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消防研究所研究資料 64 号

消防用防火服の快適性能、機能性能の評価に関する

研究報告書

平成 16 年 6 月

独立行政法人 消防研究所

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消防研究所研究資料 64 号

消防用防火服の快適性能、機能性能の評価に関する

研究報告書

平成 16 年 6 月

独立行政法人 消防研究所

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まえがき 本報告書は平成 14 年 4 月から平成 17 年 3 月までの 3 年間、独立行政法人消防研究所で

実施している重点研究「消防用防火服の総合的な性能評価手法に関する研究」の二年度の

「消防用防火服の快適性能、機能性能に関する研究」についての成果をまとめたものであ

る。 2002 年 5月 7日、京浜島不燃ごみ処理センターで火災が発生し、消防活動に従事した消

防隊員が濃煙と熱気に包まれ 1 名が死亡、4 名が負傷した。死亡した隊員は全身熱傷を負

っており、他の４名の隊員もかなりの熱傷を負った。また、同年 11 月 18 日、別府市南立

石マンション火災でフラッシュオーバーが発生し、消火活動中の消防隊員 1 名が死亡、3

名が負傷したが、これもまた、犠牲者となった 4名はかなりの熱傷を負った。これらの火

災活動において、消防隊員が着用していた防火服が、どの程度の耐熱性能を有するのかは、

意外に知られていない。

一方、消防隊員用防火服の性能開発は初めは如何に耐熱性能を与えるかが主目的であっ

たが、訓練などの活動時に不快感を訴える消防隊員は快適性能、機能性能に関して強く要

望することから、現在は快適性能、機能性能と耐熱性能の相反する性能をいかに両立させ

るかが課題となっている。

快適性能、機能性能の評価は ISO などの国際会議で議論され始めたところであるが、世

界的に認められた評価方法はないのが現状である。このような現状に鑑みて、消防研究所

では２年ほど前から「消防用防護服の総合的な評価手法に関する研究」を立ち上げ、耐熱

性能のみでなく、快適性能、機能性能を含めた評価手法を確立し、日本の実情に合った消

防用防火服の性能基準値の提案を最終目的とした研究を進めてきた。

本報告書の執筆担当は、次の通りである。

九州大学大学院芸術工学院人間工学教室栃原裕研究室 ： 7 章、9 章 文化女子大学文化服装学研究所所長田村照子研究室 ： 6 章、9 章 東京消防庁消防科学研究所 ： 8 章、9 章 独立行政法人消防研究所 箭内、篠原、畑野 ： 第 1～3 章、5 章、9 章 畑野 ： 4 章

平成 16 年 6 月

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目 次

１ 序章 ...........................................................................................................................13

1.1 初年度の研究成果の概要 ....................................................................................... 13 1.1.1 文献調査 ............................................................................................................ 13 1.1.2 消防隊員用防火服生地の一般性能、耐熱性能 .................................................. 13 1.1.3 サーマルマネキンを用いた防火服の耐熱性能の評価 ....................................... 14

1.2 本年度の研究概要 .................................................................................................. 16 1.2.1 本年度の研究の進め方 ...................................................................................... 16 1.2.2 消防用防護服性能評価手法研究会の構成 ......................................................... 16 1.2.3 本年度の研究内容.............................................................................................. 16

1.3 文献調査................................................................................................................. 18 1.3.1 文献調査方法 ..................................................................................................... 18 1.3.2 文献調査結果 ..................................................................................................... 18 1.3.3 消防用防火服の快適性能・機能性能評価に関する最近の動向 ........................ 19

２ 試験防火服生地の選定 ...............................................................................................22

2.1 試験防火服の仕様 ..................................................................................................... 22 2.2 ２社からの防火服の提案 .......................................................................................... 22 2.3 試験防火服の決定 ..................................................................................................... 23 2.4 各章における試験防火服名....................................................................................... 24

３ 消防隊員用防火服生地の一般性能、耐熱性能 ............................................................25

3.1 一般性能................................................................................................................. 25 3.1.1 引張強さ ............................................................................................................ 25 3.1.2 低い放射熱に暴露された場合の生地の残留強度 .............................................. 25 3.1.3 引裂強さ ............................................................................................................ 25 3.1.4 表面湿潤性......................................................................................................... 26 3.1.5 洗濯収縮耐性 ..................................................................................................... 26 3.1.6 液体化学薬品浸透耐性 ...................................................................................... 27

3.2 耐熱性能.................................................................................................................... 27 3.2.1 耐炎性（ISO 15025） ....................................................................................... 27 3.2.2 火炎暴露による防護性能................................................................................... 28 3.2.3 放射熱暴露による防護性能 ............................................................................... 29 3.2.4 対流熱暴露による防護性能 ............................................................................... 30 3.2.5 火炎と放射熱の両方の暴露による防護性能（TPP 試験）............................... 30

3.3 まとめ ....................................................................................................................... 31

４ 消防隊員用防火服生地の快適性能 .............................................................................33

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4.1 装置および試験試料 ................................................................................................. 33 4.2 測定項目の単位、計算式、語彙、測定条件、装置の校正、精度 ............................ 35 4.3 測定結果と考察......................................................................................................... 40 4.4 まとめ ....................................................................................................................... 60

5 サーマルマネキンによる耐炎性能の評価 ....................................................................61

5.1 概要 ........................................................................................................................ 61 5.2 測定項目、試験防火服、実験条件......................................................................... 61 5.3 防火服の暴露前後のサイズ、収縮率、写真観察................................................... 62 5.4 耐炎性能................................................................................................................. 64 5.5 まとめ ....................................................................................................................... 68

６ 発汗サーマルマネキンによる快適性能、機能性能の評価 ..........................................70

6.1 目的 ........................................................................................................................... 70 6.2 方法 ........................................................................................................................... 71

6.2.1 発汗サーマルマネキンの構造ならびに制御特性 .............................................. 71 6.2.2 被験服の構成 ..................................................................................................... 74 6.2.3 防護服を構成する被服材料ならびに複層材料の熱・水分関係性能 ................. 77 6.2.4 発汗サーマルマネキンによる防護服の熱・水分移動の測定―測定条件と測定手順 ................................................................................................................................... 84 6.2.5 スキンモデルによる衣服内気候の測定 ............................................................. 87

6.3 結果 ........................................................................................................................... 88 6.3.1 消防用防護服の顕熱抵抗................................................................................... 88 6.3.2 消防用防護服の潜熱抵抗................................................................................... 91 6.3.3 スキンモデルによる衣服内気候の検討 ............................................................. 94

6.4 考察 ......................................................................................................................... 100

7 防火服着用時の生理的・心理的負担 .........................................................................102

7.1 はじめに.................................................................................................................... 102 7.2 研究方法.................................................................................................................... 103

7.2.1 被験者................................................................................................................. 103 7.2.2 運動負荷テスト .................................................................................................. 103 7.2.3 着衣条件 ............................................................................................................. 104 7.2.4 実験手順 ............................................................................................................. 105 7.2.5 実験実施場所、時期及び環境条件 ..................................................................... 106 7.2.6 測定項目及び測定方法 ....................................................................................... 107 7.2.7 統計処理 ............................................................................................................. 108

7.3 研究結果.................................................................................................................... 109 7.3.1 体温 .................................................................................................................... 109 7.3.2 心拍数..................................................................................................................117

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7.3.3 被服内気候 ..........................................................................................................119 7.3.4 全身総発汗量...................................................................................................... 127 7.3.5 衣服付着汗量...................................................................................................... 128 7.3.6 主観申告 ............................................................................................................. 129 7.3.7 各測定項目間の相関関係.................................................................................... 143

7.4 考察 ........................................................................................................................... 145 7.4.1 生理反応 ............................................................................................................. 145 7.4.2 心理反応 ............................................................................................................. 146

7.5 結論 ........................................................................................................................... 148 7.6 引用文献.................................................................................................................... 149 7.7 参考文献.................................................................................................................... 149

８ 消防隊員による防火衣のフィールド試験 .................................................................150

8.1 フィールド試験の概要............................................................................................ 150 8.2 試料 ......................................................................................................................... 150 8.3 実施日時及び実施場所............................................................................................ 151 8.4 被験者 ..................................................................................................................... 151 8.5 実施方法.................................................................................................................. 151 8.6 測定項目及び測定方法............................................................................................ 155 8.7 測定機器等 .............................................................................................................. 159 8.8 実施結果.................................................................................................................. 159 8.9 まとめ ..................................................................................................................... 173

