静電気が原因で生じる電撃を防止する方法

（2010年11月12日　旧ブログ掲載記事）

 

もうすぐ冬。毎年この季節、静電気が原因で生じる電撃に悩まされている人も多いかと思いますが、今回は、その話し。

電撃とは、人体に溜まっていた静電気が人体から放電する、あるいは何かに溜まっていた静電気が人体に向けて放電する際に、人体側の部位、多くは指先が痛みを感じる現象です。

電撃を受けたからといって死ぬようなことはありませんが、ビックリして飛び退いた時に、たとえば工場なら、そこに回転機があったり、駐車場なら、そこに車が来たりすると、事故になる可能性があります。よって対策をとっておくに越したことはありません。

電撃の中で一番多いのは、人体から放電するケースです。なぜなら、私たちの身体には、動きまわるたび、衣服や地面と接触することで静電気が溜まっていくからです。

たとえば、車に乗り込もうとドアに手をかけようとした瞬間に電撃を受ける、ホテルの部屋のドアノブに触れようとした瞬間に電撃を受ける、こういった現象は、人体に溜まっていた静電気が、手の指先から放電することが原因です。

したがって対策として、まずは、人体に静電気を溜めないようにすることが大切です。

そのためには静電靴を履く、リストストラップを装着する等の方法があり、実際、工場の中とか、さほど動きまわることのない作業場では、そういった対策が数多くとられています。もっとも、それは電撃防止というよりは、火災防止、品質低下防止といった目的からですが・・・。

しかし、一歩、仕事場から出ますと、自前の靴を履き、アチコチ動き回り、場合によってはフカフカ絨毯など、人体に静電気が溜まりやすい物の上を歩いたりしますので、そういった対策は現実的ではありません。

したがって日常生活では、人体から直接、放電させないための対策をとるとよいでしょう。

具体的には、何かに触れる場合、手で直接触れるのではなく、車の鍵など、電気を通しやすい物を手に持って、事前に一度だけ触れるようにすることです。そうすれば、人体に溜まっていた静電気は鍵などの先端から放電しますので、人体が電撃を受けることはなくなるでしょう。

ただ、鍵などで触れた後、モタモタしていると、また静電気が人体に溜まってしまい、電撃を受ける可能性がありますので、注意が必要です。

一方、静電気が溜まっている物体から人体に向けて放電を受けるケースは、日常生活では、さほど経験することはないでしょうが、工場では、しばしばあります。というのは、帯電した物体の近くで作業しなければならない場面があるからです。特に多いのが、電気を通し難い性質のゴムやプラスチック類を取り扱う現場、作業の時です。この場合は、作業者に絶縁手袋を着用させるとか、作業場所近傍にイオン風を吹き付けて帯電部分を電気的に中和させる、といった対策が考えられます。

この電撃というもの、人によって感受性に大きな差があり、全く感じないという人から、少しの放電でもすぐに感じてしまう人まで千差万別です。その原因ははっきりしませんが、体質的なものではないか？という説もあります。

 
 

2011/04/11 (Mon) 【静電気】　基礎知識 Trackback() Comment(0)

静電気が原因で起きた典型的な火災事例 （修正１；事例追記）

（2010年7月3日　旧ブログ掲載記事）

 

過去に起きた様々な静電気火災のうち、類似事例が複数ある事例として以下のようなものがあります．

同様な作業をしている場合は、要注意です。

 

１．プラ容器の上に金属製ロートを置き、バケツからガソリンを注いでいる時に着火

　これは、金属製ロートがアースされていなかったために起きた事例です。

着火に至るメカニズムを説明しますと、ガソリンを注ぐという作業によって、まず最初に、ロート付近に可燃性のガソリン蒸気が漂います。

次に、注がれたガソリンはロートやプラスチック容器と接触することでお互いに摩擦を受け、ガソリンならびにロート、プラスチック容器のそれぞれに静電気が溜まります。

そのような状況下、作業者がガソリンを注ぎ続けると、どうなるでしょう？

そうです。ロートに溜まっていた静電気が、接近してきたバケツあるいは作業者の手に向けて放電する恐れがあるのです。

そして、この場合の放電形態は、作業者に向けての放電、バケツが金属製だった場合のバケツに向けての放電であれば火花放電、バケツがプラスチック製だった場合のバケツに向けての放電であればブラシ放電となりますが、両放電ともに、可燃性蒸気に着火させるだけのエネルギーを持っていますので、ロート付近に漂っていたガソリン蒸気に火がつくことになります。

