Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
# Report on the Investigation and Technical Support Activities of the Explosions and Fires in a RDF Silo in TADO, MIE

(Abstract)

Takashi Tsuruda, and Yoshio Ogawa

(Accepted July 7,2004)

An infrared video camera was used during the investigation and technical support activities of the explosions and fires in a RDF silo in TADO, MIE. Infrared images recorded by Kuwana fire department were reconstructed with photographs. Heated areas were easily identified on infrared images. The visual observation of the RDF surface was difficult due to the presence of the condensation layer of steam. The infrared observation of the RDF surface demonstrated the viewing capability of the used system through the condensation layer of steam.
技術報告

# トンネル火災における縦流換気時のトンネル断面形状による熱気流性状の違い —数値シミュレーションによる熱気流解析—

渡部 勇市

(平成16年7月14日受理)

### 1. はじめに

一方通行の自動車用トンネル内で火災が発生した場合、熱気流が火源より風上側に遡上しないよう車の進行方向にジェットファン等により縦流換気を行い、風上側に避難できるようにしている。火災により前方に走行できない風上側の車内の人は、風上側に徒歩により避難連絡口、トンネル出口へ避難する。火源より風下の車は、走行により前方のトンネル出口へ避難するシステムを採用している $ ^{1} $ 。

このため、風上側に遡上しない最低の縦流換気風速（以後、遡上阻止の臨界風速）は、発熱速度によってどうのように変わるか調べられている $ ^{2)} $ 。しかし、遡上阻止の臨界風速は、発熱速度以外にトンネル断面形状によっても変わると推察されるがほとんど調べられていない。

本報では、CFDによる数値シミュレーションによりトンネルの断面形状によって縦流換気時の熱気流性状がどのように変わるかを調べた。トンネルの断面形状は長方形、馬蹄形の2種類とし、発熱速度の対流成分を5MWとして数種類の縦流換気風速により数値シミュレーションを行い比較検討した。その結果、トンネル火災における縦流換気時の長方形と馬蹄形のトンネル断面形状による熱気流性状の違いが得られたので報告する。

### 2. 计算条件

計算コードは、有限体積法を計算手法としている汎用熱流体解析コード PHEONICS を使用した。乱流モデルは Smagorinsky モデルの LES $ ^{3)} $ を使用し状態方程式を組み入れた簡易圧縮モデルとした。LES の Smagorinsky 定数は理論値の 0.17 を使用した $ ^{4)} $ 。計算は 6 分間行い、時間間隔 2 秒の非定常計算とした。

トンネル長さは450mとした。火源は入り口から100m地点に設定し、図2、図3、図4では火源位置を原点とした。火源から風下側350m地点を出口とした。計算時間を節約するために長手方向のトンネル中心線上の垂直断面において対称とし、計算領域はトンネル全体の1/2とした。なお、全体を計算領域とした計算結果とトンネル全体の1/2の計算結果では、ほとんど同じ結果が得られたことを確認している。対称の境界条件は、対称面の流れに対して不浸透、摩擦無し、断熱とした。

発熱速度は、バス1台分が燃焼した場合を想定し10kWとした $ ^{5)} $ 。トンネル内の自動車火災の発熱速度は、対流成分Qcと放射成分Qrに分割され、その割合は、実験結果からほぼ50%とされている $ ^{5)} $ 。厳密には、発熱速度の放射成分によっても壁面、天井に沿って流れる煙層が加熱され、熱気流に影響を与えると考えられるが、本シミュレーションでは放射成分を与えず放射熱による影響を無視した。本シミュレーションでは、火源の発熱速度は対流成分Qcのみとし5MWとした。この発熱速度は、体積発熱（高さ2m、長さ2m、幅1m）により与えた。

(1) 長方形

(2) 馬蹄形

図1 数値シミュレーションで使用したトンネル断面形状の種類
トンネル火災で遡上阻止の臨界風速は基準により2m/sとなっているので $ ^{1} $ 、この風速を中心に縦流換気風速は、1.5m/s、2.0m/s、2.5m/sの3種類とした。

長方形のトンネル断面形状は図1(1)に示すように高さ、幅の異なるS6m×6m、S6m×12m、S12m×6mの3種類とした。馬蹄形のトンネル断面形状は、図1(2)に示すように長方形と同様に高さ、幅の異なるH6m×6m、H6m×12m、H12m×6mの3種類とした。馬蹄形の天井部は、幅を直径とする半円形とした。

計算格子は、火源近傍では0.25m角の正方格子とし、火源から離れるにしたがい長手方向は1.2mまで大きくし、長手方向450mを616点に分割した。高さ、幅方向は各断面形状で0.25mの等間隔格子で分割した。

壁面の材質は、コンクリートとし、熱気流と壁面の熱伝達係数は0.01kW/m²Kとした。

### 3. 数值计算结果

### 3.1 断面形状による遡上距離の違い

長手方向のトンネル中心線上の垂直断面の等温度線について長方形断面の場合を図2、馬蹄形断面の場合を図3に示す。この図は、縦流換気風速2.0m/s、発熱速度5MW、出火6分後のものである。

長方形断面のトンネルの場合、図2に示すように縦流換気風速2.0m/sでは、風上側への遡上距離は高さ6mのS6×6、S6×12のトンネル断面形状ではほとんど遡上しなかったが、高さ12mのS12×6のトンネル断面形状では少し遡上した。

しかし、馬蹄形のトンネル断面の場合、図3に示すように縦流換気風速2.0m/sでは、いずれの馬蹄形でも火源の風上側に30m～50m遡上した。次節に示すように長方形断面より馬蹄形断面の方が天井下の熱気流温度が高くなったために風上側への遡上距離が長くなったと考えられる。

### 3.2 断面形状による天井下の熱気流温度の違い

長手方向のトンネル中心線上の天井下0.375mの熱気流温度を図4に示す。縦流換気風速1.5m/s、2.0m/s、2.5m/s別に長方形断面の場合を左側に、馬蹄形断面の場合を右側に示す。