９ 今年度の報告書のまとめ .........................................................................................174

9.1 文献調査.................................................................................................................. 174 9.2 試験防火服の選定 ................................................................................................... 174 9.3 消防隊員用防火服生地の一般性能、耐熱性能 ....................................................... 175 9.4 消防隊員用防火服生地の快適性能.......................................................................... 177 9.5 サーマルマネキンによる耐炎性能の評価............................................................... 177 9.6 発汗サーマルマネキンによる快適性能、機能性能の評価 ..................................... 177 9.7 防火服着用時の生理的・心理的負担 ...................................................................... 178 9.8 消防隊員による防火衣のフィールド試験............................................................... 179

10 おわりに..................................................................................................................180

資 料 ..................................................................................................................181

付属資料.......................................................................................................................... 182

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図表一覧

図 1.2.1 消防用防護服性能評価法研究会の位置付け ................................................. 16 表 1.2.2 消防用防護服性能評価手法研究会の委員構成 ............................................. 17 表 1.3.2 文献の概要（1/2）.......................................................................................... 18 表 1.3.2 文献の概要（2/2）.......................................................................................... 19 表 1.3.3 消防用防護服の快適性能・機能性能評価項目 ............................................. 20 表 2.2.1 A 社より提案された防火服の仕様................................................................ 22 表 2.2.2 K 社より提案された防火服の仕様................................................................ 22 表 2.2.3 選択された 5 種類の試験防火服の仕様 ........................................................ 23 表 2.3 決定した試験防火服の仕様.............................................................................. 23 表 2.4 各章における試験防火服名.............................................................................. 24 表 3.1.1 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の引張強さ（単位 ：N）25 表 3.1.2 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の残留引張強さ（単位 ：N）

............................................................................................................................... 25 表 3.1.3 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の引裂強さ（単位 ：N）26 表 3.1.4 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の表面湿潤性 .................... 26 表 3.1.5 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の洗濯収縮性 (単位 ：％)

............................................................................................................................... 26 表 3.1.6 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の液体化学薬品浸透耐性.. 27 表 3.2.1 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の耐炎性能........................ 28 表 3.2.2 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の火炎暴露に対する防護性

能............................................................................................................................ 29 表 3.2.3 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の放射熱暴露による防護性

能............................................................................................................................ 29 表 3.2.4 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の一般性能、耐熱性能 ..... 30 表 3.2.5 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の火炎と放射の両方の暴露

による防護性能...................................................................................................... 30 表 4.1 快適性防火衣の構成......................................................................................... 34 表 4.2 快適性防火衣の重量（単位:g） ....................................................................... 34 表 4.3 快適性防火衣の生地......................................................................................... 34 表 4.2.1 測定項目、単位、計算式 .............................................................................. 35 表 4.2.2 語彙 ............................................................................................................... 37 表 4.2.3 測定条件........................................................................................................... 37 図 4.2.1 Ｐart Ｃ 校正結果 ...................................................................................... 38 表 4.2.4 校正要件........................................................................................................ 39 表 4.2.5 校正結果........................................................................................................ 39 表 4.2.6 装置の繰返し精度 ......................................................................................... 39

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表 4.3.1 快適性防火衣の ASTM F1868-98 および ISO11092 の測定結果................ 40 図 4.3.1 快適性防火衣の熱抵抗 .................................................................................. 40 図 4.3.2 快適性防火衣の等温蒸発抵抗 ....................................................................... 41 図 4.3.3 快適性防火衣の等温蒸発抵抗（除水準②） ................................................. 42 図 4.3.4 快適性防火衣の熱抵抗と蒸発抵抗................................................................ 42 図 4.3.5 防火衣の熱抵抗と蒸発抵抗の相関................................................................ 43 図 4.3.6 熱抵抗と蒸発抵抗の相関（除水準②） ........................................................ 43 表 4.3.2 防火衣の熱抵抗と蒸発抵抗の比 ................................................................... 44 図 4.3.7 防火衣の熱抵抗と蒸発抵抗の比 ................................................................... 44 図 4.3.8 標準環境下でのトータル熱損失 ................................................................... 45 図 4.3.9 絶縁値 ........................................................................................................... 46 図 4.3.10 快適性防火衣の熱抵抗と絶縁値 ................................................................. 46 図 4.3.11 透過指数 ...................................................................................................... 47 図 4.3.12 水蒸気透過性 .............................................................................................. 47 図 4.3.13 快適性防火衣の透過指数と透過性.............................................................. 48 表 4.3.3 快適性防火衣の重量（単位：ｇ）................................................................ 48 図 4.3.14 快適性防火衣の重量（単位：ｇ）.............................................................. 48 図 4.3.15 快適性防火衣の熱損失 ................................................................................ 49 表 4.3.5 アメリカの代表的な防火衣のトータル熱損失 ............................................. 50 表 4.3 快適性防火衣の生地......................................................................................... 51 図 4.3.18 生地の目付 .................................................................................................. 51 表 4.3.3.6 生地の熱損失（単位：W/m2） .................................................................. 52 図 4.3.19 生地の熱損失 .............................................................................................. 52 図 4.3.20 生地目付と乾熱損失.................................................................................... 53 図 4.3.21 生地目付けと乾熱損失（除生地Ｅ） .......................................................... 53 図 4.3.22 生地目付と蒸発熱損失 ................................................................................ 54 図 4.3.23 生地目付と蒸発熱損失(除生地Ｂ)............................................................... 54 図 4.3.24 生地目付とトータル熱損失......................................................................... 55 図 4.3.25 生地目付とトータル熱損失(除生地Ｂ)........................................................ 55 表 4.3.7 生地の加成性 ................................................................................................ 56 図 4.3.26 生地の加成性 .............................................................................................. 56 表 4.3.3.8 加成性 ........................................................................................................ 57 図 4.3.27 加成性 ......................................................................................................... 57 図 4.3.29 乾熱損失のばらつき.................................................................................... 58 図 4.3.30 蒸発熱損失のばらつき ................................................................................ 58 表 5.2.1 実験した防火服の仕様 .................................................................................. 62 表 5.2.2 サーマルマネキンの実験条件 ....................................................................... 62 図 5.3.1 暴露前の各防火服のサイズ........................................................................... 62 図 5.3.2 暴露後の各防火服の収縮率（平面） ............................................................ 63 図 5.3.3 暴露後の各防火服の収縮率（たるみ） ........................................................ 63

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図 5.3.4 各防火服の暴露前後の状態........................................................................... 64 表 5.4.1 サーマルマネキン試験結果一覧 ................................................................... 64 図 5.4.1 各防火服と火傷割合の関係........................................................................... 65 図 5.4.2 火傷の時間変化（5 秒暴露）........................................................................ 66 図 5.4.3 執務服の体の部位ごとの火傷割合（５秒暴露）.......................................... 67 図 5.4.4 防火服の体の部位ごとの火傷割合（５秒暴露）......................................... 67 表 5.4.2 火傷割合（頭部を除く）と生存率、死亡率や重症度の関係........................ 68 図 6.2.1.1 分割および各部位表面積 ........................................................................... 71 図 6.2.1.2 発汗サーマルマネキンの全システム図 ..................................................... 72 図 6.2.1.3 吐出孔位置における断面図........................................................................ 73 表 6.2.2.1 被験服の構成 ............................................................................................. 74 表 6.2.3.1 対象とした材料・服・着用状態 ................................................................ 77 図 6.2.3.1 布別・消防用防護服別・着用別における保温性....................................... 79 図 6.2.3.2 布別・消防用防護服別・着用別における通気性....................................... 80 図 6.2.3.3 布別・消防用防護服別・着用別における透湿性....................................... 81 図 6.2.3.4 布地別の吸湿性.......................................................................................... 82 図 6.2.3.5 吸水性（たて方向の吸水速度） ................................................................ 82 図 6.2.3.6 吸水性（よこ方向の吸水速度） ................................................................ 83 図 6.2.3.7 吸水性（吸水量） ...................................................................................... 83 図 6.2.4.1 サーマルマネキン（タム） ......................................................................... 84 図 6.2.4.1 スキンモデル装置 ...................................................................................... 87 表 6.3.1.1 顕熱抵抗の測定結果表............................................................................... 89 図 6.3.1.1 執務服及び消防用防護服 4 種の顕熱抵抗 ................................................. 90 図 6.3.1.2 執務服及び消防用防護服 4 種の部位別顕熱抵抗....................................... 90 表 6.3.2.1 潜熱抵抗の測定結果表............................................................................... 92 図 6.3.2.1 Evaporative Heat loss（蒸発による熱損失）から求めた潜熱抵抗......... 93 図 6.3.2.2 Heat supply（供給熱量）から求めた潜熱抵抗 ..................................... 93 図 6.3.2.3 顕熱抵抗と潜熱抵抗の関係........................................................................ 93 図 6.3.3.1 衣服内温度 ................................................................................................. 95 図 6.3.3.2 衣服内絶対湿度.......................................................................................... 96 図 6.3.3.3 衣服外温度 ................................................................................................. 97 図 6.3.3.4 衣服外絶対湿度.......................................................................................... 98 図 6.3.3.5 平均表面温度............................................................................................... 99 表 7.2.1 被験者の身体特性 .......................................................................................... 103 表 7.2.2 防火服、執務服の概要................................................................................... 104 図 7.2.1 実験手順......................................................................................................... 105 図 7.2.2 本室の平均放射温度 ...................................................................................... 106 図 7.2.3 赤外線放射強度.............................................................................................. 106 表 7.2.3 主観申告の評価尺度 ...................................................................................... 108 図 7.3.1 直腸温の変化 ................................................................................................. 109

