防爆エンクロージャー総合ガイド

可燃性ガス、蒸気、または可燃性粉末が存在する可能性がある産業においては、安全は単なる選択肢ではありません。それは、業務上の基本的な要件なのです。.

防爆エンクロージャー 電気機器から発生する火花、炎、および内部圧力を封じ込めるように設計されています。その堅牢な構造により、内部での着火が周囲の危険な雰囲気へと広がるのを防ぎます。.

リスクの高い場所での安全性を向上させるためには、利用可能なエンクロージャーの種類、適用される規格、設置要件、および保守手順を理解することが重要です。.

このガイドでは、防爆エンクロージャーおよびジャンクションボックスについて知っておくべき重要なポイントについて解説します。.

1.防爆エンクロージャーとは何ですか？

防爆エンクロージャーは、電気機器から発生する火花、炎、および高温ガスを封じ込めるように設計されています。これにより、これらの着火源が、可燃性ガス、蒸気、または可燃性粉塵が含まれている可能性のある周囲の大気中に到達するのを防ぎます。.

これらのエンクロージャーは、石油・ガス施設、化学処理プラント、および木工現場などで広く使用されています。こうした場所には、熱や電気火花にさらされると発火する可能性のある物質が存在することがよくあります。.

「防爆」という用語は、筐体が外部からの爆発によって損傷を受けないことを意味するものではありません。むしろ、筐体内部で発生した爆発を封じ込め、外部への引火のリスクを低減できることを意味します。.

防爆エンクロージャーは、一般的に鋼やアルミニウムなどの強靭な材料で作られています。その壁面、接合部、シール、およびカバーは、内部の高い圧力や温度に耐えられるよう設計されています。.

また、特別に設計された接合部により、高温のガスは筐体から排出される前に冷却されます。これにより、ガスが周囲の危険な雰囲気に引火するのを防ぐことができます。.

筐体の設計は、米国電気規定（NEC）や国際電気標準会議（IEC）が策定した規格などで定められた厳格な安全要件を満たさなければなりません。.

防爆エンクロージャーは、一般的にスイッチ、モーター、配線接続部、その他の電気部品を保護するものです。その保護性能を維持するためには、適切な設置、定期的な点検、および適時のメンテナンスが不可欠です。.

2. 防爆エンクロージャーの種類

防爆エンクロージャーは、主に以下の3つの分類に分けられます。

1. 素材別
2. 保護等級別
3. 用途別

各カテゴリーは、筐体の強度、耐食性、耐熱性、設置環境、および総コストに影響を与えます。.

2.1 材質別の種類

筐体の材質によって、その製品が衝撃、圧力、熱、化学物質、湿気、および腐食にどの程度耐えられるかが決まります。.

A. スチール製エンクロージャー

鋼は、優れた機械的強度と耐衝撃性を備えています。鋼種や製造プロセスによって異なりますが、その引張強度はおよそ250 MPaから2,000 MPaの範囲にあります。.

また、成形、溶接、機械加工も容易です。このため、鋼は複雑な構造や高負荷の取り付け要件が求められる筐体に適しています。.

しかし、鋼は比較的重い。その密度は約7.85 g/cm³である。また、未処理の炭素鋼は、湿気、塩分、化学物質、その他の腐食性環境にさらされると、腐食する可能性がある。.

鋼は磁性を帯びているため、一部の感度の高い電気・電子機器の動作に影響を与える可能性があります。.

B. アルミ製エンクロージャー

アルミニウムは、軽量であると同時に、優れた強度と耐食性を兼ね備えています。その密度は約2.7 g/cm³で、これは鋼の約3分の1に相当します。.

軽量であるため、アルミニウム製の筐体は運搬、設置、保守が容易です。また、アルミニウムは非磁性であるため、精密機器や電気機器の周囲での使用に適しています。.

その引張強度は、一般的に約90 MPaから600 MPaの範囲にあります。多くの産業用途には十分な強度を備えていますが、鋼ほどの耐衝撃性や耐熱性はありません。.

アルミニウムの融点は約660°Cであるのに対し、多くの鋼種は1,370°C以上の温度で溶融する。.

C. ステンレス製筐体

耐食性、機械的強度、および高温性能が求められる場合には、ステンレス鋼が好まれます。.

その引張強度は、通常、約520 MPaから1,200 MPaの範囲にあります。グレードや使用条件によっては、高温下でもその性能を発揮することができます。.

ステンレス製の防爆エンクロージャーは、化学プラント、海洋施設、海洋プラットフォーム、食品加工現場、その他の腐食性環境などで広く使用されています。.

