Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
自己資本比率規制の強化により、企業の資本コストは減少するのである。

企業の中期的行動の結果として、資本コストρ*（θ、λ、δ）を最小化するようにθの値を選択している場合にはどうであろうか。その場合にδとその下で最小化された資本コストρ*（λ、δ）の値を対応させたものが、次の表3である。なお、そのときの最適自己資本比率θ*の値や、q、Lの値も合わせて載せてある。任意のθの値に関してρ*（θ、λ、δ）がδに関する減少関数になっているのであるから、当然ではあるが最小化された資本コストρ*（λ、δ）の値もλの減少関数になっているのである。すなわち、このシミュレーション結果を見る限り、自己資本比率規制の強化は資本コストを低下させるという意味で、実体経済にプラスの効果を与えるのである。 $ ^{3} $

表 3 自己資本比率規制強化と企業の資本コスト

$ \delta $	$ \rho^{*}(\lambda, \delta) $	$ \theta^{*} $	q	L
0.07	0.13436	0.60	1.4885	5.9540
0.08	0.11939	0.60	1.6752	6.7008
0.09	0.10778	0.55	1.8557	8.3507
0.10	0.09830	0.55	2.0346	9.1557
0.11	0.09060	0.55	2.2075	9.9338
0.12	0.08426	0.55	2.3735	10.6808

以上のシミュレーション結果を理解するために、自己資本比率規制が強化されたときの銀行の行勤について考えてみよう。この規制強化に対応する方法としては、自己資本比率の分母にあたる総資産を削減するのと、分子にあたる自己資本を積み増してしく方法がある。なお以下では、前者の方法を「消極策」、後者の方法を「積極策」と呼ぶことにしよう。

消極策とは自己資本比率規制が強化されたときに、貸出や有価証券投資を縮小して総資産を縮小することで、その規制をクリアーする方法である。この場合には銀行の収益性が低下して銀行の株価が下落してしまう可能性もあり、既存の株主にキャピタル・ロスという負担を強いことになりかねない。

しかしながら、貸出や有価証券投資を拡大して収益性を高め、銀行の株価が増資しても下落しないような積極策を採用することで、自己資本比率規制をクリアーすることも可能なのである。上述のシミュレーション結果は、このような積極的方法による規制のクリアーできるケースが存在することを示唆しているのである。

積極的に対応して規制がクリアーできる理由について検討してみよう。まず、貸出や有価証券投資を拡大しようとすれば、直接的には銀行の収益性が高まる。したがって、銀行株の期待収益率を上昇させることで、銀行株の需要が増大することになる。また、銀行が有価証券投資を積極化することで、企業の株価が上昇し企業株の期待収益率が下落するので、代替的資産である銀行株に対する需要をさらに強めることとなろう。以上のように、積極策を採ることで銀行株に対する需要が増大し、増資がスムーズに行えるのである。すなわち、積極策により自己資本比率規制をクリアーできる可能性が存在することになる。

ところで、銀行がこのような積極策を採用して規制をクリアーしようとする場合に、企業あるいは実体経済にどのような影響が及ぶのであろうか。まず、貸出供給を増加させることで貸出金利 $ r_{L} $ が下落する。また上述のように、直接的には銀行が有価証券投資を活発化させることで、企業株の価格が上昇し企業株の期待収益率 $ r_{S} $ は減少すると考えられる。しかしながら、銀行株の期待収益率 $ r_{E} $ の上昇幅が大きい場合には、銀行株と代替的な資産である企業株に対する
る需要が落込み、 $ r_{s} $ を上昇させる効果も存在することになる。したがって、自己資本比率規制が強化されたときに $ r_{s} $ の動きは明確ではないが、 $ r_{L} $ が大きく下落すると考えられるので、 $ r_{L} $ と $ r_{s} $ の加重平均である企業の資本コストρが低下する可能性が強い。すなわち、規制の強化が銀行の積極的対応を呼び起こし実体経済にプラスの影響を与える可能性が示唆されたことになる。 $ ^{4} $

## 3 - 2 銀行の収益性重視傾向の高まりに関す

## るシミュレーション

銀行の企業株の需要関数が収益率の変化に対して敏感に反応するようになったときの影響を検討しよう。企業株の期待収益率 rs の係数が変化したときに、実体経済に与える影響を調べるのである。そのために、rs の係数の値の大きさを表 2 の 11 から 9 に減少させたケースが表 4 であり、その値を 13 に増加させたケースが表 5 である。

これらの表から次のことがわかる。まず第1に、表4、表5のケースにおいても表2と同様

表 4. 自己資本比率規制の企業資本コストへの影響 / シミュレーション 2 ( $ |b_{1}|=8 $ 、 $ b_{2}=9 $ )

$ \delta $	$ \theta $	0.07	0.08	0.09	0.10	0.11	0.12
0.05	0.05	7.76202	5.19995	3.65209	2.66237	2.00028	1.54072
0.10	0.10	1.14109	0.76439	0.51592 $ {}^{*} $	0.39212	0.29768	0.23559
0.15	0.15	0.40207	0.27665	0.21245	0.17814	0.15696	0.14231
0.20	0.20	0.22676	0.18323	0.15856	0.14191	0.12965	0.12022
0.25	0.25	0.18122	0.15568	0.13832	0.12546	0.11553	0.10769
0.30	0.30	0.16126	0.14075	0.12586	0.11446	0.10550	0.09836
0.35	0.35	0.14894	0.13054	0.11679	0.10609	0.09758	0.09076
0.40	0.40	0.14036	0.12308	0.10998	0.09967	0.09140	0.08472
0.45	0.45	0.13436	0.11785	0.10521	0.09521	0.08714	0.08057
0.50	0.50	0.13057	0.11470	0.10252	0.09284	0.08501	0.07861
0.55	0.55	0.12879	0.11353	0.10180	0.09247	0.08490	0.07869
0.60	0.60	0.12882	0.11410	0.10278	0.09376	0.08612	0.08036
0.65	0.65	0.13037	0.11609	0.10508	0.09628	0.08909	0.08313

