報 文 漁港等の冬季就労環境下における体感温実験とその評価−第３報− Sensory Experiments and Evaluation under Working Environments of a Fishing port during Winter − 3rd report − 木岡 信治＊ 渥美 洋一＊＊ 山本 泰司＊＊＊ 増田 亨＊＊＊＊ Shinji KIOKA，Youichi ATSUMI，Yasuji YAMAMOTO and Toru MASUDA 積雪寒冷地の冬期における漁港や港湾では、風雪等の厳しい気象条件、さらには高齢化等の要素も 加わり過酷な作業環境下にあり、作業効率低下や健康障害、作業の安全性が懸念されている。こうし た冬期就労環境を改善するために、現在、北海道の漁港・港湾においては、防風雪施設の整備が行わ れつつあるが、施設整備による作業環境改善効果の定量的な評価手法、費用対効果につながる便益の 定量的な評価方法は確立されていないのが現状である。そこで著者らは、低温室や冬期の野外を利用 した低温環境下での温熱感覚に関する被験者実験を過去に実施してきた。本研究では、過去の実験に 引き続き、被験者実験を行い、寒冷環境下における温熱心理（温熱感覚）を定量的に評価できる温熱指 標について検討した。実験に参加した被験者は20代∼ 50代の男女８名で、実験毎に45分間暴露し、 温冷感や熱的快適感などの温熱心理反応を自己申告してもらった。SET ＊や WCI など、予め抽出し た５つの温熱指標の低温環境下における適用性について検討した。検討した温熱指標はすべて有効で、 各温熱指標値と温熱感覚との関係 （回帰曲線）の男女間の差、屋内と屋外との差が認められなかった。 実用的には、既報と同様に、入力値が風速と気温のみで計算方法も簡便な WCI が最も有効であるこ とが再確認された。また、タッピング試験を実施し、温熱環境が作業能力へ及ぼす影響に関する基礎 的な検討を行った結果、温熱環境を示す温熱指標と暴露時間に応じた作業低下率を定式化できる可能 性を確認した。 《キーワード：防風雪施設；冬季就労；温熱環境指標；被験者実験；体感温度》 Working environments at fishing ports and harbors during the winter in cold regions are very severe due to strong winds and heavy snowfall, along with a trend of aging workers. Such environments may lead to the deterioration of the worker’s health, as well as a lowering of work efficiency. Wind and snow shelters with leaf in fishing port of Hokkaido have been constructed to improve the working environments during the winter. To examine the necessity of facilities such as the wind and snow shelters, we should quantitatively evaluate in terms of human sensation. In this report, we conducted sensory experiments on subjects to examine the practical application of some thermal indices in addition to previous research. We selected four male and four female subjects in their twenties to fifties. While the subjects were exposed to a given environment for 45 minutes in each experiment, they reported their thermal physiological and psychological responses such as thermal sensation/comfort and others. We examined the applicability of five thermal indices such as SET* and WCI to cold environments. We