Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
# A Numerical Simulation of Smoke Movement by Longitudinal Forced Ventilation in Case of a Large-Section Tunnel Fire

(Abstract)

Yuichi Watanabe and Nobuyuki Abe

(Accepted July 22, 2003)

A numerical simulation of smoke movement was carried out by longitudinal forced ventilation in case of the large section tunnel fires. Smoke movement on the side of windward and leeward to be viewed from the fire source was examined. The numerical simulation result was applied to the existing prediction formula of critical velocity for preventing backing and the smoke layer stability. Whether the existing prediction formula was applicable even in the large section tunnel would be verified. Based on these results, the method of this numerical simulation confirmed that it is possible to use for the prediction of the smoke movement practically.
技術報告

# 近年の救急出場件数の増加傾向に関する分析 一救急搬送人数の推移と地域毎の出場頻度の相違一

久保田 勝明、関沢 愛、金田 節夫、吉原 浩

(平成15年7月24日受理)

### 1. 研究の背景と目的

我が国の救急出場件数は、過去15年の間に約80%増加し2000年中は約418万件に達した $ ^{1)} $ 。同じ期間に、総人口の平均年間増加率は約0.3%とほとんど増加していないにもかからず出場件数は急激な伸びを示している。特に、この15年間の中で1986年から1997年までは平均年間増加率が3.7%であったのが、1998年以降では平均年間増加率が6.4%と急激な増加傾向となっている。一方、1台の救急車と最低3名の救急隊員で構成される救急隊数の増加率は、毎年約1％に留まっている。そのため図1の救急出場件数と救急隊数の15年間の推移や、図2の救急隊1隊当たりの出場件数で示すように、近年救急隊数の増加率を上回る救急出場件数の伸びがみられ、過去15年の間に救急隊1隊当たりの出場件数が50%も増加する状況にある。

ある消防本部の救急隊の中には24時間勤務中に20回以上も出場する場合もある。このような日には要請者の直近の救急隊が他の要請者対応で出場しており、遠い他の地域の救急隊が駆けつけなければならない状態になり、

図１ 救急出場件数と救急隊数の推移

駆けつけ時間の遅延が発生し、助かるはずの命が失われる可能性がある。また、救急隊員の長時間労働による労務管理の問題等が発生する可能性がある。しかし、財政が逼迫している中でなかなか救急隊の増隊を行うことは難しい状況にある。

一方では、増加する救急要請の中には、それほど緊急性の高くないものも多く含まれていることが指摘されており、単に救急要請の増加に対応するだけでなく、救急サービスとして不要不急と思われる救急要請をいかに抑制していくかも重要な課題であろう。このように、救急要請件数の増加に対する対策は、現在救急サービスの中で課題となっている救急救命士の処置範囲の拡大等の諸問題と並んで最も大きな課題の一つである。

そこで、本研究では、救急要請の増加対策の検討に資するために、これらの救急要請件数の増加傾向について、救急の統計データ分析により把握し、今後の救急要請件数を救急サービスの緊急度、必要度を考慮して予測評価できる方法の開発を目的とする。

救急要請の増加対策に関連する研究については公表されている既往研究報告が少ないが、これまでに出場件数

図２　一救急隊当たりの救急出場件数推移
の増加要因に関する研究や出場件数の将来予測の研究が行われてきた。例えば大重の報告 $ ^{2)} $ では、出場件数の増加要因に関する研究を行っており、老年人口割合の増加が主要因であると説明している。即ち老年人口割合と人口千人当たりの救急搬送人数の相関関係が高いことにより説明している。しかし、2節の中で述べるが、成人の増加数も全体の増加数の39％を占めており、老年人口の割合のみが増加の主要因ではないことが考えられる。このように、近年の急激な出場件数増加に関する要因分析は必ずしも十分に尽くされているとは言えず、その理由は、これらの研究が増加要因に関連すると考えられる統計データと、救急出場件数全体を一括りにした統計データの関係の分析に主眼を置いており、救急要請内容の詳細な分析（事故種別、傷病程度、疾病分類、時間毎、地域別、居住区分別等）を行った上での要因分析を行っていないからだと考えられる。

もう一つの出場件数の将来予測の研究については消防機関³）や大学⁴）で行われたものがある。しかしながら、これらの出場件数の増加要因と将来予測の研究結果は、一地域の消防局内に限られ、他の地域では人口当たりの出場件数などの基本的な数字が異なるため、適用することが難しいと考えられる。これらの地域差を検討するためのデータは、都道府県別の人口当たりの出場件数が消防白書⁵）の都道府県別救急業務実施状況に掲載されているが、その相違に関する要因分析や推移に関しては十分に分析されていない。たとえば、軽症に関する地域別のデータ分析に関しては石井⁶）が検討を行っているが、平成5年のデータを使用しており近年の急激増加には対応していない。また、出場件数と人口との関係に関しては、10府県において人口100人当たりの出場件数が検討されている⁷）が、このデータも昭和58年のデータを使用しており、近年の急激増加を説明できるものではない。

そこで、本報告では、研究の第一報として急激な増加が著しい最近の傾向を見るために1986年から2000年までの救急救助の現況 $ ^{1} $ や国勢調査統計 $ ^{8} $ に基づき、最近の救急搬送人数の推移を、事故種別、傷病者の属性別等の項目によって分析した結果と、地域別に見た出場頻度の相違に関する分析結果について報告する。

### 2. 救急搬送人数の推移に関する分析

### 2.1 分析の方法とデータ

総務省消防庁発行の「救急・救助の現況」 $ ^{1)} $ における過去15年間（1986年中～2000年中）の救急統計データを用いて、下記の項目と搬送人数の推移に関して分析を行った。本節では、搬送者の年齢区分、事故種別、傷病程度別、を把握することが目的であるため出場件数ではなく、搬送人数 $ ^{注)} $ を分析した。なお、人口については、1990年、1995年、2000年は国勢調査値を利用し、これらの中間の年は、補間法による推定値（国勢調査値の間5年間の増減数を5等分した値を1年毎増減して推定した値）を使用した。

## 1 ）年齢区分

年齢区分は、消防庁が毎年実施している「救急業務実施状況調」で使用している下記の分類に従った。

高齡者：滿65歲以上

成人：满18歲以上滿65歲未滿

少年：满7歲以上18歲未滿

乳幼児：生後28日以上満7歳未満

新生児：生後28日未満

## 2 ）事故種別

事故種別は、「急病」、「交通事故」、「一般負傷」、「その他」の4項目で分類される。「その他」の中には、火災、自然災害、水難、労働災害、運動競技、加害、自損行為等が含まれている。急病については年齢区分別の分析も行った。