主な欠点はコストです。ステンレス鋼は通常、炭素鋼やアルミニウムよりも高価であり、特に316ステンレス鋼のような高品位のものが求められる場合はなおさらです。.

D. ポリカーボネートおよびガラス繊維製エンクロージャー

ポリカーボネートやガラス繊維は、金属に代わる軽量で耐食性があり、経済的な素材です。.

ポリカーボネートの引張強度は通常、約60 MPaです。ガラス繊維強化材料の引張強度は、およそ200 MPaから500 MPaの範囲となります。.

これらの材料は、多くの化学物質に耐性があり、錆びません。端子箱、計器筐体、電気接続部など、極端な耐衝撃性や耐熱性が求められない用途によく使用されます。.

しかし、非金属製の筐体は、過酷な圧力、高温、強い機械的衝撃、あるいは過酷な産業環境への長期にわたる曝露下では、鋼やステンレス鋼ほど優れた性能を発揮できない場合があります。.

したがって、材料の選定は、筐体の認証、設置場所、動作温度、および想定される環境への曝露状況に基づいて行う必要があります。.

2.2 保護等級別の種類

防爆エンクロージャーは、Ex、IP、およびNEMAの保護規格に基づいて分類される場合もあります。.

これらの評価は、筐体の性能におけるさまざまな側面を表しています。これらを互いに置き換え可能なものとして扱うべきではありません。.

A. 防爆等級

Ex規格は、爆発性雰囲気中に設置された電気機器がどのように保護されているかを規定するものです。ATEXおよびIECExは、この種の機器に対して広く認められている2つの認証制度です。.

一般的な保護方式には、Ex d、Ex e、Ex i、Ex p、およびEx nなどがあります。.

Ex d：防爆構造

Ex d型筐体は、筐体内部で発生した爆発に耐えられるように設計されています。.

その接合部と火炎経路により、排出されるガスは周囲の大気に到達する前に冷却されます。これにより、内部の火炎がエンクロージャー外の可燃性ガスに引火するのを防ぎます。.

Ex d 保護は、アークや火花を発生させる可能性のあるモーター、遮断器、スイッチ、制御盤、その他の機器に広く採用されています。.

通常、ゾーン1およびゾーン2の危険区域で使用されます。.

例：安全性の向上

Ex e 機器は、通常の運転中に火花、アーク、および過度の熱の発生を防ぐように設計されています。.

これは、安全な端子、適切な絶縁、クリアランスの拡大、表面温度の管理、および慎重に選定された部品によって実現されています。.

Ex e 型エンクロージャーは、通常、点火可能な火花を発生させないジャンクションボックス、端子箱、照明器具、およびこれらに類する機器に広く使用されています。.

認証や機器の分類によっては、Ex e 保護方式がゾーン 1 またはゾーン 2 に適している場合があります。.

例 i：本質安全

本質安全設計では、電気回路内の電圧、電流、蓄積エネルギー、および表面温度を制限します。.

たとえ故障が発生したとしても、利用可能なエネルギーは、周囲のガスや蒸気を着火させるには不十分なままです。.

Ex i 保護方式は、センサー、トランスミッター、測定機器、その他の低電力電子機器に広く採用されています。保護レベルが Ex ia、Ex ib、または Ex ic のいずれであるかによって、ゾーン 0、ゾーン 1、またはゾーン 2 で使用することができます。.

この方法は、筐体だけでなく回路全体を保護します。.

例：加圧またはパージ

Ex p システムは、筐体内部を一定の高圧状態に維持します。.

可燃性ガスの侵入を防ぐため、清浄な空気または不活性な保護ガスが使用されます。装置に通電する前に、すでに存在している危険な雰囲気を除去するために、筐体内のパージを行う場合もあります。.

この保護方式は、大型の制御盤、分析装置室、産業用コンピュータ、および複雑な電気システムにおいて、よく採用されています。.

加圧方式や認証状況に応じて、ゾーン1およびゾーン2の設備で一般的に使用されています。.

Ex n：非発火型保護

Ex n 機器は、通常の動作中に着火可能な火花、アーク、または高い表面温度を発生させないよう設計されています。.

主にゾーン2の場所に使用することを想定しており、通常運転時には爆発性ガス雰囲気が発生しないと見込まれ、仮に発生した場合でもその状態は短時間のみ続くものです。.

代表的な用途としては、基本的な端子箱、照明機器、およびリスクの低い制御部品などが挙げられます。.

B. IP等級

IP等級は、筐体が固体粒子や水の侵入に対してどの程度耐性があるかを示すものです。.