found that these indices were all available, and that there were no differences between sexes and between cold room and open air regarding the relationship（regression line）between the values calculated by each thermal index and the responses given by the subjects. Of five indices the WCI seems to be the most useful index from a practical point of view, as its method of calculation is very simple and only wind speed and air temperature are required. We also clarified influences of thermal environment and elapsed time（exposure time）on the work efficiency. 《Keywords：wind and snow shelter; working during winter; index for thermal sensation/comfort; experiment on subjects; sensory temperature》 2 寒地土木研究所月報 №661 2008年６月 ˍȅ̢̧̦͘ ˎȅུࡄ́ݪഐဥͬ൦̱̹أঐດ 積雪寒冷地の冬期における漁港や港湾では、風雪等 温熱的快適性や温冷感等の人間の温熱感覚を左右す の厳しい気象条件、さらには高齢化等の要素も加わり るのは、人体と環境との間の熱交換の結果である熱収 過酷な作業環境下にあり、作業効率低下や健康障害、 支量である。この熱交換プロセスには、おもに４つの 作業の安全性が懸念されている。こうした冬期就労環 、相対湿度 （rh） 、 温熱要素（気温（ta）、平均放射温度（tr） 境を改善するために、現在、北海道の漁港・港湾にお 風速 （v））と２つの人間側の要素である代謝量、着衣量 いては、ৢ૯Ƚˍのような防風雪施設の整備が行われ が影響していると考えられている。温熱環境を評価す つつあるが、施設整備による作業環境改善効果の定量 るためには、これらの要素を組み合わせてできた温熱 的な評価手法、費用便益分析につながる便益の定量的 指標を用いるのが便利である。従来から、幾つもの温 な評価方法は確立されていないのが現状である。この 熱環境指標が提案され、当方が知るだけでも数十の指 ため、著者等は、まず人体の温熱感覚を表す温熱指標等 標を数えることができる。しかし、オフィスなどの空 に基づく温熱環境の定量評価手法の確立が必要と考えて 調設計を目的としたものや、暑熱環境への適用を想定 いる。今までにも、 幾つかの温熱指標が提案され、 オフィ したものも多く、すべてを検討するには、多くの時間 、 と労力を要する。既報５）と同様に、i）比較的著名な指 低温環境下で系統的に実験し、 検討された例は少ない。 標、ii）その指標が導出された過程、iii）その指標が実 そこで著者らは、低温室や冬期の野外を利用した低温 用的で比較的使いやすいことを念頭に、本研究では、 環境下での温熱感覚に関する被験者実験を過去に実施 以下の５つを抽出した。これらの温熱指標については し、気温と風速のみで評価できる簡便な温熱指標であ 既報５）でも紹介したが、今一度、簡単に説明しておく。 る WCI が有効であることを示した４）５）６）。 ӱȁैဥأഽ PUȪPqfsbujwf!Ufnqfsbuvsf(t0)ȫ 本研究では、さらに実験条件と被験者を追加して、 作用温度は、気温と平均放射温をそれぞれの熱伝達 被験者実験を行い、寒冷環境下における温熱心理（温 にかかわる熱伝達率で重み付け平均化したもので、人 熱感覚）を定量的に評価できる温熱指標について新た 体からの熱伝達量を物理的に評価した最初の熱環境評 な考察を加えた。さらに、温熱心理などの主観的感覚 価の尺度と定義される ７）。本研究では、平均放射温 量のみならず、温熱環境が作業能力へ及ぼす影響に関 （MRT：Mean radiant temperature）をグローブ温度、 スを初めとする温熱環境評価の試みがあるが １）２）３） する基礎的な実験と検討を行った。 気 温、 風 速 か ら 推 定 し た。 ま た、 対 流 熱 伝 達 率 に Nishiki and Gagge ８）の式を用いた。 