidity.
humidity.
By
successive
observationofof fatigue
fatigueprocess
processandandfracotgraphic
fracotgraphic
initiation
andits propagationin theBy
early
of observation
fatigueThe
propagationof aatlargercrack
meaningthatfatiguelimit
wasmainlycontrolledbytheresistance
to
a
crack
initiation.
analysis,analysis,thethe promotion
promotionofof crack
crack initiation
initiation
was
was dueduetoto anodic
anodicofdissolution
dissolution
andand thetheacceleration
of
of
was
not influenced
by humidity.
By
successive
observation
fatigue process
andacceleration
fracotgraphic
crack
crack propagation
propagation
was
was ofembrittlement
embrittlement
due
due
to
todue
hydrogenhydrogengenerated
generatedinin andcathodecathodereaction.
reaction. The
The
analysis,the promotion
crack initiationwasto anodic
dissolution
the accelerationofacceleration
accelerationofof crack
crackwaspropagation
propagationwas
was suppressed
suppressedbyformationformationofof reverted
revertedaustenite.
crack
embrittlement
due to byhydrogengeneratedin austenite.
cathode reaction. The
800propagation
800
accelerationof crack propagation was suppressed by formationof reverted austenite.
700
700
600
500
400

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KARIYA and KAWAGOISHI：Effect of humidity on initiation and propagation properties of a fatigue crack of maraging steel 67

References[1] R.F. Decker, C.J. Novak, T.W. Londig, Developments and projected trends in maraging steels,
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350 ksi grade 18% Ni maraging steel, Heat Treatment, 41(2001)266-271.
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dislocations, Acta Materialia, 46 (1998) 1749-1757.
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9A(1978) 35-40.

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.69－74

69

焼酎廃液の有効利用に関する研究
椛山

焼酎廃液の有効利用に関する研究

卓弥 1）・日高泰基 1）・平野

大地 1）・吉徳

謙佑 1）

1)
1)
1)
1)
2）
2）
、日高泰基
、吉徳謙佑
椛山卓弥 吉田清司 2)、平野大地
・羽野 2)暁吉田 清司 、羽野 暁

1)
2)

第一工業大学
第一工業大学

学科学生
指導教官

自然環境工学科
自然環境工学科

Study on Effective Utilization of Shochu Waste Fluid
Takuya KABAYAMA1), Taiki HIDAKA1), Daichi HIRANO1), Kensuke YOSHITOKU1)
Seiji YOSHIDA2), Satoshi HANO2)
Abstract
Keywords: shochu waste fluid, cation-based macromolecule flocculant, dehydration, compost
The water included in shochu waste fluid was dewatered effectively by using cation-based macromolecule flocculant. We tried thedehydration from shochu waste fluid by pressurization dehydration, but only because raising pressure, about the dehydration effect, agood result was not provided. About the composting, shochu waste fluid solid content was biodegraded in a short time. Therefore it
seemed that the temperature of the compost became the high temperature early. We mixed compost with soil and sowed a seed of aJapanese radish and the spinach. As a result, a Japanese radish and the spinach grew up greatly in comparison with a case without
the compost .

1．はじめに
鹿児島県は焼酎の出荷量が全国１位であると同時に、焼酎廃液の排出量も年間 20 万トンと多く 1）、これに掛かる処理費用は年間 14～16 億円と見込まれている。このよ
うな状況から、焼酎廃液は安価に処理されることが望まれている。焼酎廃液の処理方法としては、一般に、堆肥化や飼料化が行われ、堆肥は田畑へ施肥され、また、飼料は家畜の餌として有効利用されている。この他、特殊な利用方法としては、コンクリートに焼酎廃液を練り混ぜたコンクリート製の漁礁あるいは化粧液等への応用が挙げられる。
筆者らは、イモ焼酎廃液の有効利用法として、堆肥化に再着目し、堆肥化時に使用する水分調整材の使用量を減らすために、焼酎廃液から出来るだけ水分を除去した
焼酎廃液の濃縮固形分を用いて堆肥化を行った。

pH 計にて直接測定を行った。
2－1－3 含水率
焼酎廃液を 105℃で 24 時間乾燥して、重量変化から求求めた。
2－1－4 粘度
粘度はオストワルド粘度計を用いて測定した。
2－1－5 BOD および COD
BOD の測定は JIS K0102 21 の方法に準じて行い、溶存酸素濃度の測定には DO 計を用いた。COD の測定は JIS
K0102 17 の方法に従った。

2．実験方法2－1 焼酎廃液の物理性状の測定
物理性状として、密度、pH、含水率、粘度、BOD および COD を測定した。
2－1－1 密度
焼酎廃液 500 mℓを正確に秤取り、重量を測定して求めた。
2－1－2 pH

図－１DO 計による溶存酸素の測定
2－2 焼酎廃液の脱水実験

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70

第一工業大学研究報告

焼酎廃液の 90％以上は水分であるため、オガ粉を水分調整材として堆肥化する場合、オガ粉の量が過剰になり、また、オガ粉基材に対する焼酎廃液固形分の取込量が少なくなるので有効な堆肥としての調製が困難となる。したがって、焼酎廃液を堆肥化する場合、できるだけ水分を除去し、固形分濃度を増大させることが求められる。
そこで、焼酎廃液を高分子凝集剤によって凝集させ、脱水性の効率を高めることを試みた。凝集剤は有機系排水に効果があるとされる MT アクアポリマー(株)製のカチオン系凝集剤 C-508、C-508L、C-508LL、C-508UL の 4 種類を使用し、焼酎廃液の脱水に効果があるものを選定した。
2－2－1 脱水効果のある凝集剤の選定
焼酎廃液 100ｇに凝集剤 C-508、C-508L、C-508LL、
C-508UL の 0.2％液を添加したものを 1ℓのポリ容器に入れ、10 秒間往復撹拌し、三角漏斗にろ紙を装填して自然ろ過で 5 分間測定したろ水量を計測した。実験では凝集剤の添加量を 20 ㎖、30 ㎖、40 ㎖、50 ㎖、60 ㎖と設定した。また、ろ水量から凝集剤添加溶液量を差し引いたものを「有効脱水量」とした。

第25号（2013）

2－2－3－3 含水率測定
含水率は堆肥化の初期および最後の 2 回行った。試料は堆肥を上下よく攪拌したものを用いた。
2－2－3－4 微生物による有機物分解量堆肥化の初期と 25 日目の堆肥の重量と含水率から焼酎廃液の固形分の重さをそれぞれ求め、それを差し引いた値を有機物分解量として計算した。ただし、堆肥化期間
中オガ粉と微生物原の腐葉土は分解しないものとして計算した。
2－2－4 堆肥化物による植物生育実験
植物の生育実験は焼酎廃液の堆肥が肥料としての効果があるのかどうかを確かめるために行った。堆肥区画と対照区にそれぞれ植物を植えて、成長の変化を見た。区
画は実験室前の空きスペースを耕して畑地（縦 1.2ｍ×横2.2ｍ）に見立てた。堆肥区画に堆肥を深さ 15cm、１m２
当たり堆肥 6.4kg を施肥した。それぞれの区画に 2 種類の種（ホウレンソウ、大根）を蒔き、11 月 8 日～1 月 8日までの 2 ヶ月間、生育過程を観察した。
3．結果及び考察

2－2－2 加圧による脱水性
焼酎廃液を凝集して、加圧脱水すれば、自然脱水に比べて脱水性が上昇するかどうか確かめた。
実験は加圧脱水装置内の圧力を 0.2MPa、0.5MPa、0.8MPaの 3 水準に設定し、測定を以下の方法で行った。
(1) 500 ㎖のビーカーに焼酎廃液 300ｇ入れ、ガラス棒で攪拌しながら、pH を測定し、消石灰を数回に分けて添加し、焼酎廃液を中和（pH=7）させる。
(2) 中和させた焼酎廃液に凝集剤 C-508 を 150ml 添加して 1ℓの容器に入れ、10 秒間往復撹拌させる。
(3) 凝集剤 C-508 を添加した焼酎廃液を加圧脱水機に入れ、1 分毎にろ水量を測定し、連続して 45 分間測定する。
(4) 45 分後の脱水ケーキをトレーに移し、含水率を測定する。
2－2－3 焼酎廃液の堆肥化
焼酎廃液の堆肥化には、凝集剤（C-508）で脱水した濃縮焼酎廃液 8300g、オガ粉 6000g、微生物原（腐葉土）500g
を混合攪拌させてから堆肥箱に入れ、25 日間かけて堆肥化させた。堆肥化の状況を把握するために温度、pH および含水率を測定した。
2－2－3－1 温度の測定
温度は堆肥箱の表面、表面から 1/4、2/4、3/4、底面の計５ヶ所の位置に温度計を差し込み、測定した。
2－2－3－2 pH 測定
ビーカーに堆肥 20g を取り、蒸留水 100㎖を加え、よく撹拌した後、計測した。

3－1 焼酎廃液の物理的性状の測定
3－1－1 密度測定の結果は 1.01g/cm3 であった。
3－1－2 pH
実験に使用した焼酎廃液は芋焼酎製造後の廃液で、廃液の中にはフェノールやクエン酸などの酸性物質を含むために、pH 測定の結果は 4.3 を示した。
3－1－3 含水率
芋焼酎廃液の一般的な含水率の平均は、95％程度である。今回の芋焼酎廃液の測定結果は 93.5％であった。焼酎廃液は水分を多く含んでいる為、堆肥化時には水分調整材のオガ粉の量をできるだけ少量に抑えるために、脱水して固形分濃度を高めて処理する必要がある。
3－1－4 粘度
焼酎廃液を脱水する場合、粘度が高いと効率良く脱水させることができないものと考えられるので、使用した焼酎廃液の粘度がどの程度なのか測定を行った。焼酎廃液ろ液の粘度測定結果を表－1 に示す。比較のために水及びエチルアルコールの粘度を表－１に併示した。一方、
20℃における水及びエチルアルコールの粘度（cP）の値
はそれぞれ 1.01cP、1.20cP であり、オストワルド粘度（sec）と cP で表す粘度を図にプロットすると、図－2 に示すような直線関係が得られる。この直線から、焼酎廃液ろ液の粘度（cP）を求めると、1.04cP であった。このことから、焼酎廃液ろ液はほとんど水と変わらない粘度である
ことが分かった。

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椛山・日高・平野・吉徳・吉田・羽野：焼酎廃液の有効利用に関する研究

表－1 焼酎廃液、水およびエチルアルコールのオストワルド
粘度（温度 20℃、単位 sec）
測定回数

焼酎廃液ろ液水

エチルアルコール

1

65

62

90

2

65

62

91

3

65

63

89

平均

65

62

90

たので、算定値は次の方法に依った。測定値を順番に並べ、
中央 2 つの値の平均値、
すなわち、
17,100 および 20,400の平均値 18,700ppm を COD の値とした。この値は、長崎
県衛生公害研究所のデータ 2⁾による 45800～85100 という値からすると、低い数値となった。
また、水質汚濁防止法２⁾によると河川・海への排出基準として BOD・COD ともに 160mg/l 以下であることから、焼酎廃液は水質を悪化させるということが分かる。
表－3

希釈倍数
5000
6000
7000
8000
9000
10000
BL

図－2 焼酎廃液の cP 表示粘度とオストワルド粘度(sec)71

焼酎廃液の COD 測定

a（ml） b（ml） COD（ppm） 判定
1.6
0.6
10000
×
2.3
0.6
20400
○
2.3
0.6
23800
×
2.1
0.6
24000
×
1.55
0.6
17100
○
0.8
0.6
4000
×
0.6

3－2 焼酎廃液の脱水実験との関係
3－1－5 BOD・COD
焼酎廃液の有機物量を BOD・COD によって、間接的に測定した。結果を表―2、3 に示した。表―2 は、焼酎
廃液の BOD 試験の結果を示したものである。BOD 試験における酸素消費量は初期酸素量の 40～70％の範囲にあることが、望ましいとされているが、今回の試験ではいずれもこの範囲に入る結果は得られなかった。そこで、
40％～70％の下限値 40％に近い 34％及び 32％の値の平均値 20,490ppm を BOD 値として採用した。長崎県衛生公害研究所のデータ 3⁾では 22,000～42,000ppm という値が公表されているが、今回の実験では、この値より小さい値
となった。
希釈倍率

×5000
×6000
×7000
×8000
×9000
×10000

初期の
5 日後
DO（A） の DO
（B）

8.13
7.66
7.78
8.20
8.50
7.88
表－2

6.42
5.00
5.43
5.79
5.72
5.80

（A－B）
/A

BOD
（ppm）

21％
34％
30％
29％
32％
25％

8550
15960
16450
19280
25020
20800

焼酎廃液の BOD 測定

表－3 は、焼酎廃液の COD 試験の結果を示したものである。今回の実験では、COD の測定値にバラつきが有っ3－2－1 凝集剤の選定
C-508、C-508L、C-508LL、C-508UL の 4 種類の凝集剤
を焼酎廃液に添加した後、5 分間自然ろ過で脱水した結果を図－3 に示した。図から、脱水量が一番多かった凝集剤
は C-508 ということが分かる。凝集剤の 4 種類それぞれの分子量が、C-508 は 800 万、C-508L は 350 万、C-508LL
は 300 万、C-508UL は 500 万であり、この結果から分子量の大きな C-508 が焼酎廃液の凝集に適しているということがわかった。以後の実験には、「C-508」を使用した。

図－3 凝集剤添加量と脱水量との関係

3－2－2 脱水性
凝集剤 C-508 を添加した焼酎廃液を 45 分間加圧脱水したときの脱水量を図－4 に、脱水後のケーキ含水率を図－This document is provided by JAXA.

72

第一工業大学研究報告

5 に示した。図－4 おいて、脱水量を焼酎廃液と凝集剤添加量との差とし、正の値を「有効脱水量」として示した。
図－4 および 5 から、0.2MPa と 0.5MPa と 0.8MPa の脱水
量が 76ml、79ml および 23ml、含水率が 91.19％、92.08％
および 93.60％という結果が得られた。このことから、圧力を高くしても脱水量が増加するとは限らないということがわかった。原因としては、空気圧により押し込まれた焼酎廃液のフロックが装置内のろ紙に詰まってしまう
為、間隙路が塞がれ、排水されず脱水量に影響したと思われる。
また、ろ過水量から計算によって求めた 0.2MPa、0.5MPa および 0.8MPa 時の含水率は、それぞれ、94.78%、
94.74%および 95.43%であった。実験値とろ水量計算から求めた含水率を比べると、計算によって求めた値の方が大きかったが、それほど違いのないことがわかった。

第25号（2013）

液の易微生物分解有機固形分と細菌との接触面積が大き
く、短時間のうちに有機物分解が起こった結果、酸化熱による急激な温度上昇を引き起したものと考えられる。
７日目以降から温度の大きな変化はなく、徐々に低下していった。堆肥箱の温度変化は 1 日目で一番高くなっていることから、焼酎廃液の微生物による分解が 1 日目でピークに達すると予想し、その時の酸素消費量が最も大きくなるのではないかと考え、確認するための実験を行った。実験は BOD 測定時に使うフラン瓶に焼酎廃液を 7、000 倍に薄めたもの 5 本用意し、フラン瓶の溶存酸素を 5日間に渡って測定した。初期酸素濃度値を DO₁、各日数毎の酸素濃度値を DO₂として、各日数毎の酸素消費量（DO₁-DO₂）を求めた。その結果を図－7 に示した。
実験では、消費される酸素量も 1 日目が 1 番多いと思われたが、実際は 4 日目、5 日目が多い結果となり、堆肥時の 1 日目の急激な温度 上昇を支持するデータとしての酸素消費量の検出までには至らなかった。図の中に、予想された酸素消費量を点線で示した。

図－4 圧力を変化させたときの凝集剤添加量と脱水量との関係

図－6 堆肥日数と温度との関係
3.5

3.08

3

予想値

2.82

2.5
2

図－5 加圧脱水終了直後の脱水ケーキの含水率

3－3 焼酎廃液の堆肥化
堆肥化を行っている間、堆肥箱内の温度、pH、含水率がどのように変化したのか、また、25 日間で微生物が焼酎廃液をどの程度分解したのかを調べた。
3－3－1 温度変化
図－6 は焼酎廃液の堆肥化時の温度変化を示したものである。堆肥開始１日目に温度が 47℃まで上昇、その急激に低下した。この変化は、過去に行われた生ごみの堆肥化の研究 4⁾の温度変化と酷似している。これは焼酎廃

1.55

1.5
1

(ppm)

0.88

0.5
0

0.13
1

2

3

日数（日）

4

5

図－7 培養日数と酸素消費量との関係

3－3－2 pH
図－8 に pH の変化を示した。１日後の値が pH＝6.6 から8 まで上昇、その後は pH＝8～9 を示し、最終 25 日にはThis document is provided by JAXA.

椛山・日高・平野・吉徳・吉田・羽野：焼酎廃液の有効利用に関する研究

pH＝8.5 であった。焼酎廃液は事前に pH を中性に調節したはずなのに 0 日目は pH＝6.6 とやや酸性に変化していた。これは、一緒に加えたオガ粉が杉で作られており、杉には酸性のタンニンやフェノールが含まれているので、堆肥を作った際に pH の値が下がってしまったと考えられる。その後、焼酎廃液に含まれるアミノ酸および有機物等が微生物によって分解されアンモニアの生成によって、堆肥がアルカリ性に変化したものと思われた。なお、
生成したアンモニアは微生物によって亜硝酸、硝酸に変化するため、pH は徐々に低下するものと思われる。図中、グラフの途切れている個所は pH 計の故障のため、測定ができなかったところである。

図－8

73

以上の結果から、25 日間で焼酎廃液固形分が微生物によって分解された割合は（372.4/768.5）×100 = 48.45％となった。
3－4 植物の生育実験
焼酎廃液堆肥が実際に堆肥として効果があるかどうかを確かめるために、図－9 に示す堆肥区画に堆肥を混ぜ、対照区には何も加えずに種を蒔き、観察した。
図‐9 は播種 2 ヶ月後のホウレンソウと大根の生育状態を示したものである。堆肥区画の大根およびホウレン
ソウはいずれも対照区に比べ、成長が見られるのに対し、対照区ではほとんど成長が見られない結果となった。対照区の大根から本葉が生えたのは 35 日目で、その後は大きな成長もなく、2 ヶ月が経過しても成長は伸び悩み生育が見られなかった。一方、堆肥区画の大根から本葉が生えたのは、21 日目であった。これにより焼酎廃液で作った堆肥は、明らかに肥料としての効果のあることが分かった。

堆肥日数と pH との関係

3－3－3 含水率
初期の含水率は 72.28%であったが、25 日目には 67.62%と低下した。初期の状態は軽く力を入れただけで、手に水分が付く程度だったが、実験終了時には、堆肥の表面は白っぽく乾燥し、スコップで中を掘り返してみると黒く湿っていた。
図－9 播種 2 ヶ月後の大根およびほうれん草の生育状況

3－3－4 微生物による有機物分解量
初期のオガ粉、焼酎廃液、微生物原のそれぞれの含水率
および 25 日目の含水率から、それぞれの固形分・水分量を求めた結果を表－4 に示した。堆肥に含まれるオガ粉、
微生物原は分解を受けず、変化しないものと仮定した。
表－4 堆肥の初期重量と 25 日後の重量
オガ粉

焼酎廃液

微生物原

0 日目

25 日目
11520

重量（g）

6000

8300

500

14800

含水率（％）

49.2

90.7

43.27

72.28

67.6

固形分（g）

3050.4

768.5

283.6

4102.63730.1

水分（g）

2949.67531.4216.3

10697.3

7789.8表－4 より、
初期の焼酎廃液の固形分量は 768.5g であり、25 日 目 の 焼 酎 廃 液 の 固 形 分 量 は 全 体 の 固 形 分 量（3730.1g）からオガ粉の固形分量（3050.4g）および微生
物原の固形分量（283.6g）を差し引いた量で、396.1g であった。したがって、25 日間に焼酎廃液固形分が分解された量＝768.5-396.1＝372.4g となる。

5、おわりに
本研究では、焼酎廃液の有効利用法として堆肥化をテーマに研究を行った。研究するにあたって、焼酎廃液に関する文献調査や焼酎製造現場を見学し、焼酎廃液についての知見を深めた。堆肥化にあたって、堆肥基材と堆肥含水率の調製が重要と考え、焼酎廃液からの水分除去
方法に時間を費やした。焼酎廃液からの水分除去法としては、カチオン系の高分子凝集剤を使用することによって、効果的に脱水することができた。脱水に関して、加圧脱水法によって、脱水を試みたが、加圧圧力を大きくしても脱水効果は上がらないことがわかった。堆肥化については、焼酎廃液固形分と微生物との接触が良好なため、固形分が短時間のうちに微生物によって、酸化分解
され、これに伴って温度の上昇が見られた。25 日間の堆肥化試料を堆肥として、大根およびホウレンソウに施肥した結果、対照区に比べて成長が良好で、肥料としての効果が確かめられた。
実験に関しては、室内の温度変化、実験時の個人誤差This document is provided by JAXA.

74

第一工業大学研究報告第25号（2013）

等があり、実験値にバラつきがでて、安定した結果が得られなかった。これを解消するために、何回か同じ実験を繰り返すことで、正確な結果を得ることができた。
本研究を通して、１つの結果に至るまでには、何回もの実験を行い時間と根気が必要であることが少しは理解できた。その中で、焼酎廃液の様々な有効利用法や堆肥化としての効果を知ることができた。
参考文献
1)新村孝善、松永一彦、西 和枝、木田建次：焼酎蒸留
粕の処理に関する研究、鹿児島工業技術センター研究報
告、19982)長崎県産業廃棄物資源化ガイドライン： 未利用資源
堆肥化解説書 －焼酎粕編― 長崎県衛生公害研究所
平成 14 年 3 月発行
3)水質汚濁防止法：第三条第一項
4)吉田清司：赤松の生ごみ処理基材への有効利用に関する研究，第一工業大学研究報告 pp.35～40，第 23 号
（2011）

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.75－81

75

1

第一工業大学研究報告第 23 号(2011)pp.??-??

