Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
およびIPトンネルを用いて送信する。送信されるRREQのホップカウントは、通常のAODVと同様に0とする。

(2) RREQを受け取ったAODV対応ルータは、通常のAODVの処理と同様にホップカウントを1増加させた後、RREQのOriginator IP Addressに対する処理を行う。ルーチングテーブル内に、Originator IP Addressフィールドに格納されたIPアドレスに対応するエントリが存在しなければ、対応する新たなAODVエントリを作成しホップカウントをセットする。既にAODVエントリが存在したならば、AODVエントリの内容を更新する。通常のエントリが存在していた場合には、エントリの更新は行わない。

(3) 次にRREQのDestination IP Addressに対して、下記のいずれかの処理を行う。

(a) Destination IP Addressフィールドに格納されたIPアドレスと、自分自身のIPアドレスのうちの一つが等しい場合、RREQのOriginator IP Addressフィールドに格納されたIPアドレスへ向けて、RREQを受信したインターフェイスからRREPメッセージを送信する。

(b) Destination IP AddressフィールドのIPアドレスに対応するAODVエントリが存在する場合、Originator IP Addressに格納されたIPアドレスへ向けてRREPを送信するとともに、Destination IP Addressフィールドに格納されたIPアドレスへGratuitous RREPを送信する。

(c) Destination IP AddressフィールドのIPアドレスに対応する通常のエントリが存在する場合、Originator IP Addressフィールドに格納されたIPアドレスへ向けてRREPを送信する。なお、この場合には、対応するエントリのprecursorリストへ、RREQのDestination IP Addressフィールドに格納された値を追加しないものとする。

(4) (3)のいずれにも該当しない場合には、RREQを受信したノードはRREQをブロードキャスト可能なインターフェイス及びIPトンネルに対して再ブロードキャストする。このとき、RREQを受信したインターフェイスが有線インターフェイスであり、送信するインターフェイスも有線インターフェイスであれば、ホップカウントを(2)において増加させる前に戻してRREQを送信する。

#### 4.2.2 RREPメッセージの処理

RREQに対応して送出されるRREPによりフォワードパスが設定されるが、有線ネットワーク部分のホップカウントの整合性を保つために、RREPの処理についても修正する必要がある。

(1) RREPを送信するノードのIPアドレスが受信したRREQのDestination IP Addressフィールドに含まれるIPアドレスに等しい場合、そのホップカウントを0として送信する。

(2) RREPを返信するノードのIPアドレスが、受信したRREQのDestination IP Addressフィールドに含まれるIPアドレスと異なる場合、すなわち、中間ノードがRREPを送信する場合、AODV対応ルータは、次の条件に従って動作する。

(a) 受信したRREQのDestination IP Addressフィールドに含まれるIPアドレスへの経路が通常のエントリとしてルーチングテーブルに登録されている場合には、RREPのホップカウントを1にセットしてRREPを送信する。

(b) RREQ を有線インターフェイスで受信し、受信した RREQ の Destination IP Address フィールドに含まれる IP アドレスへの経路が、ルーチングテーブル中に AODV エントリとして存在し、さらにそのエントリのネクストホップと有線インターフェイスにより接続される場合には、RREQ の Originator IP Address へ向けて送信される RREP のホップカウントには、そのエントリに記述されたホップカウントから 1 減じた値をセットする。

(c) 上記の（a）、（b）以外の場合には、通常どおり、当該エントリのホップカウントをセットしてRREQのOriginator IP Addressへ向けてRREPを送信する。

また、4.2.1の(3)(b)に従って、Gratuitous RREPを送信する場合は、そのホップカウントは、次の条件に従う。

(a) RREQを受信したインターフェイスが有線インターフェイスであり、RREPを送信するインターフェイスも有線インターフェイスである場合には、RREPのホップカウントの値を受信したRREQパケットのホップカウントの値（すなわち4.2.1(2)で増加させる前の値）にセットして送信する。

(b) それ以外の場合には、RREPのホップカウントの値を、4.2.1(2)で増加させた値にセットして送信する。

(3) RREPを受け取ったAODV対応ルータは、通常のAODVの処理と同様にホップカウントを1増加させた後、まずDestination IP Addressに対する処理を行う。ルーチングテーブル中にRREPのDestination IP Addressに格納されたIPアドレスに対応するエントリが存在しなければ、対応する新たなAODVのエントリを作成しホップカウントをセットする。また、AODVにより設定されたエントリが存在したならば、通常のAODVと同様にエントリの内容を更新する。通常のエントリが存在した場合には、エントリの更新は行わない。

(4) 次に、受信したRREPのOriginator IP Addressに格納されたIPアドレスが自分自身のIPアドレスではない場合には、次の条件に従ってRREPを転送する。

(a) RREPを受信したインターフェイスが有線インター
フェイスであり、そのRREPを転送する送信インターフェイスも有線インターフェイスだった場合には、送信するRREPのホップカウントを(3)において増加される前の値に戻し、受信したRREPのOriginator IP Addressに対応するエントリのネクストホップへ向けて送信する。(b) それ以外の場合には、ホップカウントを(3)において増加された値にセットして、受信したRREPのDestination IP Addressに対応するエントリのネクストホップへ向けて送信する。

### 5. AODV対応ルータの実装と動作の検証

AODV-UUは、Uppsala大学のDepartment of Information TechnologyのCoRe グループで開発されたソフトウェアであり、GNU GPL（General Public License）に基づいて公開されている。

このAODV-UUは、AODVによるアドホックネットワークをIP網へ接続するためのゲートウェイ機能を持っているが、次の理由により、我々の想定するネットワークにそのまま適用することが出来ないと考えられる。

· AODV-UUのゲートウェイ機能では、移動ノードネットワーク部から既存IPネットワーク部へパケットを送信する必要がある場合、我々の提案するAODV対応ルータと同様、既存IPネットワーク部に存在する宛先となる機械の代わりに、移動ノードネットワーク部の内部へRREPを返す。しかしながら、これは既存IPネットワーク部に存在する端末へのRREQだった場合に盲目的に返すだけであり、既存IPネットワーク部の端末から移動ノードネットワーク部に含まれる端末への経路確立はできない。