## 3 ）傷病程度別

傷病程度区分（初診時における医師の診断に基づく）は、下記に示す「死亡」、「重症」、「中等症」、「軽症」、「その他」の5項目である。

死亡：初診時において死亡が確認されたもの

重 症：傷病の程度が3週間以上の入院加療を必要とするもの

中等症：傷病の程度が入院を必要とするもので重症にいたらないもの

軽症：傷病の程度が入院を必要としないもの

その他：医師の診断がないもの及びその他の場所へ搬送したもの

### 2.2 分析結果と考察

#### 2.2.1 年齢区分別にみた傾向

搬送人数における年齢区分別推移を考察するためには、過去15年間（1986年中～2000年中）における各年齢区分別の人口の推移をまず把握することが、搬送人数の増減をより客観的に理解する上で重要である。

各年齢区分の総人口に占める割合は、2000年時点で成人は全体の64％で最も多い。高齢者は17％でそれに続き、少年（12%）、新生児・乳幼児（7%）の順になっている。年齢区分別の人口増減推移を示した図3から、総人口はこの15年間ほぼ横ばい状態で4％増にとどまっていることが分かる。成人人口もほぼ横ばい状態で6％増であるが、高齢者は大幅に増加し70％増となっている一方、新生児・乳幼児は20%、少年は29%それぞれ減少している。

高齢者は大幅に増加、成人はほぼ横ばい、新生児・乳幼児、少年は減少という傾向を踏まえて、搬送人数の年齢区分別推移について分析した。図4から、2000年時点での搬送人数の実数は、成人が最も多く205万人と全体の
一〇—新生児·乳幼児 一▲—少年 一■—成人 一●—高齡者 一△—総人口

図 3 年齢区分別人口の増減推移

—△—新生児 —◇—乳幼児 —▲—少年 —■—成人 —●—高齢者

51％を占めている。同じく高齢者は149万人で37%、乳幼児（6%）、少年（5%）、新生児（0.3%）と続いている。過去15年間の増加数では、高齢者が100万人（増加全体の59%）、成人67万人（同39%）とこの2つで全体の98％を占めている。

図４　年齢区分別の搬送人数推移

次に、図5から1986年を100とした指標で増減推移をみてみると、高齢者が約300と最も高い増加を示している。続いて成人150、乳幼児132、新生児106、少年92の順となっている。さらに、各年齢区分における人口1万人当たりの搬送人数で示すと（図6）、2000年では高齢者が約700人と最も高く、続いて新生児・乳幼児、成人が200～300人、少年が100人程度となっている。この人口1万人当たりの搬送人数でみても、やはり高齢者が最も高い増加率を示し約1.8倍となっている。また、その他の成人、乳幼児、少年と全ての年齢区分で増加している。（図7）

—△—新生児 —◇—乳幼児 —▲—少年 —■—成人 —●—高齢者

#### 2.2.2 事故種別にみた傾向

図8は、事故種別に見た搬送人数の推移を、また図9に

図 5 1986年を100とした年齢区分別の搬送人数増減推移

一〇一新生児・乳幼児 ▲ 少年 ■ 成人 ● 高齢者

図6 人口一万人当たりの年齢区分別搬送人数推移

☐ 新生兒·乳幼兒 ▲ 少年 ☑ 成人 ☒ 高齡者

図7 1986年を100とした人口一万人当たりの年齢区分別搬送人数増減推移
一△一急病一交通事故一一般負傷一その他

図 8 事故種別搬送人数推移

一△一急病一◇一交通事故一▲一一般負傷一■一その他

図 9 1986年を100とした事故種別搬送人数増減推移

一〇一新生児・乳幼児 ▲ 少年 ■ 成人 ● 高齢者

図10 急病搬送者の年齢区分別搬送人数推移

は同じく1986年の搬送人数を100としたときの指標の推移を示す。

図8から、急病による搬送人数が最も多く、しかも毎年その割合が増大していることがわかる。1986年からの急病の増加数は約110万人であり、これは搬送人数全体の増加数（170万人）の65％を占めている。また、図9の推移でみても、この15年間に急病は約2倍と最も多く増加し、続いて一般負傷（82%）、その他（67%）、交通事故（24%）の順になっている。交通事故による搬送人数は他の項目と比較すると増加率が低く、これは交通事故件数自体の伸び（61%） $ ^{9} $ と比較しても小さくなっている。従って、急病による救急要請の増加が搬送人数増加に大きく寄与していることがわかる。

図10に、急病搬送者における年齢区分別搬送人数の推移を示す。急病搬送者の増大の96%は、高齢者と成人で占めている。また、高齢者は1986年時では、30万人で成人（60万人）の約半分であったが、2000年時には成人とほぼ同じ人数にまで達し、両者とも約100万人となった。この間に高齢者は約3.1倍、成人は約1.7倍となり、高齢者の増加率がきわだって高い。人口1万人当たりの搬送人数推移（図11）を見ると、やはり高齢者の伸びが大きいことが分かる。

#### 2.2.3 傷病程度別にみた傾向

図12に傷病程度別の搬送人数の推移、図13には1986年を100としたときの指標の推移を示す。傷病程度別では、軽症が最も多く続いて中等症、重症、死亡の順となっている。2000年時点では軽症が全体の50％以上を占めている。

1986年から2000年の間の増加人数では、軽症が97万人（全体の57%）、中等症が62万人（同36%）と、この2つで全体の増加数の93％を占めている。増減率を見ると、軽症、中等症、死亡が同じような増加傾向をたどっており、1986年～2000年では軽症で1.9倍、中等症で1.8倍、死

図11 人口一万人当たりの急病搬送人数推移
図12 傷病程度別搬送人数推移

図13 疾病程度別搬送人数増減推移

亡で1.7倍となっている。重症の増加率は1.3倍と他の傷病程度別より低い値である。この理由としては、実際に重症である搬送者が増えていないことのほかに、傷病程度別分類が入院日数で区分されているため、近年の医療技術の発展により同じ傷病程度でも以前より入院日数が短期間で退院できるようになったことが影響している可能性も考えられる。