ӲȁTFU ɖȪTuboebse!Fggfdujwf!Ufnqfsbuvsfȫ 人体の深部層と皮膚層の２層モデルにより表現した 熱平衡方程式に基づく体感指標である。Gagge ら９）に よって開発され、ASHRAE（米国暖房・冷房・空気 調和学会）で標準的体感温度として採用されている。 簡略的には、SET ＊とは実在環境を、相対湿度が50％、 気流速度が0.1m/s、代謝量が1met および実質着衣量 が0。6clo とした標準環境に換算したときの気温に相 当し、これを体感温度と考えている。 ӳȁ໓႖ঐତ XDJȪXjoe!Dijmm!Joefyȫ 人体の皮膚温度を模した表面温度33℃の円筒から奪 われる熱量 （kcal/ ㎡ h）を気温 t（℃） と風速 v（m/s）の a ２つの変数の関数として表したものである。もともと は、寒冷環境における凍傷予防のために提案された実 験的指標で、次式で表される10）。 ( ) WCI = 10.45 + 10 v㧙v (33㧙ta ) = f (v)(33㧙ta ) （1） ৢ૯Ȝˍȁཡ໓ୱঔ୭͈႕Ȫࡣࢽݽȫ 寒地土木研究所月報 №661 2008年６月 3 Ӵȁأഽكၾ UMȪUifsnbm!Mpbeȫ 様な実験を実施したが、急遽、２名の女性被験者の欠 寒暑の感覚は皮膚温度受容器からの生体信号と深部 員が生じた事、また気象が比較的温暖だった等の諸事 温度受容器等からの信号の統合により高次的に決定さ 情から、このデータは参考として扱った。 れているとされている。情報の統合様式として加算的 結合を用いた指標で、次式で表される３）。 ( ) ( ນȽˍȁ৽̈́ࡑૄ ) TL = Tsk㧙Tsk , set + β Tcr㧙Tcr , set （2） Tsk、set、Tcr、set：それぞれ皮膚温度および体深部温度 のセットポイント（温熱生理的な中立温度でそれぞれ 33.7℃、36.8℃）、β：無次元重み係数 =3.0 11） 。また、 体表面温度 Tsk と体深部温度 Tcr は SET ＊の算定過程に ᳇᷷㧔͠㧕 ࠣࡠࡉ᷷ᐲ ͠ ᐔဋ㘑ㅦ(m/s) ⋧ኻḨᐲ (%) ⌕㊂(clo) ᬺ㊂(met) -10.1 㨪 +10.4 (1 ࠤࠬߩߺ 27͠) -9.96 㨪 +10.5 0.66 㨪 2.31m/s 52.2 㨪 60.5% 1.9㧔light㧕 㧘2.9㧔heavy㧕 [ᚻߦߪァᚻߣࠧࡓᚻⴼ⌕↪] 1.0㧔ሶᐳ㧕 㧘1.6㧔シᬺ㧕 ᵈ㧕ਛߩᢙ୯ߪ㧘ฦታ㛎ࠤࠬߩ㔺ᤨ㑆ౝߢߩᐔဋ୯ ᜰᮡ⸘▚ߦᔅⷐߥᐔဋ᷷ᐲߪࠣࡠࡉ᷷ᐲ㘑ㅦࠃࠅផቯ よって得られる。 ӵȁأ႖ۜঐତ UTJȪUifsnbm!Tfotbujpo!Joefyȫ 作用温度 to と風速 v から算出できる簡易な指標であ り、WCI と同様に人体側の条件は考慮されていない が、屋外環境での放射が考慮されており、木内ら３）に よって提案された。TSI は基準温度 Tb（=36.8℃）、調 査結果に基づき設定される無次元パラメーター a1、 a2、a3 を用いて次式で表される。 ( ) TSI = a1 v + a2 (Tb㧙to ) + a3 （3） ˏȅࡑ৪ࡑ༹͈༷ 実験方法は過去に実施したものとほぼ同様であるが ৢ૯ȽˎȪbȫȁ֏ેఠȪऒȇifbwzȄֲȇmjhiuȫ ４）５）６） 、その要点を述べる。実験は、主に低温観測室 で実施し、札幌市在住の20代∼ 50代の各年代、男女 各４名の合計８名を被験者とした。ৢ૯ȽˎȪbȫに示 すように、着衣量は過去と同様に、 「light」と「heavy」 の２ケースであり、「light」は、下着、セーター、も もひき、および上下作業着を着用したもの、 「heavy」 は、 さらに上下防寒服を着用したものである。動作は、 椅子座で「安静」と「軽作業」の２ケース実施した。 軽作業は、座位にて魚を模したペットボトル （500g） Ȫcȫ参 を左右に移動させるというものである（ৢ૯Ƚˎ 照） 。主な実験条件をນȽˍに示す。温熱環境条件は、 気温 -10℃∼ +10℃の範囲で行い （１ケースのみ、無風・ ৢ૯ȽˎȪcȫȁࡑેޙȪࠚैުಎȫ 室温27℃、着衣 [light] の温暖状態で実施） 、風速は、 大型扇風機を用い、３ケースの風速を発生させた（0.66 環境側計測項目は、気温、風速、グローブ温度、相 ∼ 2.31m/s） 。被験者は実験毎に45分間暴露され、温 対湿度とし、人体側要素である代謝量については、将 冷感や熱的快適感などの温熱心理反応を15分間隔で自 来的な現場への実用性に配慮し、種々の身体活動に応 己申告した。被験者は温室内で60分間程度の休息をと じた代謝率の一覧表12）により推定し、着衣量について り次の実験に備えた。