静電気のバチッは何ボルトか|人は数kVで感じるが、エネルギーはmJ単位。それでも可燃性ガスには着火しうる

静電気のバチッは何ボルト?バチッと感じるのは人の帯電が数千ボルト 感電と安全

ドアノブでバチッと感じるとき、人の体は主に数kV(数千V)に帯電しています。労働安全衛生総合研究所の「静電気安全指針2007」(以下、指針)は、一般に3kV以上で電撃を感じるとしています。電圧は高くても、人の体にたまっている電気のエネルギーは、ミリジュール(mJ)単位です。

ただし、そのmJ単位の放電でも、可燃性のガスや蒸気には着火しえます。指針は、人からの火花放電を着火源として扱っています。また、電撃のショックで体が動き、転落などの二次災害になりかねないとしています。

バチッと感じるのは、主に数kVに帯電したとき

指針の表6.1は、人の体の帯電電位と、放電したときの感じ方の関係です。抜粋すると次のとおりです。

帯電電位電撃の強さ(指針の表6.1)
1.0kV全く感じない
2.0kV指の外側に感じるが痛まない
3.0kV針で刺された感じを受け、ちくりと痛む
5.0kV手のひらから前腕まで痛む
10.0kV手全体に痛みと電気が流れた感じを受ける
12.0kV手全体を強打された感じを受ける

表の注は、人体の静電容量を約100pF(ピコファラド)としています。

指針の本文は、人の静電容量を100〜300pFとし、電撃を受ける最低の帯電電位を667V〜3kVの範囲としています。そのうえで、電撃は人の感覚にも依存するが、一般に3kV以上になると電撃を感じるとされている、と書いています。表では2kVでも「指の外側に感じる」とあるので、感じ始める電圧には幅があります。

電圧は数kVでも、エネルギーはmJ単位

帯電した導体にたまっているエネルギーWは、静電容量C、帯電電位Vから、次の式で求まります(指針の式3.7)。

W=½CV²

人の静電容量を100pFとして計算すると、次のとおりです。

帯電電位エネルギー(C=100pF)
2kV0.2mJ
3kV0.45mJ
10kV5mJ

指針の表3.4も、人(100〜300pF)について、0.2mJになる帯電電位を2.0〜1.2kV、5mJになる帯電電位を10〜5.8kVとしています。静電容量が大きいほど、同じエネルギーになる電圧は低くなります。

指針によると、放電が起きると、このエネルギーのほとんど、あるいは一部が放電エネルギーとして出ます。商用電源の感電は、電源がつながっているあいだ電流が流れ続けます(記事「死にボルト(42V)とは」)。静電気の放電は、たまっていた分までで終わります。

mJ単位でも、可燃性ガスには着火しうる

可燃性のガスや蒸気には、着火させるのに要る最小のエネルギーがあります。最小着火エネルギーといいます。指針は、大気中の値として次を挙げています。

ガス最小着火エネルギー(指針)
プロパン0.25mJ
エチレン0.07mJ
水素0.016mJ

上の計算と並べると、100pFで2kVのとき(0.2mJ)でも、たまっているエネルギーは水素の0.016mJの10倍以上あります。3kV(0.45mJ)なら、プロパンの0.25mJも超えます。

指針は、予測できる放電エネルギーが最小着火エネルギー以上かどうか(放電エネルギー≧最小着火エネルギー)で、静電気のリスクを評価するとしています。また、人からの火花放電は、最小着火エネルギーが100mJ以下の可燃性雰囲気を着火しうるというガイドラインがある、と紹介しています。

最小着火エネルギーは、ガスの濃度で変わります。指針によると、濃度を横軸にとるとU字型の曲線になり、可燃性物質と酸素が化学量論組成比となる濃度の近くで最小になります。温度や圧力にも依存します。表の値は、大気中で、いちばん着火しやすい濃度のときの値です。

人の体にたまるエネルギーと、ガスの最小着火エネルギーを、同じ対数目盛に並べた図。人(100pF)は2kVで0.2mJ、3kVで0.45mJ、10kVで5mJ。水素は0.016mJ、エチレンは0.07mJ、プロパンは0.25mJ。

静電気の放電は、種類によってエネルギーが違う

指針の表3.3は、静電気の放電を種類ごとに分けています。

放電起こる例(指針)放電エネルギー着火能力
火花放電電気的に絶縁された導体と、接地された導体のあいだ1J程度までガス・蒸気、粉体
コロナ放電接地した尖った導体が帯電物体に近づくときなど数十μJまで水素、アセチレンなど
ブラシ放電曲率半径の比較的大きな接地導体が、帯電した不導体に近づく3mJ程度までガス・蒸気、(粉体)
沿面放電背面に接地導体のある薄い不導体の帯電10J程度までガス・蒸気、粉体
コーン放電高抵抗率の帯電粉体を連続して大量に充填数十mJ程度ガス・蒸気、粉体

人の体にたまるエネルギーは、上で計算したとおりmJ単位です。

同じ研究所の安衛研ニュースのコラム(No.180、2024年1月)は、自身の表で、ブラシ放電は4mJ程度まで、沿面放電は数十J程度までとしています。指針2007の表(ブラシ放電は3mJ程度まで、沿面放電は10J程度まで)とは値が違います。冬に車やドアノブを触ると受ける電撃も、このコラムでは火花放電の例です。

指針は、人体を静電気的には導体としています。そのため、人からは火花放電、ブラシ放電、沿面放電が起こりうるとしています。火花放電以外の放電のエネルギーは、着火の実験から求めた等価エネルギーです。