### 3. 地域毎の出場頻度の相違に関する分析

### 3.1 分析方法

#### 3.1.1 地域別分析の単位と出場頻度の指標

ここでは出場頻度の相違を比較する地域単位を都道府県とした。また、出場頻度の指標として「人口1万人当たりの出場件数」を用いた。分析方法としては、2000年時とその15年前の1986年時の出場頻度の比較検討と、1986年時～2000年時までの出場頻度の伸び率の都道府県別比較を行った。

#### 3.1.2 用いたデータ

救急出場件数については、消防白書の「救急自動車による都道府県別事故種別出場件数」に記載されているデータを使用した。なお、1986年時の附属資料名には「救急自動車による」という名称が入っていなかったが、これは、1986年時当時には無かったヘリコプター出場が1998年時から別項目として追加されたため、明確に救急自動車のみの出場件数を示すためである。本報で扱う出場件数は1997年まではヘリコプターの出場件数を含んだ値とし、1998年以降はヘリコプターの出場件数を含まない値とした。ちなみに2000年時のヘリコプター出場件数は1446件である。

人口については、2000年に関しては、国勢調査値を使用した。1986年は、補間法による推定値を使用した。

### 3.2 分析結果と考察

#### 3.2.1 出場頻度の推移（全国）

まず、都道府県単位の相違を見るうえで、全国平均と比較する必要がある。図14は、全国的に見た出場頻度の1986年時～2000年時の推移を示したものである。

1986年時では、出場頻度は192件であったが、その後、

図14 出場頻度推移

年々伸び続け2000年時では330件となった。これは、国民の32人に1人が要請していることになる。つまり人口当たりでみても約1.7倍に増加していることがわかる。特にここ数年は年6％の増加率となっており、救急サービスへの要請が多くなっていることがわかる。

#### 3.2.2 2000年時の出場頻度（都道府県別）

2000年時の都道府県別に見た出場頻度の日本地図上へのプロット図を図15に示す。凡例中の（）内はその該当する都道府県数を示す。

出場頻度は、東京都が483件と最も多く、大阪府が447件と続いている、この2都府は他の道府県と比較して突出して多くなっている。次に神奈川県、京都府、高知県が350件以上で、それに続き東京都と大阪府の近隣県、山
図15 2000年時の都道府県別出場頻度

陽、四国地方の県と、愛知県、福岡県、沖縄県が多くなっている。また、反対に東北地方と北陸地方では250件以下と少ない県が多く、最も少ないのは福井県の223件で、東京の半数以下となっている。全国平均の330件より多い都道府県は8都道府県で東京都、大阪府とその隣接県及び四国の高知県、香川県である。

これらの結果より、東京都、大阪府及びその近隣府県と四国、山陽地方が多く、反対に東北地方、北陸地方の県が少ない傾向が見られることが分かった。

#### 3.2.3 1986年時の出場頻度（都道府県別）

次に、2000年時の状況と比較するために、1986年時の都道府県別に見た出場頻度を図16に示す。

1986年時の出場頻度の全国平均は193件であった。都道府県別の出場頻度を見ると、東京都が279件、大阪府が252件と多く、続いて神奈川県、沖縄県、高知県、京都府、山梨県、和歌山県が200件以上であった。また、東北地方、北陸地方の県は150件未満と少なかった。これらの傾向は、2000年時とほぼ同様の傾向であるが出場頻度の多い県と

図16 1986年時の都道府県別出場頻度

して2000年時には上位に入っていなかった沖縄県が、上から4番目に入っていた。

#### 3.2.4 1986年時～2000年時の出場頻度の伸び率（都道府県別）

1986年時～2000年時までの出場頻度の伸び率をみるために、1986年時を100とした場合の2000年時における出場頻度の指標を図17に示す。すべての都道府県で出場頻度が増加しているが、伸び率は140～200と大きなばらつきがある。伸び率が最も高い県は宮城県であり、唯一2倍を越えている。それに続いて秋田県、熊本県が高くなっている。伸び率がもっとも低いのは沖縄県である。1986年時では沖縄県は、東京、大阪、神奈川に続き4番目に多かったが、2000年時では16番目と後退している。2000年時で出場頻度が最も少なかった福井県では、増加率も148と全国でも沖縄県に続いて低かった。

#### 3.2.5 考察

全国の都道府県別にみた人口当たりの出場頻度は、最大で約2倍のばらつきがあることがわかった。この理由としては、出場頻度が多い東京都や大阪府やその近郊の都道府県では、核家族化や近所づきあいの低下などによって家族や近隣コミュニティにおける相互扶助関係が希薄化し、事故等の危急時においても公的な救急サービスへの依存度が高まっていることが大きな要因となっているのではないかと考えられる。このいわゆる「都市化」による出場頻度増加の具体的な背景としては、次の項目が考えられる。

・救急要請に対する抵抗感がなくなり、救急要請する判断基準が下がってきている。

・近所に複数の病院がありどこの病院に行ってよいかわからない。

・自家用車保有率が低いか、または保有していても運転できる家族が不在の場合等は、近所に助けを頼める人がいない。

図17 1986年時を100とした場合の2000年時の都道府県別出場指数
・核家族化の影響で家族内にアドバイスを行ってくれる人がいない。

これらの複数の要因が重なって都市化が進んだ地域の出場頻度が多くなっていることが考えられる。

また、都市化のみが要因ではないことも考えられる。図15、16の2000年時、1986年時の出場頻度からも分かるように、「南高北低」の傾向が見られる。この傾向が見られる要因としては、地域特有の住民意識の影響が考えられる。

こうした都市化と住民意識の違いが重なって現れた例として宮城県がある。宮城県は、2000年時の救急出場頻度は全国平均よりも少ない272件であるが、この15年間の伸び率では全国で最も大きい。都市化があまり進んでいないと考えられる1986年時当時では、宮城県は他の東北地方の県と同様に出場頻度は全国平均よりかなり少なかった。しかし、宮城県は仙台市を中心に東北地方の中心地として都市化が進み、特に出場頻度の増加が大きくなったと考えられる。

また、住民意識の影響に関しての他の例として高知県の例がある。高知県では、出場頻度が全体的に多い南の地方の中でも最も出場頻度が多い。しかし、高知県は関東や関西程の都市化が進んでいるとは考えにくい。高知県の医師や消防機関に対して調査を行った結果、高知県では患者が一つの症状に対して1人の医師の診断だけではなく、複数の医師の診断を受ける傾向があるようである。事実、一般外来病院の人口当たりに見た1日平均外来患者数 $ ^{10)} $ が全国で1番多い等、一般住民が複数の医療機関へ行くことに抵抗感がないことなどが、救急車を要請する頻度に影響を与えているのではないかと考えられる。