ただ、実際の火災事例では、火がついた時の作業者の記憶は、どうしても曖昧になりますので、どちらのメカニズムで着火したかは、断定するのが困難なことが多いようです。

また、当然のことながら、こういった危険性はガソリンに限った話しではなく、ヘキサンなどの可燃性溶剤を使っていても、同様な事例が起こる恐れがあります。

要は、可燃性のガス、蒸気が付近に漂うような作業を行う時は、金属製の道具はアースして使用すること、また、できるだけ、プラスチックのような電気を通し難い物質でできた道具は使わないようにすることです。

 

２．金属製バケツをバルブにひっかけた状態で可燃性液体を採取中に着火

　金属製のバケツを金属製のバルブにひっかけているのでアース状態は問題なし、などと安心して作業していることはありませんか？

もし、あるなら、それは危険です。なぜなら、バケツの取っ手がプラスチック製であることが多いからです。そのようなバケツをバルブにひっかけて可燃性液体を採取すると、採取中にバケツに溜まった静電気が逃げていかず、火災になる恐れがあります。また、仮に取っ手が金属製であったとしても、バルブと取っ手とは、点でしか接触していない可能性があり、もし、その部分に油やゴミなどが付着していたり、あるいは電気をあまり通さないペンキが塗られていたりすると、静電気は逃げていきません。

可燃性液体をバケツに採取する時は金属製バケツを使い、かつ、そのバケツから直接、アースをとっておくことが大切です。

 

３．フレコンからタンクに粉体を投入中に爆発

可燃性溶剤の入ったタンクにフレコンから粉を投入中に爆発、という事例が何件かあります。

この場合、爆発したのはタンク開口部付近に漂っていた溶剤蒸気あるいは投入時にタンク開口部付近にモヤモヤっと立ち上った粉による粉じん爆発と推定されています。

着火源としては、粉体が落下する時に強く摩擦されたフレコン、あるいはアース状態になかった作業者のことが多く、そのどちらかからタンク本体などに向け、着火性の放電が起きた可能性が高いようです。

そういった作業を行う時は、開口部からタンク外に可燃性蒸気を出さないよう、投入口をしっかりシールしておく、あるいは作業者の除電対策を確実に行っておくなどの対策をとっておくことが望まれます。

（２０１０年１２月４日　修正１；具体的な事例を追記）

コメント対応として、以下の２事例を追記しました。

両事例の共通点は、タンク内に可燃性蒸気が存在していたということ、タンク内への空気侵入を許してしまったということです

　事例１）　http://www.jaish.gr.jp/anzen_pg/SAI_DET.aspx?joho_no=101217

　事例２）　http://shippai.jst.go.jp/fkd/Detail?fn=0&id=CC0200076

４．セルフのＧＳで、給油途中に給油以外の行動をしたために着火

　たまにテレビで、ビックリ映像などとして給油時の着火シーンが放映されることがありますが、このケースでの着火源は、ほとんどの場合、給油者です。

給油ノズルを握った時点で人体はアースされ、安全に給油できるのですが、それが、給油終了後、すぐにキャップを閉めず、たとえば助手席まで行って別の用事を済ませ、その後、戻ってキャップを閉めようとした時に着火しています。

これは、給油ノズルを手から離した時点で、人体はアースされていない状態になってしまい、その状態で助手席まで歩いたことにより人体に静電気が蓄積。キャップを閉めようとした時に、指先から給油口に向けて放電したことが原因です。

 

2011/04/11 (Mon) 【静電気】　基礎知識 Trackback() Comment(1)

