車 両 に お け る 電 気 配 線 (ワ イ ヤ ー ハ ー ネ ス )火 災の出火機構に関する研究
北九州市消防局（福岡）

１

松本龍一

髙倉誠二

松本二郎

はじめに
自動車には、ヘッドライト等の照明、エアコン等の空調、電子制御でコントロールされるエンジン、その他カーナビ等を作動させるため、たくさんの電気配線が搭載されている。
普通自動車では、重量にして約１５ｋｇ以上、長さにして２ｋｍほどの配線が使用されている。
各電気配線は、通常、バッテリーからエンジンルームを経て、車室内のダッシュボードへ、運転者が操作する運転席周辺へ一旦集約され、その後、各機器へ配線されている。
自動車のワイヤーハーネスを含む電気配線における火災の発生要因の一つとして、ボディアースがある。自動車のボディにはバッテリーからマイナス電流が常時流されおり、一部の機器を除いてプラス配線を設置機器まで延長接続し、機器付近のアースされたボディからマイナス電流を取り込んで使用している。
経年劣化や走行中の振動でプラス配線が擦れ、被覆が損傷しボディやマイナス配線と短絡すれば火災となる場合がある。
電気火災を防ぐための安全装置として、自動車にはヒューズが設置されている。一般的にはバッテリー付近にある「ヒュージブルリン ク（ メ イ ン ヒ ュ ー ズ ）と ヒ ュ ー ズ ボ ッ ク ス 内 の 各 機 器 に 対 す る「 ヒューズ」が設置されており、機器によっては機器自身に専用のヒューズが設置しているものもある。
【参考１－ 143 －ブレードヒューズ色表示】

一般的にヒュージブルリンク（メインヒューズ）には、７０Ａ～１００Ａ程度、ヒューズボックス内のヒューズには、７．５Ａ、１０Ａ、１５Ａ及び２０Ａが最も使用されており、７．５Ａ未満のヒューズは、ほとんど使用されていない。
これだけのヒューズに保護されているので、安全と思われがちな電気配線であるが、実際、電気配線からの出火は発生している。
そこで、プラス配線が直接、マイナスアースされたボディへ短絡し た 場 合 （ 以 下 、「 直 接 短 絡 」 と い う 。） 及 び 「 ほ こ り や 雨 水 等 」 によ り 間 接 的 に 短 絡 し た 場 合（ 以 下 、間 接 短 絡 と い う 。）の 状 況 を 再 現し、発熱状況等を確認することで、ヒューズの安全性やその作動限界や火災危険について検証することとする。

２

火災実験概要実験を行うにあたって、バッテリーについては、電圧１２Ｖ（性能ランク８０Ｄ２６）を使用し、電気機器は未使用（無負荷）の状態で行うこととする。

⑴

直接短絡
ア

実験１「直接短絡・ヒューズなし」
自動車用バッテリー（１２Ｖ）を電源とした電気配線において 、ヒ ュ ー ズ を 設 置 す る こ と な く 、後 付 部 品 を 素 人 配 線 で 行 い 、
その後、配線被覆の劣化・損傷が起こったという想定で、プラス配線の途中に傷をつけ、芯線を一部露出させ、マイナス（グランド）配線に接続されている鋼製の棒（自動車のボディアースを想定）に直接短絡させ、電流値、配線状況等を確認する。
【実験図１参照】イ

実験２「直接短絡・ヒューズあり」「 実 験 １ 」と 同 様 の 実 験 設 定 に お い て 、各 ヒ ュ ー ズ（ ２ ０ Ａ 、１５Ａ、１０Ａ、７．５Ａ、５Ａ及び３Ａ）をバッテリー付近に設置し、ヒューズの作動状況及び配線状況等を確認する。
【実験図２参照】－ 144 －