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表 7.3.1 直腸温の分散分析結果....................................................................................110 表 7.3.2 直腸温の下位検定結果....................................................................................110 図 7.3.2 平均皮膚温の変化 ...........................................................................................111 表 7.3.3 平均皮膚温の分散分析結果 ............................................................................112 表 7.3.4 平均皮膚温の下位検定結果 ............................................................................112 図 7.3.3 平均体温の変化...............................................................................................113 表 7.3.5 平均体温の分散分析結果 ................................................................................114 表 7.3.6 平均体温の下位検定結果 ................................................................................114 図 7.3.4 直腸温と平均皮膚温の差の変化 .....................................................................115 表 7.3.7 直腸温と平均皮膚温の差の分散分析結果 ......................................................116 表 7.3.8 直腸温と平均皮膚温の差の下位検定結果 ......................................................116 図 7.3.5 心拍数の変化 ..................................................................................................117 表 7.3.9 心拍数の分散分析結果....................................................................................118 表 7.3.10 心拍数の下位検定結果..................................................................................118 図 7.3.6 腹部の被服内温度の変化 ................................................................................119 図 7.3.7 腹部の被服内湿度の変化 ............................................................................... 120 表 7.3.11 腹部の被服内温度の分散分析結果............................................................... 120 表 7.3.12 腹部の被服内温度の下位検定結果 .............................................................. 120 図 7.3.8 胸部の被服内温度の変化 .............................................................................. 121 図 7.3.9 胸部の被服内湿度の変化 ............................................................................... 122 表 7.3.13 胸部の被服内温度の分散分析結果 .............................................................. 122 表 7.3.14 胸部の被服内温度の下位検定結果 ............................................................. 122 図 7.3.10 肘部の被服内温度の変化 ............................................................................. 123 図 7.3.11 肘部の被服内湿度の変化 ............................................................................. 124 表 7.3.15 肘部の被服内温度の分散分析結果 .............................................................. 124 表 7.3.16 肘部の被服内温度の下位検定結果 .............................................................. 124 図 7.3.12 大腿部の被服内温度の変化 ......................................................................... 125 図 7.3.13 大腿部の被服内湿度の変化 ......................................................................... 126 表 7.3.17 大腿部の被服内温度の分散分析結果........................................................... 126 表 7.3.18 大腿部の被服内温度の下位検定結果........................................................... 126 図 7.3.14 全身総発汗量 ............................................................................................... 127 図 7.3.15 衣服付着汗量 ............................................................................................... 128 図 7.3.16 温冷感評価（全身） .................................................................................... 129 図 7.3.17 温冷感評価（頭部） .................................................................................... 130 図 7.3.18 温冷感評価（胸部） .................................................................................... 130 図 7.3.19 温冷感評価（大腿部）................................................................................. 131 図 7.3.20 温冷感評価（背部） .................................................................................... 131 表 7.3.19 温冷感の分散分析結果................................................................................. 132 表 7.3.20 温冷感（全身）の下位検定結果 .................................................................. 132 表 7.3.21 温冷感（胸）の下位検定結果...................................................................... 133

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表 7.3.22 温冷感（頭）の下位検定結果...................................................................... 133 表 7.3.23 温冷感（大腿）の下位検定結果 .................................................................. 134 表 7.3.24 温冷感（背）の下位検定結果...................................................................... 134 図 7.3.21 温熱不快感評価（全身） ............................................................................. 135 図 7.3.22 温熱不快感評価（頭）................................................................................. 136 表 7.3.25 温熱不快感の分散分析結果 ......................................................................... 136 表 7.3.26 温熱不快感（全身）の下位検定結果........................................................... 136 表 7.3.27 温熱不快感（頭）の下位検定結果 .............................................................. 137 図 7.3.23 自覚運動強度の評価（全身）...................................................................... 138 図 7.3.24 自覚運動強度の評価（足） ......................................................................... 139 表 7.3.28 自覚運動の分散分析 .................................................................................... 139 表 7.3.29 自覚運動強度（全身）の下位検定結果 ....................................................... 139 表 7.3.30 自覚運動強度（足）の下位検定結果........................................................... 140 図 7.3.25 湿度感の評価 ............................................................................................... 141 表 7.3.31 湿度感の分散分析結果................................................................................. 142 表 7.3.32 湿度感の下位検定結果................................................................................. 142 図 7.3.26 全身温冷感と直腸温 .................................................................................... 143 図 7.3.27 全身温冷感と平均皮膚温 ............................................................................. 143 図 7.3.28 全身温熱的不快感と直腸温 ......................................................................... 144 図 7.3.29 全身温熱的不快感と平均皮膚温 .................................................................. 144 表 8.2 主な特徴 ........................................................................................................ 150 図 8.2 試料外観 ........................................................................................................ 150 表 8.3 実施日時等..................................................................................................... 151 表 8.4 被験者 ............................................................................................................ 151 表 8.5 モデル消防活動 .............................................................................................. 152 図 8.5.1 モデル消防活動........................................................................................... 153 図 8.5.2 実験場所の消防署庁舎及び裏庭の北側平面図 ........................................... 154 図 8.5.3 実験場所の消防署庁舎及び裏庭の北側立面図 ........................................... 154 図 8.5.4 実験の進行 .................................................................................................. 155 図 8.5.5 実験行程...................................................................................................... 155 表 8.6 主観申告......................................................................................................... 157 図 8.6.1 測定部位...................................................................................................... 158 図 8.6.2 試料内側温・湿度 ....................................................................................... 158 図 8.6.3 体表面温度 .................................................................................................. 158 表 8.8.1 外気温・湿度 .............................................................................................. 159 表 8.8.2 発汗量（平均）........................................................................................... 160 図 8.8.1 発汗量（平均）........................................................................................... 160 図 8.8.2 防火衣内温度（平均） ................................................................................ 161 図 8.8.3 防火衣内湿度（平均） ................................................................................ 162 図 8.8.4 体表面温度（平均）.................................................................................... 163

205

図 8.8.5 心拍数（平均）........................................................................................... 164 図 8.8.6 鼓膜温度（平均） ....................................................................................... 164 図 8.8.7 運動強度...................................................................................................... 165 図 8.8.8 温冷感 ......................................................................................................... 165 図 8.8.9 温熱的不快感 .............................................................................................. 166 図 8.8.10 湿度感 ....................................................................................................... 166 図 8.8.11 水準 1 ........................................................................................................ 168 図 8.8.12 水準 2 ........................................................................................................ 168 図 8.8.13 水準 3 ........................................................................................................ 169 図 8.8.14 水準 4 ........................................................................................................ 169 図 8.8.15 水準１ ....................................................................................................... 171 図 8.8.16 水準２ ....................................................................................................... 171 図 8.8.17 水準３ ....................................................................................................... 172 図 8.8.18 水準４ ....................................................................................................... 172 表 9.2 決定した試験防火服の仕様............................................................................ 174 表 9.3 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の一般性能、耐熱性能 ...... 175

