Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
ここで，Tは流体の温度(K)，Vは流速(m/s)，gは重力加速度(m/s²)，Hは流路の高さ(m)， $ \triangle T $ は，例えばある流路断面における最高と最低の温度差のように成層化に関与する温度差(K)を示す。添え字のrefは，流路内に予め存在する流れを意味する。

この $ F_{r}^{*} $ で煙層の形成状況を整理するのは，一見，平易かつ明快であるが，実際トンネル火災に適用しようとすると，トンネル内部の局所的な温度分布についての情報が別途必要になり，任意の場所での温度分布が予め与えられているような限られた条件でしか，風下煙層の形成状況が推定できない。

本報では，流れや温度の分布の詳細な解析によらず，火源の発熱量やトンネル内部の換気風速のような簡便に利用できる情報から流れの成層化が概ね判別できるかどうか実験結果より考察を進めた。

Fig. 5は，実験結果を，Jirkaらの示したパラメータの内，放出口のフルード数に相当する無次元発熱量 $ \left(Q^{*}=Q/\left(C_{p}\rho_{\infty}T_{\infty}\sqrt{g\ D^{5}}\right)\right) $ ，及び放出角度に関連する流路内のフルード数 $ \left(F_{r}^{\prime}=V_{ref}/\sqrt{gH}\right) $ の2つの無次元数で整理し一般化したものである。

ただし，Qは火源の発熱量（kW）， $ C_{p} $ は空気の定圧比熱（kW／kg・K）， $ \rho_{\infty} $ は空気の密度（kg／m³），Dは火源の直径（m），Hは天井高（m）である。

この図から，発熱量が高くなれば，安定した二層流が形成されやすく，混合させるためには平均断面風速を高める必要があるということが判る。火源の直径と天井高さの比に大きな差がない今回の一連の実験条件下においては，二層流・混合流を分ける境界は，概ね $ F_{r}^{\infty}Q^{*2} $ の関係にあるとの結果が得られた。今回の実験ではデータの数にも限りがあるため結果の提示にとどめるが，今後，こうした関係式の物理的な妥当性とともに，温度分布の推定方法についても検討を進めたい。

### 3.2 火源風上側への煙遡上

#### 3.2.1 実測結果

燃焼容器直径0.10m，平均断面風速0.26m/s及びその前後の平均断面風速の送風条件下での風上側の測定地点a点（火源から約2.7m風上），b点（同約6.3m風上）における天井下25mm部分の温度時間変化をFig.6に示す。平均断面風速0.20m/sでは，a，bの両地点で温度上昇が認められることから煙層がb地点以遠まで遡上していることが判る。また，平均断面風速0.26m/sでは，a地点で温度上昇が認められるが，b地点では温度上昇が認められないことから，煙層がa，b地点間に到達し，平均断面風速0.33m/sではa，bの両地点で温度上昇が認められないことからa地点まで煙層が到達していないことがそれぞれ判る。

点火後40分における風上側各地点での垂直温度分布をFig.7に示す。a地点での温度分布を見ると，平均断面風速が低いほど床面に近い部分から温度上昇が見られ煙層が厚くなる。また，平均断面風速が0.20m/sの送風条件におけるb点での温度分布に見られるように，温度上昇は床面からの距離が約210mm以上から始まっていることから，風上にいくほど煙層の厚みが薄くなっていることが予想される。

以上，今回行った火源規模及び送風条件下で，遡上をa地点以下に抑える風速条件をまとめると，燃焼容器直径0.10，0.20，0.25mに対して平均断面風速はそれぞれ0.33，0.45，0.45m/s以上であった。

## 3 ．2．2 火源風上側の煙層到達距離についての考察

J. P. Vantelonら $ ^{™} $ は，直径0.30m，長さ3mのパイレックス製半円型トンネル模型とレーザー光による可視化による煙の遡上の実験研究を行い，遡上到達距離とトンネル内の平均断面風速の間には，次の関係式が成り立つことを示した。

$$ L/R\propto(g Q/\rho_{\infty}C_{p}T_{\infty}V^{3}R)^{n} $$

ここで，$L$ は煙の遡上の到達距離（m），$R$ トンネル模型の半径（m），$g$ は重力加速度（$m/s^{2}$），$Q$ は火源の発熱速度（kW），$\rho$ は周囲雰囲気の密度（$kg/m^{3}$），$C_{p}$ は周囲雰囲気の比熱（$kJ/kg\cdot K$），$T_{o}$ は周囲雰囲気の温度（K），$V$ は平均断面風速（m/s），$n$ は実験常数で0.3である。

Fig. 8は，Vantelonらの実験結果と今回の実験中a地点への煙の遡上到達状況を中心に我々の得た結果，を併記したものである。断面形状，熱源等実験条件に多少の差はあるが，(2)式の関係は，筆者らの実験結果にも適用できると考えられる。なお，図中，筆者らの実験の代表長さには，トンネル模型の半径（R）にかえて，トンネルの高さ（H）を用いた。本実験では，風上の測定点が2点と限られ，また測定点間の距離も長いため，詳細な理論の妥当性の検討，および実用的な式の提案については，斜路での煙の遡上を含め今後の課題としたい。
Fig. 6 Example of temperature-time curve (measuring point-2.5 cm below ceiling, diameter of fire-0.10 m)

Fig. 7 Example of Temperature distribution (time point-40 min. after ignition)

Fig. 8 Relation between nondimensional reverse layer length and parameters consisted of heat release rate and ventilation wind speed.