また、野外実験についても、２ も簡易的に衣服重量から推定した13）。また、心理反応 日間にわたり、北海道古平町の古平漁港において、同 の指標（主観申告）は被験者自ら15分間隔で記入しても 4 寒地土木研究所月報 №661 2008年６月 らった。Ƚˍに示すように、 主な心理反応としては、 一定値に達する傾向のものが多かった。温熱感覚は時 温冷感 （T.S.V.）と熱的快適感 （T.C）であり、温冷感は 間にも依存すると考えられるが、ある程度時間が経過 「-5：寒くて耐えられない」から「+3：暑い」までの すれば、時間に依存しないと仮定し、本研究では、代 ９段階尺度を、熱的快適感は「非常に不快」から「非 表値として、最も長い暴露時間である45分経過時のも 14） 常に快適」までの７段階尺度を設定した 。また、ポー のを用いることとした６）。また、前述のような他の温 タブル型サーミスタ （LT-ST08-12、Gram）を用いて皮 熱環境評価に関する文献では、温熱指標の適用性は、 膚表面温度（額部、腹部、前腕部、手背部、大腿部、 温熱心理と指標値との相関性で評価されることが多 下腿部、足背部の７点） を５秒間隔で連続計測した。 く、さらに温熱心理は温冷感で代表させることが多い。 本研究においても、主に指標値と温冷感の関係につい ᔟㆡ 㕖Ᏹߦ ᔟㆡ て検討した。 Ԙᾲ⊛ᔟㆡ 㕖Ᏹߦ ਇᔟ ਇᔟ ኙߊߡ⠴߃ ࠄࠇߥ ߿߿ ߤߜࠄߣ߽ ਇᔟ ⸒߃ߥ 㕖Ᏹߦ ኙ ኙ ߿߿ ᔟㆡ ᶭߒ ߿߿ ߤߜࠄߣ߽ ߿߿ ᶭ ߒ ⸒߃ߥᥦ ߆ ᥦ߆ Ƚˍȁ৽̈́أၑ؊͈৽۷૭࣬ࣜ࿒ さらに今回は、寒さによる作業能力低下に関する基 礎的な実験を追加し、タッピング試験（T.T.K.134c ; 0 -2 実施した。方法は、利き手人差し指のみで打叩し、そ ᾲ⊛ᔟㆡᗵ ᷷಄ᗵ -4 0 竹井機器工業製、 およびトラフィックカウンター使用、 ৢ૯Ƚˏ参照）を主観申告とともに15分間隔で15秒間 ta: -5͠ v: 0.66m/s ⌕㊂ : heavy ᬺ㧦ߔᐳ ૐ᷷ቶታ㛎 ⵍ㛎⠪㧦ᅚᕈ 2 ᥤ ᷷ᾲ ᔃℂ ԙ᷷಄ᗵ 10 20 30 40 ⚻ㆊᤨ㑆 (min.) 50 Ƚˎȁأۜࠐ͈ژশ་͈ا႕Ȫࡑ৪Ȅ೩أࡑȫ の数をカウントした。しかし、T.T.K.134c による試 ːȅˎȁأၑ؊͂أঐດ͈͈͂߸۾੫ओ 験は、使用方法がやや難しく、個人内でも大きなバラ ̤͍͢೩أȆ͈ٸओ̳ͥͅ۾൦ ツキが発生し、本実験目的に馴染まないことが判明し 各実験ケースにおける温熱心理反応および温熱指標 たので、途中から、トラフィックカウンターに変更し 値の男女それぞれの被験者平均をとり、温熱心理反応 た （男性被験者のケース） 。故に、本報告では後者によ と温熱指標値との関係の男女差（性差）について検討し る実験結果について述べた。 た。Ƚˏには、低温室実験におけるその関係の１例 を示し、ນȽˎには共分散分析による有意差の一部の 検定結果を示した。同時に回帰直線の平行性の検定、 ならびに回帰の有意性の検定を行っているが、それぞ れ、「５％有意差なし」および「１％有意」の結果を 得ている。ນȽˎから、本実験の場合、検討したすべ ての温熱指標値と温熱心理（温冷感）との回帰直線につ いて、TSI を除き、有意水準５％で、男女間に有意な差 ːȅأၑ̳ͥͅ۾ࡑࠫأ͍̤͢ضঐດ͈൦ 2 ᷷಄ᗵ (T.S.V) ৢ૯Ƚˏȁࡑͅဥ̞̹ഽତࠗ Ȫֲȫ ͂ΠρέͻΛ·;ϋΗȜȪऒȫ 1 0 -1 -2 ːȅ ˍȁࡑΟȜΗ͈ੜၑ̤͍͢ାၑ༹͈༷ -3 指標計算に必要な環境条件については、暴露時間内 -4 の平均値を用いた。また、Ƚˎに示すように、本実 験条件の範囲内では、温熱心理は、同じ寒冷環境下で も、暴露時間が長くなるにつれ、温熱感覚が低下傾向 を示し （より寒く感じる）、 いずれ熱平衡状態に達して、 寒地土木研究所月報 №661 2008年６月 ᅚᕈⵍ㛎⠪ ↵ᕈⵍ㛎⠪ -5 0 200 400 WCI 600 800 1000 [kcal/m2h] Ƚˏȁ੫ڎࡑ৪̹ͬ͂̽أၑ؊Ȫأ႖ۜȫ ͂أঐດȪXDJȫ͈͂߸۾႕Ȫ೩أࡑȫ 5 がないという検定結果となり、概ね過去の実験結果６） さらに、本実験の範囲内では温熱心理と温熱指標値と と同様となった（過去の結果ではすべての指標につき の関係は、SET ＊ を除き、WCI のように概ね直線的 ５％で有意差なし） 。 で実用的には好ましい関係が得られた。SET ＊は同図 に示すように、曲線的であり、または18℃付近を境に !ນȽˎȁވ८ଢ଼ͥ͢ͅକۼ Ȫ੫ȫ ͈ओ͈ ȁȁȁȁ! Ȫ੫ڎࡑ৪̞̾̀ͅȫ Ȫ೩أࡑȫ ᜰᮡ SET WCI TL TSI T0 ᬌቯ⛔⸘㊂ F0 1.701 3.471 1.054 4.376 1.459 F 㪓㩷 㪓㩷 㪓㩷 㪕㪓 㪓㩷 㩷 1% 5% 㩷 㩷 㩷 7.333 4.091 㩷 㩷 ್ቯ 㪄㩷 㪄㩷 㪄㩷 㪁㩷 㪄㩷 勾配の異なった直線からなるようにも見える。