高減衰ゴムを用いた木造戸建て住宅用
高減衰ゴムを用いた木造戸建て住宅用
パッシブダンパーの開発

パッシブダンパーの開発
古

田

智

基1

古田智基1
1第一工業大学教授

建築デザイン学科（〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央1-10-2）
E-mail:t-furuta@daiichi-koudai.ac.jp

DEVELOPMENET OF PASSIVE DAMPER USING HIGHDAMPING RUBBER FOR WOODEN HOUSES
Tomoki FURUTA

1Professor, Dept. of Architecture and Design, Daiichi Univ. Institute of Technology(Kokubu-Chuo 1-10-2, Kirishima-shi, Kagoshima-ken 899-4395, Japan)
E-mail: t-furuta@daiichi-koudai.ac.jp

Abstract: New passive damper device with high damping rubber was developed. Static shear loading test and shaking
table test of a wood frame which the damper device was installed were conducted. The initial shear stiffness was higher
than the one of conventional shear resisting element, such as plywood or wood brace. The hysteresis loop of the wood
frame with the damper device was stable even under cyclic load. Moreover, a structural model of a wood frame with thedamper device for earthquake response analysis was constructed. It was found that the simulated response motion of thewood frames with the dampers was in good agreement with the measured response of them obtained from the shaking
table test. In the analysis of various combinations of conventional shear resisting element and the damper device, it wasalso found that the more damper is installed, the less response displacement become. This result is based on the featureof the high damping rubber used for this damper.
Keywords: Passive damper, High damping rubber, Wooden house, Shaking table test, Earthquake response analysis

1. はじめに
近年，数百年に一度といったごく稀な大地震に対しても，建物の損傷を最小限にとどめ，建物の使用を継続できるよう，高い耐震性能の住宅が求められるようになってきている。そこで，木造戸建住宅の大多数を占める在来軸組工法を対象とし，高減衰ゴ
ムを使用したパッシブダンパーを開発した。この装置は，免震の積層ゴム支承のために開発され，用いられてきた高減衰ゴムを，外径 48.6mm，厚さ 4.5mmの 鋼 製シ リン ダ ーと その 内 部に 挿入 さ れた 直径
27.2mm の鋼製ロッドとの間のスペースに充填した筒型のダンパーである。これを筋かい材として軸組の内側に取り付けることで，水平力に抵抗させようとするものである。既存のダンパーでは流体が用いられるが，その代わりに変位依存型の高減衰ゴムを用いることで，ダンパーの構造が単純かつ軽量になり，低コストとメンテナンスフリーを実現することができる。
本ダンパーは変位依存型の高減衰ゴムを用いているために速度依存性は低く，荷重変形曲線が紡錘型
で靱性が高いなど，木造の復元力特性に似た特性を持っている。このため，木造に取り付けることを前提に，本ダンパーを「高剛性で靭性の高い耐力部材」
として評価することを試みた。本ダンパーの性能を検証する方法として，このダンパーおよびダンパーを取り付けた軸組の静的加力実験を実施し，これらのデータを用いた地震応答解析により，振動台実験の結果を推定できるかを検討した。さらに，在来軸組工法の木造住宅に本ダンパーと既存の耐力壁を併用する場合の最適な組み合わせについて地震応答解
析による検討を行った。なお本報告では，振動台の加振能力の制限により，変形角 1/120rad 程度までのThis document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告76第25号（2013）

性能の検証を目的としており，それより大きな変形
領域での性能については，別の機会に報告する。

軸力(kN)

20
15
10
5
0
-5 0
-5 -4 -3 -2 -1
-10
-15
-20

2. 高減衰ゴムを用いた新ダンパーの基本性能と軸組へ設置方法
図 1 に高減衰ゴムを用いた本ダンパーの概要を示す。鋼製シリンダー（外径 48.6mm，内径 39.6mm，長さ 385mm）の内部には鋼製ロッド（直径 27.2mm）が挿入されており，このシリンダーとロッドとの間の円筒状のスペース（6.2mm）にせん断弾性係数（せん断ひずみ 100%時のせん断応力度）が 0.8N/mm2 の高減衰ゴムが充填されている。高減衰ゴムの基本特性を表 1 に，各特性値の温度依存性を表 2 示す。静的加力実験により得られた，ダンパー軸力とシリン
ダー－ロッド間の相対変位（以下，ダンパー変位と表記する）の関係を図 2 に示す。これは，ダンパー
単体を対象に約 15℃の室内で行った，軸方向加力実験の結果の一例である。1 回目のループでは耐力がやや高く，その後の繰り返し加力に対しては，若干耐力が低下するが，安定した履歴特性を示す。
アダプター

ロッド

延長パイプ

シリンダー

(a) ダンパーの概観

2

1

2

3

4

5

変位(mm)

図 2 ダンパーの軸力とシリンダー－ロッド間の相対変位関係
このダンパーは，軸組に設置する際，2 本のダンパーのシリンダー部を延長し，図 3 のように，K 型に配置する。延長したシリンダーの先端部やロッドの後端部は，図 4 のように，羽子板状の金物を介して，柱端部や柱中間にビス留めした筋かい金物にM20 の高力ボルトで摩擦接合される。さらに，このダンパーの効果を最大限に発揮させるため，柱と土台および横架材の仕口には，ほぞを貫通させる穴を有する鋼製のめり込み防止プレートを設置して，柱や筋かい金物が土台等にめり込むことを抑制している。また，柱や桁の浮上りを防止するタイロッドとして，土台や横架材を貫通し，柱に沿って M16 の全ネジ棒を設置している。このタイロッドは，柱端部や柱中間の筋かい金物の鉛直方向の挙動も拘束する。

高減衰ゴム(L=200mm, t =6.2mm)

ロッド( =27.2mm)
シリンダー( =48.6mm, L=385mm, t =4.5mm)

延長パイプ
ダンパー部
延長パイプ

(b) ダンパー部分の断面
図 1 新開発の高減衰ゴムを用い筒型パッシブダンパー
図 3 軸組へのダンパーの設置方法
表 1 高減衰ゴムの基本特性（20℃時）
せん断弾性係数 等価粘性減衰定数 破断伸び率
G(N/mm2)
Heq(%)
Eb(%)
0.80

22.9

+20%～－5%以内

M16全ネジ棒柱600 以上表 2 高減衰ゴムの温度依存性（20℃±20℃）
せん断弾性係数
等価減衰定数G の変化率Heq の変化率±20%以内

105mm

ナット
座金

105mm

羽子板状金物
筋かい金物(150mm×150mm)
M20高力ボルト
土台
めり込み防止プレート

ほぞ(233mm×105mm×6mm)

めり込み防止ナット

18mm
40mm

図 4 軸組への取り付け方法詳細

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古田：高減衰ゴムを用いた木造戸建て住宅用パッシブダンパーの開発

3

10
5
0

-20

-10

0
-5

10
20
層間変位(mm)-10

図 5 ダンパーを設置した軸組の水平耐力－層間変位関係

軸力(kN)

20
15
10
5

-3

0
-5
-1
0
-10
-15
-20

-2

1

2
3
変位(mm)

軸力(kN)(a) 上側ダンパー

-3

-2

20
15
10
5
0
-5
-1
0
-10
-15
-20

1

2

3

変位(mm)(b) 下側ダンパー
図 6 ダンパーの軸力－変位関係
20
15
10
5
0
-1 -5 0123-10接合部変位(mm)-15-20

軸力(kN)

静 的 せ ん 断 加 力 実 験 用 の 軸 組 の 壁 長 は 2P
（1820mm）であり，1P（910mm）間隔で柱を 3 本有している。柱と土台は 105mm 角のツガ，桁は180mm×105mm のベイマツで，土台と桁の芯々間距
離は 2792.5mm である。仕口については短ほぞ差しとした。この軸組に対し，2 本のダンパーを K 型に設置して，みかけの層間変形角 1/300rad，1/200rad，
1/150rad において，正負 2 回ずつ桁に繰り返し水平力を載荷した。なお，この試験体の 2 本の外柱直上には 4kN ずつ，中柱の直上には 8kN の錘を載荷している。これは，後述する振動台実験の試験体における，柱 1 本あたりの負担鉛直荷重と同じにするためである。
この軸組にダンパーを設置するに先立ち，軸組の水平耐力を把握するため，軸組のみでの加力を行った。鉛直荷重を載荷した状態での軸組のみの水平剛
性は 80kN/rad（0.029kN/mm）程度であった。また，
ダンパー端部を軸組と接続するための筋かい金物を，軸組の仕口部に取り付けると，土台や横架材に対する柱の回転剛性を高める効果があり，筋かい金物 1個につき，30kN/rad（0.011kN/mm）程度の水平剛性の増加が認められた。
図 5 にダンパーを設置した軸組の水平耐力と層間変位の関係を，図 6 にダンパーに作用する軸力と変位の関係を示す。ダンパーに作用する軸力は，ダンパーのロッドに貼付したひずみゲージの計測値から計算によって求めた。また，図 7 は，ダンパーの軸
力とダンパー端部の接合部における変位との関係である。ダンパー端部の接合部における変位は，ダンパーの両端が取り付く軸組上の 2 点間の変位からダンパーの変位を差し引いて求めた。
加力を行った 1/150rad までの間には，若干の剛性低下が認められるものの，繰り返し加力による水平剛性の低下は顕著ではなかった。1/200rad 時の水平耐力は，正側と負側の平均で 7.6kN であり，このときの層の割線剛性は 0.55kN/mm である。上下 2 本のダンパーには平均 1.6mm（ゴム厚の 25%）の変位と13.1kN の軸力が生じていた。ダンパーに生じた変位は，高減衰ゴムの厚さ（6.2mm）に対して小さく，この程度の変形角に対しては，ダンパーは安定した挙動であるといえる。ダンパーの軸力に対する水平耐力の比は 0.58 であり，ダンパーが発生した力のおよそ 60%を水平耐力として有効に利用できていることが分かる。なお，ダンパー端部の接合部の剛性は，ダンパーの両端 2 箇所あたり，15kN/mm 程度である。
ダンパーを K 型に配置した場合，上下ダンパーの軸力の絶対値に大きな差が生じると，ダンパーが取り付く柱の中央に水平せん断力が作用して，柱が折損する危険性があるが，このダンパーの上下ダンパ
ーの軸力の水平方向成分力はほぼ釣り合っており，
柱への負担は限定的である。

水平耐力(kN)

3. 静的せん断加力実験

77

-3

-2

(a) 上側ダンパー

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第一工業大学研究報告

軸力(kN)

78

-3

-2

20
15
10
5

0
-5
-1
0
1
2
3
-10
接合部変位(mm)-15-20(b) 下側ダンパー
図 7 ダンパーの軸力－接合部変位関係第25号（2013）

4

あることを考慮すると，耐力要素としての本ダンパ
ーの性能は，構造用合板に比べて 2 倍以上の剛性があり，JMA Kobe40%波入力時の応答変位は 1/2 以下となっている。
(単位:mm)加振方向

錘（10.5kN×2）

丸鋼ブレース桁：ベイマツ,180×105
柱,土台：ツガ,105×105

4. 振動台実験

図 8 振動台実験試験体の軸組
500
400

加速度(gal)

図 8 に示す軸組に本ダンパーを設置し，振動台実験を実施した。加振方向に 3 構面からなるが，水平抵抗要素を設置するのは，錘の荷重を主として負担する中央の構面のみである。柱および土台は 105mm
角のツガ，桁は 180mm×105mm のベイマツであり，仕口は短ほぞ差しである。
錘および試験体の上側 1/2の重量の合計は 24.5kN である。加振は 1 方向のみであり，入力波としては，パルス波の 1mm，2mm お
よび 3mm，建築基準法告示に示された応答スペクト
ルを有する人工地震波（1968HachinoheNS 位相，以降告示波と記す）の最大加速度の 10%，20%および40%，1995 年兵庫県南部地震における神戸海洋気象台で観測された南北方向の地震波（以降 JMA Kobe
波と記す）の最大加速度の 10%，20%および 40%を順次入力した。告示波と JMA Kobe 波での最大の入力倍率を 40%としたのは，振動台の容量制限による。
試験体頂部での加速度や層間変位，ダンパーの変位等を計測した。
ダンパーを設置した軸組の粘性減衰定数と固有周期を，パルス 3mm 波入力時の応答変位の時刻歴から計算すると，減衰定数は 4.4%であり，固有周期については 0.28 秒であることが分った。なお，このときの最大の層間変位は，2.7mm(1/1000rad)であり，
これより大きな層間変位においては，減衰定数，固有周期ともにこれより大きな値になると考えられる。
図 9 に JMA Kobe40%波入力時における，応答加速度－層間変位関係を示す。加速度は，試験体の頂部で計測されたものである。振動台上で計測された最大加速度は 239gal であり，最大層間変位は 20mm
（およそ 1/140rad）であった。若干の剛性低下はみられるが，比較的安定した履歴ループであるといえる。
応答加速度に試験体重量を乗じて得られた最大層せん断力は 10.9kN であり，最大層間変位時の割線剛性
は 0.54kN/mm となる。構造用合板（ラワン JAS 特類
1 級，9mm 厚，3×9 版，N50@150mm）を張った場
合についても同様の加振を行ったが，JMA Kobe40%
波の入力時で最大層間変位は 47mm
（およそ 1/60rad），
最大層せん断力は 9.8kN，割線剛性は 0.21kN/mm で

300
200
100
0

-30

-20

-10 -100 0
-200

10

20

30

層間変位(mm)

-300
-400
-500

図 9 応答加速度－層間変位関係（振動台実験）

5. 地震応答解析
これまで，本ダンパーを設置した軸組について，
静的せん断加力実験と振動台実験によって，その性能の検証を行ってきた。ここでは，このダンパーを設置した軸組と，構造用合板耐力壁や筋かい耐力壁
といった既存の耐力壁の解析モデルを作成し，既存
耐力壁とこのダンパーを併用した場合の地震時の応答変位と応答加速度について検討する。
5.1 解析モデルとその検証(1) ダンパーの解析モデル
図 10 に解析モデルを示す。図 10 中のダンパーの復元力特性を表す非線形バネは最大点指向型のトリリニアとし，解析モデルの各パラメータは，図 6 に示した静的加力実験時のダンパーの軸力－変位関係をもとに決定した。静的せん断加力実験時のダンパ
ーの軸力―変位関係と解析モデルとの対応を図 11に示す。なお，本ダンパーで用いた高減衰ゴムの剛性は，振動数に対する依存性が小さく，1Hz を基準に 0.2Hz～3Hz における変化率は最大 6%であることを別途行った素材試験により確認している。従って，静的実験をもとに決定したダンパーの解析モデルをThis document is provided by JAXA.

接合部バネ

接合部バネ

79

5

20
15
10
5

0
-5
-4 -3 -2 -1 0
-10

1

2

3

4

変位(mm)-15-20

水平耐力(kN)(b) 下側ダンパー
図 11 ダンパーの復元力特性モデル（灰色線：実験結果，黒線：解析モデル）
10
5
0
-20

-10

0
-5

10

20

層間変位(mm)-10

図 12 増分解析による水平耐力－層間変位関係
2015
応答変位(mm)

そのまま地震応答解析に適用することとする。図 10のダンパー端部と軸組との間に設けた線形の接合部
バネは，ダンパー端部と軸組との間の接合部の剛性を表現するためのもので，図 7 を参考に，ダンパーの両端それぞれ 30kN/mm とした。さらに，軸組の剛性を表すバネは，静的せん断加力実験から得られた，「軸組のみの水平剛性 80kN/rad（0.029kN/mm）」と，「ダンパー端部を軸組と接続するための筋かい金物による，柱端部の回転拘束による剛性（1 個につき 30kN/rad（0.011kN/mm））」の和としている。図12 にダンパーを設置した軸組の層の増分解析結果を示す。図 10 の解析モデルに対して，振動台実験時と同じ重量(24.5kN)を設定し，モデル全体の粘性減衰として瞬間剛性比例型で 5%を与えて地震応答解
析を行い，振動台実験の結果と比較したところ，図13 のように，応答変位や応答加速度は良好な対応であり，静的実験結果をもとに設定した各部の復元力
特性モデルは概ね適切と考えられる。
(2) 既存耐力壁の解析モデル
既存耐力壁として，構造用合板耐力壁と筋かい耐力壁に対して，木造用の 4 折れ線 NCL モデルを用い，静的せん断加力実験の結果にフィッティングさせる
ように復元力特性のパラメータを決定した。実験に用いた試験体の仕様は標準的なものであり，表 3 に
その仕様を示す。図 14 と図 15 に構造用合板耐力壁
および筋かい耐力壁の実験から得られた復元力と作成した解析モデルを示す。解析モデルは，特に初期剛性と最大耐力を実験結果に近似させるように設定した。

軸力(kN)

古田：高減衰ゴムを用いた木造戸建て住宅用パッシブダンパーの開発

振動台実験
解析

10
5
0
-5 10

15

20
時刻(sec)-10

軸組剛性バネ-15

ダンパーバネ-20(a) 応答変位の時刻歴

接合部バネ

図 10 ダンパーを設置した軸組の解析モデル
軸力(kN)

20
15
10

500
400
300
200
100
0
-100 10
-200
-300
-400
-500

15

20
時刻(sec)(b) 応答加速度の時刻歴
図 13 振動台実験結果と解析結果との比較

5
0-4 -3 -2 -1-5 0-10応答加速度(gal)

接合部バネ

1

2

3

変位(mm)-15-20(a) 上側ダンパー

4

表 3 既存耐力壁の試験体仕様
種類
壁長
使用材料,接合具
構造用合板耐力壁
筋かい耐力壁（片筋かい）

910mm

合板：12mm 厚,2 級,ヒノキ構造用合板
接合具：N50@150mm

910mm

筋かい材：ツガ,90mm×45mm
接合金物：ボックス型 2 倍用筋かい金物This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告

水平耐力(kN)

80

10
5
0

-60 -40

-20
0
-5

20

40

60

層間変位(mm)-10

水平耐力(kN)(a) 実験結果

5

-20 0
-5

20

40

60

層間変位(mm)-10

水平耐力(kN)(b) 解析モデル
図 14 構造用合板耐力壁の復元力
1050-60 -40 -20
020 40 60-5層間変位(mm)-10

水平耐力 (kN)(a) 実験結果
10
5
0-60 -40 -20 0
20 40 60-5層間変位(mm)-10(b) 解析モデル
図 15 筋かい耐力壁の復元力

65.2 ダンパーと既存耐力壁の組合せに関する検討
5.1 節に示した解析モデルを用いて，様々な壁長比で「ダンパーを設置した軸組」と「既存耐力壁（合板もしくは筋かい）」を組み合わせたモデルを対象に，地震応答解析を行った。
(1) 重量設定「ダンパーを設置した軸組」と「既存耐力壁」とを組み合わせる場合，解析モデルの壁長 1P（0.91m）
あたりに適用する重量については，既存耐力壁の壁倍率を基準とした。すなわち，構造用合板（壁倍率2.5 で壁長 1P）の場合は式(1)，筋かい（壁倍率 4.0（たすきがけ）で壁長 1P）の場合は式(2)で求めた。



10

0
-60 -40

第25号（2013）

2.5×1.96kN/m×0.91m/0.2=22.295kN
4.0×1.96kN/m×0.91m/0.2=35.672kN

(1)
(2)

この重量を，「既存耐力壁」の壁長と「ダンパーを設置した軸組」の壁長とを足し合わせた全壁長に比例させるように割り増し，解析モデルに適用した。
(2) 入力波解析モデルへの入力波は，観測地震波として JMA
Kobe 波，人工地震波として日本建築センターBCJ L2
波を用い，既存耐力壁のみの場合において，弾性時の層せん断力係数が 0.2 になるように，入力倍率を決定した。表 4 に入力倍率の一覧を示す。
(3) 解析結果
図 16 は，全壁長にしめる「ダンパーを設置した軸組」の壁長の割合（以下，ダンパー率と表記する）と最大応答変位および最大応答加速度との関係である。最大応答変位については，いずれのケースにおいても，ダンパーの割合が多くなるに従って，低減する傾向が認められ，最大応答加速度については，
ダンパーの割合によらず，概ね一定の応答である。
このような結果になる理由は，次の図 17 および図18 で説明することができる。図 17 および図 18 は，
ダンパー率が 0%（既存耐力壁のみ），50%（既存耐力壁とダンパーを設置した軸組の壁長比が 1:1）および 100%（ダンパーを設置した軸組のみ）の加速度－層間変位関係である。表 5 には，各解析モデルにおける 1P あたりの重量と剛性から計算した固有周期の一覧を示す。ダンパー率が 0%の場合は応答変位が比較的大きいが，ダンパーが 100%の場合は，剛性が高く，塑性化が抑制されるため，応答変位が小さい。
「ダンパーを設置した軸組」と「既存耐力壁」
が組み合わされた場合は，以上の２つの性状が複合した状態と考えられる。
速度依存型のダンパーは，バネ要素と並列して「ダッシュポット」として設置して使用する。これに対して，高減衰ゴムを用いる本パッシブダンパーは，
図 6 に示したように，変位依存型の性状を示し，初期剛性が高いなどの耐力要素としての性能も併せ持っている。このために，本パッシブダンパーはダンパーの割合が多くなるに従って，水平剛性も増加し，建物の地震応答変位が低減したと考えられる。

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古田：高減衰ゴムを用いた木造戸建て住宅用パッシブダンパーの開発

表 4 解析における入力倍率の一覧
JMA Kobe
BCJ L2
既存耐力壁
入力倍率
入力倍率
0.086
0.197
構造用合板耐力壁
0.114
0.204
筋かい耐力壁

応答変位(mm)157

表 5 1P あたりの重量 W と剛性 K から計算した固有周期 T(a) 第一剛性とそれに対する固有周期
ダンパー率50% 100%
22.3
0.50
0.91
1.33
0.43
0.31
0.26
0%

合板耐力壁と併用した場合合板併用,Kobe
合板併用,BCJ
筋かい併用,Kobe
筋かい併用,BCJ

20

81

W (kN)
K1 (kN/mm)
T1 (秒)

W (kN)
筋かい耐力壁とK1 (kN/mm)
併用した場合T1 (秒)

35.7
0.84
0.41

0.35
0.64

1.33
0.33

(b) 1/200rad 時の割線剛性とそれに対する固有周期

10

ダンパー率
50% 100%
22.3
0.29
0.47
0.65
0.56
0.44
0.37
0%

5

合板耐力壁と併用した場合
0
0

20

40
60
80
ダンパー率 (%)
（ダンパーの壁長/全壁長×100）

W (kN)
K(1/200) (kN/mm)
T(1/200) (秒)W (kN)
筋かい耐力壁とK(1/200) (kN/mm)
併用した場合T(1/200) (秒)100(a) 応答変位

0.33
0.66

35.7
0.49
0.54

0.65
0.47

6. まとめ在来軸組工法の戸建て住宅を対象として，高減衰ゴムを用いた，パッシブダンパーを開発した。本ダンパーは，高い初期剛性を有し，繰り返し加力に対しても剛性低下が小さいという特徴を活かし，静的加力実験の結果を用いた地震応答解析によって振動台実験の応答を予測できることを確認した。本報告では，概ね 1/120rad 程度までの性能の検証を目的としたが，ダンパー内の高減衰ゴムは，繰り返し加力に対しても顕著な剛性低下はみられず，安定した挙動を示した。また，地震応答解析の結果，本ダンパ
ーを用いることで，既存耐力壁より大きく地震応答
変位を低減できることが分った。小規模な木造住宅等に対しては，地震応答解析に代わる簡便な設計法が望ましく，今後は，本ダンパーのこれらの特徴を考慮したより簡便な設計法の検討が必要である。

250

150
100
50
0
20

40
60
80
ダンパー率 (%)
（ダンパーの壁長/全壁長×100）

100

200
150
100
50

0
-50 0
-8 -6 -4 -2
-100
-150
-200

200
150
100
50
0
-8 -6 -4 -50
-2 0
-100
-150
-200
加速度(gal)

加速度(gal)(b) 応答加速度
図 16 ダンパーを設置した軸組と既存耐力壁とを併用した場合の地震応答

2

4

6

8

層間変位(mm)

200
150
100
50
0
-8 -6 -4 -50-2 0 246-100
層間変位(mm)-150-200
加速度(gal)

0

2

4

6

8

層間変位(mm)

8

-20

200

加速度(gal)

加速度(gal)(a) ダンパー率=0%(b) ダンパー率=50%(c) ダンパー率=100%
図 17 合板耐力壁と併用した全壁長に占めるダンパーの割合毎の加速度－層間変位関係(Kobe 波)
150
100
50
0

-10 -50 0
-100
-150
-200

200
150

加速度(gal)

応答加速度(gal)

200

100
50
0

10

20

層間変位(mm)-20-10 -50 0
-100
-150
-200

10

20

層間変位(mm)

-20

200
150

100
50
0
-10 -50 0
-100
-150
-200

10

20

層間変位(mm)(a) ダンパー率=0%(b) ダンパー率=50%(c) ダンパー率=100%
図 18 筋かい耐力壁と併用した全壁長に占めるダンパーの割合毎の加速度－層間変位関係(Kobe 波)This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.83－90

83

第一工業大学研究報告
第･･号.