－13－

１ 序章 1.1 初年度の研究成果の概要

主要な成果の概要は次の通りである。 1.1.1 文献調査

Torviらの総説をもとにしながら、過去の消防用防火服に関連した研究について調査し、消防用防火服の研究の現状を大凡把握した。また、防火服が熱を受けた際の防火服内部の

熱的性状に関する数値計算モデルのレビューを行い、それらの現状を把握した。 さらに、本年度の研究計画になっている消防用防火服の快適性、機能性に関して

ISO/ASTM 関連規格や JICST の文献調査を行い、本年度の研究の参考とした。 1.1.2 消防隊員用防火服生地の一般性能、耐熱性能 日本の代表的な都市で採用している防火服生地 6 種類および消防団用防火服生地 2 種類

の一般性能、耐熱性能などを ISO 11613:1999 のアプローチ A（欧州仕様）に示されている性能試験法により調べた結果の要約は次の通りである。 （１）一般性能

１）引張強さ及び低い放射熱に暴露された場合の生地の残留強度 特殊な生地（ニット生地）は、通常防火服に使用されている生地に適用される ISO

5081:1977（ストリップ法）では試料幅を一定値に保つことができないため測定できなかった。そのため、他の方法で測定する必要がある。しかし、その他の防火服生地

についてはいずれも要求性能値 450 N を十分満足していた。 ２）引裂強さ ISO 4674:1977 の方法 A2

特殊な生地（ニット生地）は、通常防火服に使用されている生地に適用される ISO 4674:1977 の方法 A2 では試料幅を一定値に保つことができないため測定できなかった。そのため、他の方法で測定する必要がある。しかし、その他の防火服生地につい

てはいずれも要求性能値 25N を十分満足していた。 ３）表面湿潤性

外側素材生地の噴霧率は ISO 4920:1981「繊維製品―織物の表面湿潤耐性（噴霧試験）の測定」にしたがって試験した際の要求性能値 4 以上を十分満足していた。

４）洗濯収縮耐性 外側素材全体生地の洗濯寸法変化は、ISO 5077:1984「繊維製品―洗濯および乾燥

による寸法変化の測定」にしたがって試験した際に縦方向、横方向ともに要求性能値

３％以下を要求しているが、要求を満たさないものもあり、洗濯収縮性に関しては日

本独自の性能基準値（6％程度）を設けるか、ISO の基準値（３％）を設定するかは検討する必要がある。

５）液体化学薬品浸透耐性 20℃で 40％の水酸化ナトリウム（NaOH）、20℃で 36％の塩酸（HCL）、20℃で

30％の硫酸（H2SO4）、White Spirit （不明なためここではベンジンを使用）を用いて、ISO 6530:1990「防火服―液体化学薬品に対する保護―液体浸透に対する素材の耐性の測定」にしたがって試験した際の流出は要求性能値 80％以上であり十分満足していた。

－14－

（２）耐熱性能 １）耐炎性

ISO 15025 にしたがって試験した際の耐炎性はある消防団用の防火服生地以外は、耐炎性の要求性能基準の火炎伝ぱ性（最上部、左右の端部まで火炎が達しないこと）、

炎滴着火性（火炎を伴った滴下物や、溶融滴下物がないこと）、穴空きの有無（火炎が

接炎した際に試料に穴が空いてはならないこと）、残炎時間（平均値が 2s 以下）、残じん時間（平均値が 2s 以下）を十分満足した。

２）火炎暴露による防護性能 ISO 9151 にしたがって試験した際の火炎暴露による防護性能は、消防団用の防火

服生地以外は、要求性能基準値の HTI2４≧13、HTI24－HTI12≧4 を十分満足した。 ３）放射熱暴露による防護性能

ISO 6942 にしたがって試験した際の放射熱暴露による防護性能は、消防団用の防火服生地以外は、要求性能基準値のｔ24≧18、ｔ24－ｔ12≧5、熱透過率≦48 を十分満足した。

４）対流熱暴露による防護性能 ISO 11613：1999 の付属書 A にしたがって 180℃の試験温度で試験した際の対流熱

暴露による防護性能は、要求性能基準の試料が溶融、滴下、分離または発火しないこ

と、また 5％を超えて収縮しないことを十分満足した。 1.1.3 サーマルマネキンを用いた防火服の耐熱性能の評価 （１）ラウンドロビン試験

世界でサーマルマネキンを所有する 10 研究所で、３種の単一層防火服、暴露時間 3～5 秒、下着の有無などの同一条件でラウンドロビン試験を行った結果、消防研究所所有のサーマルマネキン試験について次のようにまとめることができる。 １） 消防研究所でのサーマルマネキンへの火災暴露環境は部位によっては、最小熱流束、

最大熱流束はそれぞれ約 30ｋW/m2、約 150ｋW/m2とかなりかけ離れているが、マネキン体表面 122 個のセンサー全体の平均熱流束では 81ｋW/m2～84ｋW/m2である。

２）日本で所有する 2 体のマネキン同士の関係では、消防研究所所有のマネキンで試験した場合の方が、第 2 度+第 3 度火傷割合が大きくなる傾向がある。

３）世界の他のマネキンとの比較では、3 秒暴露条件の試料Ｂ、Ｃに対する火傷データを除くと、消防研究所で測定された第 2 度＋第 3 度火傷割合は世界の他の研究所所有のサーマルマネキンで測定されたそれらの平均値に約 6％加えた値に相当する。

（２）Ｎ社製防火服などのサーマルマネキンによる耐熱性評価 Ｎ社より依頼を受けた作業服、防火服のサーマルマネキンを用いた耐熱評価をまとめ

ると次のようになる。 １）作業服を 84±4ｋＷ/ｍ２の熱環境に 3 秒暴露した場合、生存率は高いが重症度は重

症となり、専門施設への入院が必要となる。 ２）防火服を 84±4ｋＷ/ｍ２の熱環境に 4～8 秒暴露した場合、生存率は高いが、重症度

は暴露時間により 4 秒暴露が軽症、6 秒暴露が中等症、8 秒暴露が重症となり、本当の安全な暴露時間は 4 秒暴露までであり、それ以上の暴露は入院が必要となる。

－15－

（３）A 市の消防局が使用の防火服などのサーマルマネキンによる耐熱性評価 Ａ市消防局より依頼を受けた現用防火服、改良防火服のサーマルマネキンを用いた耐

熱評価をまとめると次のようになる。 １）現用防火服を 84±4ｋＷ/ｍ２の熱環境に 4 秒暴露した場合、特に防火長靴のひざカ

バーの防火性能が弱く、重症度で重症となるケースがある。 ２）改良防火服を 84±4ｋＷ/ｍ２の熱環境に 4～10 秒暴露した場合、現用防火服よりか

なり改善され、頭部を除いて判断すると 4、６秒暴露ならば重症度は軽症となるが、10 秒暴露の場合に重症度は中等症となるケースがある。

（４）主要都市防火服などのサーマルマネキンによる耐熱性評価 主要 6 都市の防火服のサーマルマネキンを用いた耐熱評価をまとめると次のように

なる。 １）収縮、炭化、損傷、柔軟性等の外面的、目視的な耐熱性の順序は、Ａ＞Ｂ＞＞Ｃ≥

Ｆ>Ｅ＞＞Ｄとなる。 ２）火傷範囲からみた全身の耐熱性は、Ａ≥Ｄ≥Ｂ≥Ｆ>Ｃ＞＞Ｅとなる。

Ａは下半身が優れている。Ｂは上半身特に胴体前面が優れている。 ３）総合的にはＡとＢの耐熱性が優れている。

ＡとＢの長所を組み合わせることにより耐熱性を更に向上できる可能性がある。 ４）耐熱性は素材、構成、デザインなどの複合的な結果である。要因の解析と組合せに

より耐熱性を更に向上できる余地がある。 1.1.4 生地試験結果とサーマルマネキン試験結果間の整合性の検討 サーマルマネキン試験の火傷割合と生地試験の結果との間には明確な相関が得られなか