· AODV-UUのゲートウェイ機能では、複数のIPアドレスの範囲を指定して、移動ノードネットワーク部と既存IPネットワーク部を識別することができない。

・上記の2項目から、AODV-UUのゲートウェイ機能では、複数の移動ノードネットワーク部が既存IPネットワーク部に接続されている場合、異なる移動ノードネットワーク部に属する端末同士で通信を確立することができない。

· AODV-UUの動作している機器が複数のインターフェイスを持っている場合、インターフェイスのIPアドレスの内のいずれか一つに対応するRREQを受信した場合、受信したRREQの指定するIPアドレスを持つインターフェイスから受信した場合を除いてRREPを送信しない。すなわち、これまで通信を行っていた端末が、無線・有線に限らず、インターフェイスを切り替えた場合に、通信を継続することができなくなってしまう。

そのため、今回我々はAODV-UUを改良してAODV対応ルータの実装を行った。

以下では、その実装の動作の検証を行った結果について示す。なお、本稿では、フリーのパケットキャプチャリングソフトウェアであるEthereal6）を用いてパケットの送受信時刻を記録するとともに、AODVデーモンのログと照合して動作を検証した。

### 5.1 端末のみを用いた場合の検証

まず、消防活動時に防火扉等により無線リンクが切断され、無線リンクの通信を有線リンクに切り替えるような場合を想定して、無線インターフェイスを備えたノート型コンピュータ4台を用いて切り替え実験を行った。

4台の端末は図9のように配置した。各端末は建築物に遮られ、直接見通せる隣接端末からのみパケットを受信する。また、各端末の無線LANの通信速度は、2Mbpsに統一するとともに、地上ではなく高さ54cmのプラスチック製コンテナ上に設置した。この配置条件の下で、MN3-MN4間を無線リンクおよび有線リンクを用いて接続し、MN3-MN4間の経路を二重化した。

無線リンクを用いてMN1とMN4が通信を行っている最中に、MN4をシールドすることによって経路の切り替えを発生させ、切り替えの様子を観測した。

そのシーケンスの一例を図10に示す。なお、この例では、経路の切断を検出して経路を無効（invalid）にした時間をゼロとして記載した。

まず、MN3がprecursorリストに基づいてRERRメッセージを送信する（図中(1)）。

そのRERRを受信したMN2は、MN1へ転送する（図中(2)）。

RERRを受信したMN1は、新たな経路を検索するために、TTLを5にセットしたRREQメッセージを送信する(図中(3))。

これを受信したMN2は、自分自身のIPアドレスが

図9 端末の配置
図10 経路切り替えのシーケンス図

RREQ メッセージのDestination IP Addressに記述されたIPアドレスと異なること、自分自身の持つMN4宛の経路もInvalidになっていることから、RREQ メッセージを再ブロードキャストする（図中(4)）。

このRREQを受信したMN3は、無線インターフェイスと有線インターフェイスの双方にRREQを転送する（図中(5)および(6)）。このとき、本来であれば、MN3の無線インターフェイスから送信されたRREQはMN4の無線インターフェイスによって受信されるはずであるが、本実験ではMN4をシールドしているため、RREQの受信は記録されていない。

それから、このRREQを有線インターフェイスにおいて受信したMN4は、RREQのDestination IP Addressに、自分自身のIPアドレスのうちの一つが指定されていることから、RREPメッセージを、受信した有線インターフェイスから送信する（図中(7)）。

このRREPメッセージが、MN3、MN2によって転送され、MN1に届くことで、双方向のパスが完成する（図中(8)および(9)）。

同様の測定を3回行ったところ、切り替えに要する時間の平均は約590ミリ秒であった。

しかしながら、AODVでは、リンクの破損を検出し経路を無効にする条件として、HelloInterval秒ごとに送信されるHelloパケットをAllowed_Hello_Loss個受信できないことが規定されている。

デフォルトの値として、HelloIntervalに1秒、Allowed_Hello_Lossに2が設定されているため、実際の切り替え処理に要する時間に加えて、平均1.5秒ほど経路切り替えに要すると考えられる。

なお、切り替えが開始されるまでの時間は、HelloIntervalおよびAllowed_Hello_Lossを小さくすることによって、さらに短くすることが可能であり、また、LinkLayerIndicationの機能を用いることで、Helloパケットによらずに通信の遮断を検出することも可能であるが、本論文では特別な手法は用いなかった。

### 5.2 2台の無線端末が既存IPネットワーク部を介して通信を行う場合の検証

実際の利用を想定すると、異なる移動ノードネットワーク部に属する端末が移動ノードネットワーク部を経由して通信を行える必要がある。

ノート型コンピュータ4台とデスクトップ型コンピュータ1台を用いて、図11のネットワークを構築し、MN1とMN2が、既存IPネットワーク部を介して通信を行う場合について検証した。

MN1がMN2と通信を開始した場合の、通信シーケンス例を図12に示す。

図11 ネットワーク例（既存IPネットワーク部を介して2台の無線端末が通信を行う場合）

図12 図9において端末Aが端末Eとの通信を開始する場合の経路検出のシーケンス例
まず、MN1が通信を開始する場合、MN1はRREQメッセージをプロードキャストする（図中(1)）。なお、このRREQメッセージのIPパケットのTTLは1にセットされているため、アクセスポイントAP1は再ブロードキャストを行わない。

2度目の経路探索が開始されて（図中(2)）、MN1がRREQメッセージを送信すると、それを受信したAP1は、自分自身が宛先ではなく、宛先への経路も持っていないことから、RREQメッセージを無線インターフェイスと有線インターフェイスの双方へ再ブロードキャストする（図中(3)および(4)）。

AP1からのRREQを受信したAODV対応ルータRT1も自分自身が宛先ではなく、宛先への経路も持っていないことからRREQを再度転送するが、このとき、RREQメッセージのホップカウントを増加させていないことがわかる(図中(5)及び(6))。

RT1により転送されたRREQメッセージを受信したAP2は、受信したIPパケットのTTLが1にセットされていることから、そのRREQメッセージを再ブロードキャストしない。

3度目の経路探索が開始され、RREQメッセージの転送が行われる（図中(7)）。

このRREQメッセージはAP1,RT1によって転送され、AP2へ到達する（図中(9)および(11)）。

RREQ メッセージを受け取ったAP2は、そのRREQ メッセージを、無線インターフェイスと有線インターフェイスの双方から送信する（図中(12)および(13)）。