注）P.7 L.26，P.8 L.3 参照（但し， $ b_{0} = -1.71 $ ， $ b_{3} = -5.0 $ とする）。

δ：銀行の自己資本比率規制値，θ：企業の自己資本比率， $ ^{*} $ ：未収束値

4）ただし、銀行にとっては自己資本比率規制の強化は、以下に延べるように銀行の資本コストを上昇させるものであり、その意味では銀行の経営環境をより厳しいものとするであろう。まず、銀行が積極的に増資を行って資金調達をすることから、銀行の資金調達方法は、預金による調達から自己資本などの市場性の資金調達へとそのウェイトを移すことになる。したがって、銀行の自己資本による資金調達コスト $ r_{E} $ は上昇し、短期金融市場からの資金調達も活発化するので $ r_{M} $ も上昇することになる。また、預金金利 $ r_{D} $ は諸与の変数である。ところで、銀行の資本コストは $ r_{E} $ 、 $ r_{M} $ 、そして $ r_{D} $ の加重平均である。以上より、銀行にとっては自己資本比率規制の強化は、その資本コストが上昇するというマイナスの効果を持つことになる。
表 5. 自己資本比率規制の企業資本コストへの影響 / シミュレーション 3 ( $ |b_{1}|=8 $ 、 $ b_{2}=13 $ )

$ \delta $	$ \theta $	0.07	0.08	0.09	0.10	0.11	0.12
0.05	0.05	7.76202	5.19995	3.65209	2.66237	2.00028	1.54072
0.10	0.10	1.14111	0.76445	0.53689	0.39159	0.29546	0.23192
0.15	0.15	0.40165	0.27409	0.20977	0.17698	0.15695	0.14295
0.20	0.20	0.22730	0.18646	0.16300	0.14678	0.13460	0.12505
0.25	0.25	0.18826	0.16358	0.14639	0.13362	0.12324	0.11506
0.30	0.30	0.17156	0.15118	0.13615	0.12451	0.11524	0.10773
0.35	0.35	0.16104	0.14255	0.12862	0.11769	0.10892	0.10181
0.40	0.40	0.15344	0.13602	0.12274	0.11226	0.10382	0.09694
0.45	0.45	0.14774	0.13103	0.11822	0.10806	0.09984	0.09312
0.50	0.50	0.14359	0.12744	0.11501	0.10511	0.09708	0.09049
0.55	0.55	0.14088	0.12520	0.11311	0.10346	0.09561	0.08914
0.60	0.60	0.13951	0.12427	0.11250	0.10308	0.09540	0.08904
0.65	0.65	0.13942	0.12456	0.11306	0.10384	0.09630	0.09002

表6. 自己資本比率規制の企業資本コストへの影響/シミュレーション4（ $ |b_{1}|=6 $ 、 $ b_{2}=11 $ ）

$ \delta $	$ \theta $	0.07	0.08	0.09	0.10	0.11	0.12
0.05	0.05	7.76202	5.19995	3.65209	2.66237	2.00028	1.54072
0.10	0.10	1.14108	0.76437	0.53686	0.39220	0.29804	0.23756
0.15	0.15	0.40239	0.27931	0.21787	0.18462	0.16353	0.14861
0.20	0.20	0.23482	0.19288	0.16301	0.15076	0.13785	0.12780
0.25	0.25	0.19296	0.16679	0.14859	0.13494	0.12430	0.11582
0.30	0.30	0.17353	0.15202	0.13623	0.12406	0.11444	0.10673
0.35	0.35	0.16086	0.14141	0.12680	0.11539	0.10629	0.09899
0.40	0.40	0.15140	0.13307	0.11912	0.10813	0.09931	0.09220
0.45	0.45	0.14405	0.12645	0.11294	0.10223	0.09358	0.08655
0.50	0.50	0.13853	0.12151	0.10838	0.09794	0.08947	0.08254
0.55	0.55	0.13479	0.11835	0.10566	0.09554	0.08733	0.08060
0.60	0.60	0.13288	0.11704	0.10482	0.09509	0.08719	0.08068
0.65	0.65	0.13271	0.11746	0.10570	0.09633	0.08870	0.08240

に、自己資本比率規制を強化すると、資本コストが減少し実体経済にプラスの効果を与えるという性質を持っている。第2に、rsの係数の値が9、11、13と大きくなるにしたがって、同じ（θ、δ）の値に対応する資本コストρ $ ^{*} $ （θ、λ、δ）の値は大きくなる。すなわち、
銀行の株式運用が収益性に敏感に反応するようになると、企業の資本コストは上昇するのである。このような結果が得られた理由としては、銀行が収益性を重視するようになると、企業としては自社株の収益性を高く維持しない限り、十分な資金調達ができないといったことが考えられよう。

次に、銀行の企業株に対する需要関数の貸出金利 $ r_{L} $ の係数の絶対値の変化による資本コストへの影響を調べてみよう。この絶対値が大きくなることは、企業株が貸出との代替性を強めるということである。表 2 では $ r_{L} $ の係数の絶対値は 8 であったが、表 6 ではその値を 6 に減少させたケース、表 7 ではその値を 10 に増加させたケースがまとめられている。これらの表を比較してみよう。

表 7. 自己資本比率規制の企業資本コストへの影響 / シミュレーション 5 ( $ |b_{1}|=10 $ 、 $ b_{2}=11 $ )