った。この理由としては、データ数が少ないこともあるが、生地試験で得られるデータは

生地を密着した状態で試験して得られたデータであり、衣服のデザインなどの違い、すな

わち、防火服を身体に着用させた際の密着度などによる違いは生地試験では測定できない。 したがって、消防用防火服の熱に対する総合的な安全性を調べるには生地試験では不十

分であり、サーマルマネキン試験を行う必要がある。

－16－

1.2 本年度の研究概要 1.2.1 本年度の研究の進め方 本年度は消防隊員用防護服の快適性能、機能性能について研究を行うことになっている。

しかし、独立行政法人消防研究所には快適性･機能性などを生理学的･心理学的な面から研

究する研究者がいないこと、また、それらの研究をするために必要な環境適応研究実験施

設、発汗マネキンなどの設備や装置などを持っていいないことから、生理学的･心理学的な

研究をされている大学の先生、服装学の研究をされていいる大学の先生、消防庁及び消防

機関、全国消防服装協会、消防服メーカ、素材メーカ、(財団法人)日本防炎協会の参画を得て「消防用防護服性能評価手法研究会」を立ち上げ、この研究会内で審議、討論するこ

とにより研究を押し進めることとした。この関係を図 1.2.1に示す。

図 1.2.1 消防用防護服性能評価法研究会の位置付け

1.2.2 消防用防護服性能評価手法研究会の構成 本研究会は、九州大学大学院芸術工学院人間工学教室の栃原教授を委員長、事務局を財

団法人日本防炎協会とし、表 1.2.2の委員から構成されている。 1.2.3 本年度の研究内容 本研究は九州大学大学院芸術工学院人間工学教室栃原裕研究室への委託研究、文化女子

大学文化服装学研究所所長田村照子研究室への委託研究、東京消防庁消防科学研究所、財

団法人日本防炎協会との共同研究により実施した。主な研究の担当は次の通りである。 九州大学大学院芸術工学院人間工学教室栃原裕研究室 ＊ 環境試験室を用いた消防隊員による防火服の快適性能、機能性能に関する研究

文化女子大学文化服装学研究所所長田村照子研究室 ＊ 発汗マネキンを用いた防火服の快適性能、機能性能に関する研究

東京消防庁消防科学研究所 ＊ 消防隊員のフィールド試験による防火服の快適性能、機能性能

独立行政法人消防研究所 ＊ 消防隊員用防火服生地の一般特性、耐熱性能、快適性能、機能性能に関する研究

消防用防護服性能評価手法研究会

消防用防護服の総合的な性能評価手法に関する研究

防護服性能基準検討委員会

ＩＳＯ防護服研究会

共同研究

（財）日本防炎協会

自治体消防

耐熱性 快適性、機能性

－17－

表 1.2.2 消防用防護服性能評価手法研究会の委員構成

氏 名 所属、役職 委員長 栃原 裕 九州大学大学院芸術工学院人間工学教室 教授

田村 照子 文化女子大学 文化・服装学総合研究所 教授

澤田 晋一 独立行政法人産業医学総合研究所 企画調整部 研究調整官

松野 秀生 総務省消防庁 予防課 課長補佐

菅原 賢＊ 総務省消防庁 予防課 課長補佐

福永 輝繁 総務省消防庁 消防課 警防係長

森住 敏光 東京消防庁 装備部管理課 個人装備係長

鹿島 正喜＊ 東京消防庁 装備部管理課 個人装備係長

片桐 孝司 名古屋市消防局 消防部消防課 消防係長

後藤 利憲＊ 名古屋市消防局 消防部消防課 消防係長

馬木 和重 大阪市消防局 総務部施設課 主査

藤井 茂樹＊ 大阪市消防局 警防部計画情報課 警備計画係長

是松 克明 福岡市消防局 警防部警防課 警防係長

藤井 克行 全国消防長会 事業企画課 技術担当係長

箭内 英治 独立行政法人消防研究所 基盤研究部 火災研究グループ長

鈴木 健＊ 独立行政法人消防研究所 基盤研究部 火災研究グループ 主任研究官

篠原 雅彦 独立行政法人消防研究所 基盤研究部 火災研究グループ研究員

鎌形 健司 東京消防庁消防科学研究所 第一研究室 主任研究員

大竹 晃行＊ 東京消防庁消防科学研究所 第一研究室 主任研究員

古川 良知 京都電子工業㈱

岸本 健 帝人㈱ アラミド事業部 コーネックス販売課

石丸 裕美 帝人㈱ 産業資材技術センター

堀井 二三男 ユニチカ(㈱ 東京本社（分室） 特需部 担当部長（技術担当）

水田 吉映 日本カイノール㈱ 開発営業部 技術課長

立澤 幸夫 デュポン㈱ 高機能繊維事業部 課長

山田 智 帝国繊維㈱ 防災開発部 部長

安部 正毅 日本毛織㈱ ユニフォーム事業本部製造部 開発担当 主幹

小林 寿太郎 小林防火服㈱ 常務取締役

眞武 和範 全国消防服装協会 事務局長

鷲山 茂雄 共成㈱ 社長

三橋 卓也 (財)日本化学繊維検査協会 東京事業所 資材・雑貨テストラボラトリー長

駒田 一郎 ｼﾞｬﾊﾟﾝｺﾞｱﾃｯｸｽ㈱ プロダクションアンドテクニカルセンター

委 員

小川 孝裕 (財)日本防炎協会 理事兼技術部長

唐木 覚志 ㈱ｶﾈｶﾘｻｰﾁｱｿｼｴｲﾂ 主席部員 事務局

鍋倉 弘 （財）日本防炎協会 技術部 技術次長 ＊は旧委員である。

－18－

1.3 文献調査 消防用防護服の快適性能・機能性能に関する文献調査を行った。昨年度（H14 年度）調査以降の最新文献につきその概要を報告すると共に、最近の動向を纏めた。 1.3.1 文献調査方法 科学技術振興事業団の JICST ファイルから、消防用防護服の快適性、機能性に関連する最新文献を検索した。 検索条件は、次の通り。 ・検索式：［防火服＋消防服＋ (防護服+装具+防護衣)＊(消防＋消防員＋消防士)］ ＊［機能性＋快適性＋人間工学＋エルゴノミクス＋ヒートストレス＋軽量化 ＋衣服内気候＋透湿性＋透気性＋発汗＋通気性＋作業性＋活動性＋透湿性 ＋放熱性］ ・期間：2003.1.1－2004.1.31（抄録分） ・件数：4 件 1.3.2 文献調査結果 検索抽出した 4 件につき、その概要を表 1.3.2に示す。

表 1.3.2 文献の概要（1/2）

タイトル 誌名 著者名 概要

Survival 2003 （サバイバル 2003）

Text. Mon., No. Aug, 44-47 (2003)

TM / Editor

イギリスのLeed大学で開かれた第24回サバイバル会議では機能性ファブリックに注目が集まった。機能性ファブリック

はサーマルストレス、湿気コントロール、水蒸気移動特性な

どが重要であり、討議された。人間の体温調節は 35.8℃～40.9℃という狭い幅で機能するのに対し、環境温度の変化幅は極めて広い。そのため、衣服には、そのような条件下にお

いても満足のいく防護性能と快適性能が求められる。 消防用防護服に関しては、多種多様な火災に対応できるもの

で且つ快適に着用できるものでなければならない。動きを制

限したり、サーマルストレスを上げるものであってはならな

い。火災の種類によっては、EN469 仕様はオーバースペックであり、むしろ EN351 仕様が適当かもしれない。防護服機能の見直しが必要であり、エンドユーザー、ファブリック

メーカー、防護衣メーカー、学術機関の協力によるさらなる

検討が必要である。

Fire-resistant clothing & its performance testing （防火衣およ

び性能試験）

Indian Text. J., Vol. 113, No. 10, 39-45 (2003)

HIRA M A, (Synthetic & Art Silk Mills' Res. Assoc. (SASMIRA), Mumbai)