このとき、AP2は、無線インターフェイスへ送信するRREQメッセージのホップカウントは1増加させるものの、有線インターフェイスへ送信するRREQメッセージのホップカウントは増加させていないことがわかる。

RREQ メッセージを受信したMN2は、RREP メッセージを送信する（図中(14)）。

このRREPメッセージは、ホップカウントを増加させられながら転送されるが、RT1が転送する時だけ、ホップカウントが増加させられていない（図中(15)から(17)）。

この例から、MN1が通信を開始した後、0.694秒で双方向の経路を確立できたこと、設計どおり、既存IPネットワーク部のホップカウントを1とすることができたことが検証できた。

### 5.3 移動により経路が切り替わる場合の検証

アドホックネットワークを実際に利用する場合を考えると、移動ネットワーク部に属する端末が移動した場合、適宜、収容するアクセスポイントが切り替えられることが必要である。

また、既存IPネットワーク部にAODVに対応していないルータが存在する場合には、IPトンネルを設定してAODV対応ルータ間でAODVの制御メッセージを交換することとした。

これらの動作を確認するために、図13のネットワークを構築して検証を行った。また、RT2,IP1のデフォルトの経路として、それぞれRT1とRT2を指定した。既存IPネットワーク上のIP端末であるIP1が、移動ノードネットワーク部のMN1と通信を行い、通信中にMN1がアクセスポイントAP1の通信範囲からアクセスポイントAP2の通信範囲へ移る場合を想定して実験を行った。

なお、MN1の移動は、ノート型コンピュータを手で持って歩いて行った。

図14にそのシーケンス例を示す。

まず、IP1から通信が開始されると、そのパケットは、デフォルトの経路により、AODV対応ルータRT1へ到達する（図中(1)および(2)）。

RT1は、宛先IPアドレスが移動ノードネットワーク部に属するものであること、自分自身が宛先への経路を持っていないことからAODVのルート検出手続きを開始する（図中(3)）。

その後、ルート検出手続きがタイムアウトして2回目のRREQが送出される（図中(4)）が、応答のRREP（図中

(6) がRT1に届く前に、3回目のRREQ（図中(7)）が送出されている。

そのため、この例では、3回目のRREQに対するRREPは、AP1から送出されている（図中(8)）。

RREPがRT1に届くと、RT1はバッファリングしていたIPパケットをMN1宛てに送信し、通信開始から0.649秒後にIPパケットはMN1に届いている（図中(9)および(10)）。

MN1がこのパケットに対して応答しようとすると、MN1はIP1への経路を持っていないため、IP1に対するルート検出をおこなっている（図中(11)および(12)）。

この情報に基づいてMN1からIPパケットが送信され、通信開始から0.698秒後にIP1に到達している。

なお、この場合には、IPパケットの往路と復路が異なっている。

その後、MN1が移動してAP1との通信が無効となった

図13 ネットワーク例（通信の切り替えおよびIP トンネルの利用に関する検証）
ため、実験開始から50.523秒後にRERRがAP1から送出されている（図中 $ ^{(16)} $ ）。

これを受信したRT1は、MN1に対する経路検出手続きを再開する。新たな双方向の経路は、切断から0.191秒後（図中25）が受信された時点）に確立され、この経路に基づいて応答のためのIPパケットがMN1からIP1へ返されることが確認された（図中26から29）。

これにより、無線端末が移動した場合に適宜アクセスポイントを切り替えられること、および、IPトンネルが利用可能であることが確認できた。

図14 端末Fと端末Aの通信中、Aの移動によりアクセスポイントが切り替えられる場合のシーケンス例
### 6. まとめと今後の課題

本稿では、AODVを対象として、有線リンクと無線リンクが混在し、AODV網と既存IP網が相互に乗り入れたようなネットワークを制御する手法について検討を行った。

また、我々の検討した手法を、フリーのAODVデーモンであるAODV-UUを改修して実装しするとともに、実際にネットワークを構成して検証し、想定の結果を得た。

今後の課題としては、ノードが高密度に存在している場合でのオーバーへッドに関する検討や、より多くの端末を用いた場合の動作確認、さらに実用化へ向けたアプリケーションの検討などが必要である。

## 参考文献

[1] http://www.rescuenow.net/today_line/topnews/0209/020901nerima.html

[2] Mobile Ad Hoc Networking (MANet), http://protean.itd.nrl.navy.mil/manet/manet_home.html.

[3] C. Perkins, E. Belding-Royer and S. Das: “Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV) Routing,” RFC3561, Oct. 2003.

[4] AODV-UU: AODV-UU@Uppsala University, http://user.it.uu.se/~henrikl/aodv/

[5] 高梨健一, 加藤聡彦, 伊藤秀一, 菅田明則, 児島史秀, 藤瀬雅行: 有線リンクと無線リンクの混在するネットワークにおけるAODVルーチング方式に関する検討, 情報処理学会研究報告, 2004-MBL-30 (8), Sep. 2004.

[6] Ethereal: The world's most popular network protocol analyzer, http://www.ethereal.com/
# An Experimental Study for Fire Fighting Support Network based on AODV Routing

(Abstract)

Ken-ichi Takanashi, Toshihiko Kato $ ^{*} $ , Shuichi Itoh $ ^{*} $

Akinori Sugata $ ^{**} $ , Fumihide Kojima $ ^{**} $ , Masayuki Fujise $ ^{**} $

(Accepted December 5, 2005)

Recently, ad hoc networks are being studied widely, and most of them are intended to consist of wireless links among mobile nodes. But, in order to construct practical networks, such as a network supporting fire fighting, it is sometimes required to use wired links in a portion and to use conventional IP routing equipments within the existing network segments. In this paper, we propose a method for combining AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector) routing and the conventional IP routing over a network including both wireless and wired links. We describe the detailed procedure and the result of implementation of our proposal.
技術報告

# 灯油がナイロン繊維着衣に浸みたときの燃え方

長谷川 和俊、箭内 英治

(平成17年12月9日受理)

### 1. はじめに

作業中に灯油が作業服などにふりかかり、誤って、着火した場合にどうなるか。燃焼の仕方は、激しいものか、緩慢なものか。自分で消せる程度か、自己消炎するものか。引火点が40℃以上の灯油がよく燃えるものかどうか。灯油は、一般に、日常的に広く使用されているので、衣類にふりかかることは少なくない。そして、何らかの原因で着火した場合、どのような対応が図れるか。このような視点から、灯油が繊維布に浸みたときのその燃え方に関して実験を行い、結果について考察した。ここでは、繊維布としてナイロン繊維を用い、灯油の量を変化させて、燃焼が伝播する限界、燃焼の激しさなど燃焼状況を調べた。