条件が揃った時しか起きないのが静電気火災

（2010年7月1日　旧ブログ掲載記事）

 

モノとモノとが接触したり擦れあったりすると、静電気が発生します。

しかし、単に静電気が発生したからといって、それが必ず着火源になるとは限りません。以下の４つの条件がすべて揃って、はじめて着火源となるのです。

　①静電気が発生する

   ②発生した静電気がどこかに溜まる

　③溜まった静電気がどこかに向けて放電する

　④放電した時のエネルギーが、可燃性ガス、蒸気、粉じんに着火させることができるほどに大きい　　

 

そして、それらの条件にも増して、「運」というものが大きく影響します。

なぜなら、静電気による火災発生は、確率論の世界だからです。

同じ作業を１０万回、１００万回実施していて、１度だけ着火源になる・・・。それは、静電気の世界では特別なことではなく、当たり前のことです。

過去１０年間、毎日作業していて火災にならなかったから今後も安全だ、ということは言えません。明日、火災が起きるかもしれないのです。

 

しかしながら、静電気対策を検討するうえで、「運」に頼ることはできません。

とるべき対策としては、上記４条件のいずれかを無くしてやること、中でも、実際に管理できる②と③が対象となります。

その具体的な方法については、「静電気トラブル防止対策」をご覧ください。

 

2011/04/11 (Mon) 【静電気】　基礎知識 Trackback() Comment(0)

静電気の放電パターン

（2010年6月29日　旧ブログ掲載記事）

 

ある物体に静電気が溜まり続け、もうこれ以上、その物体には溜めておけなくなった、あるいは放出するための条件が揃ってしまったという時に、静電気は空気中に放出されます。この現象を、放電と言います。

放電現象には、静電気が溜まっている物体の材質や形状などに応じ、以下のようなパターンがありますが、静電気トラブルの防止上、特に押さえておくべきは、「火花放電」と「ブラシ放電」の２つです。

 

１．火花放電

　　金属などの電気をよく通す物質（導電性物質）に静電気が溜まった場合、そのごく近くに同じ導電性物質があれば、そこに向け、バシっという音とともに、一条の閃光を伴って放電することがあります。

それが火花放電であり、そのエネルギーは非常に大。「静電気安全指針」によれば、その値は１ジュール程度にまで達し得るということですので、可燃性ガスや蒸気はもちろんのこと、可燃性粉じんの着火源にもなります。

 

２．ブラシ放電

　　火花放電は導電性物質同士の間で起きる放電でしたが、ブラシ放電は、導電性物質と非導電性物質（電気を通し難い物質）との間で起きる放電です。

たとえば、帯電したプラスチック容器から人体に向けて放電が起きる、その時の形態がブラシ放電です。この放電は、片方の物質が非導電性ゆえ、溜まった静電気の一部しか放電されず、その分、放電エネルギーは小さくなりますが、それでも、「静電気安全指針」によれば１～３ミリジュールになることがありますので、可燃性ガスや蒸気の着火源になり得ます。しかし、この程度のエネルギーですと、一般的な可燃性粉じんの着火源にはなりません。ただし、最小着火エネルギーが非常に小さい、ごく一部の粉じんに対しては、着火源になり得ることに注意が必要です。

 

３．沿面放電

　　帯電した薄い非導電性物体の背後に、アースされた導電性物体が存在している場合に起きる放電です。

帯電した物体の表面を強烈な火花が走りますので、エネルギーは非常に大。「静電気安全指針」によれば１０ジュール程度にまで達し得るということなので、火花放電と同様、可燃性粉じんの着火源にもなります。

印刷機稼働中に印刷ローラー付近で火が出た、という事例を耳にしたことがありますが、その着火源は沿面放電だった可能性があります。もしそうだとすれば、帯電した薄い非導電性物体が塗料、背後にあるアースされた導電性物体がローラー、ということになります。

そして、もしそれが原因だとすれば、印刷インクの中に添加されているであろう帯電防止剤の種類あるいは添加割合を変えることが、対策となります。

 

