ゾーン1危険場所とは、正常運転時に可燃性ガス、蒸気またはミストによる爆発性雰囲気が偶発的に発生する可能性のある場所を指します。実用上、ゾーン0のように常時危険な場所とは扱えず、かといってゾーン2のように異常時のみリスクが生じる場所ともみなされません。予定されたプロセス条件下で着火性混合気が合理的に発生し得るため、ゾーン1に設置される機器は、より高いレベルの防爆構造をもって設計、選定、保全される必要があります。

ゾーン1の区分は、石油・ガス加工プラント、化学プラント、タンク倉庫、燃料充填システム、塗料・溶剤取扱エリア、洋上プラットフォーム、医薬品生産ライン、一部の排水処理プロセスなどで広く見られます。これらの環境では、充填、通気、混合、サンプリング、排出、プロセスラインの接続・切り離しなどの正常運転サイクル中に可燃性ガスや蒸気が放出される場合があります。区分の役割は、現場の実際の曝露レベルに適した機器と設置方法を適用することで着火リスクを低減することにあります。

本稿では、ゾーン1の意味、判定方法、一般的に用いられる規格、重要な保護等級と表示、産業におけるゾーン1機器の代表的な適用場所について解説します。

ゾーン1危険場所とは

IEC、IECEx、ATEXなど多くの国際プロジェクトで用いられるゾーン方式の危険場所区分体系では、ガス雰囲気は通常ゾーン0、ゾーン1、ゾーン2に分類されます。ゾーン1はこのリスクモデルの中間に位置し、正常運転時に可燃性ガス雰囲気が偶発的に発生するものの、常時または長時間継続しない場所を示します。

正常運転という言葉は重要です。これは異常状態、事故、機器の重大故障だけを指すのではなく、タンクの呼吸作用、ポンプシールからの放出、定常的なバルブ操作、充填箇所付近での蒸気放出、その他定常的なプラント稼働で起こり得るプロセス関連の放出など、予定された運転状況を含みます。希な異常条件下でのみ可燃性雰囲気が発生すると予想される場合はゾーン2に該当する可能性があり、常時、頻繁にまたは長時間存在する場合はゾーン0に該当する可能性が高くなります。

ゾーン1は単なる「危険場所」のラベルではありません。その場所で使用可能な機器の種類、配線方法、エンクロージャ、点検手順、保全手法を決定するための正式な技術区分です。

ゾーン1区分はどのように判定されるか

ゾーン区分は推測ではなくリスクアセスメントに基づいて行われます。技術者は対象物質、放出可能性、放出頻度、放出速度、換気条件、物理的なレイアウト、可燃性雰囲気の持続可能性などを評価します。多くのプロジェクトでは、基本設計、詳細設計、プラント改修時に危険場所区分調査の一環として実施されます。

1. 放出源

最初のステップは、可燃性ガスまたは蒸気が漏洩する可能性のある箇所を特定することです。代表的な放出源にはポンプシール、コンプレッサーシール、フランジ接続、通気口、サンプリング箇所、ローディングアーム、貯蔵タンクの開口部、圧力逃がし装置、プロセスドレンなどがあります。一部の放出源は保全時または異常時にのみ放出するのに対し、正常生産中に断続的に放出するものもあります。通常のプラント運転中に可燃性ガスを放出すると予想される放出源は、周辺領域がゾーン1に該当する強い根拠となります。

2. 換気

換気は区分に大きな影響を与えます。強力で信頼性の高い自然換気または強制換気は、放出物を速やかに希釈し、危険場所の規模や程度を低減できる場合があります。換気不足、閉鎖空間、ピット、トレンチ、機械室などは蒸気の滞留を引き起こし、ゾーン1に該当する可能性を高めたり、ゾーンの範囲を拡大したりします。このため、同一のプロセス接続部でも屋外と屋内では評価が異なる場合があります。

3. 放出頻度と持続時間

技術者は可燃性雰囲気が常時、偶発的、または希にしか発生しないかも考慮します。ゾーン1は正常運転時の偶発的な発生に対応するため、区分は図面上の表記だけでなく、実際のプラント稼働時の挙動と密接に関連します。

