#88 火花が出ない！？防爆工具って知ってる？

導入と防爆工具のテーマ設定

こんにちは、かねまるです。

プラントライフは、化学プラントの技術者が、化学を軸に、皆さんの視野を広げていく番組です。

今回は、「ものづくり系ポッドキャストの日」という企画に参加しています。

ものづくり系ポッドキャスト番組が、2ヶ月に1回、共通テーマに沿って話す企画です。

今回のテーマは、工具です。

好きな工具,嫌いな工具,工具愛,工具遍歴などザックバランに語りましょう。

とのことで、化学プラントで使う工具って何があるかなって考えてみたんですけど、

意外と面白くないものが多くてですね。

一般的な溶接をしたりボルトを締めたりっていうことが多いので結構悩んだんですけど、

今回は防爆工具についてお話をしようと思います。

爆発を防ぐと書いて、防爆です。

化学プラントで非常に大事な防爆の話、そして防爆工具の話をします。

化学プラントと防爆の必要性

化学プラントの多くは消防法であらゆる規制がされています。

と言いますのも、溶剤みたいな燃えやすいものを使っていたり、

そもそも原料が引火しやすいものだったりして火災が起きやすい環境なんです。

特に化学プラントっていうのは工場なので量産します。

たくさん燃えやすい、引火しやすいものを作るんです。

その量に応じて消防法の規制の厳しさが変わってきます。

こうして規制されている場所に求められる要素が防爆というものです。

文字通り爆発を防ぐための何かが必要なんですけど、

燃焼の三要素と電気設備の防爆対策

基本的には電気設備に求められるのが防爆の仕様です。

皆さんは何かに引火して燃える時、何が必要なのかって知っていますか?

燃焼の3要素というものがありまして、可燃物と酸素と熱源の3つです。

この3つすべてがそろわないと燃焼しません。

酸素がないともちろん燃えませんし、可燃物がなくても燃えません。

そして最後、熱源については火花とか高温の物質とか静電気も対象になります。

熱源を発生しやすいものとして電気設備があります。

どういうことって思うかもしれないんですけど、

電気設備でショートしてバチッて火花が出るシーン見たことないでしょうか?

それによってただバチッてなるだけだったらいいんですけど、

化学プラントみたいに場合によってはその周囲に引火しやすい気体とか液体が周りにあるとき、

そのバチッてなった火花は大きな火災につながります。

だから電気設備には防爆仕様という特殊なグレードのものがあります。

つまり爆発しやすい環境ではこれを使ってねっていう種類のものがあるんですけど、

例えばモーターだったら引火しやすい可燃物が近づかないような構造になっていたり、

そもそも温度が上がりにくい構造になってたりします。

最悪何かの拍子で爆発が起きたときでもモーターの内部でボンって爆発して衝撃を吸収してくれるような種類もあります。

これが防爆仕様の電気設備です。

身近な機器の防爆化とエリア制限の取り組み

価格や納期は数倍に跳ね上がります。

モーターみたいなエネルギーの高い電気設備以外にも、

照明やカメラなんかも防爆にしないといけません。

これらも熱源を発生させて引火の危険性があります。

そして私たちに欠かせないスマートフォンやタブレット。

これも実は化学プラントでは使えないんです。

実は専用の防爆タブレットというものがありまして、ものすごくごついものです。

Wi-Fiのアクセスポイントなんかも防爆にしないといけません。

めんどくさいですよね。

最近はデジタル化の流れに合わせて、

この敷地まるまる全部防爆にしてくださいねっていうものではなくて、

この一部エリアだけ危険性があるから、

ここには防爆じゃない機器は持ち込まないでくださいねっていう形で、

なるべくエリアを制限して、

防爆じゃないものを使えるようにしようという取り組みも進んでいます。

そこは消防署と企業が連携してちょっとずつ進めている状況です。

工具による火花発生の危険性

電気設備以外にも火花が出るものがありまして、

それが今回のテーマである工具です。

あまり意識はしたことないと思いますけど、

金属同士がぶつかったり摩擦を起こしたりすると、火花が出ます。

身近な現象がありまして、

火打石とかライターのイメージですね。

まさに一瞬火花を出して、それを熱源として炎を出してます。

使う目的で火花を出してるから大丈夫なんですけど、

燃えやすいガスや液体が周りにあるときに火花なんか出すと、大きな火災につながります。

ガソリンとかプロパンガスが近くにあるときに火元なんか近づけたりしないですよね。

だからといって工場で工具を使うなっていう話は絶対無理ですね。

どうしても爆発しやすい環境で工具を持ち歩くとき、防爆工具というものを使います。

防爆工具の材質と火花抑制の原理

つまりは何か金属とぶつかったときとか、工具を落としたときに火花が出にくいような工具なんです。

そもそも火花っていうのは、鋼みたいな硬い金属で起きやすくてですね。

最初に金属同士がぶつかったときに温度が上がって、

金属微粒子が飛び出します。

そうして飛び出した金属微粒子が空気中で酸化反応を起こして、さらに温度が上がって燃えます。

硬い鉄製の工具っていうのは、ぶつかったとき、衝撃が起きたときに金属微粒子が飛び出しやすくなっています。

だから防爆工具の場合は、比較的柔らかい銅の工具が使われます。

たとえぶつかってエネルギーが与えられたとしても、その衝撃のエネルギーを金属の変形などで吸収してくれる役割があります。

たださすがに、単純に銅だけだと柔らかすぎて工具として使いにくいので、

一般的な防爆工具の素材として、アルミニウム青銅とベリリウム銅合金、この2種類が使われています。

アルミニウム青銅については、銅とアルミニウムがお互い溶け合って、固溶体というものを形成しておりまして、

それが銅よりも若干硬さを増している秘訣になっています。

ベリリウム銅合金の方はまた別の原理になっておりまして、

析出効果というもので硬さを出しています。

析出は結晶が出てくるイメージで、効果は硬くなる効果です。

銅の中に溶けたベリリウムが析出出てくることによって、銅結晶の構造が変わって硬さが増すようになります。

こうして銅をベースにして、工具として実用的かつ安全な防爆工具が出来上がります。

ただ、100%火花が出ないっていうわけではなくて、

着火源になるような高いエネルギーが出ないって思ってた方がいいと思います。

防爆工具の視覚的特徴と番組情報

今回は防爆工具の話をしました。

銅がベースになっているので、実物を見てみると綺麗な10円玉みたいな色をしています。

ぜひ検索してみてみてください。

今回はここまでです。

プラントライフでは化学や工場に関するトピックを扱っています。

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そして最後にちょっとしたイベントのお知らせなんですけど、

音声配信プラットフォームリッスンでイベントを作りました。

その名も森っぽい話をしよう。

5月20日の森林の日にちなんで共通テーマイベントを作ってみました。

森に行った思い出とかキャンプの話、紙とか本、木の話、何でも大丈夫です。

これは森っぽいかもと思える話をぜひ投稿してください。

配信期間が5月17から5月23とまだ先なので、もしよろしければ参加いただけると嬉しいです。

リッスンでこの日に配信しますよって予約できる場所があるんですけど、

今のところ全然参加してくれる方がいらっしゃらなくて少し寂しいので、

イベントに乗ってあげようって思ってくださる方いらっしゃれば、ぜひとも参加ください。

それではお聞きいただきありがとうございました。