４．コーン放電

　　ペレットなど、数ｍｍ程度の大きさの非導電性物質の粒を、高速でサイロに配管輸送するような場合に起きる放電です。

サイロ内にできた粒の山の表面を火花が走り、そのエネルギーは「静電気安全指針」によれば数１０ミリジュール程度とされていますので、この放電も、可燃性粉じんの着火源になります。

したがって、そのような放電が起きる恐れのあるサイロなどでは、内部に可燃性ガスが存在しないことを確認しておくのはもちろんのこと、万一の崩落をも考え、内部に大量の粉が溜まったままにならないよう、定期的に清掃しておいたほうがよいでしょう。

コーン放電が原因だったかどうかは不明ですが、サイロ内壁に大量に付着していた粉が一気に崩れ、粉じん爆発を起こした、という事例が実際にあります。

 

５．コロナ放電

　　帯電した物体に針のように尖った部位があれば、帯電電圧が低い時点で、その部位から弱い放電が起きます。それがコロナ放電です。

そのエネルギーは非常に微弱であり、「静電気安全指針」に値は見当たりませんが、グロー博士の本では０．１ミリジュール以下と示されています。したがって、水素など特別に着火しやすいガスは別にして、普通の可燃性ガスに対しては、着火源になりません。

産業界では、この特長を利用して、さまざまなところで、わざとこの放電を起こさせて帯電電圧の上昇を阻止し、もって危険な放電が起きることを防いでいます。

 

2011/04/11 (Mon) 【静電気】　基礎知識 Trackback() Comment(0)

どのような場所で静電気は発生するのか

（2010年6月27日　旧ブログ掲載）

 

静電気対策を検討するうえで、まず知っておかねばならないのは、静電気がどのような場所で発生するかということです。

それを知っていれば、そのような場所について重点的に検討することができ、もって、人的、時間的に限られた制約の中で、検討を効率的に進めることができます。

以下、静電気発生場所を見つけ易くするため、主だった静電の発生形態について説明します。

 

１．摩擦帯電

　モノは、擦れ合うことで帯電します。例としては、配管の中を流れる油やローラー上を滑っていくフィルムなどが代表といえるでしょう。そして、擦れ合う力が強いほど、また面積が広いほど、発生する静電気は多くなります。

 

２．剥離帯電

　　貼り付けたガムテープを剥がすなど、重なり合った物体を強制的に分離させると、剥がした、剥がされた、両方の物体に静電気が溜まります。これが剥離帯電であり、剥がした後は、片方の物体にプラスの、もう片方の物体にマイナスの静電気が溜まります。

 

３．沈降帯電

　　油の中に水を注ぐと、比重の大きい水は、水滴となって油の中を沈んでいきます。そして、沈んでいく際に水滴と油とが擦れあって両者に静電気が溜まりますが、これが沈降帯電です。水滴側に溜まった静電気は、水滴は容器の底で集まって水の層を形成しますので、そちらに移りますが、その後の静電気の挙動は、容器の材質によって異なります。

容器が金属製であれば、水、金属ともに電気を通しやすいので、静電気は、容器経由で一瞬のうちに大地に逃げていきます。

それが、容器がプラスチックのような電気を通し難い物質でできていると、静電気は、しばらくは水の層の中に溜まったままで、時間の経過とともにゆっくりと大地に逃げていきます。

一方、油に溜まった静電気は、油は一般的には電気を通し難い性質を持っていますので、しばらくは油の中に溜まったまま。そのうちゆっくりと大地に逃げていきます。

この沈降帯電は、水と油の組み合わせに限ったものではなく、比重の異なる、お互いに混じり合うことがない液体同士、あるいは液体と固体といった組み合わせ時に発生します。

 

４．噴出帯電

　　液体や粉をノズルから噴出させた場合、ノズルと液体あるいはノズルと粉とが摩擦することで、もしくは液滴同士、粉同士が摩擦しあうことで、ノズルや液滴、粉が帯電します。

そして、噴出後の液滴や粉が雲状に拡がり、その雲が強く帯電していた場合には、雲から近くにある突起物などに向かって放電する恐れがあります。

また、ノズルがアースされていない場合には、ノズルに溜まった静電気が近傍の機器や人体などに向けて放電する恐れもあります。

2011/04/11 (Mon) 【静電気】　基礎知識 Trackback() Comment(0)