縦流換気風速1.5m/sでは、図4(1)に示すように風上側への遡上距離は出火から6分後で長方形断面では50m～70m、馬蹄形断面では85m～95mであった。天井下の熱気流温度は火源から-50m～200mの範囲では、長方形断面より馬蹄形断面の方が高くなったが、この範囲外ではほとんど同じであった。これは、天井部断面積が長方形に比べ馬蹄形の方が小さく、長手方向の同一距離での天井部体積が長方形に比べ馬蹄形の方が小さいためと考えられる。

長方形断面同士の比較では、天井下の熱気流温度は幅12mのS6×12より幅6mのS6×6の方が高くなった。トン

(1) S6×6正方形の場合

(2) S6×12長方形の場合

(3) S12×6長方形の場合

図２　６分経過後の長方形の断面形状による熱気流性状の違い

（縦流換気風速2m/s、等温度線の最小温度（熱気流温度－外気温度）3K、10K間隔）
(1) H6×6馬蹄形の場合

(2) H6×12馬蹄形の場合

(3) H12×6馬蹄形の場合

図3　6分経過後の馬蹄形の断面形状による熱気流性状の違い

（縦流換気風速2m/s、等温度線の最小温度（熱気流温度－外気温度）3K、10K間隔）

ネル高さが同じ場合、トンネル幅が狭くなるにしたがい熱気流温度は高くなる傾向を示した。

また、天井下の熱気流温度は高さ12mのS12×6より高さ6mのS6×6の方が高くなった。トンネル幅が同じ場合、トンネル天井が低くなるにしたがい熱気流温度は高くなる傾向を示した。

縦流換気風速2.0m/sでは、図4(2)に示すように風上側の遡上距離は、出火から6分後で長方形断面では3m～15m、馬蹄形断面では30m～50mであった。天井下熱気流温度は、火源から0m～350mの範囲では、長方形断面より馬蹄形断面の方が高くなったが、この範囲外ではほとんど変わらなかった。

縦流換気風速2.5m/sでは、図4(3)に示すように出火から6分後で長方形断面では、火源風上側へは遡上しなかった。馬蹄形断面では、火源風上側の遡上距離は0m～10mであった。天井下の熱気流温度は、火源から0m～350mの範囲では、長方形断面より馬蹄形断面の方が高くなった。

### 3.3 断面形状による下流側の垂直温度分布の違い

火源から100m下流側のトンネル中心線上の垂直温度分布を図5に示す。縦流換気風速1.5m/s、2.0m/s、2.5m/s別に長方形断面を左側に、馬蹄形断面を右側に示す。天井高さは、最大天井高さで無次元化、熱気流温度は、最大温度で無次元化し、図5に示す。ここでの最大温度は、火源から100m下流側の垂直断面上での温度である。

縦流換気風速1.5m/sの場合、図5(1)に示すように垂直温度分布は、左側の長方形断面、右側の馬蹄形断面によってほとんど変わらず同じ分布を示した。

長方形断面同士の比較では、熱気流の厚みは、幅6mのS6×6より幅12mのS6×12の方が薄くなった。これは、トンネル幅が広くなり上部断面積が増えたためである。高さ12mのS12×6と高さ6mのS6×6は、ほぼ同じような垂直温度分布を示した。トンネル天井高さによって垂直温度分布はほとんど変わらなかった。馬蹄形断面同士の垂直温度分布の比較でもほぼ同じような傾向を示した。

縦流換気風速2.0m/sの場合、図5(2)に示すように垂直温度分布は、長方形断面、馬蹄形断面ともに同じような分布を示した。2.0m/sと縦流換気風速が少し強くなったため、熱気流は拡散されトンネル下方に低下した。

長方形断面同士、馬蹄形断面同士による垂直温度分布の比較では、縦流換気風速1.5m/sとほぼ同じような傾向を示した。

縦流換気風速2.5m/sの場合、図5(3)に示すように垂直温度分布は、長方形断面、馬蹄形断面ともに同じような分布を示した。縦流換気風速が少し強くなったため、熱気流は拡散され更に下方に低下した。天井が高いS12×6、H12×6のトンネル断面の場合には2.5m/sと縦流換気風速が強くなったため熱気流が乱れ、垂直温度分布が波状となった。
長方形

馬蹄形

(1) 縦流換気風速1.5m/s

長方形

馬蹄形

(2) 縦流換気風速 2.0m/s

長方形

馬蹄形

(3) 縦流換気風速 2.5m/s

図4　6分経過後の長手方向におけるトンネル中心線上の天井下の熱気流の水平温度分布
長方形

馬蹄形

(1) 縦流換気風速1.5m/s

長方形

馬蹄形

(2) 縦流換気風速2.0m/s

長方形

馬蹄形

(3) 縦流換気風速2.5m/s

図5　6分経過後の火源から100m下流側におけるトンネル中心線上の無次元垂直温度分布
### 4. まとめ

トンネル火災における縦流換気時の熱気流性状について数値シミュレーションを発熱速度5MWで行い、長方形、馬蹄形のトンネル断面による違いについて調べ、次のような結果が得られた

(1) 長手方向のトンネル中心線上の天井下の熱気流温度は、同じ発熱速度、縦流換気風速では長方形断面より馬蹄形断面の方が高くなった。また、天井下の熱気流温度は、トンネル幅が広く、トンネル天井が高くなるほど低くなった。

(2) 縦流換気風速1.5m/sの場合、風上側への遡上距離は、長方形断面より馬蹄形断面の方が長くなる傾向を示した。遡上阻止の臨界風速は長方形断面では約2.0m/s、馬蹄形断面では約2.5m/sとなり、馬蹄形の方が若干強い風速となった。

(3) 縦流換気時、火源から下流側の無次元化した垂直温度分布は、トンネル幅が広くなるほど熱気流の厚みは薄くなったが、トンネル天井高さによっては、ほとんど変わらなかった。

本報告では、長手方向のトンネル中心線上の垂直断面の、熱気流温度分布を主に調べた。トンネル断面形状による違いを更に詳細に調べるためには、今後、横方向のトンネル断面の温度分布、速度分布等の違いについて調べていく必要があろう。

## 参考文献

1）高速度道路調査会：トンネル内自動車火災時の対応手法に関する研究報告書、(1985)