4. 物質の特性

すべてのガスが同じ挙動を示すわけではありません。密度、引火点、自己発火温度、蒸気圧、爆発限界のすべてが区分に影響します。水素、アセチレン、炭化水素、溶剤、アルコールその他の可燃物は、設計上の前提条件が異なる場合があります。最終的な機器のガスグループと温度クラスも現場に存在する物質に適合させる必要があります。

5. レイアウトと着火源への曝露

ゾーン1の最終的な範囲は、プロセス配置、標高差、排水経路、ケーブルルート、近傍の高温面、潜在的な着火源の有無などによって影響を受けます。区分図ではゾーン区分だけでなく、機器、歩廊、スキッド、タンク、アクセスポイント周辺の3次元的な境界線が定義されることが多いです。

ゾーン1は場所の区分であり、製品単体の特性ではない

ゾーン1を製品の特性とみなす誤解がよく見られます。実際にはゾーン1はまず環境区分であり、可燃性雰囲気の発生可能性に基づいて場所が分類されます。場所の区分が決定された後に、適切な等級の機器が選定されます。

これは、ゾーン1対応の電話機、カメラ、回転灯、ジャンクションボックス、押しボタン操作盤、スピーカー、ネットワークスイッチ、モーターなどが、デフォルトで「どこでも安全」というわけではないことを意味します。認証、保護方式、ガスグループ、温度クラス、周囲温度範囲、侵入保護、設置条件がすべて現場の要求に適合する場合にのみ適用可能となります。

適切な危険場所の保護は、場所区分、機器選定、ケーブル導入、接地、シール、設置手法、点検、保全という一連の全体に依存します。

主な規格と規制フレームワーク

ゾーン1プロジェクトは通常、技術規格、認証制度、現地規制の組み合わせによって規制されます。具体的なフレームワークはシステムの設置場所によって異なりますが、国際的な実務では複数の基準が繰り返し参照されます。

IEC 60079シリーズ

IEC 60079規格群は、多くの危険場所用電気機器プロジェクトの中核的な技術基準です。各部分がライフサイクルの各段階に対応します。

• IEC 60079-10-1：爆発性ガス雰囲気が存在する場所の区分

• IEC 60079-14：電気機器の設計、選定、設置

• IEC 60079-17：設備の点検および保全

• IEC 60079-0：防爆機器の一般要求事項

• IEC 60079-1、-7、-11、-18 その他：内圧防爆、増安防爆、本質安全防爆、封入防爆など特定の保護方式に関する詳細要求事項

これらの規格が一体となり、現場の区分方法、適用可能な防爆方式、機器の表示方法、長期的な設備の検証・保全方法が定められます。

IECEx

IECExは、爆発性雰囲気で使用される機器に関するIEC規格に基づいた国際適合性評価制度です。IEC 60079規格にリンクした体系的な認証フレームワークを提供するため、国際的なプロジェクトで広く認知されています。多国間で一貫した技術基盤が必要な国際的なエンジニアリング、調達、運用環境で特に価値があります。

ATEX

欧州経済領域内では、爆発性雰囲気用機器の市場投入にATEX製品フレームワークが中心となります。実務上、技術者はATEX機器カテゴリ、ゾーン適合性、防爆表示を併せて参照します。ゾーン1ガス用途では、通常カテゴリ2Gまたはそれに相当する高い保護レベルの機器が用いられます。

OSHA、NECおよび北米式実務

米国および関連する一部のプロジェクトでは、選択するコード体系に応じて危険場所をクラス/ディビジョン方式またはゾーン方式で扱います。クラスIゾーン1は可燃性ガス、蒸気、ミストに対応し、実質的な意義は国際的なゾーン1ガス区分と重複します。ただし用語、表示、承認詳細が異なる場合があるため、地域を超えて機器を代替する際は現地コードと認証根拠を確認せずに行うべきではありません。