$ \delta $	$ \theta $	0.07	0.08	0.09	0.10	0.11	0.12
0.05	7.76202	5.19995	3.65209	2.66237	2.00028	1.54072
0.10	1.14111	0.76445	0.53690	0.39157	0.29533	0.23138
0.15	0.40156	0.27267	0.20561	0.17154	0.15134	0.13756
0.20	0.22098	0.17838	0.15507	0.13938	0.12776	0.11874
0.25	0.17843	0.15433	0.13789	0.12562	0.11606	0.10844
0.30	0.16136	0.14190	0.12769	0.11674	0.10806	0.10107
0.35	0.15119	0.13366	0.12052	0.11024	0.10203	0.09538
0.40	0.14431	0.12783	0.11532	0.10546	0.09753	0.09108
0.45	0.13962	0.12385	0.11178	0.10222	0.09449	0.08817
0.50	0.13671	0.12147	0.10977	0.10047	0.09291	0.08670
0.55	0.13535	0.12056	0.10917	0.10008	0.09267	0.08656
0.60	0.13535	0.12093	0.10979	0.10088	0.09358	0.08753
0.65	0.13650	0.12236	0.11141	0.10261	0.09539	0.08937

まず第1に、自己資本比率規制を強化すれば資本コストが低下していくという性質は、表6、表7でもこれまでと同様に確認できる。第2に、係数の絶対値が増加していくと、資本コストは増加していくのである。企業株の期待収益率の係数の変化がもたらす影響と同様に、銀行が収益性を重視するようになると、企業の資本コストは上昇するのである。

### 4. 結びに代えて

本章では、銀行が株式を発行するとともに、企業の株式を保有することを明示的に扱った資産市場の一般均衡を用いて自己資本比率規制が実体経済に与える影響について検討した。そして、自己資本比率規制を強化することが、企業の資本コストを減少させるケースの存在することを示したのである。そのような状況が生じた理由は次のようなものである。自己資本比率規制の強化があると、銀行はその規制をクリアーするために増資をしようとする。その結果として、運用面においても積極策を採用せざるを得ない。したがって、貸出金利が下落し、企業の株価が上昇するので、その期待収益率が低下することになる。すなわち、貸出金利と期待収益率の加重平均である資本コストが低下するのである。
<補論>（現実の自己資本比率規制とモデルにおける自己資本比率規制との対応関係）

BIS 銀行規制監督委員会は 1988 年 7 月に「自己資本の測定と基準に関する国際的統一化」に関する報告書を提示した。その報告書に基づき、各国の自己資本比率規制が実施されることになっている。この報告書の基準をモデルの中で正確に表現することは困難であるが、その本質的な部分を定式化することを試みよう。

自己資本比率規制は「自己資本」を「総資産」で割った値、すなわちリスクアセット・レシオをある一定値以上にすることを要請するものである。また、「自己資本」としては、バランス・シート上の自己資本すなわち薄価の自己資本にほぼ対応する「狭義自己資本」と有価証券含み益を一定比率算入できる「広義自己資本」の2つの概念が提示されている。ここでは、後者の自己資本に注目し、広義自己資本に関する自己資本比率規制をこのモデルの中で表現することを試みる。「広義自己資本」は薄価の自己資本（＝ $ E_{b} $ ）に有価証券含み益（＝ $ S_{f} $ ）の一定比率（＝α）だけ加えたものである。すなわち、

「広義自己資本」=E_{b}+αS_{f}

と表現できることになる。一方「総資産」は、

大まかには貸出（＝L_{B}）と薄価株式（＝S_{b}）そ

して有価証券含み益（＝S_{f}）を加え合わせたも

のである。すなわち、

「総資産」=L_{B}+S_{b}+S_{f}

となる。

したがって、自己資本比率規制はそれが実効的であるとすれば、

$\delta'=\frac{E_{b}+\alpha S_{f}}{L_{B}+S_{b}+S_{f}}$ ……（*）と定式化できる。ここに、$\delta'$が規制によって定められた最低自己資本比率である。ところで、モデルの中では簿価の自己資本$\mathrm{E}_{\mathrm{b}}$ や簿価の株式$\mathrm{S}_{\mathrm{b}}$ は求めることができないので、間接的表現をおこなうことにする。

そのために、次のような関係を想定しよう。

$\mathrm{E}_{\mathrm{B}}=\mathrm{E}_{\mathrm{b}}+\mathrm{S}_{\mathrm{f}}\ldots\ldots\ldots\ldots\ldots\ldots\ldots\ldots$ ($\star\star$)

ここに、$\mathrm{S}_{\mathrm{f}}=\mathrm{S}_{\mathrm{B}}-\mathrm{S}_{\mathrm{b}}$ であり、$\mathrm{E}_{\mathrm{B}}$ は銀行株の時価総額、$\mathrm{S}_{\mathrm{B}}$ は銀行保有の有価証券 (=企業株) の時価評価したものである。この式は銀行株の株価が、その保有する企業株の含み益を反映していることを意味している。

このような想定の下で、本論における自己資本比率規制の意味を検討してみよう。まず、規制が実効的であるとき、本論における自己資本比率規制は、

$\delta=\frac{E_{B}}{L_{B}+S_{B}}$ ……（* * *）と表されていた。この（* * *）と（*）との関連性について調べる。そのために（*）の形式で自己資本比率規制が課されていて、最低自己資本比率が$\delta'$であるとしよう。そのとき（* * *）の形式で自己資本比率規制を課して実質的に同じ制約を課すためには、$\delta$の値を$\delta'$に対応させて次のように定めればよい。

$$ \delta=\delta^{\prime}+(1-\alpha)\frac{S_{_{f}}}{L_{_{B}}+S_{_{S}}} $$

この式は、 $ (\*\*\*) $ の右辺を $ (\* $ $ と $ (\*\* $ $ を用いて変形したものである。この式より含み益が存在しない $ (S_{\mathrm{f}}=0) $ 場合や自己資本に含み益を加える比率が $ 100\%\ (\alpha=1) $ の場合には、 $ \delta=\delta' $ とすれば $ 2^{2} $ つの自己資本比率規制が全く同じものとなる。それ以外の場合においても、もし $ \delta' $ の変化に対応する $ S_{\mathrm{f}}/(L_{\mathrm{B}}+S_{\mathrm{B}}) $ の変化が小さいならば、 $ 2^{2} $ つの自己資本比率規制は実質的にほぼ同一のものであると見なすことができる。
## [参考文献]

倉澤資成（1985）「資産市場と資本構成」、ファイナンス研究

Santomero A. and R. Watson (1977) "Determining an Optimal Standard for the Banking Industry", The Journal of Finance, September.