2）渡部勇市 他：大断面トンネル火災における縦流換気時の煙流動シミュレーション、消防研究所報告、96,pp77-81（2003）

3）村上周三：CFDによる建築・都市の環境設計工学、東京大学出版会、(2000)

4）梶島岳夫：乱流の数値シミュレーション、養賢堂、pp192-194（1999）

5）谷井篤三：トンネル火災、安全工学、Vol.19,No.5 (1980)
# Differences of fire plume behavior between the cross-sectional shapes of the tunnel in longitudinal forced ventilation. Analysis result of numerical simulation by CFD

(Abstract)

Yuichi Watanabe

(Accepted July 14, 2004)

A numerical simulation of fire plume behavior was carried out in longitudinal ventilation and how fire plume behavior changed by cross-sectional shapes of the tunnel, was examined. The cross-sectional shapes of the tunnel were made to be two types of rectangle and horseshoe.

As the result, the air plume temperature under the ceiling of horseshoe cross section rose in comparison with the rectangle. The horseshoe cross section in comparison with rectangular was more lengthened on upstream distance from fire source to the windward.
技術報告

# 合成色素製造工場火災の概要及び合成色素の危険性評価

岩田 雄策、傅 智敏、古積 博

(平成16年7月15日受理)

### 1. はじめに

平成15年8月、神奈川県横浜市の癸巳化成株式会社横浜工場から危険物第5類に該当すると考えられる合成色素（ナフトールエローS）による火災が発生し、横浜市消防訓練センターから消防研究所にナフトールエローSに関する危険性評価依頼があった。これを受けて、消防研究所においてナフトールエローSに対して消防法に規定された危険物確認試験を実施した。また、各種測定装置によってナフトールエローSに対して熱的危険性評価を行った。本稿では火災の概要及びナフトールエローSの危険性評価試験の結果を報告する。

### 2. 火災の概要

### 2.1 発生日時等

出火日時：平成15年8月27日（水）14時22分頃

覚知日時：平成15年8月27日（水）14時26分

鎮火：平成15年8月27日（水）15時08分

完全镇火：平成15年8月27日（水）15時42分

### 2.2 発生場所

癸巳化成株式会社横浜工場（横浜市金沢区）

### 2.3 被害

#### 2.3.1 人的被害

死者：1名

負傷者：1 名（中等症）

#### 2.3.2 物的被害

準耐火6階建て、2,807㎡のうち、4階作業場146㎡が焼損した。

### 2.4 出火原因（推定）

焼損状況等から4階部分の作業場に設置されていた粉砕機付近で、粉砕工程を終えた粉末状のナフトールエローSが出火したと考えられた。ナフトールエローSの固形物を粉砕機によって粉末にする工程で発生した摩擦熱によって、粉末状のナフトールエローSが発熱・発火したと推定された。

### 2.5 化学工場の概要

出火化学工場は医薬品、染毛料、化粧品等用の合成色素、無機顔料等の製造所であった。

## 3 ．ナフトールエローSの熱的危険性評価

### 3.1 危険性評価の概要

ナフトールエローS（フラビン酸ニナトリウム塩）の熱的危険性の評価を消防法に規定された試験方法に従って、走査型熱量計（DSC）を用いる熱分析試験及び圧力容器試験を行った。次いで、試料の粒度の発熱開始温度及び発熱速度等の熱的危険性への影響を熱重量-示差熱分析(TG-DTA)、自然発火試験装置（SIT）及び断熱式熱量計（ARC）を用いて調べた。

### 3.2 試料

ナフトールエロ-Sの分子式は $ C_{10}H_{4}N_{2}Na_{2}O_{8}S $ で、構造式を図1に示す。この物質の主な用途は黄色の染料である $ ^{1)} $ 。実験に試料として癸巳化成株式会社製のナフトールエロ-Sを使用した。DSC、TG-DTA及び圧力容器試験の実験においては、試料を篩い分けしないでそのまま使用した。

SIT、ARC及びDy(ダイナミック)-TG（速度制御熱重量分析）の実験においては、試料を篩い分けて測定に用いた。篩い分けは、粒径(d)によって、試料A（d<105μm）、試料B（105μm
図1 ナフトールエロ-Sの構造式

### 3.3 実験方法及び測定条件

以下の6種類の実験を行った。DSCを用いた熱分析試験及び圧力容器試験については、消防法危険物第5類の危険物確認試験方法に従って実施した。DSCでの測定回数は5回以上行った。

3.3.1 DSC

・装置：理学電機株式会社製 Thermo Plus 2 DSC8230 高純度金属（In, Sn, Pb, Al）を用いて熱量の較正を行なった。

・標準物質：過酸化ベンゾイル（BPO）[日本油脂]を2mg使用した。2,4-ジニトロトルエン（DNT）[和光純薬]を1mg使用した。

· 异温速度：10K/min

· 测定雾团氖：窒素

· 測定容器：SUS製密閉セル（SC-DSC用セル）

#### 3.3.2 压力容器試験

·装置：压力容器试验器（容积：200cm $ ^{3} $ ）

・オリフィス径：1mm及び9mm

· 破裂板の破裂压力： $ (6.0\pm0.5)\times10^{2} $ kPa

· 异温速度：40K/min

· 测定雾困気：空気

・測定容器：アルミニウム製容器

3.3.3 TG-DTA

·装置：理学電機株式会社製 TG 8120

· 异温速度：10K/min

· 测定雾困気：空気

· 空気流量：60mL/min

・試料容器：アルミニウム製開放セル

· 试料重量：2.1mg

3.3.4 SIT

SITは試料容器から容器外への熱損失がない状態（断熱状態）で発熱開始温度等を測定し自然発火の危険性を評価する装置である。SITについて、装置の概要は次のとおりである。試料を窒素雰囲気下である雰囲気温度に保持しておき、試料温度が安定した状態で空気を流し始める。空気に切り替えた後、試料内に挿入した熱電対が発熱を検知した時、外側のヒーターが作動し、雰囲気温度と試料内温度が一致するように温度制御（断熱制御）する。断熱制御に入る温度差は0.01℃である。SIT装置の詳細及び測定例については文献を参照されたい $ ^{2,3} $ 。