ＲＣ柱の圧縮靱性に関する実験的研究

ＲＣ柱の圧縮靱性に関する実験的研究
位

田

達

哉

・

福

島

位田達哉・福島順一

順一

第一工業大学 建築デザイン学科（〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央1-10-2）
E-mail:t-inden@daiichi-koudai.ac.jp

Experimental study about the compression
toughness of the RC columns
Dept. of Architecture and Design,Daiichi Institute of Technology
Tatsuya Inden,Jun-ichi Fukushima
Abstract

This study inspects the compression toughness of the supporting columns which I prevent
layer collapse and installed with the goal of securing of human life and relations with thewide shear reinforcement quantity experimentally for old RC structure buildings. As a resultof this study, the increase of the quantity of wide shear reinforcement raised compressive
strength, but I did not participate in compression toughness (standard to express thelenience and severity of the strength decline) after the biggest strength and rather
understood that I influenced big things and small things of the axis distortion quantity at thetime of the shear reinforcement break. I pointed out that the shear reinforcement quantity
more than 1.5% was almost necessary to show a restriction effect in the state that axis
volume of deformation did not become excessive based on these results.
Key Words : RC column,Seismic strengthening,Confainndo effect,Protection of the human life
１. 研究の目的
我が国の耐震補強施策は、現行の建築基準法で定める耐震性能（強度と粘り）が基準であり、この基準を満たすように補強部材を追加する方法が基本となっている。従って、学校建築の長
手方向の様にもともと耐震壁が少ない建物の場
合には、補強壁（鉄骨ブレース壁）を多数配置することになり、多額の費用を要するために耐震補強に至らないケースも多い。南海地震や東海地震等の巨大地震の発生が懸念されている今、経済的な理由のみで無補強の建物が放置されていることは誠に忍び難い。
本研究はこの様な状況を背景に提案した耐震補強(補修)技術であり、ローコスト補強を実現するために被災建物の再使用は期待せずに、もっぱら人命保護に特化した点に特徴がある。
諸外国に多い構造形式（フラットプレート構
造）は上下階のＲＣスラブが柱崩壊により密着（図-1 パンケーキクラッシュ）して圧死することが多いが、幸いに我が国のＲＣ造建物は柱・梁からなるラーメン構造が大半でありパンケー

図-1 パンケーキクラッシュの例（1985 年メキシコ地震）（１）
キクラッシュの様な崩壊形式が生ずることは少ない。要は、建物が崩壊したとしても人間が潜り込める避難シェルターが出現すれば、人命は保護される。この様な特徴を積極的に活かせば、安価な補修対策で避難空間（シェルター）を出現させることは十分に可能である。以上の観点から、本研究では補修対策として柱の軸補強に着目し、ローコスト、かつ、短工期で簡易な施工が可能な技術の開発を目的とした。

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84

第一工業大学研究報告

２．新設添柱による既存ＲＣ柱の軸補強策
避難シェルターを確実に出現させるためには、
既存ＲＣ柱の鉛直荷重支持能力を高め、軸崩壊を防ぐことが第一である。軸崩壊の主因はせん
断破壊であるから、様々な補強工法でせん断破壊を防止することが多い。例えば、図-2 は炭素
繊維シートによるせん断補強の例である
が、この様に既存柱の表面をシートや補強鉄筋で包む「ジャケット構法」が一般的である。
しかし、本研究では「ジャケット構法」によるせん断補強を行うのではなく、既存柱に添わせて新たな柱（添柱）を構
図-2 炭素繊維シート
築し、この「添柱」
による補強（２）によって軸力を保持させ、シェルターを実現しようとするものである。この様な方針を採用したもう一つの理由は、補修に伴うその他の修理（内外装材仕上げ，既存開口部・サッシとの納まり，雨仕舞など）が生じないように、耐震補修以外に要するコストの削減を考慮したからである。
３．現場打設コンクリート円柱による添柱
既存建物の補強工事は新築工事とは異なり様々な施工制限を受けるため、クレーン等の重機を用いることは難しく、軽い資材・小分けできる資材で補強部材を構成し、既存の屋内階段を使って人力で運び上げるのが一般的である。
従って、H 形鋼や鋼管などの鋼材は極めて優秀な構造性能を有する材料ではあるが、添柱 1 本
当たり 200kg～300kg の鋼材を人力で運搬することは不可能であり、必然的に現場打設のコン
クリート系の添柱にならざるを得ない。同工法
であれば「紙管(ボイド)を用いた軽量型枠・ポンプ車によるコンクリート圧送」を用いるので資材運搬は容易であり、施工手間もかからない。
但し、無筋の添柱では、圧縮ひび割れの発生と同時に急激に軸耐力を喪失する恐れがあるた
め、鉄筋による補強が必要である。この場合、通常の柱が曲げ応力・軸応力・せん断応力の三種類の力を負担するのに対して、本研究対象の添柱は圧縮軸力のみが対象であるから、スパイ
ラル筋を用いた拘束補強のみで良い。施工場所
で複雑な鉄筋組み立てを行う必要は無く、あらかじめ加工されたスパイラル筋をボイド型枠に挿入するだけで良いから簡便である。

第25号（2013）



最大強度以降の劣化勾配
最大強度以降の劣

補強コンクリ
補強コンクリート
無無補強コンク
補 強 コ ンリートク
図-3 拘束効果による靱性改善
図-3 はスパイラル筋による拘束効果（コンファインド効果）の概念を示したもので、無補強
コンリート柱（円柱）の応力度－歪み度関係を表したものである。この様に、無補強柱は最大
耐力以降急激に支持耐力を喪失する傾向にあり、万が一、添柱の軸力支持能力を越える軸力が作用した場合には建物は崩壊に至り、避難シェル
ターが実現されずに人命に損傷を及ぼすこともある。一方、スパイラル筋を十分に配した補強
コンクリート柱は最大耐力以降も耐力劣化は緩慢であり、万が一の過荷重に対しても急激な崩壊は生じない。
最大強度に及ぼす補強効果（横補強筋量）に関する既往の研究は多いが、最大耐力以降の劣化勾配との関係を定量的に示す研究は少ない。
そこで、本研究では小径模型（φ100×200mm）を用いて、補強筋量と劣化勾配の関係を実験的に調べることにした。
４．添柱の必要断面サイズ
本学 1 号館を例に添柱の断面を推定する。図-4は略平面で、9m スパンの架構を4.5m4.5m
ピッチでは略平面を表し、9mスパンの架構をピッ
一方向に配置した 4 階建ての、典型的な学校建チで一方向に配置した
4 階建ての、典型的な学築である。
校建築である。
建物形状は平面的にも立面的にも整形であり、各柱が負担する軸力は概ね均等であり、特定の柱が過大な軸力を負担している事は無い。

添柱
添柱

4,500

添柱１台の負担面積

9,000

4,500

図-4 モデル建物の平面形状
よって、コスト削減のために図-4 に示す様に添柱を１スパン飛ばしに均等に配置し、万が一、既存柱が崩壊したとしても当該柱と隣接柱の合計２本分の軸力負担に耐えられるように、添柱の強度を確保しておけばよい。この様に、均等間隔で添柱配置が可能になるのは、各柱の長期軸力がほぼ等しいからである。

2
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位田・福島：ＲＣ柱の圧縮靱性に関する実験的研究

以下に、１スパン飛ばしに配置した添柱の必要断面サイズを試算してみる。
（ａ）添柱１台の支配面積

A  2  4.5  9 2  40.5m 222（ｂ）平均床重量 w  13.0 kN m 1.3 t m



化勾配（図-3 参照）と補強筋量の関係は不明である。また、高強度コンクリート・超高強度コ
ンクリートなど、調合によってコンクリート自体の強度を上昇させる技術も確立されつつあるが、一方で、図-6 に示す様に圧縮強度の上昇に伴って、最大強度以降の耐力劣化は著しくなる
ことも報告（４）されている。即ち、高強度コンク
リート使用の添柱では、万が一、終局支持耐力を越えた場合に当該柱は急激な崩壊を招くことも十分に予想される。

（ｃ）1 階添柱の負担軸力：

N  4  13.0  40.5  2100kN（ｄ） Fc 40 として、円柱断面の直径：

2

85

N
2100  10 3
2
 258.6
Fc
3.14  40



強度上昇に伴い、最大強度以降の耐力低下が著しくなる。

 300mm
５．横拘束コンクリートに関する既往の研究
軸方向に圧縮力を受けるとこれと直交方向に膨らみが生ずる。荷重が小さい時にはこの横歪み量は小さいが、荷重が大きくなるにしたがって加速度的に増加する。これは、コンクリート
内部に生じたひび割れによるものであるから、この横方向への膨らみを何らかの方法で制御してやれば、コンクリートは破壊しにくくなるはずである。この様な原理は古くからの研究対象であり、代表的な研究（３）として横方向の静水圧を受けるコンクリートシリンダーの破壊試験結果に基づき、(1)式が提案されている。横拘束筋が均一な拘束圧力をシリンダーに与えると仮した場合、図-5 に示す様に横拘束圧は(2)式で与えられ、これを(1)式に代入して(3)式を得る。

f cc  f c  4.1 f l

Asp f sAsp f s

図-5 拘束効果の基本原理
図-6 圧縮強度と劣化勾配

そこで、本研究では急激な耐力劣化のおそれがある高強度コンクリートは対象とせず、一般的によく使用される Fc40 程度のコンクリート強度を比較対象のプレーンコンクリート強度とし、横 補 筋 量 を変 化 さ せ て、 主 に 最 大強 度 以 降 の「劣化勾配」の変化と横補強量との関係を実験的に検証してみることにした。次項に本構法で考える添柱の性能評価法を示す。

････(1)式

６．添柱の性能評価項目
せん断破壊によって軸崩壊した柱の軸力を瞬時に支え層崩壊を防ぐことが、本構法で考える添柱の役目である。従って、当該柱が支えている長期軸力ならびに隣接柱からの移行軸力を安全に支えられるように、圧縮強度に十分な余裕を持った添柱を設置することが第一条件である。
しかし、上下地震動による軸力の増大やその他の想定軸力を超える状態を考慮すれば、添柱には何らかの対策（フェイルセーフ）を施しておくことが必要である。しかし、添柱の断面サイズアップによる余裕度の確保方法は、重量増加を招いて基礎補強が必要になることや、廊下側に設けた添柱によって廊下の有効幅が不足するなど、構造耐力上や建築基準法上に新たな問題が生ずる恐れもある。
そこで、本構法では、添柱にスパイラルによる横補強筋を挿入し、万が一、想定軸力を超えた場合であっても急激な軸強度の劣化を防ぐことを考えた。この考えはコンファインドコンク
リート（拘束コンクリート）と呼ばれる技術と同じではあるが、既往の研究の多くは圧縮強度の増大を目的としたものであり、最大強度以降

f cc ：拘束された試験体の圧縮強度
f c ：無拘束試験体の圧縮強度
2 f s Aspfl ････(2)式
Dsf l ：横方向からの圧力
f s ：横拘束筋の応力
Asp ：横拘束筋の断面積
D ：スパイラル筋の巻直径
s ：スパイラル筋ピッチ(ⅰ)横補強筋降伏前：  s  f y E s

E Af cc  f c  8.2 s s spDs(ⅱ)横補強筋降伏後：  s  f y E s

ft･･(3)式f y Aspf cc  f c  8.2
Ds
この様に、既往の研究によって横拘束コンク
リートの圧縮強度は(3)式によって概ね推定することは可能である。しかし、最大強度以降の劣3This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告86第25号（2013）

Fc40 とした。また、測定の強度低下率と補強筋量の関係を考察した研究は少ない。
本研究におけるコンファインドコンクリートの性能評価項目を、実験結果の一例を用いて説明する。図-7 は「最大圧縮強度に対する強度低下率(α)」と「最大強度時の歪み量に対する歪み増大率(β)」との関係を示す。
横補強筋の破断Kn
K0

横補強筋なし電気式ダイアルゲージ

試験体

方法は図-8 に示す様に、
ロードセル
荷重と軸変形の関係を、
ロードセル・電気式ダイ
アルゲージを用いて、軸
応力度－軸歪み度の関係を記録した。
7･2 横補強筋量の設定
実柱に挿入する横補強
図-8 測定方法
筋量は、コンクリートの充填性を考慮した最小間隔(50mm 程度)から定まる補強筋量、および、建築築基準法で定める最大間隔(@100mm）の制限から定まる補強筋量によって、上限・下限の配筋量が定まる。本研究ではこれを条件に D13 筋を用いた下記 3 タイプを実柱の補強量とし、この補強筋量にほぼ等しい等価な補強筋量を試験体に設定した。
D13  @ 50  p w  1.69％

図-7 最大圧縮強度以降の強度低下率(α)と歪み増大率(β)の例

実柱の補強筋（ａ）補強補強筋破断時の歪み増大率（β）
図-7 によれば、横補強筋のある試験体は無補強試験体と比較して強度低下率は緩やかではあるが、歪み増大率が概ね 3 倍を超えると横補強筋が破断し強度は急激に低下する。過大な軸変形（図-7 の横軸の数値βが大きくなる状態）が生じてようやく横補強筋の効果が表れるのでは合理的とは言えない。補強筋破断時の歪み増が大きい場合には、補強筋量を増やして早期に横補強筋効果を生ぜしめることが必要と思われる。
よって、本研究では横補強筋破断時の歪み増大率（β）を性能評価項目の一つとした。
（ｂ）横補強筋量と剛性Ｋの関係
最大強度以降の強度劣化程度の緩急も性能評
価をする上での重要な尺度である。最大強度以降、歪み量の増大に伴って強度は低下するが、低下の度合いが緩やかな方が性能は良い。そこ
で、その度合いを表す数値を(4)式で定義（これを剛性Ｋと呼ぶ。図-7 参照）し、補強筋量と剛性Ｋの関係を性能評価項目にした。

K  1      100％ ････(4)式
以上示した(ａ)(ｂ)の性能評価項目と横補強
筋量の関係を、実験的に検証することを本研究の目的とした。

D13  @ 75  p w  1.13％
D13  @ 100  p w  0.85％

試験体の補強筋

 3  @ 8  p w  1.77％
 3  @ 12  p w  1.18％
 3  @ 16  p w  0.88％

即ち、実柱では D13 スパイラルを最小間隔の@50 とし、これを基準にして@75(1.5 倍間隔)と@100(2 倍間隔)の三種類の補強筋量を設定した。
そして、実柱の補強筋間隔 D13－@50 の補強筋量にほぼ近似する試験体は「φ3-@8」であるか
ら、これを基準にして、補強筋間隔が@12(1.5倍)と@16(2 倍)の試験体を製作することにした。
また、試験体数はプレーンコンクリート 6 体を含め、補強筋間隔 3 種類×3 体の計 15 体とした。
８．圧縮試験結果
圧縮試験結果の一覧を表-1 に示す。表中①欄は最大圧縮強度を、②欄は最大圧縮強度時の歪み度を示す。歪み度は、試験体高さ 200mm 間の二か所の軸変形を電気式ダイアルゲージで測定した値の平均値を用いて、(5)式で算出した。 ③
欄は補強筋破断時の強度低下率（α）、④欄は同じ
く歪み増大率（β）を示す。

h  av  100%  ････(5)式av

７．拘束コンクリートの圧縮試験計画
7･1 試験体形状他
試験体形状は標準タイプ(Φ100×200)のシリン
ダ ー を 用 い、 プ レ ー ンコ ン ク リ ート の 強 度 を

 ：左右の軸縮み量の平均値(mm)h ：試験体の高さ(200mm)

図-9(a)に 6 体のプレーンコンクリート試験体の 試 験結 果を 示 す。 同図 か ら、 2 体 の 試験 体

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位田・福島：ＲＣ柱の圧縮靱性に関する実験的研究結果であるが、何れも初期剛性が非線形であり歪み度が大きくなっている。これは、加圧板と試験体の接触面の密着度が加圧当初に不十分であったために生じた現象であり、厳密にはこの影響を除去した歪み度で評価する必要がある。
但し、本研究では歪み度の絶対値は必要ではなく、最大強度以降の歪み度の増大率(β)と圧縮強度の低下率(α)との関係が分かれば良い。よって、図-7 で例示した様に、補正せずにこの両者を用いて試験結果を評価することにした。
図-10 に各試験体の最終破壊状況を示す。補強
試験体の破壊状況に明確な差異は見られないが、最も補強筋量の多い試験体(φ3-＠8)は、全体に渡ってかぶりコンクリートが剥落し、補強筋の拘束効果が良く表れている様子が伺える。

（No.0-4，0-6）の応力度－歪み度関係は他の試験体と比較して異質であることからこの 2 体の結果を除外し、残る 4 体の圧縮強度の平均値( f c )をプレーンコンクリートの基準値とするこ



とにした。

f c  34.74 N mm 2

表-1 圧縮試験結果一覧
補強筋
破断時

最大強度時
配筋
補強量
(％)

試験体
No.

①
圧縮
強度

( N mm )
2

無し

φ3-@8
(1.77)
φ3-@12(1.18)
φ3-@16(0.88)

0-1
0-2
0-3
0-4
0-5
0-6
8-1
8-2
8-3
12-1
12-2
12-3
16-1
16-2
16-3

35.14
36.31
36.11
28.27
31.39
24.63
48.55
47.99
52.14
47.43
46.82
41.93
45.26
44.46
45.43

②

③

④

歪み度
(%)

低下率

増大率

(α)

(β)

0.47
0.48
0.38
0.77
0.47
0.62
1.02
1.28
1.54
0.79
1.08
1.46
0.90
0.76
0.91

－
－
－
－
－
－
0.73
0.69
0.68
0.61
0.57
0.67
0.53
0.53
0.55

－
－
－
－
－
－
3.87
3.18
4.37
6.89
5.95
3.54
5.81
5.09
5.37

87

補強なし

φ3-＠8

φ3-＠12

φ3-＠16③＝補強筋破断時応力度／①＝強度低下率(α)④＝補強筋破断時歪み度／②＝歪み増大率(β)

No.0-4,No.0-6 は平均から除外

図-10 各試験体の破壊状況
９．実験結果の考察
9･1 最大圧縮強度の計算値との比較
最大圧縮強度の計算値と実験値との比較を、
表-2 および図-11 に示す。
最大強度時に横補強筋(SUS304A)は降伏強度に達していると仮定し、規格降伏点強度(0.1%耐力)の 1.1 倍を実降伏点強度として(3)式を用いた。
表-2 の②欄に計算結果を示す。

図-9(a) プレーンコンクリートの圧縮試験結果



2



Ds
258.5  7.06
 34.74  8.2
 53.45 N mm 2
100  8

横補強筋強度 f y  235  1.1  258.5 N mm



横補強筋φ3 の断面積： Asp  7.06 mm

2

試験体直径： D  100mm 
試験体 No.8 シリーズの計算値を例示する。
図-9(b)
補強試験体の結果(例)（φ3-@16(pw=0.88%)

f cc  f c  8.2

f y Asp

図-9(a)(b)に圧縮試験結果の例を示す。図-9(a)は補強なし試験体、図 9-(b)は補強あり試験体の5This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告

88第25号（2013）

図-11 に最大圧縮強度の計算値と実験値との比較を示す。横補強筋比が多くなるに従って「実験値／計算値」がやや小さくなる傾向にあるが、これは、最大圧縮強度時の実際の横補強筋応力度が増加していると考えられ、より効率の良い拘束効果が表れているからと思われる。
表-2 最大強度の計算値との比較
試験体
No.

8-1
8-2
8-3
12-1
12-2
12-3
16-1
16-2
16-3

①

②

③

fc'

f cc

実験値

(N mm 2)

( N mm 2)
53.45

34.74

47.21
44.09

④

( N mm 2 )

実験/計算

48.55
47.99
52.14
47.43
46.82
41.93
45.26
44.46
45.43

0.91
0.90
0.98
1.00
0.99
0.89
1.03
1.01
1.03

（ａ）無補強試験体①プレーンコンクリートの平均圧縮強度②(3)式による最大圧縮強度の計算値（ｂ）補強配筋φ3-@8(1.77%)

図-11 圧縮強度の計算値との比較（ｃ）補強配筋φ3-@12(1.18%)

図-12 圧縮強度に及ぼす
横補強筋比の影響
また、図-12 は最大圧縮強度に及ぼす横補強筋
比の影響を示し、無補強試験体の最大圧縮強度の平均値( f c' )との比を示す。同図から、補強筋比の増大に伴って圧縮強度も概ね比例して上昇する傾向が伺える。
9･2 最大強度以降の強度低下率と歪み増大率
表-1 に示す最大圧縮強度以降の強度低下率(α)と歪み増大率(β)の関係を図-13 に、また、横補強筋破断時の位置を印で同図に併記した。
図-13 の(a)無補強試験体に比べて(b)～(d)補強（ｄ）補強配筋φ3-@16(0.88%)（

図-13 強度低下率と歪み増大率
印は横補強筋の破断時を示す。）

試験体の最大強度以降の強度低下率は緩慢であることから、横補強筋による拘束効果が確認される。但し、同図からでは横補強筋効果の明らかな差異は見られなかった。

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位田・福島：ＲＣ柱の圧縮靱性に関する実験的研究

89

程度の軸変形（歪み増大率）に納まっている。
なお、中間の補強筋量φ3-@12(pw=1.18%)試験
体の歪み増大率がバラツキが大きく定量的な考察は難しいが、単純平均で 5 倍を上回る軸変形が生じていることが分かった。
今回の実験では横補強筋量の刻み幅を細かく設定していないので、良好な軸靱性を発揮させるための最小補強筋比を実験結果から示すことはできないが、限定された試験範囲で推定すれば、概ね 1.5％程度が最小の補強筋量になるものと思われる。
9･3 最大強度以降の剛性Ｋの変化
最大強度以降の耐力劣化の緩急状態を評価す
る剛性Ｋを、図-7 および(4)式で定義したが、剛性 Ｋ を計算するにあたっての勾配ルールは定めていなかった。そこで、本節では図-15 に示す原点 A と横補強筋破断位置 B 点を結ぶ直線 AB の勾配を剛性 K と定義し、B 点におけるの強度低下率と歪み増大率をそれぞれα，β として、(4)式によって剛性Ｋを計算した。

一方、本構法によって設置された添柱に設計値以上の過軸力が作用した時、軸耐力の低下はやむを得ないとしても、横補強筋効果が十分に発揮される前に過大な軸変形が生ずることは望ましくない。この様な観点から最も補強筋量の多い(b)試験体の横補強筋破断時の歪み増大率(β)に着目すると、その値は他の試験体と比べて小さく、傾向として補強筋量が多いほど歪み増大率は小さくなる様子が伺える。
即ち、補強筋量が多いと、軸変形があまり大きくならない状態で補強効果が発揮される望ましい状態になることが伺える。そこで、次に横補強筋破断時の歪み増大率と横補強筋比の関係を調べてみた。

A



K
B

横補強筋の破断（ａ）強度低下率－歪み増大率
図-15 最大強度以降の強度劣化（剛性Ｋの定義）（ｂ）歪み増大率と補強筋比

図-14 横補強筋破断時の強度低下率・歪み増大率
図-14(a)は、強度低下率と歪み増大率の関係を
横補強筋比をパラメータに示したもので、明らかに横補強筋比の大きい試験体(●印)の諸元（強度低下率と歪み増大率）は共に小さく、良好な性能であることが分かる。
また、図-14(b)は、横補強筋比と歪み増大率との関係を示したもので、横補強筋量の増大に伴って概ね比例的に歪み増大率が小さくなることが分かる。即ち、横補強筋比 1.0%以下のモデル
では、最大強度時軸歪み量の約 5 倍の軸変形が生ずる一方で、1.5%を超えるモデルでは約 3 倍

図-16 剛性Ｋと横補強筋比実験で得られたα値β値を(4)式に代入し、求められた剛性Ｋと補強筋比の関係を図-16 に示す。
同図の縦軸（剛性 Ｋ ）は、その値が大きいほど
急激な強度低下であることを示し、その値がゼロの場合は強度低下が無い理想の状態を示す。
同図から、剛性 Ｋ は補強筋比に係らずほぼ同一
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90

第一工業大学研究報告の値を示し 8％程度の値であることが分かった。
このことは、少なくとも本実験の最小補強筋量
0.88％程度以上の横補強筋量があれば、これ以上横補強筋量を増加させても、強度劣化の緩急程度に大きな差異は生じないことを示している。
即ち、図-14(a)の実験結果が示す様に、歪み増大率があまり大きくならないうちに横補強筋の拘束効果を発揮せしめることは可能であるが、当初予想していた最大圧縮強度以降の強度劣化程度（剛性 Ｋ ）を改良することは、あまり期待できないことを示す。
ここで、図-17 に各試験体の圧縮応力度－歪み度関係を示す。「(a)補強なし試験体」と比較して「(b)～(d)補強あり試験体」は明らかに圧縮靱性は改良されており、横補強筋による拘束効果
は有効な補強策であることが分かる。なお、最も横補強筋量の少ない(d)試験体は、建築基準法で定める補強筋間隔の上限値(100mm)を満たす
最低限の補強量であり、一般のＲＣ柱の下限性能を表していると考えて良いであろう。

第25号（2013）（ａ）補強なし(b)φ3-＠8（pw=1.77％）

１０．まとめ
横補強筋による圧縮靱性の向上を目的として、
横補強筋量と強度低下率・歪み増大率および剛性 Ｋ との関係を実験によって検証した。その結果、ほぼ以下のことが分かった。
（１） 横補強筋の拘束によって圧縮強度は上昇し、その値は既往の提案式に良く一致す
ることが分かった。（図-11,12）（２） 横補強筋破断時の強度低下率（α）と歪み増大率（β）は、両者共に横補強筋量が多いほど小さく、横補強筋量が概ね1.5％程度を超えると拘束効果が効果的に表れることが分かった。（図-14）（３） 最大圧縮強度以降の強度劣化の緩急程度を示す剛性Ｋ と横補強筋量との関係は、
概ねＫ≒8％程度の値であり、横補強筋量との相関は認められなかった。即ち、法で定める最小補強筋量を施した柱であれ
ば、最大強度以降の強度劣化の緩急に差異は無いことを示す。（図-16）（４） 本構法を用いた添柱耐震対策は、建物の層崩壊を防ぎシェルターを確保する有効な技術であることを確認した。

(c)φ3-＠12（pw=1.18％）(d)φ3-＠16（pw=0.88％）

図-17 各試験体の圧縮応力度－歪み度関係【謝辞】
本研究は第一工業大学研究助成制度によって実施したものであり、関係各位に御礼を申し上げる。

【引用・参考文献】(1)日本建築学会，1985 年メキシコ地震災害調査報告書，1987 年 10 月，日本建築学会メキシコ地震災害調査団(2)SR-CF 工法研究会，SR-CF 工法にょる鉄筋コンクリート柱の設計施工指針，平成 10 年 7 月(3)Park 等の研究，Ductility of Square Confined Concrete Columns Proceedings,ASCE,Vol.108(4)日本建築学会，高強度コンクリート技術の現状（２００９），2009 年 10 月
(5)日本建築学会，鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説，1999 年 11 月

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.91－94

91

第一工業大学研究報告第25号(2013), pp. ??-???.