なお、 図中には指数関数による近似曲線を記した。先に紹介 したような他の温熱指標の検討例では、他の指標と同 様に SET ＊と温冷感との関係も直線と仮定される場合 が多い（例えば、深井ら２）；木内ら３））が、本実験のよ うに比較的低温環境条件も加わると、必ずしも広い範 ᗧ ᗧ̄ᗧᏅߥߒ 温室・野外それぞれについて各実験ケースの温熱心理 と指標値の男女含めた全被験者平均をとり、低温室お よび野外実験結果との差について、上記と同様な方法 ᷷಄ᗵ (T. S . V ) 2 次に、男女間の差はないと仮定されたことから、低 0 -1 -2 で調べた。ただし、 前述のように野外実験においては、 -3 男女同数ではないこと、 標本数が少なくなったことで、 -4 ６） 男女差の検定を行わなかったが、過去の実験結果 を ૐ᷷ቶ䈶㊁ᄖⅣႺ ૐ᷷ቶ䈶㊁ᄖⅣႺ [Kioka et al.,2006] 1 80% ା㗬㑆 ᷷ቶⅣႺ ᷷ቶⅣႺ [Kioka et al., 2006] -5 0 勘案して、野外でも男女差はないと仮定し、参考とし 3 室と野外との実験結果に差はないという結果が得られ 2 た。これも過去の実験結果と同様であり、低温室では 温熱環境条件を常に一定に制御しているが、 野外では、 常に変動することを考えると、野外条件では暴露時間 内の変動する温熱環境の平均値を採用できる事を示唆 している。 ᷷಄ᗵ㧔T. S .V ) てこの試みを行った。その結果、有意水準１％で低温 1 0 いと仮定できたことから、それらを統合し、温熱心理 ૐ᷷ቶ䈶㊁ᄖⅣႺ ૐ᷷ቶ䈶㊁ᄖⅣႺ [Kioka et al.,2006] ᷷ቶⅣႺ ᷷ቶⅣႺ [Kioka et al., 2006] -2 -3 80% ା㗬㑆 -4 -5 前節から、低温室と野外環境下でのデータの差がな 1000 -1 ːȅˏȁ൦̱̹أঐດ͈೩͈́ئޏ۪أഐဥ͈ ൦ 500 WCI (kcal/m2h) 0 10 20 30 SET* 㧔͠㧕 40 Ƚːȁأ႖ۜ͂أঐດ͈͂߸۾႕ȪXDJ ̤͍͢ TFU ɖȫ ً̤͍͈͢ݲࡑࠫ˒ضȫ͈͂ڛ႕Ȫ൳֚أ۪ ͈́ئޏࡑ৪ͬίυΛΠȫ （温冷感） と指標値との関係やその相関性について調べ た。Ƚːには、WCI と SET ＊ を例にその関係を示 した。また図中には過去の実験結果６）も示した。両実 ນȽˏȁأڎঐດ͂أၑȪأ႖ۜȫ ͈͂ດུ۾ ߸ତ̷͈͂Ȫً͈ݲΟȜΗ˒ȫ͂ൡࣣȫ 験での被験者はすべて異なるが、両者に有意な差はな く、データの信頼性を確認した。次に両実験データを 統合し、温熱心理と各指標値との相関性について調べ た。ນȽˏには標本相関係数とその有意性の検定を 行った結果を示す。なお、Pearson の相関係数のほか、 㫓R㫓 㫓T㫓 ್ቯ SET 0.720 8.627 ** 㫓R㫓 㫓T㫓 ್ቯ SET 0.678 7.659 ** データのノンパラメトリック性も考慮して、Speaman の順位相関係数も推定してその有意性を調べた。図か らも推察されるように、温熱心理と温熱指標とはよい 相関性があり、本研究で検討したすべての温熱指標は 有意水準１％で有意となり、 その有効性がうかがえた。 6 Pearson ߩ⋧㑐 WCI TL 0.833 0.676 12.485 7.617 ** ** Speaman ߩ㗅⋧㑐 WCI TL 0.650 0.788 7.106 10.647 ** ** 4ᮡᧄ⋧㑐 6ᬌቯ⛔⸘㊂ ᗧ ᗧߥߒ T0 0.751 9.456 ** TSI 0.852 13.501 ** T0 0.589 6.060 ** TSI 0.822 12.002 ** VP ǭ ᮡᧄᢙ 寒地土木研究所月報 №661 2008年６月 囲にわたって直線とは見なせないものと推察される。 よ り、 こ の 結 果 か ら も 風 速 と 気 温 の み で 表される 一方、もとは凍傷予防のために提案された WCI につ WCI が自己申告を表す指標として十分有用性のある いては、温暖環境も含めて直線性があり、幅広い範囲 ものであることがうかがえる。 でその適用性がうかがえる。 次に、温熱心理反応の一つでもある熱的快適感と温 次に、検討した温熱指標のうち最も有効なものにつ 冷感との関係について検討した。Ƚ˒には、過去の いて検討した。再びນȽˎより、温熱心理との相関性 実験結果も含んだ温冷感と快適感との関係 （低温室お が最も良いのは、TSI であったが、WCI の相関性も よび野外、被験者平均）を示す。これらの関係も、上 TSI に比べて僅かに劣る程度であった。