·装置：島津製作所製 SIT-2

・環境温度等の測定条件

環境温度等の測定条件を変えて、SIT実験（SIT実験A-C）を行った。それぞれの予熱時間等の測定条件は次のとおりである。なお環境温度とは試料容器の外の実際の雰囲気温度のことをいう。

##### 3.3.4.1 SIT测定条件A

·環境温度：245.4℃

·予熱時間：窒素気流5mL/min中で100分間保持。

·空気流量：5mL/min

·加熱開始から停止時間：9,874min（6.9日）

· 试料量：0.926g

3.3.4.2 SIT测定条件B

·環境温度：273.0℃

·予熱時間：窒素気流5mL/min中で100分間保持。

·空気流量5mL/min

·加熱開始から停止時間：9,903min（6.9日）

· 试料量：0.929g

##### 3.3.4.3 SIT测定条件C

·環境温度：272.3℃

・予熱時間：0（室温から空気を流して昇温した。）

·空気流量：0-8mL/min

・加熱開始から停止時間：21,600min（15日）

· 试料量：0.929g

#### 3.3.5 Dy-TG（速度制御熱重量分析）

Dy-TG測定は試料の重量減少速度に応じて昇温速度（加熱速度）を制御する方法で、速度制御熱重量分析と呼ばれる $ ^{4)} $ 。重量減少速度が一定になるように自動的に昇温速度を制御し、重量減少速度がある設定値を超えると降温制御となることが特徴である。重量変化に対する温度に関する高分解能のデータが得られ、発熱開始温度を正確に求めることができる。

試料の発熱開始温度（分解開始温度）を求め、粒径によって発熱開始温度が異なるかどうかを調べるために、Dy-TG測定（速度制御熱重量分析）を行った。Dy-TG測定において、一定の重量減少速度（0.002wt.%/s）となるような昇温温度に制御した。

·装置：理学電機株式会社製 TG 8120

· 测定雾团氖：空氖

·空気流量：60mL/min

・試料容器：アルミニウム製開放セル

· 试料重量：1.97-2.09mg

· 试料粒径：
試料A（d<105μm）及び試料C（210μm

図２において200℃付近に吸熱ピークが見られた。この温度に達した時の試料の測定を中止して観察すると融解が見られなかったことから、試料の融解でなく熱分解によるピークであると考えられる。文献ではナフトールエロ－Sの融点は151℃となっていて、本実験結果と異なっている。

### 4.2 压力容器试验

圧力容器試験において、オリフィス径1mmの時、10回の測定中9回破裂板が破裂した。オリフィス径9mmの時、7回の測定中1回破裂板が破裂した。実験結果から試料の「熱分解の激しさ」について「危険性有り」と判定され、ランク2の危険性であることが判った $ ^{9,7)} $ 。

### 4.3 危険物第5類（自己反応性物質）の判定結果

消防法危険物第5類の危険物確認試験方法に従って、DSC（熱分析試験）及び圧力容器試験を行った。試験結果に基づき、ナフトールエローSは第二種自己反応性物質の危険性を有すると判定された。

図２ ナフトールエロ－SのDSC曲線

図3 ナフトールエロ-Sの発熱開始温度と反応熱の関係。直線は過酸化ベンゾイル及び2,4-ジニトロトルエンの反応熱にそれぞれ、0.8、0.7を掛けた値を結んだもの。Tonset及びH_{R}はそれぞれ発熱開始温度、反応熱を表す。

### 4.4 TG-DTA

ナフトールエローSの代表的なTG-DTA曲線を図4に示す。横軸は時間（min）を、縦軸は温度差による起電力差（μV）を示す。図4において372℃で発熱が開始し、378℃で発熱ピークが見られた。発熱開始温度はDSCの場合とほとんど同じであった。DTAによって密閉式試料セルを用いた場合、反応熱を求めることができるが開放式試料セルを用いた場合、発熱ピークに熱分解による発熱の他に燃焼による発熱も含まれているため、反応熱を求めなかった。また、燃焼が熱電対の位置と離れたところで起こり、発生した熱が全て熱電対に伝わらないことも反応熱を求めることができない理由の一つである。

### 4.5 SIT

SIT測定条件A（雰囲気温度245.4℃で6.9日間）、SIT測定条件B（雰囲気温度273.0℃で6.9日間）、SIT測定条件C
図4 ナフトールエロ-SのTG-DTA曲線

図5 ナフトールエロ-Sの速度制御重量分析曲線（重量減少速度:0.002wt.%/s、試料Aの粒子径<105μm、試料Cの粒子径>210μm）

（雰囲気温度272.3℃で15.0日間）のいずれの測定条件でも発熱しなかった。試料Aの発熱開始温度は、280℃以上であることが推定された。SITにおいては、試料中に空気を流通させるため、空気と接触する粒子の単位重量当たりの表面積が増加すると発熱開始温度が低下する。そのため、粒径が小さくなると発熱開始温度は低下すると予想される。最も小さい粒径の試料Aでも発熱しなかったことから、SITにおいて、試料A以上の粒径の試料でも発熱しないことが考えられる。なおSITで制御可能な雰囲気温度の最大値が280℃であるため、270℃以上に雰囲気温度を上げて実験を実施しなかった。

### 4.6 Dy-TG（速度制御热重量分析）

上述のようにSITで雰囲気温度を280℃以上に設定できないため、TGを用いて発熱開始温度と粒径の関係を調べた。速度制御熱重量分析の結果を図5に示す。試料A及び試料Cにおいて3段階の熱分解による重量減量が見られた。一段目の熱分解は100℃付近から、二段目の熱分解は380℃付近から、三段目の熱分解は430℃付近から開始した。図5における100℃の分解は図4の100℃付近の吸熱ピークに相当する。火災危険性を比較するために、380℃で開始した熱分解による重量減少を基に検討した。

