市場広がる防爆関連機器 通信インフラの共用化が進む 防爆ネットワークソリューション構築の動き プラントや施設の新設・更新/リニュアル需要

石油化学プラントや食品・薬品・医薬品の製造現場などの爆発危険領域において、FA制御機器の安全確保を図る防爆関連機器は、プラントや施設の新設・更新需要、さらに老朽化に伴うリニューアル需要などで市場が拡大している。最近では、通信インフラの共有化を進めるため、防爆危険エリアにおいて防爆IP機器による「防爆ネットワークソリューション」を構築する動きも広がっている。さらに、水素ガスによる爆発事故が増加していることから、水素ガス雰囲気でも使用できる本質安全・耐圧防爆構造の防爆関連機器も需要が活発化する傾向を示している。
防爆構造機器は、石油化学プラントやLNG基地、石油・天然ガスなどの備蓄貯蔵場所、塗装工場、火力発電所、トンネル掘削工事現場など、爆発の要因となる電気機械器具を使用する場所において、法律で使用することが義務付けられている。

防爆関連機器市場が拡大している背景として、プラント・工場など製造現場での安全意識の高まりや、労働衛生安全法など関連法の改正が挙げられる。さらに、管理・保守を行う熟練者の減少とこれに伴う外部委託の増加などで、設備の老朽化など状況が完全に把握されていないケースが多く、こうしたことがトラブルや爆発事故の原因につながっており、安全確保の観点と相まって防爆関連機器の需要が年々高まっている。

最近では、通信インフラの共有化が進んでいることから、防爆エリアにおいても、各種の防爆IP機器をつなげることで「防爆ネットワークソリューション」を構築する動きも広がっている。防爆IP機器には、無線LANアクセスポイント、コントロールボックス、プログラマブル表示器、タッチパネル/モニタ、Webカメラ、コンセント、ブザーなどが挙げられ、今後も「見る・話す・聞く・繋がる・操作する」をテーマに、防爆IP機器の製品群拡充が進むものと予想される。
様々な防爆関連規格

防爆関連機器では、様々な規格が定められている。厚生労働省は防爆構造規格に関して、2010年に「防爆性能基準」と「型式取り扱い」を通達。1988年以来IEC規格基準として「技術的基準」があったが、同省の10年の通達に伴い廃止され、「国際防爆指針」に適合するものが防爆構造規格に適合するとして扱われるようになった。

一方、防爆関連機器を必要とする危険箇所について、08年3月に労働安全衛生法で「爆発のある濃度に達するおそれに」という文言が追加された。
FA制御機器分野は80億円

産業分野における防爆関連製品は、FA制御機器分野、モータ分野、照明分野、計測機器分野など大きく4つに分かれる。このうちFA制御機器分野の市場規模は80億円前後とみられている。

FA制御機器以外のモータや照明、計測機器などの防爆製品については、それぞれが関係する工業会が様々な活動を行っている。FA制御機器分野の防爆機器は、日本電気制御機器工業会(NECA)がかかわる製品が多く、コントロールボックス、バリアリレー、PD、リミットスイッチ、各種センサ、回転灯、バーコードリーダ、グリップスイッチ、ソケット、パソコン、ケーブルグランド、さらに防爆ネットワークソリューション分野では、無線LANアクセスポイントや防爆ハブ、インターネットに対応する防爆Webカメラ、コンセント、ブザーなどがあり多岐にわたる。

一方、新しい電気防爆技術である「DART」の分野でも、本質安全防爆性能を備えたフィールドバス機器などが製品化されている。DARTは、断線した際に発生する電流値の変化を、数マイクロ秒(マイクロ秒は100万分の1秒)レベルで検知し、電源を5マイクロ秒で遮断、スパークが誘引されて爆発が起きないように防御する技術である。これまで大容量の電源が必要な機器を、危険場所で使用するには制約が多かったが、DART製品によりこうした制約が解消されるほか、接続できる機器数の増加やケーブルが長くできるなどの利点がある。

防爆の危険場所は危険性の度合い及び防爆電気設備の経済性などを考慮して分類されている。

分類内容は、可燃性ガス、蒸気の放出・漏洩の頻度、爆発性雰囲気の存在時間により、次の3つに分類される。0種場所=爆発性雰囲気が連続して存在するか、長時間存在する場所。1種場所=爆発性雰囲気が正常状態で存在する場所。2種場所=爆発性雰囲気が正常状態で存在することはないが、そのほかの状態で存在しても短時間しか存在しない場所。
多彩な防爆構造の種類