⑵

実験３「間接短絡・ヒューズあり」
自動車用バッテリー（１２Ｖ）を電源とし、各ヒューズ（２０Ａ、１５Ａ、１０Ａ、７．５Ａ、５Ａ及び３Ａ）を、バッテリー付近に設置している電気配線（マイナス配線を含むワイヤーハーネスを想定）において、配線被覆の劣化・損傷が起こったという状況を再現し、隣接するプラスの配線被覆とマイナスの配線被覆の途中に傷をつけ芯線を一部露出させ、その部分に「ほこりや雨水等」を想定した「食塩水」を断続的に滴下し、間接短絡させ、ヒューズ作動及び配線状況等を確認する。
【実験図３参照】

３

実験結果と考察⑴

直接短絡
ア

実験１「直接短絡・ヒューズなし」
直接短絡直後から、配線被覆全体から多量の白煙が発生・噴出し、その後、配線が赤熱した。電流を測定したところ最大値
で ８ ５ Ａ で あ っ た 。実 験 後 、短 絡 さ せ た 部 分 を 確 認 し た と こ ろ 、
電気痕があった。状況を【写真１、２及び３】に示す。
こ れ は 、配 線 に ヒ ュ ー ズ 保 護 が な さ れ て い な い た め 、直 接 短 絡
す る こ と で 、バ ッ テ リ ー の プ ラ ス 端 子 か ら プ ラ ス 配 線 、短 絡 さ せた部分からマイナス配線へマイナス端子までの回路が形成される こ と で 、電 気 配 線 の 許 容 電 流 を 遥 か に 超 え た 大 電 流 が 、回 路 内に 流 れ た た め 、配 線 が 赤 熱 し た も の と 考 え ら れ る 。付 近 に 可 燃 物があれば着火し、火災に至る場合がある。
火 災 調 査 時 に は 、対 象 の 電 気 配 線 に ヒ ュ ー ズ 保 護 が な さ れ て い
な い こ と 、一 部 の 電 気 配 線 の み の 焼 損 が 激 し い こ と 、発 熱 に よ る
素 線 間 に 溶 着・硬 化 が あ る 及 び 短 絡 部 分 の 電 気 痕 を 見 分 す る こ とが重要な物証となる。
イ実験２「直接短絡・ヒューズあり」
全 て の ヒ ュ ー ズ を 使 用 し た 場 合 に お い て 、直 接 短 絡 さ せ た 直 後－ 145 －にヒューズが作動、回路が遮断され出火には至らなかった。
直 接 短 絡 さ せ た 部 分 を 確 認 し た と こ ろ 電 気 痕 も な い 。１ ５ Ａ のヒューズでの状況を【写真４、５、６及び７】に示す。
作 動 し た ヒ ュ ー ズ に は 、ヒ ュ ー ズ 部 に 大 き な 欠 損 が あ り 、樹 脂製 ハ ウ ジ ン グ の 一 部 に「 す す 」の 付 着 が あ っ た 。２ ０ Ａ の ヒ ュ ーズでの溶断状況を【写真８】に示す。
こ れ は 、実 験 １ と 同 じ く 、大 電 流 が 流 れ た が 、ヒ ュ ー ズ 作 動 によ り 、回 路 が 遮 断 さ れ た 。ま た 、大 電 流 で あ っ た た め 、ヒ ュ ー ズの 欠 損 部 分 が 大 き く な っ た も の と 考 察 す る 。欠 損 部 分 の 大 き さ は 、電流量の大・小により決定する。

⑵

実験３「間接短絡・ヒューズあり」
３Ａのヒューズを使用した場合では、配線被覆の除去部分に食塩水滴下直後に、ヒューズが作動し溶断した。３Ａのヒューズの溶断状況を【写真９】に示す。
これは、今回の実験設定において、間接短絡させた際、回路内に流れた電流が、３Ａのヒューズを作動させるだけの電流量であったためだと推察する。
５ Ａ 以 上 の ヒ ュ ー ズ を 使 用 し た 場 合 で は 、ヒ ュ ー ズ は 作 動 せ ず 、
食塩水滴下直後から、間接短絡が起こり、配線被覆の除去付近の配線被覆から少量の白煙が上がり、黒く炭化（グラファイト化）が確認された。
そ の 後 、 断 続 的 に 滴 下 を 続 け ると 、 徐 々 に 白 煙 の 上 昇 が 激 し く なり 、芯 線 間 に 発 生 し た 炭 化（ グ ラ フ ァ イ ト 化 ）部 分 も 拡 大 を 続 け た 。
発火直前には赤熱が見られ、その部分の熱画像測定による温度は、最高５３１．６℃であった。
滴下を始め約３６分後、赤熱部分は炎を上げ発火し、その後マットに延焼した。
１５Ａのヒューズを設置した場合の状況を【写真１０、１１、１２、１３、１４、１５及び１６】に示す。