このように救急出場頻度の大小については、単に高齢者人口の増大や事故・急病者等の増減など客観的事情の変動要素以外にも、地域の都市化や住民意識などさまざまな社会的要素も影響していると考えられ、今後の救急出場要請需要の要因分析においては、こうした要素にも着目し総合的に分析することが必要である。

### 4. まとめ

本報告における分析結果と考察をまとめると、次のように整理することができる。

## ☐救急搬送人数の推移について

1）年齢区分別の救急搬送人数の増減推移を見ると、満65歳以上の高齢者の増加がきわだっており、この15年間で母数人口の伸び（1.7倍）を大きく上回る3倍増となっている。

2）人口当たりの搬送人数は、過去15年間すべての年齢区分において増加している。

3）事故種別では、急病の搬送者の増加が大きい。急病搬送人数の増加の大半は、高齢者と成人で占められる。また、高齢者の増加率は、他の年齢区分と比較してきわめて高い。

4）傷病程度別では、軽症の増加数が多いが、中等症も多く、増加の要因が単に軽症者の増加によるものだけではないことを示している。また、1986年を100とした指数による増減率でみても、軽症のほかにも、死亡や中等症がほぼ同程度の増加率で増えていることがわかる。

## ○地域毎の出場頻度の相違について

1）都道府県別に見た出場頻度は、全国で最大2倍以上の開きがある。東京都、大阪府とその近隣県が多く、東北地方、北陸地方の県が少ない傾向が見られる。

2）1986年時～2000年時の都道府県単位の出場頻度は、全都道府県で増加している。伸び率は、140～200とばらつきがあり、伸び率が最も高いのは宮城県で、伸び率が最も低いのは沖縄県であった。

### 5. 今後の課題

今回行った分析では、救急要請増加の背景として、全国レベルのマクロ的な統計分析により、年齢別、事故種別、傷病程度別の主な要因の把握と、近年における増加傾向の特徴や地域別出場頻度の相違などについて明らかにすることができた。

しかしながら、今後の救急要請件数を、救急サービスの緊急度、必要度を考慮して予測評価できる方法を開発するためには、一件毎の救急活動を記録した救急活動記録データを用いて今回得られた知見や課題について、より詳細な分析を行う必要がある。

また、消防機関における救急業務従事者をはじめ、医療従事者等との連携も図り、救急需要増大に対する対策に関する分析に加え、救急救命率向上、救急搬送業務時間の短縮化などの救急サービスの向上に関する検討も行っていく予定である。

注）出場件数の中には、不搬送（搬送人数は0人）や、1台の救急車で2名を同時に搬送した場合（出場件数は1件）等が含まれており、搬送人数とは一致しない。2000年時における搬送人数は3,999,265人である。

## 参考文献

1）総務省（旧自治省）消防庁救急救助課：救急救助の現況，昭和61年版～平成13年版

2）大重賢治，水嶋春朔，武笠基和，河野隆，関口輝雄，淡島恒一，杉山貢，朽久保修：“横浜市における救急搬送患者数増加に関する調査研究”，厚生の指標，第47巻第10号，pp.32-37,(2000.9)

3）柴田靖史：“名古屋市における救急需要予測”，消防研究室年報（名古屋市消防局），No.27, pp.10-18,(1998)
4）大重賢治，井伊雅子，縄田和満，水嶋春朔，枥久保修：“計量経済学的手法を用いた救急搬送需要の将来予測”，第31回日本公衆衛生学会総会，p.516(2002)

5）総務省（旧自治省）消防庁：消防白書，昭和61年版～平成13年版

6）石井敏弘，大井田隆，曾根智史，武村真治，林謙治：“軽症の救急車利用を促す要因”，第30回日本公衆衛生学会総会，pp.371(2001)

7）寒河江幸平：“救急車出場件数への人口への依存度について”，消研輯報，第42号，pp.17-22(1988)

8）総務省統計局統計センター：国勢調査（1986年～2000年）

9）警察厅：警察白書，昭和61年版～平成13年版

10) 総務省統計局統計センター：社会・人口統計体系 (1999)
# Study on the Recent Increase Trend of Emergency Calls for Ambulance Service -Analysis of Chronological and Regional Change of Emergency Calls for Ambulance Service -

(Abstract)

Katsuaki Kubota, Ai Sekizawa, Setsuo Kaneda, and Hiroshi Yoshihara

(Accepted July 24, 2003)

In Japan, the number of calls requesting an ambulance turnout has been increasing rapidly at about 6% per year for the last several years. On the other hand, the number of ambulance crews has not been increasing in proportion, which may cause the delay in response to a call for ambulance service. In this study, in order to identify the reasons for the increasing demand and discover measures to cope with this trend, we investigated into the actual conditions and demand of emergency calls for ambulance service, which are expected to increase and diversify continually in the future. Furthermore, we analyzed the status of ambulance service operations by fire departments aiming at constructing an ambulance service system that allows effective utilization of the limited resources such as ambulance crews and vehicles. In this report, we showed the results of analysis and discussed about reasons of the recent increasing trend of emergency calls for ambulance service by type of incident and by attributes of users as well as by regional difference.
技術報告

# 産業分類に着目した事業所火災の出火率と焼損床面積期待値

鈴木 恵子

(平成15年7月28日受理)

### 1. はじめに

建物火災の出火率や損害の大きさは、防火対象物区分別に算出されることが多い。防火対象物区分は消防法令における基本用途分類であり、火災の状況を防火対象物区分別に把握する意義は大きく、建物火災の統計分析の基本となっている。

しかし、消防白書において公表される防火対象物数のうち、建築物に関連する区分である消防法施行令（以下、令と略す）別表第一（一）項から（十六の三）項の防火対象物は、延べ面積150㎡以上のものに限られる $ ^{1)} $ ため、防火対象物を対象として出火率や損害期待値を算出する場合には、延べ面積150㎡未満の小規模な防火対象物の火災を除外する必要がある。従って、小規模な防火対象物の火災については、例えば防火対象物区分別の平均焼損面積を比較するなど、発生した火災の中で相対的に損害の大きさなどを比較するにとどまらざるを得ない。