### 4. まとめ

地下空間での火災時の避難，消防活動を行う上で重要な有風時の煙層形成についての基礎的な情報を得るため，トンネルを模擬した全長21.6m，断面寸法0.3m×0.3mの地下空間模型を用いた実験を行った。各種火源条件，風速条件下での風下での煙層形成状況，及び風上への煙の遡上について主に温度分布から考察を行い，次のことが明らかになった。

(1) 火源風下側での煙層形成において，一般に火源規模が大きくなるほど二層流と混合流の境界となる断面風速の闘値は高くなる。

(2) 二層流となるか，完全に混合してしまうかの状態は，火源の無次元発熱量（ $ Q^{*} $ ）及び水平路内の換気風速に関わるフルード数（ $ F_{r} $ ）の二つの無次元数で判定できる可能性がある。

(3) 火源風上側への煙の遡上に関して，火源規模が大きくなるほど，また平均断面風速が弱くなる程，煙層の厚みは増し，遡上到達距離が延びる。

(4) 既往の無次元煙層到達距離に関する実験式は，今回行った実験結果と良い一致を示す。

なお，実際のトンネルのようにトンネル長が十分長い場合には，天井等周壁への失熱によって煙が浮力を
失うため混合する場合が多くなると考えられる。本実験では，断熱性の高い条件下で行ったものであり，失熱による煙伝播への影響については今後の検討課題として残されている。

## 参考文献

1）斎藤直，渡部勇市，関沢愛，箭内英治，山田常圭，宮崎早苗：水平の地下空間模型におけるメタノール火災の性状，消防研究所報告，74，p.17(1992)

2）渡部勇市，宮崎早苗，関沢愛，箭内英治，山田常圭，斎藤直：水平の地下空間模型におけるメタノールの燃焼速度，消防研究所報告，75，p．15(1993)

3) Jirka, G. H.: “Turbulent Buoyant Jets and Plumes; Turbulent buoyant jets in shallow fluid layers”, Pergamon Press., p. 101 (1982)

4) Chobotov, M. V., Zukoski, E. E.: “Gravity Current with Heat Transfer Effects”, NBS GCR-87-523, Dec. (1986)

5) Newman, J. S.: “Experimental Evaluation of Fire-Induced Stratification”, Combustion and Flame 57, p. 33 (1984)

6) Hwang, C. C., Chaiken, R. F., Singer, J. M., Chi, D. N. H.: “Reverse Stratified Flow in Duct Fires: A Two-Dimensional Approach”, 16th Symposium on Combustion Proceedings, p. 1385 (1977)

7) Vantelon, J. P., Guelzim, A., Son, D. K., Gabay, D., Dallest, D.: “Investigation of Fire-Induced Smoke Movement in Tunnels and Stations: An Application to the Paris Metro”, Fire Safety Science Proceedings of the Third International Symposium, p. 907 (1991)
# An Experimental Study on Smoke Layering in a Reduced Scale Model of a Horizontal Tunnel under Vent Condition.

(Abstract)

Tokiyoshi Yamada, Eiji Yanai, Ai Sekizawa, Yuichi Watanabe, Sanae Miyazaki, Naoshi Saito

(Received May 31st, 1993)

A series of experiment was conducted using a reduced scale tunnel model, which is of 21.6 m long, 0.3 m width and 0.3 m height in cross section, for understanding an effect of ventilation velocity on smoke layering inside the tunnel in both leeward and windward sides of fire source.

As the results, the following were found.

(1) In the leeward region of fire source, a critical ventilation velocity which determines smoke layering as two-layered or well-mixed increases with diameter of fire source.

(2) For practical use, the above criteria can be expressed by a simple function of two non-dimensional parameters of heat release rate $ (Q^{*}) $ and Froude Number $ (Fr) $ associated with ventilation velocity.

(3) In the windward region, reverse stratified flow of smoke was observed under some conditions, and the reverse layer length depends on both heat release rate and ventilation velocity parameters. Our experimental data shows a good agreement with prediction by experimental equation consisted of these parameters proposed in the past.
# 地震災害時における防災担当職員の非常参集に関する研究（その1）川崎市の非常参集訓練における調査結果

関沢 愛

(平成5年5月31日受理)

1993年1月19日の早朝に，川崎市で実施された防災担当職員の非常参集訓練に際して，その参加者に対して訓練終了直後に非常参集に関するアンケート調査，および参集時間や参集経路，参集手段等に関する個人データ調査を，川崎市防災対策室の協力を得て行った。本報告は，地震災害時における防災担当職員の非常参集体制の充実を図る上での課題の整理のため，これらの調査結果から得られた基礎的知見をまとめたものである。

調査結果から浮き彫りになった事実は，多かれ少なかれ大都市に共通する住宅問題に起因する防災担当職員の居住地域と参集場所との距離の遠さ，及びそのためによる参集時間の遅れである。この問題は，災害対策本部の立ち上がりやその初期対応活動に密接に関連するものであり，検討を要するきわめて重要な課題である。

今後の方策として，少しでも参集距離を短くするためには，参集場所を平常時の所属部署にかかわらず自宅直近の市・区本部とすること等の工夫が必要であるほか，理想的には，発災直後に対応すべき任務を負った防災担当職員はできるだけ参集距離5km圏内に在住することが望ましいことが分かった。

### 1. はじめに

1993年1月19日の早朝に，川崎市では「平成4年度職員非常参集訓練」を実施した。たまたまこの日程は，4日前に発生した釧路沖地震の直後であったが，この訓練は年度当初から計画されていたものであった。筆者は，川崎市防災対策室の協力を得て，訓練参加者に対して訓練終了直後に非常参集に関するアンケート調査，ならびに参集時間，参集経路，参集手段等に関する個人データ調査を行う機会を得た。

本報告は，地震災害時における防災担当職員の非常参集体制の充実を図る上での課題の整理のため，これらの調査結果から得られた基礎的知見をまとめたものである。

### 2. 参集訓練及び訓練時の調査の概要

### 2.1 参集訓練の概要

今回の非常参集訓練は，自治省消防庁による「地震防災訓練の活性化のための調査検討報告書」で提案された要領に基づいて，勤務時間外に災害が発生した場合を想定して実施された実践的な訓練である。その特徴は，実施時期を予め特定しないことにあり，ただ1月18日～1月22日の期間の勤務時間外に実施することだけを参加対象者に知らせ，実際の参集開始指示は災害対策本部事務局が任意に選んだ日時に，個別受信機または電話を通じて直接参加者の自宅に一斉通報するというものである。参集場所は，各人が所属している川崎市役所あるいは各区役所の庁舎と指定された。参集手段は，徒歩または自転車を原則としているが，現実に遠距離通勤者もいるため，これに該当する者に
Table 1 The objects of the summons drill in Kawasaki City.

