爆発の3要素

化学的見地から、酸化、燃焼及び爆発は全て異なる反応時間を持つ発熱反応です。
そのような反応が生じるためには、以下の3つの要因が同時に存在し、且つ一定の比率が不可欠です。3つの要因とは、酸化源(酸素)、爆発性・可燃性ガス等そして必要な点火エネルギーです。

本質安全防爆について

基本原理は、正常及び異常状態において危険場所に流入又は蓄積される電気エネルギーが、電気スパーク及び高温表面により放出されたとしても、対象爆発性・可燃性ガス等を点火しないエネルギー以下に抑制する本質的安全技術です。
そのため、危険場所設置の本安機器に接続される安全場所設置の本安関連機器(絶縁バリヤ等)の出力最大開放電圧(Vo)、最大短絡電流(Io)及び最大電力(Po)以下に抑制し、現場本安機器の電気スパークエネルギー及び表面温度が爆発危険ガス蒸気の点火源とならないように設計することです。爆発危険ガスの最小点火エネルギーと点火表面温度はガスごとに定められています。

本質安全防爆の最大の利点は現場で活線作業ができることです。
また本質安全防爆絶縁バリアの特長は本安防爆接地配線が不要、1次と2次側の絶縁を行うために本安防爆回路の接地が可能、また接地することによるノイズの心配が解消される点などです。

本安機器と本安防爆バリアの組み合わせ条件について

1) 本安機器(機器検定品)と本安関連機器(機器検定品)を組み合わせるには以下の条件を順守ください。

  ガス分類 本安関連機器(バリア)
グループ IIA グループ IIB グループ IIC
本安機器 グループIIA
グループIIB ×
グループIIC × ×
表1 電気機器の爆発等級(グループ)の組み合わせ条件
    本安関連機器(バリア)
ia機器 ib機器 ic機器
本安機器 ia機器 × ×
ib機器 ×
ic機器
表2 性能区分(ia, ib, ic)の組み合わせ条件

【注記】表1と2の○は組合せが可能です。

2) 表3に示すように本安機器の安全保持定格は本安関連機器の安全保持定格の値以上でなければなりません。
本安機器の安全保持定格は、本安機器の検定合格証又は、製品データシートに記載されておりますので、必ず安全保持定格を確認し、以下に示す接続条件を満足することを確認してください。

本安機器の安全保持定格 組み合わせ条件 本安関連機器の安全保持定格
本安回路許容電圧 Ui 本安回路最大電圧 Uo
本安回路許容電流 Ii 本安回路最大電流 Io
本安回路許容電力 Pi 本安回路最大電力 Po
表3 組み合わせ条件

3) 本安機器の内部インダクタンス及び内部キャパシタンスと本安配線の配線インダクタンス及び配線キャパシタンスの和は、本安関連機器で定められる許容インダクタンス (Lo) と許容キャパシタンス (Co) の値以下でなくてはなりません。(表4参照)

本安回路のパラメータ 組み合わせ条件 本安関連機器のパラメータ
本安機器の内部インダクタンスLi と
配線のインダクタンスLw の和
許容インダクタンス Lo
本安機器の内部キャパシタンスCi と
配線のキャパシタンスCw の和
許容キャパシタンス Co
表4

【注記】本安機器内部のLi(内部インダクタンス)とCi(内部キャパシタンス)値は本安機器の検定合格証又は製品データシートに記載されています。そちらを参照してください。

4) 本安回路にインダクタンスとキャパシタンスが共に存在する場合は下記の点に注意しなくてはなりません。
上記3)の考え方は、以下の4-1)から4-3)のいずれか一つの条件が満たされる場合のみ適用されます。

  • 4-1) 本安回路に接続される本安機器の内部インダクタンス(Li)と内部キャパシタンス(Ci)のいずれか又は両方の値がそれぞれ本安関連機器の許容インダクタンス(Lo)と許容キャパシタンス(Co)の1%以下の場合。
  • 4-2) 本安回路のインダクタンスとキャパシタンスが本安回路外部配線のみに分散して存在する場合。
  • 4-3) 接続される本安機器の内部インダクタンスまたは内部キャパシタンスが、どちらかひとつだけが存在する場合。

5) 上記4-1)から4-3)に該当しない場合、すなわち本安機器に内部インダクタンス(Li)および内部キャパシタンス(Ci)の両方が存在し、それぞれの値が本安関連機器の許容インダクタンス(Lo)と許容キャパシタンス(Co)の値の1%を超える場合、使用できるインダクタンスとキャパシタンスはそれぞれ本安関連機器の許容インダクタンス(Lo)と許容キャパシタンス(Co)の値の最大50%に制限されます。 但し、新たに得られた Co の値は 600nF を超えてはならない。

IECEx/EUの防爆認証ATEXと北米の防爆認証

EUの防爆認証 ATEX と IECEx 国際防爆認証の概要

EUの防爆認証ATEX と IECEx国際防爆認証の概要

北米の防爆認証 NEC/CEC の概要(OPTION A & B)