ゾーン1用保護等級と機器表示

「ゾーン1等級」について語られる際、実際にはゾーン適合性、防爆方式、ガスグループ、温度クラス、侵入保護等級、認証制度の複数の要素が同時に指されることがあります。これらは総合的に解釈する必要があります。

1. 機器保護レベルとカテゴリ

ガス雰囲気用のゾーン1機器は通常、高い保護レベルで選定され、IEC式表示ではGb、ATEXベースのプロジェクト用語ではカテゴリ2Gに該当します。基本的な考え方は、正常運転時に着火源とならず、該当する保護方式で想定される故障や擾乱下においても高い安全レベルを維持することです。

2. ゾーン1に一般的な防爆方式

ゾーン1機器には複数の保護方式が広く用いられています。

• Ex d または Ex db（内圧防爆エンクロージャ）：内部爆発を封じ込め、周囲雰囲気への火炎伝播を防止

• Ex e または Ex eb（増安防爆）：正常使用時のアーク、スパーク、過度の温度上昇の可能性を低減

• Ex i または Ex ib（本質安全防爆）：電気・熱エネルギーを制限し、規定の故障条件下で着火が発生しないようにする

• Ex m または Ex mb（封入防爆）：着火可能性のある部品を樹脂などに封入

• Ex p システム（加圧防爆）：保護ガス圧を維持して危険雰囲気が着火部品に接触しないようにする

最も適切な方式は機器種別と使用環境によって異なります。現場用電話機、回転灯、カメラ、スピーカー、報知装置、センサー、操作盤、ネットワークエンクロージャなどは、同一ゾーン1プラント内でも異なる方式で保護される場合があります。

3. ガスグループ

ゾーン1機器は存在するガスグループにも適合させる必要があります。多くの産業用ガス用途ではIIA、IIB、IICなどのグループが表示されます。IIC認定品はこのグループ階層でより厳しいガス条件に対応可能であるのに対し、IIAのみの認定機器は着火しやすいガスが存在する場所では使用できない場合があります。水素やアセチレンを扱う環境では、より厳格なグループ要求が課されることが多いです。

4. 温度クラス

すべての防爆機器には最高表面温度区分が定められ、ガス雰囲気では一般的にT1からT6で表記されます。選定される温度クラスは、対象危険物質の自己発火温度を下回る必要があります。例えばT6表示機器はT3表示機器より最高表面温度が低く、溶剤、ガス、化学プロセスエリアでは重要となります。

5. 侵入保護等級

IP66、IP67などのIP等級で示される侵入保護は防爆性能とは異なりますが、ゾーン1用途では非常に重要です。エンクロージャのシール不良により水、粉塵、腐食性汚染物質が侵入すると、認定機器が損傷し、長期的な信頼性が損なわれ、安全な設置前提が無効となる場合があります。屋外プロセスエリア、洋上デッキ、トンネル、共用通路、洗浄設備、腐食性化学ユニットなどでは、防爆認証と高いエンクロージャ保護の両方が求められることが多いです。

ゾーン1で使用される代表的な機器

ゾーン1には照明やジャンクションボックス以外にも多種多様な機器が設置されます。現代の産業用プラントでは、認定を受けた電気・通信機器が幅広く導入されており、例として以下が挙げられます。

• 防爆構造の産業用電話機およびSIP電話機

• 場内放送・非常警報用PA・GAスピーカー

• 手動発信機、回転灯、ホーン、警報装置

• カメラおよび監視機器

• 現場計装機器、伝送器、センサー、分析計

• 現場オペレーターステーション、押しボタン、操作盤

• モーター、照明器具、ジャンクションボックス、ケーブルグランド

• 産業用通信・制御に用いられるネットワーク機器または加圧キャビネット

例えば通信システムにおいてゾーン1展開では、非常呼び出し用の防爆電話機、場内一斉警報用の防爆スピーカー、視覚警報用の防爆回転灯、安全域のサーバー・指令プラットフォームを適切なバリア、インターフェース、認定ネットワークアーキテクチャで接続する構成が含まれる場合があります。危険場所用機器は、全体の適合性における一部に過ぎません。