堀内昭義（1980）「日本の金融政策」、東洋経済新報社

Tobin (1969) "A General Equilibrium Approach to Monetary Theory", Journal of Money, Credit and Banking, Feb.

米沢康博・丸涼子（1984）「日本の株式市場」東洋経済新報社
Serial No. 86

September 1998

# 消防研究所报告

通 卷 86 号

1998年9月

## 目次

照明灯による舞台幕の着火・燃焼性状

箒内英治，鈴木健……（1）

苫小牧におけるやや長周期地震動特性

座間信作……（11）

消火設備から回収されたハロン2402の消火性能評価

中田健一，斎藤直，佐宗祐子，尾川義雄……（22）

ろ紙の下方燃之拡がりに及ぼす不活性ガスおよび水蒸気の影響

檀原俊康，斎藤直……（28）

所外発表論文……（35）
# REPORT OF NATIONAL RESEARCH INSTITUTE OF FIRE AND DISASTER

Serial No. 86

September 1998

## Contents—

Ignitability and Flammability of the Drop Curtains by Stage Illumination Lights

Eiji Yanai and Takeshi Suzuki ..... 1

Characteristics of Long-Period Strong Ground Motions in Tomakomai

Shinsaku Zama .....11

Evaluation of Fire Suppression Efficiency of Halon 2402 Collected from Fire Extinguishing System

Kenichi Nakada, Naoshi Saito, Yuko Saso, and Yoshio Ogawa .....22

Effect of Inert Gas and Water Vapor on Flame Spread over Paper

Toshiyasu Danbara and Naoshi Saito .....28

Articles of Staff of NRIFD published by Outside Organizations .....35

Published by

National Research Institute of Fire and Disaster

14-1, Nakahara 3-chome, Mitaka, Tokyo, Japan
# 照明灯による舞台幕の着火・燃焼性状

箭内英治，鈴木健

(平成10年6月9日受理)

舞台用照明灯と舞台幕との相互関係で火災に至る条件を解明するために，照明灯による照射面の熱流束や温度分布，舞台幕試料自身の熱的特性，実験室規模及び実規模での実際の照明灯と舞台幕を用いた着火・燃焼実験を行った。

その結果、次のようなことが分かった。

(1) パーライト（1.0kW），フレネルレンズスポットライト（1.5kW），ローホリゾントライト（0.5kW）の照明灯の中で最も着火危険性の大きい照明灯は，パーライトであり，次いでフレネルレンズスポットライト，ローホリゾントライトの順である。特にパーライトは着火危険性が大きい。

(2) 最も着火し易いのが綿（防炎）であり，次いで，レーヨン（防炎），綿（非防炎），ポリクラールの順である。

(3) 垂直に吊した舞台幕の広げた面に対して，灯りが水平に放射される状態の照明灯を密着した場合，ポリクラーを除く舞台幕は，1枚または2枚重ねでは着火しないか，または着火しても燃え広がらなかった。舞台幕の重ね枚数を4枚重ね以上にすると，上端まで燃え広がりが起きた。

(4) 防災品は非防災品に比べ，より遠距離からの照射によっても着火するが，その延焼拡大は緩やかである。

(5) 最も着火危険性の大きいパーライトを用い，照明灯を密着した場合でもポリクラールは，着火は起きるが燃焼拡大しなかった。

### 1. はじめに

近年，福岡，横浜，千葉，名古屋，広島などの劇場で火災が発生している。この火災は舞台幕が舞台用照明灯により加熱されて起きたものである。

一方，消防法第8条の3第1項で不特定多数の人々が多く集まるホテル，旅館，地下街，高層ビル，劇場，映画館などの防火対象物において使用するカーテン，どん帳，展示用合板などは政令で定める燃焼性基準を満たす防災性能を有するものでなければならないと定めており，それゆえ，これらの舞台幕はこの消防法の防災試験に合格したものであったにもかかわらず，燃えたことは重要である。カーテン，どん帳，暗幕等防災材料の燃焼試験は，小さな火源では火災を起こさせない，また延焼させない性能を調べることのできる45度燃焼試験法が用いられている。すなわち，マッチ，ライター等の小さな火源により火災とならないことを試験するものであり，放射加熱を受けた状態での材料の燃焼性状を適切に評価することは出来ない。この様な放射加熱下における材料の燃焼性状を調べる試験装置としてコーンカロリメータが
ある。この装置は主に建築材料の燃焼性の測定に利用されているが，まだ，一般に普及するに至っていない。繊維が放射加熱された状態での燃焼性状を調べたものとして，斎藤，箭内らが行った各種繊維材料についての燃え広がる最低の放射熱流束を求めた研究¹，箭内，山田，鈴木らの行ったコーンカロリメータを用いた繊維材料の燃焼性状に関する研究²がある。また，実際の舞台幕をロール状にし，それと照明灯との距離を変え，舞台幕の燃焼性を調べた研究³～⁵がある。これらの研究では，ロール状にしたことにより試料裏面からの熱の逃げが小さく，ロール中心部分での燃焼ガスによる蓄熱効果があることが述べられている。

Table 1 Drop Curtains Samples

No.	Material	Fabric structure	color	Weight per area(g/m²)
1	Cotton 100%	Velveteen	Black	210
2	FR Cotton 100%	Velveteen	Black	240
3	FR Rayon 100%	Herringbone twill	Beige	320
4	Polychlal 100%	Raising	Black	200