粒径に依らず最初の熱分解による発熱が約380℃から開始した。温度の経時変化を見ると380℃で熱分解が始まるまでは約17K/minで昇温し熱分解が始まると降温制御となっていた。図5から、発熱開始温度に関して粒径による有意な違いは見られない。2つの重量減少曲線はほぼ同じであることから、同じ分解反応が起こったと考えられる。今回の測定条件では、発熱開始温度の低下は見られなかったが、粒径がさらに小さいと発熱開始温度が低下する可能性が考えられる。

### 4.7 ARC

粒径を変えて実施したARCの測定結果を表1に示す。試験番号1と2、試験番号3と4、試験番号5と6はそれぞれ同条件の測定である。発熱開始温度は熱安定性の指標で、発熱速度、最大圧力及び圧力上昇速度は熱分解の激しさを表す指標である。試料A-Cの発熱開始温度は558-573K（285-300℃）であった。DSCの発熱

表 1 ARCの測定結果

試料	試料A	試料B	試料C
粒径,d(μm)	d<105	105<d>149	210<d>6
試験番号	1	2	3	4	5	6
試料量(g)	1.1	1.1	1.0	1.0	1.0	1.0
試料容器の重量(g)	9.7	9.7	9.8	9.7	9.7	9.7
発熱開始温度(K)	558	558	568	573	568	573
最高温度(K)	677	674	673	675	683	683
最大発熱速度(K/min)	293	273	278	270	284	284
最大圧力(MPa)	4.4	4.5	3.2	3.8	3.5	3.8
最大圧力上昇速度(MPa/min)	12.5	10.5	8.4	10.8	6.1	11.5
開始温度（372℃）がARCの測定値よりも高くなった理由として、DSCが昇温測定であることが考えられる。また、DSCの方がARCよりも発熱に対し感度が低いことも理由として考えられる。

試料Aの発熱速度の最大値は、293K/minで圧力上昇速度の最大値は12.5MPa/minであった。ARCの断熱制御の能力は最大でも20K/minなので、最大発熱速度を示した時点では断熱制御はされていない状態での測定値である。表1から試料の粒径による発熱開始温度、最大発熱速度、最大圧力及び最大圧力上昇速度に変化がないことが判る。以上から今回の測定条件では、発熱開始温度及び最大発熱速度等に粒径の影響はないものと考えられる。

### 5. まとめ

神奈川県横浜市の化学工場で危険物第5類に該当すると考えられる合成色素（ナフトールエローS）による火災が発生した。ナフトールエローSに対して消防法に規定された危険物判定試験を実施した。また、DTA及びARCを用いて、熱的危険性を実施し、粒径との相関を調べた。その結果、以下のことが判った。

1）DSCと圧力容器試験の結果からナフトールエローSは第二種自己反応性物質の危険性を有する。

2）Dy-TG（速度制御熱重量分析）の測定結果からナフトールエロ-Sの発熱開始温度は約380℃であった。

3）DTA及びARC等を用いて粒径との相関を調べた。本実験の測定条件の範囲で、発熱開始温度、発熱速度及び圧力上昇速度等に粒径の影響はなかった。

## 参考文献

1）化学大事典编集委员会 编集：“化学大辞典6”，共立出版（1967）

2）琴寄崇：“液体有機過酸化物の熱爆発温度”，産業安全研究所報告，RIIS-RR-93，pp.117-131（1994）

3）桃田道彦，岩田雄策，古積博：“動物性飼料の自然発火に関する研究報告書”，消防研究所研究資料，第58号（2003）

4）日本熱測定学会 編集：“熱量測定・熱分析ハンドブック”，丸善株式会社（1999）

5）菊地武史："ARCによる反応性化学物質の熱暴走危険性の評価"，住友化学，1989-I，pp.61-81（1989）

6）菊地武史：“ARC測定データの実装置への適用方法”，住友化学，2001-I，pp.62-70（2001）

7）吉田忠雄，田村昌三 编著：“反応性化学物質と火工品の安全”，大成出版社（1988）

8）金子良昭、木村歩，和田有司，松永猛裕，吉田信生，田村昌三，吉田忠雄：“反应性化学物質の火災・爆発危険性の予測（Ⅲ）－伝爆性境界物質－”，工業火薬，Vol.49，No.3，pp.168-175（1988）

9）消防庁危険物規制課 監修，危険物技術研究会 編集："危険物確認マニュアル"，新日本法規出版(1990)
# Thermal Risk Evaluation of Naphthol Yellow S

(Abstract)

Yusaku Iwata, Zhi-Min Fu, and Hiroshi Koseki

(Accepted July 15, 2004)

Naphthol yellow S was involved in a fire in a chemical plant in Yokohama city on August 27, 2003. The outline of the fire was reported. The thermal risk evaluations of naphthol yellow S following Japanese Fire Service Law using the differential scanning calorimeter (DSC) and pressure vessel test were conducted. The thermal risk was investigated using thermogravimetry (TG), the spontaneous ignition tester (SIT) and the accelerating rate calorimeter (ARC). The relationship between the particle diameter and thermal properties was studied by the thermal analysis. The conclusions were made as follows:

(1) Naphthol yellow S was classified in the second self-reactive substance following the test method prescribed in the Japanese Fire Service Law.

(2) The heat release onset temperature of naphthol yellow S was about $ 380^{\circ} $ C when the TG measurement with constant heat rate (dynamic TG) was applied.