### 2 \. 実験

実験は2種類の実験を実施した。1つは、ナイロン布片に灯油を浸み込ませたときの着火燃焼に関する予備的実験である。これを基礎実験と呼ぶ。もう1つは、マネキン人形に着衣し、灯油を振り掛けた場合の着火燃焼に関する実験である。これをマネキン実験と呼ぶ。

基礎実験は、ナイロン繊維が灯油で湿潤したときの着火燃焼性に関する基礎的知見を得ることを目的とすると共に、マネキン実験を実施する上で、マネキン実験の実験条件の設定および確定に資する。マネキン実験は実験に要する費用が高価である。このため、マネキン実験の限られた回数で確信的な実験結果を得ることが必要であり、この目的のため、あらかじめ廉価な基礎実験を実施する。

### 2.1 実験場所および試料

## (1) 実験場所

実験は、独立行政法人消防研究所で、実施した。基礎実験およびマネキン実験に加えて、試料に供した灯油の引火点試験を行った。基礎実験およびマネキン実験は、同研究所の建築防火研究棟に設備されているルームカロリメータ装置で行った。ルームカロリメータ装置は、燃焼物体の多点温度測定、燃焼速度測定、映像撮影、風速測定および調整などの機能を有する。(図1および詳細は文献 $ ^{[1]} $ )を参照)

## (2) 试料

## ① ナイロン織維布片

100％ナイロン繊維製衣服から縫い目のない部分を切り取り、試料布片とする。赤、黄および灰色の3種類の繊維布とした。厚みは0.10から0.11mmで、単位面積あたりの質量は6.8から7.2mg/cm²であった。

## ② 衣類

マネキン人形2体の着衣をいずれもブリーフ、ステテコおよび長ズボンの3点とし、マネキン2体をそれぞれAおよびB供試体として、着衣した衣類の材質、質量等を表1に示した。(図5参照)

## ③ 灯油

灯油は、市販のものをガソリンスタンドから容量20ℓのポリタンクに10ℓ購入し、小分けして実験に供した。引火点を実測し、次の結果を得た。なお、セタ密閉式引火点試験法 $ ^{2} $ は恒温方式であり、タグ密閉式引火点試験法 $ ^{2} $ は昇温方式である。

引火点：47.5℃（セタ密閉式）、41.0℃（タグ密閉式）

## ④ マネキン人形

製造・販売元：(株)スズヤ

図1 ルームカロリメータ装置の概略図
型番・品名：SG118-1・紳士ボトムボディ（グレー）

材質・形状：人体下半身に成形された発砲ポリウレタンをジャージー布（100％ポリエステル）で覆ったもの。（図2参照）

个数：2 个

実験供試体：

マネキン人形に対して次のような加工、取り付けをして、実験供試体とした。まず、マネキン人形（図2）をアルミニウム箔（通称銀箔）で覆い、継ぎ目をアルミニウム接着テープで接合した（図3）。その上で、温度測定用熱電対（K（アルメル・クロメル素線）型、素線径0.32mm、ガラス繊維被覆、溶接先端露出）10点を所定の位置にアルミニウム接着テープで固定した（図4）。このとき、各々の熱電対の先の長さ約7mmをほぼ直角に折り曲げて、着衣の内側温度測定が可能なようにした。その上に、ブリーフ、ステテコおよび長ズボンの順に履かせた（図5）。

温度測定箇所は、上半身マネキンの最上面から約5cm下の中央へそ部分を上位最高点として、右足の足首まで下方前面に約15cm間隔で7点、左足方では上位最高点の下方前面に約15cm間隔で2点の計10点とした。温度測定箇所の番号付けは、1番から5番までを図4に示した。6番以降10番までは右足に沿って足首までとした（図4）。

なお、マネキン人形は可燃物で、かつ灯油を湿潤する素材（発砲ポリウレタンおよびポリエステルジャージー布）であり、そのままでは着衣の燃焼によってマネキン人形素材が燃えだし、人体の模擬から著しくかけ離れている状況が予想される。このため、マネキン人形をアルミニウム箔で覆うことによって、着衣の燃焼ではそれ自体が燃え出すことのないようにして、より人体に近い条件としたものである。

### 2.2 実験方法および実験結果

## (1) 基礎実験

布片（20×20cm²）を垂直に吊して、下端に点火した場合の燃焼状況を観察した。布片に灯油をふりかけた場合と灯油なしの場合を比較した。メスピベットを用いて、所定量の灯油をできるだけ布片に均質にふりかけるようにした。実験は、室温27-28℃で実施された。点火には、チャッカマンを用い、布に接炎して着火後、速やかに離

表1 マネキン人形着衣の衣類の性状

マネキン人形	A供試体	B供試体
長ズボン	色	黒	青
サイズ	M	M
材質	ナイロン100%	ナイロン100%
質量(g)	104.0	148.6
繊維厚み(mm)	0.1	0.19
ステテコ	材質	綿100%	綿100%
質量(g)	79.6	92.0
ブリーフ	材質	綿100%	綿100%
質量(g)	52.6	56.2

図2 マネキン人形本体

図3 マネキンをアルミニウム箔で覆った状態
すようにした。観測には、目視、写真およびビデオ撮影とした。

① ふりかけた灯油0mlの実験（ナイロン繊維単位質量あたりのふりかけ灯油容量：0.0ml/g）

布の下端に接炎後、約4秒で着火した。布は溶融しながら燃え、最初、燃え広がるが、持続せず、炎は次第に小さくなる。着火後、約15秒で自己消炎した。

② ふりかけた灯油0.5mlの実験（ナイロン繊維単位質量あたりのふりかけ灯油容量：0.176ml/g）

接炎とほぼ同時（約0.5秒後）に着炎し、火炎はすぐに大きく拡大した（図6）。しかし、着火後約2秒経過してから、火炎は急激に小さくなった。その後、小さな火炎はチョロチョロ燃え続くが、着火約5秒後に自己消炎した（図7）。

