静電気放電による粉体の爆発・火災および防止対策
労働安全衛生総合研究所

崔光石 Kwangseok Choi

労働安全衛生総合研究所

庄山

1．はじめに部長

研究員

瑞季 Mizuki Shoyama

中では電界強度が30 kV/cm 以上になると静電気放電が発生し、単発で起こるのが特徴で、

近年、自動車、建築、電子機器、医療機器、産業現場で発生する静電気放電は、帯電物体

パッケージング、衣料品、および航空宇宙輸の種類（導体、不導体）、形状、距離等により、送機など多くの産業分野で高分子材料が使用

コロナ放電、ブラシ放電、コーン放電、火花されている。高分子材料は、製品の軽量性や放電、沿面放電に分類できる。それらの特徴

耐久性に優れているだけでなく、再利用やリを理解することは静電気災害防止対策を行うサイクルなどによって環境保護にも役立つこ上で重要であるため、以下に主な特徴を述べとから、その利用範囲はますます拡大している。なお、静電気放電の種類と着火能力につる。一方、高分子材料は絶縁性が高いため静いてまとめたものを、表1に示すので参考に電気が発生しやすく、それに起因する産業現していただきたい。

場での可燃性物質（ガス、蒸気、粉じんなど）（1）コロナ放電（図1（a））の爆発・火災が後を絶たない。本稿では、産針などの尖鋭な接地金属が帯電物体に接業現場で静電気災害防止対策を施す際に留意

近した場合に、先端部付近でのみ発生する

すべき静電気の基礎知識として、静電気放電

微弱な放電である。放電エネルギーが小さの種類とその特徴を簡単に紹介する。また、

いため、可燃性物質（水素を除く）の着火静電気災害の防止に最も重要な評価項目であ源にはならない。

る最小着火エネルギー、および静電気対策に（2）ブラシ放電（図1（b））

ついて述べる。なお、産業現場により広く情曲率半径が数十 mm の接地導体が数十報を発信するため、一部の内容は既に安全衛kV 以上に帯電した絶縁物に接近したとき

生コンサルタント誌、安衛研ニュース、TIISに起こる放電である。正確にブラシ放電のニュース等に掲載されている1）〜3）。

エネルギーを算出することはできないが、

2．静電気放電現象

等価放電エネルギーは最大で4 mJ 程度であると報告されている。コロナ放電に比べて放電エネルギーは大きく、可燃性ガスの10着火源の一つとして知られている静電気放着火源になる。粉体の着火源となる可能性

電は、電界強度が媒質の絶縁破壊電界強度にについては現在も議論されているが、非常達したときに起こる現象である。一般に空気に着火しやすい粉体、有機溶剤を含んだ粉表1

各種の静電気放電とその特徴

可燃性物質への着火有無※

タイプ

説明

放電エネルギー

コロナ放電

尖った接地導体と帯電導体の間で発生する放電

数十μJ まで

×××

比較的大きな曲率半径を持つ接地
ブラシ放電 導体と帯電した絶縁物の間で発生する放電

3 mJ 程度まで○○△

ガス・溶剤 ミスト

粉体

コーン放電

絶縁性粉体の連続投入時にサイロ
数十 mJ 程度まで内で発生する放電

○

○

○

火花放電

接地不良導体と導体の間で発生する放電

1 J 程度まで

○

○

○

沿面放電

帯電した薄いフィルムの表面で発生する放電

10 J 程度まで○○○※○：着火あり、×：着火なし、△：着火する可能性を否定できない

図1

各種の静電気放電発生の様子

体を取り扱う際には注意が必要である。
（3）コーン放電（図1（c））
絶縁性粉体をサイロに充填するとき、堆多くの可燃性ガス・蒸気および粉体の着火源となり得る。
（5）沿面放電（図1（e））

積粉体の表面に沿って間欠的に発生する放導体上におかれた薄い層状の帯電した不電である。放電エネルギーが数十 mJ 程度

導体の表面に沿って起こる放電である。放であり、可燃性ガス・蒸気のほか、一部の電エネルギーが数十 J まで達するので、可粉体も着火する可能性がある。

燃性ガス・蒸気はもちろん、粉体の着火源（4）火花放電（図1（d））となり得る。

帯電した導体と周りに存在する導体の間で発生する放電である。帯電物体に蓄積された静電エネルギーのほぼすべてが放電に費やされるため、着火能力が非常に高く、SE 214 March 2024 11

