可燃性ガス製造現場で爆発防止軸流ファンが火災リスクを回避する方法

なぜ可燃性ガス作業場では一般換気ファンが使用できないのか

可燃性ガスや蒸気の存在する作業場では、一般の換気ファン自体が着火源となり得ます。非認証モーターからの火花、プラスチック製ブレードによる静電気放電、過負荷で発生する巻線の発熱など、わずかな要因でもガス混合気を点火させる可能性があります。そのため、多くの国では、分類された危険区域において認証済み機器の使用が法令で義務付けられており、換気設備も例外ではありません。防爆軸流ファンは、こうした区域で大量の空気を安全に送風しつつ、決して火災や爆発の引き金にならないよう設計されています。

着火源を根本から抑える防爆軸流ファンの仕組み

火花を発しない材質と静電気対策構造

インペラーは気流内で最も高速で回転する部品であるため、その材質が極めて重要です。認証済みファンでは、静電気を危険なレベルで帯電させないよう、アルミニウム合金または帯電防止機能付きエンジニアリングポリマー製の羽根が使用されています。また、羽根とハウジング内壁との間の運転時クリアランスは、万が一接触しても着火性火花が発生しないよう厳密に設計されています。さらに、ハウジングは構造上アース接続されており、静電気が塗装面に蓄積するのを防ぎ、制御された経路で大地へ逃がすようになっています。

密閉型モーターおよび認証済み電気部品

防爆形軸流ファンのモーターには、点火をいかにして防止するかを明示するExマークが付与されています。たとえば、耐圧防爆構造（flameproof enclosure）は内部の故障を筐体内に封じ込め、増安構造（increased safety）は端子部における過熱や火花の発生を根本的に排除し、温度クラスは対象ガスの着火温度を下回るよう表面温度を制限します。また、危険区域内部に設置される端子箱、ケーブル、スイッチなども同様の厳格な設計基準に従っており、ファン本体以外に信頼性の低い箇所が生じることはありません。

ファンを危険区域の分類に適合させること

ゾーン1とゾーン2では要求が異なる

ゾーン1では、通常運転中に可燃性雰囲気が存在することが想定されるため、機器は連続的な曝露に耐える必要があり、より厳しいカテゴリ要件が適用されます。一方、ゾーン2では、異常な状況下でのみ可燃性ガスが発生すると想定されるため、比較的緩やかなカテゴリ要件が適用され、機器の選択肢が広がります。各ゾーンに設置する防爆軸流ファンは、対象ゾーンおよび対応するガスグループ、温度クラスを明記した認証書を有している必要があります。異なるゾーンの認証書を混同して使用することは、監査で頻繁に指摘される不備であり、是正措置が完了するまで操業停止を余儀なくされる場合があります。

空気流れの設計は、快適性だけでなく安全性の確保にも貢献します

認証により点火が防止され、換気による希釈で濃度が制御されます。送風口および排風口の位置は、床面や天井のくぼみにガスが滞留しないよう配置し、バッチ移送や洗浄などガス放出リスクが最も高まる際には、防爆軸流ファンを常時運転させてください。ガス検知器とファンを連動させれば、二重の安全対策が実現します。すなわち、ガス濃度の上昇に応じて自動的に送風量が増加し、下限爆発濃度（LEL）に達する前に作業員へ警報を発します。

認証を維持するための設置および保守

認証は、機器が認証済みの状態を維持している間のみ有効です。保守担当者は、アース接続を常に確実に保ち、インペラー交換時に指定されたブレードクリアランスを厳守し、承認済みの純正部品のみを使用する必要があります。延長ケーブルの使用や現地で追加されたスイッチなど、いかなる改造も、防爆（Ex）認証書に基づいて評価しなければなりません。これらの点を保守管理システムに記録することで、すべての防爆軸流ファンのトレーサビリティが確保され、これは監査員が近年ますます重視する要件であり、万一の事故発生時における保険適用の保護にもつながります。

化学薬品包装工場でのワークショップ事例

溶剤の包装ラインでは、長年にわたり一般の壁掛けファンが使用されていましたが、ある監査で充填エリアが「Zone 1（防爆区域第1種）」に再分類されたことをきっかけに、設備の見直しが行われました。工場では、時速12回の換気を実現する認証済み防爆軸流ファンユニット、接地済みダクト、およびガス検知連動装置を導入しました。その後の監査では不備が認められず合格し、さらに作業員からは「充填作業台周辺の溶剤臭が顕著に軽減された」との報告がありました。これは、新しい気流パターンが揮発性蒸気を発生源そのものから直接排出するためであり、従来のように室内全体に蒸気をかき混ぜるような状況が解消されたからです。

よくあるご質問

ファンに表示される『Ex』マークとは、実際にどのような意味なのでしょうか？

マークには、保護種別、ガスグループ、温度クラスが記載されています。例えば、グループIIBのファンは一般的な溶剤蒸気に対応し、T4の温度クラスは表面温度が135℃未満に保たれることを意味します。防爆軸流ファンの認証は、作業場内に存在するガスおよびその着火温度と両方とも一致していなければならず、購入前に必ずマークを現場の危険区域分類と照合してください。

防爆ファンは、あらゆる作業場で使用できますか？

はい。複合施設では、認証済みファンを全工場内で安全に使用できるため、実用的であることがよくあります。ただし、産業用グレードの機器よりもコストが高くなるため、多くの工場では、危険区域分類が定められたエリア内のみ認証済み設備を導入し、それ以外のエリアでは標準ファンを用いる一方で、換気設計によってガスが区域境界外へ流出する空気の流通を防止しています。

防爆軸流ファンは、どのくらいの頻度で点検すればよいですか？

サイトの電気機器点検スケジュールに従ってください。通常、数か月ごとの目視点検と、年1回の詳細点検が行われます。アースの連続性、ブレードの状態およびクリアランス、ケーブルグランドの健全性を確認してください。修理を行う場合は、ファンを認証済みの状態に必ず復元しなければなりません。そのため、作業を開始する前に、必ず元の防爆（Ex）関連文書を参照してください。

防爆ファンの運転コストは、一般のファンと比べて大幅に高くなりますか？

防爆認証は、効率ではなく主に材質および電気的保護方式に影響を与えるため、同じ空力設計の標準ファンと比較した場合のエネルギー消費量はほぼ同等です。一方、最新の認証済み機器では、最適化されたブレードや高効率モーターを採用しているため、古い設備と比べて運転コストを削減できる場合もあります。つまり、安全性向上のための更新は、省エネルギーとダウンタイムの防止の両面から投資回収が見込まれることが多いのです。

可燃性ガスを取り扱う作業場には、どの程度の風量が必要ですか？

必要な換気回数は、ガスの放出状況、室内の容積、およびそのガスの下限爆発濃度（LEL）によって異なります。溶剤取扱エリアでは、一般的な設計目標として、1時間あたり10～15回の換気回数が採用され、設置後の実測により確認されます。防爆軸流ファンの選定にあたっては、実際のダクト抵抗に対してこの換気量を確実に確保できる性能が必要であり、保守期間中のフィルター目詰まりを考慮した余裕も確保しなければなりません。

可燃性ガスを取り扱う作業場における火災リスクは、着火源の排除と、万が一漏洩したガスの希釈という二つの手法で管理されます。認証済みの防爆軸流ファンは、この両方の対策を同時に実現します。すなわち、火花を一切発生させることなく所定の風量を送風し、また厳格な認証プロセスを経ているため、検査官、保険会社、現場オペレーターの間で、安全を担保する共通かつ検証可能な根拠を提供します。