防爆構造の種類については、「耐圧防爆」「内圧防爆」「油入防爆」「安全増防爆」「本質安全防爆」「粉体充填防爆」「樹脂充填防爆」「特殊防爆」などがある。

「耐圧防爆構造」は、防爆性能を備えた容器の中に着火源となる電気機器を入れることで、容器内部で爆発が生じても容器の外部に爆発が及ばないようにした構造。内部爆発に十分耐える強度を持ち、容器の接合面の隙間から通じて火炎が外部へ着火しないことが要求される。
容器が性能を満たすものであれば、内蔵する電気機器には制約はない。照明器具などの場合は、容器の一部にガラスなどを使用する。

「内圧防爆構造」は、容器の内部に空気、窒素などの不燃性ガスを加圧して満たし、容器外部の可燃性ガス・蒸気を着火源から隔離する方法。保護ガスの内部圧力に耐えること、保護ガスの漏洩が少ないこと、内圧低下時の保護装置を備えていることが要求される。内蔵する電気機器に制約はないが、保護ガスの供給設備、保護装置が必要で、小型の電気機器には経済的に適していない。

「油入防爆構造」は、着火源となりうる部分を絶縁油に浸すことで,着火源を可燃性ガス・蒸気から隔離する方法。絶縁油が外部からの塵埃、湿気などにより汚損されないように全閉構造であることが要求される。油を使用していることから、メンテナンスに難があり、変圧器などの用途以外はあまり使用されない。

「安全増防爆構造」は、正常時の運転・動作時は、着火源として作用しない電気機器のみに適用する防爆構造。通常は着火源として作用しない電気機器でも、種々の環境で使用し続けると絶縁不良などで、電気火花などの着火源となりうるので、そうした着火源を生じにくいように安全度を増したものを安全増防爆構造という。適用対象となる電気機器には制限がある。

「本質安全防爆構造」は、計測・制御・通信・警報などの低圧電気機器にのみ適用され、これらの電気回路で発生する電気火花には着火源として作用しないか、あるいはある限度内で作用しないように抑制される。

「粉体充填防爆構造」は、正常動作時に着火源を有しない電気機器に対し、着火源となりうる部分を石英粉やガラスの粒子などの充填物で完全に覆うことで着火を防止するもの。日本では法規上認められておらず、特殊防爆構造として扱われる。

「樹脂充填防爆構造」は、着火源となりうる部分を絶縁性のコンパウンドで包み込み、ガス・蒸気と隔離したもの。この防爆構造も日本では法規上認められておらず、特殊防爆構造として扱われる。

「特殊防爆構造」は、特定の防爆構造によらず、可燃性ガス・蒸気に対して防爆性能を有することが試験などで確認された構造。

このほか、「バリアリレー」は本質安全防爆構造の一種のリレー中継装置。爆発危険箇所にあるリミットスイッチや押しボタンスイッチなどのON/OFF信号を、非危険場所へ中継させる。爆発性ガス雰囲気の中で、汎用のリミットスイッチや押しボタンスイッチが使えるとともに、危険場所に配線する本質安全回路の断線・短絡・地絡や、非本質安全防爆回路のトラブルの波及など、あらゆるトラブルが生じても安全性を確保する。

最近では、国内防爆検定取得と機械安全規格認証を受け、防爆安全と機械安全両方を満たした「防爆機械安全」というセーフティリレーバリアもあり、新しい需要を形成している。機械安全と防爆安全が確保されたシステムで、爆発性雰囲気内での安全システム構築に対応する。
NECAがガイドブック発刊

NECAでは、防爆電気機器の点検や保守の促進、啓発を目的とした「防爆安全ガイドブック」の発刊、防爆電気機器の安全資格である「セーフティベーシックアセッサ」(SBA―Ex)の認証取得の奨励などに取り組んでいる。SBA―Exは、防爆電気機器を使用する現場設備の安全パトロールや点検を行う設備の運用者、管理者、オペレータ、保全関係者などを対象に、IEC60079―17に基づき、防爆電気機器に対する正しい基礎知識を持ってもらうことを狙いにしている。

工場などの爆発には、ガス爆発のほか、空気中に漂った小麦粉や砂糖などの粉塵で起こる粉塵爆発、二つの物質を混ぜ合わせた際の衝撃で起こる混合爆発、高温の金属と水が接触し、水が水素と酸素に分解し、その水素に点火し爆発を起こす水蒸気爆発などもあり、爆発原因が多様化している。最近では、燃料電池などの普及により水素ガスの爆発事故が増加していることから、水素ガス雰囲気で使用可能な本質安全・耐圧防爆構造のタッチスイッチ付き表示器も発売されている。

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