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防爆電気機器とガスの危険性:爆発・防爆の基礎知識4

爆発・防爆の基礎知識

更新日:2020年5月13日(初回投稿)
著者:工学院大学 工学部 電気電子工学科 准教授 市川 紀充

前回は、爆発防止の考えと実施について説明しました。今回は、防爆電気機器とガスの危険性を解説します。電気火花、静電気が原因で生じる放電、電気機器の高温部は、着火源になるので、十分に注意することが必要です。

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1. 高温・低温による発火の危険性

電気を使うと、そのエネルギーは熱に変わります。掃除機を使った後、電源コードに触れるとコードが熱くなっています。明かりの付いた状態で、白熱電球などの照明器具の発光部に手で触れると、やけどするほど熱くなっています。また、建築作品に光を当てるための照明器具が、作品に触れたことにより火災が発生することがあります。このように、白熱電球などの電気エネルギーによる熱が原因で、火災が発生することが分かります(図1)。一方で、引火のように低温で発火することもあります。高温による発火の他、低温による発火についても解説します。

図1:電気エネルギーによる熱が原因で起こる燃焼

図1:電気エネルギーによる熱が原因で起こる燃焼

・高温による発火

電気設備や電気機器は使用と共に高温になる他、振動が原因で電線の接続部が緩み、その接続部が高温になることがあります。これは、電流の流れる線が短くなることや、導体同士の接触する面積が小さくなることで、ジュール熱という熱が発生するために起こります。

一般に、ガス蒸気の温度が上昇し、自然に発火するときの最小の温度を発火温度と呼びます。発火温度は、発火点と呼ばれ、ガス蒸気と空気の混合ガスが高温面に接触したときに発火する最小の温度です。例として、ガス蒸気の発火温度は、二硫化炭素は90℃、ジエチルエーテルは160℃、アセトアルデヒドは175℃、ガソリンは257℃、エタノールは363℃ほどであることが知られています。

ガス蒸気が、電気機器の高温の外部表面や機器内の高温部に触れたとき、ガス蒸気と接触する表面の温度が発火温度よりも高くなると着火する可能性があります。ガス蒸気が発火温度を超える表面と接触することがないように、防爆電気設備を設計することが必要です。火災や爆発災害の発生防止には、ガス蒸気の発火温度よりも低い表面温度の防爆電気機器が必要になります。

・低温による発火

ライターの火のような小さな火炎を、ガソリンなどの可燃性液体に近づけたとき、そこから出る蒸気により燃焼が起こる最小の温度を引火点といいます。引火点が低い可燃性液体ほどガス蒸気を出しやすく、爆発性雰囲気になりやすいといえます。例として、可燃性液体の引火点は、アセトンは-20℃、エタノールは13℃、ガソリンは-43℃ほどであることが知られています。この温度から、ガソリンは氷点下でも燃焼することが分かります。

2. 耐圧防爆構造とすきま

一般に防爆電気機器は、着火源がガス蒸気に着火しないように作られています。電気機器の容器のすきまから侵入した爆発性の雰囲気が、容器の内部にある着火源が原因で着火することがあります。

続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

3. 電気火花が原因の着火

保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

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