(3) The particle diameter did not influence thermal properties of naphthol yellow S on the basis of the results of the SIT and the ARC.
技術報告

# 地震被害情報の共有と活用への1つの試み

座間 信作、遠藤 真、細川 直史、

関沢 愛、高梨 健一、渡邊 洋己 $ ^{*} $

(平成16年7月16日受理)

### 1. はじめに

阪神・淡路大震災の教訓の一つである被害情報の早期把握の実現を目指し、市町村レベルでの地震被害情報の効率的な収集方法の提案とシステム化及び検証を行ってきた $ ^{1)} $ $ ^{3)} $ 。また、合理的な応急対策の意思決定に資するため、実被害情報の活用として被害の時空間的変化を予測することが重要であるとし、市町村レベルで導入の容易な延焼予測システムを開発してきた $ ^{4)} $ 。しかし、これらは各自治体内での活用を想定しているため、閉じた系となっている。

南海トラフ沿いを震源とする巨大地震の発生が危惧されている現在、その被害は極めて広域にわたるものと推定される $ ^{5)} $ ことから、1市町村内での防災活動だけでは被害の軽減化には限度があり、より広域的な相互連携、応援体制を構築しておくことが必要となってきている。それを実現するためには、まずそれぞれの地域での様々な情報を共有する必要がある。

消防庁では、阪神・淡路大震災以降、地震等大規模災害での被害情報等の共有を図り、円滑な広域応援を情報面から支援するためのネットワークを構築してきている $ ^{6} $ 。また、2003年7月、中央防災会議の「防災情報の共有化に関する専門調査会」は、今後3年程度を目処に防災情報の共有・活用を進めるべきであるとの報告をまとめている $ ^{7} $ 。

そこで、地震被害情報の共有・活用を可能とするべく、上記消防研究所が開発してきている情報収集システムと消防庁ネットワークの連携を試み、検証を行ったので報告する。

## 2 ．消防庁広域応援支援システム $ ^{6)} $ の概要

このシステムは、大規模災害発生時における広域応援時の初動体制及び応援隊の被災地での活動を支援するため、消防庁が保有するデータに加え、緊急消防援助隊等が必要とする情報を提供することを目的としたネットワークシステムで、平成13年7月に運用を開始している。管理されるデータとしては、以下のものがある。

1）全国の地形、道路、目標物、主要建物等の基盤データ

2）火点、要救助者、建物倒壊、浸水区域等の被害情報

3）現場指揮本部、応急救護所、警戒区域設定情報等の現地活動情報

ここで、2）、3）は災害時に現地消防本部の広域応援支援システムの端末から入力するものである。

図1は、このネットワークにおける情報の流れを示したもので、消防庁防災情報システムの一つである広域応援支援システムと各消防本部（図1ではクライアント）とをINS64を介して結んでいる。被災地管轄消防本部から入力された被害情報等は、広域応援システムサーバーに送られ、これらの情報を消防庁、都道府県、消防機関が地図上に表示し確認することができる。また消防庁が保有する被災地域の水利等の情報も併せて表示することができることから、広域・甚大災害に対する緊急消防援助隊編成・出動・活動のための支援情報が得られることになる。

### 3. 被害情報収集システムの概要 $ ^{2)} $

このシステムは、WindowsCE上で作動する携帯型情報端末（PDA）またはWindows上で作動するPC端末及びホストPCからなる（図2）。情報収集端末はGPS、地図を搭載しており、調査担当者は現場で被害状況を確認しながら、被害個所に該当する地図上の地点をペンでタップするだけで、位置座標、被害程度などの被害情報を簡単に入力することができる。この被害情報は、消防庁が纏める災害報告の項目を網羅するものとなっている。ホスト側では、PHS技術を基盤に用いた独自の通信システム（FiReCOS） $ ^{8} $ を介して端末から送られた情報を統合処理する他、火災情報があった場合には延焼予測を行い、その結果を端末に送信することができる。
図1 消防庁広域応援支援システムの構成と情報の流れ

図２ 被害情報収集システムの構成

### 4. 延焼予測システムの概要 $ ^{4)} $

このシステムは、地震発生後に消防本部に集約される出火情報を基に、放任火災とした場合の延焼状況を予測するものである。火災情報が収集端末から入力されホストに送られてきた場合には、この情報がホストシステムで自動的に取り込まれ、延焼予測が行われる。このシステムの特徴は、市町村での導入の容易性を考慮し、シミュレーションに必要な建物情報を市販の住宅地図から取得していること、建物データから予め延焼経路データを作成しておくことで、PCを用いて極めて短時間（1件の火災に対して1－2秒）での延焼予測を可能としていることである。これによって、地震発生後に得られる風向、風速や出火点（面）情報の条件を入力すれば、ほぼ瞬時に延焼シミュレーションができることから、現場での活用が期待できる。図3は放任火災に対する3時間後までの延焼状況を1時間毎に示したもので、濃く塗りつぶした建物は炎上中であることを示す。

## 5 ．広域応援支援システムと被害情報収集システムとの連携

2. および4. で述べたように、広域応援支援システムは、被災地管轄消防本部からの情報入力があってはじめて情報の利活用が可能となる。しかし、要員確保の困難さから、災害時に迅速に被害情報を収集しシステムに入力することは、なかなか困難なことのように思われる $ ^{1)} $ 。一方、3. で述べた被害情報収集システムにおいては、地域住民等による情報収集を基本としており、災害現場から災害
対策本部、消防本部等に送られた情報をそのまま広域応援支援システムに入力できれば、極めて効率的である。そこで、異なったコンセプトで構築され、扱う情報の構造もそれぞれ異なる両システム間で、できるだけ多くの情報を共有できるようにリンクさせることを試みた。なお、これらのシステムは1台のPCの同じOS上で稼動するものである。

まず、両システムで扱っている情報の共通項目および部分を抽出する。例えば、要救助者は広域応援システムでは独立した項目となっていて、属性として位置（座標）、人数等をもっている。一方、情報収集システムでは、データ構造的には被害項目が優先されていることから、火災、建物被害、崖崩れ等の被害項目の下に要救助者に関するデータがある。従って、情報収集端末から広域応援システムに受け渡す際には、これら全ての被害項目の下にある要救助者を抽出する必要がある。以上のような両者のデータ構造の対応関係を整理した結果を表1に示す。

情報収集端末からホストPCに送られた被害情報から上述の手続きで抽出された共有情報を広域応援端末に受け渡すために、共有フォルダを用意し新規情報を登録する。広域応援端末ではこの共有フォルダを一定時間間隔で監視し、内容が更新された場合に新規共有情報を取得する。その後は通常の広域応援端末で行う入力操作が自動で行われ、ネットワークを通じて広域応援システムサーバーに送信できることになる（図4参照）。なお、この連携は技術的に可能か否かの検討を行ったものであり、現在のところ実際に運用されているわけではない。