表2

静電気物性の評価項目

評価項目

分析機器

①粉体の粒径分布・粒子径分布測定装置②粉体の形状・電子顕微鏡③粉体の帯電特性

・電荷量測定装置④粉体の（体積）抵抗率・超高抵抗計＋粉体用セル⑤静電気放電による粉体の着火性・最小着火エネルギー測定装置

3．粉体の静電気物性評価（最小着火エネルギー）

図2

最小着火エネルギー測定装置（MIKE-3）

5 cm

静電気災害防止対策を行うためには、現場で取扱う粉体の静電気物性を正しく把握することが必要である。表2に、静電気物性評価の項目を示す。紙面の都合上、項目毎の詳細は割愛するが、ここでは最重要項目である⑤静電気放電による粉体の着火性について詳しく解説する。
静電気放電による粉体の着火性評価では、Explosion vessel

Movingelectrode

粉体の最小着火エネルギー（MIE: MinimumHigh Voltage
electrode

Ignition Energy）を測定する。MIE は静電気放電による粉体の燃えやすさを定量化したものである。MIE の値が低いほど着火危険性はCompressed air

高く、MIE 値を超える静電気放電エネルギーが与えられた時に粉じん爆発が発生する。

Sample holder

MIE 測定では、装置によって測定値に多少の差が出るものの、IEC 国際規格に準拠したMIE 測定装置（図2）および方法が実質的なて3 mJ 程度になることがある。したがって、標準として多くの国で用いられている。

MIE を評価する時には必ず回路条件を明記す

MIE 測定装置では、静電気放電を発生させ12る必要がある。

る三種類の回路（無抵抗、インダクタンス挿表3に、代表的な粉体の MIE を示す4）。粉入、抵抗挿入）のうちいずれかを選択できる

体の MIE は種類、濃度、粒子サイズ、およようになっており、それによって MIE の値

び周囲温度などによって変化する。また、同が変わる可能性がある。一般に着火しやすい

じ粉体でも製造業者によって MIE が異なる粉体（例えば、MIE が3 mJ 以下の粉体）は可能性があるので、使用する粉体ごとに MIE回路による差はほとんどない。一方、無抵抗を正確に評価し、安全管理を行う必要がある。

で MIE が30 mJ 程度であった粉体が、イン粒径サイズと MIE の関係を表4に示す。ただダクタンス挿入によってより着火しやすくなし、本表はあくまでも著者らの経験から示す

り10 mJ 程度になることや、抵抗挿入によっものであり、参考程度としていただきたい。

粉体の MIE は粒径サイズの影響を受けやすにボンディングによる接地を行うことが必要

く、粒径サイズが小さいほど MIE の値が小である（図4）。特に、フィルタ固定用金属さくなる傾向がみられる。従来は粉体の MIE器具（図5：実際の現場で採集したもの）のは低くとも10 mJ 程度とされていたが、最近接地・ボンディングのし忘れ、断線が生じるの微粉体は1 mJ 以下のものもある。
図34．静電気防止対策

接地線の接続方法の一例

接地端子（ナット）

4.1

導体と不導体の帯電防止

緩み止め

導体の場合、接地（アース）は静電気災害

接地用導体防止対策を実施する際に最も基本的なもので接地対象物体ある。
『接地』を簡潔に表現すると、「導体（金属）を大地に接続し、静電気を溜めずに逃が図4すこと」である。静電気災害防止のための導ボンディングの一例

電線又は金属板体の漏洩抵抗は1×106Ω以下で充分であると言われている。接地で最も重要なことは、接触不良や断線を起こさないことであり、そ接続器具（圧着端子など）

圧着端子などのため図3に示すように電気的・機械的に確緩み止め実な接地を行うことや、配管のフランジ部分

表3

配管

主な粉じんの最小着火エネルギー（MIE）4）

物質名

MIE［mJ］

木粉3〜245

トナー8以下ゴム13

セルロース250

硫黄5以下

小麦100〜540

乳化剤

17ケイ素

54〜250表4

図5

フィルタ固定用金属器具

粒径サイズと MIE の関係

粒径 ［µm］ D10 ※MIE（mJ）

着火危険性

500以上

1000ない100 程度

100 〜 300

ほぼない

50 〜 3030

高い30 〜 1010

かなり高い

10以下

1〜3（or 1以下）

非常に高い

※粒径は平均値（粒子径が D10以下の粒子の割合が10％となる粒子径）

SE 214 March 2024 13

場合があるため、注意が必要である。移動物

電した場合、周りの接地導体に触れると、体の接地においては、接地線の取り付け、取5 mJ 程度の着火性の静電気放電が発生する

り外しを行うことが多いので、導電性キャス（人体の静電容量を100 pF と仮定）。実際、ター、ホースなど帯電防止用品による常時接帯電した作業者が可燃性物体を投入する際に地、所定の位置に置くと自動的に接地される

