平成23年度

雪に埋没した乗用車内における空気環境(独)土木研究所寒地土木研究所

寒地機械技術チーム○山﨑 貴志小宮山一重
牧野 正敏

吹きだまりや視程障害などで自動車の走行が困難となり停止した場合、さらなる吹きだまりや降雪により車両が雪に埋もれることがあり、車内への排気ガス流入が原因と考えられる一酸化炭素中毒事故も発生している。このような事故を防止する対策の検討資料とするため、排気ガス成分である一酸化炭素等の車内における濃度時間変化を、車両周囲の積雪深や空調設定等の条件を変えて計測した。その結果、埋雪深が深いほど一酸化炭素中毒の危険性が増加し、数分で危険な状態となる場合や、条件によっては酸素欠乏の危険性が生じることがわかった。また、車両が雪に埋もれた場合に注意すべきことについて考察を行った。
キーワード：排気ガス、一酸化炭素中毒、埋雪、空気環境

１．はじめに
冬期の積雪地域では、吹雪により道路上に発生する吹
きだまりや吹雪による視程障害により自動車の走行が困難となり立ち往生する場合がある。立ち往生が長時間継続した場合には、さらなる吹きだまりや降雪により車両が雪に埋もれてしまうことも少なくない。さらに、吹きだまりに埋もれた車両において、キャビン内への排気ガス流入が原因と考えられる一酸化炭素中毒事故も発生している。
本件では、このような事故を防止する対策を検討するための基礎資料として、雪に埋もれた車両のキャビン内における、排気ガス成分である一酸化炭素等の濃度時間変化を、車両周囲の積雪深や空調設定等の試験条件を変えて計測することにより、排気ガスがキャビン内の空気環境へ与える影響について考察を行った。また、車両が雪に埋もれてしまった場合に注意すべきことについて考察を行った。

排気ガスの成分ではないが、濃度低下が人体へ大きく影響する酸素についても濃度計測を行った。
(2) 使用機器
試験車両は、軽自動車として三菱ミニカ（H32V、初度登録平成９年）、小型自動車としてトヨタビスタ（SV43、初度登録平成８年）を使用した（写真-１）。なお、軽自動車についてはフレームの一部に腐食による開口があり、また、排気管途中からの排気ガス漏れがあった。
計測機器は CO 濃度計として Lascar Electronics ELUSB-CO、CO2 濃度計として株式会社 FUSO TES-1370、酸素濃度計として理研計器株式会社 GX-2009 を使用した。

小型自動車

軽自動車

写真-１ 試験車両(3) 試験方法
雪に埋没した車両がエンジンを稼働し続けた場合におけるキャビン内の CO 濃度等の計測を行うにあたり、車両が埋もれた状況を再現するため、試験車両周囲に雪を(1) 計測項目投雪することにより人為的に埋雪した。埋雪深さは、塞
排気ガスの成分には、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素がれることでキャビン内の空気環境へ何らかの影響が予(CO2)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、等がある
想される、排気管出口、フロントグリル、フロントワイが、この中でも極めて毒性が高い CO と、排気ガスを浄パー下部の開口、がそれぞれ閉塞する３段階とした（写化する触媒により除去されないため計測しやすい CO2について、キャビン内における濃度計測を行った。また、 真-２）。試験車両は軽自動車と小型自動車の２種類、２．空気環境試験

Takashi Yamazaki, Kazushige Komiyama, Masatoshi Makino

空調設定は外気導入と内気循環の２種類、窓の開閉設定でスモークを発生させて車外への流出状況を確認する試は助手席側窓開(3cm)と全窓全閉の２種類、の合計 24 ケ験（写真-６）を行い、キャビン内と外気との通気状況ースについて、運転席ヘッドレスト位置に設置した計測や車両に存在する隙間の確認を行った。
機器により計測を行った。計測時間は 90 分間を基本としたが、CO 濃度が短時間暴露限度 400ppm１）に達した場
合はその後 15 分時点、CO 濃度が 600ppm に達した時点、４．試験結果及び考察エンジンが自然停止した時点、のいずれかの時点で計測を終了した。CO 濃度 600ppm は１時間程度の暴露で酸素
空気環境試験全 24 ケースの計測のうち、車両周囲の不足による症状が出始めるとされる濃度１）である。
風向風速の影響を受けにくいと考えられる全窓全閉条件
12 ケースの計測結果について、車両埋雪深ごとに比較検討を行った。
(1) 排気管出口閉塞
排気管出口閉塞の埋雪深における CO 濃度と CO2 濃度の時間変化をそれぞれ図-１、図-２に示す。
軽自動車では、内気循環において CO 濃度の上昇が見られ短時間暴露限度の 400ppm に達している。外気導入
では CO 濃度の上昇は見られなかった。
小型自動車では、CO 濃度の上昇は見られなかったが、CO2 濃度の上昇が見られたためキャビン内への排気ガス流入が生じていると考えられる。内気循環においてCO2 濃度の上昇が顕著であった。
両車両とも外気導入の条件でキャビン内空気環境の悪化が少なかったが、これは新鮮な外気を取り入れていることと、これによりキャビン内が正圧となり、排気ガスの流入が抑えられたためと考えられる。