TSI の計算に 記と同様、男女差、それに、低温室と野外との差、さ は、現実的に入手困難な現場の放射温度が必要である らに過去のデータとの差は見られなかった。温冷感と ことを考えると、実用的には、式（1）に示すように入 快適感とは非常によい相関があり（１％で高度に有 力値が風速と気温のみで計算方法も簡便である WCI 意）、この範囲ではほぼ１: １の関係があった。しかし、 が温熱心理を表すのに有用であると考えられる。この 温冷感が大きくなると（非常に暑い）、快適感の申告値 場合、非常に寒いという感覚は WCI=900程度で得ら は逆に低下し、幅広い温冷感では、この関係は上に凸 れる。 をもつ形状と予想される。 ６） 次に、過去の実験結果 を含め、各温熱環境要因、 つまり４つの温熱要素 （気温、 平均放射温度、 相対湿度、 温冷感に与えるそれぞれの影響の度合いを調べた。こ の分析法には重回帰分析を用い、温熱環境要素の標準 回帰係数で比較した。まず、重相関係数が0。82であり、 また有意水準１％で重回帰式の当てはまりは有意と 2 ᾲ⊛ᔟㆡᗵ (T. C. ) 風速） と２つの人間側の要素である代謝量、着衣量が、 ૐ᷷ቶ䈶㊁ᄖⅣႺ ૐ᷷ቶ䈶㊁ᄖⅣႺ 6) [Kioka et al.,2006] 0 -2 なっており、この分析法を導入した意味がある。各温 熱環境要素の標準偏回帰係数の比較を行ったものが、 ᷷ቶⅣႺ 6) ᷷ቶⅣႺ [Kioka et al.,2006] -4 -4 Ƚˑである。この絶対値が大きいほど、温冷感に及 ぼす影響の度合いが大きいことを意味している。 なお、 放射を間接的に計測しているグローブ温度は多くの ケースで気温と相関性が見られることから除外してい -2 0 ᷷಄ᗵ (T.S.V) 2 Ƚ˒ȁأ႖ۜ͂എ١ഐ͈͈ۜ͂ݲً͍̤͢߸۾ ࡑࠫ˒ضȫ͈͂ڛ႕ る。即ち、野外の晴れの日を除いて、曇りや屋内では、 このような低温環境下において放射の影響は無視でき ることを示している。図より、気温と風速の寄与が同 ˑȅأ۪ުै̦ޏෝႁ͒ܖ̳ͥ۾ͅޣג̳͖ݞயഎ ൦ 程度に大きく、相対湿度や代謝量の影響は小さいこと が分かる。特に、代謝量について、低温環境下では、 温熱心理の申告以外にもタッピング試験を実施し、 本実験で採用した作業程度による発熱の自覚、つまり 温熱環境が作業能力へ及ぼす影響に関して基礎的な検 温冷感に及ぼす影響は小さいものと考えられる。以上 討を行った。現場での作業形態は前述の魚の移動のほ か、主に指先を使った魚の網外し等があり、本検討で 㪇㪅㪏 ᮡḰ࿁Ꮻଥᢙ 㪇㪅㪍 は、この作業が寒さによる影響を受けやすいと考え、 㪇㪅㪌㪋㪎㪈 タッピング試験を実施した。また、手には軍手さらに 㪇㪅㪋 その上にゴム手袋を着用している。これは防風雪施設 㪇㪅㪉 㪇㪅㪇㪏㪈㪈 㩷㪇㪅㪇㪊㪐㪍 㪇㪅㪇 ᳇᷷ 㘑ㅦ 㪄㪇㪅㪉 ⋧ኻḨᐲ 㪄㪇㪅㪇㪋㪐 䉪䊨୯ ⌕㊂ ઍ⻢㊂ 㧔ࠢࡠ୯㧕 グに基づく。また前述の事情から男性被験者のみの実 験データを用いた。 Ƚ˓に、暴露時間にともなう打叩度数 （継続時間 㪄㪇㪅㪋 㪄㪇㪅㪍 が整備された古平漁港での漁業従事者からのヒアリン 㪄㪇㪅㪌㪉㪌㪐 ȁȽˑȁأڎ۪ޏါள͈ດ༊ٝ߸ܦତ͈ڛ ȁȁȁȁȁ Ȫً͈ݲΟȜΗ͂ൡࣣȫ 寒地土木研究所月報 №661 2008年６月 15秒で割った１秒当たりの度数）の推移例を示す。比 較的温暖な状態（+9.6℃）では、作業（打叩度数）の低下 はないが、寒い状況 （-9.3℃）では、暴露時間とともに 7 10 が大きい事が推察される。今、ある環境下において、 作業能力 W（本実験では打叩度数）の時間依存性を、 a (1/s) 打叩度数が低下し、同じ温熱環境でも、時間的依存性 t=0 で、W=a（初期値） 、t →∞のとき、W → 0 と考え W = a exp(−bt ) （4） a (cold room) a (warm room) 0 b (1/min.) て、次式のような関数で表されると仮定する。 5 0.02 W=a*exp (-bt) b (cold room) b (warm room) W=a*exp (-bt) W=6.14exp(-0.0002t) 6 0 5 Cold room subjects: men 4 v: 0.66m/s work : 1.0met clothing : 2.9clo 3 0 10 30 40 200 400 600 WCI 800 1000 10 ta : +9.6 ͠, MRT: +10.2͠ ta : -9.3 ͠, MRT: -8.4͠ 20 0 )b* أঐດȪXDJȫ͈͂!߸۾ W=6.07exp(-0.0045t) a (1/s) Tapping num ber (1/ s) 0.01 7 50 Time (min.) 5 !