武家屋敷門の耐震性能評価

武家屋敷門の耐震性能評価
1
・ 古
田基2智
森大 大地
地1・古
田 智

森

基2

1

第一工業大学 学部学生 建築デザイン学科
第一工業大学 指導教授 建築デザイン学科（〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央1-10-2）
E-mail : t-furuta@daiichi-koudai.ac.jp
2

Seismic Performance Evaluation on Samurai's Premises Gate
Daichi MORI1, Tomoki FURUTA2
本研究は、現存している歴史的建造物の中で武家屋敷門（蒲生御仮屋門：鹿児島
県姶良市蒲生町）に着目し、その耐震性能の評価を行った。対象建物の固有値解析、
静的弾塑性解析、地震応答解析を行い、その結果から保有水平耐力、応答変位等を算出し、今後存在し続ける可能性を定量的に評価した。
Key Words : Seismic Performance Evaluation, Samurai's Premises Gate, Seismic Response Analysis
2. 研究方法
図 1 に研究フローを示す。まず、調査対象とした蒲生御仮屋門（鹿児島県姶良市蒲生町）の現地調査（写真 2）と資料収集により、詳細な各部材寸法を調べ、図面を作成し（図 2）、各部材の重量を算出した。次に、各部材・接合部のモデル化を行い、解析に必要なデータをまとめた。
そして、対象建物の固有値解析、静的弾塑性解
析（増分解析）、地震応答解析を実施し、耐震性能を総合的に評価した。

1. 研究目的
東日本大震災等大地震が多発する日本では、
近年特に耐震性が求められるようになった。そこで、古くに建造され、かつ今も過去の良さを形として残している歴史的建造物の骨組みの納まり、仕口工法等を現代の建築物に応用できな
いかと考え、写真 1 に示す武家屋敷門の構造詳細を調査し、その耐震性能を評価した。

題目設定
調査
図面

材料

モデル化
NO
解析
YES

・固有値解析
・静的弾塑性解析（増分解析）
・地震応答解析

耐震性の評価写真 1 蒲生御仮屋門

まとめ

図 1 研究フロー
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第一工業大学研究報告92第25号（2013）

図 4 差鴨居仕様
写真 2

図2

蒲生御仮屋門に使用されている木材はスギで、材料特性を表 1 に示す。差鴨居の構造特性のモデル化は、文献 1)で実施された図 5 に示す実験
データを適用し、図 6 に示す荷重（層せん断力）－層間変形角を仮定した。文献 1)より、層間変形角が R=1/10 に達しても耐力を維持し、荷重低下が発生していないことが分かった。
ここで、図 2 に示した対象建物にこの荷重－
層間変形角の特性を適用するために、図 7 に示すように柱頭・柱脚はピン接合とし、差鴨居部分で荷重（層せん断力）を負担するとして、差鴨居の回転剛性（バネ）を求めた。

現地調査の様子

表 1 材料特性
せん断弾性係数
ヤング係数
ポアソン比
材種
(N/mm2)(N/mm2)
7,000
0.3
2,692
スギ

正面立面図（差鴨居構造）

3. モデル化
蒲生御仮屋門は差鴨居構造であったため、文献 1)で行われた差鴨居架構の静的加力実験のデータを参照した。
本実験は、図 3 に示す試験体で実施されており、スパン長は一間（1,820mm ）で、柱と土台及び桁の接合部は長ほぞ仕様、横架材両端部は
図 4 に示す差鴨居仕様となっている。
図 5 文献 1)の実験結果（荷重－層間変形角）

図 6 荷重（層せん断力）－層間変形角関係
図 3 試験体（文献 1）
2
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森・古田：武家屋敷門の耐震性能評価

93

6. 静的弾塑性解析（増分解析）
差鴨居は、剛塑性回転バネからなる材端剛塑
性バネモデルとし、解法はニュートンラプソン法を用いた。
静的弾塑性解析（増分解析）結果（層せん断力－層間変形関係）を図 9 に示す。図中の層間変形角が R=1/30 に達した時の層せん断力を保有
水平耐力とし、本構造物は保有水平耐力として
Qu=10kN 程度の耐力を有していることが確認できた。この保有水平耐力はベースシェア換算で
約 C0=0.11 となり、現行の耐震基準（C0=0.2）か
らすると、約半分の耐力しか有していないことが分かった。

図 7 モデル図
4. 復元力特性
差鴨居の復元力特性の履歴法則は、図 8 に示すバイリニアスリップ型（降伏後剛性低下率 β=0.001）を適用する。

14 層せん断力(kN)

層F2-F1

12
10

10kN

8
6

1/30rad(89mm)

42

層間変形(mm)

0
0

25

50

75

100

125

150

図 9 層せん断力－層間変形関係
7. 地震応答解析
地震応答解析は、数値積分法としてニューマーク β 法を用いた。
入力地震動は下記の 2 種類とし、KOBE NS に関しては源波を入力した。
・KOBE NS ：最大絶対加速度 818cm/s2
・BCJ L2：最大絶対加速度 356cm/s2
KOBE NS と BCJ L2 の変位応答スペクトルをそれぞれ図 10，図 11 に各々示す。

図 8 バイリニアスリップ型
5. 固有値解析
固有値解析にはギブンス・ハウスホルダー法
を用い、解析用ソフト「SNAP Ver.6」を使用した。以下の静的弾塑性解析（増分解析）及び地
震応答解析においても同ソフトを使用した。
表 2 より、本構造物の固有周期は 1 次モードが卓越しており、T=1.82sec.であり、2 次及び 3 次
モードは T=0.037sec.であることが確認できた。
この結果から、本構造体は長周期で、S 造では約90m、RC 造では約 60m の高層建築物と同等の固有周期であることが分かった。

D(cm)
25
h=0
h=3

20

15

表 2 固有周期
周期 T(sec.)

10

1

1.821

5

2

0.037

次数

3

h=5

t(s)

0
0.00

0.037

0.50

図 10

1.00

1.50

2.00

2.50

KOBE NS の変位応答スペクトル3This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告

94

D(cm)

第25号（2013）

応答変位(mm)

200

80
h=0

70

150

h=3
h=5

60

100

50

50
40

0
0

30

10

15

20

25

時刻
30

-50

20

-100

10
0
0.00

t(s)
0.50

1.00

1.50

2.00

-150

2.50

図 13 BCJ L2 の時刻歴（応答変位）

図 11 BCJ L2 の変位応答スペクトル
図 12 及び図 13 に応答変位の時刻歴を、表 3 に地震応答の最大値を各々示す。
これらの図表より、最大応答変位は 167mm で層間変形角にして R= 1/25 となるが、文献 1)の実
験結果から、R=1/10 でも荷重（耐力）低下しないことが確認されているため、終局変形までには余裕のあることが確認できた。
本解析では扉の荷重は考慮したが、扉自体の変形に対する追従性は考慮していない。従って、
最大応答変形（R=1/25）の時、構造体自体は倒壊しないが、扉は破壊されることが予想される。
残留変形に関しては、図 12 及び図 13 の地震応
答解析の結果では、KOBE NS では約 10mm、BCJ L2 では約 35mm の残留変形が確認されたが、図 5 の文献 1)の実験結果から、KOBE NS の最大応答変位 75mm からからは約 37mm、BCJ L2 の最大応答変位 167mm からは約 74mm の残留変形となることも予想される。
柱の引張軸力に関しては、解析結果から約15kN の引張軸力が発生していたが、柱脚をピン接合と仮定しているためであり、実際は束柱のため、束石と柱との摩擦を考慮した解析が必要となるが、摩擦係数等の未知数が多いため本研
究では扱わなかった。実際には束石と柱の間で滑ることが予想される。
75

5

応答変位(mm)

入力波
KOBE
NS
BCJ L2

表 3 地震応答の最大値
最大相対
最大相対
最大絶対
速度
変位
加速度
2
（mm/s）（mm）（mm/s ）
75
897
428
（R=1/50）
167
1130
448
（R=1/25）

8. 総括
蒲生御仮屋門を対象に静的弾塑性解析（増分解析）及び地震応答解析を行った結果、以下のことが確認できた。
① 本構造体は長周期で、S 造では約 90m、RC造では約 60m の高層建築物と同等の固有周期であった。
② 層間変形角 R=1/30 程度で最大耐力に達する。
③ 最大耐力に達した後は、R=1/10 に達しても耐力を維持し、耐力低下が発生しない。
④ 層間変形角 R=1/30 を保有水平耐力とした場
合、ベースシェア換算で約 C0=0.11 となり、現行の耐震基準（C0=0.2）からすると、約半分の耐力しか有していない。
⑤ 最大応答変位は 167mm で層間変形角にして
R= 1/25 となるが、終局変形までには余裕がある。
以上の調査研究より、今後の大地震に対しても本武家屋敷門は補強することなく存在し続ける可能性が高いと結論付けるが、扉等の付帯部分の損傷は免れない。

60
45
30
15
0
0

2.5

5

7.5

10

12.5

時刻
15

文献 1)：伝統構法を生かす木造耐震設計マニュアル（学芸出版社）

-15
-30
-45

[謝辞]終始懇切丁寧に指導してくださった古田
先生、日常の議論を通じて多くの知識や示唆を頂いた研究室同期に心から深謝致します。

-60
-75

図 12

KOBE NS の時刻歴（応答変位）

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.95－98

95(2011), pp. ??-???.

ＲＣ梁の曲げひび割れ幅に及ぼす
主筋量の影響に関する研究
上

濱

優

貴１ ・

福

島

順

一２

899-4395
1-10-2E-mail:j-fukushima@daiichi-koudai.ac.jp

Study on influence of the quantity of main reinforcement
which I bend it,and gives it to cracking width of the RC beam
Yuuki Uehama1,Jun-ichi Fukushima2
1Undergraduate,2Professor
180
100N/mm2

D25

Key Words : RC beam,Main reinforcement, Cracking widthe,Reinforcing rod of a big diameter

lav
(1)

w

ε = σ Es , w = lav × ε

(1)
-

1(b)

RC

2)

(2)
(2)

0.4

T
T

ε
w

lav

ε s.av

2)

T
T

wav

-1(a)

(6)

(6)

lav

-1

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第一工業大学研究報告

96

ε s.av (1) =2 ×10 3 σ t − 0.8 Es + A 1
×
4 ×10 3Es

ε s.av ( 2) = 0.4σ t ×

1
Es

(8)

(2)

(3)

1
(4)
Es
ε s.av = max ε s.av(1) , ε s.av( 2) , ε s.av(3)第25号（2013）](

A = 2 × 10 3 σ t − 0.8E s)− 8 × 10 E s × (Ft pe − 0.8σ t )
3

15

(8)

(7)

ε s.av (3) = (σ t − 105)×

[

5

(7)
(5)

(9)

(10)

−0.642(6)-2

lav φ = 16.7( pe )wmax = 1.5wav(9)wM = 1.2 wmax

(10)

(8)

20.0

E s = 2.05 ×10 5 N mm 2 , Ft = 0.56 Fc
Fc 27, p t = 0.5 ×10 − 2 , p e = 2.25, D29

15.0
lav/Φ = 16.7(pe)-0.642

10.0
5.0
0.0

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

-3
-1

-2

(2)

(6)

N/mm2

27
29

mm

-2

(2)

(6)

N/mm2
N/mm

2

σt

s

ε sh
Ft = 0.56 Fc(6)l av φ = 16.7 pel av =

φ
(8)

-1(b)

l av φ

3)
-3

105

2

10-4

2.91
4.5

−0.642

(mm)

6.36
184.4
1.09

1011

ε s.av(1)

5.69

10-4

ε s.av ( 2)

2.93

10-4

ε s.av (3)

2.20

10-4

(6)

l av

N/mm2

pe = 4.5 × pt

wav (7)
wav = l av × ε s.av

2.05
1.0

t

ε s.av
(2)

150

mm

5.69 10-4
0.26This document is provided by JAXA.

上濱・福島：ＲＣ梁の曲げひび割れ幅に及ぼす主筋量の影響に関する研究

(2)
-1

-1
1.0
-5

97

(10)
0.26mm-1
0.5

pt = 0.80(
pt = 0.27(

pt = 0.18(

)

)

)

-6

(

)

-3

ε sh = 2.0 × 10 −4
Fc

20

-5

(

)
30

-2
0.3mm

40

-6
50

-3

(

-2
)
(

)

20,30,40,50,60
22,25,32,35,38,41
100,150.200
2×10-4,4×10-4
0.0

(

)

ε sh

2.0

(7)

wav = l av × (ε s.av + ε sh )

0.1
(7’)

60

0.3
D

L=100

L=150

L=200

22
25
32
35
38
41
22
25
32
35
38
41
22
25
32
35
38
41
22
25
32
35
38
41
22
25
32
35
38
41

0.18
0.23
0.30
0.36
0.40
0.46
0.20
0.21
0.30
0.37
0.42
0.48
0.18
0.22
0.32
0.37
0.41
0.48
0.18
0.22
0.32
0.37
0.41
0.48
0.19
0.23
0.32
0.37
0.42
0.49

0.28
0.32
0.90
1.10
1.30
1.50
0.28
0.30
0.45
1.05
1.27
1.47
0.27
0.21
0.48
0.80
1.15
1.40
0.26
0.31
0.46
0.52
1.01
1.30
0.25
0.31
0.46
0.52
0.58
1.19

0.80
1.00
1.60
1.90
2.00
0.80
0.95
1.55
1.85

0.64
0.92
1.52
1.79

0.41
0.86
1.48
1.76

0.40
0.81
1.47
1.75

(7’)

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第一工業大学研究報告

98

-3

-7

第25号（2013）

-9
-7

-8
-9
RC

-7

0.4
-9

-7

0.4
-4

RC

0.3mm

-8

0.3mm
)

(
-4

(

ε sh = 2.0 × 10 −4

ε sh = 4.0 × 10 −4(N/mm2)(N/mm2)

)

-9

100

150

200

100

150

200

D22

0.40

0.40

0.65

0.40

0.40

1.05

D25

0.40

0.40

0.90

0.40

0.50

1.35

D32

0.40

0.50

1.50

0.60

1.35

D35

0.40

0.80

1.80

0.70

1.60

D38

0.40

1.15

0.80

1.85

D41

0.50

1.40

0.90

(1)
(
(2)
0.4

RC

)

1)

2010

2)

3)

0.3mm

4)

56

2
,

7

305

( )
structure No.88 2003.10
PD

2009

9

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp .99−10699

日本におけるインターネットを活用した
新しいビジネスチャレンジの仕組み研究
建宮

第一工業大学准教授

努
情報電子システム工学科

Study on New Business Challenge System on The Internet in Japan.
Tsutomu Tatemiya
Abstract
The Internet technologies have given great change to the Japanese business systems. Business Persons who havespecial business abilities can run plural business system automatically on the Internet during working on main
business. This paper report 3patterns of new business challenge system on the Internet in Japan

Key words : Kindle DTP , Crowd Funding , Business Challenge, Internet Business, Synergy Effect

1．はじめにだったため、ひとつの時間にはひとつの仕事しかできなかったことである。

日本におけるビジネス環境は、インターネットの

しかし、インターネットが普及したことにより、発達とともに大きく変化している。中でも特に大きネット上の仮想空間での仕組みを活用して仕事を時な変化は、情報技術を活用したビジネスの仕組みを間および空間の面から分離・自動化し、複数のビジ

つくり、インターネット上で自動化することによっネスを同時進行することができるようになった。こて複数の仕事を同時進行で行うことが非常に簡単にれは画期的なインフラストラクチャーであると言えできるようになったことである。

る。

一般的にビジネスというと特定の会社に従業員と特に非正規雇用者が労働者人口の 30％以上になっして雇用されて賃金をもらう形や、株式会社を作っている現在においては、インターネットを使って複て自ら社長になる形をイメージするが、長い日本の数のビジネスの仕組みを同時進行し、それぞれの仕歴史で考えてみると現在のようにひとつの仕事に専事の収入の合計額でそれなりの年収を自らの力で生業で取り組むという仕事のスタイルが定着したのはみ出していくことは自己防衛の面からも重要であ

戦後のほんの短い時間に過ぎない。特に第一次産業

り、可能な限りその努力や学習もしていくべきであ中心だった時代には一年を通して十分な収入を安定る。

的に得られる仕事が少なかったため、例えば農業従

なぜならごく一部の成長企業を除いて特定の会社

事者が季節によってその季節ごとにできる出稼ぎをに専業として人生を捧げても、ずっと年収が上がらして合計金額で年収の合計額を稼いできたように、ないという状況がつづいてきているからである。現

日本人はいくつかの仕事を掛け持ちで行うことのほ

実的には多くの場合でひとつの企業に身をささげてうが主流だった。

も人生が報われない状況になっているにも関わらここで現在と以前との大きな違いは、以前は「仕ず、学校教育の基本は「特定企業への就職と専業型事の場に本人がいないと成立しない仕事」が基本

就業スタイル」をゴールとしているため、雇用のミThis document is provided by JAXA.

金融資産の購入による投資収益、不動産購入による賃貸
収益、特許など発明による特許収益などがよく知られているが、いずれもそれなりの結果を出すためには潤沢な資金力が初期段階から必要である。
100
第一工業大学研究報告 そこで、今回は元手が少額、またはほとんどいらない
第25号（2013）
ような新しいネット上のシステムで、正規社員として勤務を続けながら、仕事時間以外の時間だけの努力で挑戦
スマッチが拡大している面もある。
用して、複数の収入手段へとつなげるために多く活できるものを中心に調査を行った。
一方、せっかくよい会社に入社できても、伝統あ用されている展開軸を紹介しておく。これは何かひ
ネットワークビジネスや、アフィリエイト収入などもるよい会社であるほど若年層の賃金は低く、仕事のとつの専門性を極めて市場から高く評価されると、本業以外の収入手段としては定着してきているが、いずれも日本人の長時間労働慣行の中で結果を継続的に出し幅も狭いため、優良な人材が１～３年の間に多く退その専門性を学びたいという市場に対して教育を、続けるためには多大な負担が必要であるため、現実的に職しているという事実もある。右肩上がりの成長がその知識を体系的に読みたいという市場に対して書は奨励しにくい部分があり本論では割愛した。
約束されない時代には、がんばれば先々きっと良く
籍や電子書籍を商品化して販売することが可能にな
ここで競争力のあるビジネス上の知性・経験を活用しなるというロジックでは優秀な若い人材は引き留めるという方法である。
て、複数の収入手段へとつなげるために多く活用されてておけないのにもかかわらず、企業の人事システム
具体例としてはこういうことである。例えばデジいる展開軸を紹介しておく。これは何かひとつの専門性を極めて市場から高く評価されると、その専門性を学びは中高年層の雇用と生活レベルを維持するために過タル動画の作成に非常に長けた人材がいたとして、たいという市場に対して教育を、その知識を体系的に読去の年功序列型の賃金システムを維持しているた
Youtube などで自作の動画をアップし、多くの閲覧みたいという市場に対して書籍や電子書籍を商品化してめ、ミスマッチが起きているのである。
数を獲得できるようになった場合、その優れた動画販売することが可能になるという方法である。
このような問題を短時間で解決するためのひとつ作成技術を知りたい顧客から、有料でもよいので教具体例としてはこういうことである。例えばデジタル
動画の作成に非常に長けた人材がいたとして、Youtubeの方法としては、実力ある会社員はインターネット
えて欲しいという反応がある場合がある。そこで有などで自作の動画をアップし、多くの閲覧数を獲得でき上の仕組みを活用しながら自らの知識、技術、ビジ料で動画作成技術を仕事の空き時間を使ってネットるようになった場合、その優れた動画作成技術を知りた
ネス能力について現実の市場を通じて自らの市場価のやりとりで教えていくと、だんだん難しいことをい顧客から、有料でもよいので教えて欲しいという反応
値を具体的に確認し、その市場価値を企業側も認識
わかりやすく伝えるための方法が確立されてくる。
がある場合がある。そこで有料で動画作成技術を仕事の空き時間を使ってネットのやりとりで教えていくと、だ
して人材の処遇を考えるようなシステムを検討する
そうするとそのわかりやすい内容を体系化して文章んだん難しいことをわかりやすく伝えるための方法が確ことが重要と考える。
や図解で説明することにより書籍や電子書籍として立されてくる。そうするとそのわかりやすい内容を体系
この新しい仕組みを試していくような人材は、各出版するチャンスを得られる場合がある。このよう化して文章や図解で説明することにより書籍や電子書籍
企業で全社員の 20％に満たないと思われるが、おそに展開していくと、ひとつの競争力のある専門性かとして出版するチャンスを得られる場合がある。このよらくその層は、会社の全売上の 80％を生み出していら、３つの収入を得ることができる。そしてとくにうに展開していくと、ひとつの競争力のある専門性から、３つの収入を得ることができる。そしてとくに重要なのる実力ある層と重なっているため、この実力層の力重要なのは、３つ目の書籍出版は印税収入としていは、３つ目の書籍出版は印税収入としていわゆる不労所をさらに伸ばし、社外に放出せずに継続活用していわゆる不労所得になるということである。
得になるということである。
くことが企業の安定経営のためにも必要である。
そこで、本論では、元手がほとんどなくとも挑戦
でき、ビジネス上の知性を活用することによって本競争力のある知性・経験を複数収入へとつなげる展開軸

業をもちながら、休日，余暇時間をつかって市場にチャレンジでき、具体的な結果が見える仕組みについて調査を行った。

競争力のある知性・経験
を磨く

情報発信で市
場認知度を高める

展開経験を本業に活かす

潤沢な元手資金があればトライできる仕組みとして、金融資産の購入による投資収益、不動産購入による賃貸収益、特許など発明による特許収益などがよく知られているが、いずれもそれなりの結果を出すためには潤沢な資金力が初期段階から必要である。
そこで、今回は元手が少額、またはほとんどいらないような新しいネット上のシステムで、正規社員として勤務を続けながら、仕事時間以外の時間だけの努力で挑戦できるものを中心に調査を行った。

有料で教育
する

書籍・電子書籍として出版
する

教育経験をもとに難しいことをわかりやすく説明

図−１ 競争力のある知性・経験を複数収入へ
図―１競争力のある知性・経験を複数収入へつなげる展
つなげる展開軸
開軸

2．イ

2－

メー
行され
著者と
レスを
ある。
読者相
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有料
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日本
「me
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なって
０１２
部数で
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よりも
がある
この
かとい

そしてこの展開軸を活用すると、本業以外でも収ネットワークビジネスや、アフィリエイト収入な入を得やすくなるだけでなく、展開した結果よりブども本業以外の収入手段としては定着してきている

ラッシュアップされた内容を再び本業に活かすこと

が、いずれも日本人の長時間労働慣行の中で結果をによって本業も、より競争力のあるものになる。そ

継続的に出し続けるためには多大な負担が必要であこで企業にも能力ある専門性の高い人材のこのようり、現実的には奨励しにくい部分があるため本論でな展開を規制するのではなく許容し、さらに奨励しは割愛した。

て欲しい。なぜなら本業に大きな相乗効果があるか

ここで競争力のあるビジネス上の知性・経験を活

やすく
ップさ
より競
専門性
許容し
相乗効
タイル
リスク
ことを

らである。また、これからの仕事のスタイルには、This document is provided by JAXA.