北米の防爆認証 NEC/CEC の概要

防爆電気機器の防爆方式の分類記号と該当規格

Type of protection Concept Code EPL IEC/CENELEC
standard
US Division
Standard
US Zone
Standard
Canadian Div.
Standard
Canadian Zone
Standard
ガス蒸気防爆
General requirements   60079-0 FM3600 60079-0 60079-0
本質安全防爆 Energy 
imitation
Ex ia
Ex ib
Ex ic
Ga or Ma
Gb or Mb
Gc
60079-11 FM3610/UL913 60079-11 C22.2 No.157 60079-11
本質安全防爆システム Energy
limitation
Ex ia
Ex ib
Ex ic
Ga
Gb
Gc
60079-25
Increased Safety Non sparking Ex e Gb or Mb 60079-7 60079-7 60079-7
Type n
(non sparking/non incendive)
Ex nA
Ex nC
Gc 60079-15 FM3611 60079-15 C22.2 No.213 60079-15
Flameproof / Expl. Proof Explosion
containment
Ex d Gb or Mb 60079-1 FM3615/UL1203 60079-1 C22.2 No.30 60079-1
Power Filing Ex q Gb or Mb 60079-5 60079-5 60079-5
Type n(enclosed-break) Ex nC Gc 60079-15 FM3611 60079-15 C22.2 No.213 60079-15
Encapsulation Separation
of explosive
atmosphere
from ignition
Ex ma
Ex mb
Ex mc
Ga or Ma
Gb or Mb
Gc
60079-18 60079-18 60079-18
Type n
(sealed/hermetically sealed)
Ex nC Gc 60079-15 FM3611 60079-15 C22.2 No.213 60079-15
Pressurization Ex pv
Ex px
Ex py
Ex pz
Gb or Gc
Gb or Mb
Gb
Gc
60079-2 FM3620/
NFPA 496
60079-2
Oil immersion Ex o Gb 60079-6 60079-6 60079-6
Type n
(restricted breathing)
Ex nR Gc 60079-15 60079-15
Special requirements   Ga 60079-26
粉塵防爆
本質安全防爆 Energy
limitation
Ex ia
Ex ib
Ex ic
Da
Db
Dc
60079-11 FM3610/UL913 60079-11 C22.2 No.157 60079-11
Dust ignition proof Separation
of explosive
atmosphere
from ignition
Ex ta
Ex tb
Da
Db
60079-31 FM3616/UL1203 C22.2 No.25 60079-31
Dust tight Ex tc Dc FM3611/
ANSI/ISA 12.12.01
Encapsulation Ex ma
Ex mb
Ex mc
Da
Db
Dc
60079-18 60079-18 60079-18
Pressurization Ex pD Db or Dc 61241-4 NFPA 496 61241-4