③ ふりかけた灯油1.0mlの実験（ナイロン繊維単位質量あたりのふりかけ灯油容量：0.352ml/g）

接炎とほぼ同時（約0.5秒後）に着炎し、火炎はすぐに

A

B

図４ 熱電対取り付け状況

(A: 上方部取り付け状況の写真、

B: マネキン寸法と取り付け位置関係図)

図6 大きな火炎での燃焼状況

(灯油0.5ml、着火後約2秒)

大きく拡大し、大きな炎を保ったまま燃焼を持続した。そして、着火後5、6秒経過して、火炎は小さくなった。また、この頃から、布片が収縮、溶融して、布繊維の燃焼が始まったように見られた。その後、布は収縮、溶融しながら、比較的小さい炎で、燃焼を継続した。このとき、布繊維が溶融することによって、垂れ下がり、時折、布の片々が落下する状況を観測した。約30秒して、ほぼ全体が燃え尽きた。

この条件で2回実験を実施したが、2回の間で着火、燃焼の状況観察に大きな違いはなかった。また、接炎後約2秒までの着火、燃焼の状況に関しては、②（ふりかけた灯油：0.5ml）の実験のそれらにほとんど同じであった。

#### ④ ふりかけた灯油1.5mlの実験（ナイロン繊維単位質量あたりのふりかけ灯油容量：0.520ml/g）

接炎とほぼ同時（約0.5秒後）に着炎し、火炎はすぐに大きく拡大した。着火約2秒後には、火炎は布のほぼ全体に広がり、この頃、布は真ん中の縦線に沿って縮み始め、その後は、布のほぼ全域で燃え続けた。着火後約4

図5 長ズボンを履いた状況

図7 自己消炎した状況

(灯油0.5ml、着火後約5秒で自己消炎)
秒して、布の溶融が明らかに認められた。着火後約7秒の頃から、溶融によって布片が垂れ下がり、落下が認められた。着火後約8秒の頃には、溶融による布断片の落下が激しくなり、火炎は急速に小さくなり始めた。その後、溶融による断片の落下を繰り返し、小さな火炎を保ったまま燃焼を持続して、約24秒で、ほぼ全体が燃え尽きた。

接炎後約4秒までの着火、燃焼の状況に関しては、③の実験のそれらにほとんど同じであった。③の実験との大きな違いは、その後、着火後の約8秒まで大きな炎を継続して燃え続くことであった。なお、1.5mlの灯油をふりかけた場合には、そのうちの約10%程度は、布に湿潤することなく、下に滴り落ちた。

## ⑤ 基礎実験の解釈とまとめ

①の実験から、ナイロン繊維は容易に着炎せず、着炎しても自己消炎する。しかし、②、③および④の実験から、ナイロン繊維に灯油を湿潤さて、接炎すると瞬時に着火が起こり、速やかに拡大し大きな炎となることが、明らかになった。つぎに、②、③および④の実験結果から、大きな炎を継続する時間は、着火直後からそれぞれ約2.0秒間、約5、6秒間および約8.0秒間であった。これらの継続時間は灯油のふりかけ量を0.5ml、1.0mlおよび1.5mlに増加させたことと定性的に相関があることから、この間の大きな炎は灯油の燃焼によるものであり、これらの継続時間の末期およびその後にナイロンは溶融して燃焼したと解釈できる。すなわち、着炎後の大きな炎は灯油の燃焼によって持続される。これは、灯芯燃焼という古くからよく知られた現象である。灯芯燃焼とは、引火性液体が繊維質に湿潤しているときには、その引火性液体の引火点以下の温度雰囲気条件下においても、着火および火炎の拡大を起こす現象である³）。引火性液体の液面燃焼は、引火性液体の温度が引火点以上の温度にある条件下で、着火および火炎の伝播が起こりうるものであり、灯芯燃焼と大きな違いがある。以上をまとめて、次に箇条書きする。

・ナイロン繊維は容易に着炎せず、着炎しても自己消炎する。

・ナイロン繊維に灯油を湿潤させると、容易に着炎する。

・ナイロン繊維に灯油を湿潤させたとき、着炎後、直ちに大きな炎を伴って激しく燃焼する。

・ナイロン繊維に灯油を湿潤させたとき、着炎後、まず、主に灯油が大きな炎を伴って激しく燃焼する。従って、大きな炎の継続時間は灯油の量の増加に伴って長くなる。

・ナイロン繊維に灯油を湿潤させたとき、ナイロンは、灯油の燃焼の末期および終了時に溶融しながら小さな炎で燃焼する。

## (2) マネキン実験

実験は、マネキン人形実験供試体に、所定量の灯油をメスピベットを用いて出来るだけ均質にふりかけ、右足のズボン裾部分へチャッカマンで接炎して、着火および燃焼の状況を観測および測定することとした。チャッカマンによる接炎は、秒読み（カウントダウン）して、零で実施し、同時に、測定機器の経過時間を零にセットした。接炎操作は手動であるため、1秒前後の誤差は免れない。実験継続中に、ビデオ撮影、マネキン人形実験供試体に取り付けた熱電対による温度測定、実験供試体の質量減少測定および目視観測を行った。観測は200秒間程度で停止し、マネキン人形実験供試体を噴霧水によって消火し、実験終了とした。

## ① ふりかけた灯油100mlの実験

### a. 実験条件

マネキン：B供試体

実験開始時の室温：27℃

排気量：3.3m^{3}/s （排気フード吸い込み口平均流速：0.37m/s）

ナイロン繊維製長ズボン単位質量当たりのふりかけ灯油容量：

0.673ml/g

着衣3点全体の単位質量当たりのふりかけ灯油容量：

0.337ml/g

滴り落ちた灯油量：100 mlの灯油をふりかけたとき、ナイロン繊維表面を筋状に流れるため、そのうちの2、3%程度は、布に湿潤することなく、下に滴り落ちた。

### b. 質量減少の観測

図8および図9に質量減少（データのサンプリング時間：1.0秒）の観測結果を示した。図9には初期段階における質量減少を拡大して示した。これらの図は、着衣3点とふりかけた灯油100mlの初期総質量397gが燃焼によって時間の経過と共に減少することを示している。まず、図9から経過時間約4秒までに着炎していることが判る。そして、経過時間約6秒まではゆっくり燃焼しているが、その後約20秒まで平均約4.1g/sの燃焼速度（質量減少曲線の傾きから求まる）を呈している。この時間帯の燃焼速度は、図8から明らかなように約200秒間の全過程において最大で、その後、約200秒まで燃焼速度は徐々に緩慢になった。