建宮：日本におけるインターネットを活用した新しいビジネスチャレンジの仕組み研究101

このような柔軟な考え方もあり、ほとんどリスクなの雑誌よりもたくさんの読者を個人が獲得している

くチャレンジできるものが多くあるのだということという現実がある。
このメールマガジンをどのように収益につなげてを多くの学生にも知ってもらいたいと願う。

いくかという部分では、大きく分けて３つの方法がある。
２．インターネット上のビジネスチャレンジの仕組み
2－1⑴

有料メールマガジンとして購読料を得る

メールマガジンを発行し収入へとつなげる⑵

メールマガジンへの広告掲載料を取る。

仕組み⑶ メールマガジンの読者に対するダイレクトマー
ケティングを行い、関連する商品、サービスを販

メールマガジンとは、インターネット上で定期的売するに発行される専門的な情報で、個人や企業、公益団体などが著者となり、その内容に魅力を感じた個人⑴ 有料メールマガジンとして購読料を得るというがメールアドレスを登録することにより読むことが場合、メールマガジンスタンドを使う場合は、購できる電子雑誌である。SNS（ソーシャルネットワー

読料収益はメールマガジンスタンドに対して読者

クシステム）のようにから支払われ、そこから印税という形で発行者に読者相互間でのやり取りはできず、発信者からの支払われる。最大手の「まぐまぐ」の印税率はプッシュ型ダイレクトマーケティングが可能なイン50％であり、仮に月刊のメルマガを発行し、購読

フラとしても活用されている。

料を 1,000 円として 1,000 名の読者が得られると、有料型と無料型があり、個人がメールマガジンを

月間印税収入はその 50％である 50 万円となる。

効率的に発行するためには、自分で一から読者を募

 通常の紙の書籍出版では印税率は 10％前後であるよりも、メールマガジンスタンドを活用するほうることが多く、名の知れた出版社から流通書籍とが有利である。

して出版するためには編集会議での検討を経て、

メールマガジンスタンドとは、メールマガジンを損益分岐点を超える販売部数が見込める必要があ

発行するシステムを持ち、複数の発行者を集めるこり、簡単なものではなかったが、メールマガジンとによって魅力を高め、読者の集客を容易にしていであれば内容がよければ有料読者がつく可能性がるインフラシステムで、内容のクオリティを維持すあるため、手軽にチャレンジすることができる。

るために、新規発行希望者に対して内容の審査を行ったり、読者募集の一部をサポートしたりしている。

⑵ メールマガジンの広告掲載料を取る場合は、発行部数の多さや、読者の質によって広告媒体としメールマガジンスタンドの収益は、無料で発行さての魅力度が変わり、現実的に要求できる広告掲れているメールマガジンの上部の空き部分（ヘッ

載料も変わる。30 万部を超えるメールマガジンでダーという）や、下部の空き部分（フッターという）は、号外として広告そのものを著者推薦で流す場

への他者からの広告掲載料、有料型メルマガで読者

合は、一日掲載で 15 万円以上の広告料金を取るから得られる購読料の 50％および、各種広告掲載料ものもある。

が主である。

 また、非常にニッチな分野で質の高い読者を抱

日本の代表的なメールマガジンスタンドは、「まえている場合は、部数は少なくとも、どうしてもぐまぐ」「melma!（メルマ！）」などで、最大規模をそこに広告を流したいというニーズがあれば、高もつ「まぐまぐ」では、発行メルマガ 38,000 誌（581

い広告掲載料を要求することも可能となる。

カテゴリー）合計読者 1,000 万人（2013 年３月現在）となっており、例えば週刊誌で最も部数が多い週刊⑶ メールマガジンの読者に対するダイレクトマー

文春（2012 年 10 月〜 12 月の発行部数 715,693）をケティングを行い、関連する商品、サービスを販合計発行部数で大きく凌いでいる。

売する場合は、メールマガジンでは商品への期待

中には個人で発行するメールマガジンで発行部数感を高めるような表現を用いて、文章内リンクか

30 万部を超えるものもあり、出版社が発行する大半

ら商品・サービス紹介のウエブページやブログ、This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告102第25号（2013）

動画サイトの Youtube などに誘導し、最終的におらず、特定の電子書籍リーダーでしか読めないとは商品購入・決済ページで申込みを受け付けたり、いう不便な部分があったため普及のスピードが遅

高額商品の場合はさらに個別の商品・サービスのかった。しかし、2012 年にアマゾンが世界的な電子対面説明への誘導を行って購入へとつなげるのが

書籍リーダー Kindle を日本でも発売したことによ

一般的である。

り、一気に市場が活性化しようとしている。

 この方法ついては、筆者が年間受講料 20 万円

そして、アマゾンが世界的に展開している個人著の英文会計の E ラーニング講座について、発行部者によるアマゾンでの電子書籍出版サービス「キ数 1,200 部程度のメールマガジンからの誘導によ

ン ド ル・ ダ イ レ ク ト・ パ ブ リ ッ シ ン グ（Kindle

り、５年間にわたって年間平均売上 3,000 万円以DTP）」が日本でも開始されたため、個人が著者と上をほぼ一人で継続的に達成していた実績がある

なって自分の専門性を活かした著書を出版することため、インターネットからの顧客動線を熟慮してが容易になった。

構築すれば、現実的なビジネスに活用できるシス

このサービスは、アマゾンのアカウントを持つ個テムである。

人が著者登録を行い、規定にそって執筆を行った上

 日本最大のネット市場である楽天に出店していで審査に通ると、世界最大のネット書店であるアマる店の多くもこのようなやり方をそれぞれの店のゾンで自分の電子書籍を世界中に売ることができる

特長を出しながら展開している。

仕組みである。

 このように、個人が専門性を活かしながら、大また基本の印税率は 35％だが、アマゾンに協力す

きな金銭的負担・労力的負担なく収益を得ていくる仕組みを使うと最大 70％までの印税率が用意され仕組みとしてメールマガジンは有効なシステムのている。

ひとつとなっている。

こちらも今までの紙の出版の現状としては、印税率は 10％前後であることが多く、名の知れた出版社
から流通書籍として出版するためには、編集会議での検討を経て、損益分岐点を超える販売部数が見込める必要があったことを考えれば、手軽にチャレン
ジできるインフラの出現によって、個人がチャレンジできる可能性が大きく広がったと言えるだろう。
特に語学力に長けている人材には、日本語、英語を含む７カ国語での出版が可能となっているため、グローバル市場で自分の力を試すことができるという面でも手軽に自己実現が図れる仕組みである。
電子書籍を出版する話になると、自分はとても本にかけることなどないというビジネスマンも多いの

図２ メールマガジンスタンド大手まぐまぐトップページ
http://www.mag2.com/

だが、ＧＤＰ世界第 3 位の日本で行われているビジネスのレベルはまだまだ世界的に通用する内容であるため、これまでにビジネスで培ってきた専門性を2－2

キンドル・ダイレクト・パブリッシングによ

わかりやすく文字にすれば、誰でも本の 1 冊ぐらいる電子書籍出版は書くことができるはずである。本を書くという作業の中で、必然的に知識のない第三者に自分の仕事

二つ目のインターネット上のビジネスチャレンジの内容をわかりやすく体系的に伝えるための整理をの仕組みは、「電子書籍出版」である。電子書籍とは、行うことが必要になるため、これまでのビジネス経デジタル化された文字・図形情報を電子書籍ファイ験をまとめて見直すことや、作業の手順を見直すこルまたは PDF で読むスタイルの書籍で、タブレッとにもつながり、多くの場合で本業の業務効率が向

ト端末や電子書籍リーダーの普及によって、日本で上することが確認されている。

も大きく注目されている分野である。
以前は電子書籍ファイルのスタイルも統一されてThis document is provided by JAXA.

建宮：日本におけるインターネットを活用した新しいビジネスチャレンジの仕組み研究

103

広がり始めたのである。
一足先にブームが始まったアメリカでは、再選を果たしたオバマ大統領がものづくり拠点としてのアメリカの再生を目指して学校 1000 校に 3D プリン
ターや 3D スキャナーなどを備えた工作室をつくる
ことを決め、フォード社でも 2 万人前後の設計担当者全員に 3D プリンターを配布することを決めたそうである。1 実際に精度の高い立体成型品を作るた
めには 3 次元 CAD のモデリングの知識が必要であるが、3D スキャナーを使って立体情報をスキャン
図３

キンドル・ダイレクト・パブリッシング
出版ガイドページ
https://kdp.amazon.co.jp/self-publishing/help?topicId=A2Z7EPGXGHEZZ4

し、web 上のオープンプラットフォームで保管され・公開されている無料のモデリングデータをベースにすることで、一から立体情報を計算して入力する手間は大幅に軽減されている。日本の大手製造業でも3D プリンターの開発販売に着手したところが出て

2－3

３Ｄデザインソフトと３Ｄプリンターによるきており、ものづくりに情熱があるエンジニアリン

モノづくり

グ系の人材にとっては、これまで培ってきた知識や技術経験を活かして、直接市場に自分のアイデアを2012 年後半から、急速に日本でも注目されはじめたのが、今までは大規模製造施設を持つ大企業でな形にして問いかけ、販売という形で収益を得ることも可能になっているのである。

いと作ることができなかった立体成型品を、個人が自宅で 3D スキャナー、3D デザインソフト、3D プ
リンターを活用して作ることができるようになったという「メイカーズムーブメント」で、これは急速に世界に広がっている新しいものづくりのムーブメントである。この流れの源流は、2002 年前後にマサ
チューセッツ工科大学のビット＆アトムズセンター
所長ニール・ガーシェンフェルド教授がデジタル＆デスクトップファブリケーション技術を社会で活かすための研究として、ボストンの旧スラム街やインドの小さな村、ガーナ、ノルウェーなどに実験的なファブラボ（デジタル工作機械を備えた市民工房の国際的ネットワーク）をオープンしていったことにある。そこから自分で作れるものは自分で作ってし図４

 イアード誌ホームページで紹介されたＭＩＴメ
ワ
ディアラボで開発された小型３Ｄプリンターと３Ｄスキャナーの組み合わせによるデスクトップでのモノづくりイメージ
http://wired.jp/2012/10/09/3dprinter-3dscanner/

まおうというコンセプトに賛同した世界中の技術者
やものづくりが好きな一般市民が情報交換をし合また、3D プリンターや 3D スキャナーを購入する

い、世界各国に拠点が拡大していったのである。

ことなくものづくりが始められる仕組みも始まって

その後、この動きを自ら体験したワイアード誌のいる。これはファブラボという 3D プリンターや 3D

元編集長クリス・アンダーソンが「Makers―20 世

スキャナー、カッティングマシン、3D モデリング

紀の産業革命が始まる―」という書籍として出版しソフトなどを備えた「 3 次元工作室」が機器をレンたことにより、日本の大手マスメディアもこのムータルで貸してくれ、さらにセミナーなどを通じてそブメントを大きく取り上げるようになり、ものづくの使い方を教えてくれるという仕組みで、すでに日りが好きな個人が自宅で自分のアイデアを形にし本でも数箇所設置されている。

て、小ロットの商品を主にインターネットを介して日本の草分け的存在であるファブラボジャパンが市場化するという新しいビジネスが日本でも急速に都内で展開する「ファブラボ渋谷」を取材したとこ

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第一工業大学研究報告104第25号（2013）

ろ、個人に機器を時間貸しするだけでなく、啓蒙活動として企業とのタイアップセミナー、個人向けセミナーなども行っており、「つくりたいものは自分でつくる。そのための公共的なインフラストラク
チャーとしてのファブラボを目指す」というコンセ
プトで活動しているとのことである。

図７

ファブラボ渋谷のトップページ

http://www.fablabshibuya.org/
2－4

クラウドファンディングで市場化にチャレンジ

さらに、ものづくりに限らず、アイデアやサービ
図５

 Dプリンターでつくったポテトチップスの３
袋の口を止めるクリップ（渋谷ファブラボ
取材にて撮影）ス、アート作品などを個人が市場にダイレクトに提案し、先行注文や寄付の形でお金を集める仕組みも出来上がってきている。これはクラウドファンディ
ングと呼ばれるもので、web もしくはインターネッ
トを活用して不特定多数の個人または企業からス
タートアップ資金や先行注文、寄付などを集める仕組みである。
先行しているアメリカでは、購入型クラウドファ
ンディング大手の Kickstarter サイトを活用して、
若いビジネスチームが「Pebble」というパソコン連動型の腕時計で 1 億円以上の先行注文を得て成功したことなどから、ベンチャー企業の資金調達に活用できると急速に注目を浴びるようになった。そして
世界恐慌後に個人投資家を保護する目的で作られた

図６

 ーザーカッターで作成したオリジナルデザ
レインのコースター（前）と、３Dプリンターで作成したオリジナルデザインのスマホカ
バー（後）（渋谷ファブラボ取材にて撮影）

1933 年証券法ならびに 1934 年証券取引法で規制されていた証券発行による資金調達を行う企業への情報開示義務を、一人当たり年間投資受入額 100 万ド
ルまでの範囲に限って大幅に緩和するというクラウ
ドファンディング法が、すでに 2010 年 4 月に成立

このようなファブラボは既に世界的に広がっておしている。

り、ファブラボ同士の世界的な交流も盛んである。

日本でもこのような流れを受けて、2013 年から

また、本年の８月には、世界ファブラボ会議が日本

金融庁が日本版のクラウドファンディング法の検討で開催されるとのことで、これから日本でも個人にに入っているため、スタートアップ資金を持たない

よるモノづくり活動が本格化する可能性があるとと日本のビジネスマンも、優れたアイデアとプレゼン

もに、ほとんど初期投資のリスクを負うことなくもテーション能力があればネットを通じて直接市場にのづくりによる自己実現を図れる環境が整いつつあ

問いかけ、具体的な自己実現ができるシステムが構るのである。

築される可能性がある。

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建宮：日本におけるインターネットを活用した新しいビジネスチャレンジの仕組み研究105いることがわかった。このようなビジネスシステムを活用して、個人として市場と向き合い、成果を出していくような人材を企業側も高く評価して柔軟に処遇することにより、高度な人材が流出するリスクも軽減されるはずである。また、新卒学生の中にも、学生時代から市場で成功を納めるものが多く出てくると考えられるため、そのような人材にも魅力ある
人事システムを用意していくことが、これからの企業には必要となってくるだろう。
今後もこのような新しいビジネスの流れを調査す
図８

 メリカのクラウドファンディング大手
ア
キックスターターのトップページ
http://www.kickstarter.com/
日本でもすでに多くのクラウド・ファンディング
サイトが立ち上がってきている。
現時点での 2 大大手となっている。キャンプ・ファ

るとともに、自らも実際にさまざまなビジネスチャ
レンジを行うことにより、この新しい流れを体感し、引き続き報告していきたいと考える。
注
1

フォードが２００００人の設計者に３D プリンターを配布

http://gigaom.com/2012/12/21/ford-engineers-have-3d-

イアー、レディフォーなどのクラウド・ファンディ

printers-on-their-desks-when-will-you-get-one/

ングサイトでは、連日新しいアイデアやサービスが（2013 年 1 月 25 日アクセス）

主に動画を活用して提案され、魅力的な案件には実際にお金がついて成立している。

参考文献
１）ク リス・アンダーソン『ＭＡＫＥＲＳ ２１世
紀の産業革命がはじまる』関美和訳、ＮＨＫ出版、2012年10月25日
２）フ ランク・モス 『ＭＩＴメディアラボ

魔法のイノベーションパワー』千葉敏夫訳、早川書房、2012年8月25日３）田中浩也『ＦａｂＬｉｆｅ

デジタルファブリ

ケーションから生まれる作り方の未来』オライ
リージャパン、2012年7月20日
４）慎泰俊『ソーシャルファイナンス革命

世界を変えるお金の集め方』技術評論社、2012年8月1
図９ 本のクラウドファンディング大手日
キャンプ・ファイアーのトップページ
http://camp-fire.jp/

日５）倉沢美左ほか「メイカーズ革命」『週刊東洋経済』第6438号、2013年1月12日34-60頁
６）米良はるか、稲蔭正彦「クラウドファンディン

このようにまだまだ黎明期ではあるが、大企業に

グ：ウェブ上の新しいコミュニティの形」『人支配されてきたビジネスの仕組みがインターネット

工知能学会誌』人工知能学会（2011）の活用によって個人に解放されてきているのである。

http://www.ymatsuo.com/papers/jsai11crow
dfunding.pdf（2012年1月10日アクセス）

３．おわりに本研究を通して、日本における日本におけるイン
ターネットを活用した新しいビジネスチャレンジの７）野村敦子「米国で成立したクラウドファンディ
ング法とわが国への示唆」『日本総研Research
Focus』2013年3月28日

仕組みには、個人が定職を持ちながら、専門性を活８）「JOBS法の成立で注目!! クラウドファンディン

かして手軽にチャレンジできるものが多く出現してグの考え方と日本企業による利用法」『旬刊経This document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告106第25号（2013）

理情報』中央経済社（1320号）, 46-49, 2012年7月20 日、46-49頁
９）
『日本経済新聞』2012 年 11 月 14 日、「一人で起こせる製造業」
10）
『日本経済新聞』2013 年 3 月 23 日、「ネットで小口資金調達ベンチャー育成新手法

金融庁

検討」

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.107−115

107

マスメディアによる法律への影響（調査研究）― 恩寵園事件とマスメディアにおける総合的検証 ―～新聞、テレビ、インターネットはどのように児童福祉法を改正させたか～
森

川

晴

子

第一工業大学講師

共通教育

The mass media effects on the law.
How did the mass media revise the Child Welfare Law throughout Oncho-en case?
Haruko Morikawa
Abstract
The mass media have given great effects on people, administration and world and occasionally may trigger to revise the law. This
study examines how the state compensation suit to a Chiba District court approved the child abuse in Oncho-en by the principal andthe staff and cause to revise The Child Abuse Prevention Law and Child Welfare Law by the effects of the mass media .

Key words : mass media, Oncho-en case, child abuse, child welfare law, children’s nursing home, journalism

１．はじめにある。専門家は、虐待は最大の戦争。家族システム、

2009 年、国連の統計により日本では７人に１人の援助システム、行政システムの崩壊は国を滅ぼすと子供が貧しい生活を送る『子供の貧困世界一』とい警鐘を鳴らしている。『魂の殺人』と言われる児童

う結果が出て、早急に改善するよう国連から勧告が

虐待は、もはや家庭内だけの問題ではなく、地域社出された。しかしながら、日本はこの問題に真剣に会、国の問題へと発展している。

取り組むことなく、2013 年、厚生労働省の社会保障審議会児童部会、児童虐待等要保護事例の検証に関する専門委員会の統計により児童虐待通報は 6 万件を突破。同年、心中による児童の死亡も児童虐待でそんな中、遅々として改善されない日本の児童福祉法を大きく改正させるに至った事件があった。
1996 年、千葉県船橋市にある児童養護施設『恩寵園』で起きた施設内虐待事件である。

あると位置づけたことにより、総日数で割ると３日

児童養護施設とは児童福祉法に定められた児童福に１人の割合で児童が虐待により命を落としている

祉施設の一つで、災害や事故、親の離婚や病気、虐ことが明らかになった。

待や不適切な養育を受けるなどの事情により、家族

厚生労働省が各都道府県と通じ、平成 22 年４月による養育が困難な 2 歳から 18 歳の児童のための１日から平成 23 年 3 月 31 日までの間に、児童虐待

家庭に替わる家である。厚生労働省の統計によると、による死亡事例 82 例（98 人）を分析したところ、

現在、児童養護施設に入所する児童の 9 割が両親に心中以外の虐待死事例が 45 例（51 人）、心中によよる虐待となっている。行き場のなくなった児童をる虐待死事例が 37 例（47 人）、生後間もない身元救う行政最後の砦、社会的養護下である『恩寵園』

不明の遺棄事例が４例（４人）、死産児の遺棄事例

で入所児童が施設園長とその家族、職員によって長が３例（５人）、虐待による死亡か否かの判断がで期にわたり、凄まじい虐待や性的暴行を加えられてきなかった不明の事例が１例（１人）あった。

いた。児童養護施設とは社会的意義のある事業で、これらの統計からも分るように、児童を取り巻く

そこで何が起ころうと行政も国も口を出すことのな

日本の環境はいまだかつてないほど由々しき事態にい世界であり、密室で行われる虐待は訴えたとしてThis document is provided by JAXA.

第一工業大学研究報告108第25号（2013）

も実証できないため、立証されることがなく、被害せない児童２歳から 18 歳までの児童 70 人が生活し者達は泣き寝入りするしかなかった。

ている。虐待で告訴された園長は、初代園長の次男

それがマスメディアの影響により、『恩寵園』のであり、当事、社会福祉法人の理事長も務めていた。

園長と監護権のある千葉県を４つの刑事及び民事事1996 年 4 月千葉県船橋市にある児童養護施設『恩件で告訴し、法廷で施設内虐待を認定させ、同園の寵園』で、入所していた児童 13 人が園長、園長の虐待行為の事実を知りながら、園長に何の改善対策

次男と職員からの死に至りかねない虐待を苦に施設を打ち出さなかった千葉県にもその責任を認めさせから逃げ出し、県内にある児童相談所に保護を求めた事件が起こった。恩寵園事件である。更に、このた。その際、市川児童相談所に赴いた人権弁護士が事件を受けて 2008 年 11 月 26 日に『児童養護施設

児童に聞き取り調査を行った所、凄まじい虐待が行

内での虐待は禁止』という条例が日本の児童福祉法

われていたことが発覚。

に初めて出され、2009 年 4 月より施行された。施設

その内容は、長時間の正座、男児の性器に鋏を当

職員等による虐待は児童本人からの届出や周囲の者

てる、乳幼児を麻袋に入れて木に吊るす、乾燥機にからの通告を受けると、都道府県市等は調査し、公入れて回すなどだった。しかし、千葉県はその事実表する制度が法定した。この改正児童福祉法の施行を否定し、児童たちを園に戻し、園長には口頭指導により、今まで見過ごされてきた児童養護施設虐待しただけだった。このため児童は児童相談所で事情が徐々に明るみに出るようになった。

を聞いてくれた女性弁護士を代理人として人権救済

本論では立証不可能といわれた児童養護施設内虐待を法廷の場で認めさせ、児童福祉法をも改正させを申し立てたり、県知事に手紙を書いたが、千葉県は一切取り合わなかった。

た恩寵園事件におけるマスメディア――新聞報道、事件当初は、地元新聞が恩寵園事件を伝えたが、テレビ、インターネットを総合的に検証し、いかに事態の深刻さに、大手新聞社が取り上げたことによマスメディアが恩寵園事件に影響を与えたか調査研

り施設内虐待事件を知った市民が、『恩寵園の子供究を行った。

を支える会』を立ち上げ、千葉県を相手取り住民起訴を起こすに至った。しかし、起訴は棄却され、園

２．恩寵園事件とマスメディアの総合的検証

長も職員達も解職されることはなかった。その後、日本テレビ局特捜報道ドキュメントが、恩寵園卒園

２－１

恩寵園事件とマスメディア

生や元園職員に取材調査した結果、1999 年に同局

児童養護施設内虐待が知られるようになったのはにて放映すると、異例な反響が起こり、同番組を見1982 年、岡山市の児童養護施設『善隣館』で 6 歳た国会議員が千葉県へ勧告することになる。この報

女児が児童 6 人から集団暴行を受け死亡した事件か

道を受けて千葉県警、行政、そして国も動き出し、らだ。その翌年には、東京都内の児童養護施設『錦2000 年 1 月、千葉地裁はようやく園長の虐待を認華学園』に入った少年が施設内性暴力を受けて 15

定した。また、刑事告発を受けて警察官が施設内を歳で退所した 3 年後に女子大生強姦殺人事件を起こ

家宅捜索し、園長は入所児童に対する傷害容疑で書し、一審で無期懲役判決を受けたことにより、『児類送検、更に同年 8 月には園長の次男で指導員が、童養護施設』と『施設内虐待』という言葉が新聞で入所児童に対する強制猥褻・婦女暴行容疑で逮捕さ

広く報道されるようになった。この 2 つの事件を受れた（懲役 5 年の実刑）こうした動きを受けた千葉

けて本格的にマスメディアが調査報道に動き出し

県は園長の解職を含む改善勧告を出し、社会福祉法

た。今まで国から入所児童の措置費が支給される社人の理事を一新する改善計画を提出させることに成会的養護下であるはずの施設内での虐待は、不祥事功。その後、恩寵園を退所させられた卒園生 11 人や事故として隠蔽されてきた。マスメディアは、調が原告となり、損害賠償を請求する民事起訴を起こ

査取材を続け、事態の深刻さや対策の必要性に気づす。最高裁は一審同様に、千葉県の賠償責任は認めいた矢先、発覚したのが恩寵園事件だ。

たが、園長個人の賠償責任は認めなかった。最終的『恩寵園』は、1946 年に戦災孤児のための施設とに決着がついたのは 2010 年 11 月。損害賠償金が支して開設され、1952 年に社会福祉法人の認可を受け払われたのは翌年。実に 15 年間かかっている。当事、た。その後、児童福祉法に基づく児童養護施設とし中学生だった児童たちは 30 代になっていた。

て、児童相談所を介し、様々な事情で保護者と暮らThis document is provided by JAXA.