FR : flame retardant

しかし，照明灯の放射熱流束の観点から調べたものではない。

本研究では，コーンカロリメータを用いた放射加熱による舞台幕試料の着火・燃焼性データ，舞台幕試料の熱重量分析データ，照明灯の試料の照射面における熱流束や温度分布の基礎的データと舞台幕と照明灯間の距離や試料の重ね枚数等を変化させ着火・燃焼性状を実際に則して調べた。その結果につて報告する

### 2. 実験の概要

### 2.1 舞台幕試料と照明灯

実験に用いた舞台幕試料は，綿（ここで用いる綿製舞台幕は「貫八別珍」と言う。以下同様）の非防災品と防災品，レーヨンの防災品，ポリクラールの4種類である。これら試料の素材，色，目付等をTable 1に示す。なお，実験前に実験に使用する試料を実験室に1日以上放置し状態調節を行った。

舞台用照明灯は，パーライト（1kW），ハイベックススポットライト（1.5kW），ローホリゾントライト（0.5kW）の3種類である。特に，火災を起こしているパーライトについて重点的に実験を行

Table 2 Stage illumination lights

Stage illuminator	Consumption electric power (kW)	Max. ambience temperature ( $ ^\circ $ C)	Max. surface temperature ( $ ^\circ $ C)	Min. separate distance (m)	Min. irradiation distance (m)
Perlight	1.0	40	170	0.3	2.6
Fresnel lens spotlight	1.5	40	210	0.4	2.6
Low horizontal light	0.5	40	135	0.1	0.7

Max. ambience temperature: The maximum value of ambient temperature being permitted to make an stage illuminator light up continuously under usual use condition.

Max. surface temperature: The maximum value of the superficies temperature when lighting up continuously in the use angle range.

Min. separate distance: The minimum distance between combustible materials and the surface of the neighborhood of the stage illuminator.

Min. irradiation distance: The minimum distance between the stage illuminator and the irradiation object one.
った。なお，ここで用いた舞台用照明灯の主な定格・仕様をTable 2に示す。

### 2.2 コーンカロリメータによる舞台幕試料の着

## 火・燃焼性状の測定

この実験は，小試料により舞台幕の着火する放射熱流束や燃焼性状を予測するために行った。

コーンカロリメータの装置は，米国アトラス製CONE2型を用いた。140mm×140mmの試料を取り付けた繊維用ホルダー（放射加熱面：90mm×90mm）を水平に装置にセットし，一定の放射で加熱し舞台幕の着火・燃焼性状を測定した。綿（防炎，非防炎）とレーヨン（防炎）については，10kW/m²，15kW/m²，20kW/m²，30kW/m²，50kW/m²の5レベルの放射熱流束で，また，ポリクラールについては，30kW/m²，35kW/m²，40kW/m²，50kW/m²の4レベルの放射熱流束で行った。

### 2.3 舞台幕試料の熱重量分析

熱分解開始温度は着火の容易さに関係していることから，この実験は舞台幕試料の熱分解開始温度を調べるために行った。

島津TGA-50型を用いて熱重量分析を行った。条件は以下の通りである。

· 試料採取量 ： 約 5 mg

· 异温速度 : $ 10^{\circ} $ C/min

· 温度範囲 ： 常温～900℃

·雩囲気 ：空気気流中20m/min

### 2.4 照明灯による照射面中心の熱流束および照射面近傍の温度分布

この実験は、コーンカロリメータの着火実験で予測した着火限界放射熱流束が実際の照明灯ではどのくらいの距離で照射された場合に得られるかを調べるために行った。

照明灯の明かりが水平に照射されるように設置し，照明灯の照射出口と仮想壁面（45cm×45cm×20mm厚のカオウールボードをつや消しの黒の耐火ペイントで塗布し，その中心に熱流束計を埋め込んだもの。）間の距離を照明灯の光軸と仮想壁面の中心が合うように密着，5cm，10cm，20cm，30cm，40cm，50cm，100cmと変化させ，仮想壁面の中心の熱流束を測定し，照明灯から試料面に照射される熱流束を距離の関係で求めた。また，サーマルカメラTH3102MR型（NEC三栄株式会社製）を用い，照明灯と仮想壁面の照射面の部分を斜めから撮影し，温度分布等についても測定した。

### 2.5 照明灯による舞台幕の燃焼実験

この実験は，実際の舞台幕と照明灯の関係でどのような場合に着火し，燃焼拡大するかを調べるために行った。

試料は長さ80cm×幅40cmに切り取り用いた。切り取った試料はFig.1に示すように設置し実験（以後，「実験室規模実験」と言う。）を行った。

照明灯がパーライトの場合は，ポリクラールを除く試料の重ね枚数を1，2，4，6，8，10と変化させ，照明灯と試料間の距離を5cm刻みで変化させた際の着火最大距離（ここでは照明灯出口と試料間の距離において，試料が着火した最大の距離を言う。）と非着火最小距離（ここでは照明灯出口と試料間の距離において，試料が着火しなかった最小距離を言う。）を求めた。また，その他の照明灯の場合は，4枚重ねのみで着火最大距離と非着火最小距離を求めた。

温度は，シース外径0.25mmのK型熱電対を用いて測定した。測定位置は試料下端から20cmの試料表面の照射面中心部分に1本，それより20cm上部に1本，さらに20cm上部に1本の計3本設置した。出力はデータロガーを通してパソコンにより，10

Fig.1 The schematic diagram for burning experiment of stage drop curtains.
秒間隔でサンプリング収集した。

また，サーマルカメラを使用して，試料の裏面の温度分布を10秒間隔で計測しデータを収集した。なお，試料の大きさを長さ2 m，ロール幅（90cm～120cm程度），重ね枚数を4枚，照明灯をパーライトとした実験（以後，「実規模実験」と言う。）を行った。綿の非防炎，防炎及びレーヨン（防炎）については照明灯との舞台幕間の距離を着火最大距離と非着火最小距離で，ポリクラールについては密着状態で行い，実験室規模実験での結果と同じ結果が得られるか確認した。