－ 146 －

実験後、間接的な短絡部分を確認したところ、明らかな電気痕は認められなかった。１５Ａの短絡部分の状況を【写真１７及び１８】に示す。
このことは、今回の実験設定では、５Ａ以上のヒューズを使用した場合では、グラファイト化した配線被覆等を経由した間接短絡が起こった場合、ヒューズが作動する電流が流れなかったこととなる。
これは、一時的に５Ａを超える電流が流れる場合があっても、その継続時間が短いため、ヒューズが作動しなかったこと、間接
短 絡 で あ る た め 、微 弱 な 電 流 し か 流 れ て い な い が 、発 熱 、発 火 し 、出火に至る場合があるということが確認された。
当局の保有する機材では、瞬間的な電流値を測定することがで
き な い が 、別 添 の【 参 考 ２ブ レ ー ド ヒ ュ ー ズ 溶 断 曲 線 】及 び【 参考３ブレードヒューズの作動一般的特性】から読み取ると、発火時には、瞬間的ではあるものの最大１０Ａ程度の電流が流れたものと推察する。
実際、自動車のボディには腐食防止のための塗装されており、直接短絡しにくい。また、ワイヤーハーネスを固定する金具（クランプ）には緩衝目的のためのゴム被覆の保護があるため、同様のことが言える。
これらのことから、「 間 接 短 絡 」で 火 災 が 発 生 す る 可 能 性 は 少 なくないものと考える。
実火災で、貨物自動車で２４Ｖの３０Ａヒューズが作動せず、出火した事例の短絡箇所の状況を【写真１９、２０及び２１】に示す。
作動電流が大きなヒューズで発生した間接短絡の際には、プラス配線及びワイヤーハーネスを固定していた金具（クランプ）に明確な短絡痕が発生していた。
また、自動車各社の自動車の取扱説明書を確認し、電流使用に対するヒューズの設定電流を見てみると、例として、ヘッドライ－ 147 －トの設定ヒューズで、「 ６ ０ Ｗ の 電 球 を 使 用 し 、５ Ａ の 電 流 が 流 れる電気回路など」に対して、突入電流（※）等を含めた安全率を考慮した上で、使用電流の２倍程度のアンペア設定した１０Ａのヒューズ取り付ける仕様となっていた。
※ 突入電流とは電気機器の電源投入の初期時に一時的に流れる大電流のことである。
電 球 で は 、フ ィ ラ メ ン ト が 、電 源 投 入 直 後 、冷 た く 電 気 抵
抗 が 低 い た め 、一 時 的 で は あ る が 大 電 流 が 流 れ 、そ の 後 、フィ ラ メ ン ト が 温 ま る と 抵 抗 が 大 き く な り 、定 常 の 電 流 値 と なる。
電 球 を 直 流 で 使 用 す る 場 合 、ピ ー ク 電 流 は 通 常 電 流 の 約 ５～１０倍となる。
今回の実験想定した電気配線に接続されている電気機器を使用していない無負荷の状態の場合はもちろん、電気機器を使用中であ っ て も 、「 間 接 短 絡 」で 消 費 さ れ る 電 流 は 少 な く 、機 器 使 用 電 流に加算しても、その積算値は、ヒューズの安全率設定内に収まってしまうため、ヒューズは作動しない。
火災調査時には、電気配線のバッテリー（一次）側に取り付けられたヒューズが作動していないからとの理由で、電気配線からの火災を否定することはできない。

