2020.09.05こんにちは。今回は「防爆電気機器」の第2回になります。前回(1)では防爆電気機器の概要を説明しました。構造要件が含まれるため、製品の要求仕様や顧客要求仕様以外にも数多くの条件を最初に把握、考慮しておく必要があります。日本国内のみの市場を考えた製品なのか、輸出も考え国際規格等に対応した製品展開をするのか、防爆等級や設置場所は?、危険場所の機器と安全場所のインターフェースは?、等々製品の要求仕様の中に盛り込んでおく必要があります。そもそも論として開発・設計しようとする製品が要求される防爆仕様を実現できるのか?という根本的な問題もあります。防爆規格を満足するために最初に想定していた製品仕様からかけ離れてしまう場合も有りえます。自社製品を開発設計して防爆仕様として取得するのか、合格している防爆製品を購入しシステムとしての防爆仕様の製品にするのか、でも要求されるレベルが変わります。顧客要求が「〇〇の防爆構造でこの条件で使用するので、✕✕にしてほしい」と明確で、その顧客向けの製品のみならば良いのですが、お客様の要求は大概あいまいで「防爆仕様の製品が欲しい」だけの場合が多いものです。顧客要求から必要で適切な防爆仕様を決定して製品を提供するのは、メーカ(技術者)の役割と考えます。通常の製品開発以上に驚くほどかかります。位置づけを明確にしてから防爆電気機器の開発設計を行うことをお勧めします。防爆構造の種類(ガス蒸気防爆)前回(1)でも説明しましたが、防爆構造は各国、地域の法規制、規格とリンクしているため同じような名称の防爆構造でも技術要件が多少(ではない場合も有る)違っています。国によっては認めていない防爆構造もあります。現在は「IECEx」の防爆構造をベースに認証される国、地域が増えています。基に解説して行きます。国内は「IECEx」の製品をそのままでは認めていません。国内法規、規格で再取得する必要があります。ユーザは特に注意が必要です。防爆構造の対象はグループI(鉱山)、グループII(爆発性ガス蒸気)、グループIII(爆発性粉じん)の3グループに分かれています。IEC60079シリーズをもとに規格化され、参照するIECバージョン(年度)の違いや国内独自の規制の違いでIECExと100%同じではありませんが、十分理解しておきましょう。’op’等もあります。グループII(爆発性ガス蒸気)の防爆構造を列挙しました。考えるなら「IECEx」を基に考えておくとよいでしょう。総則:TR-46-1:2015、IECEx:IEC60079-0は、防爆構造の種類ではありませんが一般要件と各防爆構造に共通する技術要件になります。この規格の中にしか指定されていない要件もありますので個別の規格と合わせて理解する必要があります。指針やIECの年度(バージョン)は大改訂がある時に注意が必要です。毎年改版される規格も有りますし5年,10年の単位では改定されますので、夫々の動向に注意しておきます。IEC60079の中には2011年度(改定含)版の規格もあり、大改訂が行われる可能性もありますので、動向はしっかり見ておきましょう。「IECEx」の工場認証要求の中に、規格や法規制を毎年チェックする項目がありますので、バージョン管理は必須の条件と言えます。(製品戦略)等で変わります。技術要件がクリアできるならば最も安全性の高い(技術要件が厳しい)防爆構造をお勧めします。過剰品質になっても、顧客が求めていない製品を開発しても、本末転倒にはなってしまいます。筆者の経験から言えばより安全性の高い製品を開発、提供することが、結果として顧客に安全安心を与え自社の技術レベルの向上や製品の付加価値を高め、寿命の長い製品を提供できることになります。前職で開発した本質安全防爆構造(ia)の計測機器は、使用現場が「ia」機器でなければならない事例(特別危険箇所:Zone0)は多くないと思います。「ib」でも使用出来たりあるいは本安(i)以外の防爆構造でも使用できる現場が多くを占めるかもしれません。どの危険場所でも使用できる本安(ia)の電気機器が顧客の安心安全を満足させ、製品の付加価値、差別化を長期に渡って実現していることも事実です。