### 3. 実験結果と考察

### 3.1 舞台幕試料の着火・燃焼性状

Table 3にコーンカロリメータにより測定した，着火時間と最大発熱速度を示す。なお，表中の値は，3回測定したデータの平均値を示してある。また，表中で×と記してあるのは，着火が起きなかったことを，一と記してあるのは，測定を行わなかったことを示す。

綿（非防炎），綿（防炎），レーヨン（防炎）については，10kW/m²～15kW/m²の間に，また，ポリクラールについては，30kW/m²～35kW/m²の間に着火の限界放射熱流束があることがTable 3から明らかである。

着火の現象は，熱伝達や熱分解などの物理化学的過程が相互に関係し合う複雑な現象であるが，工学的な扱いでは，現象を単純化して，材料表面が熱せられてある一定の温度（着火温度）に達すると着火が起きると考える。この考えに基づき着火時間と外部から与えた放射熱流束との関係式がMikkola & Wichman $ ^{6)} $ により与えられている。これによると，熱的に薄い材料に対しては1/τとQは直線関係にあることが知られている。この式を適用し，1/τとQをプロット（Fig.2）し，τ→∞にした時のQ軸の切片値から着火する限界の放射熱流束を求めることができる。このようにして求めた綿（非防炎），綿（防炎），レーヨン（防炎），ポリクラールの着火限界放射熱流束は，それぞれ10kW/m²，7.0kW/m²，5.3kW/m²，7.3kW/m²

Table 3 Ignition time( $ \tau/s $ ) and the peak heat release rate(P-HRR/kW·m $ ^{-2} $ ) of untreated and flame retardant(FR) drop curtains measured by a cone calorimeter.

Radiant heat flux Q (kW/m2)	Measurement item	Cotton velveteen	FR Cotton velveteen	FR Rayon	Polychlal
10	τ	×	×	×	—
P-HRR	6.7	17	13	—
15	τ	25	35	45	—
P-HRR	140	27	24	—
20	τ	14	22	30	—
P-HRR	160	36	32	—
30	τ	8.0	14	19	×
P-HRR	190	38	41	11
35	τ	—	—	—	60
P-HRR	—	—	—	23
40	τ	—	—	—	44
P-HRR	—	—	—	32
50	τ	3.5	6.8	3.5	37
P-HRR	230	70	230	52

✗: No ignition, —: Not measured
Fig.2 1/τ vs. Q plots of cone calorimeter results.

であった。限界の放射熱流束は，時間が無限時間経過した場合の限界の放射強度であること，また，多くの仮定が入っていることを考え合わせると，実際の測定結果より低い値であるが，綿（非防炎），綿（防炎），レーヨン（防炎）の限界の放射熱流束はほぼ一致した結果が得られていると言って良い。ポリクラールの着火の限界放射熱流束に関しては，実測値の1/5程度の値が得られているが，この理由については不明である。ポリクラールは溶融収縮する性状があり，この熱的性質が大きく影響していると思われる。すなわち，コーンカロリメータによる着火実験の際に溶融物質に対する場合，加熱されて溶融した試料が着火源（電気スパーク）の付近にある場合には着火しやすい状況になるが，着火源から離れた部分に溶融した場合には容易に着火しない現象が見られたからである。

発熱速度に関しては，Table 3から見て取れるように防災したもの（綿及びレーヨンの防災品），素材難燃のもの（ポリクラール）は防災しないものに比較して最大発熱速度は約1/3～1/5と小さい。このことは着火した後の燃焼拡大は，防災化することにより抑制できることを意味している。

### 3.2 舞台幕試料の熱重量分析

### 舞台幕試料の熱重量曲線をFig.3に示す。

Fig.3を見ると，綿（防炎）とレーヨン（防炎）はほぼ似た熱重量曲線となっており，240℃～250℃付近から熱分解を開始している。ポリクラールは270℃付近から，綿（非防炎）は300℃付近から

Fig.3 Thermogravimetric curves of the stage drop curtains.

## ら，それぞれ熱分解を開始している。

同質の物質であれば，熱分解開始温度と着火温度の大小関係は変わらないと考えると，綿（防炎），レーヨン（防炎）がほぼ同程度，綿（非防炎）が最も高い着火温度を持つことになる。一方，コーンカロリメータによる着火の結果から，綿（非防炎），綿（防炎），レーヨン（防炎）の着火性能を比較すると，綿（非防炎）が最も着火しづらく，綿（防炎），レーヨン（防炎）は同程度の着火性能を持つことになり，熱重量分析の結果と一致している。

ポリビニルアルコールに塩化ビニルをクラフト重合されたものがポリクラールであることから，分子中にポリ塩化ビニルを含むことになり，熱分解時にはポリ塩化ビニルの性質を持つものと考えられる。ポリ塩化ビニルの熱分解は2段階で起き，1段目が脱塩化水素の分解が起きているとされている $ ^{7)} $ 。このことから，ポリクラールについても，第一段目の分解は脱塩化水素が絡んだ分解が起きていると考えられ，また，第2段目の分解を開始する温度は，他の物質より最も高いことがFig.3から分かる。これらのことが，最も着火しづらい結果を与えているものと考えられる。

### 3.3 照明灯による照射面中心の熱流束

## (1) 照明灯による照射面中心の熱流束

点光源から距離Lにおける点を含み、その方向に垂直な微小面要素上の照度（単位面積当たりの光束）は、距離の2乗に反比例することが知られている $ ^{8} $ 。距離と熱流束の関係も同様な関係があ
ると考え，照明灯の光源位置から照射面までの距離と照射面中心部分の熱流束の関係をプロットしてみた。その結果をFig.4に示す。

この図から回帰分析をして，それぞれの式を求めてみると次の通りとなった。

$$ \begin{aligned} パーライト :\quad Q=7.2L^{-0.86}\end{aligned} $$

フレネルレンズスポットライト

$$ :\quad Q{=}7.3L^{-0.68} $$

ロアーホリゾントライト

$$ \therefore\quad Q=0.24L^{-2.0} $$

ここに，Q：照射面中心の熱流束（kW/m^{2}）

Fig.4 Relation between heat flux of irradiation surface and distance.

