Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
# Asperity on Seismic Fault of the Earthquake in the Northern Part of Niigata Prefecture on April 1, 1995 estimated by the Empirical Green's Function Method

Abstract

Ken Hatayama and Shinsaku Zama

(Received July 29, 1999)

We estimated the location and size of the asperity on the seismic fault that caused the earthquake in the northern part of Niigata prefecture, Japan on April 1, 1995, by fitting the synthesized waveforms using the empirical Green's function method to the velocity records observed in the nearfield. Assuming the asperity to be a square, we find that the optimal side length of the asperity is 2.5 km and that its center is located 1 km away to the strike direction (about the southwest) and 2 km up in the dip direction from the hypocenter, i.e., the starting point of rupture. This asperity size is well predicted by the empirical relation proposed by Somerville et al. (1998), although the moment of the analyzed earthquake is smaller than that of any earthquake on which the empirical relation is based. Moreover, we found that the empirical relation proposed by Somerville et al. (1998) is also in harmony with the asperity sizes of three earthquakes (Mw~6) that occurred in Japan during 1997, by reviewing the slip models presented by other authors.
# 中高層集合住宅の噴出火災性状に関する 実験的研究（第1報）

鈴木 健、関沢 愛、佐藤 博臣 $ ^{*} $ 、山田 常圭

箭内 英治、栗岡 均 $ ^{*} $ 木村 安良 $ ^{**} $

(平成11年8月2日受理)

中高層建物の延焼拡大防止を図るためには、外壁開口部から噴出する火炎による延焼拡大の性状を明らかにし、延焼拡大防止対策上考慮すべき外壁開口部の条件、また中高層集合住宅等に多く見られるバルコニー形状の延焼性状に対する影響を考察することが重要である。中高層建物を模した縮尺約7分の1の模型を作成し実験を行った。その結果、以下のことが明らかになった。バルコニー設置により火災室内の温度が高くなるとともに、火災室の上階のバルコニー下面に高温の空気の滞留が生じた。また、噴出火炎のトラジェクトリーは、バルコニーが浅いほど壁面に近づいた。火炎の水平噴出長さは、バルコニー深さに関係しなかった。

### 1. まえがき

近年、中高層建物の増大に伴い、都市地域を中心として火災に占める中高層建物火災、なかでも高層共同住宅火災の割合が増大する傾向にある。これらの中高層共同住宅火災では、延焼方向が隣戸という水平方向への拡大だけでなく、上階住戸への延焼という垂直方向の延焼危険があり、その防止が重要な課題となっている。Fig.1は、東京消防庁管内における上階延焼した耐火造建物火災における延焼経路別内訳 $ ^{1} $ を年次別に示したものであるが、年ごとにばらつきはあるものの外壁開口部を通じての延焼が大半を占めていることがわかる。したがってこの研究では、中高層建物の外壁開口部を通じての上階延焼拡大防止を図るための方策の一つとしてのバルコニーについて着目し、その深さや連続性や形状・材質などあるいは使われ方などの要因が延焼性状に及ぼす影響を解明することを最終的な目的とした。

耐火建物の火災性状は、空間の開口条件と可燃物の特性に強く依存した関根－川越の式 $ ^{2)} $ に、また開口部からの噴出火炎の形状・寸法もこれに従うことは横井 $ ^{3-10)} $ により明らかされている。他にも、噴出火炎の性状とそれによる上階への延焼危険性については、多くの模型実験 $ ^{11-35)} $ ・実際の建物を使用した実火災実験 $ ^{36-52)} $ で調べられてきた。噴出火炎に関する理論計算 $ ^{53-55)} $ も行われている。しかしながら、これらの模型実験において、連続的なバルコニーや隔て板が外壁開口周りに存在する状況は考慮されていない。実火災実験でも、同一階の複数の住戸にまたがる連続的なバルコニーについては十分な解析が行われていない。また火災安全上におけるバルコニーへの期待は、避難経
Fig.1 Cause of fire spreading to other floor in fire resistive building. Reproduced from "Kasai no jittai" issued from Tokyo Fire Safety Department.