人の体だけが帯電するわけではありません。指針の表3.4では、タンクやタンクローリーなどの大きな金属物は100〜1000pFです。静電容量が大きいものほど、低い電圧で同じエネルギーになります。指針は、火花放電のエネルギーは比較的高く、1J程度に達することがあるとしています。人の値を、タンクなどの大きな金属物にそのまま当てはめることはできません。

対策は、帯電を防ぐこと

指針は、作業者の帯電による放電を防ぐため、作業者(人体)の漏洩抵抗を10⁸Ω以下にして、帯電電位を100V以下にする必要があるとしています。人体の漏洩抵抗は、主に靴の抵抗と床の漏洩抵抗の和です。指針は、そのために床と靴を導電化するとしています。

一方で、指針は靴の抵抗を「感電防止も考慮して」10⁵〜10⁸Ωとしています。作業者の漏洩抵抗についても、400V以下の配電線による感電防止のため10⁵Ω以上にする、と注で書いています。静電気を逃がすには低い抵抗がよく、感電を防ぐには低すぎてはいけない、という両方の条件です。人の帯電を逃がすための床や靴の導電化は、感電対策の接地とは目的が違います(記事「アース線をつないでも、外箱の電圧はほとんど下がらない」)。

導体と不導体でも、対策が違います。指針によると、導体は漏洩抵抗が10⁶Ω以下となるように接地すれば、十分に帯電を防げます。不導体は、接地をしても電荷がほとんど逃げないので、接地の効果がありません。

指針は、作業床や服・靴は表面の汚れで抵抗や帯電防止性能が変わるので、定期的な測定管理が要るとしています。作業床は、乾燥期を含めて少なくとも年1回測るとしています。

配管のつなぎ目は、電気的につないで電位差をなくす

私が保全をしていたプラントには、危険物エリアと呼ばれる区画がありました。入口の手すりには、静電気除去シートが貼ってありました。このエリアでは、配管と配管のつなぎ目にアース線を取り付けることがあり、私も取り付けました。その線に何の意味があるのかは、理解しないまま取り付けていました。

指針は、接地とボンディングをすると、近くにある物体どうしの電位差がなくなり、そのあいだで起こる放電を防げる、としています。金属配管については、フランジをまたいで導線でつなぐ例(配管のボンディング)を、図で示しています。フランジが金属製のボルトとナットで電気的につながっていて、その抵抗が1,000Ω以下なら、導線での接続は不要としています。接地やボンディングでは、断線、外れ、接触不良、接続忘れを起こさないことが肝要だとも書いています。

まとめ

  • バチッと感じるのは、人が主に数kVに帯電したとき。指針は、一般に3kV以上で電撃を感じるとしている(表では2kVでも指の外側に感じる)
  • 人の静電容量を100pFとすると、たまっているエネルギーは2kVで0.2mJ、10kVで5mJ(W=½CV²)
  • mJ単位でも、可燃性のガスには着火しうる。最小着火エネルギー(大気中、いちばん着火しやすい濃度)は、プロパン0.25mJ、エチレン0.07mJ、水素0.016mJ(指針)
  • 電撃のショックで転落などの二次災害になりかねない(指針)
  • 放電の種類でエネルギーが違い、指針の表3.3では、火花放電は1J程度まで、沿面放電は10J程度まで。タンクなどの大きな金属物は100〜1000pFで、人の値をそのまま当てはめられない
  • 対策は帯電を防ぐこと。指針は、人体の漏洩抵抗を10⁸Ω以下にして帯電電位を100V以下にするとし、靴は感電防止も考えて10⁵〜10⁸Ωとしている

計算の前提と途中式

  • 人の静電容量は、指針の表6.1の注にある約100pFとしました。指針の本文では100〜300pFなので、300pFなら同じ電圧でエネルギーは3倍になります。
  • エネルギーは、W=½CV²(指針の式3.7)で求めました。
  • – 2kV:½×100×10⁻¹²×(2×10³)²=0.2×10⁻³J=0.2mJ
  • – 3kV:½×100×10⁻¹²×(3×10³)²=0.45×10⁻³J=0.45mJ
  • – 10kV:½×100×10⁻¹²×(10×10³)²=5×10⁻³J=5mJ
  • 計算したのは、たまっているエネルギーです。指針によると、放電で出るのは、そのほとんど、あるいは一部です。
  • 最小着火エネルギーは、大気中で、いちばん着火しやすい濃度での値です。濃度、温度、圧力で変わります。

参考にした資料

閲覧日は、2026年11月8日です。静電気安全指針2007の5.1と5.6.4(配管のボンディング)は、11月14日に開き直しました。

  • 独立行政法人労働者健康安全機構 労働安全衛生総合研究所「静電気安全指針2007」JNIOSH-TR-No.42(https://www.jniosh.johas.go.jp/publication/doc/tr/TR_No42.pdf)
  • 労働安全衛生総合研究所 安衛研ニュースNo.180(2024年1月12日)「爆発・火災に繋がる静電気放電って何?」(https://www.jniosh.johas.go.jp/publication/mail_mag/2023/180-column-1.html)
この記事を書いた人
高卒電気マン

高卒から電気の道へ。プラントの電気保全を8年あまり、受配電設備の設計を経て、現在はクレーンの電気制御設計に従事。2026年に電験三種合格。壊れる側と作る側の両方を見てきた視点で、日々の学びを記録しています。

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