防爆構造の電気機器はそれ自体で付加価値のある製品と考えていますが、技術者はより高いレベルに常にチャレンジして欲しいと思います。上記全ての防爆構造の製品を開発する技術者やメーカはごく限られていると思われますので、自社で開発する電気機器の防爆構造を吟味し的を絞って開発するのがよいと思います。自社の防爆構造を決定する場合に、製品仕様の中で下記の4項目を考える必要があります。この仕様は顧客にとって選択範囲が広がること、自社の付加価値を高めることにつながりますので、慎重にかつ要求レベルより高い製品仕様を設定、実現してください。項目別に単独で決められるわけではなく防爆構造の種類によって実現できない場合も有りますので、4項目と各防爆構造をよく理解し総合して、市場要求と自社の製品の技術的な見極めを充分行って決定してください。分類A(IIA)、分類B(IIB)、分類C(IIC)の対象ガスを決める。規格上は右図のように耐圧防爆のスキの範囲、本質安全の最小点火電流比で分類されるのですが、具体的に対象とするガスがどの分類に入るのか解らないと思います。「ユーザーのための工場防爆設備ガイド」等々の資料で名称と分類を確認しておきましょう。その他にも一般的に解りやすいガス名称とグループの表や文献がWebにもありますから確認しておくとよいでしょう。IICはIIB,IIAを含み、IIBはIIAを含みます。理想的にはすべてを含む「IIC」を選択したいところですが、製品の特質、回路特性も考慮します。少なく、IIBの分類で90%以上のガスに対応できますので、自社の製品仕様と顧客要求仕様を充分検討してください。技術要件はIIC>IIB>IIAの順でIICが最も厳しくなります。同じ製品でも水素専用のIIC機器と汎用のIIB機器のように、製品を分けて用意することも選択肢のひとつ思います。最初から特定のガスを対象とする場合はどのグループに入るかを調べて分類を決定します。最高表面温度T1≦450°C,T2≦300°C,T3≦200°C,T4≦135°C,T5≦100°C,T6≦85°Cを決める。T6に対応しておけばT1までが含まれます。実際は[40°C+5°C]との差になるので、例えばT4≦135°Cでは135°C-45°C=90°C以上の表面温度上昇にならないように機器を設計する必要があります。正常時だけでなく故障(異常)時の条件を考える必要がありますので、電力用の素子や複雑な半導体部品を多数含む機器は注意が必要です。本安(i)、安全増(e)、樹脂充填(m)等では設計(計算)値だけでなく、最悪時の実測もしておきましょう。3.機器保護レベル(EPL)の選定Ga,Gb,Gc(ガス蒸気)。Da,Db,Dc(粉じん)を決める。特別危険箇所(Zone0)で使用できる[Ga]の保護レベルは本安[ia]、樹脂充填[ma]。[Da]は容器による粉じん[ta]等少数しか対応できないので「設置場所(箇所)」も含めて十分検討します。機器の構造、制約によって自由に選べない場合も有ります、自社製品の特質を考え十分検討してください。Ga>Gb>Gc,Da>Db>Dcのそれぞれの順で技術要件は厳しくなります。2)の設置場所を決める。0で使用できる防爆構造は本安の[iaGa]、樹脂充填の[maGa]、容器による粉じん[taDa]等々、ごく少数のみでその他はZone1,2の設置場所になります。各防爆構造には使用できる設置場所の制限があり、自由に選べるわけではありませんので自社製品の特質を考え、防爆構造を決定する時に十分検討してください。0で使用できる機器であればユーザにとって設置場所の選択肢が広がり、より安全安心が保証できます。基づき、各防爆構造の技術要件を十分把握したうえで、自社の防爆構造を決めてください。筆者としては電力機器では難しいと思いますが、Zone0でも設置可能な本質安全防爆構造の[iaGa]機器の開発をお勧めします。IECExはほぼ同じ表記になります。その他ATEXやUL,FM、他等ではそれぞれの規格で記号が定められています。自社で防爆電気機器を開発設計する場合の筆者が考える手順を下記します。手法や手順は固定しているものではなく自社の考えが優先しますので、ひとつの参考です。