表 1 日本標準産業分類の構成（平成 5 年第10回改訂） $ ^{6} $

大 分 類	中分類	小分類	細分類
A 農業	1	5	21
B 林業	1	5	9
C 漁業	2	5	18
D 鉱業	4	12	45
E 建設業	3	20	49
F 製造業	23	162	604
G 電気・ガス・熱供給・水道業	4	6	12
H 運輸・通信業	9	34	64
I 卸売・小売、飲食店	14	57	164
J 金融・保険業	8	29	75
K 不動産業	2	5	9
L サービス業	25	117	248
M 公務(他に分類されないもの)	2	5	5
N 分類不能の産業	1	1	1
合計	14	99	463

また、例えば令別表第一（十二）項に分類される工場・作業場用途の防火対象物は、製造する製品や材料、工程などにより出火率や損害の大きさなどの傾向に差があること想像される。

そこで、本報では火災統計データ $ ^{*1} $ の「業態」の項目に着目し、業態別の出火率や焼損床面積期待値を算出することを試みた。

火災統計データの「業態」分類は、日本標準産業分類 $ ^{*2} $ に準拠しており、火災の火元が事業所である場合には、その事業所の産業分類（細分類）を知ることができる。一方、統計法に基づく指定統計として総務省が5年に1回 $ ^{*3} $ 実施する「事業所・企業統計調査」では、全国約670万事業所 $ ^{*4} $ の全数調査により、個人経営の農林漁業と家事サービス業及び外国公務を除く事業所の統計情報が公表されており、日本標準産業分類に準拠した産業分類別事業所数を得ることができる。事業所・企業統計調査の対象には、消防白書における防火対象物数の集計の対象外である150 $ m^{2} $ 未満の小規模な建物に構えをもつ事業所も含まれるため、これらの小規模な建物から出火した火災も分析に含めることが可能となる。

また、日本標準産業分類の分類数は表1に示すとおりであり、事業所・企業統計調査で用いられる最下位分類である小分類の463分類ごとに出火率などを算出することが可能である。

このように、事業所を単位とすれば、小規模な建物を含む事業の用に供される全ての建物からの火災について、建物の使われ方や収容可燃物量など似た傾向があると考えられる産業分類別に出火率や損害期待値を算出し、比
較することができる。

本報では、業種による出火率や損害の発生状況の違いを明らかにし、その背景要因を検討することにより火災による損害を低減する方策を提案することを目的として、産業分類のうち大中小分類の各段階での出火率と焼損床面積期待値を算出した結果を報告する。

### 2. 分析の方法

### 2.1 集計方法

火災統計データの集計には、消防研究所で開発したデータベースプログラムを用いた $ ^{2)} $ 3 $ ^{4)} $ 。このプログラムは年間6万件に上る国内の全ての火災に関する統計データをパーソナルコンピュータに取り込み、平易な操作で集計できるよう開発したものであり、Microsoft Access 2000 for Windows 上に作成されたものである。

### 2.2 火災の抽出条件

分析に用いたデータは、平成8年から平成13年に発生した火災のうち、火災種別が建物火災であり、出火箇所が建物の関連箇所 $ ^{*5} $ であるとともに、業態に記入があり、産業大分類のうち農林漁業（A～C）と分類不能（N）を除くD～M（ただし、サービス業大分類（L）のうち外国公務中分類を除く）に該当する火災58,400件とした。放火および放火の疑いの火災は含んでいる。これは、建物火災の出火原因のうち放火及び放火の疑いの火災が18.4%（平成13年中）に上り主要な出火原因であるとともに、放火か失火かにかかわらず損害が生じることに違いはないことから、産業分類別の火災の状況を俯瞰的に把握するために含めることにしたものである

### 2.3 事業所数の推計

事業所数に関するデータとしては、平成8年及び平成13年事業所・企業統計調査結果のうち、農業・林業・漁業の各大分類を除く産業分類別事業所数を用いた。平成9年から平成12年の各年については平成8年と平成13年の値の差を各年に均等配分して値を推計した。

### 3. 分析結果

### 3.1 結果の概要

2.2の条件による火災の抽出と事業所数の推計に基づく出火率（1年あたり、1事業所あたりの火災件数）と焼損床面積期待値（1年あたり、1事業所あたりの平均焼損床面積）を算出した結果を表2に示す。出火率は全事業所に対して $ 1.5\times10^{-3} $ （件/事業所/年）であり、焼損床面積期待値は $ 7.4\times10^{2} $ （ $ m^{2} $ /事業所/年）である。

### 3.2 產業分類別出火率と焼損床面積期待値

産業大分類別の出火率と焼損床面積期待値を図1に示す。業種により差があり、鉱業と製造業が出火率、焼損床面積期待値共に高い値を示している。ただし、鉱業については、国内の事業所数が少ないため、個別の火災事例の検証などが必要であると考えられる。また、出火率

表 2 出火率と焼損床面積期待値(全体) $ ^{2)} $

事業所数 (H8～H13累計)	39,073,854 (事業所)
火災件数 (H8～H13累計)	58,400 (件)
出火率	1.5E-3 (件/事業所/年)
燒損床面積 (H8～H13累計)	2,907,430 (m²)
燒損床面積期待值	0.074 (m²/事業所/年)

図 1 産業大分類別出火率と焼損床面積期待値

図２ 出火率と焼損床面積期待値の相関
と焼損床面積期待値を相関図に示したのが図2である。概ね出火率が高いほど焼損床面積期待値も大きい傾向を示している。

焼損床面積期待値が最も大きな値となった製造業につ

図 3 製造業の産業中分類別出火率と焼損床面積期待値

いてさらに詳細に検討するため、中分類別の出火率と焼損床面積期待値を示したのが図3である。木材・木製品製造業（家具を除く）や化学工業で出火率、焼損床面積期待値共に高い値を示し、鉄鋼業は出火率は高いが、焼損床面積期待値はそれほど大きくない結果となっている。一方、機械器具製造の各分類や、皮革製品製造業、窯業などは出火率、焼損床面積期待値共に低い値となった。

### 4. 防火対象物区分と出火箇所の産業分類との比較

### 4.1 火災件数の分布

冒頭にも述べたように、産業分類に着目した理由は、小規模な建物の火災を出火率などの算出に含めるとともに、防火対象物区分よりも詳細な分類別に火災を分析するためであるが、一方で消防法令による規制の基本的分類である防火対象物区分との関係を確認する必要がある。事業所・企業統計調査のデータには防火対象物区分に関する情報は含まれていないため、発生した火災について防火対象物区分と産業分類の関係を整理する。