Main office of disaster preparedness headquarters	Number of persons
① Chief of HQ (Mayor)	1
② Deputy chief of HQ	3
③ Executive staffs	22
④ Liation staffs	76
⑤ Staffs	74
Sub total	176
Sub offices of disaster preparedness headquarters
① Chief of a ward	7
② Executive staffs	70
③ Liation staffs	46
④ Staffs	42
Sub total	165
Total	341

Table 2 Age of respondents to the inquiries.

Age	Number of persons
Twenties	11
Thirties	39
Forties	75
Fifties	172
Over sixties	14
Unknown	4
Total	315

ついてはやむをえず最寄り駅の1つ手前の駅から徒歩とされた。

### 2.2 参集訓練参加者の構成

今回の参集訓練参加対象者は，Table 1に示す全体341名のうち，スタッフを除く計231名（約2／3）が市長をはじめとして局長，所長，課長など長のつく幹部職員である。実際の訓練参加者は，病気中の者，公務出張中の者を除いた人数であるが，以下の調査結果のデータの中ではこのうち有効回答が得られた315名分を対象としている。回答者の年齢構成はTable 2のとおりであり，幹部職員が多かったせいもあり50歳代が半数以上を占めている。

### 2.3 調査の方法

参集訓練終了直後に，参集時間，参集経路，参集手段等に関する個人調査と，実際の地震時を想定した場合の状況や行動に関するアンケート調査のための用紙を配布し，その場で本人に記入してもらった後回収した。Appendixに，その調査用紙を示す。

### 3. 参集開始決断の条件

### 3.1 参集開始決断のための情報入手方法

実際に大規模な地震が発生し，かつ何の連絡も得られない段階で，参集開始をするかどうかを決断するために必要な情報をどのようにして入手するかについて多重回答を許して質問した結果を示したものがFig.1である。最も多かったのは，“ラジオやテレビによる”という回答でほぼ90%である。ところで，どこかに電話をして情報を入手しようとする人も少なからずいることが分かる。特に，“職場に電話して様子を聞く”という回答は36%もあり，“情報がなくても自分で判断する”という回答（31%）を上回っており，災害時における電話の集中利用の問題とも併せ今後検討を要する課題である。

Fig. 1 How to get information in order to decide to report for duty (Multiple answers allowed).
Fig. 2 Priority change of report for duty by treatment of expected damage at one's home.

Fig. 3 Distribution of preparation time to report for duty at one's home (Comparison between the drill and expectation in case of an earthquake).

### 3.2 自宅における予想被害への対応と参集決断

Fig. 2は，実際の地震発生時に自宅で被害（家具の転倒等の被害とけが人発生の被害の2通り）が生じた場合に参集開始との関係でどのような対応をとるかについて質問した結果を示したものである。ここで，「家具被害対応」とは，地震時に自宅の食器棚や本棚が転倒し中のものが散乱するような事態（けが人はなし）の発生を想定した上で，このような被害への対応と参集開始決断との関係を指すものとし，また同じく「けが人被害対応」とは，生命には危険のない程度のけが人が家族の中に発生した事態を想定した場合のことを指すものとする。質問は，回答選択枝としてFig. 2に示す4つの区分，すなわち“とにかく参集”，“応急処置後参集”，“被害対応優先”，及び“参集見合わせ”を示し，「家具被害対応」「けが人被害対応」のそれぞれの場合についてこれらの中から回答者の考えに最も近いものを一つを選択してもらった。

この質問の主なねらいは，防災担当職員であっても仮に家庭内で被害が発生したときには，自然な対応行動として家庭内の処置を優先する場合があろうことを念頭に置き，その優先の程度を調べようとしたものである。今回の訓練参加者に幹部職員が多かったため，やや模範回答側に偏っている可能性があるが，どちらの被害対応についても最も多かったのは“応急処置後参集”（それぞれ50％以上）である。しかし，けが人被害対応と家具被害対応とでは，2番目に多い回答で違いが現れており，けが人被害対応では“被害対応優先”（26.8%），一方，家具被害対応では“とにかく参集”（26.2%）となっている。

### 4. 自宅を出るまでの参集準備時間

今回の訓練では，地震発生に代わる合図として参集訓練開始を告げる一斉通報を個別受信機（未設置世帯は電話により）を通じて行った。この合図の受信時刻を起点として，実際に自宅を出発するまでの時間を「訓練時の参集準備時間」とし，一方，アンケートにおいて回答してもらった内容，すなわち地震時に予想される自宅での被害への処置対応を考慮した参集準備時間を「地震時の予想参集準備時間」とし，この両者の比較を行ってみた。Fig.3をみると，「訓練時の参集準備時間」では，実際の被害がないので60分以上かかった人はなかった。それでも，10分以内と言う人は18.4％であり，これに最も多かった11分～20分
(41.5%) の人を加えて，20分以内という割合をみると約60%となった。なお平均時間は21分であった。一方，地震時の予想では，ある程度自宅での被害による影響を考慮していることもあって，訓練時の場合より分布が遅い方にずれており，31分〜60分（34.1%）に山のある形となっている。20分以内という割合は23.3%であり，30分以内でも50.7%の割合である。また，60分以上かかると予想した人も15.3%いる。