路としての役割に加えて上階延焼防止効果にある。一般に上階延焼防止設計に用いられる略算式 $ ^{55)} $ では、火災階上階のバルコニーの先端から噴出する火炎の高さと壁面からの隔たり距離に着目し、この火炎からのふく射影響を評価する。このとき、火炎の高さは、バルコニーがない場合の長さを基準とし、バルコニーの深さ分だけ上階バルコニー先端から突出する火炎の高さは短くなるとしている。しかるに開口部周辺に連続的なバルコニーや隔て板が存在する場合には、火災室への新鮮空気の流入や噴出火炎の流出にこれらが制約を与え、たとえば、空間から噴出した火炎内部の未燃ガスがこれらで囲われた外部領域で再度燃焼し、火炎の長さを増大させたり、噴出する方向に影響を及ぼすなど延焼防止性を左右することが懸念される。また、空間からの火炎の噴出がわずかしか観測されなくても、これらに囲われた空間内での温度減衰が小さく、熱気流の温度がプラスチック・木材の着火温度にまで上昇する場合も想定される。

筆者らは、住宅および集合住宅等に見られる外壁上のバルコニーが噴出火炎におよぼす影響について着目し、中高層建物を模した縮尺約7分の1の模型を作成し実験を行った。バルコニーの深さの効果について、温度および画像計測の結果を本報告で述べる。

### 2. 実験装置および方法

模型は、火災室（日本の共同住宅では一般的26 m²の住戸に相当、内寸:930 mm (w) × 575 mm (d) × 375 mm (h)、材質:厚さ25 mmの断熱セラミックファイバーボード及び厚さ0.8 mmの亜鉛メッキ鋼板）とその外壁（寸法:2970 mm (w) × 3430 mm (h)、階高400 mm、厚さ12.5 mmのセラミックファイバーボード）からなる（Fig. 2）。外壁上には、単一の開口（高さ:27 cm、横幅:15、30、45、60、90 cmの5水準）を設置した。火災室の床面には、多孔体バーナー（断面30 cm × 30 cm）の出口が水平になるよう、3台を火災室中央に設置した。外壁には、連続したバルコニーを想定して長さ2970 mmの細長い板（材質:厚さ25 mmのセラミック
(a) Outline of model configuration

(b) Overview

Fig.2 Experimental apparatus.

クファイバーボードまたは珪酸カルシウム板）を層取り付けた。Fig.2(b)に示すバルコニー深さ(d)は集合住宅のバルコニーを参考に、10 cm、15 cm、20 cm、25 cmの4水準とした。一般の中高層集合住宅を想定し、火災室はバルコニーに直接面している。ただし、バルコニーを設置した際には開口の横幅は60 cmのみとした。多孔体バーナーより噴出するLPGガスに着火し、火災室内外に火災を形成させた。火災の性状を調べるために、家庭用8 mmビデオカメラ、スチルカメラ、サーマルカメラによる撮影、熱電対による温度測定、熱流束計による放射熱測定、開口より噴出するガスの組成の分析（O₂、CO₂、CO）を行った。温度の測定をするために、1 階火災室内の位置B、Cにそれぞれ8点、外壁の表面に13点、外壁の開口近くに137点、2 階・3 階のバルコニーの端部にそれぞれ10点の熱電対（種類：CA型、線径：0.32 mmまたは0.64 mm）を設置した。開口近くの温度を測定するために、Fig.2(a)のA-A'の線を通り外壁に垂直な面上に金網を設置した。金網はFig.2(b)に示す。金網の格子点上に熱電対を5 cmまたは10 cm間隔で取り付けた。熱電対による温度の測定結果をもとに等温度線を描いた。さらに、トラジェクトリー上の温度分布を横井の式³）で整理した。

Table 1に○印で示したような条件で実験を行った。開口の大きさ、バルコニーの深さ、火災室内の発熱速度Qを変化させ実験を行った。発熱速度はバーナーより火災室内に供給する燃料ガスの供給速度により制御した。Table 1に示したQは、供給した燃料ガスが完全燃焼したと仮定したとき
Table 1 Experimental condition.

Q: heat release rate assuming fuel gas ejected from burner undergoes complete combustion.

(a) Dimension of opening is $ 27 \times 60 $ cm.

Heat release rate, Q, kW
32	48	72	95
d cm	0	○	○	○	○
10	○	○	○	○
15	○	○	○	○
20	○	○	○	○
25	○	○	○	○

Opening : 27cm×60cm

(b) Depth of balcony is zero.

Heat release rate, Q, kW
12	24	32	36	48	72	95
Size of opening	27×15	○	○	○
27×30	○	○	○	○	○	○	○
27×45	○	○	○	○
unit : cm	27×60	○	○	○	○
30×60	○	○	○	○
27×90	○	○	○	○

d=0

の値である。

### 3. 結果及び考察

### 3.1 火災室内の温度変化

Fig.2(a)に示した火災室内の位置Cの床上30 cmの位置を火災室内の代表温度θとし、この温度の時間変化をFig.3に示した。実験の効率化を図るために10分ごとに、火災室内の発熱速度を変化させた。それによる影響をみるために1ケース毎の実験結果を比較検討した。その結果、10分間で準定常状態に達すると判断し、解析には、10分間の内6分30秒から9分30秒の3分間の平均値を用いた。火災室内の代表温度の温度上昇Δθと発熱速度の関係をFig.4, Fig.5に示す。Fig.4は、開口の横幅が60 cmの時にバルコニー深さを変えた場合であるが、バーナーより供給する燃料が増加するとともに火災室内の温度が上昇する燃料支配型の燃焼形態を示すとともに、バルコニーの設置されている場合の温度は、設置されていない場合よりも高くなっていた。バルコニーが設置されたことにより、バルコニーの下に高温の場ができ、流入する空気の予熱、高温の空気との混合が行われたと考えられる。Fig.5によると、開口の横幅が大きくなるなど、温度が下がっているのがわかる。