以上のことは、灯油をふりかけたマネキン人形実験供試体は、接炎後、直ちに着火し、火炎は速やかに拡大して、経過時間約6秒で燃焼速度は最大に達する。経過時間約20秒すると、燃焼速度は少しずつ低下しながら、燃焼を継続する、と解釈することが出来る。

### c. 温度测定

図10および図11に測定された温度の時間変化（サンプリング時間：1.0秒）の結果を示した。図11には初期段階における温度の時間変化を拡大して示した。測定箇所9
および8番の急激な温度上昇から、経過時間1から2秒の間に着炎し、火炎は急速に広がったことが判る。測定箇所7および6番では経過時間3秒の頃からややゆっくり昇温を開始している。これらの測定箇所は、ステテコで覆われているため、緩慢な昇温を呈しているものであり、この時点で火炎はここまで達していることを示している。これらより遅れて測定箇所4、2、1、3および5番においても同様にゆっくりした昇温を経過時間5から9秒で開始している。これらの測定箇所が火炎に直接さらされるのは、温度が約300℃以上を呈する約40秒以降であると見られる。ただし、ここで火炎は、下から上方へ均一に伝播するものではないため、必ずしも測定箇所の下位から上位の順に昇温している訳ではない。測定箇所10番は、長ズボン裾より下部に位置するため、経過時間2、3秒から周囲の熱の影響を受けて僅かな温度上昇を呈して、約30秒時点で溶融して落下したナイロンによる火炎が直近で燃えているため急激な昇温を開始したものと見られる。

図8 質量減少の時間経過

(B供試体、ふりかけた灯油100ml)

図10 温度の時間変化

(B供試体、ふりかけた灯油100ml)

### d. ビデオ撮影および目視観測

実験時における目視観測およびビデオ記録の解析結果から着衣したマネキン人形の着炎および火炎拡大の状況を記す。図12にはマネキン人形の着衣燃焼拡大状況を示した。経過時間零で、裾にチャッカマンの炎を触れさすことによって直ちに着火した。火炎は上方向に急速に伝播し、経過時間3秒では太もも付近まで達している。さらに火炎は上方向に急速に拡大して、経過時間5秒では下半身の右方のほぼ全域が火炎で被われた。火炎は右方で燃え続け、経過時間9秒の頃に膝のあたりから長ズボンのナイロン繊維が溶融して収縮、垂れ落ちたため、内側からステテコが露出した。さらに、長ズボンのナイロン繊維の溶融、収縮、垂れ落ちる現象は急速に拡がり、経過時間11秒では、右方の下半身のほぼ全域でステテコが露出した。このとき、ステテコの綿繊維それ自体の燃焼は顕著でないように見られる。その後、火炎は下半身の左方へ拡大し、なおも長ズボンナイロン繊維の溶融、収縮、垂れ落ちが進み、経過時間11秒の頃には、長ズボ

図9 質量減少の時間経過

(B供試体、ふりかけた灯油100ml、初期の拡大図)

図11 温度の時間変化

(B供試体、ふりかけた灯油100ml、初期の拡大図)
ンはその形態を留めず、溶融残渣がステテコに付着した状態で燃焼を持続した。この状態がしばらく継続して、ステテコ繊維の燃焼、つぎにブリーフの燃焼へと進展した。このときもステテコおよびブリーフに湿潤した灯油が燃えている様相を呈した。なぜなら、ステテコおよびブリーフの白色を保ったまま火炎を保持し、その後、綿繊維の燃焼特性を示す黒く変色する様相を呈したことから解釈できる。

## ② ふりかけた灯油600mlの実験

### a. 実験条件

マネキン：A供試体

実験開始時の室温：28℃

排気量：3.3m³/s （排気フード吸い込み11平均流速：0.37m/s）

ナイロン繊維製長ズボン単位質量当たりのふりかけ灯油容量：5.77ml/g

着衣3点全体の単位質量当たりのふりかけ灯油容量：2.54ml/g

滴り落ちた灯油量：600mlの灯油をふりかけたとき、そのうちの約10%程度は、布に湿潤することなく、ナイロン繊維表面を筋状に流れて下の受け皿に滴り落ちた。

### b. 質量減少の観測

図13および図14に質量減少（データのサンプリング時間：2.0秒）の観測結果を示した。図14には初期段階における質量減少を拡大して示した。これらの図は、着衣3点とふりかけた灯油600mlの初期総質量685gが燃焼によって時間の経過と共に減少することを示している。まず、図14から経過時間約2秒までに着炎していることが判る。そして、経過時間約4秒まではゆっくり燃焼しているが、その後約20秒まで平均約8.8g/sの燃焼速度を呈している。

図12 マネキン人形の着衣燃焼拡大状況

(B供試体、ふりかけた灯油100ml、経過時間約10秒のとき)

この時間帯の燃焼速度は、図14から明らかなように約200秒間の全過程において最大で、その後、200秒まで燃焼速度は徐々に緩慢になった。

以上のことは、①の解釈とほぼ同様に、灯油をふりかけたマネキン人形実験供試体は、接炎後、直ちに着火し、火炎は速やかに拡大して、着炎後約2秒で燃焼速度はほぼ最大に達する。着炎後約18秒すると、燃焼速度は少しずつ低下しながら、燃焼を継続する、と解釈することが出来る。ただし、最大の燃焼速度は、①の実験に比べ、著しく大きく2倍以上であった。

### c. 温度测定

図15および図16に測定された温度の時間変化（サンプリング時間：2.0秒）の結果を示した。図16には初期段階における温度の時間変化を拡大して示した。測定箇所1、6および9番の最初の温度上昇から、経過時間2秒までに着炎している。そして、経過時間2秒から5秒までの測定箇所10、9、8、6および1番において140℃を超える急激な温度上昇が見られた。これは、この時間内に火

図13 質量減少の時間経過

(A供試体、ふりかけた灯油600ml)