Fig. 4は，地震時の予想参集準備時間別に訓練時の参集準備時間分布をみたものである。Fig. 4から，地震時の予想で早い時間を想定した人ほど訓練時で10分以内だった割合が大きくなっていることが分かる。とくに，予想で10分以内と回答した人は訓練時でも10分以内だった割合が50%を超えており，他の回答者との際だった違いを見せている。このことは，非常参集に対する個人の意識の持ちかたの差が具体的に結果となって現れたものと見られ，興味深い点である。一方，予想で11分以上と回答したグループについては，訓練時の参集準備時間が20分以内まででみると，グループ間に大きな差はなくいずれも50%～60％となっている。

### 5. 参集距離及び参集に要する時間

Fig. 5は，参集訓練参加者の自宅から参集場所（市役所や区役所）までの参集距離別分布を示したものである。今回の訓練では，直接の防災担当職員のほか，主要な幹部職員のほぼ全てが参加対象者となったこと，および参集場所を平常時の所属部署に指定したこともあって，自宅と参集場所とがかなり離れているケースのあることが分かる。訓練参加者のうち川崎市内に在住する者の割合は約60%であるが，その結果，Fig. 5から分かるように，15km圏内に在住している人は約57%，20km圏内でも約68%である。一方，30km以上離れている人が13%もいる。今後の方策として，少しでも参集距離を短くするためには，参集場所を平常時の所属部署にかかわらず自宅直近の市・区本部とする等の工夫が必要となろう。

Fig. 6は，参集訓練開始の合図を受信してから参集先へ到着するまでの時間の分布とその累積分布を示したものである。この到着時間分布は，81分～100分を山とする形となっており，50％の人が到着するのに約90分要している。60分以内に到着できた人は全体の約1／4（25.9%），40分以内ではそのまた半分の12.3％であった。なお，平均時間は84分であった。

この結果が訓練という条件下のものであること，また遠距離の人の場合最寄り駅の一つ手前の駅までは電車の利用を認めたことを考慮すれば，実際の地震災害時にはもっと遅れることが予想される。今回の調査は，川崎市という特定の都市についてのものではあるが，多かれ少なかれ大都市地域における非常参集条件に共通する大きな問題点，すなわち自宅と参集場所が離れていることが参集時間の大幅な遅れを生み出すと

Fig. 4 Time for preparation to report for duty at the drill vs. expected time in case of an earthquake.

Fig. 5 Distribution of distance between the participants' homes and the place to assemble.
Fig. 6 Distribution of time from receipt of the emergency call till arrival.

Fig. 7 Distribution of time from the start of report for duty till arrival.

いう事実を浮き彫りにしたと考えるべきであろう。

Fig. 7は，自宅を出発してから参集先へ到着するまでの時間分布とその累積分布を示したものである。Fig. 6と異なるのは，自宅での参集準備時間の影響を

Fig. 8 Distribution of time from the start of report for duty till arrival by distance between the participants' homes and the place to assemble.

除いて，純粋に参集そのものに要した時間の分布を示した点である。Fig. 7をみると，60分以内に参集できるのは49％であり，20分以内ではわずか14％である。なお，平均時間は63分である。

この結果から言えることは，市役所や区役所の災害対策本部における活動は地震発生直後の火災等の緊急を要する災害への対応には間に合わない恐れが多分にあり，従って，むしろそれ以降の2次災害対応や災害情報収集活動が主にならざるを得ないということである。火災等の緊急災害への対応は，やはり常時待機の態勢にある消防や警察に委ねざるを得ないと思われる。

Fig. 8は，今回の訓練参加者の参集距離別に，自宅からの参集時間別累積分布を比べてみたものである。参集距離が5 km以内の場合は，20分以内で48%，40分以内で85%とかなり早い時期に大半の人が参集可能であることが分かる。また，6 km～10 km，および11 km～15 kmの参集距離のグループ間にはあまり大きな差はなく，60分以内に参集可能な人の割合はそれぞれ73%，60%であり50%を超えている。しかし，40分以内だとそれぞれ13%，0%とかなり低くなってしまう。さらに，16 km以上の参集距離の場合には，60分以内に参集できる割合は7%と少なく，80分以内でようやく39%であり，災害対策本部における発災直後の対応には間
に合わないことが分かる。従って，理想的には，発災直後に対応するべき任務を負った防災担当職員はできるだけ参集距離5km圈内に在住することが望ましいと言える。

### 6. まとめ

川崎市で実施された職員の非常参集訓練に際して，その参加者に対して行った非常参集に関するアンケート調査，および参集時間や参集経路，参集手段等に関する個人データ調査を分析した結果，地震災害時における防災職員の非常参集体制の充実を図る上重要と考えられる次のような知見が得られた。

(1) 実際の地震時を想定した場合の参集開始決断を行なう上で必要な情報をどのようにして得るかを質問した結果，“職場に電話して様子を聞く”という回答が36%もあり，輻輳が予想される電話の利用を考えている人が防災担当職員の中にも少なからずいることが分かった。

(2) 今回の訓練で参集開始の合図を受信してから自宅を出るまでの参集準備時間は，11分～20分と回答した人が最も多く（41.5%），平均で21分かかっている。

(3) 自宅を出発してから参集先へ到着するまでの時間の累計分布から，自宅での参集準備時間を除いたとしても約50％の人が参集するまでにほぼ60分（平均時間63分）を要しており，20分以内という人は14％に過ぎないことが分かった。

(4) 訓練参加者の参集距離別に，自宅を出発してから参集先へ到着するまでの参集時間累積分布を比較してみた結果から，発災直後に対応するべき任務を負った防災担当職員はできるだけ参集距離5km圏内に在住することが望ましいことが分かった。

### 7. あとがき

本報告書は，川崎市で実施した実践的な職員非常参集訓練の機会を利用して行った調査結果の第一次報告として，現状の参集体制における問題点や課題を中心にまとめたものである。この中の最も重要な指摘事項は，大都市に共通すると思われる住宅問題に起因する防災担当職員の居住地域と参集場所との距離の遠さ，およびそのためによる参集時間の遅れである。この問題は，災害対策本部の立ち上がりやその初期対応活動に密接に関連するものであり，今後さらに検討を要する課題であると思われる。