### 3.2 トラジェクトリー上の温度分布

Fig.2(a)のA-A'を通り外壁に垂直な面の等温度線図をFig.6に示す。開口より噴出する火炎プルームのトラジェクトリー及び開口上端からバルコニー周辺の温度分布は、発熱速度、バルコニーの有無と深さにより変化した。バルコニーが設置されていない場合（Fig.6(a)）、開口から噴出したトラジェクトリーは壁面よりいったん離れるが、壁面近傍（壁面から5cm離れた面上）を壁面に沿って上昇する。一方、バルコニーが設置されている場合（Fig.6(b)から(e)）、バルコニーの外側を上昇するので、バルコニーが浅いほど、トラジェクト
Fig.3 Variation of temperature in fire room with time. d: depth of balcony, $ \theta $ : temperature.

リーは壁面に近づいている。d=15 cmの場合、火災室より噴出したトラジェクトリーは、2階のバルコニーの端部をかすめた後、バルコニーの外側を上昇する。d>15 cmの場合、火災室より噴出したトラジェクトリーは2階のバルコニーの底面にあたり、底面に沿って移動した後、バルコニーの外側を上昇する。バルコニーが設置されると、3階おび4階のバルコニーの下面に高温の空気の層がきているのがわかる。バルコニーの下面の温度はバルコニーが浅いほど高かった。バルコニーが浅い方がトラジェクトリーが壁面に近づき、バルコニー近くの気流の温度も高くなるものと考えられる。

トラジェクトリー上の温度分布をFig.7に示す。ここで、横軸のパラメータとして横井の式 $ ^{3)} $ を使用した。ただし、

$$ \Theta=\Delta\mathrm{T}_{0}\mathrm{r}_{0}^{5/3}/(\mathrm{T}_{\infty}\dot{\mathrm{Q}}^{2}/\mathrm{c}_{\mathrm{p}}^{2}\rho^{2}\mathrm{g})^{1/3} $$

z: トラジェクトリーに沿った距離（外壁から5cm離れた平面上の点をz=0とする）[m]

Fig.4 Variation of temperature in fire room with heat release rate. $ \Delta \theta $ : temperature rise.

Fig.5 Variation of temperature in fire room with heat release rate. w: width of opening, d=0.
(b)d=10 cm

(c)d=15 cm

(d)d=20cm

(e)d=25 cm

Fig.6 Isothermal lines in plain perpendicular to the outside surface passing line A-A' in Fig. 2(a). Q=48 kW.

Θ:無次元化温度 [1]

ΔT₀:トラジェクトリー上の距離zの位置における温度上昇 [K]

r₀:等価半径 [m]

(開口の上半分より高温の気流が噴出するとして、開口の面積の1/2に等しい面積を持つ円の半径とする)

T∞:周囲温度（絶対温度） [K]

Q:噴出する気流によって開口を単位時間に通過する熱量 [W]

cₚ:定压比熱 [J/(kg·K)]

ρ:密度 [kg/m³]

g:重力加速度 [m/s²]

Table 2 Heat release rate.

Q	Q1	Q1/Q
kW	kW
32	23.1	0.72
48	32.2	0.67
72	39.4	0.55
95	42.3	0.45

横井³）は自由空間の上昇気流とのアナロジーでモデルを誘導し、開口上部に壁面ありとなしの場合の模型と実大実験の結果から式(1)に示すΘとz/r₀を導いている。バルコニーがない場合の横井の結果（文献2 Figure 8.7）をFig.7に実線で示す。バルコニーがある場合の噴出火炎に寄与する発熱量の割合を求めるために、本研究の結果のプロットの位置が横井の結果の位置と重なるような発熱速度を式(1)に代入した。それをTable 2にQ₁とし示す。実際にトラジェクトリー上で有効な熱量は、Table 2のQ₁/Qの欄に示したような割合になっているものと推定される。Fig.7に○印で示したバルコニーが設置されていない場合の勾配の絶対値は、Fig.7に◇、□、△、▶印で示したバルコニーが設置されている場合の値より大きい。このことは、本実験ではバルコニーが設置されている場合の方が、高さ方向の温度の減衰が大かったことを示している。

開口より噴出する気流のサーマルカメラ、直接写真の観察結果によると、等価半径を開口の面積の1/2に等しい面積を持つ円の半径とした仮定は簡単化しすぎていると思われるが今後の検討を待ち
Fig.7 Temperature distribution of ejected hot gas along trajectories.