### 6. 広域応援支援システムと延焼予測システムとの連携

消防庁の広域応援支援システムサーバーには、全国対応を可能とするため住宅地図が用意されている。従って、上述したように延焼予測を行うことが可能な状況にある。消防本部端末から火災情報が入力された時に、この情報に基づいて延焼予測が行われ、その結果を共有することができれば、管轄消防機関のみならず、応援消防部隊の配備に関係する消防関係機関での有効活用が期待できる。平常時においても延焼予測システムを活用することによって、地域の火災危険度を把握し、消防計画、消防戦術の見直しを行うことが可能となるであろう。

そこで、端末からの延焼予測要求に応じることができ

図3 延焼予測システムの出力例

放任火災に対する1時間毎の推定された延焼状況

図４ 被害情報収集システム、広域応援支援システム、延焼予測システムとの連携のしくみ
表1 広域応援支援システムと被害情報収集システムが扱う情報の対応関係
るように、延焼予測システムと広域応援支援システムとのリンクを図った。なお図3では、延焼予測結果は一棟毎の予測状況を表示していたが、ここでは、通信の負荷をできるだけかけないようにするため、結果は燃えている建物等時線で結んだコンタ-表示することとした（図5）。

情報の流れは次のようになる。

(1) 消防本部等に設置された端末からの延焼予測要求に基づき、火災情報を受け取った広域応援システムサーバーは延焼予測システムサーバーのフォルダにその情報をFTPで送付する。

表 2 広域応援支援システムで延焼予測が可能な地域

埼玉県	所沢市
神奈川県	横須賀市，平塚市，小田原市，茅ヶ崎市
秦野市，厚木市，伊勢原市，海老名市
山梨県	甲府市，富士吉田市
長野県	岡谷市，飯田市，諏訪市，伊那市
岐阜県	中津川市
静岡県	静岡市，浜松市，沼津市，清水市，三島市
富士宮市，富士市，伊東市，島田市，磐田市
焼津市，掛川市，藤枝市，御殿場市，袋井市
浜北市
愛知県	豊橋市，岡崎市，豊田市，半田市，豊川市
津島市，碧南市，刈谷市，安城市，西尾市
蒲郡市，常滑市，東海市，大府市，知多市

※所沢市、横須賀市は6弱と予想される地域ではない。

※名古屋市を除く

(2) 延焼予測システムでは、一定時間毎（1秒）にこのフォルダを監視し、出火点情報があればそれに基づいてシミュレーションを開始する。

(3) 結果をコンターの形で広域応援システムサーバーのコンター用フォルダにFTPで送る。

(4) 広域応援システムサーバー側でコンター用フォルダを監視し、コンター情報があればデータを取得し、地図データ上に表示を行い消防本部に返信する。

現時点で実際に延焼予測が可能な地域は、表2に掲げる地域である。これはその発生が逼迫している東海地震で、震度が6弱以上になると予想されている地域 $ ^{5} $ を含む人口5万人以上の都市を対象としており、地震火災の危険度の高いと考えられる地域から優先的に利用可能とするためという判断に基づいている。現時点では、予め延焼経路を作成しておく必要があり、全国の全ての地域を対象とすることが出来なかったが、今後は延焼予測要求があった時に、対象地域について経路作成する方向で検討中である。なお、広域応援支援システムは大規模災害対応に重きをおいているため、複数自治体にまたがる火災を考慮しておく必要がある。そのため、本延焼予測システムでは自治体単位の建物データを拡張し、対象自治体の建物データに近隣自治体のデータの一部を加えるようにデータを作成している。

### 7. 検証

以上述べてきた3つのシステムのリンクに関して、実機を用いた次の2項目に関して実証試験を行った。

(1) 被害情報収集システム（ホストPC）と広域応援支援システムとの連携試験

図 5 広域応援支援システムでの延焼予測結果表示例

被災地現場から入力された火災情報（左：情報収集端末）を用いて、広域応援支援システムとリンクされた延焼予測システムで延焼シミュレーションを行い、延焼範囲を時間（ここでは30分）毎のコンターで表示。
(2) 広域応援支援システムと延焼予測システムとの連携試験

(1)については、消防研究所において、

1）火災を含む模擬被害情報を情報収集端末からホストPCに送る、

2）共有フォルダーを介して広域応援システム端末に受け渡す、

3）INS64を介して消防庁の広域応援支援システムサーバーに自動的に送信する、

4）火災延焼予測や被害登録を処理する、

5）広域応援システム端末でこれらの情報を受信する、という一連の情報の流れについて検証を行った。

その結果、INS64の回線が繋がっている状態においては、収集端末から送信後5分以内に返信されたことが確認された。この時間の内訳は以下のとおりである。収集システム（ホストPC）は、1分間隔で被害情報端末からのデータを監視し、共有フォルダに30秒以内でデータを送る設定としている。広域応援サーバーでは、データベースへの格納後、出火点情報をFTPフォルダに送り、延焼シミュレーション側では1秒間隔でそれを監視して、情報を取得後、延焼予測を行い出力する。その結果はコンター用フォルダに送られ、コンター表示を行うが、このときのファイル監視周期は30秒に設定してある。従って、以上のシステム処理は、主にフォルダ監視、送信と延焼予測（2－3秒）程度であるので、2分余りの時間が費やされ、残りはINS64での送信時間となり、通常時のINS64では通信に3分はかからなかったことになる。しかし、地震直後においては、公衆回線を用いていることから輻軾に巻き込まれる恐れが大きく、迅速・的確な情報把握のためには、INS64回線の見直しも重要な検討事項になると思われる。なお、広域応援サーバーに登録されたデータ数にも実行時間が左右されることが確認されており、今後登録されるデータが増えた場合にシステムの負荷が許容時間を超える可能性がある。