なお，本報告で得られた結果は，実践的とはいえ，あくまでも非常参集訓練時のデータを基にしている。従って，参集に要する時間など，実際の地震災害時には交通機関等が様々な影響を受け，本報告で記述した値よりもさらに大きくなる可能性は否定できない。しかしながら，本報告で示したデータは，ある意味では条件がきわめて良いときのケースを対象にした場合の値と考えることもでき，このような前提条件を念頭に置いてデータを解釈すれば，有用な情報を引き出すことも可能となろう。また，筆者は，1月15日に発生した釧路沖地震における消防職員ならびに消防団員の非常参集に関しても，今回のアンケート調査と同様な内容の調査を実施しており，川崎市の参集訓練時の調査結果と合わせて今後分析を行っていきたいと考えている。

## 参考文献

1）自治省消防庁：“地震防災訓練の活性化のための調査検討報告書－地方公共団体における実践的な地震防災訓練マニュアル”，（1992）

2）東京消防庁：“地震時における災害情報に関する課題と対策”，火災予防審議会答申，（1989）

3）関沢愛：“地震発生直後の災害情報の早期収集の意義とその課題”，地域安全学会論文報告集，(1992)
Appendix: The format of a questionnaire

問2 あなたの自宅で準備してある資機材等についてうかがいます。該当するものに○印をつけてださい。(いくっても)

1 高齢者（65歳以上）だが元気な方

2 高齢者等で付添いが必要な方

3 4 歳以下の幼児

4 1～3に該当する人はいない

問1 あなたの家族には、高齢者や身体の不自由な方がおられますか。該当するものに○印をつけてください。（いくつでも）

実際に地震が発生したときを想像し、次の各質問に対して率直な回答をお寄せください。この結果は、今後の川崎市の地震防災対策推進のための貴重な資料として活用させていただきます。なお、この調査により得た情報を公表する場合は、集計結果として発表いたしますので、回答者個人にご迷惑をおかけすることはありません。

1 戸建て，または長屋建て住宅

2 2階建ての共同住宅

3 中層（5階建てまで）の共同住宅

4 高層（6階建て以上）の共同住宅の5階以下

5 高層（6階建て以上）の共同住宅の6階以上

非常参集に関するアンケート調査

1 風呂の水の汲み置き

2 消火器

3 タンス・本棚等の固定

4 携帯ラジオ（電池とも）

5 僕中電灯（電池とも）

6 非常用食糧

7 非常用飲料水

8 救急医療品

9 その他の防災用品（具

各項目に記入または○印をつけてください。

非常參集訓練個人調查票

氏 名	役職名	年 齢	歲
所 属	任 務	本部員・事務局員・連絡員
住 所
參集指示受信手段等	声別受信機・電話・当直
參集指示受信確認時刻	:	所要時間	受信から自宅出発まで時間
自 宅 出 発 時 刻	:	出発から到着まで時間
參集場所到着時刻	:	分
通常の通勤経路・手段・距離
自宅
參集場所までの経路・手段・距離
(參集場所と勤務場所が同じで通常の通勤手段と參集手段が同じ場合は記入不要)
自宅
記入例:	自宅	△△駅
徒歩 JR	▲▲駅
参業場所
<想 定>	(6) 電気について	1 停電すると思う
おなたが自宅にいるとき, 予知されることなく, 冬の夕方 (18時ごろ) に今回の訓練の想定と同じ規模の南関東地域における直下地震 (震度5強) が発生しました。※地震の強さは, 1978年の宮城県沖地震とほぼ同じ程度です。	(7) ガスについて	1 停止して使えないと思う2 停止しないと思う3 わからない
問4 このような大規模な地震が発生し, かつ何の連絡もまた得られない段階で, あたたが参集開始を決断するのに必要な情報はどのようにして得られるとお考えですか。該当するものに○印をつけてください。(いくつかも)	問6 問5の回答にかかわらず, もしもあたたの自宅で食器棚や本棚が転倒し, 中のものが散乱するような事態が発生したら, どのような対応をしますか。あたたの考えに最も近いものを一つ選んで○印をつけてください。ただし, けが人は発生しなかったものとします。	問6 問5の回答にかかわらず, もしもあたたの自宅で食器棚や本棚が転倒し, 中のものが散乱するような事態が発生したら, どのような対応をしますか。あたたの考えに最も近いものを一つ選んで○印をつけてください。ただし, けが人は発生しなかったものとします。
1 同僚に電話して情報を得る2 職場に電話して様子を聞く3 消防機関や警察に電話して様子を聞く4 ラジオやテレビから情報を得る5 自分で地震の大きさを判断し, 情報がなくても直ちに参集することにする6 その他 (具体的に)	1 家庭内のことが心配なので, とりあえず参集を見合わせる2 大半のかたごけが済んでから参集準備にとりかかる3 危険でない状態にまで処置してから参集準備にとりかかる4 家庭内の処置は家族にまかせて, とにかく参集準備をする	問7 同じく, 問5の回答にかかわらず, もしも自宅で家族の中にけが人 (生命の危険はないが, 平常時なら最寄りの医院につれていく程度の外傷) が発生したとしたら, どのような対応をしますか。あたたの考えに最も近いものを一つ選んで○印をつけてください。
問5 このような大規模な地震が発生したとき, おなたの自宅では, 次のことについてどのような状況になると思いますか。一つ選んで○印をつけてください。	問7 同じく, 問5の回答にかかわらず, もしも自宅で家族の中にけが人 (生命の危険はないが, 平常時なら最寄りの医院につれていく程度の外傷) が発生したとしたら, どのような対応をしますか。あたたの考えに最も近いものを一つ選んで○印をつけてください。	問7 同じく, 問5の回答にかかわらず, もしも自宅で家族の中にけが人 (生命の危険はないが, 平常時なら最寄りの医院につれていく程度の外傷) が発生したとしたら, どのような対応をしますか。あたたの考えに最も近いものを一つ選んで○印をつけてください。
(1) 建物について	1 大きな被害が生じる2 若干の被害が生じる3 安全だと思う	1 家庭内にけが人が発生したので, とりあえず参集を見合わせる2 自分で最寄りの医院へけが人を連れて行き, その後に参集準備をする3 家族への指示, または応急処置を済ませてから参集準備をする4 処置は他の家族にまかせ, とにかくてきるだけ早く参集準備をする
(2) 室内の家具等について	1 転倒・散乱するものがある2 転倒はしないが若干散乱するものがある3 安全だと思う	1 家庭内にけが人が発生したので, とりあえず参集を見合わせる2 自分で最寄りの医院へけが人を連れて行き, その後に参集準備をする3 家族への指示, または応急処置を済ませてから参集準備をする4 処置は他の家族にまかせ, とにかくてきるだけ早く参集準備をする
(3) 火災について	1 発生する可能性がある2 発生しないと思う3 わからない	1 0分以内2 11分～20分3 21分～30分4 31分～1時間5 1時間以上
(4) 負傷者について	1 発生する可能性がある2 発生しないと思う3 わからない	1 10分以内2 11分～20分3 21分～30分4 31分～1時間5 1時間以上
(5) 電話について	1 使えないと思う2 何とか使えると思う3 わからない	問9 徒歩や自転車によるあたたの参集経路 (今回の訓練では一部電車等公共交通機関を利用した方でも, その手段が使えないものと考えて) は, 実際の地震発生時にはどのような状況なると予想しますか。一つ選んで○印をつけてください。
# Study on an Emergency Summons of Staffs in Disaster Preparedness Section Part 1: A Case on the Emergency Summons Drill Held by Kawasaki City