消防を始め各種現場では,多くの防護服が使用されている。こうした防護服にはまず防火性、耐熱性が重要であり、さらに

快適性、耐久性、寸法安定性、軽さなどが要求される。こう

した目的にはアラミド繊維など耐熱性の高い繊維によるも

のと、綿布や毛織物にホスホニウム化合物などによる防炎加

工がある。本報では各種難燃繊維や防炎加工及びその性能試

験について紹介した。今後、より快適で通気性が良く、必要

な耐火・耐熱性を兼ね備えた防護服の開発が求められる。

－19－

表 1.3.2 文献の概要（2/2）

タイトル 誌名 著者名 概要

火災シナリオ による消防員 装具の着用時 間と運動量

日本生理人

類学会誌, Vol. 8, No. 2; 83-89 (2003)

中橋美智子 (元東京学芸大) 生野晴美 (東京学芸大) 村山雅己 (船舶ぎ装品研) 物部博文 (横浜国大)

種々の火災に対応する消防員装具は、耐熱・耐炎性が必要と

されるために、衣服熱抵抗の高い密閉型の衣服となる。密閉

型衣服を着用しての作業は暑熱下において大きなヒートス

トレスを与えることが知られており、ヒートストレスは環境

気温、密閉衣服の着用時間、着用状況、代謝量（作業量）に

大きく関係する。 本論文では、木造家屋の半焼火災を想定したシナリオを作成

し、東京都の消防士 36 名から、アンケート調査、聞き取り調査によって装具の着用状況、着用時間、作業量の解析を行

い、消防活動におけるヒートストレス発生の状況を把握し

た。半焼、ぼや程度であれば、出動から鎮火まで 1 時間程度であり、消火活動は 30 分、ボンベを背負っての活動は 10 分程度である。1 時間程度の消火活動でも、作業内容、気温によってはヒートストレスで体調を崩す隊員がいる。何らかの

ヒートストレス対処が必要であることを示した。

林野火災にお ける消火シナ リオと消防員 装具

日本衣服学

会年次大会

研究発表お

よび特別講

演要旨集, Vol. 54th, 24-25 (2002)

中橋美智子 (元東京学芸大) 村山雅己 (船舶ぎ装品研) 物部博文 (横浜国大) 生野晴美 (東京学芸大)

林野火災の特徴は、消火活動の困難さにある。すなわち、活

動が広範囲であり勾配がある場所での移動を余儀なくされ

ることなどから、大きな運動量が必要となる。このため、冬

季であっても消火活動には多量の発汗が促されることから、

消火衣服は耐火性能と共にヒートストレス対処や作業性の

確保が必要とされる。 本研究では現場の消防士から聞き取りアンケート調査を行

い、小規模火災と中規模火災を対象として、火災発生から鎮

火までの消防士の活動シナリオを作成した。小規模火災の場

合、防火衣着用による作業の厳しい実態が把握された。中規

模以上の林野火災の場合は、活動作業も大きく行動範囲が広

いため、防火衣着用では作業に支障をきたすことから、耐火

性能よりもヒートストレス対処と作業性に大きな重点が置

かれていることが判明した。今後、作業性とヒートストレス

対処を優先し、且つ必要最低限の耐火性を備えた消防員装具

の検討を行う。

1.3.3 消防用防火服の快適性能・機能性能評価に関する最近の動向 平成 14 年度および平成 15 年度の文献調査結果に基づき、消防用防火服の快適性能・機能性能評価に関する最近の動向について以下に述べる。 消防用防火服の性能として、耐熱性だけでなく、快適性、機能性が要望されている。 消防士は過酷な熱負荷に曝されており、また一般に、着用している防護服が身体からの熱放散や水分蒸発を妨げている。 消防活動においては、暑熱環境下での作業負荷により、生理学的および心理的ストレスが生じる。特に森林火災の場合は活動が広範囲であり、勾配がある場所での移動を余儀な

くされることなどから、大きな運動量が必要となる。このため、冬季であっても消火活動

には多量の発汗が促されることから、防護服機能には耐火性能と共にヒートストレス対処

や作業性の確保が必要とされる。 防護服の設計においては、生理学的側面からの仕様を決定するに当って、まず、防護服の着用がもたらす生理学的影響を十分に把握することが必要である。

－20－

消防士の生理学的・心理的ストレスに関する本格的な研究は近年ようやく始まったばかりであるが、生理的・心理的ストレス軽減のため、最近では、消防用防護服の快適性能、

機能性能の評価に関する研究が活発に行われるようになってきた。 また、評価試験のステージも、ラボでの防護服生地試験から、防護服トータルのラボ試験・フィールド試験まで、広く行われている。消防用防護服の快適性能・機能性能に関す

る評価項目については、各ステージごとに纏めて表 1.3.3に示している。

表 1.3.3 消防用防護服の快適性能・機能性能評価項目

評価項目

(1) 発汗ホットプレートによる 防護服生地の性能評価

・全熱損失（熱抵抗寄与分+蒸気抵抗寄与分） ・熱抵抗 ・蒸気抵抗（透湿抵抗）

・熱抵抗 ・蒸気抵抗（透湿抵抗）

(2) 発汗マネキンによる 防護服の性能評価 ・全熱損失

・マネキン平均皮膚温 ・発汗時の衣服断熱性変化

(3) 消防隊員の環境試験室試験による防護服の性能評価

・生理学的反応 （直腸温、食道温、耳道温、皮膚温、皮膚湿度、 心拍数、心拍出量、一回拍出量、平均動脈圧、 前腕血流量、血漿量、血中乳酸濃度、血圧、 心電図、発汗量(体重変化)、O２消費量、 CO２産生量） ・消防服の重量変化 ・消防服内温 ・主観的評価（全般的快適性、暑さ感、湿気感、重

さ等）

(4) 消防隊員のフィールド試験による防護服の性能評価

・生理学的反応 （直腸温、皮膚温、心拍数、体重変化） ・衣服の重量変化 ・主観的評価（全般的快適性、暑さ感、湿気感等の

快適性 ； 動きやすさ、着脱のしやすさ等の機能性）

*但し、室内訓練場。 消防用防護服の特性（材料及び構成）と消防士の反応（生理学的及び主観的）の相関については、以下のような研究成果が報告されている。 ・防護服の全熱損失(W/㎡)が、生理学的反応のうちの直腸温、皮膚温、体重減少(発汗量)

と相関がある。心拍数との相関は認められず、これは個人差の影響が大きい。消防士

の主観的快適性（全般的な着用の快適性、暑さ、湿気感、重さ、柔軟さ、疲労度など）

－21－

は、湿気感を除けば、防護服の重量によって左右される。１） ・温和環境（21℃、RH65％）及び暑熱環境（39℃、RH35％）での中程度の作業活動

では、発汗ホットプレート試験での全熱損失が最も小さい 97W/㎡の場合に、生理学的反応（熱ストレス、特に皮膚温の上昇）及び主観的評価（暑さ感、湿気感）での悪化

が有意で認められる。２）３） ・冷却剤による頭部冷却と送風ファンによる頭部送風の比較実験では、頭部送風装置を

用いた方が平均皮膚温、外耳道温ともに効果が大きく、その制御も可能である。４） ・電動ファンによる上衣服内換気、ヘルメット内送風で、皮膚温上昇が抑制される。5) ・消防士の熱中症予防のためには、冷却ベスト着用と防火帽なし・防火衣上衣前面開放

が有効である。体温上昇抑制効果があって、警戒体温（38.5℃）の到達時間を遅らせることが可能。6)

消防服の防護性能と快適性能のバランスをとるためには、特に、許容できる断熱性で軽くて通気性のよい防護服の素材と構成を選ぶことが重要とされている。7) 今後、より快適で通気性が良く、必要な耐火・耐熱性を兼ね備えた防護服の開発が必要であり、生地メーカー、防護衣メーカー、学術機関の協力によるさらなる検討が求められ

ている。8) 9)

１）J.O.Stull and R.M.Duffy,“Field Evaluation of Protective Clothing Effects on Fire Fighter Physiology:Predictive Capability of Total Heat Loss Test”, Performance of Protective Clothing, Vol.7th, Issues and Priorities for the 21st Century (2000) ２）R.Barker et.al.,“Effect of Measured Heat Loss through Turnout Materials on Firefighter Comfort and Heat Stress.Part 1:Performance in a Mild Environment”, Performance of Protective Clothing, Vol.7th, Issues and Priorities for the 21st Century (2000) ３）L. Myhre et.al.,“Effect of Measured Heat Loss through Turnout Materials on Firefighter Comfort and Heat Stress.PartⅡ:Performance in a Warm Environment, Performance of Protective Clothing, Vol.7th, Issues and Priorities for the 21st Century (2000) ４）物部ら「頭部冷却による消防士装具のヒートストレス改善」, 日本生理人類学会誌, Vol.7,