森川：マスメディアによる法律への影響（調査研究）

109

恩寵園事件時系列と報道たものの、17 歳の退園女子児童が裁判で証言した 17（『施設内虐待を許さない会』よる）

件の件罰及び虐待を認定。さらに「園長の解職を含

1996年（平成8年）4月

む改善勧告を出さなかった県は違法である」と指摘。

入所児童 13 人が脱走し、児童相談所に逃げ込み、

2000年（平成12年）2月16日

児童相談所職員に園長・妻・指導員で園長の次男・

テレビ報道：恩寵園において、児童に対する体罰が主任保母の虐待の事実を話し、辞めさせて欲しいと繰り返されていたとして、干葉県警捜査一課は、傷訴えた。しかし児童相談所及び千葉県児童家庭課は害容疑で恩寵園の実況見分を行うと共に、関係者か子どもたちの声に真剣に耳を傾けず、子どもたちをら事楕聴取を行う。

園に返した。

2000年（平成12年）2月16日

1996年（平成8年）4月

テレビ・新聞報道：千葉県は恩寵園に対して、「園千葉県の子ども人権委員会の弁護士が子どもの権利

長の解職も含む施設運営の抜本的な改善を求める勧侵害の問題を取り上げた。新聞報道で事件が明るみ告」を行う。千葉県社会部長は「勧告を行わなかっになる。

たことで、結果として体罰の再発を許してしまった

1996年（平成8年）6月

ことは本当に申し訳ない」と対応の誤りを認め謝罪。

新聞報道を見た一般市民により、『恩寵園の子ども

2000年（平成12年）2月23日

達を支える会』が発足され、児童と市民・弁護士が厚生省は千葉県に対して園を運営する社会福祉法人の連絡をとり、改善に向けて動き始める。

理事全員の辞職など、法人の抜本改革を促すよう指導。

1996年（平成8年）9月

2000年（平成12年）3月8日

恩寵園子ども自治会のメンバーが県庁に行き虐待の日本テレビ特捜報道ドキュメントを見た国会議員よ

事実を訴える。千葉県は「園長を辞めさせることがり、千葉県警に強制捜査させ、恩寵園元園長の次男できない」と訴えを聞き入れず。

指導員を女子児童への強制猥褻容疑で逮捕。

1996年（平成8年）10月

2000年（平成12年）3月10日

新聞報道に、『支える会』が千葉県に恩寵園問題解

恩寵園の卒園生が、虐待によるトラウマなど精神的決を求めることを載せ、1049 人分の署名が集まる。

後遺症に苦しんでいる」として園長、千葉県を相手

1997年（平成9年）7月に、総額１億１千万円の損害賠償を求めて、千葉地『支える会』が、「虐待をやっていた園長に支出した裁に提訴。

人件費は違法」として、千葉県に対し措置費を返還

2000年（平成12年）3月22日

するよう住民監査請求を起こしたが、9 月に棄却。

異例のテレビ局が衆議院会館にて「児童養護施設『恩1997年（平成9年）10月

寵園』の虐待児県について意見を聞く会」で児童の新聞報道に『支える会』が、「虐待をやっていた園

訴える姿を放映、多数の国会議員及び秘書が参加。

長に支出した人件費は違法」として、千葉県に対し

2000年（平成12年）3月29日

措置費約 590 万円を返還することを求める訴訟を干

テレビ・新聞報道：千葉地検は、元園職員であり、

葉地裁に提訴したと載る。

園長の次男で元指導員を強制猥褻罪容疑で、干葉地

1999年（平成11年）9月

裁に起訴。

日本テレビ局特捜報道ドキュメントで恩寵園事件を2000年（平成12年）4月3日

大々的に取り上げ、異例の反響を呼ぶ。厚生省はテレ元指導員で園長の次男が、他の児童にも猥褻行為をビ報道された卒園生の虐待証言が、千葉県の報告以上していたとして、再逮捕。

のものであったことから、事実認定の再調査を指導。

2000年（平成12年）4月18日

1999年（平成11年）12月24日

法人恩寵園は、園長の退職を含む改善計画書を県に日本テレビ局の番組よる、現在もなお児童が職員ら提出。園長は解雇となり、退職金は支払われないこに体罰を受けている証言を元に、『支える会』が暴行・ととなる。

傷害容疑で園長と職員を千葉県警に刑事告発。

2000年（平成12年）4月25日

2000年（平成12年）1月27日

千葉地検、園長の次男で職員を強制猥褻容疑で追起園長への県の括置費支出をめぐる住民訴訟判決。千訴。

葉地裁は、支出の返還を求める原告の訴えを棄却し2000年（平成12年）5月26日

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110

第一工業大学研究報告

新聞報道：元園長が、「在職中に園児をハサミで切るなどしてけがをさせた」として、障害の疑いで逮捕。
2000年（平成12年）6月6日
新聞報道：千葉地検は、元指導員、元園長の次男を婦女暴行の罪で追起訴。
2000年（平成12年）6月15日

第25号（2013）① 身体に外傷が生じ、又は生じるおそれのある暴行を加えること② 猥褻な行為をすること又は猥褻な行為をさせる
こと③ 心身の正常な発達を妨げるような著しい減食又は長時間の放置等を行うこと

テレビ・新聞報道：千葉地検、元園長を傷害罪の容④ 著しい心理的外傷を与えること

疑で干葉地裁に起訴。

と定義されている。

2000年（平成12年）7月12日

また、改正児童福祉法が施行された 2009 年度にテレビ・新聞報道：元指導員で元園長の次男の初公

全国 47 都道府県、18 指定都市及び 2 児童相談所設

判が千葉地裁で開かれ、起訴事実をほぼ認める。

置市を対象に通告・届出があった被措置児童等虐待

2000年（平成12年）9月8日

に関する事例について、その届出・通告等の状況、

新聞報道：元園長の初公判。「怪我は事故」と否認。

それに関する調査等の状況についてとりまとめたと2000年（平成12年）10月25日

ころ、214 件の施設内虐待の通告・届出があり、59

テレビ・新聞報道：千葉地裁は、元指導員に強姦と件、120 人の児童の被害が確認された。虐待の事実

強制猥褻の罪で懲役４年の実刑判決を言い渡す。控が認められた施設等のうち多かった種別は、「児童訴せず。

養護施設」が 29 件（49.2％）、「児童自立支援施設」

2001年（平成13年）3月8日

が 9 件（15.2％）であった。虐待の種別・類型は、「身

テレビ・新聞報道：恩寵園卒園生 11 人の損害賠償「心理的虐待」が 7 件
体的虐待」が 41 件（69.5％）、

請求裁判第１回公判。

（11.9％）「性的虐待」が 7 件（11.9％）、「ネグレクト」

2001年（平成13年）7月27日

が 4 件（6.7％）であった。虐待を受けた児童の性別は、園長に対し、千葉地裁は懲役 8 カ月の実刑判決を言「男」が 55.8％、「女」が 44.2％であり、就学等の状い渡す。園長は控訴。

況は、「小学生」が 42 人（35.0％）、「中学生」が 42

2002年（平成14年）10月9日

人（35.0％）、「高校生」が 11 人（9.2%）、「未就学児テレビ・新聞報道：園児への傷害罪で無罪を主張し童」が 14 人（11.6％）であった。

ていた元園長に最高裁は９日までに、被告側の上告2010 年度は 176 件の通告・届出で、39 件、103 人を退ける決定。懲役８月、執行猶予３年の有罪判決の被害が判明した。虐待の内容は身体的虐待 64 件、が確定。

65.3％、性的虐待 16 件、16.3％心理的虐待 11 件、

2009年（平成20年）4月

11.2%、ネグレクト 7 件、7.1% となっている。加害

テレビ・新聞報道：恩寵園事件を受け、施設内虐待

職員は懲戒解雇されたり、自主退職したほか、児童は禁止であると児童福祉法改正し施行。

福祉法違反や青少年健全育成条例違反容疑で逮捕さ2011年（平成23年）11月

れたケースもあった。

テレビ・新聞報道：上告棄却し、千葉県が損害賠償
460 万円を支払うことで決着。園長個人の責任は問

学校

保育所

市町村

近隣・知人

医療機関

その他

不明︵匿名を含む︶

30

23

67

1

1

3

9

1

16

12 258

会等が講ずべき措置等施設内虐待の防止のための規定を設ける」が盛り込まれたことにより、施設内虐待が表面化するようになった。
厚生労働省によると、「被措置児童等虐待」とは施設職員等が入所等している児童について、

人数 90

5

計

告があった場合の都道府県や都道府県児童福祉審議

合

当該施設・事業所等
元職員︑
元受託里親
当該施設・事業所等
職員︑受託里親

護施設等における虐待を発見した者の通告義務、通②届出・通告者

家族・親戚

童福祉法改正の７節に「施設内虐待の防止、児童養制度の実施状況
児童本人以外の被措置児童恩寵園事件を受けて、2009 年 4 月に施行された児平成21年度における被措置児童等虐待届出等
児童本人

われず。

表１

構成
割合 34.8 11.6 8.9 26.0 1.9 0.4 0.4 1.2 3.5 0.4 6.2 4.7 100.0（％）（厚生労働省による統計）

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森川：マスメディアによる法律への影響（調査研究）

表２

111

制度の実施状況

件発覚後の早い段階で生まれなかったのである。

都道府県市の福祉事務所

市町村③届出・通告先
都道府県市
児童福祉審議会

件数

112

94

4

0

4

214

構成割合
（％）

52.3

43.9

1.9

0.0

1.9

100.0

民間支援団体は、その後、虐待を受けた児童に代合

わって県を相手取り住民起訴裁判を起こす。入所児

計

都道府県市の担当部署

団体と司法の強い関わりは新聞報道がなければ、事

児童相談所平成21年度における被措置児童等虐待届出等

童は未成年であることから、裁判を起こすには親権の委任状が必要だが、実親は事情を抱えて離れた場所におり、親権の代行者は当の園長自身なのだ。そ（厚生労働省による統計）

こで、市民が児童に代わったのだ。起訴内容は、児童らに体罰を振るう園長の給料を県民の税金から払
うのはおかしいというものだが 9 月に棄却。その結果を受けて翌月に「虐待をする園長に支出した人件費は違法」として千葉県に対して措置費約 590 万円

表３を返還することを求める起訴を千葉地裁に提訴し制度の実施状況た。しかし翌月に住民監査請求は却下。

児童自立支援
施設

件数

2

29

2

9

9

4

4

構成割合
（％）

3.4

49.2

3.4

15.2 15.2

6.8

6.8 100.0

合

情緒障害児
短期治療施設知的障害児施設

結果、法的に園長に罪はなく、虐待もなかったこ

児童養護施設計

乳児院

社会的養護関係施設

里親等③届出・通告先

児童相談所
一時保護所

平成21年度における被措置児童等虐待届出等ととなり、恩寵園は改善勧告もされずに、園長も虐待した職員達も元の鞘に戻り、虐待は更に悪化の一途をたどった。新聞報道は裁判の経過を報告するだ
けに留まり、児童相談所へ逃げ込んだ児童 13 人が59（厚生労働省による統計）

その後、どうなったのか報道することはなかった。
新聞報道も途絶え、民間団体は次にどんな手を打つ
べきか、司法も児童を救出する良い案がなく途方に暮れていた。その間、虐待した園長は、脱走した 13人の児童を教護院や養育意志のない両親の元へ送ることで措置解除し、園から追い出した。行政も国も２－２ 恩寵園事件における『伝統メディア』の影響力
恩寵園事件が約 15 年間の司法の闘いの果てに、虐待の温床になっている恩寵園をそのままにし、擁護されるべき児童を見放したのだ。

日本で初めて未成年の原告によって施設内虐待を法

そんな中、『伝統メディア』のもう一つ、テレビ廷の場で認定させ、児童福祉法改正へと至るに及ん報道が動き出した。1999 年、日本テレビ局の特捜報だ経緯にマスメディアの力は大きい。事件が発覚し

道ドキュメントの取材班により恩寵園事件を徹底取たのが 1996 年であることから、当事のメディアは、材し、卒園生や脱走した児童のうち 4 人に密着し、『伝統メディア』と呼ばれる新聞、テレビ、ラジオ

信頼できる情報を吟味し、実際にどのようなことが放送で主であった。瞬発力としては地元紙が一番で園内で起こっていたのか、園長や職員らによる虐待あり、虐待を訴えるために脱走した 13 人の児童の行為がいまだに続いていることなど関係者の証言を

事件は翌日に取り上げられた。しかし、それを受け得ることに成功し、その一部始終を再現映像及び恩て千葉県は施設内虐待をもみ消すために、「脱走し寵園卒園生の『生の声』で放映した。本番組は大反た 13 人の児童たちは、保母と園長の喧嘩を見て不響を呼んだ。同番組のＤＶＤを国会議員全員に配布

安になり児童相談所へ駆け込んだだけであり、虐待したことから、それを見た国会議員が千葉県を召還

そのものはなかった」と、翌々日の新聞に載せて、し、県警に捜査をさせるに至った。

脱走した児童全員を恩寵園へ送り返した。やがて地千葉県警が恩寵園を捜索すると、園長の次男で指元紙だけでなく、大手新聞社が調査に入り、大々的

導員の部屋から大量の入所児童の猥褻写真やビデオになったことで、事実を知った千葉県の住民が、施などが押収され、現行犯逮捕となった。恩寵園事件

設内虐待を隠蔽し、改善しようとしない千葉県に憤を担当する弁護団体は、世論が恩寵園事件に再び、

慨し、『恩寵園の子供達を支える会』を作り 2000 人

関心を持つようになったことを受け、園長と千葉県分の署名を持って、県へ要請を提出した。民間支援を相手に賠償責任を問う民事裁判を起こした。

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第一工業大学研究報告112第25号（2013）

実に、テレビ番組報道後に行政や国が動き、恩寵寵園と同様に、園長の情報規制が厳しい。職員の証園事件は 4 つの大きな裁判に発展する。一つの児童

言によると、職員がテレビを視聴できるのは土日の養護施設において、4 つの裁判を起こされるのは日

昼一時間のみで主に幼児番組あり、ニュースなどの本の児童福祉史上、初めてのことである。

情報番組を見ることは禁止されていた。新聞の閲覧

同番組のＤＶＤは、元卒園生ら原告による賠償請も禁止されており、職員室にある電話の使用も制限

求裁判の際、証拠物件としても認められた。日本テされていた。そのため職員達は、園長の言葉だけをレビ局の特捜報道ドキュメントが恩寵園事件を取り信じていた。報道記者や卒園生の代理人となった弁上げなければ、永遠に闇に葬られていたといっても護団が来園しても、園長が、「彼らは恩寵園を潰そ過言ではない。

うと企む人たち」といえば、その言葉を信じるしか

また、同番組は他施設の入所児童へも影響を及ぼなかった。多くの職員は短大や大学を卒業したばかした。岡山県にある児童養護施設『津山双葉園』のりで、世間に疎く、洗脳されやすい。住み込みとい入所児童が、同番組における恩寵園の園長や職員にうことで、職を失うことは住居も失うことになるた

よる虐待報道を見たところ、「うちの施設でも同じ

め、園長の虐待行為がおかしいと感じた職員は、異ことが起きている」と、警察に通報した。のちに『津を唱えたくても、唱えることが出来ず、次第に洗脳山事件』として発展するこの施設内虐待事件は、４されて、一緒になって虐待したという職員も少なか

歳から 18 歳までの入所児童に、無賃金で早朝かららずいた。

深夜過ぎまで強制労働をさせていたもの。卒園生ら職員達が、恩寵園での『体罰』を『虐待』だと認

原告は 2004 年に施設を相手取り賠償請求の民事裁識を改めるにいたったのには、『新興メディア』で判を起こしている。同裁判で、未成年児童への不法あるインターネットの情報と携帯電話による外部と労働内容として明るみに出たのは、東急ハンズの紙の連絡交換が大きい。

袋や園の近所のパン屋でパンを作らせていたという信じられない事実だった。

職員の一人が、事実を確認するべく、園長ら虐待を先導した職員がいない深夜にインターネットで恩このように、テレビ放映によって今まで施設内で寵園を検索し情報を得たことで、園長の言っているの職員や園長よる虐待を虐待と思わずに耐えてきたことが間違いであり、自分たちが洗脳されているこ

児童たちに情報を与えるだけでなく、自分達の置かとを知るに至った。また、インターネットの情報にれた状況についても考えさせるようになったのであより恩寵園の卒園生達が園長と千葉県を相手に、損る。新聞やテレビといった『伝統メディア』の一斉害賠償責任を問う民事裁判を起こしていることも知同胞機能が有効に作用した結果だといえる。

り、「園長らは間違っている」という決定的な認識が職員達の間に生まれたのである。インターネット

２－３

恩寵園事件における『新興メディア』の影響力のサイトには、民間団体のメールアドレスが記載さ恩寵園事件が 1996 年に発覚してから決着をつけれていた。職員たちはメールを通して、卒園生や弁るまでの 2011 年の間に、マスメディアは大きな転護士たちと連絡や情報交換をし、現在の恩寵園の様換期を迎えた。それは、『新興メディア』と呼ばれ子を逐一報告するようになった。また民間団体は、るインターネットと携帯電話の到来である。『伝統ネットを通じ裁判資金も募っており、その支援は瞬メディア』と呼ばれる新聞報道やテレビ放映やラジ

く間に全国に広まった。

オ放送が恩寵園事件を表面化させ行政をも動かすこ『新興メディア』と呼ばれるインターネットの大とに至った。しかし、それは新聞やテレビといったきな利点は個人レベルでの情報収集である。個人の情報を得られる人にのみ限られている。恩寵園事件

自由な時間と場所でアクセスできるということは、においては、被害者や被害者を支える民間団体、弁

テレビや新聞報道などの『伝統メディア』を規制さ護団にとっては有効に機能していた。だが、恩寵園れている人々にとって唯一の情報源になる。またテで働く職員にとって『伝統メディア』は手に届かな

レビや新聞と違い、場所や時間を選ばず、瞬時にネッい所にあった。

トやメールを通して全国、全世界へ訴えることが出

当事の恩寵園は、全職員の住居が同施設内にあり、来る。

自由に外出することも外と連絡を取ることも禁じら

現在、『新興メディア』は、『オンラインメディア』

れていた。虐待が発覚した多くの児童養護施設は恩と呼ばれ、『伝統メディア』にとって変わる勢いでThis document is provided by JAXA.

森川：マスメディアによる法律への影響（調査研究）ある。その原因の一つに、少子高齢化傾向で住居環
境が単身・マンションの比率が高まっていることが113② 男子児童の性器に鋏を入れた。その傷は未だに残っている。

あげられる。『伝統メディア』は単身ではなく世帯③ いたずらをした児童に「そんなことをする手はを対象にしたメディアとする人も多い。単身世帯でいらない」と剪定バサミで切った。その傷は未だの新聞購読者及びテレビ所有者は年々、減少していに残っている。

る。時間や場所を選ばない『オンラインメディア』の方が単身世帯の生活においてニーズにあった情報源になっている。

④ 男子児童に死んだ鶏を一晩中抱えて寝ろと命令した。
⑤ 児童の服の着方が気に入らなかったため服の袖1999 年に恩寵園事件がテレビ特捜報道ドキュメンを切った。

トで放映されて以降は、『オンラインメディア』⑥ 児童の顔を裏拳で激しく殴り大量出血させた。

が恩寵園事件の解決に大きな足がかりをもたらし⑦ ポルノ雑誌を見た児童に正座をさせ、その状態た。民事裁判の原告になった恩寵園卒園生の多くは、のままで若い保母に写真撮影をさせた。

単身世帯であり、『伝統メディア』の情報を得られ⑧ 朝鮮籍の児童に、差別的発言をした。

ない者たちだった。インターネットや携帯電話など⑨ いたずらの罰として男子児童をモヒカンにした。

の『オンラインメディア』がなければ、恩寵園が賠⑩ 度々、児童を 24 時間正座。不眠不休でトイレ

償責任を問う民事裁判を起こそうとしている事実をにも行かせなかった。

知ることもなく、その後の民事裁判の原告に加わる⑪ 幼児を業務用乾燥機に閉じ込め何度も回した。

こともなかったのである。

⑫ 児童を火傷可能な熱い風呂に無理やり入れた。
⑬ 女子児童を丸坊主にして外出登校させた。

３．恩寵園事件の４件の裁判と児童福祉法改正⑭ 高校生女子を下着一枚にして、一日中立たせた。
⑮ プロミスリングをつけた児童の足首を包丁で３－１

恩寵園事件の4件の裁判切った。

『伝統メディア』と『新興メディア』、二つのマ⑯ 児童を麻袋に入れ、木や国道沿いの塀に吊るした。

スメディアが有効に機能し、恩寵園は児童福祉史上⑰ 服の着方がおかしいと注意され、服を鋏で切ら

初の同一施設の園長と行政を四つの裁判で起訴するれた。

に至った。下記がその四つの裁判と判決である。
（１）1997年（平成9年）1月27日措置費返還住民訴訟（２）卒園生による損害賠償請求訴訟

1997 年（平成 9 年）10 月、恩寵園の子どもたち

2000 年（平成 12 年）3 月 10 日、恩寵園の卒園生が、を支える会が、「虐待した園長に支出した人件費は「施設の中で受けた虐待により、卒園後もトラウマ違法」として、千葉県に対し措置費約 590 万円を返など精神的後遺症に苦しんでいる」として、恩寵園還することを求める訴訟を干葉地裁に提訴。

園長と千葉県を相手に、総額１億１千万円の損害賠

2000年（平成12年）1月27日、恩寵園長への県の括置償を求めて、千葉地裁に提訴。

費支出をめぐる住民訴訟判決。千葉地裁は支出の2010 年 11 月 5 日最高裁・第三審判決は卒園生の返還を求める原告の訴えを棄却したものの、17 歳の虐待認定し、損害賠償額計 430 万円を監護権のある卒園生が裁判で証言した 17 件の体罰及び虐待を認

千葉県に支払いを求めた。虐待認定はしたものの園定。さらに「園長の解職を含む改善勧告を出さなかっ長の責任は認めなかった。

た県は違法である」と指摘したが、「園長の人件費相2011 年 11 月、損害賠償金が原告に支払われる。

当分を減額しなかった支出にはあたらない」とした。 （３）大浜浩元園長傷害暴行裁判
1999 年（平成 11 年）12 月 24 日『支える会』が、法廷の場で初めて虐待と認定された

現在も児童が職員ら虐待を受けている証言を元に暴

恩寵園園長による 17 件の虐待

行・傷害容疑で園長と職員を千葉県警に刑事告発。

（『養護施設の児童虐待立ち上がった子供達』

第一章ｐ39～ｐ43明石書店より）① 子供が傷を押えていたティッシュに火をつけ、軽度の熱傷をおった。

2002 年（平成 14 年）10 月 9 日、傷害罪に問われ、無罪を主張していた恩寵園園長に最高裁は被告側の上告を退け、懲役８月、執行猶予３年の有罪判決が確定する。

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第一工業大学研究報告

114（４）恩寵園園長次男による小学生強姦・強制猥褻裁判第25号（2013）

都道府県別に施設内虐待報道を見ると、東京都が最多である。今後、報道がより全国的に広がれば、

2000 年（平成 12 年）3 月 8 日、千葉県警は恩寵園園長の次男指導員を女子児童への強制猥褻容疑でまだ表面化されていない地方の施設内虐待が明るみに出る可能性がある。