$ Q_{1} $ in Table 2 was used to calculate $ \Theta $ .

$$ \mathbf{r}_{0}: $$

たい。

横井は、zが十分大きければ

$$ \Theta\sim(z/\mathrm{r}_{0})^{-5/3} $$

の関係が成り立つと予測したが、本実験で測定された範囲内では、式(2)の関係を満たさなかった。また、本研究のd=0の場合の結果は、横井の結果とは一致していない。この差異が生じた原因として

Fig.8 Aspects of ejected flames. Opening : 27 cm×60 cm.

は、本実験では火災室から上部に6層分の壁面を設けているのに対し、横井の模型では1層分の高さの壁面であること、模型幅、縮尺等の模型の形状の違いによるものと推定される。

### 3.3 噴出火炎上端の位置の分布

開口から噴出する火炎の様子をFig.8に示す。Q=32 kWでは、噴出火炎はほとんど観察されなかった。Q=48 kWでは、噴出火炎が観察される頻度は、Q=32 kWの時より大きかったが、常時観察さ
Fig.9 Definition of symbols.

D: edge of lower surface of 2F balcony, E: upper end of ejected flame, H: height of opening.

れるわけではなかった。Q=72, 95 kWでは、噴出火炎が常時観察された。

一連の実験のうち、開口部寸法を幅$\mathrm{W}=60\mathrm{~cm}$、高さ$\mathrm{H}=27\mathrm{~cm}$とし、連続バルコニーの深さ$\mathrm{d}$と設定ガス流量を変化させた実験における発熱速度$\mathrm{Q}=95\mathrm{~kW}$のケースについて、噴出火炎をビデオ撮影した画像（外壁と平行かつ水平な方向から撮影）を基に火炎の形状を把握する目的で、画像上に観察される光の強い部分（火炎とみなす）に着目し、その先端部分の位置を、連続する64コマ（約2秒間）から読み取った。火炎上端の位置を示すために、Fig.9のように以下の$\mathbf{x}、\mathbf{y}、\mathbf{L}、\alpha$を定義した。このとき2Fのバルコニーの底面の先端Dを原点とした。

x：火炎の水平噴出長さ（原点から火炎上端への水平な距離） $$ m $$

y：上方への火炎の噴出高さ（原点から火炎上端までの垂直距離） $$ m $$

Fig.10 Location of upper end of ejected flames. Q=95 kW.

L：火炎の噴出長さ（原点から火炎上端までの距離）[m]

α：火炎の噴出角（原点と火炎上端を結ぶ線が水平面と成す角）[degree]

火炎の上端の位置Eを、x-yのグラフ上に表現したのが、Fig.10である。火炎上端の位置は広く、布しているのがわかる。x、y、L、αを平均値と標準偏差で整理したのがFig.11である。○印は平均値、エラーバーは標準偏差を示す。Fig.11(a)には、xのバルコニー深さdによる変化を示す。xについてはほとんどの点がx≤0.2の範囲内に集まった。xはdに依存しない。Fig.11(b)には、yのバルコニー深さdによる変化を示す。yについては、バルコニーを設置した場合（d≥10 cm）では、バルコニー深さが増すほどyが低くなった。d=0の場合とd=15 cmの場合はyの分布がほぼ等しい。Fig.11(c)にはLのバルコニー深さdによる変化を示す。バルコニーを設置した場合（d≥10 cm）では、dが増すほどLが
(a) Variation of x with d

(b) Variation of y with d

(c) Variation of L with d

(d) Variation of $ \alpha $ with d

Fig.11 Variation of location of upper end of ejected flames with depth of balcony. Circle denotes average value. Error bar denotes standard deviation.