(Abstract)

Ai Sekizawa

(Received May 31, 1993)

Early in the morning of January 19, 1993, an emergency summons drill of the staffs in the disaster preparedness section was held in Kawasaki City.

After the drill, we made inquiries to the participants about the emergency summons and investigated time, routes, and measures of the report for duty for individuals in cooperation with the Disaster Preparedness Section of Kawasaki City.

This paper is the first report to introduce the basic results from the inquiries in order to review assignments for improvement of the staff's emergency summons system in a future large earthquake.

As a result, it was pointed out that there was considerable delay for most of the staffs to reach their offices caused by far distance between their homes and offices which is commonly found in many big cities.

Closely connected with the set up and the early stage of activities taken by the Disaster Preparedness Headquarters, this fact is really important and needs to be examined.

To cope with this problem, it was suggested that the nearest offices from the staffs' homes would be better for the places of an emergency summons' goal rather than the offices where they usually work.

It was also suggested that the personnels who are assigned to the set up and the early activities of the Disaster Preparedness Headquarters had better be selected among the staffs who live within 5 km away from the offices.
# 管状火炎バーナーによるピーク濃度の測定

廖 赤虹，斎藤 直，岩田 雄策

(平成5年5月31日受理)

消火剤のピーク濃度は，可燃性混合気の着火を防止する能力を評価する安全工学上重要な指標である。従来，ピーク濃度は爆発ビュレットに代表される爆発容器法により測定されてきたが，得られたデータの信頼性が問題にされている。

この研究では，管状火炎バーナーを利用する再現性のよいピーク濃度測定方法を検討した。すなわち，管状火炎バーナー装置を試作し，燃焼限界に及ぼす混合気噴出速度と多孔質円筒の不均一性の影響を調べた。メタンの燃焼限界およびメタン—空気混合気に対する窒素，炭酸ガスのピーク濃度を測定し，以下のことを明らかにした。

1）試作した管状火炎バーナー装置は，石塚の報告と一致するメタンー空気－窒素混合気の燃焼範囲を与え，この装置による再現性のよいピーク濃度測定が可能であることが示唆された。

2）管状火炎バーナーで測定される燃焼範囲は，バーナー装置に用いた多孔質円筒の不均一性や未燃混合気の噴出速度にはほとんど依存しない。

3）この方法は爆発容器法に比べ操作がきわめて簡単で迅速に測定でき，可燃，不燃の判定が容易であるので，ピーク濃度の測定方法として優れている。

### 1. まえがき

ハロン系消火剤は高絶縁性，低毒性，高浸透性，低汚損性などの利点を有する消火薬剤であり，博物館，コンピュータルーム，通信施設などの消火設備に広く使われているが，オゾン層保護のため1994年1月1日から全廃される。そのため，ハロン消火剤の代替物質の開発が急がれており，それらの消火剤としての性能を評価する方法の開発も検討課題となっている。

この研究は，消火性能を評価する指標の一つで，可燃混合気の爆発防止技術に密接に関係するピーク濃度の測定のために，管状火炎バーナーを利用し得るかどうかについて検討したものである。

## 2 ．従来の消火性能の評価方法

実験室規模の消火性能評価方法として，従来，次の2つの方法が用いられてきた。その一つは，拡散火炎を消火する能力を評価する消炎濃度法であり，もう一つは，可燃性混合気の着火を抑制する能力を評価するピーク濃度法である。前者はカップバーナーを用いて測定され，後者は爆発容器法によって求められる。ここで，ピーク濃度とは，いかなる組成の燃料－酸化剤混合気の燃焼も抑制できる，混合気に添加された消火剤の最低濃度のことである。すなわち，消火剤の添加により可燃性混合気の上下燃焼限界は互いに接近し，ある消火剤の濃度で，両限界は一致する。このときの消火剤濃度をピーク濃度と呼ぶ。また，消火剤の異なる濃度に対する上下燃焼限界により囲まれる燃焼可能
Fig. 1 Explosion vessel apparatuses