逮捕。
2000 年（平成 12 年）10 月 25 日、千葉地裁は恩図６

都道府県別の施設内人権侵害報道

寵園長の次男指導員に強姦と強制猥褻の罪で懲役４年の実刑判決を言い渡す。控訴せず判決確定。
３－２児童福祉法改正と施設内人権報道表面化しにくい児童養護施設内虐待に対してマス
メディアは根気よく取材、調査、報道をしてきた。
『施設内虐待を許さない会』によると平成７年から
平成２０年の間に報道された施設内虐待等の人権侵害は、８９件である。新聞やテレビ放映などで施設内虐待を扱った番組を見た児童たちが人権に対する意識を高く持つことなり、報道件数も年々増加している。
（施設内虐待を許さない会）

図４

施設内虐待の報道件数
弁護士らが訴え続けてきた「施設内虐待の禁止」
はマスメディアの力により、市民や国会議員、厚生労働省へ強い関心を持たせ、2008 年 11 月 26 日に「改正児童福祉法」が全会一致で成立し、2009 年４月より施行された。
児童福祉法

第七節

被措置児童等虐待の防止等第三十三条の十（児童福祉法より抜粋）
この法律で被措置児童等虐待とは、小規模住居型（施設内虐待を許さない会）

児童養育事業に従事する者、里親若しくはその同居

施設内人権侵害報道の内訳は、体罰が 39 件（43.3%）

人、乳児院、児童養護施設、障害児入所施設、情緒性虐待関係が 21 件（23.6％）である。

障害児短期治療施設若しくは児童自立支援施設の長、その職員その他の従業者、指定医療機関の管理

図５

施設内人権侵害の内訳

者その他の従業者、第十二条の四に規定する児童を一時保護する施設を設けている児童相談所の所長、
当該施設の職員その他の従業者又は第三十三条第一項若しくは第二項の委託を受けて児童に一時保護を加える業務に従事する者（以下「施設職員等」と総称する。）が、委託された児童、入所する児童又は一時保護を加え、若しくは加えることを委託された
児童（以下「被措置児童等」という。）について行
う次に掲げる行為をいう。
一、被措置児童等の身体に外傷が生じ、又は生じる（施設内虐待を許さない会）

おそれのある暴行を加えること。

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森川：マスメディアによる法律への影響（調査研究）

二、被措置児童等に猥褻な行為をすること又は被措

115

法令ハンドブック 平成21年版』央法規出版、置児童等をしてわいせつな行為をさせること。

2009年9月

三、被措置児童等の心身の正常な発達を妨げるよう

８）恩賜財団母子愛育会日本子ども家庭総合研究所

な著しい減食又は長時間の放置、同居人若しくは「子ども虐待対応の手引き―平成21年3月31日

生活を共にする他の児童による前二号又は次号に厚生労働省の改正通知」、有斐閣出版、2009年

掲げる行為の放置その他の施設職員等としての養9月

育又は業務を著しく怠ること。

９）津崎哲郎、橋本和明「最前線レポート

四、被措置児童等に対する著しい暴言又は著しく拒待はいまー連携システムの構築に向けて」ミネ

絶的な対応その他の被措置児童等に著しい心理的外傷を与える言動を行うこと。

児童虐

ルヴァ書房、2008年10月10）ピート・ハミル「新聞ジャーナリズム」武田徹
訳、日経ＢＰ社、2002年4月

４．おわりに11）ジェームス・カラン「メディアと権力―情報学

本論を通して、マスメディアの力がなければ恩寵と社会環境の革変を求めて」渡辺武達訳、論創園事件は児童福祉史上初となる施設内虐待を法廷の場で認定させ、児童福祉法をも改正させることは成社 2007年4月12）湯川鶴章「ブログがジャーナリズムを変える」

しえなかった。このように、マスメディアによってNTT出版、2006年6月24日

与えられた情報は、市民の心を動かし、行政を動か

13）日本マス・コミュニケーション学会「マス・コミュニ

し、国を動かし最終的には人命を救うことにつながケーション研究（第66号）」学文社、2005年2月

る。2009 年に改正された児童福祉法は、その後も4日

年々、改正を加えている。しかし、児童虐待は悪化

14）筑 紫 哲 也 、 佐 野 真 一 、 野 中 章 弘 、 徳 山 喜 雄の一途を辿っている。今後もマスメディアが社会の「ジャーナリズムの可能性４」岩波書店2005年

弱者や表面化しにくい事象に光を当て、問題の核ま

5月10日で掘り下げて情報発信することでより良い社会の助
けになることを期待する。

謝辞
本調査研究に協力いただいた「恩寵園事件」の原参考文献

告団である恩寵園卒園生、原告弁護団、「恩寵園の１）山田健太『言論の自由：拡大するメディアと縮子供たちを支える会」の会員の皆様に感謝する。

むジャーナリズム』ミネルヴァ書房、2012年12月30日２）川崎泰資、柴田鉄治『検証日本の組織ジャーナ
リズム NHKと朝日新聞』岩波新書、2004年12月21日３）『 児童福祉六法平成25年版』中央法規出版、
2013年1月10日
４）恩寵園の子供達を支える会編『養護施設の児童
虐待

たちあがった子どもたち』石書店、2001

年7月31日39-43頁
５）内虐待を許さない会
http://gyakutai.yogo-shisetsu.info/speech/
20081215hiroshima-speech.pdf６）厚生労働省『成21年度度における被措置児童等
虐待届出等制度の実施状況』
http://www.mhlw.go.jp/stf/shingi/2r98520000
00ybr9-att/2r9852000000ybzv.pdf
７）児 童虐待防止法令編集委員会『児童虐待防止

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.117−119

117

Ｈ . Ｊ．ラスキの多元的国家論―「主権三部作」を中心に― ⑵
今

市

隆

一

第一工業大学講師

Pluralistic Theory of the State of Harold J.Laski― Study of His Earlier View on Sovereignty ― ⑵Ryuichi Imaichi
Instructor
Abstract
In this treatise upon political theory, I propose to discuss Laskiʼs views on state and sovereignty from the point ofview of the nature of the state and political power. Laski thought that the parts of the state are as real and as selfsufficient as the whole and that the state is distributive and not collective. The state,therefore,is one of the many
associations,such as a cricket club.According to his early writings,he denies that it is inherently entitled to primacy
over other groups.Therefore,the sovereignty of the state does not different from the power of a church or a tradeunion.

Key words : state sovereignty political pluralism pluralistic theory of the stateⅠ．略語・はじめに【部分訳】
『主権の基礎』渡辺保男訳，世Ⅱ．多元主義の哲学的基礎

界の名著 60（中央公論社）

Ⅲ．国家と社会の区別（前稿⑴は以上ここまで）

ＫＭ○ Karl Marx（1922）

Ⅳ．主権の可分性＝多元性（本稿⑵は以下最後まで）【全訳】
『カール・マルクス』服部辨之助

Ⅴ．国家の目的

訳【角川文庫】（角川書店）

Ⅵ．おわりにＧＰ○ A Grammar of Politics（1925）【全訳】
『政治学大綱』横越英一ほか訳，上・下巻（法政大学出版局）※次の「英文略語」は本稿の「註」で用いたもの．
ＰＴＥ○ Political Thought in England : from
Locke to Bentham（1916）

ＨＬＬ○ Homes-Laski Letters,1916-1935.（1953）
【抄訳】『ホームズ−ラスキ往復書簡集』
鵜飼信成訳（岩波書店）【全訳】
『イギリス政治思想Ⅱ』堀豊彦ほ
Ⅳ．主権の可分性＝多元性

か訳（岩波書店）
ＳＰＳ○ Studies in the Problem of Sovereignty（1917）

これまで国家の主権は最高不可分とされてきたが，ラスキはこれを否定し，全体社会内の教会や労ＡＭＳ○ Authority in theModern State（1918）

ＦＳ○ The Foundations of Sovereignty andOther Essays（1921）

働組合といった各種団体は，それぞれその目的達成
上，主権を有すると主張する．ラスキの『近代国家における権威』によれば，国家は単に「多くの形態

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第一工業大学研究報告118第25号（2013）における人間の団体のうちの一つ 1」であるにすぎば３つ巴になって研究されている 4．これに「価値ず，かかるものとして，個人の忠誠に対してなんら多元主義 5」を加え，いまや多元主義は時代をひも特に優越した要求権を有すべきものではなかった．

解く鍵となっているといっても過言ではない．

2

政治における集団の役割の増大 は，ヘーゲル的

多元的国家論は，わが国でも高田保馬 6，大石兵な国家論を否定して，国家もまた集団の一つであり，太郎，中島重 7，戸沢鉄彦 8，蠟山政道 9，河合栄治

ただ他集団の異なった諸機能を調整する点で相対的郎 10，市村今朝蔵 11，堀豊彦 12，原田鋼 13，岩崎卯

優位性をもつにすぎないことを明かにした．

一 14 などによって唱道されたが，国家権力が強大だったわが国では十分な展開をみなかった．

Ⅲ．国家の目的Ⅴ

ラスキは，後年「国家論の危機」と題する論稿（1937

ヘーゲル流の一元的国家論では，国家は単に国家

年）において，多元的国家論の中で《今でも正しかったることが目的であったが，ラスキは国家の目的をたと考えるもの》と，自らが主導した多元主義に対明確に措定している．ラスキは，国家は無条件に存する自己批判ともいえる《今考える弱点》とに腑わ

続しうるものではないと主張する．つまり国家は，

けして，次のように述べている．

その構成員の最大可能な範囲での幸福を実現するこ「多元論者の学説のなかで正しかったと今私の考とを目的とし，その構成員から存続への同意を不断えるものは，⑴純粋に法学的な国家論は決して適切に獲得しなければならないのである．すなわち「国な国家哲学の基礎を形成しないという知覚，⑵国家家が成功する唯一の根拠は，国家の目的が反対者のは実は倫理的権利や政治的英知という理由では服従

目的よりも道徳的に勝っている場合である．個人がを要求する資格は他の機能団体と同様にないという支持を国家に与えたり，国家から求められたりする

知覚，⑶国家の主権は根本的には，それ自身道徳的ことができる唯一の根拠は，国家の目ざしているこに中立の強制を行使することで有効にされた権力のとが，それぞれの特定の行動において善いという確概念であるという知覚，であった．複合的全一体と信からである．すなわち我々は理想国家の一般的目しての社会は多元的である．主権とよばれる合一さ的が，ある特別の国家の行動の政策を潤色するといれた国家権力，ボーダンが規定したように，すべてうことを否定する．そしてこの否定には国家の各成の者に命令を下し誰からも命令されぬその法的権利

員から絶えず国家の目的と方法について吟味されるは，国家がその意志の背後に，すべての正常な場合

3

ことがふくまれているのである． 」に，その意志に従わせる強制力をもつという事実によって（古典的法理論では）一元的であるとされてⅥ．おわりにいる．

現在，多元主義はイギリスの「政治的多元主義」，

多元論の弱点，私がいま見る弱点は充分明らかだ．

アメリカの「多元主義理論」，アジア・アフリカ諸それは階級関係の表現としての国家の本質をよく理国の「多元社会理論」という３つの多元主義がいわ解しなかった．社会の法公準を限定し支配しうる他

1

9ＡＭＳ，p.65．

2

中野実『現代国家と集団の理論―政治的プルラリズムの諸相―』（早稲田大学出版部，1997 年）を見よ．

3

AMS，pp.45−46．

4

D．ニコルス『政治的多元主義の諸相』日下喜一ほか訳（御茶の水書房，1981 年），Ｗ . Ｅ . コノリー『プルーラリズム』杉田敦ほか訳（岩波書店，2008 年）の「第５章 多元主義と主権」
を参照．

5

Ｊ . グレイ『自由主義の二つの顔―価値多元主義と共生の政治哲学―』松野弘監訳（ミネルヴァ書房，2006 年）

6高田保馬『社会と国家』（岩波書店，1922 年）

7中島重『多元的国家論』（内外出版，1922 年）

8戸沢鉄彦『政治学史講義』（有斐閣，1925 年）の第 3 章「第 3節 中世の政治思想」，および戸沢鉄彦『イギリス政治思想史』（日本評論社，1949 年）139 － 141 ページを参照．

蠟山政道『政治学の任務と対象』（中公文庫），（中央公論社，
1979 年）205 － 211 ページ．

10

大塚桂『多元的国家論の展開―原田鋼・岩崎卯一をめぐって―』（法律文化社，1999 年）の「第４章 河合栄治郎と多元的国家論」
を見よ．

11

市村今朝蔵は，ラスキの『政治学大綱』を『政治学範典』（春秋社，
1932 年）という名称で翻訳している．ただしこの邦訳には，紙幅の都合のためか，最後の 2 章（「第 10 章 司法手続」・「第 11章 国際組織」）が欠けている．

12

堀豊彦『政治学原論〔増補版〕』（東京大学出版会，1956 年）
152 － 154 ページ．なお堀の言う「多元的な社会構成」については，同氏の『中世紀の政治学』（岩波書店，1942 年）を参照．

13

原田鋼『〔増訂〕政治思想史概説（Ⅱ）』（有斐閣，1941 年），『主権概念を中心としてみたる政治学説史』（研進社，1947 年），『政治的自由の理念』（研進社，1947 年），『近代政治思想史（下）』（創元社，1952 年），『主権論―その展開とイデオロギー性―』（小峯書店，1954 年），『新版西洋政治思想史』（有斐閣，1958 年）
を見よ．

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今市：Ｈ.Ｊ. ラスキの多元的国家論 ―「主権三部作」を中心に― ⑵119の方法がなかつたため国家が不可分無責任の主権を要求せざるをえなかった事実を，それは充分に強調しなかつた．特定の階級関係体系の目的が実現されるのは，法公準の限定と支配とを通してであった．
もし国家が主権的でなくるなら，自己の目的へ効果をあたえる地位にいなくなる．だからその優越はこの根拠に立つて要求されざるをえなかつたのである．ヘーゲルなどの哲学者が国家に帰属させた倫理的特性は，国家が特定の時または所における生産関係の表現として遂行せざるをえぬ目的のための，保護色にすぎなかった 15．」
かくして多元的国家論は，1929 年のウオール街の株価の大暴落に端を発した世界恐慌にともなう国家
権力の異常なまでの強化，加うるに階級対立の激化に直面して「破綻」したのである．しかしながら，かかる国家の全能性・絶対性の主張に対して，ラスキが「個人と社会の多元性と自由を確保するために，
主権国家の歴史的相対性と限界性を指摘 16」して，国家の「リバイアサン化」を掣肘しようとしたことの政治思想史的意義は永久に失われることはないの
である．

15

ＧＰ，邦訳，13－14ページ．

16

名古忠行『イギリス人の国家観・自由観』（丸善，2005 年）137
ページ．

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第一工業大学研究報告第25号（2013）pp.121−128

121

Ｈ．Ｊ．ラスキ略年譜― 1893年～1950年 ―
今

市

隆

一

第一工業大学講師

An abbreviated chronological list of events in
Harold J. Laski’s life,1893-1950
Ryuichi Imaichi
Instructor
Abstract

Harold Ｊ．Laski（1893−1950），professor of political science at the London School of Economics, was perhaps
the best known political scientist of his era．As a energetic writer(“In less than thirty-five years he published
about thirty books and over sixty pamphlets and chapters in books,as well as hundreds of articles for scholarly
periodicals．”― Deane), inspiring teacher, prominent member of the Executive Committee of the British Labour
Party.This chronological study carefully traces the footsteps of Laski．Therefore, this is a chronological list of his
glory and failure.

Key words : Harold J. Laski

１．本年譜は，左側には年月日，中央にはラスキの個人史，右側には若干の世界史の事項を含むイギリス政治史を収めた．
２．年の区切りは，西暦を基準とした．
３．本年譜は，1953年まで収めた．
４．同一年の事項・著書・論文は，事項・著書・論文の順で配列した．

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122

第一工業大学研究報告

年 月 日

H . J . ラ ス キ 個 人 史

1893.

6. 30

ハロルド・ジョセフ・ラスキ（Harold Joseph Laski）マンチェスターの富裕なユダヤ商人の家庭に次男として生まれる．
盲腸炎の手術をうけ，療養中にフリーダ・ケリー（Frida Kerry）を知る．
フリーダの話に感動したラスキは優生学に興味をもつようになり，まずロンドンのマニヴァシティ・カレッジでその研究を始める．

7.

優生学に関する論文 Scope of Eugenics. をウェストミンスター・レビューに発表．
オックスフォード・ニュー・カレッジに入学，歴史と政治学を専攻．
ジョージ五世の戴冠式があり，フリーダはその見学のためにロンドンにやってきて，ラスキと再会し，二人は激しい恋愛ののち婚約．
歴史の奨学金給費生の試験に合格．
在学中，ダイシー，フィッシャー，バーカー，メートランド等の学者から学問的教示を受け，他方，ランズベリー，ネヴィンソンらの労働党員によって社会主義思想や運動への目を開かれた．
二人は，両親の反対にあったため，スコットランドに逃れて結婚式をあげる．
近代史で最優秀の成績をもってオックスフォードを卒業し，ランズベ
リーの世話で，当時彼が編集に当たっていた労働党の機関紙「デーリー・ヘラルド」の論説記者を２ヶ月ほど勤める．第一次世界大戦が勃発するや志願兵として出征しようと試みるが，心臓が悪いという理由で，兵役につくことを拒否される．
ハーバート・フィッシャー教授の紹介によりカナダに渡り，マックギ
ル大学で近代史の講義（1914-16）を受け持つ．
Nation に論文 Personality of the State. を発表．

1909.

1910.

11.

1911.
1914.

1915.

7.

1916.

1916.

第25号（2013）7.
8.

10. 19
11. 18
12. 16		 30
1917.
11. 17

フェリックス・フランクフルター教授の認めるところとなり，ハーバー
ド大学に招かれ，近代史の講義（1916-20）をおこなう．以後フラン
クフルター，ホームズ，リップマンらと親交を結ぶことになる．
New Republic に論文 Apotheosis of the State. を発表．
American Political Science Review に論文 Political Theory of the
Disruption. を発表．
Dial〔シカゴ〕に論文 Two Candidates. を発表．
New Republic に論文 Disraelis Democracy. を発表．
New Republic に論文 Sovereignty and Centralization. を発表．
New Republic に論文 Sociological Romance. を発表．
『主権の問題の研究』（The Problem of Sovereignty）刊行．
New Republic に論文 Literature of Politics. を発表

1918. 10.
12.
		 28
1919.

Bookman に論文 Literature of Reconstruction. を発表．
Bookman に論文 Background of Peace. を発表．
New Republic に論文 Books and Things. を発表．
ボストン市の警官ストライキが勃発するや，ラスキは警官の立場を援護する演説を行う．
『近代国家における権威』（Authority in the Mordern State）刊行．

2.

Proceedings of the Academy of Political Science に論文 British Labor
Reconstruction Proposals and the American Labor Attitude. を発表．
Dial に論文 Federal Suffrage Amendment. を発表．
Political Science Quarterly に論文 Political Ideas of James I. を発表．
School and Society に論文 Boston Police Strike and Harvard
Tearchers；utterance of H.J.Laski. を発表．

5. 31
6.
11. 1

イギリス政治史1894.  英仏協商
1907.   英 露 協 商． 英 領
ニュージーランド連邦
成立．大英帝国会議の初め
1910.   英領南アフリカ連
邦成立

1911.   議会法制定（上院の否認権を制限）
1914.   第 1 次世界大戦起る
1914.   9.   アイルランド
自治法成立

1915.  12.  連合国パリ軍事会議
1916.   5.   ユトランド沖海戦
1916 〜 22.  ロイド・ジョー
ジ内閣

1917.   大戦中，王室名を〔ウインザー家〕と改称
1917.  11.  ロシア革命
1918.   11.  ドイツ革命，独帝退位，ドイツ降伏，
イギリス普選施行
1919.   ヴ ェ ル サ イ ユ 条
約，ドイツ，ワイマー
ル憲法，第 3 インターナショナル結成

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今市：Ｈ.Ｊ. ラスキ略年譜

年 月 日

H . J . ラ ス キ 個 人 史

1919. 12.
1920.

1921.

2. 18
7.
9. 11
10. 2
10. 23

1. 5
		 8
		 22
2. 9
		 26
4. 2
		 22
5. 21
		 28
10. 1
		 15
1922.
3. 6
7. 15
11. 25
12.
1923.

1924.

9.

1. 16
3. 12

1925.

6.
10.

1

2.

7.

― 1893年～1950年 ―8

12. 16

Philosophical Review に論文 Pluralistic State. を発表．
ウ ォ ー ラ ス 教 授 の 後 を う け て， ロ ン ド ン 政 治 経 済 大 学（London
School of Economics and Political Science）の政治学の講義を担当．
『イギリス政治思想−ロックからベンサムまで』（Political Thought in
England from Locke to Bentham）を刊行．
New Republic に論文 Temper of the Present Time. を発表．
Yale Review に論文 Democracy at the Crossroads. を発表．
Nation に論文 British Labor and Direct Action を発表．
Sorvey に論文 Recent English Books on Social Science. を発表．
Sorvey に論文 British Coal Dispute. を発表．
『主権の基礎』（The Foundations of Sovereignty and Other Essays）
刊行．
『カール・マルクス』（Karl Marx；An Essay）刊行．
New Republic に論文 Lord Kitchner. を発表．
Survey に論文 Prospects of the Fisher Act. を発表．
Survey に論文 England out of Work. を発表．
Nation に論文 Alternative to Revolution in England. を発表．
Survey に論文 British Laborʼs Future. を発表．
Survey に論文 More Unrest among British Miners. を発表．
Nation に論文 British Coal Strike. を発表．
Nation〔ロンドン〕に論文 Radical Revival. を発表．
Survey に論文 Six Weeks of Struggle. を発表．
Survey に論文 Cardiff Meeting. を発表．
Survey に論文 Englandʼs Unemployed. を発表．
『バークの書簡』ラスキ編（Letters of Edmund Burke）
Nation（ロンドン）に論文 Little Tour in France. を発表．
Nation（ロンドン）に論文 Prime Ministerʼs Honors lists. を発表．
Nation（ロンドン）に論文 New House of Commons. を発表．
Fabian Tract に論文 The State in the New Social Order. を発表．
この年の選挙で労働党員として初の応援演説を行ない，以後労働党左派の理論的代表として，縦横の政治活動を展開．
Foreign Affairs に論文 Lenin and Mussolini. を発表．
『ミル自伝』ラスキ編（Autobiography of J.S.Mill,with an Appendix
of Hitherto Unpublished Speeches and a Preface by H.J.Laski）刊行．
『暴君に対する自由の擁護』（The Defence of Liberty against Tyrants）−ラスキによる翻訳と解説−を刊行．
Nation に論文 British Labor Faces Power. を発表．
Nation に論文 British Labor at Work. を発表．
Fabian Tract に論文 The Position of Parties and the Right of
Dissolution. を発表．
World Tomorrow に論文 Appeal to America. を発表．
Nation に論文 Trade Union Congress. を発表．
『政治学大綱』（A Grammar of Politics）刊行．従来の研究は学説史的研究であり，他説の批判が主であったが，ここで積極的に自説を体系的に展開し，いわゆる，多元的国家論が述べられ，社会主義秩序へも言及している．
American Political Science Review に論文 Political Science in GreatBritain and France. を発表．
Fabian Tract に論文 The Problem of Second Chamber. を発表．
New Republic に論文 English Politics of Today. を発表．
Fabian Tract に論文 Socialism and Freedom. を発表．
New Republic に論文 Great Britain and the Communists. を発表．

123

イギリス政治史

1920.   1.   国際連盟正式成立

1921.  12.  四ヶ国条約
1922.   2.  エジプト独立

1924.  1.  第 1 次マクドナル
ド労働党内閣（〜８）

1925. 10.〜12. ロカルノ
会議

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124

第一工業大学研究報告

年 月 日

H . J . ラ ス キ 個 人 史

1926.

3.

1927.

1928.

12.

8. 20
1.
2.
6.

1929.
1930.

1931.

1.
10.
11.

1932.

7

12. 12
4.

8.
		 20
9. 10
10.