排気管出口閉塞

フロントグリル閉塞

軽自動車

フロントワイパー下部開口閉塞

小型自動車

写真-２ 試験車両埋雪状況

３．スモーク試験
空気環境試験で生じる CO 濃度変化等の原因を視覚的に検証･説明するための補助試験として、スモーク試験を行った。
試験内容は、試験車両キャビン内でスモークを発生させて車外への流出状況を確認する試験（写真-３、４）、車両周囲でスモークを発生させてキャビン内への流入状況を確認する試験（写真-５）、車両の下部を覆った中図-１ CO 濃度（排気管出口閉塞）

図-２ CO2 濃度（排気管出口閉塞）

軽自動車

小型自動車

写真-３ 車外へのスモーク流出状況(2) フロントグリル閉塞
フロントグリル閉塞の埋雪深における CO 濃度と CO2濃度の時間変化をそれぞれ図-３、図-４に示す。
軽自動車では、CO 濃度の上昇が顕著であり、内気循Takashi Yamazaki, Kazushige Komiyama, Masatoshi Makino

環で約 15 分、外気導入で約 30 分後に 400ppm に達している。
小型自動車では、排気管出口閉塞の埋雪深と同様に
CO 濃度の顕著な上昇は見られず CO2 濃度のみ上昇した。
しかし、排気管出口閉塞の埋雪深とは逆に外気導入のほうが内気循環より CO2 濃度の上昇が顕著であった。小小型自動車
軽自動車型自動車では車両下部にキャビン内と外気が大きく通じ
写真-５ 外気導入時におけるフロントワイパー下部開口ている通気口があり（写真-４）、外気導入することでからの外気取込状況（スモーク試験）
キャビン内を通して車両下へ空気が押し込まれるため、車両下にたまっている排気ガスは外気に放出されやすくなる。また、フロントグリル閉塞の埋雪深では車両下にたまった排気ガスは、主に車両と雪の隙間またはボンネットの隙間から外気へ放出されると考えられる。外気導入における外気の取込は主にフロントワイパー下部開口から行われるが（写真-５）、この開口はボンネットに近いため、ボンネットの隙間から放出された排気ガス写真-６ ボンネット隙間からの流出状況（小型自動車、（写真-６）の一部は外気とともにキャビン内に取込まエンジン停止、車両下でスモーク発生）れてしまう。このことが、外気導入における空気環境悪化の主な原因と考えられる。
(3) フロントワイパー下部開口閉塞
軽自動車ではこの現象が生じなかったが、軽自動車にフロントワイパー下部開口閉塞の埋雪深における CO
は小型自動車のように車両下部に大きく外気に通じてい濃度、酸素濃度の時間変化をそれぞれ図-５、図-６に示る通気口がなく、外気導入により車両下へ空気を流しこす。
むことがなかったためと考えられる。
軽自動車では、CO 濃度の上昇がフロントグリル閉塞の埋雪深よりさらに顕著であり、内気循環で約９分、外気導入で約３分後に 400ppm に達している。フロントグリル閉塞の埋雪深とは異なって外気導入で空気環境の悪化が急激であった。外気導入における外気の取込は主にフロントワイパー下部開口から行われるが（写真-５）、フロントワイパー下部開口が塞がっている場合、外気取込の多くはエンジンルーム内から行われる（写真-７）。
図-３ CO 濃度（フロントグリル閉塞）
車両下の空間とエンジンルームは大きく通じているため、排気ガスは外気導入により積極的にキャビン内に取込まれることになる。このため、内気循環よりも外気導入の方で空気環境の悪化が急激であったと考えられる。
小型自動車では、内気循環でエンジンが自然停止したため計測終了となり、CO 濃度の上昇は見られなかった。
外気導入ではエンジンは自然停止せずに、約 23 分後にCO 濃度 400ppm に達した。エンジン自然停止の理由としてはフロントグリルやボンネットの隙間が塞がったこと
図-４ CO2 濃度（フロントグリル閉塞）による吸気量不足と考えられるが、外気導入でエンジンが自然停止していないのは、他のケースではほとんど生じていない酸素濃度低下が生じていることから（図６）、キャビン内の空気がエンジンの稼働に使われたためと考えられる。外気導入においては、車両下部通気口（写真-４）とエンジンルーム内からの外気取込（写真７）により、キャビン内、車両下、エンジンルームの三箇所で空気が循環して、内気循環よりもエンジン稼働にスモーク試験
バンパー取外し状態必要な空気量が確保されたと考えられる。
写真-４ 車両下部通気口（小型自動車）
小型自動車の外気導入における酸素濃度低下は試験開
Takashi Yamazaki, Kazushige Komiyama, Masatoshi Makino