図4は本報で対象とした火災について、産業分類別、防火対象物区分別火災件数を算出し、産業分類を縦軸に、防火対象物区分を横軸とした図中に火災件数を円の大きさで示したものである。この図を見ると、例えば令別表

注：括弧内の数字とカタカナは防火対象物の指定区分を示す。例えば、(02)は、令別表第一（二）項イ

図４ 産業分類別、防火対象物区分別火災件数の分布
第一（以下、防火対象物区分と略す）の（三）項口飲食店に該当する火災のほとんどは、卸売・小売、飲食店（I）の産業大分類に該当している。同様に、防火対象物区分の（一）項イ劇場等から（十一）項神社・寺院等までは産業分類と防火対象物区分がほぼ一対一に対応していることが判る。

一方、防火対象物区分（十二）項の工場・作業場に該当する火災では産業分類としては製造業（F）が多いものの、建設業（E）や卸売・小売、飲食店（I）、サービス業（L）に該当する火災もあり、工場・作業場に分類される防火対象物の中にも様々な業種があり、防火対象物建物の使われ方や収容可燃物量、火気の状況等が異なる場合があることが想像される。同様に防火対象物区分（十四）項の倉庫、（十五）項その他の事業場のうち官公署以外と（十六）項の複合用途に該当する火災については産業分類（大分類）が多岐にわたっている。

産業大分類と防火対象物区分がほぼ一致する（一）項から（十一）項までについても、産業小分類を用いることにより、防火対象物区分よりさらに詳細な分類ごとに火災の状況を検討することが可能であるが、（十二）項イ工場・作業場、（十四）項倉庫、（十五）項の事業場（官公署以外）、（十六）項複合用途については、業種による火災の状況の違いを検討する意義は特に大きいと考えられる。

### 4.2 防火对象物区分別にみた産業小分類別出火率と焼損床面積期待値の分布

防火対象物区分別、出火箇所の産業小分類別の火災件数を算出し、円の大きさで火災件数を、y軸上の位置で当該産業小分類の事業所数に対する出火率を防火対象物区分別に示したのが図5である。例えば、防火対象物区分の（四）項物品販売店舗等をみると、出火率が約0.04と高い2つの産業小分類の事業所で多くの火災が発生する一方、出火率が0.001未満である産業小分類からの出火も多く、出火率は二極化していることが判る。

図6は、図5の出火率に代わり、産業小分類別の焼損床面積期待値をy軸に示したものである。

図5及び図6より、同一の防火対象物区分でも業種により出火率や焼損床面積期待値に差があることが判る。また、図4で産業分類が広く分布する防火対象物区分（例えば複合用途、事務所、工場作業場、事務所等）では、出火率と焼損床面積期待値も幅広く分布する傾向がある。また、ほとんどの火災の産業大分類が卸売・小売業、飲

図5 産業小分類の出火率別火災件数の分布（防火対象物区分別）
図6 産業小分類の焼損床面積期待値別火災件数の分布（防火対象物区分別）

食店(I)に該当した防火対象物区分の物品販売店舗等も小分類別にみると出火率、焼損床面積期待値共に幅広く分布している。

### 5. まとめ

事業所・企業統計調査に基づく産業分類別事業所数を母数として出火率と焼損床面積期待値を算出した。産業分類が多岐にわたる防火対象物区分などで産業分類（小分類）別の出火率と焼損床面積期待値が広く分布する状況が見られた。複合用途防火対象物はもちろんのこと、工場・作業場、倉庫、事務所などの防火対象物区分で産業小分類別の出火率や焼損床面積期待値が広く分布しており、同一の防火対象物区分にあっても業種により火災の傾向が異なることを示している。

### 5. 今後の課題

工場・作業場、倉庫、事務所、物品販売店舗等などの防火対象物区分について、産業分類別に詳細な分析を行うとともに、火気の使用状況や可燃物量、消防用設備や防火管理などの状況、消防法をはじめとした法令による規制など、出火率や焼損床面積期待値の違いの背景要因を明らかにすることで、火災による損害の低減のための提案を行いたい。

本報では損害の指標として焼損床面積を用いたが、損害額や人的損害である従業者(火災統計では消火義務者)や消防吏団員の死傷についても同様の検討を行う予定である。

## 参考文献

1）消防厅：平成14年度版消防白書、pp.97(2002)

2）鈴木恵子:産業分類に着目した建物火災の損失期待値、2003年度日本建築学会大会学術講演会梗概集A－2、pp.203-204(2003)

3）村井裕樹ほか:焼損面積の分布特性に関する考察 防火対策の火災損害抑止効果に関する統計析 その1、平成15年度日本火災学会研究発表会梗概集、pp.336-339(2003)

4）鈴木恵子ほか:焼損面積へ影響する日常管理・消防用設備等の要因分析 防火対策の火災損害抑止効果に関する統計析 その2、平成15年度日本火災学会研究発表会梗概集、pp.340-343(2003)

5）防災行政研究会編：火災報告取扱要領ハンドブック、東京法令出版株式会社、平成13年10月

6）総務庁統計局統計基準部：統計調査総覧国（省庁等）

編、財団法人全国統計協会連合会、平成12年7月
# Fire Occurrence Rate and Expected Burned Area of Business Establishments Based on Industrial Classification

(Abstract)

Keiko Suzuki

(Accepted July 28, 2003)

Based on the Japanese standard industrial classification that corresponds to the international industrial classification, the fire occurrence rates and the expected burned areas of each business establishment were computed. Moreover, as a result of investigating the values according to the use classification of buildings in Fire Service Law, it was found that the fire occurrence rates and the expected burned areas are widely distributed in the factory, the warehouse, the store, the office and the compound use classification.
技術報告

# 気体分離膜を用いた防火システムの検討 ーガス注入方法に関する予備的な実験一

廖 赤虹、尾川 義雄、鶴田 俊、佐宗祐子

(平成15年7月28日受理)