No.3, 123 (2002) 5) 村山ら「消防士装具のヒートストレス改善方法について－衣服内換気と頭部送風の効果－」, 日本家政学会大会研究発表要旨集, Vol.54th, 187 (2002) 6) 町田ら「消防活動における熱中症予防対策の研究」, 消防科学研究所報, No.37, 110 (2000) 7) G.S.Chung, D.H.Lee,“A study on comfort of the protective clothing for firefighters”,

The 10th International Conference on Environmental Ergonomics (2002) 8) “Survival 2003”, Text. Mon., No. Aug, 44-47 (2003) 9) M.A.HIRA,“Fire-resistant clothing & its performance testing”, Indian Text. J., Vol. 113, No. 10, 39-45 (2003)

－22－

２ 試験防火服生地の選定 消防研究所に生地メーカ、防火服メーカ、ユーザーの消防関係の方々が出席し、今年度

の試験防火服の選定について検討した。 2.1 試験防火服の仕様

消防研究所から次のような試験防火服(案)の仕様を提示して検討を行った。 【試験防火服の仕様(案)】 試験防火衣は次の防火服から構成される。なお、これらの防火衣は現用の防火服を少な

くとも１種類は含むが、他種の防火服は現用のものでなくともよく、現用の防火服より快

適性の良いものと悪いものの両方を含むこと。この４種の快適性のランクはできる限り広

いものであること。 （１） 最も快適性の少ない防火服 （２） （１）よりも快適性がある程度良い防火服 （３） （２）よりも快適性がある程度良い防火服 （４） 最も快適性の良い防火衣服 （５） 執務服

2.2 ２社からの防火服の提案 上述の防火服の仕様書（案）に沿った防火服の提案がＡ社（表 2.2.1）、Ｋ社（表 2.2.2）

から出された。

表 2.2.1 A 社より提案された防火服の仕様

水準 No 表地 防水層 断熱層 備考

① 銀面アルミ蒸着 コード 最も快適性の悪

いもの

② アラミド（ツイル） 透湿防水＋不織布 旧 T 都市消防防火服

③ 同上 上着（透湿防水＋コード） ズボン（透湿防水＋ズボンリップ）

現用 T 都市消防防火服

④ アラミド（リップ） 上着（透湿防水＋ワップル） ズボン（透湿防水＋ズボンリップ）

現用 T 都市消防指揮隊用防火服

表 2.2.2 K 社より提案された防火服の仕様

水準 No 表地 防水層 断熱層 備考

① アラミド (280g/m2)

透湿性防水フィル

ム(100~140g/m2)ストライプ状 (200g/m2)

現用T都市消防防火服

② 同上 同上 ストライプ状 (280~300g/m2)

ＮＦＰＡ仕様 （最も重い）

③ 同上 同上 同上 現用T都市消防指揮隊用防火服

④ ①に同じ なし ①に同じ （最も軽い） ⑤ 銀面アルミ蒸着 （透湿性なし）

－23－

2.1 で提示した試験防火服の仕様に適合し、2 社から提案された防火服についても考慮し、表地やインナー生地の透湿防水層や断熱層を変えた次の表 2.2.3に示す 5 種類を選択し、この中から 4 種類を選ぶこととした。

表 2.2.3 選択された 5 種類の試験防火服の仕様

水準 No 表地 防水層 断熱層 備考

① アラミド (280g/m2)

透湿性防水フィルム

(100~140g/m2) ストライプ状 (200g/m2)

現用 T 都市消防防火服

② 銀面アルミ蒸

着(280 g/m2) 同上 同上

透湿性無し 快適性最悪

③ アラミド (240 g/m2)

同上 ﾜｯﾌﾟﾙ (150 g/m2)

現用 T 都市消防指揮隊用防火服

④ 同上 なし 同上 （最も軽い）

⑤ ①に同じ ①に同じ ストライプ状 （280~300 g/m2）

NFPA 仕様 （最も重い）

2.3 試験防火服の決定

出席した全員の多数決により表2.3に示す水準①～④に決定し、これに執務服を加えた5種類とした。

表 2.3 決定した試験防火服の仕様

水準 No 表地 防水層 断熱層 備考

① アラミド (280g/m2)

透湿性防水フィルム

(100~140g/m2) ストライプ状 (200g/m2)

現用 T 都市消防防火服

② 銀面アルミ蒸

着(280 g/m2) 同上 同上

透湿性無し 快適性最悪

③ アラミド (240 g/m2)

同上 ﾜｯﾌﾟﾙ (150 g/m2)

現用 T 都市消防指揮隊用防火服

④ 同上 なし 同上 （最も軽い） ⑤ 執務服

（注）水準②③④は上着、ズボン共に同一規格とし、いずれもポケットのみ取り付け、

反射テープ等の付属物は付けないこととした。 選んだ防火服の快適性は、水準②＜水準①＜水準③＜水準④＜水準⑤の順に良くなると

考えられる。 なお、防火服の試験時は、上記防火服以外に綿下着のT-シャツ、ブリーフ、さらに執務

服のズボンを着用することとした。これは、通常の消火作業時に着用する標準の衣服構成

のためである。ただし、執務服の試験は、T-シャツ、ブリーフのみを着用して試験することとした。

－24－

2.4 各章における試験防火服名 以後の章では試験防火服及びその生地は同一のものを使用しているが、３章から８章ま

では執筆者が異なるため、各章で異なる試験防火服名及び生地名を用いている。ここでは

その対応表を表2.4に示すので参照されたい。

表 2.4 各章における試験防火服名

防火服名 ３章 ４章 ５章 ６章 ７章 ８章 ９章 水準① 水準① 水準① 防火服1 No① PC1 水準1 水準① 水準② 水準② 水準② 防火服2 No② PC2 水準2 水準② 水準③ 水準③ 水準③ 防火服3 No③ PC3 水準3 水準③ 水準④ 水準④ 水準④ 防火服4 No④ PC4 水準4 水準④ 水準⑤ ― 執務服 執務服 執務服 CO 水準5 執務服

－25－

３ 消防隊員用防火服生地の一般性能、耐熱性能 ２章で選択した快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の一般性能、耐熱性能な

どを ISO 11613：1999 に示されている性能試験法により調べた。その結果などについて記

述する。なお、（財）日本防炎協会の防火服性能基準も参考のために記した。 3.1 一般性能 3.1.1 引張強さ 外側素材生地の破壊荷重は ISO 5081:1977「繊維製品―織物―破れ強度および伸びの測

定（ストリップ法）」にしたがって試験した際の縦方向、横方向ともに ISO 11613：1999

の性能基準では 450N 以上を要求している。 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の測定結果は表 3.1.1に示す。 表 3.1.1 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の引張強さ（単位 ：N）

(財)日本防炎協

会基準 ISO 11613：1999 水準① 水準② 水準③ 水準④

たて方向 ≧1200 ≧450 2130 1038 1430 1430

よこ方向 ≧1200 ≧450 1350 758 1300 1300

全ての試料は ISO 11613：1999 の性能基準を満足しているが、(財)日本防炎協会基準

には水準②のみが基準を満たしていない。

3.1.2 低い放射熱に暴露された場合の生地の残留強度 防火服全体生地を ISO 6942:1993「熱および火炎に対する防火服―放射熱源に暴露され

た際の材料生地の熱挙動の評価」の A 法にしたがって生地の縦方向と横方向各 1 枚を 10ｋW/ｍ２で処理する前と後で各試料の破壊荷重を ISO 5081:1977 で試験した際に縦方向、横方向の引張強さはともに ISO 11613：1999 の性能基準では 450N 以上を要求している。測定結果は表 3.1.2に示す。