## 一

小さくなった。d=0の場合とd=15 cmの場合はLの分布がほぼ等しかった。Fig.11(d)には、αのバルコニー深さdによる変化を示す。バルコニーを設置した場合、バルコニー深さが増すほどαが小さくなった。なお、d=10 cmでは、y、L、αは、設置しない場合より大きいことに注意を払う必要がある。

### 4. まとめ

集合住宅等に見られる外壁上のバルコニーが噴出火炎におよぼす影響について着目し、中高層建物を模した縮尺約7分の1の模型を作成し実験を行った。バルコニーの深さが噴出火炎に及ぼす効果について、温度および画像計測により調べた。主な結果を以下に記す。

(1) 火災室内の温度について、発熱速度が等しいとき、バルコニーが設置されている場合の温度は、設置されていない場合よりも高くなっている。

(2) バルコニーが設置されていない場合、トラジェクトリーは壁面よりいったん離れるが、壁面近傍（壁面から5cm離れた面上）を壁面に沿って上昇する。一方、バルコニーが設置されている場合、バルコニーの外側を上昇するので、バルコニーが浅いほど、トラジェクトリーは壁面に近づいている。
(3) 3階および4階のバルコニー下面に高温の空気の滞留が生じる。

(4) バルコニーがない場合より、ある場合の方が、高さ方向の温度の減衰が大きい。

(5) 火炎のバルコニー先端からの水平噴出長さは、バルコニー深さには関係しない。

(6) 火炎の上方への噴出高さ・火炎の噴出長さ・火炎の噴出角は、バルコニーを設置した場合、バルコニー深さdが増すほど小さくなった。

現在、本研究の実験結果を説明しうる物理モデルが無いため、場を火災室、バルコニー下部空間、バルコニー先端空間の三領域に分け検討を行うとともに、実大規模の模型実験を行い詳細な性状の把握を行う予定である。一方、発熱速度に最も影響を与える居室の可燃物量及び配置状況の調査も併せて行う予定である。

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42）小国勝男、中谷親夫、武田忠義、藤中英生、高田司：耐火造共同住宅の実大火災実験（その3上階・隣戸への延焼、煙濃度、火災警報機、火害），日本火災学会大会学術講演梗概集, pp. 55-58（1983）

43）小国勝男、高幣喜文、藤中英生、村井信義、高田司：鉄筋コンクリート造集合住宅の実大火災実験、竹中技術研究報告，32，pp.21-39(1984)

44）小国勝男、高幣喜文、藤中英生、中谷親夫、武田忠義、島田耕一：鉄筋コンクリート造集合住宅の実大火災実験(I)、火災, 33(6), pp. 21-26 (1983)

45）小国勝男、高幣喜文、藤中英生、中谷親夫、武田忠義、島田耕一：鉄筋コンクリート造集合住宅の実大火災実験(II)、火災, 34(1), pp. 1-14 (1984)

46）林幸司、稲垣実、山下邦博：開口部からの上階延焼の危険性に関する実験的研究、消防研究所報告,57,pp.49-57（1984）

47）横山久磨尾、高本清紀、辻英機、長田清、千葉博、鈴木豊：耐火造二階建て片廊下形式建物火災実験，東京消防庁 消防科学研究所報，21, pp. 29-40 (1984)

48）横山久磨尾、高本清紀、辻英機、千葉博、佐々木孝一：耐火造中高層住宅火災実験，東京消防庁 消防科学研究所報，21，pp.41-53(1984)

49）赤羽台住宅公園アパート火災実験報告書，火災, 12, pp. 162-208 (1962)

50）小畑晴治：集合住宅のバルコニーの火災時における効用と問題点、建築防災, 3月号, pp. 11-16 (1997)

51）東京消防庁：三菱仲15号館の火災実験報告，火災,12,pp.105-135（1962）

52) 耐火建築物火災実験報告, 火災, 6, pp. 106-133

(1956)

53) Satoh, K. and Kuwahara, K.: A Numerical Study of Window-to-Window Projection in High-Rise Building Fires, Fire Safety Science, Proceedings of the 3rd international Symposium, pp. 355-364 (1991)

54）佐藤晃由：窓から噴出する火災気流の上階窓・壁付近での挙動、消防研究所報告，67，pp.45-55（1989）

55) Bullien, M. L. and Thomas, P. H.: Compartment Fires with Non-cellulosic Fuels, 1. Symposium (International) on Combustion, pp. 1139-1148, The Combustion Institute, Pittsburgh, 1978

56）臨海部防火安全委員会：臨海部における大規模建築群の総合的な防火安全に関する調査検討報告書（1992）
# An Experimental Study of Ejected Flames of a High-Rise Building Part I

(Abstract)

Takeshi Suzuki, Ai Sekizawa, Hiroomi Satoh $ ^{*} $ , Tokiyoshi Yamada, Eiji Yanai

Hitoshi Kurioka $ ^{*} $ , Yasuyoshi Kimura $ ^{**} $

(Received August 2, 1999)

A lot of studies have been done to explore the characteristics of ejected flames using various types of model buildings and full-scale buildings. But no study has been done using a model building with balconies of multi-layer and continuous structure which are seen on the outside walls of high-rise apartment buildings. Knowledge on interaction between a balcony and an ejected flame is necessary for fire safety of high-rise apartment buildings with balconies.