Fig. 2 Illustrative diagram for explaining flammability peak concentrarion

の範囲を燃焼範囲という。

Fig. 1(a)に，ピーク濃度の測定装置の一例として，Coward and Jonesの爆発ビュレット装置の概略図を示した $ ^{2)} $ 。直径約5～10cm，長さ1.2～1.8mのガラス管の中に燃料，空気，消火剤の均一な混合気を入れ，スパークあるいはマッチにより着火させる。その時の火炎伝播距離を観測し，火炎が決まった距離以上に伝わるかどうかによって可燃かどうかを決め，それによりFig. 2に示したようなピーク濃度を求める。壁面などの影響を小さくするために，Fig. 1(b)と(c)のような装置も考案され，利用されている $ ^{2)} $ 。これらの方法は少量の試薬で試験できる利点があるが，Table 1に示したように，容器形状，容積，点火エネルギーあるいは装置の設置方向などが変わると，測定値も大きく変わり，また，研究者により「可燃」の定義が異なるため，得られたピーク濃度の値は測定者の定義に依存する $ ^{2)} $ 。

このように，ピーク濃度は安全対策上重要なデータではあるが，従来からのピーク濃度測定方法は測定が繁雑な上，結果も測定者によって異なるという欠点を持っている。そのため，測定が容易で，再現性のよいデータが得られ，理論的にも合理的な新しいピーク濃度測定方法が望まれている。

石塚は管状火炎バーナーを用い、メタン、プロパン、水素の燃焼限界、消炎時の火炎形状、およびメタン、またプロパンと空気の混合気に対する窒素のピーク濃度などを報告している $ ^{3)} $ 。その結果からみると、管状火炎バーナーは流れ場が安定で、熱損失が少ない安定した火炎が得られるバーナーである。従って、管状火炎バーナーを利用すれば、多くの消火剤に対しても、再現性のよいピーク濃度の測定が可能になると考
Table 1 Inerting test results $ ^{2)} $

Apparatus	Vol, $ \ell $	Ignition	Flammability Criterion (% of tube length)	Vol. % of Halon 1301 i-butane/ propane
strength	source
Mason Jar	1	176J	match	no flame propg.	9.0	9.0
*	27J/s	A-C spark	*	6.5	4.3
*	1300J/s	A-C spark	*	31.0	40.0
Du Pont Expl. Burette	9.8	176J	match	*	6.25	5.5
*	176J	match	50%-top vent	6.5	6.75
*	27J/s	A-C spark	none	6.25	4.25
*	27J/s	A-C spark	50%	6.25	4.25
*	1300J/s	A-C spark	none	11.0	10.0
*	1300J/s	A-C spark	50%	6.5	5.25
FMRC Expl. Burette	3.5	20-30J/s	A-C spark	25%-top vent	4.75	4.0
Fenwal Sphere	5.6	11J	D-C spark	$ \Delta p<1p $ sig.	7.0

Fig. 3 Schema of the experimental apparatus
Fig. 4 Photograph of the tubular flame burner

CH4 FLOW

Fig. 5 Calibration of the mass flow control

えられる。

### 3. 実験装置と実験方法

### 3.1 装置の構成

Fig. 3に実験装置の概略を示した。装置は管状火炎バーナー本体と圧力安定器および混合気供給装置などにより構成されている。

#### 3.1.1 バーナー本体

用いたバーナーはFig. 4に示した。その基本のパラメータは石塚のものと同じで、バーナー本体の多孔質円筒は、長さ80mm、内径30mm、厚さ5mmで、平均粒径5μmの黄銅製小球を焼き固め作られている。過濃混合気の燃焼限界を測定する際、周囲空気を遮断するために、バーナーの両端に、長さ25mmの多孔質円筒を設け、そこから混合気と同じ線速度で窒素ガスを吹き出した。さらに、バーナーの温度上昇を抑えるために、その外側に水冷部を取り付けた。異なる設置方法で実験できるようにするために、バーナーを黄銅製の台で支え、水平軸を中心に自由に回転させるようにした。

#### 3.1.2 混合気供給装置

混合気供給装置は，岩田塗装機工業株式会社製のドライヤー付きのコンプレッサ（SLP-37D），日本タイラン株式会社製の空気（FC-262），メタン（FC-261E），窒素（FC-261E），炭酸ガス（FC-771AC）のマスフロー・コントローラおよびミキシング・チャンバーなどから構成されている。供給できるガスの流量範囲は，空気は5～100ℓ/min，メタンは0.5～10ℓ/min，窒素と炭酸ガスはそれぞれ1～20ℓ/minである。その範囲内で，所要の濃度の混合気を自由に調製できる。

マスフロー・コントローラは，ガスの質量流量を制御する装置であり，温度，圧力などに左右されずにガス流量を調節でき，また，操作が簡便であるという利点があるので，この研究で用いた。実験を行う前に，あらかじめ，積算流量計を用いて，マスフロー・コントローラの流量設定の繰り返し精度を確認し，上流側と下流側での圧力の影響を調べ，流量較正を行った。また，得られた測定値をFig.5のように，二段に分けて回帰を行い，その回帰式を実験に用いた。それによって，回帰式による計算値と測定値の間の誤差は1％以内に抑えられた。この誤差を混合気の濃度に換算すると，この装置により生ずるメタンー空気混合気に対する上，下の両燃焼限界におけるメタン濃度の誤差はそれぞれ±0.15％と±0.05％以下となる。

#### 3.1.3 压力安定器

実際に実験するとき，バーナーの約200mmH₂Oの噴出圧力に対し，約2mmH₂Oの圧力変動があった。そのため，未燃混合気の噴出速度が変動し，燃焼限界付近では管状火炎が振動する不安定化を引き起こす。その結果，燃焼上限界は低下し，下限界は上昇した。その
Fig. 6 Schema of the buffer