静電気放電が発生し、爆発・火災に至る事例

自動接地装置の使用、接地されていないと運は少なくない。

転が開始されないようなインターロック装置

作業者の帯電防止対策は、導体と同様に接地が基本となる。具体的には、リストストラッの使用などの対策が必要である。
一方、不導体の場合は、接地しても帯電防プなどの使用による人体の接地、帯電防止用止の効果がほとんどない。したがって、不導作業靴（静電靴）の着用などの対策を講じる

体の帯電防止対策としては、除電器、加湿器必要がある。また、作業者を接地された状態などの使用が有効である。ただし、低温の環にするためには静電靴を着用するとともに、境では加湿（例えば、65％以上）が帯電防作業床が導電性でなければならない。表5は止対策にならないことがあるので、注意が必

帯電防止用床の漏洩抵抗の管理指標である。

要である。これは、低温では大気中の水分量

ただし、これらの対策を実施する現場の一が十分でなく、空気を介して帯電電荷を十分部では、生産管理上の理由から静電靴の上にに放電できないためである。

シューズカバーを着用しているところもあ

なお、産業現場での静電気対策の実施またる。このときシューズカバーの絶縁性が高いは教育時において「接地をとる」という表現と、作業者が帯電し火花放電を起こす可能性が使われることがあるが、「とる」は「外す」があるので、注意が必要である。という意味に受け取られる恐れがあり、誤解され静電気災害を招きかねない。「接地を付5．おわりにける」「接地する」のような、曖昧でない表現の使用を徹底する必要がある。

本稿では、産業現場における静電気災害防止の一助となるよう、静電気帯電・放電、静4.2作業者（人体）の帯電防止

電気物性評価、および防止対策を中心に紹介

人体は静電気的に見ると導体である。したした。現場では、本稿で述べたような設備やがって、履物などによって絶縁状態となった作業環境等に関する物的な対策に加え、静電作業者が帯電すると、静電気災害の原因とな気による危険性やその対策に関する教育を定る可能性が高い。もし、作業者が10 kV に帯期的に行い、それらの目的が作業者自身の安表5

帯電防止用床の漏洩抵抗の管理指標

作業環境
爆発・火災が発生するおそれのある場所
電撃が発生するおそれのある場所
生産障害が発生するおそれのある場所
14

漏洩抵抗［Ω］

適用作業

7

≦1×10

MIE が0.1 mJ 未満の可燃性物質を取り扱う作業

8

MIE が0.1 mJ 以上の可燃性物質を取り扱う作業≦1×109

粉体投入、紙・フィルムの巻き取り、巻き作業≦1×107

半導体を取り扱う作業

≦1×10

≦1×10

9

品質不良、製品の汚れ等が問題となる作業

全を守るためにあるということを自覚させる
人的な対策も重要である。本稿の内容を一人でも多くの作業者が理解し、日々の災害防止に役立ていただきたい。

参考文献 1） 崔光石：静電気災害防止のために知っておくべき事項および誤った対策，安全衛生コンサルタント，42，58-64，2022.
2） 崔光石：爆発・火災に繋がる静電気放電って何？，安衛研
ニュース，No. 180，2024.
3） 崔光石：静電気災害防止のために知っておくべき基礎知識と勘違いしがちな対策（前編），TIIS ニュース，No. 288，
5-8，2022.
4） 労働安全衛生総合研究所：静電気安全指針 2007，JNIOSHTR-No.42，2007.

ちぇくぁんそく 

2003年茨城大学大学院、理工学研究科博士後期課程（物質科学専攻）修了。同年、東京理科大学、理工学部電気電子情報工学科、助手として勤務後、2004年に産業安全研究所（現 労働安全衛生総合研究所）物理安全研究グループに入所。主に静電気に起因する粉体の爆発・火災防止に関する研究、静電気関連災害調査に従事。現在、労働安全衛生総合研究所 安全研究領域長/電気安全研究グループ部長/機械システム安全研究グループ部長、工学博士。カナダブリティッシュコロンビア大学/サスカチュワン大学客員教授。静電気学会評議員、安全工学会理事、火災学会理事。
しょうやま

みずき 

2020年京都大学大学院工学研究科 博士後期課程（化学工学専攻）修了。2006年 九州大学理工学府量子プロセス理工学専
攻 修士課程修了後、株式会社 IHI 航空宇宙本部に入社し、ロケット開発に従事。2011年より原子燃料工業株式会社にて核燃料の炉心管理および臨界安全評価を担当。2019年から京都大学大学院工学研究科研究員として勤務したのち、2022年労働安全衛生総合研究所に入所。現在、労働安全衛生総合研究所電気安全研究グループ研究員として、粉体の静電気安全、および粉体の帯電機構と操作技術に関する研究に従事。

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