L：照明灯の光源位置から光軸に沿った照射面までの距離（m）である。なお，照明灯の光源位置から灯体出口までの距離は次の通りである。

$$ \cdot\quad パーライト :\quad30cm $$

・ フレネルレンズスポットライト : 25cm

・ ローホリゾントライト : 11cm

ローホリゾントライトに関しては，距離Lの2乗に反比例していたが，パーライトとフレネルレンズスポットライトに関しては，距離Lの0.7～0.9乗に反比例しており，点光源から距離Lにおける照度が距離Lの2乗に反比例する関係に合わなかった。これは，パーライトは強制的に光束を絞り集光性を高めた構造になっているためであり，フレネルレンズスポットライトは光束を最も絞った状態で試験したためである。

コーンカロリメータで測定した着火限界熱流束と(1)～(3)とから各照明灯の着火限界距離を求めてみた。その結果をTable 4に示す。着火限界距離について照明灯間で比較すると、パーライトが最も大きく、次いでフレネルレンズスポットライト、ローホリゾントライトの順である。このことから、着火危険性が最も大きい照明灯は、パーライトであることが分かる。

Table 4 The limit distance of ignition for the stage drop curtains at the limit heat flux of ignition

Stage drop curtain	Limit heat flux of ignition (kW/m^{2})	Perlight	Fresnel lens spotlight	Low horizontal light
Cotton velveteen	Calc.	10	68	63	15
Meas.	10~15	43~68	35~63	13~15
FR Cotton velveteen	Calc.	7.0	100	110	19
Meas.	10~15	43~68	35~63	13~15
FR Rayon	Calc.	5.3	140	160	21
Meas.	10~15	43~68	35~63	13~15
Polychlal	Calc.	7.3	98	100	18
Meas.	30~35	16~19	10~13	8~9

The distance from the light source position of the illumination light to the light outlet is as follows. Perlight: 30cm, Fresnel lens spotlight: 25cm, Low horizontal light: 11cm

The limit distance of ignition = the distance from the light source position of the illumination light to the light outlet + the distance from light outlet to irradiation surface
## (2) 照明灯の照射面近傍の温度分布

サーマルカメラにより測定した照明灯の灯体出☐から15cm離れた仮想壁面の照射部分及び照明灯部分の温度がほぼ定常状態となった30分後の温度分布をFig.5に示す。

Fig.5から，仮想壁面への照射部分で最も高くなるのはパーライトであり，次いでフレネルレンズスポットライト，ローホリゾントライトの順であった。パーライトは，光軸中心より上方部で最大300℃以上，フレネルレンズスポットライトはほぼ光軸中心部で最大250℃～300℃，ローホリゾントライトはほぼ光軸中心部で100℃～150℃になっていることが分かる。照明灯自身の温度は点灯30分後の状態で最も高いのがフレネルレンズスポットライトの灯体中部にある空気取り入れ口部の200℃～250℃で，次いでパーライトの光源付近灯体上部表面上の150℃～200℃，ローホリゾントライトの灯体出口部分の約150℃の順であった。

### 3.4 舞台幕と照明灯による燃焼実験

## (1) 温度の時間変化

照明灯としてパーライト，試料を4枚重ねにした場合の綿の非防炎品と防炎品の着火最大距離における温度時間曲線をFig.6に示す。

図において、綿（非防炎）は、光軸上の温度が点灯6分30秒後程度から急激に上昇し、その後30秒の間に光軸上20cm、および40cm上部で熱電対により測定した温度が順に上昇しており、着火した後、火炎が急激に上方に拡大していったことを示

Fig.5 The temperature distribution of the irradiation surface and the illumination light part at 30 min. after light on.

(Distance from light outlet to irradiation surface is 15 cm )

している。一方，綿（防炎）は，光軸上の温度が点灯4分頃，光軸上20cm上部の温度は点灯5分30秒頃，光軸上40cm上部の温度は点灯8分頃上昇しており，燃焼拡大が緩やかであることが分かる。

また，実規模実験から得られた結果は，コーンカロリメータの発熱速度のデータからも予想されたことと一致した。すなわち，綿の防災品と非防災品を比較した場合，防災品は非防災品に比較して，より遠距離から着火が起き，着火時間は短いが，その後の燃焼拡大は緩やかとなった。

## (2) 熱画像による温度分布

実験室規模実験と実規模実験では同様な結果が得られたので，ここでは実規模実験でのデータを基にして説明する。

照明灯としてパーライトを用いた場合の綿の非防炎品と防炎品の着火最大距離における熱画像の時間変化をFig.7に示す。

図を見ると、綿（非防炎）は点灯4分後から燃え広がり始め、点灯後6分では試料全体に燃え広がっている様子が分かる。一方、綿（防炎）は点灯後5分から燃え広がり始め、点灯後15分でほぼ全体に燃え広がっている様子が分かる。すなわち、着火した後の燃え広がりは、防災品より非防災品

Fig.6 Temperature vs. time curves for cotton velveteen and FR cotton velveteen.
Fig.7 The time change of the temperature distribution.

Distance from light outlet to irradiation surface is as follows;

Cotton velveteen : 10 cm

FR Cotton velveteen : 20 cm

t : Time after light is turned on.