この評価は通常、2桁で表されます：

• 最初の数字は、固体や粉塵に対する保護等級を表しています。.
• 2桁目は、防水性能を表しています。.

例えば、IP66規格の筐体は、粉塵から完全に保護されており、強力な水噴射にも耐えることができます。.

これにより、IP66規格の筐体は、過酷な屋内および屋外の環境にも適しています。ただし、IP等級は、その筐体が防爆仕様であることを保証するものではありません。別途、危険場所向けの認証が必要です。.

C. NEMA定格

NEMA規格は、粉塵、水、腐食、氷、油、有害ガスなどの環境条件下における筐体の性能を規定しています。.

代表的な例としては、次のようなものがあります：

NEMA 4X： 風で舞い上がる粉塵、雨、飛沫、ホースからの放水、および腐食から保護します。屋外、船舶、化学薬品、および高圧洗浄が行われる環境などでよく採用されています。.

NEMA 7： 特定のガスまたは蒸気が存在する特定の屋内危険場所向けに設計されています。筐体は、該当する危険場所のクラス、区分、およびガスグループについて認定を受けている必要があります。.

NEMA定格は、常に実際の設置条件に合わせて選定する必要があります。定格番号とIPコードを比較するだけで選定してはなりません。.

2.3 用途別の種類

防爆エンクロージャーは、保護対象となる機器やその機能によっても分類されます。.

A. 防爆型接続箱

防爆型ジャンクションボックスは、電線の接続、分岐、および終端処理を行うための保護された空間を提供します。.

その構造により、周囲の大気に引火する可能性のある火花や内部の短絡を封じ込めることができます。これらは、石油精製所、化学プラント、燃料貯蔵施設、その他の危険区域に頻繁に設置されています。.

B. 防爆型制御盤

制御盤には、押しボタン、セレクタースイッチ、表示灯、非常停止装置、その他の操作装置が設置されています。.

これにより、作業者は、電気開閉部品を周囲の危険な大気にさらすことなく、機械を操作することができる。.

代表的な用途としては、工場、加工プラント、海洋プラットフォーム、燃料取扱施設などが挙げられます。.

C. 防爆型照明器具

防爆型照明器具は、可燃性ガス、蒸気、または可燃性粉塵が存在する場所で、安全な照明を提供します。.

これらの筐体により、内部で発生するアーク、火花、あるいは高温の部品によって周囲の大気が引火するのを防ぎます。.

これらは、製油所、塗料工場、化学プラント、トンネル、倉庫、および海洋施設などでよく使用されています。.

D. 防爆型電気エンクロージャー

これらの筐体は、電気盤、遮断器、リレー、コンタクタ、配線、およびその他の電力・制御用部品を保護します。.

これらは、潜在的な発火源を封じ込めると同時に、機器を粉塵、湿気、衝撃、および腐食から保護します。.

エンクロージャーは、危険区域の分類およびその内部に設置される電気機器に応じて選定する必要があります。.

E. 防爆型アイソレーター

防爆型アイソレーターを使用することで、危険場所において電力を安全に遮断することができます。.

これらは、機器の保守、点検、修理、および緊急停止手順において重要な役割を果たします。.

目立ち、かつ安全な絶縁箇所を設けることで、機械が予期せず通電してしまうのを防ぐことにも役立ちます。.

F. 防爆型配電盤

配電盤には、ブレーカー、バスバー、保護装置、制御部品など、大規模な配電システムが収められています。.

これらは、産業用機器や危険施設の各セクションに電力を安全に供給するために使用されます。.

こうしたキャビネットは、石油・ガスプラント、化学処理施設、鉱山、および重工業施設などでよく見られます。.

G. 防爆型配電箱

防爆型配電ボックスは、配電盤と同様の機能を果たしますが、通常はより小型です。.

これらは、個々の機械、分岐回路、照明システム、または局所的な電気設備に電力を供給します。.

そのコンパクトな設計により、危険区域における分散型電力供給に適しています。.

H. 防爆型換気システム

防爆型換気システムは、密閉空間から熱、煙、および潜在的に危険なガスを排出するのに役立ちます。.

これらのモーター、ファン、スイッチ、および電気接続部は、発火のリスクを低減するように設計されています。.

これらのシステムは、塗装室、バッテリー保管エリア、化学薬品貯蔵施設、燃料処理施設、および可燃性ガスが滞留するおそれのあるその他の場所で一般的に使用されています。.

I. 防爆型配管継手

防爆型パイプおよびコンジット用継手は、コンジット、筐体、および電気機器間の確実な接続を実現します。.