ゾーン1が多く見られる場所

石油・ガス関連施設

炭化水素加工ユニット、坑井口、コンプレッサーステーション、ローディングスキッド、タンクマニホールド、製油所プロセスゾーンにはゾーン1が頻繁に存在します。正常な移送、通気、プロセス運転中に蒸気放出が発生する可能性があるため、内圧防爆、本質安全防爆、その他適切な認定機器が不可欠となります。

化学・石油化学プラント

反応器、溶剤取扱ライン、配合ステーション、充填箇所、ポンプエリア、サンプリングキャビネットなどは、定常運転中に偶発的に爆発性ガス雰囲気を形成する場合があります。プロセス通信、警報報知、計装、現場制御機能にはゾーン1機器が一般的に選定されます。

洋上プラットフォーム・海洋エネルギー施設

洋上トップサイド、掘削エリア、プロセスモジュール、ユーティリティスキッド、密閉技術室では、塩分噴霧、振動、過酷な気象条件に加え、可燃性ガスへの曝露が生じることが多いです。こうした環境では高いIP等級、耐食性、広い周囲温度許容範囲、信頼性の高い防爆認証がすべて重要となります。

医薬品・精密化学品生産

混合、抽出、乾燥、包装工程でアルコール、溶剤、揮発性化合物を扱う箇所では、局所的にゾーン1区分が必要となる場合があります。選定される機器は、安全性、洗浄耐性、清浄性、プロセス連続性を両立させる必要があることが多いです。

燃料取扱・貯蔵

タンク倉庫、ローディングアーム、燃料ポンプ室、ローディングベイ、移送箇所は、定常運転中に偶発的に可燃性蒸気雲を形成する場合があります。これらのエリアの通信、警報、現場非常制御は、ゾーン1対応の認定機器に依存することが多いです。

排水処理・バイオガス用途

消化槽、汚泥処理エリア、ガス取扱部、一部の密閉処理空間はメタンに富む雰囲気を含む場合があります。放出源付近や換気不十分な区画で、プラントの正常運転中にガスが発生する可能性が高い場所はゾーン1に該当する場合があります。

ゾーン1とゾーン2の違いが重要な理由

ゾーン1とゾーン2の区別はコスト、技術設計、運用に大きな影響を与えます。ゾーン1は一般的に高い保護レベル、より制限的な機器選定、厳格な設置管理を求められます。ゾーン1にゾーン2機器を使用すると、重大な安全・適合上の不具合が生じます。一方、すべてを過剰にゾーン1と区分すると、設備コストの増加、機器選択肢の減少、保全の不必要な複雑化を招きます。

このため危険場所区分は、保守的な推測だけでなく文書化された技術評価に基づくべきです。最も厳しい区分が常に正解とは限らず、プロセスの実態、換気条件、該当するコード体系に裏付けられた回答が求められます。

ゾーン1機器の設置上の考慮点

認定機器だけでは不十分です。不適切な設置は保護方式を無効にする可能性があります。ゾーン1プロジェクトでは、ケーブル導入部、閉止プラグ、接地・等電位接続、シール構造、コンジット・ケーブルシステムの種類、本質安全回路と非本質安全回路の分離、エンクロージャの健全性、点検記録に特に注意が払われます。

1. 適合する付属部品を使用する：ケーブルグランド、閉止部品、プラグは機器の認証および環境等級に適合させる必要があります。

2. 温度制限を確認する：周囲温度、日射、近傍の高温配管、エンクロージャ内の負荷は表面温度の適合性に影響する場合があります。

3. エンクロージャを保護する：元の防爆認証が有効であっても、腐食、紫外線曝露、振動、化学的侵食は耐用年数を短縮する場合があります。

4. 保全アクセスを検証する：一部の防爆方式では、開放、整備、交換時に非常に具体的な手順が求められます。

5. 点検を記録する：初期点検と定期点検は長期的な適合性の核心です。

通信システムでは設計者が電源供給ルート、サージ保護、ネットワークトポロジー、冗長性、危険場所機器と安全域制御システムの連携も考慮する必要があります。最適な設計は書類上の適合性だけでなく、現場での保全性も備えています。