静電気トラブル防止対策

（2010年6月27日　旧ブログ掲載）

 

静電気トラブルを防止するための対策は２つあります。

一つは、静電気を溜めないようにすること、もう一つは、万一溜まった場合でも危険な放電を起こさせないようにすることです。

なかでも、静電気を溜めないことが対策の主眼となります。

１．静電気を溜めないための方策

（１）金属製の機器や設備にはアースをとる

　機械や配管など金属製の機器や設備が静電気的に絶縁された状態にあると、発生した静電気が機器、設備に溜まり、ついには危険な放電を起こしてしまう恐れがあります。

よって、そのような状態にある機器や設備には、アースをとっておく必要があります。

もし、該当する機器や設備が多数あって、１つづつアースをとるのは面倒、という場合には、１か所だけアースをとり、他の設備は、アースをとった設備と金属線で繋いでおく、という方法でも可です。（この方法は、ボンディングと呼ばれています）

（２）作業者は静電靴を着用する

　モノとモノとが接触したり摩擦を受けたりすると、必ず静電気が発生します。

その接触という観点から、人間が歩くという動作を考察してみると、歩くたびに足の裏と地面とが接触している、ということに気が付きます。

すなわち、歩く都度、私たちの身体には静電気が発生しているのです。

そして、発生した静電気は、普通の靴を履いているだけでは、なかなか逃げていかず、身体の中に溜まっていき、ついには、何かに近づいた拍子に放電。その放電が火災とか電撃ショックといったトラブルを引き起こすのです。

私も、過去、ホテルの部屋に入るためキーをカギ穴に差し込もうとした時に、青白い火花が走ったのを目撃したことがありました。

それは、廊下を歩くことで私の身体に静電気が発生し、かつ廊下には化学繊維のジュータンが敷かれていたため、発生した静電気は私の身体に溜まっていた。その静電気がキーを経由して、カギ穴部に向けて火花放電した、ということなのです。

仮に、ガス漏れなどでカギ穴部周辺に可燃性ガスが存在していたとしたら、爆発していたことでしょう。人体に溜まった静電気が原因で火災になった、爆発したという事故は、案外に多いのです。

そういった事故を防ぐには、人体に発生した静電気を、遅滞なく大地に逃がしてやることが必要です。そのための代表的な方策が、可燃性雰囲気になる恐れのある場所で作業する人には静電靴を着用させる、ということなのです。

静電靴は、身体に溜まった静電気を適度なスピードで大地に逃がすように設計されたもので、いろんなメーカーから発売されています。ただし、、靴底が汚れていたり、あるいは電気を通し難いプラスチック製の床の上で作業するなどしては、せっかくの性能が発揮されなくなりますので、使用時には注意が必要です。

（３）帯電防止剤を添加する

　これは、本来は電気を通し難い性質を有する液体（油など）や固体（プラスチックなど）を、電気を通しやすい性質に変えるための対策です。帯電防止剤としては各種あり、対象となる液体や固体の種類に応じ、添加割合などを変えて使用されています。

２．危険な放電を起こさせないための対策

　たとえば、飛行機は飛行中に空気と接触することで機体に静電気が溜まります。

この静電気を放置すれば、放電時の電気ノイズが計器を狂わせ、大事故になりかねません。

かといって空を飛んでいますので、アースをとるとか静電靴を履かせるわけにもいきません。そこで、危険な放電を起こす前に、危険の小さいコロナ放電を強制的に起こさせ、静電気を空中に逃がす、スタチックディスチャージャーという、先端が尖った棒状の設備を複数つけています。

こういった、わざと安全なコロナ放電を起こさせることで危険な放電が起きないようにするという方法は、産業界でも多方面で活用されています。

2011/04/11 (Mon) 【静電気】　基礎知識 Trackback() Comment(0)