In this study characteristics of a flame ejecting from an opening was studied experimentally using a 1/7 scale model building. The model building is made up of a wall and a fire room. The wall is connected with the fire room through an opening. Balconies were set up on the wall. Depth of balcony was changed from 10 cm to 25 cm. Three gas burners were placed on the floor in the fire room. By changing the fuel supply rate to the burners, heat release rate in the fire room was changed. Also width of opening was changed.

Temperature distribution near the opening was measured. Trajectories of hot gas ejecting from the opening were obtained. Analysing video images, location of the upper end of an ejected flame was measured. Relation among the location and depth of balcony was studied.

Following results were obtained.

1) Temperatures in the fire room with balcony were higher than those without balcony.

2) Trajectory of an ejected flame approaches the outer wall as depth of balcony decreases.

3) Hot air was observed under 3F and 4F balcony.

4) Temperature along trajectory with balcony decreases more rapidly than that without balcony.

5) Horizontal distance from the edge of balcony to upper end of an ejected flame was independent on depth of balcony.

6) Vertical distance from the edge of balcony to upper end of an ejected flame decreased as depth of balcony became large.

7) Angle between the horizontal surface and the line connecting the edge of balcony and upper end of an ejected flame decreased as depth of balcony became large.

8) Distance from the edge of balcony to upper end of an ejected flame decreased as depth of balcony became large.
# 市街地火災時における空中消火の延焼阻止効果に関する研究 ーその1 複数棟火災の風上への延焼阻止ー

竹元 昭夫、山下 邦博、佐藤 晃由、古積 博

寒河江 幸平、金田 節夫、岩田 雄策

(平成11年8月4日受理)

倒壊した家屋が媒体となって風上方向に拡大する市街地火災（火災最前線の一区域）を対象にして、空中消火による延焼阻止の可能性について火災実験を行って検討した。その結果を以下に要約する。

1) 延焼阻止の効果を上げるためには、高密度の投下水が延焼阻止帯に正確に散布される必要があることが判った。

2) 霧状散布は、放射熱で発火した小火、火の粉あるいは再燃による小さな炎など比較的小さな燃焼区域に対しては十分な消火効果が認められた。しかし、火勢のある大きな燃焼区域への単発的な霧状散布では効果は期待できない。

3) 火勢が弱まってきている状態では濃い霧、霧状散布であっても60秒以内の時間間隔で連続的に散布することによって一時的に延焼阻止帯を形成することは可能であるが、そのまま放置すると3～4分で再燃する可能性が大きい。

4) No.19のような超高密度の散布をすることにより20分前後の延焼阻止の継続時間を確保することができる。従って、1,200ℓクラスの散布を飛行可能な低空飛行で行うことが望ましい。

5) 家屋B3のような火災荷重が100kg/m²もある家屋の下層部に火が入り、内部燃焼に移行してからでは表面への散布が超高密度であっても消火、延焼阻止は難しいことが判った。

6) 延焼阻止を効果的に行うためには、倒壊家屋そのものよりも、路上に散乱した火災荷重の小さい延焼媒体への散布が効果的であることが判った。

### 1. はじめに

ヘリコプターを使った空中消火は機動的であり、地上から接近できない場所でも短時間に火災現場に到着して活動できる利点を持っている。

大震災時の火災に対しては阪神・淡路大震災のように、地震による通行障害や消防水利の不足が予測されることから、空中消火への期待が寄せられている。しかし、ヘリコプターで搬送できる水量は限られることから、市街地火災に対する消火効果はおのずと限界がある。

市街地火災に対して空中消火を効果的に実施するためには、火炎からの上昇気流温度、煙の発生等に伴う火災上空の飛行安全性を確保した上での
散布区域の選定、並びにヘリコプターの飛行高度及び速度に関連する投下水の散布密度、散布範囲、ダウンウォッシュ、投下水の衝撃力等、市街地火災に対して空中消火を効果的に行うための条件を把握しておくことが望まれる。

東京消防庁が日本火災学会に委託して行った研究 $ ^{1)} $ によると、空中消火の火勢抑止の継続時間は、放水量0.5tクラスの中型機では約10～30秒程度、放水量1tクラスの大型機では約40秒～1分程度であり、その状態を持続させるためには、一定の時間隔で連続的に水を投下することが必要であると結論づけている。

前述の研究 $ ^{1} $ では炎上区域上に水を投下（山火事の消火法の一つの直接消火）して消火効果及び火災抑止効果を観測したが、今回の研究では炎上区域の周囲に投下（間接消火）した時の延焼阻止効果を検討した。火災の上空には煙が滞留し、気流温度が高いことからヘリコプターの進入コースは制限される。このため、ヘリコプターの接近の容易さと水投下による延焼阻止の可能性を考慮して炎上区域の風上側を対象とした。