表 3.1.2 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の残留引張強さ（単位 ：N）

(財)日本防炎協

会基準 ISO 11613：1999 水準① 水準② 水準③ 水準④

たて方向 ≧1200 ≧450 2064 1000 1424 1424

よこ方向 ≧1200 ≧450 1360 710 1296 1396

全ての試料は ISO 11613：1999 の性能基準を満足しているが、(財)日本防炎協会基準

には水準②のみが基準を満たしていない。

3.1.3 引裂強さ 外側素材生地の引裂強さは ISO 4674:1977「ゴムまたはプラスチックで被覆された織物

―引裂耐性の測定」の方法 A2 にしたがって試験した際の縦方向、横方向ともに ISO 11613：1999 の性能基準では 25 N 以上を要求している。 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の測定結果は表 3.1.3に示す。

－26－

表 3.1.3 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の引裂強さ（単位 ：N）

(財)日本防炎協

会基準 ISO 11613：1999 水準① 水準② 水準③ 水準④

たて方向 ≧40 ≧25 97.6 72.9 124.8 124.8

よこ方向 ≧40 ≧25 97.2 84.6 115.2 115.2

全ての試料は、ISO 11613：1999 及び(財)日本防炎協会基準の性能基準値十分満足し

ている。 3.1.4 表面湿潤性

外側素材生地の噴霧率は ISO 4920:1981「繊維製品―織物の表面湿潤耐性（噴霧試験）の測定」のスプレー法にしたがって試験した際に ISO 11613：1999 の性能基準では 4 以上を要求している。測定結果は表 3.1.4に示す。

表 3.1.4 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の表面湿潤性

(財)日本防炎協

会基準 ISO 11613：1999 水準① 水準② 水準③ 水準④

1 5 5 5 5

2 5 5 5 5

試験回数

3

≧4 ≧4

5 5 5 5

全ての試料は、ISO 11613：1999 及び（財）日本防炎協会基準の性能基準を十分満足

している。 3.1.5 洗濯収縮耐性 外側素材全体生地の洗濯寸法変化は、ISO 11613:1999 に規定されている前処理ととも

に ISO 5077:1984「繊維製品―洗濯および乾燥による寸法変化の測定」にしたがって試験した際に縦方向、横方向ともに ISO 11613：1999 の性能基準では３％以下を要求している。

快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の測定結果は表 3.1.5に示す。 表 3.1.5 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の洗濯収縮性 (単位 ：％)

(財)日本防

炎協会基準

ISO 11613：

1999 水準① 水準② 水準③ 水準④

たて ≦3 ≦3 -2.0 -2.5 -1.0 -1.0 外層

よこ ≦3 ≦3 0.0 -2.5 -1.0 -1.0

たて ≦3 ≦3 -2.0 -2.0 -2.0 ― 透湿防水層

よこ ≦3 ≦3 -2.0 -2.0 -2.0 ―

たて ≦3 ≦3 -1.5 -1.5 -3.0 -3.0 内層

よこ ≦3 ≦3 -1.0 -1.0 -2.5 -2.5

－27－

全ての試料は、ISO 11613：1999 及び（財）日本防炎協会基準の性能基準を満足して

いる。 3.1.6 液体化学薬品浸透耐性 次の薬品類を用いて、ISO 6530:1990「防火服―液体化学薬品に対する保護―液体浸透

に対する素材の耐性の測定」にしたがって試験した際に流出は ISO 11613：1999 の性能基

準では 80％を超えるものとし、最も内側への浸透はないものとするよう要求している。快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の測定結果を表 3.1.6 に示す。なお、試験に

先立ち、織物は 20℃±2℃の温度および 65±5％の相対湿度で 24 時間コンディショニングを行い、全ての試験は 10 秒の注入時間および 20℃の温度で実施することとされている。

a) 20℃で 40％の水酸化ナトリウム（NaOH） b) 20℃で 36％の塩酸（HCL） c) 20℃で 30％の硫酸（H2SO4） d) p-キシレン

表 3.1.6 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の液体化学薬品浸透耐性

(単位 ：％)

(財)日本防炎協会

基準 ISO 11613：1999 水準① 水準② 水準③ 水準④

40％NaOH ＞80% ＞80% 99.4 99.4 99.0 99.2＊ 36％HCl ＞80% ＞80% 98.5 99.5 99.5 99.5＊ 30％H2SO4 ＞80% ＞80% 97.0 98.2 99.3 99.0＊ p-キシレン ＞80% ＞80% 92.2 80.2 95.0 95.6＊

＊ 化学薬品の裏面への浸透が認められたものである。 全ての試料で化学薬品の流出が 80％を越えて ISO 11613：1999 及び（財）日本防炎協

会基準の流出に関する性能基準値を満足しているが、水準④のみが裏面への浸透が認

められ、もう一つの要求性能である「裏面への浸透がないこと」を満足しない。 3.2 耐熱性能 3.2.1 耐炎性（ISO 15025）

この試験は、ISO 15025「防護服―熱と炎に対する防護―小火源による火炎伝ぱ性試験」にしたがって試験した際に ISO 11613：1999 に定められている次の要求性能基準を満たすものとしている。

火炎伝ぱ性 ： 最上部、左右の端部まで火炎が達しないこと。 炎滴着火性 ： 火炎を伴った滴下物や、溶融滴下物がないこと。 穴空きの有無 ： 火炎が接炎した際に試料に穴が空いてはならないこと。 残炎時間 ： 平均値が 2s 以下 残じん時間 ： 平均値が 2s 以下 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の測定結果を表 3.2.1に示す。

－28－

表 3.2.1 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の耐炎性能

測定項目 外 層 内 層

炎 端に達しない 端に達しない

穴あき ない ない

着炎滴下物 ない ない

残炎（秒） ≦２秒 ≦２秒

(財)日本防炎協会

基準

残じんく秒） ≦２秒 ≦２秒

炎 端に達しない 端に達しない

穴あき ない ない

着炎滴下物 ない ない

残炎く秒） ≦２秒 ≦２秒

ISO 11613 ：1999

残じん（秒） ≦２秒 ≦２秒

炎 端に達しない 端に達しない

穴あき ない ない

着炎滴下物 ない ない

残炎く秒） 0 秒 0 秒

水準①

残じん（少） 0 秒 0 秒

炎 端に達しない 端に達しない

穴あき ない ない

着炎滴下物 ない ない

残炎（秒） 0 秒 0 秒

水準②

残じんく秒） 0 秒 0 秒

炎 端に達しない 端に達しない

穴あき ない ない

着炎滴下物 ない ない

残炎（秒） 0 秒 0 秒

水準③

残じん（秒） 0 秒 0 秒

炎 端に達しない 端に達しない

穴あき ない ない

着炎滴下物 ない ない

残炎く秒） 0 秒 0 秒

水準④

残じん（秒） 0 秒 0 秒

全ての試料は、ISO 11613：1999 及び（財）日本防炎協会基準の性能基準を満足して

いる。 3.2.2 火炎暴露による防護性能

この試験は、ISO 9151：1995「熱と炎に対する防護服―火炎暴露による熱伝達性の測定」にしたがって試験した際に ISO 11613：1999 に定められている熱伝達指数 HTI24≧13s、HTI24-HTI12≧4s を満たすものとしている。

快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の測定結果を表 3.2.2 に示す。

－29－

表 3.2.2 快適性能の異なる４種の消防隊員用防火服生地の火炎暴露に対する防護性能

(単位 ： 秒)

(財)日本防炎

協会基準

ISO 11613：

1999 水準① 水準② 水準③ 水準④

HTI24 ≧13 ≧13 15 14 15 10

HTI24-HTI12 ≧4 ≧4 4 4 4 3

水準④以外の試料は、ISO 11613：1999 及び（財）日本防炎協会基準の性能基準を満足

している。 3.2.3 放射熱暴露による防護性能 この試験は、ISO 6942：1993「熱と炎に対する防護服―放射熱暴露に対する防護服の

防護性能の評価」にしたがって試験した際にカロリメータの温度上昇曲線と 2 つのレベル曲線（苦痛曲線、水泡発生曲線）との交点の加熱開始からの時間をそれぞれｔ１、ｔ２とし

て求めると共に、元の熱流束が布地によりどの程度減衰して透過するか（熱透過率 TF％）を求める。ISO 11613：1999 中で欧州仕様の防火服生地の火炎に対する耐熱性能基準は、ｔ2 ≧ 22s、（ｔ2－ｔ1）≧6s、熱透過率(%)≦60 とされている。

一方、ISO 6942：2002 ではカロリメータがアルミニュウム製から銅板製に