原因として，①コンプレッサの減圧弁の2次側圧力（マスフロコントローラ-上流側）の0.02～0.03atmの変動，②マスフロコントローラ-自身の制御精度の許容誤差による1％の流量変動が挙げられる。そのため，空気の流れが脈動し，圧力の変動が生じた。この圧力の変動を抑えるために，バーナ-とミキシング・チャンバーの間にFig.6に示した容積5リットルの圧力安定器を設けた。

バーナーの吹き出し圧力を安定させるには，容積の大きい圧力安定器が望ましいが，そのとき混合気濃度の変化に対する火炎の応答が遅くなるから，ガスと試験時間の無駄になる。従って，ガスと時間を節約する上では，容積の小さい圧力安定器が望まれる。その二つの要求を満たすため，Fig.6に示したように，窒素入りの4リットルのテフロン製の風船を圧力安定器の中に入れた。それにより，実体積が1リットル，圧力の安定効果は5リットルの容器に相当する圧力安定器とすることができた。これを用いた結果，安定した管状火炎が得られるようになった。

### 3.2 実験方法

実験には燃料として市販の高圧容器入りの純度99%以上のメタンを使用した。また，窒素と炭酸ガスも市

Fig. 7 Stable flame regions of methane in the 30 mm burner mounted vertically ( $ \triangle $ ) and horizontally ( $ \blacktriangle $ )

販の高圧容器入りのものを利用した。測定の際は，まず，添加する不活性ガスの濃度および混合気がバーナーの多孔質円筒の表面から噴出するときの平均速度，すなわち噴出速度を決め，それにより，空気と不活性ガスの流量を設定する。次に，燃焼限界付近の燃料濃度となるようにメタンを導入し，点火する。そのうえで，メタン濃度を0.02%ずつ変化させ，火炎が1分間以上安定できずに消炎するときのメタン濃度を燃焼限界とする。実験では同じ条件で3回繰り返して燃焼限界を測定し，その平均値を採る。この操作による設定噴出速度の値との差の割合は1％以内であり，求められた燃焼限界のばらつきはたかだか0.1％以内と見積もられる。

### 4. 結果と考察

### 4.1 燃焼限界とピーク濃度

実験は，まず，石塚によるメタン－空気混合気の燃焼限界とメタン－窒素－空気混合気の燃焼範囲に関する報告を追試する形で，作製した管状火炎バーナーの性能を調べた。異なる噴出速度に対するメタン－空気混合気の消炎限界における燃料濃度，およびメタン－空気－窒素混合気の燃焼範囲を測定した。得られた結果をFig.7に示した。Fig.7は以下のことを示してい
Table 2 Flammability limits by this experiment and Ishizuka research

Reference	Method	Methane(\%)
Lean Rich
This work	Vertical. Horizontal	4.7 15.2 4.7 15.3
Ishizuka	Vertical. Horizontal	4.7 14.9 4.7 15.1

Fig. 8 Extinction limits of methane flames diluted with nitrogen in the 30 mm burner mounted vertically ( $ \triangle $ ) and horizontally ( $ \blacktriangle $ ) at 5 cm/s injection velocity

る。①噴出速度の減少にともない，上下両燃焼限界におけるメタン濃度の範囲が広がり，噴出速度約4～5cm/sで最大に達した。さらに噴出速度を減少させると，火炎が不安定となり，濃度範囲が狭くなった。②噴出速度5cm/s以上の場合には，バーナーを垂直に設置しても水平に設置しても，両燃焼限界の濃度にほとんど影響しない。③噴出速度5cm/s以下では，水平の場合，垂直に設置した場合より燃焼範囲が広がる。これらの事実は石塚の結果を再現している。噴出速度を5cm/sとしたときの燃焼限界におけるメタン濃度を石塚らのデータと比較し，Table 2に示した。希薄側では石塚らのデータと一致したが，過濃側では幾分大きくなった。われわれの実験では，4～7.5cm/sの噴出速度の範囲では，ブルーの管状火炎の中心軸にオレンジ色の火炎が現れ，多孔質円筒の温度も上昇した。このことが，過濃側の限界濃度を高めた原因と考えられるが，この原因について，さらに検討が必要である。

Fig. 8に，噴出速度が5 cm／sの場合に，バーナーを垂直と水平に設置して得た燃焼範囲を示した。水平の場合は，垂直の場合よりピーク濃度は幾分大きく，この傾向も石塚の実験結果と基本的に一致している。以上の結果から，われわれの装置でも，石塚のバーナーとほとんど同等の燃焼範囲が得られると結論できる。

また，燃料－空気－不活性ガス3成分混合気の組成の調製は，各成分の流量を調製して行うため，爆発ビュレット法の場合の混合気調製方法に比べて，はるかに簡単に組成を変更することができ，迅速に燃焼範囲およびピーク濃度を測定することができる。

4．2 メタン－空気－炭酸ガス混合気の燃焼範囲

管状火炎バーナーによって再現性のよい燃焼限界を求め得ることが確認されたので，メタン－空気混合気に対する炭酸ガスのピーク濃度の測定を試みた。

噴出速度を5cm/sとし，バーナーを垂直に設置して求めたメタンー空気ー炭酸ガス混合気の燃焼範囲をFig.9に示した。図中の二点鎖線は，理論混合比線を，一点鎖線は，Coward and Jonesの爆発ビュレット法による結果を示している。測定されたこの混合気の燃焼範囲は，Coward and Jonesの燃焼範囲より全体に広くなっている。また，われわれの求めたこの混合気のピーク濃度は，Coward and Jonesのピーク濃度の1.2倍であった。このことは，爆発ビュレット法の伝播火炎に比べて，管状火炎の背後の既燃ガスからの放熱が少なくなっていることが1つの原因として考えられるが，その詳細はさらに検討する必要がある。

### 4.3 多孔質円筒の不均一性が及ぼす燃焼限界への影響

管状火炎により燃焼範囲を測定する場合，測定結果に影響しうる多孔質円筒の幾何学的形状の要素として，①バーナーの内径，長さ，②平均粒径，③円筒の