適切に取り付けられた配管継手は、配線システム内での炎、ガス、および高温の微粒子の移動を抑制するのに役立ちます。.

これらは、可燃性の液体やガスを処理・貯蔵する施設において特に重要です。.

J. 防爆型ケーブルコネクタ

防爆型ケーブルコネクタは、電気エンクロージャーへの確実なケーブル導入を実現します。.

これらは、設置全体において、必要な防爆性能、密閉性能、張力緩和性能、および環境保護性能を維持するのに役立ちます。.

コネクタは、ケーブルの種類、筐体のねじ山、危険区域対応等級、および必要なIP保護等級に適合している必要があります。.

K. 防爆型プラグおよびソケット

防爆型プラグおよびソケットは、危険区域において着脱可能な電気接続を実現します。.

その設計により、火花やアーク、および露出した通電部が周囲の雰囲気に引火するのを防ぐことができます。.

これらは、産業用危険区域における携帯用工具、仮設設備、照明、機械、および保守システムに広く使用されています。.

3. 防爆エンクロージャーの用途

防爆エンクロージャーは、電気機器が可燃性ガス、蒸気、化学物質、または可燃性粉塵にさらされる可能性のあるあらゆる場所で使用されます。.

石油・ガス施設

石油・ガス事業において、これらの筐体は、危険区域に設置された制御盤、接続箱、スイッチ、および照明システムを保護する役割を果たします。.

これらは、内部で発生した火花や熱によって、付近のガスや蒸気が引火するのを防ぐ役割を果たします。.

化学プラント

化学施設では、揮発性が高く、極めて引火しやすい物質を取り扱うことがよくあります。.

防爆エンクロージャーは、感電の恐れがある電気部品を隔離し、発火源が危険な化学物質や蒸気と接触するリスクを低減します。.

鉱業事業

鉱山には、可燃性粉塵、メタン、その他の爆発性物質が含まれている場合があります。.

防爆型電気ボックスは、こうした危険な環境下で稼働する機械の制御装置、配線接続部、および動力設備を保護します。.

製薬施設

医薬品の製造エリアには、微細な粉末、化学物質の蒸気、または可燃性粉塵が存在する場合があります。.

防爆エンクロージャーは、電気機器を保護すると同時に、施設がより安全で信頼性の高い生産環境を維持できるよう支援します。.

4. 防爆エンクロージャーの設計基準

防爆エンクロージャーは、危険場所に設置する前に、慎重に設計、試験、認証を受ける必要があります。IECExとATEXは、この分野で最も広く認知されている2つの規格です。.

IECEx

IECExは、爆発性雰囲気で使用される機器を対象とした、IEC規格に基づく国際的な認証制度です。.

本規格は、製品の設計、試験、製造品質、および認証に関する一貫した要件を定めています。これらの要件により、筐体が内部の炎、火花、または過度の熱を制御しつつ、周囲の大気を引火させないことが保証されます。.

IECEx認証は、国際的な産業プロジェクトにおいて広く認められています。.

ATEX

ATEXとは、爆発の恐れのある雰囲気で使用される機器および保護システムに関する欧州連合（EU）の要件を指します。.

本規格は、製品の設計、試験、表示、文書化、および適合性評価に関する規則を定めています。また、ATEXでは、爆発性雰囲気が発生する頻度やその持続時間に応じて、危険場所をゾーンに分類しています。.

機器は、その機器が稼働する特定のガスまたは粉塵区域に合わせて選定する必要があります。.

一般的な設計要件

IECExおよびATEXはいずれも、製造業者に対し、以下を含むいくつかの重要な要素を考慮することを求めています。

• 丈夫で適切な筐体材料
• 接合部、シール部、およびケーブル貫通部を確実に固定する
• 制御された表面温度
• 内圧に対する耐性
• 炎や火花に対する確実な保護
• 詳細な試験および品質管理手順

IECEx または ATEX への準拠は、その筐体が特定の危険場所の条件について評価を受けたことを示しています。ただし、認証を受けたからといって、その筐体があらゆる爆発性環境に適しているわけではありません。.

選定した製品は、所定のゾーン、ガスまたは粉塵グループ、温度クラス、保護方式、および設置条件に適合している必要があります。.

5. 防爆エンクロージャーを選定する際の考慮事項

可燃性ガス、蒸気、または可燃性粉塵が存在する場所において、安全性と信頼性の高い運転を維持するためには、適切な防爆エンクロージャーを選択することが不可欠です。.