図14 質量減少の時間経過

(A供試体、ふりかけた灯油600ml、初期の拡大図)
炎はマネキン人形の全体に急速に拡がったことを物語っている。特に、最上位の測定箇所9番は、経過時間2か54秒の間に急激な立ち上がりを示している。これは、火炎が高速で上方へ伝播したことを示している。測定箇所2、7、3および4では、図16に見られるように、緩やかな温度上昇を示しており、熱電対が下着で覆われている効果および燃焼伝播の不均一効果が現れている。経過時間約20秒を超えると、ほとんどの測定箇所の温度は200℃以上を呈しており、ふりかけ灯油100mlの①実験の場合と大きく異なっており、燃焼がきわめて激しいことを示している。

### d. ビデオ撮影および目視観測

実験時における目視観測およびビデオ記録の解析結果から着衣したマネキン人形の着炎および火炎拡大の状況を記す。図17にはマネキン人形の着衣燃焼拡大状況を示した。経過時間零で、裾にチャッカマンの炎を触れさすことによって直ちに着火し、火炎は上方向に急速に伝播した。経過時間2秒では火炎は太ももの下部付近まで達

図15 温度の時間変化

(A供試体、ふりかけた灯油600ml)

図16 温度の時間変化

(A供試体、ふりかけた灯油600ml、初期の拡大図)

している。さらに火炎は上方向に急速に拡大して、経過時間5秒では右方の下半身の全域および腰部が完全に火炎で被われた。この時点から火炎はほぼ最大の大きさを持続する。その後、火炎は左足側に拡がり、経過時間9秒の頃には、腰部および右足の長ズボンのナイロン繊維は溶融して収縮、垂れ落ちたため、ステテコが内側から露呈して、左足の膝下に長ズボンの原形が僅かに留めているのが認められたにすぎない。この後、ステテコが燃え、経過時間44秒に見られるように、ブリーフの燃焼へと移行した。この時点では、落下した溶融ナイロン、衣類それぞれの燃焼残渣が、滴り落ちた灯油と共に、受け皿の右足下で、燃焼しているのが認められた。

着炎の後、経過時間5秒以降100秒程度までの燃焼の状況について、火炎の大きさ、ナイロン繊維の溶融、収縮、垂れ落ち状況、下着の燃え方などから、ふりかけ灯油100mlの①実験の場合に比べて、きわめて激しい燃焼を呈した。

## ③ マネキン実験の解釈とまとめ

マネキン人形に着衣させ、灯油を湿潤させた場合、小さな火炎による着炎の状況は、基礎実験の場合と同様に、接炎して着火が瞬時に起こった。そして、着炎後、火炎は急速に上方へ拡がり、大きな火炎となった。このときの着火および火炎の広がりに関する解釈は、基礎実験で述べたと同じ灯芯燃焼によるものである。さらに、火炎が、着火後、上方へ急速に拡がったことに関しては、火炎は上方伝播であることによって説明される。火炎の伝播は、おもに上方、水平および下方に区分される。上方伝播は、他の伝播に比べ燃焼によって発生した熱が未燃焼物質へ付与する割合が最も大きくなるめ、火炎の伝わり方が最も速くなる $ ^{4} $ 。この傾向は、気体燃焼および固体燃焼に比べ、灯芯燃焼において特に顕著である。このことは、灯油コンロまたは灯油ストーブの灯芯にマッチ

図17 マネキン人形の着衣燃焼拡大状況

(A供試体、ふりかけた灯油600ml、経過時間約50秒のとき))
などで点火するとき、着火した後、火炎がゆっくり水平方向へ伝播する事象は多くの人が経験的に知るところであるが、本実験のように上方へ火炎が伝搬する場合とは状況が大きく異なることを意味する。

マネキン実験のふりかけ灯油量100mlおよび600mlにおいて、着炎後の火炎の拡大に関して、共に2から3秒程度で最大規模の火炎に達している。短時間で大きな火炎を形成する高速火炎伝播と言える。このとき、ふりかけ灯油量600mlの方がより大きな火炎を形成したことから、より激しい燃焼である。また、この時点でそれぞれ最大燃焼速度を呈している。その後、約20秒までの平均燃焼速度はそれぞれ4.1g/sおよび8.8g/sであったこと、温度の時間変化曲線において経過時間20秒程度までの多くの測定箇所の様相から前者は後者に比べ緩慢に昇温していることから、ふりかけ灯油量600mlの方がより激しい燃焼を持続したことになる。従って、火炎が最も激しい燃焼状態に速やかに拡大して、燃焼を持続させるときの燃焼の激しさの度合いおよびその持続時間はふりかけた灯油量に依存する、と言える。

### 3. 綜合的考察

マネキン実験でふりかけた灯油量100mlおよび600mlについて実験を実施した。ここでは、ふりかける灯油量が600mlより多い場合および100mlより少ない場合について、基礎実験の結果および解釈ならびに文献 $ ^{1} $ ， $ ^{4} $ ， $ ^{5} $ ， $ ^{6} $ ， $ ^{7} $ を踏まえて、総合的に考察する。

まず、ふりかける灯油量が600mlより充分多い800mlの場合を考察する。800mlの灯油のうち着衣に湿潤される灯油量について考える。600mlをふりかけたとき、約10%程度満り落ちていることから、このときの実質湿潤量は約540mlとなる。メスピベットを用いてふりかける方法では、600mlの時の実質湿潤量約540mlがほぼ飽和の湿潤量と見られる。800mlをふりかけたとき、ナイロン繊維の表面を筋状に満り落ちたことを考慮して、細心の注意を払って乾いた表面にふりかけるように試みたとしても、実質湿潤量を600mlまでに上げることは至難のことである。従って、ふりかけ灯油量を800mlに増やした場合においては、ふりかける灯油量が600mlの場合の実質湿潕量をたかだか10%程度上回るに過ぎない。このことは、マネキン実験でふりかけ灯油量を800mlに増加させた場合においても、満り落ちる灯油量が多くなるため、着衣マネキン自体の火炎の規模、燃焼速度、激しさなどの燃焼性状は、ふりかけ灯油量600mlのそれらと大きく変ることはない。