の方が急激に燃え広がることが明らかである。

## (3) 着火限界距離

実験室規模実験での試料の重ね枚数と着火限界距離の関係をFig.8に示す。試料1枚，あるいは2枚重ねでは照明灯（パーライト）を密着した状態でも着火は起きないか，または，たとえ起きても燃焼拡大することはなかった。これは，試料枚数が少ないと，裏面からの熱の逃げが大きいためである。重ね枚数が4枚以上であると着火し，しかも，試料上端まで燃焼拡大した。また，重ね枚数が多くなるほど着火限界距離が大きくなった。なお，ここで言う着火は，発炎を伴わない無炎燃焼の急速な拡大が観察された場合である。着火が起きると煙が急激に増大するので，着火の有無は容易に判断することができた。

Fig.8の4枚重ね以上の結果から，着火限界距離はコーンカロリメータによる結果と照明灯（パーライト）の熱流束の測定結果から求めた舞台幕の着火限界距離43cm～68cmの間にほぼ入っていることが分かる。熱重量分析や計算値（Table 4）の

Fig.8 Relationship between layer number of sample and limit distance of ignition.

D1: Max. ignition distance.

D2 : non-ignition distance.

D3: Max. ignition distance without flame spread.

結果から，レーヨン（防災）の着火限界距離は，綿（防災）のそれ以上となることが期待できるが，実際はレーヨン（防災）の方が綿（防災）より小さい結果を与えた。これは，綿の色は黒であるため，熱吸収が大きいのに対し，レーヨンの色は薄ベージュに銀糸が混じったもので，照明灯の光をかなり反射していた。この理由のため，着火限界距離はレーヨン（防災）より綿（防災）の方が大きくなったものと考えられる。また，ポリクラールについては，最も火災危険のあるパーライトを使用し，試料に密着した際にも着火は起きるが燃焼拡大しなかった。

フレネルレンズスポットライトおよびローホリゾントライトは，試料の4枚重ねでしか行っていないが，フレネルレンズスポットライトの綿（非防炎）とレーヨン（防炎）以外はコーンカロリメータによる結果と照明灯の熱流束の測定結果から求めた舞台幕の着火限界距離と矛盾しない結果が得られている。すなわち，いずれのライトとも綿（非防炎）はほぼ密着しても着火しなかった。三種の試料を比較すると，着火限界距離が最も大きいのが綿（防炎）で，次いでレーヨン（防炎），最後に綿（非防炎）の順であった。
照明灯同士で比較すると，着火限界距離が最も大きいのがパーライト（1 kW）であり，次いでフレネルレンズスポットライト（1.5 kW），最後がローホリゾントライト（0.5 kW）の順であった。このことも各照明灯に対するコーンカロリメータによる結果と照明灯の熱流束の測定結果から求めた舞台幕の着火限界距離の比較と一致している。

照明灯をパーライト，試料の重ね枚数を4枚とした実規模実験での結果は，同じ条件での実験室規模実験での結果と一致した。すなわち，実験室規模実験で得られた着火最大距離での燃焼実験では，綿（非防炎），綿（防炎），レーヨン（防炎）の全ての試料が着火し，燃焼拡大が起きた。一方，非着火最小距離での燃焼実験では上述の試料全てが着火しなかった。また，ポリクラールについては，照明灯と試料を密着した状態でも，着火は起きるが燃焼拡大しなかった。

### 4. まとめ

3 種の舞台用照明灯の熱流束及び温度分布の測定，4 種の舞台幕のコーンカロリメータによる燃焼性試験，熱重量分析による熱分解開始温度の測定，実験室規模及び実規模での照明灯と舞台幕試料を用いた燃焼実験等を行った結果，次のことが明らかとなった。

(1) パーライト (1.0kW)，フレネルレンズスポットライト (1.5kW)，ローホリゾントライト (0.5kW) の照明灯の中で最も着火危険性の大きい照明灯は，パーライトであり，次いでフレネルレンズスポットライト，ローホリゾントライトの順である。特にパーライトは着火危険性が大きい。

(2) 最も着火し易いのが綿（防炎）であり，次いで，レーヨン（防炎），綿（非防炎），ポリクラールの順である。

(3) 垂直に吊した舞台幕の広げた面に対して，灯りが水平に放射される状態の照明灯を密着した場合，ポリクラーを除く舞台幕は，1枚または2枚重ねでは着火しないか，または着火しても燃え広がらなかった。舞台幕の重ね枚数を4枚重ね以上にすると，上端まで燃え広がりが起きた。

(4) 防炎品は非防炎品に比べ，より遠距離からの照射によって着火するが，その延焼拡大は緩やかである。

(5) 最も着火危険性の大きいパーライトを用い，照明灯を密着した場合でもポリクラールは，着火は起きるが燃焼拡大しなかった。

## 参考文献

1）斎藤直，箭内英治：「火炎規模の防炎効果に及ぼす影響に関する研究」，自治省消防庁消防研究所，消防研究所研究資料第24号，（1991）

2）箭内英治，山田常圭，鈴木健：「コーンカロリメータによる防災材料の燃焼性状に関する研究報告書」，自治省消防庁消防研究所，消防研究所研究資料第37号，（1997）

3）河合晴夫：「スポットライトによる舞台幕及び大道具類の燃焼性試験について」，名古屋消防局消防研究室年報，No.23，p19-28（1994）

4）プロダクドフォーカス：「パーライトによる舞台幕の燃焼試験結果について」，日本照明家协会雑誌，No.282，p.26-29（1993）

5）名古屋市民会館舞台安全管理委員会：「パーライトに起因する舞台火災について」，(1997)

6) E.Mikkola and I.S.Wichman: On the Thermal Ignition of Combustible Materials, 14, p.87-96 (1989)

7）美馬宏三，国岡越郎，越英夫：高分子物質の熱分解生成物とその有害性，6(3)，p.229-243(1967)

8）社团法人照明学会編：照明ハンドブック，オーム社，p100（1978）