危険物乙4受験者が知りたい静電気のポイント【重要】

火災資格

NEONEEETです。

静電気って危ないですよね

危険物乙4としてはもうちょっと知っておいてください。

この記事は、化学工場の機電系設計者・プラントエンジニアを対象にしています。

この記事を読むと、危険物乙4での静電気に関するポイントを知ることができます。

危険物乙4受検者が知りたい静電気のポイント

危険物乙4と静電気は強烈に関連しています。

化学工場の技術者なら静電気という単語は、日常的に使います。

化学工場で技術を語る場合、静電気の知識は持っておいた方が圧倒的に得です。

危険物乙4の勉強をすることで、静電気の勉強も深めていきましょう。

静電気って何?

静電気って何でしょうか?

静電気は日常生活であふれていますよね。でも、現象を説明できる人は少ないでしょう。

静電気とは静かな電気。電気の1つです。

下のイメージを見てみましょう。

静電気イメージ

物質はプラスとマイナスの電荷から成り立ちます。

物理化学の世界では原子と原子核・電子などの名前で登場しますね。

このプラスとマイナス。普通は同じ量でバランスを取るはずです。

ところが、ある条件ではプラスとマイナスがそれぞれ別の場所に分離してしまいます。

分離することで、1つの物質はプラスが多くなり、残りの物質はマイナスが多くなります。

これをそれぞれ「プラスに帯電」「マイナスに帯電」します。

静電気が溜まるという時は、この状態を差します。

もともとはプラスとマイナスでバランスを取っていたものが、プラスもしくはマイナスに偏った状態はいびつな状態です。

これを元の状態に戻そうとして、プラスとマイナスが結合しようとします。

これが放電です。

静電気の原理としてはこの原則を知っていれば、化学工場の技術者としても十分です。

より詳しく知りたい方は、例えば以下のようなサイトが参考になります。

静電気とは | 静電気の基礎知識 | 静電気ドクター | キーエンス
静電気のメカニズムと、パチッと感じる痛みの正体について説明します。キーエンスが運営する「静電気ドクター」は、製造現場の静電気トラブルを解決するために、静電気や除電器(イオナイザ)について学ぶサイトです。

静電気はどんな条件で起きる?

静電気が溜まる条件を確認しましょう。

ここは極めて大事です。

接触帯電2種類の物質を接触させた後に分離すると帯電
流動帯電管内を流体が流れると帯電
沈降帯電流体中の固体が沈降すると帯電
破砕帯電固体を砕くと帯電
噴出帯電流体がノズルから飛び出ると帯電
誘導帯電帯電した物質の近くの物質が帯電

いろいろありますよね。

これって簡単に言うと、以下のように言えます。

物が動くと静電気が起きる

物を動かさないと生産できないので、静電気が発生することが避けられません。

これを「放電」させないことが大事です。

静電気が起きれば、それを貯めないで開放できれば問題は起きません。

静電気が溜まりやすい条件は?

静電気は物が動くと必ず発生します。

これを貯めないようにするには、電気をすぐに移動できればOK。

逆に電気を移動できない物質は、静電気を溜めやすい物質都営ます。

電気を溜めやすい物質とは何でしょうか?

水と金属以外

こう考えればいいです。逆に水と金属は電気を通しやすいと言えます。

電気の通しやすさの指標として、その逆の通しにくさを「抵抗率」で表現します。

危険物乙4の範囲内の引火性液体は総じて「抵抗率」が高いです。詰まり電気を通しにくい。

バッチ系化学工場では、ガラスライニング設備やフッ素樹脂ライニング設備が静電気を溜めやすい設備として有名です。

静電気のエネルギー

静電気のエネルギーについても確認しましょう。

静電気のエネルギーは以下のように表現できます。

$$E=\frac{1}{2}QV=\frac{1}{2}CV^2$$

\(E\)は静電気のエネルギー、\(Q\)は電荷、\(V\)は電位差、\(C\)は静電容量です。

難しいことは置いておいて、\(C\)が大事。

電気を貯める量を表す指標として考えればいいです。

樹脂など電気抵抗が高いものは、この\(C\)が高いと考えます。

\(C\)が高いために\(E\)が高く、静電気を貯めるエネルギー互いということです。

このエネルギーが高い方が放電エネルギーが高く、引火性液体に引火しやすくなります。

静電気についてはこちらの記事を確認して下さい。

静電気対策

静電気の概要と発生要因を見てみました。

物が動く・電気を通さない物質

これがキーワードです。

危険物乙4の引火性液体は静電気で引火するため、化学工場で静電気に対する対策は非常に敏感です。

静電気の放電を起こさない対策の具体例を見ていきましょう。

静電気を発生させない

そもそも静電気を発生させない・発生量を少なくするということは対策になります。

具体例を見ていきましょう。

  • 摩擦を少なくする
  • 接触する2物質を選択
  • 速度を落とす

化学工場で具体的に取れる対策は、「速度を落とす」。これでしょう。

流速制限として有名です。

ポンプの設計や配管口径の設計でこの流速制限の考え方を使います。

静電気を貯めない

静電気を発生させてしまってもすぐに逃がせればOKです。

この対策を具体的に見ていきましょう。

  • 導電性の材料を使う
  • 接地をする
  • 作業場所に水を撒く
  • 静置する

いずれも化学工場の対策として有効です。

材料はできる限り導電性を使います。

樹脂やカーボンという電気を通さない物質でも、導電性の物が開発されています。

これらは最大限活用します。

導電性ホースなどは検索すればすぐに出てきます。

接地はアース線を繋げるという意味です。

静電気が起こる場所をアース線を繋いであげることで、電気を逃がす発想。

引火性液体を扱う作業場所では水を撒くのが普通です。

引火性液体を人が扱う場合、どれだけ対策をしても静電気は溜まるリスクがあります。

これを色々な場所に逃がす目的で、空気や地面に逃がそうという考え方があります。

そのための具体的な手段が、水撒きです。

水は電気を通しますよね。この性質を利用します。

静置する、はケースバイケースですね。

最後に

危険物乙4での静電気に関するポイントを紹介しました。

静電気のポイントとして、原理・発生条件・エネルギーを解説しました。

静電気対策として、静電気を発生させない・静電気を貯めない具体例を紹介しました。

この記事が記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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