マネキン実験でふりかけた灯油量100mlは、ナイロン繊維製長ズボン単位質量当たりのふりかけ灯油容量0.673ml/gおよび着衣3点全体の単位質量当たりのふりかけ灯油容量0.337ml/gであった。これを基礎実験の実験条件と比較すると、ふりかけた灯油1.0ml実験のナイロン繊維製単位質量当たりのふりかけ灯油容量0.352ml/gにほぼ匹敵か若干多目である。以上の実験での結果を踏まえて、マネキン実験でふりかけた灯油量を50mlに減らした場合に関して考察する。この場合、3点の着衣の質量がB供試体と同じとすると、ナイロン繊維製長ズボン単位質量当たりのふりかけ灯油容量0.337ml/gおよび着衣3点全体の単位質量当たりのふりかけ灯油容量0.169ml/gとなる。これは、基礎実験のふりかけた灯油0.5ml実験のナイロン繊維製単位質量当たりのふりかけ灯油容量0.176ml/gの条件に近くなる。以上の関係を表2に示した。従って、マネキン実験でふりかける灯油量を50mlに減らした場合には、着炎後、火炎は、ナイロン繊維製長ズボンの全体に大きく拡がることが無く、途中で自己消炎する可能性がある。しかし、ふりかける灯油量が50mlの場合でも、着衣マネキン人形の前面半身にのみ均質にふりかければ、着炎後、火炎は速やかに拡大して、前面半身の着衣は激しく燃えることは演繋的に推論できる。

### 4. あとがき

人間の着衣に灯油が浸みた場合の着火および燃焼状況を想定して、布片の場合とマネキン人形へ着衣させた場合の着火および燃焼実験を実施した。実験結果に関して解釈を行い、次の結論をえた。

ナイロン繊維製ズボンを着衣した場合、容量50ml程度の灯油が前面にほぼ均一にふりかかった状態で、引火すると、着火後火炎は速やかに拡大して、前面全体に行き

表2 マネキン実験と基礎実験のふりかけ灯油量の比較

マネキン実験	基礎実験
ふりかけ灯油量(m₀)	50*	100	0.5	1.0
ナイロン繊維単位質量当たりのふりかけ灯油量(m₀/g)	0.337	0.673	0.176	0.352
着衣3点全体の単位質量当たりのふりかけ灯油量(m₀/g)	0.169	0.337

注 $ ^{*} $ ：依想量
渡り、半身部分の燃焼は激しく一気に燃える。この量より少ない量では、着火時の状況は大きく変わらないが、燃焼は緩慢であり、自己消炎する可能性が大きい。

なお、本報は、ズボンに灯油がふりかかって着炎した場合に、振り払うなどして自分自身で消せるかどうかが争われた裁判について裁判所から鑑定依頼を受け、鑑定書として提出した資料の1部である。

## 参考文献

1）箭内英治、山田常圭：実大規模でのカーテン類の燃焼性状に関する実験的研究報告書、消防研究所研究資料第43号、p.47、(1999)

2）消防庁危険物規制課：危険物確認試験実施マニュアル、新日本法規、(1989)

3）長谷川和俊：「危険物の安全」丸善、p.44、(2004)

4）日本火災学会：火災便覧（新版）、共立出版(株)、p.71、(1984)

5）大矢英次郎：被服火災と熱傷、丸善(株)京都、(1983)

6）水野康三：着衣着火による焼死を防ぐ、第49回全国消防技術者会議、p.31、(2001)

7）箭内英治、半澤香織：大火源燃焼試験方法によるカーテンの燃焼性評価に関する研究報告書、消防研究所研究資料第30号、(1995)
# On the Burning of Kerosene-Wetted Nylon Clothes

(Abstract)

Kazutoshi Hasegawa and Eiji Yanai

(Accepted December 9, 2005)

The burning of kerosene-wetted nylon clothes was studied. When a pair of slacks is wetted by approximately 50ml kerosene in its front all over, the fire, after ignited, must spread very rapidly over the front. However, wetted with less than the extent of this amount of kerosene, the burning will be slow or extinguish itself.
解說

# 長周期地震動と石油タンクのスロッシングに係る諸問題

座間 信作

(平成17年11月4日受理)

### 1. はじめに

2003年十勝沖地震では、苫小牧の製油所において石油タンクのスロッシングによる甚大な被害が発生した。特に浮き屋根が沈没した石油タンクで地震の2日後に火災が発生し、その消火に44時間もかかり、その光景は全国に中継報道され社会的関心を集めた。

また、地震直後のリング火災、浮き屋根の沈没という同様の危険な状況に数基の浮き屋根式タンクがあったことは重大であるとの認識から、消防庁では石油タンクのスロッシングに係わる設計水平震度の見直し、浮き屋根の強度に関する検討、消火方法などについての見直しを行ってきた。その成果として、2005年1月に技術基準が改定され、4月に施行の運びとなった $ ^{1)} $ 。

しかし、石油タンクのスロッシングに係わる入力地震動、浮き屋根挙動などについては、まだ明らかとなっていない幾つかの問題がある。そこで本報告では、これら諸問題を提示し、今後の石油タンクの地震時安全性確保の検討に資する。

### 2. 長周期地震動の空間変化

従来、長周期地震動はその名の通り、長周期、即ち波長が長いことから、東京湾岸、苫小牧地区といった程度の広がりの中での地震動特性は、大きな変動がないものと思われてきたようである。実際は、たとえば1990年伊豆大島近海の地震における東京湾岸での周期8秒のスペクトル値は、震源に近い富津より千葉の方が約2倍大きいという観測結果 $ ^{2} $ 、あるいは1993年北海道南西沖地震での函館海洋気象台での記録と、上磯地区でのスロッシング応答値との比較から、周期数秒で上磯の方がスペクトル値で数倍大きいという結果 $ ^{3} $ など、空間変動が相当大きい場合があることが一部ではあるが指摘されていた。兵庫県南部地震以降、K-NETに代表される強震観測網が密に展開され、極めて多くの地震記録が得られるようになった。2003年十勝沖地震での苫小牧・石狩地域でも多くの記録が得られ、それらの比較から高々数km程度の距離でも地震動特性が相当異なることが指摘されている $ ^{4,5} $ (図1参照)。2004年紀伊半島沖の地震での東京湾岸でも、周期特性およびそのレベルが東京湾の東西岸で異なると同時に、千葉県側でも極めて狭い範囲で大きく異なっていること $ ^{6} $ 等が示された。

このような長周期地震動特性の空間変動は、深部地下構造が変化していることに起因するものである。しかし、現時点で最も詳細に調査・検討が行われている東京湾岸

図1 2003年十勝沖地震での石狩・勇払平野の速度応答スペクトル分布（周期5秒、減衰1％、EW成分） $ ^{4)} $