ゾーン1用途の機器選定方法

ゾーン1用機器を選定する際、体系的なチェックリストは高コストな不具合を防ぐのに役立ちます。

• 対象エリアが実際にガス、蒸気、ミスト用のゾーン1に区分されていることを確認

• 物質、ガスグループ、必要な温度クラスを特定

• プロジェクトがIECEx、ATEX、現地承認、複数認証のいずれを必要とするか確認

• 保護方式が機器の機能に適していることを検証

• 機器保護レベルまたはカテゴリがゾーン1の要求に適合することを確認

• 承認された周囲温度範囲を確認

• 現場環境に応じた侵入保護と耐食性を確認

• 関連付属部品も同様に適合していることを確認

• 調達前に設置、点検、保全の取扱説明書を確認

例えば洋上用ゾーン1産業用電話機は、ガス場所認証に加え、IP66以上のエンクロージャ保護、耐食性素材、手袋着用時の操作性、高騒音下での明瞭な音声出力、安全域に設置されたSIPまたは指令システムとの互換性が必要となる場合があります。

ゾーン1に関するよくある誤解

• 「IP66なら防爆構造である」：誤りです。IP等級は粉塵・水の侵入保護を示すもので、着火防止性能ではありません。

• 「ATEX表示があれば十分」：誤りです。カテゴリ、表示、ガスグループ、温度クラス、書類がすべて用途に適合している必要があります。

• 「ゾーン1とクラスIディビジョン1は常に互換可能」：自動的に互換とはなりません。概念的には関連しますが、地域により承認経路と表示が異なります。

• 「認定品単体で安全性が保証される」：誤りです。設置と保全も同様に重要です。

• 「ゾーン1はプラント全体が同一区分」：いいえ。危険場所は局所的であることが多く、実際の放出源と換気に依存します。

結論

ゾーン1危険場所は、正常運転時に爆発性ガス雰囲気が偶発的に発生する可能性のある場所であり、一般産業用機器や単なる耐候性だけでは対応できません。適切な保護には、適正な場所区分、最適な防爆方式、適合するガスグループ・温度クラス、環境に応じたIP性能、徹底した設置・点検実務が必要です。

用途が産業用電話機、警報装置、計装機器、操作盤、場内通信システムのいずれであっても、原則は同じです。機器は購入仕様の見出しだけでなく、実際の危険場所に適合するよう選定される必要があります。したがってゾーン1を正しく理解することは、危険な産業環境における安全性と長期的なシステム信頼性の両方に不可欠です。

よくある質問

ゾーン1は防爆構造と同じですか

いいえ。ゾーン1は場所の区分です。防爆または内圧防爆は、当該場所に設置される一部の機器に用いられる保護方式の一つであり、唯一の方式ではありません。

ゾーン1はどのような雰囲気を指しますか

ゾーン1は、空気と混合した可燃性ガス、蒸気、ミストによる爆発性雰囲気を指します。粉塵用ゾーンはゾーン20、21、22などの別の区分体系が用いられます。

ゾーン2機器をゾーン1に使用できますか

通常は使用できません。ゾーン2機器は曝露確率の低い環境向けに設計されています。ゾーン1は一般的に高い保護レベルと適合する認証を求められます。

ゾーン1機器の表示で確認すべき項目は何ですか

防爆方式、ガスグループ、温度クラス、機器保護レベルまたはカテゴリ、必要に応じて侵入保護、周囲温度範囲、IECEx・ATEXなどの該当認証制度を含む全体の表示を確認する必要があります。

IP66ならゾーン1に適用できますか

いいえ。IP66はエンクロージャの粉塵・水侵入耐性を示すのみです。ゾーン1への適合性は防爆認証と危険場所に適合した表示に依存します。

どの産業でゾーン1機器が最も多く使用されますか

石油・ガス、石油化学、化学加工、洋上エネルギー、医薬品生産、燃料取扱、一部の排水処理・バイオガス施設などが代表的な例です。