本研究では、倒壊した家屋が媒体となって風上方向に拡大する火災区域を対象にして、1分以内の飛行間隔を目標にして散布を行う消火実験を行ない、延焼阻止効果を調べたので報告する。

### 2. 実験条件及び方法

実験は住宅都市整備公団が管理する八王子みなみ野シティ造成地（東京都八王子市宇津貫町）で実施された。実験場内で測定した気象条件は曇り、風向はほぼ北よりで風速は2～4 m/sであった。

### 2.1 模擬街区の構成

実験に使用した模擬街区の構成をFig.1に示す。図に示すように模擬街区は12棟の家屋から構成され、A、B、Cの3列に分かれている。このうち家屋A2、A3、C2、C3は模擬家屋で、他の8棟は模擬倒壊家屋である。模擬家屋のうちA2、C2は瓦屋根、A3、C3はトタン屋根である。

また、倒壊した家屋はその一部が隣接家屋に接するように可燃物が散乱しているものと仮定して、

Fig.1 House arrangement and observation area Collapse: Mock collapse house Tinplate: Mock house (tinplate roof) Tile: Mock house (tile roof) The numerical value of 1-36 in figure shows number of the pole used for the observation.

Fig.2に示すように可燃物（木材の廃材）を配置して延焼媒体とした。従って、Fig.1に示すA2とA3の間及びC2とC3の間を除いた全ての建物間の通路部分にはFig.2に示すような延焼媒体を設けた。模擬家屋、模擬倒壊家屋及び家屋間通路部分の火災荷重は以下の通りである。なお、模擬家屋の火災荷重は文献1を、その他の火災荷重は阪神・淡路大震災前後の空中写真から分析した結果 $ ^{2)} $ を参考にして決めた。

· 模擬家屋（7.2m×7.2m）：4 棟

火災荷重：80kg/m²

· 模擬倒壞家屋（7.2m×7.2m）：8 棟
Fig.2 Situation of the spreading medium between houses

火災荷重：B1、B4以外の倒壊家屋 100kg/m²

家屋B1、B4 50kg/m²

·家屋間通路部分の可燃物（1～2m×2.5m）

火災荷重：25kg/m²

### 2.2 延焼火災の設定

風上への延焼火災を阻止する目的からFig.1では実験当日の風向により点火家屋群をA列またはC列のどちらに点火しても対応できるように配列した。当日は北よりの風であったのでC列全棟に点火して隣接家屋群B列からA列方向への延焼火災を想定して実験を行った。

点火は模擬家屋（C2、C3）については2個所、模擬倒壊家屋（C1、C4）については、火災の拡大が遅いことが予想されたので4個所に同時に行い、複数棟の延焼火災を再現した。確実に着火させるために茅の束（約500g）と灯油を振掛けて点火した。

### 2.3 ヘリコプターの機種と消火機材

消火に出動したヘリコプターは5機で、機種、所属及び消火機材は次の通りである。この他、指令機として東京消防庁のアエロスパシャル（中型機）が出動した。

1）アエロスパシャルAS332（東京消防庁）

大型機：機内タンク（積載水量1,200ｌ）

2）アエロスパシャルAS365N2（東京消防庁）

中型機：機外タンク（積載水量900 $ l $ ）

(図表等の機種分類ではAS365-Tとして示す)

3）川崎BK-117B-2（川崎市消防局）

中型機：機外タンク（積載水量600ｌ）

4）アエロスパシャルAS365N2（千葉市消防局）

中型機：バケット（積載水量500ℓ）

（図表等の機種分類ではAS365-Cとして示す）

5）アエロスパシャルSA365N（横浜市消防局）

中型機：バケット（積載水量500ｌ）

### 2.4 水の散布方法とその目的

#### 2.4.1 点火前の予備散布による延焼阻止効果

Fig.1に図示したように、家屋に点火する前に家屋B3、B4の南側半分の網掛け部分及びC列側の路部分に予備散布を行ない、点火後の燃焼状況を予備散布を行わなかった家屋B1、B2側と比較しながら予備散布による延焼阻止効果を調べた。

#### 2.4.2 一定の時間間隔で連続的に散布した場合の延焼阻止効果

一定の時間間隔で連続的に散布する時の飛行条件は、飛行高度150ft（45.7m）、飛行速度20kt（10.3m/s）、散布飛行間隔1分を目標とした。また、ヘリコプターからの散布開始時間はC列家屋に点火してから10分後とした。散布目標区域としてはC列への直接散布はせず、燃焼域の風上に位置する倒壊家屋群（B1～B4）及びC列側の火先線を中心に散水して家屋群(A1～A4)への延焼阻止効果を調べることとした。