### 1. はじめに

近年、高分子材料を用いて気体分子を選択的に透過または吸着し、異なる種類の気体を分離する技術の進歩が目覚ましい。特に、大気中から酸素と窒素を分離する技術は、すでに窒素ボンベの代わりに窒素を供給する手段として、樹脂成型時などにおける酸化防止用途、粉体輸送時の爆発防止、また、青果物の調整された雰囲気での貯蔵（CA貯蔵）などの各種雰囲気ガス供給用途に幅広く使われている $ ^{1} $ 。

特定の気体分子を高分子膜に選択的に通過させる気体分離膜は、大別すると多孔質膜と非多孔質膜に分けられる。多孔質膜は膜の厚さ方向に孔径1 μm以下の固定的な孔をもった毛细管が並んでいるようなもので、精密濾過膜や限外濾過膜と呼ばれることもある。気体は孔から膜を通過するため、多孔質膜に対する気体の透過性は、気体の粘性と分子量の平方根に依存する。一方、非多孔質膜には多孔質膜のような“固定的な”孔が存在しない。気体分子は膜の高分子鎖の間隙を移動（拡散）する。そのため、非多孔質膜は、気体の粘性や分子量に直接関係のない透過性を示し、多孔質膜より大きな分離能力を有する。

空気中の酸素を除去して窒素濃度を高めるための膜は窒素分離膜や窒素富化膜などと呼ばれ、この膜から供給される窒素富化空気は、必要に応じて酸素濃度をほぼ0％から大気に近い濃度まで調整できる。雰囲気中の酸素濃度が16%程度になると、ライターの火がつかなくなり、10%まで下がると水素やアルカリ金属のような特殊な物質を除いて、ほとんどの可燃物が燃えなくなることが知られている。窒素分離膜を利用すれば、密閉された無人の防護区画内の酸素濃度を、防護対象物の着火限界濃度以下に下げて維持することにより、防護区画内の火災を防止できる。

本研究では、密閉された無人空間に設置する窒素分離膜を用いた防火システムを検討するための予備的な研究として、窒素分離膜を用いた窒素富化空気供給システムを試作した。発生させた窒素富化空気を約2m角の区画に注入し、注入ガスの酸素濃度と流量および設定酸素濃度に到達するまでの注入時間を測定し、自由流出の式による計算値と比較した。また、窒素富化空気の注入方法を変えて、注入効率を向上する方法を検討した。

### 2 \. 実験装置と実験方法

図1と図2に、本研究で使用した防火システム性能実証実験装置の写真と構成イメージを示した。空気圧縮機は出力が3.7kWで、吐出し空気量が400l/minである。気体分離膜はポリミドの中空糸を用いた窒素分離膜モジュールを使用した。図3にこのモジュールの窒素富化空気供給能力を示す。窒素富化空気中の窒素濃度を高くすると発生量は低下し、また、空気圧縮機からの圧力を高くすると発生量は増加する。窒素富化空気及び区画内の酸素濃度の測定には、2台のガルバニ電池式酸素モニター（図2のA,B）と2台の磁気式酸素濃度計（図2のC,D）を使用した。測定精度はそれぞれ±0.5%O₂と±0.75%O₂である。実験用区画は約2m角のスチール製コンテナで、

図1 窒素分離膜を用いる防火システム性能実証実験装置の全体写真
図２ 窒素分離膜を用いる防火システム性能実証実験装置の構成

内部寸法は1.91m×1.91m×1.84m、容積は6.71m³である。今回の実験では、区画内酸素濃度の予測に自由流出の式 $ ^{2)} $ を用いたため、計算条件にあわせ、区画内の酸素濃度が速やかに均一になるように、2台の首振り扇風機を用いて区画内の気体を攪拌した。区画に注入する窒素富化空気の流量はマス・フロー・コントローラーで制御した。

区画内の目標酸素濃度は、窒素ガス固定消火設備と同じ12.5％に設定し、区画に注入するガスの酸素濃度は10％に固定する方式と10％以下の変動方式を取った。また、実験開始前に、区画内の酸素濃度が外部の大気と等しくなるように、送風機を用いて区画外から空気を送り換気した。

実験時には、空気圧縮機を運転し、圧縮空気を空気タンクから窒素分離膜モジュールに導入する。動力消費を一定に保つために、分離膜モジュールの入口側の空気圧力と窒素富化空気の流量を調整し、空気圧縮機を連続的に運転させるようにした。区画から排出される窒素富化空気は、実験の目的に応じて大気に放出するか、または窒素分離膜に戻して再利用する。また、窒素分離膜から排出される酸素濃度の高い空気は、多量の空気により希釈して大気に放出する。

### 3. 実験結果と考察

### 3.1 窒素富化空気注入量と区画内酸素濃度の予測式

一般の全域放出方式のガス系固定消火設備は、ボンベに貯蔵されたほぼ100%濃度の消火剤を使用する。高压の消火ガスを短時間に放出するため、区画内の気体がよく攪拌され、ほぼ均一の状態で避圧口などから区画外へ排出されると想定される。そのときの区画内への消火ガスの放出量と区画内の酸素濃度との関係は、自由流出の式で計算される $ ^{2)} $ 。しかし、気体分離膜を利用する場合、図3に示す膜の性能から、100%に近い窒素を用いると、発生量が少ないため、区画への注入量も少なくなる。窒素濃度90%前後の窒素富化空気を生産し区画に注入するほうが効率的である。任意の濃度のガスを注入した場合の区画内窒素濃度を計算するには、自由流出の式に注入ガスの窒素濃度を導入する必要がある。そこで、図4に示すように、区画の容積をV $ (\mathrm{m}^{3}) $ 、区画に注入する窒素

図3 窒素分離膜モジュールの窒素富化空気供給量と窒素濃度
注入窒素富化空気の窒素濃度、Ce,%

図４ 区画と窒素富化空気注入のイメージ

富化空気の窒素濃度を$\mathrm{Ce}$（%）、注入速度を$\mathrm{Q}$（$\mathrm{m}^{3}/\mathrm{s}$）、区画内の窒素濃度を$\mathrm{Cx}$（%）とする。ただし、気体の状態は常温常圧であり、また、注入される窒素富化空気と区画内の気体との混合は迅速に行われ濃度が均一になるとする。このとき、区画に注入される窒素量と区画から流出する窒素量の差は$\mathrm{Q}\cdot(\mathrm{Ce}/100-\mathrm{Cx}/100)\cdot\Delta_{\mathrm{t}}$であり、また、区画内の窒素の濃度変化によって生じる窒素量の変化は$\left(\Delta\mathrm{Cx}/100\right)\cdot\mathrm{V}$である。よって（1）式が成立する。

$$ \left(\Delta\mathrm{C x}/100\right)\cdot\mathrm{V}=\mathrm{Q}\cdot\left(\mathrm{C e}/100-\mathrm{C x}/100\right)\cdot\Delta_{\mathrm{t}}\cdots\cdots\cdots $$