Ƚ˓ȁཕႺশ̠̈́͂͜ͅۼഽ Ȫ20tȫ͈ଔ֊႕ ȁȁȁȁ! Ȫ೩أȇࡑ৪ȫ b (1/min.) 0 b は、温熱環境に依存し、実用的には温熱指標の関数 a (cold room) a (warm room) W=a*exp (-bt) b (cold room) b (warm room) 0.02 W=a*exp (-bt) 0.01 と仮定できれば便利である。Ƚ˓には例示した実験 値にその関数を当てはめた場合の曲線を示している。 0 Ȫbȫ Ȫcȫには、それぞれ、温熱心理と ここで、Ƚ˔ 、 -4 -2 らの図から、バラつきはあるが、寒くなれば、b が増 2 ! )c* أၑȪU/T/Wȫ͈͂!߸۾ れらと W のパラメータ（a、b）との関係を示す。なお、 これらの結果は被験者平均に基づくものである。これ 0 T.S.V して温冷感を、温熱指標として WCI を例として、そ Ƚ˔ȁैުෝႁ W ͈ΩριȜΗȪW=aexp(-bt) ̤ͅ ̫ͥ a-bȫ͂أঐດȄأၑ͈͂߸۾႕ 大し、作業能力が低下する傾向が見て取れる。また、 b を温冷感または各指標値を用いて初等関数で近似し でき、無次元の作業低下率（ある時刻の瞬間値）を定義 ようとすると、指数形がよい近似を与えた。その相関 できる。また、暴露時間 T までの作業能力の全低下 性は温冷感、各温熱指標値ともに１％で有意であり、 率ηは、本作業を T まで継続したと仮定すると、次 また、人間の心理反応の一つである温冷感が作業能力 式に示すように、 （4）式を0 ∼ T まで積分し、aT で割 ともっとも高い相関性を示すとは限らないことは興味 れば良いと考えられる。 深い。また、温暖条件での実験では b が０に近く、あ る程度温暖になれば b が０と見なせる。例えば、既出 の温熱指標値と温冷感との関係から、温冷感が０とな T η = ∫ a exp(−bt )dt 0 T ∫ 0 adt = 1 [1 − exp(−bT )] bT （5） るときを b=0と仮定し、それより暖かくなる領域を b=0と仮定することができる。Ƚ˔にはその例とし 例えば、現段階での実験結果及び上記の仮定から、上 て、指数形を当てはめた場合の関数形を図中に示して 述のように「非常に寒い」状態である WCI=900、及び、 いる。次に、同図から、作業の初期値 a と温冷感、温 作業時間が60分程度の作業環境下では、Ƚ˔Ȫbȫか 熱指標値との相関性はみられず、それらに対する依存 ら、b=0.08と す る と、 作 業 能 力 は 式 （5）よ り お よ そ 性はないと見なす事ができる。すなわち、a は寒い環 80％まで低下すると試算される。 境であっても暴露直後であれば、その環境にあまり依 存せず、実験直前の温熱環境、つまり標準環境の作業 量と考える事ができる。ゆえに、式 （4）を a で基準化 8 寒地土木研究所月報 №661 2008年６月 ˒ȅ̤ͩͤͅ おける体感温実験とその評価 −第２報−、寒地 土木研究所月報・報告、No.641、pp.2-9、2006. 本研究では、防風雪施設の機能評価を目的とした被 ６）Kioka, S., Y. Atumi, A. Kubouchi and Y. Yamamoto: 験者実験を行い、寒冷環境下における温熱心理（温熱 Sensory experiments and indices for thermal 感覚）を定量的に評価できる温熱指標について検討し sensation/comfort under working environments た。本研究で検討したすべての温熱指標の有効性が確 of a fishery port during winter, Proc. the 13th 認されたが、実用性も加味すると、入力値が風速と気 International Conference on Cold Regions 温のみで計算方法も簡便な WCI が温熱心理を表すの Engineering, pp. 56-66, 2006. に実用的であることが確認された。また、タッピング ７）Gagge,A.P.: Standard operative temperature, a 試験を実施し、温熱環境が作業能力へ及ぼす影響に関 single measure of the combined effect of radiant する基礎的な検討を行った。実用的観点からは、温熱 temperature of ambient temperature and of air 環境を示す温熱指標と暴露時間に応じた作業低下率を movement on the human body, In Temperature: 定式化できる可能性を確認した。