### 2.5 分析方法

ヘリコプターからの投下水の散水範囲は多方から撮影したビデオ画像から飛行毎に求めた。また、散布時の飛行高度及び速度は飛行コースとほぼ直角方向から撮影したビデオ画像から、ヘリコプターの機体の長さ及び実験家屋の屋根を基準にして求めた。

ヘリコプターからの投下水の散布状況及び燃焼区域への効果は、主に飛行方向の前後方向、即ち東西方向から撮影したビデオ画像を使って行った。

飛行による散布はC列（点火家屋群）とB列（倒壊家屋群）間の延焼媒体が散乱する通路部分を中心に計画されたので、散布及びその効果を示す各燃焼範囲はFig.1に図示した次の条件とした。

C列：C列のB列側通路との境界から、B列と反対
側方向2〜2.5mの範囲

C-B間：通路間全体 (2.5m幅)

B列：B列のC列側通路との境界からA列方向2mの範囲（但し、延焼危険のあった家屋B1と家屋B3についてのみ）

### 3. 結果及び検討

### 3.1 投下水の散布状況

散布飛行状況及び散布範囲等の全てのデータを

Table 1に示す。

#### 3.1.1 散布飛行間隔と投下水量

散布飛行に参加した5機のヘリコプターうち、1機（川崎BK117）は給水基地が遠隔地であったため、Table 1に示すように一定の時間間隔での連続的な散布は5機と4機の組合せによるグループ散布となった。従って、Table 1に示すように、各グループにおける散布飛行間隔はほぼ1分以内であったが、各グループ間の散布間隔は2分34秒

Table 1 Flight condition and region of scatter

Flight group	Flight number	Time after ignition (min:sec)	Helicopter model	Dropping volume of water (l)	Flying height (m)	Flying speed (m/s)	Flight interval (sec)	Max. length of scatter region (m)	Max. width of scatter region (m)	Average scatter density (l/m²)	Water scattered area (m²)	Region of scatter in combustion area (m²)
1	1	(10:14)	AS332	1,200	63	10.7	45.8	11.4	2.8	425.6	56.0
2	(10:53)	AS365-T	600	65	14.0	39	30.0	9.4	2.9	210.0	106.4
3	(11:47)	BK117B-2	500	46	15.1	54	37.0	12.1	1.5	324.8	0.0
4	(12:33)	AS365-C	500	44	13.1	46	38.4	11.8	1.4	350.0	0.0
5	(13:24)	SA365N	500	55	13.4	51	54.5	16.2	0.9	582.4	0.0
2	6	(15:58)	AS332	1,200	40	7.4	154	46.5	17.5	2.0	510.4	21.0
7	(16:58)	AS365-T	700	48	12.9	60	45.1	11.8	1.5	456.4	33.9
8	(17:53)	AS365-C	500	38	12.7	55	29.0	8.8	2.4	207.2	0.0
9	(18:55)	SA365N	500	52	16.7	62	46.1	12.8	1.1	450.8	41.2
3	10	(21:53)	AS332	1,200	49	17.3	178	40.1	11.4	3.5	347.2	50.1
11	(22:31)	AS365-T	700	41	12.9	38	33.3	9.1	2.9	238.3	55.4
12	(23:29)	BK117B-2	500	46	16.1	58	31.7	12.8	1.8	280.0	111.2
13	(24:11)	AS365-C	500	41	12.4	42	38.4	12.5	1.4	350.0	41.7
14	(25:01)	SA365N	500	46	12.0	50	35.4	14.5	1.3	400.4	151.2
4	15	(28:10)	AS332	1,200	37	13.2	189	31.3	11.4	4.6	257.6	83.2
16	(28:53)	AS365-T	900	35	10.7	43	30.3	12.5	3.6	249.2	100.8
17	(29:49)	SA365N	500	44	15.5	56	38.7	11.4	1.5	333.2	9.2
18	(30:35)	AS365-C	500	42	15.3	46	51.2	12.8	1.0	518.0	163.0
5	19	(35:27)	AS332	1,200	28	11.9	292	35.0	14.1	3.0	406.0	106.4
20	(36:11)	AS365-T	900	48	13.7	44	34.7	12.1	2.8	319.2	135.2
21	(37:06)	BK117B-2	500	48	13.0	55	46.1	10.4	1.5	341.6	0.0
22	(37:46)	AS365-C	500	45	17.3	40	37.7	13.8	1.3	378.0	0.0
23	(38:25)	SA365N	500	45	11.3	39	51.5	9.8	1.4	369.6	0.0