第25号（2013）

グレアム・ウォーラスの跡を継いで政治学の正教授就任．さらにフェビアン協会員となり労働党に入党．また産業審判所委員も兼ねる．この年のゼネラル・ストライキに際しては，坑夫側を援助．
Harvard Law Review に論文 Judical Review of Social Policy inEngland. を発表．
World Tomorrow に論文 Geography of Occupation ? を発表．
『ヘンリー・テイラー』（Henry Taylor,The Statesman,with an
Introductory Essay by H.J. Laski）刊行．
China W.R. に論文 Present Tendencies in British Politics. を発表．
Fabian Tract に論文 The British Cabinet − A Study of its Personal
1801-1924. を発表．
American Political Science Review に 論 文 Personnel of the British
Cabinet,1801-1924. を発表．
Harvard Law Review に論文 Procedure for Constructive Contempt
in England. を発表．
委任立法委員を兼ねる．
『近代国家における自由』（Liberty in the Modern State）
自由の抑圧に鋭い理論的検討を加え，権力と自由の矛盾を考察，自由と平等，平和の不可分性を指摘し主権国家の原理をも批判．
『フランス革命における社会主義の伝統』（Socialist Tradition in the
French Revolution）刊行．
『服従の危険』（The Danger of Obediene and Other Essays）刊行．
コール夫妻と共に新フェビアン調査局を組織し，また地方行政委員をも兼ねる．
「国民政府」への政変において，議会政治への期待を裏切られ，それだけマルクシズムの正しさに確信を深める．
『政治学入門』（An Introduction to Politics）刊行．これは一般の読者のために教科書風に書かれた平易なものである．
The Decline of Parliamentary Government（Discussed by H.J. Laski
and Dr.J. Redlich）. 刊行．
International Affairs に論文 Communism as A World Force. を発表．
Political Quarterly に論文 Some Implications of the Crisis. を発表．
Political Quarterly に論文 Tomlin Report on the Civil Service. を発表．
New Statesman & Nation に論文 Analysis of the New Parliament. を発表．
New Statesman & Nation に論文 Sedition. を発表．
クリップスを首脳とする「社会主義連盟」に加入．
コーンウェイ・ホールの講演会において，ラスキは諸国家は主権を割愛して世界国家（Civitasmaxima）建設への道を歩むべきであると強調した．彼はかく一方に国家主義を批判すると共に，他方に従来のイギリス社会主義に対しても痛烈な批判の鉾先を向ける．
『法と政治の研究』（Studies in Law and Politics）刊行．
マクドナルド挙国内閣に対する批判として『危機と憲法− 1931 年とそれ以後』（The Crisis and the Constitution：1931 and After）刊行．
『 ナ シ ョ ナ リ ズ ム と 文 明 の 将 来 』（Nationalism and the Future ofCivilization, − London）刊行．この書では国家主義を批判し，主権の制限による戦争の防止，文明の救済を述べている．
American Political Science Reviw に論文 Present Position ofRepresentative Democracy. を発表．
New Statesman & Nation に論文 Graham Wallas. を発表．
New Statesman & Nation に論文 Labor and the Constitution. を発表．
Political Quarterlyに論文 Lowes Dickinson and Graham Wallas.を発表．

イギリス政治史

1927.  5.  対ソ断交
192 7.06.  ジュネーブ軍縮
会議不成功

1929.   世界的経済大恐慌
起こる
1930.   第１回英印円卓会
議

1931. 8. マクドナルド挙国一致内閣成る（〜35）
193 12.   ウエストミンス
ター憲章

1932.  7.  オタワ会議

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今市：Ｈ.Ｊ. ラスキ略年譜

年 月 日

H . J . ラ ス キ 個 人 史

1933.

3.

4

3.

1934.

7.

1

1.
1935.

3.
4.

1936.

― 1893年～1950年 ―

2

7.
9.

1.
3.
6. 20
10. 31
10. 11〜12
1937. 1.
3.
1938.

1939.
7.12〜19
9.
		 30
10. 4
11. 11
12.

『危機に立つ民主主義』（Democracy in Crisis, − London）刊行．
The Present Position of Representative Democracy.（Where stands
Socialism Today?, − London）刊行．
The Economic Foundations of Peace.（The Intelligent Manʼs Way to
Prevent War, − London）刊行．
New Statesman & Nation に論文 Some Notes on the House of Lords.
（H.J. Laski & J. Crighton）を発表．
アメリカの雑誌 Current History の３月号に Marxism at ter Fifty
Years. 発表．
New Statesman & Nation に論文 H.W. Nevinson. を発表．
モスクワで講義する．この講義内容について，イギリスで物議を醸し，下院でも取り上げられ LSE にまで火がつくような様相を示した．同
じころ LSE と左派学生との紛争において，ラスキは後者を援護したという疑惑を受け，学長のベヴァリッジ Beveridge の詰問をうける．
Political Quarterly に 論 文 Underlying Assumptions of the National
Government. を発表．
『国家−その理論と現実』（The State in Theory and Practice）刊行．
この書では，ヘーゲルの系統に立つバーナード・ボザンケ等の理想主
義国家論を詳細に批判し，階級国家論の立場から，従来の国家理論および現実の国家に分析を加えた．
ソヴェト・ロシアへの旅行をもとにして『ソヴェト・ロシアにおける法と裁判』（Law and Justice in Soviet Russia）刊行．
New Statesman & Nation に論文 Capitalism and War. を発表．
アメリカの雑誌 Modern Monthly の４月号に論文「何故，私はマルクス主義者であるか」（Why I am a Marxist）を発表．
Political Quarterly に論文 Mr.Justice Holmes. を発表．
Lib. Assen. Rec. に論文 Uses of Public Library. を発表．
労働党の執行委員となる．
『ヨーロッパ自由主義の発達』（The Rise of European Liberalism；
An Essay in Interpretation）刊行．
この書では唯物史観的方法で 17 世紀以後のヨーロッパ自由主義を叙述し，それが本質的には資本主義のイデオロギーであることを論ずる．
The Spirit of Co-operation 刊行．
Political Quarterly に論文 General Election,1935. を発表．
Labour Monthly に論文 Problems of Labour Policy. を発表．
New Statesman & Nation に論文 London Diary. を発表．
New Statesman & Nation に論文 After Edinburgh. を発表．
Labour Monthlyに論文 Labour Party Conference at Edinburgh.を発表．
Consumerʼs Coop に論文 Cooperative Education. を発表．
Labour Monthly に論文 Unity and the Labour Party. を発表．
『イギリスの議会政治』（Parliamentary Government in England）を刊行．この書では，イギリスの社会組織と政治との関係，政党と議会
内閣と官吏及び君主の政治的権力が，さまざまな実例によって，極めて詳細に論じられている．
Introduction to Contemporary Politics. 刊行．
The Prospects of Democratic Government. 刊行．
New Republic に論文 America Revisited. を発表．
Liv. Age に論文 England,meet America!. を発表．
Nation に論文 British Labourʼs War Aims. を発表．
New Republic に論文 War Aims of British Labour. を発表．
Nation に論文 On Britainʼs Left and Right. を発表．
Harper に論文 Duty of the Intellectual Now. を発表．

125

イギリス政治史

1935.   4.   ストレーザー
会議

1936. 12. シンプソン事件
1937.  5 〜 1940 チェンバレ
ン内閣軍備大拡張
19 37.12. アイルランド，
エール共和国と改称

1939.   8.   英・ 仏・ ソ，相互不可侵条約
9.  3.  イギリス・フランス，
ドイツに宣戦This document is provided by JAXA.

126

第一工業大学研究報告

年 月 日

H . J . ラ ス キ 個 人 史

1940.

1943.

25
3
2
12
15
22

8. 24
12.

1. 24
2.
		 27
4. 24
9. 18
12. 18
1944.

1945.

イギリス政治史『われわれはこれからどこへ行くか』（Where do we go from here ？
− The Viking Press）刊行．
『紳士たることの危険』（The Danger of being a Gentleman and other
Essays）刊行．
（I believe − The Personal『私は信ずる−欧米諸名家の人生観−』
Philosophies of Twenty-Three Eminent Men and Women of Our
Time）刊行．
『アメリカの大統領制』（The American Presidency）刊行．
これは 1939 年の春にインディアナ大学に招かれて，そこのパッドン
奨学基金講座で行った一連の講義を基礎にして成ったものである．この書における彼の叙述は，形式的な憲法条文の解釈ではなく，豊富なインフォメーションと実際によって，この制度の本質を鮮明に浮彫りにしている．

3.
5.
7.
8.
9.
10.
1941. 2.
3.
4.

1942.

第25号（2013）

2. 12
6. 17

4. 21

Current History に論文 Qualifications for the Presidency. を発表．
Nation に論文 British Labour excepts. を発表．
Harper に論文 Conventions and the Presidency. を発表．
Nation に論文 Henry Adams；An Unpublished Letter. を発表．
New Republic に論文 Letter to MacLeish. を発表．
Nation に論文 London ；Democracy in Action. を発表．
Nation に論文 British Communists help Hitler. を発表．
Nation に論文 Revolution by Consent. を発表．
Harper に論文 British Democracy and Mr.Kennedy. を発表．

New Republic に論文 Epitaph on a System. を発表．
Fornightly に論文 Kingʼs Secretary. を発表．
『現代革命の考察』（Reflections on the Revolution of Our Times −Allen & Unwin）を刊行．この書において，一般的に現代世界の当面する諸問題を取扱い，戦後の世界の展望を与える．
『マルクスと現代』（Marx and Today）刊行．
ニューヨーク・タイムズに論文 Who are the real Rulers of Britain?.
を発表．
リーダーズ・ダイジェストに論文 Lincoln as American. を発表．
Nation に論文 Platform for the Left. を発表．
Saturday Review of Literature に論文 Temples of the Spirit. を発表．
Nation に論文 Russia and Labour Unity. を発表．
Nation に論文 Winston Churchill in War and Peace. を発表．
『信仰・理性・文明』（Faith,Reason and Civilization −Allen & Unwin）
刊行．
Nation に論文 American Myth and the Peace. を発表．
Nation に論文 London on D-day. を発表．
労働党の中央執行委員長の要職につき，総選挙において労働党は大勝．
しかし，この選挙戦があまりに激しかったので，ノッテンガムシャーの保守党系の新聞「アドヴィガー」は，ラスキを以て暴力革命をそそのかすものだと非難した．そこでラスキはこの新聞を相手どって誹毀罪の訴えを起こすが，敗訴．
Nation に論文 Note Science Lincoln. を発表．

1940. 5 〜 1945 チ ャ ー
チル戦時連立内閣

1941.  5.  ロンドン大空襲
1941.12.08.  対日宣戦
1942.   5.   英空軍のドイツに対する空爆始まる

1943. 5. コミンテルン解散

1945.  2.  ヤルタ会議

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今市：Ｈ.Ｊ. ラスキ略年譜

年 月 日
1945.

5. 1
6. 17

8. 4
8. 5
8. 26
9. 22
10. 6
12.
		 15
1946.

4. 13
6. 15
10. 7
		 14
		 21
10. 28
11. 4
11.16〜30
12. 21
1947. 3. 1
8. 4
9. 6
10.
		 4
		 27
11. 22
		 29
12. 2
		 13
1948.

1. 10
2. 15

1949.

11. 27
12. 20― 1893年～1950年 ―H . J . ラ ス キ 個 人 史
Liberty Journal に論文 Liberty in the postwar World. を発表．
ニューヨーク・タイムズに論文 Tomorrowʼs World；is it going Left?
を発表．
Nation に論文 Great Britain goes Socialist. を発表．
ニューヨーク・タイムズに論文 Labour Viewpoint. を発表．
ニューヨーク・タイムズに論文 Itʼs Socialism,not Communism. を発表．
Collierʼs に論文 Socialism,British Brand. を発表．
Nation に論文 Diplomats in Conference. を発表．
Fortnightly に論文 French Election. を発表．
Nation に論文 Plan or Perish. を発表．
労働党の親善使節としてソヴェト・ロシアを訪問し，スターリンと会見する．
『秘密部隊』（The Secret Battalion）刊行．このパンフレットにおいてイギリス共産党との統一の拒否を表明．
Nation に論文 If Roosevelt had lived. を発表．
Nation に論文 Information Please,Mr.Mo-lotov. を発表．
New Republic に論文 On getting through to the Russians. を発表．
New Republic に論文 My Impression of Stalin. を発表．
New Republic に論文 Civil Liberties in the Soviet Union. を発表．
New Republic に論文 What Democracy means in Russia. を発表．
New Republic に論文 Truman V. Attlee on Palestine. を発表．
Nation に論文 American Political Scene. を発表．
Nation に論文 Students and Politics. を発表．
Nation に論文 Why does Russia act that way? を発表．
New Republic に論文 Socialist Europe vs.U.S. Capitalism. を発表．
New Statesman & Nation に論文 Mote and the Beam. を発表．
Foreign Affairs に論文 Crisis in our Civilization. に発表．
Nation に論文 Power Politics spells War. を発表．
New Republic に論文 Socialist Looks at the Cold War. を発表．
Nation に論文 Is Europe done for? を発表．
New Statesman & Nation に論文 Cuckoocry. を発表．
U.N. Bul. に論文 Right of Man. を発表．
Nation に論文 America,1947. を発表．
『 アメリカ民 主 主 義 』（The American Democracy − Allen & Unwin,
London）刊行．これは多年にわたるアメリカへの関心と愛着をもとにした
アメリカ研究の総決算ともいうべきものであり，トクヴェルの『アメリカの民主主義』（Dela Democratie en Amerique）, ブライスの『アメリカ共和国』（The American Commonwealth）にも比せられている．
Road to Recovery 刊行．
『共産党宣言への歴史的序説』（Communist Manifesto, Socialist
Landmark）刊行．この書においては約 100 年前の西欧の状況を述べ
現実のソ連を批判．
Nation に論文 Getting on with Russia. を発表．
ニューヨーク・タイムズに論文 Ever sincerely yours, O.W. Holmes；
one of the greatest of Letter Writters. を発表．
Nation に論文 Letʼs start over. を発表．
New Republic に論文 Trumanʼs Task in Europe. を発表．
シドニー・ヒルマン財団の招きでアメリカの諸大学への 5 週間の講演旅行をした時，ラスキは各地で赤色教授としての排撃を受ける．
『現代社会における労働組合』（Trade Union in the New Society）
刊行．
この書において，アメリカ労働運動が資本主義体制打破と結びつかないことを批判．

127

イギリス政治史

1945.  6.  国際連合成立
1945. 07.  ポツダム宣言
1945 .08.  〜 1951 アトリー
労働党内閣

1946.   3.   チャーチルのソ連非難演説

1947.  8.  インド独立

1948.   3.   西ヨーロッパ
五国連合条約19 48.11.   エール連邦を離脱

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128

第一工業大学研究報告

年 月 日

H . J . ラ ス キ 個 人 史

1949.

2. 19
4. 25
7. 2

第25号（2013）

Nation に論文 Mr. Smythe goes to London. を発表．
Life に論文 Right to hear. を発表．
Nation に論文 America, good and bad. を発表．
1950.
マンチェスター大学において憲法に関する講演を行なう．
これが彼の最後の学術講演となる．
2.
労働党政権下の戦後第 2 回目の総選挙が行なわれ，肺炎をおして労働党のために演説を行なう．
		 11 New Statesman & Nation に論文 From Marshall to MacMahon. を発表．
		 25 Nation に論文 First fiffy Years. を発表．
3. 14 肺膿腫の破裂で逝去．（56 歳）
4.
ワールド・ホライズン誌 4 月号に「第 3 次大戦は不可避か」を発表．
（死の 2 週刊前に脱稿）
1951.
『議会・内閣・公務員制』（Reflections on the Constitution, theCabinet, the Civil Service）刊行．下院・内閣・公務員制の現状を理論的，現実的に考察．
1952.
『岐路に立つ現代』（The Dilemma of Our Times − Prepared forPress, by R.T. Clark,1952）
1953.
『ホームズ・ラスキ書簡集』（ed. by Mark Dewolfe Howe, Holmes −Laski, Letters,1916-1935）

イギリス政治史

1949.  4.  NATO 調印

1951.   11〜 1955 第 2 次
チャーチル内閣

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129

平成24年度において学外に発表された論文及び講演
発表者

題

目

（2013年３月現在）

雑誌名・講演会名

発表･開催年月１

印刷論文・著書

中
松
高
汪

村
原
雄

俊一郎 接着修理したCFRP構造の破損モード
監 壯
善 裕
文 学

日本複合材料学会誌
Vol.39 No.2

2013年3月

若井一

顕 中波放送用アイソレータの開発

電子情報通信学会信頼性研究会
IEICE Technical Report R2012-54
pp.1-6,（2012-10）

2012年10月

若井一

顕 疑似ジャイレータを用いた中波アイソレータの研究

2013年2月
電子情報通信学会信頼性研究会
IEICE Technical Report R2012-76,
EMD2012-107. pp.23-28,（2013-2）

若

井

一

顕 ソーシャルメディアとリスクマネジメント

鹿児島県共済論文優秀論文

2012年9月

棚
佐

田
藤

嘉
公

博 平方剰余から導かれるHuffman系列
則第35回情報理論とその応用シンポ
ジウム予稿集, 9.3.2, pp.671-676

2012年12月

建宮

努 予想問題とイラストで合格販売士２級

中央経済社刊

単著書籍

2012年5月

建宮

努 マンガで学ぼうマーケティング

中央経済社刊

監修書籍

2012年7月

第三版

湯 海 幸 太 国際会計検定BATIC Subject2完全攻略テキスト（建宮 努） ＆問題集

翔泳社刊

森 野
皮籠石
吉 見
山 根
深 田

材料 第61巻
pp.385-391

数
紀
祥
健
一

博 Alloy718の中高温における疲労き裂の発生に及雄 ぼすラジカル窒化の影響
吾
作
徳

単著書籍
第４号

2012年10月
2012年4月

Q. Chen,N. Kawagoishi,
K. Kariya,
N. Yan and
M. GotoFatigue crack growth of age-hardened Al alloy
under ultrasonic loading

International Journal of Modern
Physics Vol.6 pp.275-281

2012年4月

H. Maeda,
K. Kariya,
N. Kawagoishi,
N. Yan and
M. GotoPropagation behavior of a fatigue crack of highstrength Al alloy

International Journal of Modern
Physics Vol.6 pp.288-293

2012年4月

H. Matsusako,
K. Kariya,
N. Kawagoishi,
QY. Wang and
M. GotoEffect of texture on fatigue properties of agehardened Al alloys under ultrasonic loading

International Journal of Modern
Physics Vol.6 pp.294-299

2012年4月

A. Higashi,
K. Kariya,
N. Kawagoishi,
Q. Chen and
M. GotoEffect of microstructure on fatigue properties of Al
alloysInternational Journal of Modern
Physics Vol.6 pp.300-305

2012年4月

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130
発表者

題

目

雑誌名・講演会名

発表･開催年月K. Hayashi,
T. Nagano,
M. Moriyama,
X. Wang and
N. Kawagoishi

Effects of aging structure and humidity on fatigue
properties of maraging steel

International Journal of Modern
Physics Vol.6 pp.306-311

2012年4月

K. Kamil,
M. Goto,SZ. Han,K. Euh,N. Kawagoishi S.
Kim

Small crack growth behavior and evaluation of
growth rate of copper processed by equal channel
angular pressing

International Journal of Modern
Physics Vol.6 pp.245-250

2012年4月

酒井、木村、
皮籠石 他，編

材料強度の確率モデル

材料強度の確率モデル
料学会 pp.1-462

日本材

2012年5月

N. Yan,QY. Wang,
XS. Wang,
Q. Chen,N. Kawagoishi

Fatigue properties of age-hardened Al alloy 2017-T4
under ultrasonic loading

Theoretical & Applied Mechanics,
Letter Vol.2
pp.031008-1～031008-4

2012年5月

皮籠石 紀
東
晃
陳
中 村 祐
森 野 数

雄 高湿度下におけるAl合金2017の疲労特性に及ぼ弘 す微視組織の影響
強三
博

材料 第61巻
pp.556-563

第６号

2012年6月

S. Shimana,
E. Kondo,
H.Karashima,
N.Kawagoishi

Fast detection of chatter in end-milling using pseudoauto-correlation function

International Journal of Automation
Technology Vol.6 pp.728-735

2012年6月

材料 第61巻
pp.712-718

2012年8月

仮 屋
前 田
皮籠石
陳
中 村
森 野

孝
季
紀
祐
数

S. Shimana,
E. Kondo,
D. Shigemori,S. Yamashita,
Y. Kawano,N. Kawagoishi

二 AI合金7075-T6押出し材の疲労き裂伝ぱ挙動に輝 及ぼす湿度の影響
雄
強三博An Approach to Compensation of Machining Error
Caused by Deﬂection of End Mill

第８号

Proc. 5th CIRP International
Conference of High Performance
Cutting pp.766-767

2012年8月

2012年9月

皮籠石
林
永 野
中 村
森 山
前 田

紀 雄 マルエージング鋼の疲労特性に及ぼす時効条件
光 介 と湿度の影響
茂 憲
祐 三
三千彦
義 和

材料 第61巻
pp.787-794

第９号

皮籠石
仮 屋
永 野
森 山
中 村
前 田

紀 雄 マルエージング鋼の疲労特性に及ぼす二段時効
孝 二 の影響
茂 憲
三千彦
祐 三
義 和

第31回疲労シンポジウム講演論
文集 pp.119-123

2012年11月

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131
発表者
皮籠石
前 田
木 下
林
前 田
仮 屋

紀
義
英
光
季
孝

題

目

雄 Al合金鋳物の疲労き裂伝ぱ挙動に及ぼすバイオ
和 ディーゼル燃料の影響
二
介輝二

雑誌名・講演会名

発表･開催年月日本機械学会論文集 A編 Vol.78
No.796 pp.1602-1609

2012年12月

X. Wang,
M. Zhang,
X. Song,
S. Jia,Q. Chen,N. Kawagoishi

Fatigue failure analyses on Ti-45Al-8Nb-0.2W0.2B-0.1Y at different temperatures

Materials Vol.5

pp.2280-2291

2012年11月

X. Wang,
B. Wu,
N. Kawagoishi

Effect of the loading type on the fatigue crack
growth behavior of solder joints in electronic
packages

Acta Mechanica Solida Sinica

2013年3月

原
岡

田
林

治

行 専門工学（融合複合）とED教育に対する卒業
巧 研究の適合性の問題点と対応策

工学教育（J.of JSEE）60-5、pp.75-76

2012年9月

古
中

田
尾

智
方

基 Evaluation Of Earthquake Response Of Wood
人 Frame With Diagonal Brace Fastened By New Brace
Fastener

12th World Conference on TimberEngineering

2012年6月

古
中

田
尾

智
方

基 Earthquake Resistant Performance of New Brace
人 Fastener for Post-and-Beam Wooden Houses

15th World Conference on
Earthquake Engineering, No.972

2012年9月

山 口
中 尾
古 田
御子柴

修
方
智

由 Development of Cylindrical Passive Damper using
人 High Damping Rubber
基
正15th World Conference on
Earthquake Engineering, No.967

2012年9月

古 田
中 尾
山 口
御子柴

智
方
修

基 高減衰ゴムを用いた木造戸建て住宅用パッシブ
人 ダンパーの開発
由正

日本建築学会 技術報告集
第18巻 第39号

2012年10月

古中智方基 Development of a passive damper device with high人 damping rubber for wooden houses

Fifth Kwang-Hua Forum on
Innovations and Implementations inEarthquake Engineering Research

2012年12月

田尾This document is provided by JAXA.

132
発表者

題

目

雑誌名・講演会名

発表･開催年月

２

口頭発表

若

井

一

顕 放送と通信のデジタル化とソーシャルメディアの応用展開（企業内技術士としての歩み）

鹿児島高等専門学校技術士特別講演

2013年1月

棚
佐

田
藤

嘉
公

博 Huffman系列のPAM符号化と被積分符号化
則

平成24年度電気関係学会九州支部連合大会講演論文集,05-1P-02,
pp.221-222

2012年9月

髙 口
福 原
片野田
山 口
矢 野

裕

芝 吹出し管を備えた吸込みノズルの混合比に及ぼ
稔 す粒径の影響（第1報,粒径の範囲）洋和寛

日本機械学会九州支部第66期
講演会

2013年3月

山
池
岡

田
田
林

孝
英

行 容器内に積層した粒子における底面荷重の挙動
幸巧

粉体工学会 2012年度春期研究
発表会講演論文集、pp.21-22

2012年5月

田中

龍

児 海岸地形の簡便かつ効率的な測量手法の開発

土木学会西部支部研究発表会

2013年3月

古
中
完

田
尾
山

智
方
利

基 緩衝材入り筋かい金物を用いた筋かい耐力壁の
人 耐震性能評価
行

日本建築学会大会学術講演梗概
集 C-1 構造Ⅲ

2012年9月

河原洋

子 鹿児島県入来麓伝建地区における高齢者居住環
境調査−2011年アンケート調査より−

日本建築学会大会学術講演梗概
集，F 9112，pp.223-224

2012年9月

洋喬This document is provided by JAXA.

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