しかし、作業形態や Its Measurement and Control in Science and 作業の継続時間 （暴露時間を含む） など、今後さらに現 Industry, Am. Institute of Physics., Reinhold 場に近い条件で実験を行うことが必要であり、引き続 Pub. Co., 1941. き検討を進めたい。 ８）Nishi,Y.and Gagge,A.P. : Direct evaluation of 最後に、本実験の実施にあたり、北海道大学大学院 convective heat transfer coefficient by naphthalene 工学研究科空間性能講座環境人間工学研究室の横山慎 sublimation, J.Appl. Physiology, 29, pp.830-838, 太郎教授、 （独） 労働安全衛生総合研究所国際情報・労 働衛生研究振興センター長の澤田晋一博士には、様々 1970. ９）Gagge A. P., Stolwijk J.A. and Nishi Y. : An な助言を頂いた。ここに記して謝意を表する。 Effective Temperature Scale Based on A Simple Model of Human Physiological Regulatory ४ࣉࡃ Response, ASHRAE Transactions 76, pp.247-262, 1971. １）Ishii, A., S. Iwamoto, E. Sakai, T. Katayama and J. 10）Siple, P.A. and C.F. Passel : Measurements of dry Tsutsumi : The effect of humidity reduction on atmospheric cooling in subfreezing temperatures, thermal sensations, Proc. 6th Internal Conference Proc. American Philosophical Society, 89, No.1, on Indoor Air Quality and Climate, Vol. 6, pp. pp.177-199, 1945. 115-120, 1993 ２）深井一夫・斉藤純司・後藤滋・伊藤宏 : 標準新有 11）Cabanac, M.: Temperature regulation, Ann. Rev. Physiology, 37, pp.415-439, 1975. 効温度（SET*）と日本人の温熱感覚に関する実験 12）A S H R A E （ 1 9 9 3 ） : A S H R A E H a n d b o o k , 的研究、空気調和・衛生工学会論文集、No.48、 Fundamentals, Chapter 8, pp.7-8. pp.21-29、1992. 13） 空気調和・衛生工学会編： 快適な温熱環境のメ ３）木内豪：屋外空間における温冷感指標に関する研 究、日本気象学会「天気」 、48、No.9、pp.11-21、 2001. カニズム、p.113、1997. 14）Gagge, A. P., J.A. Stolwijk and J.D. Hardy: Comfort and thermal sensations and associated ４）木岡信治・渥美洋一・窪内篤 : 漁港等の冬季就労 physiological response at various ambient 環境下における体感温実験とその評価、寒地土木 temperatures, Environmental Research. 1, p.1., 研究所月報・報告、No.623、pp.2-9、2005. 1967. ５）木岡信治・渥美洋一 : 漁港等の冬季就労環境下に 寒地土木研究所月報 №661 2008年６月 9 10 木岡 信治＊ Shinji KIOKA 渥美 洋一＊＊ Youichi ATSUMI 山本 泰司＊＊＊ Yasuji YAMAMOTO 増田 亨＊＊＊＊ Toru MASUDA 寒地土木研究所 寒地水圏研究グループ 寒冷沿岸域チーム 研究員 博士 （工学） 網走開発建設部 築港課 港湾計画官 技術士（水産・総合） 寒地土木研究所 寒地水圏研究グループ 寒冷沿岸域チーム 上席研究員 博士 （工学） 函館開発建設部 築港課 港湾調査専門官 寒地土木研究所月報 №661 2008年６月
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