一方、(2)については、以下3項目について検証を行った。

1）広域応援支援システムと延焼シミュレーションシステム間のFTPによるファイル転送

2）延焼シミュレーションサーバーの処理能力

3）複数端末からの同時アクセス、延焼予測要求に対する負荷試験

1）については、とくに問題は発生しなかった。また2）に関しては、99出火点を最大負荷として入力した計算において、応答は1分30秒であり、広域応援支援シス

表 3 広域応援支援システムと延焼予測システムの連携実証試験結果

応答性試験結果

No	SIM実行条件	同時にSIM実行から最後の機器に完了通知が届くまで	延焼SIM計算時間	画面表示実行から表示までの時間
1	出火点×1点によるSIM実行	5分15秒	3分	-
2	2分23秒	2分	-
3	4分15秒	4分	-
4	延焼範囲(範囲内に10家屋程度)	6分18秒	5分	-
5	7分30秒	7分	-
6	によるSIM実行	8分33秒	8分	-
7	既登録の災害情報の出火点から延焼SIM用出火点に移行時	15分20秒	15分	-
8	既登録の災害情報の延焼範囲から延焼SIM用延焼範囲に移行時	8分30秒	8分	-
9	出火点×99点によるSIM実行	8分15秒	5分25秒	-
10	4分16秒	4分	1分12秒
11	7分17秒	4分40秒	1分15秒
テム側のタイムアウト設定の2分に対応できており、問題はなかった。3）については、消防庁において、10台の広域応援システム端末をサーバ一側のHUBに接続し、同時に火災情報送信、延焼予測要求を行うという負荷試験を行った。その結果を表3に示す。10台の端末からの同時延焼予測要求において（No.1－6）、各端末で1火点および1延焼範囲（複数火点に相当）を設定した場合には特に問題は起きていない。

表3のNo.7、No.8では、広域応援システムに既に登録されている出火点を用いているが、これには最大15分かかっている。これに関しては、データベースに登録されていた5万点以上のデータ検索時間およびデータベースの不具合による処理時間の遅れによることが、後の解析から明らかになった。現時点ではデータベースの不具合はプログラムの改良により解消されている。また、No.9からNo.11は、1台の端末で出火点99箇所を設定した場合で、処理時間は4分から8分であった。

広域応援サーバーへの登録が行われると、ほぼ瞬時に延焼サーバーへの計算要求が行われ、待ち行列に入る。延焼サーバーでは、順番に延焼シミュレーションを実施する。今回の実証試験で処理に要した時間は最長15分であることから、待ち時間制限を20分に設定することとした。これによって、計算要求がよほど集中しない限り支障なく処理が行われるものと期待される。

以上から、通信にかかる時間的な課題は残るものの、現場からの被害情報をほぼシームレスにかつリアルタイムに共有でき、また災害の拡大予測結果（ここでは火災延焼）をも共有できることが確認された。

### 8. おわりに

近い将来、南海トラフ沿いの巨大地震が発生する可能性が大きいとの見通しが纏められ、それに対応すべく情報面では被害情報の共有と防災情報の活用が謳われてきている中で、阪神・淡路大震災の教訓を踏まえて消防庁および消防研究所が構築してきた防災情報システムを連携させることを試みた。現時点では、連携システムが実際に運用されているわけではないが、技術的に可能であることが実証されたことは、国、県、市町村が独自に開発してきている防災情報システムで扱っている情報の共有も可能であることを示している。

今後、既存防災情報システムの実態調査を通して、国レベルから市町村レベルまで共有すべき情報の整理、情報共有のあり方を分析整理し、適切な防災活動を支援できるよう災害情報の共有化を進めることが極めて重要である。

## 謝辞

システム構築、検証に際してご協力いただいた消防庁防災情報室関係諸氏に感謝の意を表する。

## 参考文献

1）座間 信作、細川 直史、関澤 愛：地震被害情報の効率的収集について、地域安全学会論文報告集、No.7、pp.78-81（1997）

2）座間 信作、遠藤 真、細川 直史、畑山 健、柴田 有子、原田 隆：被害情報収集システムの開発—消防活動支援情報システムの一構成要素として—、地域安全学会論文報告集、No.11、pp.113-116（2001）

3）座間 信作、畑山 健、遠藤 真、細川 直史、田村 裕之、関澤 愛、高梨 健一、新井場 公徳：携帯型情報端末による地震被害情報収集実験、地域安全学会論文報告集、No.12、pp.1-4（2002）

4）関澤 愛、高梨 健一、遠藤 真、座間 信作、山瀬 敏郎、篠原 秀明、佐々木 克憲：リアルタイム延焼予測に基づく消防活動支援情報の出力システム—消防活動支援情報システムの支援用エンジンとして—、地域安全学会論文報告集、No.11、pp.117-120 (2001)

5）內閣府：http://www.bousai.go.jp/jishin/chubou/nankai/8/index.html

6）消防庁防災情報室：緊急支援情報システム検討報告書、2001

7）內閣府：http://www.bousai.go.jp/jishin/johokoyoyu/

8）田村 裕之、細川 直史、遠藤 真、座間 信作、志賀 崇、村田 敏哉：無線LANとPHSを用いた防災無線ネットワークの実大実験、地域安全学会論文集、4、pp.201-206（2002）
# An Attempt at Share and Exploitation of Earthquake Damage Information

(Abstract)

Shinsaku Zama, Makoto Endo, Masafumi Hosokawa, Ai Sekizawa, Ken'ichi Takanashi, and Hiroki Watanabe

(Accepted July 16, 2004)

It is very important to obtain precise disaster information more quickly and easily, and also to share the information with disaster-related organizations in a seamless manner for rational emergence responses just after a large earthquake. From this point of view, Fire and Disaster Management Agency (FDMA) has constructed the network through which most of fire departments and prefectural divisions responsible for disaster can share disaster information. This network is, therefore, expected to reinforce wide-area assistance, but it is available only when disaster information is fed up by the fire departments close to actual disaster sites. Then, we have been developing the portable information terminal that can easily enter disaster information and transmit it to a fire department from disaster sites. Since this is, however, a part of a closed system in a municipality, we tried to link the system and FDMA's network in order to seamlessly share disaster information entered at disaster sites. Furthermore, we linked the fire-spreading prediction system with the network at FDMA for utilization of disaster information. Organizations connecting to the network are able to obtain immediately disaster information and simulation results of fire spreading and to make rapid and precise arrangements for wide-area assistance, and also to utilize this network system for fire prevention measures in usual state.