危険区域の分類

まず、設置場所のリスクレベルを特定してください。.

ガス環境は、ゾーン0、ゾーン1、またはゾーン2に分類されます。粉塵環境では、ゾーン20、ゾーン21、またはゾーン22が用いられます。.

筐体には、当該ゾーンに応じて、適切なATEX、IECEx、またはその他の現地で要求される認証が取得されている必要があります。.

筐体材質

使用環境に応じて材質を選択してください。.

ステンレス鋼は、腐食環境、海洋環境、化学環境、あるいは屋外環境に適しています。アルミニウムは、優れた強度と耐食性を備えつつ、より軽量で設置も容易です。.

特定の用途によっては、炭素鋼や非金属材料も適している場合があります。.

保守要件

筐体は、安全かつ容易に点検、配線、および修理ができるように設計されている必要があります。.

取り外し可能なカバー、アクセスしやすい端子、およびモジュール式の構造は、日常のメンテナンスを簡素化することができます。ただし、すべての開口部、パネル、および付属品は、筐体の認定された保護性能を維持していなければなりません。.

規制遵守

筐体が、該当するすべての地域および国際的な危険場所に関する要件に準拠していることを確認してください。.

設置前に、認証、ゾーン定格、ガスまたは粉塵グループ、温度クラス、防塵・防水等級、および許容動作条件を確認してください。.

より詳細な選び方のガイドについては、関連記事をご覧ください。, 適切な電気エンクロージャーの選び方.

6. 防爆エンクロージャーの設置および保守

筐体の認定保護性能を維持するためには、正しい設置と定期的なメンテナンスが不可欠です。.

防爆エンクロージャーの設置

ステップ1：適切な場所を選ぶ

筐体は、承認された温度、湿度、振動、および危険区域の制限を満たす位置に設置してください。.

手順 2：筐体をしっかりと取り付ける

筐体を適切な面にしっかりと固定してください。メーカーの取り付け手順および設置間隔の規定に従ってください。.

ステップ3：認定されたアクセサリーを使用する

承認済みの防爆型ケーブルグランド、コネクタ、コンジット継手、プラグ、およびシール部品のみを使用してください。.

各付属品は、筐体のねじの種類、保護方法、および危険区域認定に適合している必要があります。.

手順 4：すべてのケーブル導入部を密閉する

すべての電気配線用開口部を正しく締め付け、密閉してください。使用していない開口部は、認定された塞ぎプラグで塞ぐ必要があります。.

密閉が不十分な箇所があると、湿気、ほこり、ガス、あるいは炎が筐体内に侵入する恐れがあります。.

手順 5：電気接続を完了する

すべての端子および配線の接続が確実に固定されていることを確認してください。承認済みの配線図に従い、内部部品を損傷させないようにしてください。.

手順 6：筐体をアースに接続する

筐体を信頼性の高い接地システムに接続してください。適切な接地を行うことで、電気的故障や静電気の蓄積を抑えることができます。.

防爆エンクロージャーの保守

筐体にひび割れ、腐食、衝撃による損傷、締結部の緩み、部品の欠落などがないか、定期的に点検してください。.

シールやガスケットに摩耗、硬化、変形、または損傷がないか確認してください。必要に応じて、認定部品のみと交換してください。.

外装を清潔に保ってください。放熱を妨げたり、可燃性の層を形成したりする可能性のあるほこり、汚れ、油、その他の物質を取り除いてください。.

火炎経路、ねじ継手、ケーブルグランド、およびシール継手を点検してください。これらは、清潔で、損傷がなく、適切に締め付けられている必要があります。.

認定された換気装置または加圧装置が設置されている場合は、それらが正常に作動することを確認してください。.

また、電気端子についても、緩み、過熱、腐食がないか定期的に点検する必要があります。.

筐体を開ける、または修理を行う前に、電源を遮断し、所定の停止およびロックアウト手順に従ってください。機器に通電している状態や、危険な雰囲気が存在する可能性がある状態では、保守作業を開始してはなりません。.

7. まとめ

防爆エンクロージャーは、危険な環境下において、人、電気機器、および産業施設を保護する上で極めて重要な役割を果たしています。.

適切な筐体は、必要なIECExまたはATEX認証、危険区域の分類、材質、および保護等級に適合している必要があります。適切な設置と定期的なメンテナンスも同様に重要です。.

製品の品質、規制への準拠、および適切な筐体の選定を優先することで、企業は、爆発性ガス、蒸気、または粉塵が存在する可能性がある場所において、発火リスクを低減し、安全で信頼性の高い操業を維持することができます。.