始直後から生じており、約 17 分後に酸素欠乏による頭５．まとめ痛や吐き気を生じる濃度とされる約 16％２）まで低下している。この実験条件において CO 濃度が 400ppm に達
積雪地域では排気管出口が閉塞するような積雪は日常したのは約 23 分後であり、CO 中毒による危険性よりも先に酸素欠乏による危険性が生じていることがわかる。 的に起こり得るが、その程度の埋雪深であってもキャビン内では CO 中毒の危険性が生じることや、埋雪深が深
小型自動車の外気導入における CO 濃度の上昇は、酸いほど CO 中毒の危険性が増加し、数分で危険な状態と素不足による不完全燃焼が原因と考えられ、軽自動車になる場合もあることがわかった。また、内気循環であっおける濃度上昇の主原因と考えられる排気ガス漏れによてもキャビン内が完全に外気と隔離されているわけではる高濃度 CO の流出とは原因が異なると考えられる。
なく、CO 中毒の危険性が生じることや、外気導入で新鮮な外気を取り入れているつもりでも排気ガスが混ざった外気を取り込んでしまう場合があることがわかった。
さらに、条件によっては、キャビン内への排気ガス流入による危険性の他にも、キャビン内における酸素欠乏の危険性が生じることがわかった。
本稿では２車種のみでの計測結果であるが、車両が雪に埋まることにより CO 中毒等の危険性が高まるという
図-５ CO 濃度（フロントワイパー下部開口閉塞）
ことは、他の車種についてもおおむね同様な傾向になるものと考えられる。
フロントワイパー下部開口が閉塞するまで雪に埋もれることは頻繁には生じないが、車を使用する場合にフロントガラスの雪は払うがその下の開口部を確保することを意識しないために開口部が塞がっていることも少なくない。この開口部が塞がっていると、雪に埋もれた場合、実際の埋雪深以上の危険性を生じる可能性があると考えられる。
図-６ 酸素濃度（フロントワイパー下部開口閉塞）
車両が雪に埋もれた場合、排気ガスによる CO 中毒等を防止するためにはエンジンを稼働させないことが最善であるが、寒さ対策等でエンジンを稼働させる場合には必ず排気管出口を大気へ解放し、追加の降雪や吹きだまりにより塞がらないよう注意する必要がある。また、フロントワイパー下部開口の閉塞にも注意し、新鮮な外気を取り込めるようにしておくことも重要と考えられる。
軽自動車
小型自動車
しかし、これらの対策をすれば安全というわけではなく、
写真-７ フロントワイパー下部開口閉塞時における外気取込
特に排気ガス漏れがあるような場合には危険な状況とな状況（スモーク試験）
りやすいため注意が必要である。
また、暖機運転の際にエンジンスターターでエンジン(4) 各埋雪深共通を稼働させることがあるが、積雪に車両が埋まっている
今回の試験全体を通じて、軽自動車における CO 濃度
ような場合には、本報告と同様のことが起きる可能性がの上昇が小型自動車に比べて著しく速かったことの原因あるので注意が必要である。
は、軽自動車において排気管途中からの排気ガス漏れがあり、排気ガスを浄化する触媒を通過する前の高濃度なCO が流出していたことや、腐食による開口部からキャ参考文献
ビン内への排気ガス流入などが考えられる。しかしなが
1)（財）日本中毒情報センターHP http://www.jら、このような状況は特殊なものではなく、一般車両にpoison-ic.or.jp/homepage.nsf
おいても起こり得る状況だと考えられる。
2) 厚生労働省リーフレット「なくそう！酸素欠乏症･硫CO2 濃度については、今回の試験すべてにおいて、た化水素中毒」 http://www.mhlw.go.jp/new-info/
だちに人体への影響が生じる濃度とはならなかった。
kobetu/roudou/gyousei/anzen/040325-3.html

Takashi Yamazaki, Kazushige Komiyama, Masatoshi Makino