第1回 防爆とは何を防ぐことか

防爆の話は、機器の型番から入ると必ず遠回りになります。先に押さえるべきなのは、何がどれだけ危険なのかという数字と、どの法令がどこにかかるのかという枠組みです。この回では、そこを数値で確かめます。

防爆は、何を防いでいるのか

防爆という言葉は「爆発を防ぐ」と読めるが、電気設備の側でできることは限られている。爆発が起きるには、可燃性のガスや蒸気、酸素、そして着火源の3つがそろう必要がある。このうち前の2つは、プラントや工場の工程そのものが持ち込むものであり、電気工事で消すことはできない。

したがって防爆工事の目的は一点に絞られる。危険な雰囲気ができうる場所で、電気設備が着火源にならないようにすることである。着火源になるのは、開閉器の火花やモータのブラシのアークだけではない。電球や巻線の高温部、絶縁不良による地絡、静電気、そして工事中の工具も含まれる。

この視点に立つと、防爆工事で問われるのが「防爆機器を買ったかどうか」ではないことがわかる。機器と工事と保守が一体でなければ、着火源は残る。以下では、その「危険な雰囲気」と「着火源」が、数字としてどのくらいの大きさなのかを先に押さえておく。

引火点 ── 常温で蒸気を出すかどうか

危険場所になるかどうかを最初に分けるのが引火点である。引火点とは、その液体が可燃性の蒸気を出し、火を近づけると引火する最低の温度をいう。常温より低ければ、缶を置いてあるだけで蒸気が出ていることになる。

ガソリンの引火点は−43℃以下とされ、真冬の屋外でも蒸気を出す。一方、灯油は40〜60℃、軽油は40〜70℃、重油は60〜100℃で、常温では蒸気を出さない。同じ「油」でも扱いが大きく違うのは、この差による。

もうひとつ見落とせないのが蒸気比重である。ガソリンの蒸気は空気の3〜4倍重く、床面やピット、側溝の底にたまる。「換気扇は付けてあります」という現場で、換気扇が天井にしかない例は多い。重い蒸気は、いちばん濃いところが動かないまま残る。

燃焼範囲も押さえておきたい。ガソリンは空気中で1.4〜7.6vol%の濃度のときに着火する。下限の1.4%は、感覚的には「においがはっきりわかる」よりも薄い領域である。濃すぎても薄すぎても燃えないが、漏れが始まれば必ずその範囲を通過する。

着火エネルギー ── 静電気だけで足りてしまう

着火源の側も、数字で見ると印象が変わる。物質ごとに、着火に必要な最小のエネルギー（最小着火エネルギー）が決まっている。単位はミリジュールで、多くの物質が1mJに満たない。

比較のために、人体にたまる静電気を見ておく。帯電電位が4,000V、静電容量が100pFのとき、人体に蓄えられる静電エネルギーは約0.8mJになる。4,000Vというのは、乾いた冬にドアノブでパチッとくる程度の帯電である。この一発で、ヘキサンもプロパンもメタンも着火する計算になる。

開閉器の接点で飛ぶ火花は、これよりはるかに大きい。「小さなスイッチだから」という直感は、この領域では通用しない。防爆機器が求められるのは、感電や火災の心配だけでなく、この桁のエネルギーを外に出さないためである。

水素やアセチレンは0.02mJを切る。これらを扱う場所で機器グループIICが求められるのは、この差による（第3回で扱う）。

実際に起きていること

公表されている災害事例を2件だけ挙げる。どちらも、着火源そのものは電気設備ではない。

法令は3つ重なってかかる

防爆にかかわる法令は1つではない。現場では、次の3つが同じ設備に重なってかかる。どれか1つを満たせば済むものではないので、初めて防爆の案件を担当するときは、まずこの重なりを整理しておきたい。

実務でつまずきやすいのは、機器の検定にばかり目が行って、工事方法の側が抜けることである。検定合格品を使っていても、電線管のねじ込みが足りなければ、その部分は防爆として成立しない。逆に、工事は指針どおりでも、機器が検定合格品でなければ同じことになる。

表示が2系統あるのはなぜか

現場で機器の銘板を見ると、「d2G4」のような表示と、「Ex d IIB T4」のような表示の両方に出会う。これは表記のゆれではなく、拠り所にしている基準そのものが違う。

厚生労働大臣が定めた規格は電気機械器具防爆構造規格だが、実際の検定では、工場電気設備防爆指針にもとづく従来の系統と、国際規格に沿った国際整合防爆指針にもとづく系統の2つが運用されている。メーカーはどちらでも検定を受けられるが、1台の機器に両方の基準を部分的に混ぜて適用することはできない。

交付される型式検定合格証の様式は同じで、法令上の扱いにも差はない。したがって設計側が気にすべきなのは、どちらが上か下かではなく、表示の読み方を両方知っておくことである。読み方は第3回で扱う。

この連載で扱う範囲

防爆は範囲が広いので、現場で判断が必要になる順に並べます。

• 第1回（本記事） ── 防爆とは何を防ぐことか。3つの要素と、重なってかかる3つの法令。
• 第2回 ── 危険場所の区分。ゾーン0・1・2をどう決め、旧区分とどう対応するのか。
• 第3回 ── 防爆構造の種類と表示の読み方。耐圧・安全増・本質安全の使い分け。
• 第4回 ── 機器の選定。型式検定、機器グループ、温度等級から絞り込む手順。
• 第5回 ── 施工と検査。金属管工事、シーリングフィッチング、ケーブルグランド、接地、そして定期の点検。
• 第6回 ── 配管工事とケーブル工事の違い。どこでガスを止めるのか。
• 第7回 ── 保管庫の照明とスイッチ。整備工場の小さな保管庫で、庫内に残す機器をどこまで減らせるか。

本記事は公開情報にもとづく一般的な解説です。物性値は資料により幅があり、実際の設計では扱う製品のSDSによってください。設計・施工にあたっては、所轄の労働基準監督署・消防機関・産業保安監督部および発注者の社内基準を確認してください。

出典

• 職場のあんぜんサイト「地下のガソリンタンクの洗浄作業中に爆発」
• 職場のあんぜんサイト「接着剤に含まれていた有機溶剤の蒸気に引火し、爆発」
• 川口液化ケミカル「最小着火エネルギー mJ」
• 各種物質の性質：引火点・発火点
• 産業安全技術協会「電気機械器具防爆構造規格の構成」