４まとめ
電気配線の間接短絡からの火災の予防措置については、発生に際して予兆等もなく、根本的な対策はないが、車検や点検等の際に電気配線を、特にワイヤーハーネス等の固定部分について、目視で異常がないか確認することの徹底が必要と思われる。

－ 148 －

根本的な予防措置を自動車業界で対応するとなると、「ワイヤーハーネス内にはマイナス配線を混線させないこと」及び「ボディアースは必要最小限の部分とし、必要以外の部分、特にワイヤーハーネスを設置する付近にはその部分から除外すること」となるだろう。
対応を検討することを要望する。
平成２６年６月に経済産業省から「電気用品安全法の技術基準解釈通達の一部改正について」が通知なされ、今回の自動車用ヒューズ実験と同様に「電気ブレーカー」が感知・作動せず、火災を防ぐことが困難であったプラグとコンセント間で発生する「トラッキング現象の対策」として、電源プラグ本体の耐火性試験を義務付ける旨を、周知期間を経て、平成２８年３月１７日から実施することが決定された。
これは、今日まで消防関係者等が、一般的な電気ブレーカーでは防ぐことができない「無負荷でも発生する危険性の高いトラッキング現象」を予防広報し続けた結果、国や産業界を動かし、電源プラグ本体を燃えにくい素材に変更するという究極の安全対策がなされることとなったものである。
今後も消防は、火災調査結果を予防広報に生かすとともに、発生を未然に防ぐための情報発信を続けていかなければならない。

－ 149 －

図 ､表 及 び 写 真
実験１

実験図１
バッテリー

鋼製の棒

短絡箇所

マイナス配線

使用なし
プラス配線

写真１

短絡直後の状況

短絡箇所

写真２

短絡１０秒後の状況

写真３ 短絡痕跡あり－ 150 －

実験２

実験図２
バッテリー

鋼製の棒

短絡箇所

マイナス配線

プラス配線
使用なし
ヒューズ
写真４

バッテリー
写真５

マイナス配線

ヒューズ

鋼製の棒

プラス配線

電球

短絡箇所

写真６ 短絡痕跡なし

写真７ヒューズ作動（溶断）－ 151 －

写真８

写真９３Ａ

２０Ａ

溶断前

溶断前

溶断後

実験３溶断後実験図３
バッテリー

食塩水滴下箇所

マイナス配線
プラス配線
使用なし
ヒューズ

写真１０ 食塩水滴下箇所

食塩水－ 152 －写真１１

滴下開始後、約５分後の状況
滴下している配線部分が黒く炭化写真１２

滴下開始後、約１５分後の状況
白煙の上昇及び配線の赤熱

写真１３

発火直前の温度状況（熱画像装置画像）

最高温度５３１．６度－ 153 －

写真１４

３６分後の発火直後の状況

写真１５

マットへ延焼写真１６

ヒューズの作動（溶断）なし

写真１７

写真１８

写真１９
写真２０

写真２１

ゴ
ク

ム

ラ

被ン

覆プ

－ 154 －

参考１ ブレードヒューズ色表示

参考２ ブレードヒューズ溶断曲線（太平洋精工㈱ホームページより）

定格電流

ハウジング

（Ａ）

色表示

１黒色２灰色

３紫色

４桃色

５黄褐色

時 間 秒(７．５茶色)

１０

赤色

１５青色

２０黄色

３０緑色

４０橙色
電 流 (Ａ )参考３ ブレードヒューズの作動一般的特性（周囲温度２３℃）（太平洋精工㈱ホームページより）試験電流（Ａ）

溶断時間
最小時間

最大時間

定格電流の１１０％

１００時間

－

定格電流の１３５％

０．７５秒

６００秒

定格電流の１６０％

０．２５秒

５０秒

定格電流の２００％

０．１５秒

５秒

定格電流の３５０％

０．０４秒

０．５秒

定格電流の６００％

０．０２秒

０．１秒

※周囲温度１℃当たり－０．１５％変化する。

－ 155 －