大気中の窒素濃度を79％として（すなわち、t=0において、 $ C_{x}=79\% $ ）、（1）式を変形し時間で積分すれば、（2）式に示す濃度と注入量との関係式を得ることができる。

$$ \mathbf{C x=C e-}\left(\mathbf{C e-79}\right)\cdot\exp\left(-\mathbf{Q}\cdot\mathbf{t}/\mathbf{V}\right) $$

図5に、注入される窒素富化空気中の窒素濃度と区画内の酸素濃度が12.5％に達するのに必要な窒素富化空気注入量の関係を示す。但し、ここでの注入量は、注入されるガスの体積と区画の容積との比で表した。図5によると、10％酸素濃度の窒素富化空気を区画に注入し、区画内の酸素濃度を21％から12.5％に低下させるには、区画容積の1.5倍相当の窒素富化空気を入れる必要がある。

### 3.2 窒素富化空気の注入実験

試作のシステムの性能を検証するため、流量185.5ℓ/minで、10%酸素濃度の窒素富化空気を区画に注入した。このとき、区画内から押し出された気体は出口から大気中に放出される。入口と出口及び区画内の酸素濃度の時間変化を図6に示す。「〇」印で示した区画中央の酸素濃度と区画出口の酸素濃度が一致していることは、区画内の気体がよく混合されていることを意味する。また、入口で測定された窒素富化空気の酸素濃度が終始同じレベルに保たれている。このことから、窒素分離膜にかかった圧縮空気の圧力と温度および流量が一定であれば、膜より供給される窒素富化空気の流量と酸素濃度も一定であり、膜の性能が安定していることがわかる。表1に区画内の酸素濃度が12.5%に到達する時間の実測値と計算値を示す。実測値は計算値より数%短くなった。それは測定誤差のほかに区画内の気体が理想の均一状態まで混合されない影響によるものと考えられる。すなわち、(2)式により区画の酸素濃度と窒素富化空気注入量を計算する場合、注入される窒素富化空気と区画内の気体との混合が迅速に行われ、区画内のいたるところで酸素濃度が均一であると仮定しているが、実験においては、区画内の気体が攪拌されているとは言え、瞬時に均一にすることは不可能であり、注入口と出口との間に濃度勾配が若干存在するわけである。本実験では、ガスの注入口と出口は区画の反対側にあるため、濃度勾配の影響は実際の注入時間を短くする効果をもたらす。逆に、ガスの注入口と出口が区画の同じ側または近い場所に取り付けられた場合には、実際の注入時間が計算値より長くなる可能性がある。従って、本システムが実際に使用される場合、ガスの注入口と出口は区画内の距離の離れた反対側に取り付けることが望ましい。

図5 注入される窒素富化空気の窒素濃度と必要な窒素富化空気注入量

図6 区画に窒素富化空気を注入するときの酸素濃度変化
表 1 ガス注入時間の計算値と実測値

実測値	開始時刻	12.5%02到達時刻	12.5%02到達時間(s)
実験①	0:03:00	0:54:00	51'00"
実験②	0:03:00	0:54:40	51'20"
平均	51'10"
計算値	54'16"

注入ガスの酸素濃度：10%

注入ガスの流量：185.5L/min

区画容積：6.71m^{3}

表 2 循環と非循環方式による目標濃度の達成時間

実験番号	循環/非循環	開始時刻	12.5%O_{2}到達時刻	12.5%O_{2}到達時間(s)
①	非循環	0:03:00	0:54:00	3060
②	非循環	0:03:00	0:54:40	3100
平均	3080
③	循環	0:03:00	0:47:49	2689
④	循環	0:03:00	0:48:35	2735
平均	2712
時間短縮率(%)	11.9

また、漏洩などによる区画内酸素濃度の変化を調べるために、12.5%の目標酸素濃度に達成した後、区画の出口を閉じて1時間以上区画内の酸素濃度を計測したが、酸素濃度の顕著な変化は認められなかった。すなわち、区画を密閉しておけば、気体分離膜を用いた防火システムの動力消費は、主に区画内の酸素濃度を設定値まで下げるときの動力消費のみで、区画内酸素濃度を設定濃度に維持するための動力消費はわずかなものである。

### 3.3 排出ガスの循環利用による注入効率の向上

前節のシステムでは、区画内の酸素濃度が設定濃度に到達するまで区画内に窒素富化空気を注入しつづける間、濃度未到達の窒素富化空気は区画外の大気中に排出される。その部分は動力の損失となっている。そこで、システム運転中に区画から排出された濃度未到達の窒素富化空気を再び空気圧縮機の吸気口に戻す循環利用によるシステム効率向上の効果を検討した。

図7に、区画から排出されたガスを循環利用する場合としない場合の酸素濃度変化を比較した。排出されたガスを循環利用するには、区画の出口をホースで空気圧縮機の吸気口に取り付けたT型分岐管に接続し、排出されたガスを空気圧縮機に吸入させる。そのとき不足する空気は、T型分岐管を通じて大気から吸入する。また、マス・フロー・コントローラーの流量設定を初期の状態に固定し、流量をおおむね一定にする。このガス注入方式を以下に循環方式と呼ぶ。また、前節で述べた出口を大気に開放する方式を非循環方式と呼ぶ。

図7に示すように、循環方式を採用した場合、区画内酸素濃度の低下につれ入口の酸素濃度も初期の10%から終了時の約8%まで低下する。それによって設定濃度の12.5%までの到達時間も短縮された。表2に循環方式と非循環方式を採用した場合の目標濃度に到達するまでの時間を示した。本実験条件においては、非循環方式に比べ循環方式を採用した場合約12%の効率アップが得られた。

また、同じ循環方式で、区画入口の酸素濃度を初期値に保つように、マス・フロー・コントローラーの操作により区画内に注入する窒素富化空気の流量を徐々に増やす注入方法も試みた。それにより短縮された目標濃度到達時間は、図7に示す循環方式の結果と変わらなかった。

図7 排出ガスの循環利用による省エネルギー効果