防爆バリアの他社製品との比較

共通仕様 GMI社 M社 P社
モジュール厚み 12mm (1/2 Channel) 16mm (1/2 Channel) 20mm (1/2 Channel)
絶縁性能 2.5KV 1.5KV 375V
電源 18‐30VDC 20‐35VDC 20‐35VDC
使用周囲温度 -40 to +70 deg Celsius -20 to +60 deg Celsius -20 to +55 deg Celsius
2チャンネルモジュール 2 Independent Power Supplies 1 Power Supply 1 Power Supply
使用寿命 20 Years 10 Years 10 Years
ANALOG INPUT
SPECIFICATION D5014S / D5014D 5541 / 5544 KFD2-STC4-Ex1 / KFD2-STC4-Ex2
Input 0/4 – 20 mA 4 – 20 mA 0/4 – 20 mA (Dual Channel 2‐Wire only)
Output Load 550 Ω 450 Ω 550 Ω
Output mA Sink; mA Source & Volt mA Sink & mA Source mA Sink
Response Time 5 ms 50 μs NA
Power Consumption 42.5mA (1CH) and 85mA (2CH) 51mA (1CH) and 96mA (2CH) 75mA (1CH) and 112.5mA (2CH)
SIL Rating SIL3 SIL2 SIL2
Certification TÜV SIRA Exida
ANALOG OUTPUT
SPECIFICATION D5020S / D5020D 5546 / 5549 KFD2-SCD-Ex1.LK / KFD2-SCD2-Ex2.LK
Input 4 – 20 mA 4 – 20 mA 4 – 20 mA (Single Channel Only)
Output Load 700 Ω 800 Ω 700 Ω
Response Time 25 ms 200uA NA
Power Consumption 35mA (1CH) and 70mA (2CH) 35mA (1CH) and 70mA (2CH) 55mA (1CH) and 75mA(2CH)
SIL Rating SIL3 SIL2 SIL2
Certification TÜV SIRA Exida
DIGITAL INPUT
SPECIFICATION D5030S / D5030D 5511 / 5514 / 5517 KFD2-SR2-Ex1.W.LB / KFD2-SR2-Ex2.W
Output 250V 4A 250V 2A 250V 2A
Power Consumption 18mA (1CH) and 35mA (2CH) 25mA (1CH) and 35mA (2CH) 55mA (1CH) and 55mA (2CH)
Response Time 5ms 10ms 20ms
SIL Rating SIL3 SIL2 SIL2
Certification TÜV SIRA Exida
SPECIFICATION D5031S / D5031D 5513 KFD2-SOT2-Ex1.LB / KFD2-SOT2-Ex2
Outputs 35V 100mA 35V 50mA 30V 100mA
Power Consumption 12mA 30mA 50mA
Response Time 5ms 10ms 20ms
Response Time 100・S N.D N.D
Max. Frequency 5 Khz 500 Hz 5 Khz
SIL Rating SIL3 Non SIL SIL2
Certification TÜV SIRA Exida
SPECIFICATION D5034S / D5034D N.A. N.A.
Outputs Transparent Namur Reflection to PLC/ESD/DCS NA NA
Power Consumption 15mA (1CH) and 30mA (2CH) NA NA
Response Time 1ms NA NA
SIL Rating SIL3 NA NA
Certification TÜV NA NA
DIGITAL OUTPUT
SPECIFICATION D5048S 5521 / 5522 / 5525 KFD0-SD2-Ex1.1045 / .1065 / .1180
Outputs 1 model 3 Different Outputs 3 different models 3 different models
Power Consumption 65mA 90/100/125mA Loop Power
Diagnostics Open‐Short Circuit detection Not Available Not Available
Diagnostics Transarent Fault Reflection to PLC/ESD/DCS Not available Not available
Response Time 75ms 100ms 100ms
SIL Rating SIL3 SIL3 SIL3
Certification TÜV SIRA Exida
DIGITAL OUTPUT
SPECIFICATION D5049S 5523 / 5524 N.A.
Outputs 1 model 3 Different Outputs Only 1 type of output available NA
Power Consumption 65mA 100mA NA
Diagnostics Open‐Short Circuit detection Only in model 5523 NA
Diagnostics Transarent Fault Reflection to PLC/ESD/DCS Not Available NA
Response Time 10ms 100ms NA
SIL Rating SIL3 SIL2 NA
Certification TÜV SIRA NA
TEMPERATURE INPUT
SPECIFICATION D5072S / D5072D 5575 / 5576RTD – 5576THC KFD2-UT2-Ex1 / -Ex2
Input Universal: 2/3/4 Wires RTD; THC; OHMS; mV; POT 2 Different Models: 2/3 Wires RTD or THC; mV Universal: 2/3/4 Wires RTD; THC; OHMS; mV; POT
Outputs Custom 0/-4-20 mA Sink/Source Mode + ModBus 4 – 20 mA 0/-4-20 mA Sink and Source Mode
N° of Channels One or Two One or Two One or Two
Power Consumption 50mA (1CH) / 60mA (2 CH) 50mA (1CH) / 60mA (2 CH) 41mA (1CH) / 63mA (2 CH)
Response Time 50/250 ms 100/500 ms 1-2 Second
SIL Rating SIL2 NA SIL2
Certification TÜV (Pending) NA Exida
SPECIFICATION D5273S 5575 KFD2-GUT-Ex1.D
Input Universal: 2/3/4 Wires RTD; THC; OHMS; mV; POT 2/3 Wires RTD or THC; mV Universal: 2/3/4 Wires RTD; THC; OHMS; mV; POT
Outputs Custom 0/-4-20 mA Sink/Source Mode + ModBus 4-20 mA 0/-4-20 mA Sink and Source Mode
Alarm Output 2 SPDT Relay 250V / 4 Amps 1 SPST Relay 35V / 250 mA 2 SPDT Relay 250V / 2 Amps
Alarm Delay Programmable 0-1000 Sec NA NA
N° of Channels One One One
Power Consumption 50mA 50mA 90mA
Response Time 50/500 ms 100/500 ms 700 mS
SIL Rating SIL2 NA SIL2
Certification TÜV (Pending) NA Exida
SIL 3 RELAYS
SPECIFICATION D5090S / D5091S / D9094S NA KFD0-RSH-1-Y2 / KFD0-RSH-1.4S.PS2
Outputs Several Outputs for NE and ND Loads NA Several Outputs for NE and ND Loads
Output 250V 5A NA 230V 2A
Power Consumption 35mA NA 60mA
Diagnostics Compatible to Line Monitoring Pulses from ALL systems NA Compatible to Line Monitoring Pulses from some systems
Response Time 5 ms NA 5-15 mS
SIL Rating SIL3 NA SIL3
Certification TÜV NA Exida
SPECIFICATION D5293S / D5294S NA NA
Outputs Several Outputs for NE and ND Loads NA NA
Power Consumption 50mA NA NA
Diagnostics Compatible to Line Monitoring Pulses from ALL systems NA NA
Diagnostics Open‐Short Circuit detection NA NA
Diagnostics Transarent Fault Reflection to PLC/ESD/DCS NA NA
Response Time 5ms NA NA
SIL Rating SIL3 NA NA
Certification TÜV NA NA