防爆環境（可燃性ガス、蒸気、粉塵、繊維が存在する場所）で使用されるカートリッジ ヒーターは、厳しい防爆設計基準を満たし、電気火花、高い表面温度、または熱放射による危険雰囲気の発火を防ぐための公式認定を取得する必要があります。-中心的な設計原則は、動作中にヒーターによって生成されるすべての発火源を隔離または排除することであり、構造設計、材料の選択、および安全保護はすべて爆発性危険区域の特性に合わせて調整する必要があります。以下は、そのようなヒーターに必須の特別な設計要件とコア認証基準です。
I. 炉心防爆-設計要件
1. 表面温度の厳密な管理（基本的要件）
ヒーターの最高表面温度は、使用環境における可燃性媒体の発火温度より少なくとも 50 度 (安全マージン) 低くなければならず、製品に明確にマークされています。
- 危険媒体を分類し（例: メタン発火温度 ≈538 度、ガソリン蒸気 ≈280 度）、ヒーターの T- 定格（温度クラス）を決定します（例: T1: 450 度以下、T2: 300 度以下、T3: 200 度以下）。温度クラスを媒体の発火特性に合わせます。
- ヒーターの表面負荷 (電力密度) を最適化して、局所的な過熱を防ぎます。均一な熱放散には、直径が大きく、表面負荷が低い-構造が好ましく、局所的なホットスポットがないことを確認するには熱シミュレーション テストが必要です。-
- 粉塵爆発-を防ぐシナリオでは、ヒーター表面での熱の蓄積によって引き起こされる粉塵の燃焼を防ぐために、追加の粉塵蓄積防止構造設計（例: 滑らかで非多孔質の表面）が必要です。-
2. 防爆構造設計（着火源を隔離するための鍵）{1}}
危険場所の分類（ガスの場合はゾーン 0/1/2、粉塵の場合はゾーン 20/21/22）と防爆グレードの要件に基づいて、適切な防爆構造のタイプを選択します。{6}カートリッジ ヒーターで最も一般的に使用されるタイプは、耐圧防爆タイプ (Ex d) と安全性が向上したタイプ (Ex e) で、本質安全タイプ (Ex ia) は特別な低電力シナリオに使用されます。-
(1) 耐圧防爆構造 (Ex d) – ゾーン 1/21 および高リスクエリア用
- 金属シェル (チューブ本体とジャンクション ボックス) は、十分な爆発耐圧性 (内部爆発性ガス爆発の圧力に耐えることができる) と耐圧防爆ギャップ設計 (ねじ継手やフランジの継ぎ目などのシェル合わせ面間のギャップが規格制限内である必要があります) を備えていなければなりません。隙間の長さと幅は、炎を冷却し、爆発性ガスが漏れたときにその温度を下げ、外部からの発火を防ぐために厳密に計算されています。
- シェルの材質は、爆発圧力下で亀裂や変形がなく、高い機械的強度（例: 316L ステンレス鋼、防食コーティングを施した炭素鋼）と耐衝撃性を備えていなければなりません。-溶接継ぎ目は完全に溶接されており、圧力試験と非破壊試験の対象となります。-
- ジャンクション ボックスとチューブ本体の接続にはラビリンス耐圧継手またはネジ式耐圧構造 (ネジのかみ合い 6 歯以上) が採用されており、シール材には耐高温性、耐油性のフッ素ゴム/シリコーンゴムが使用されており、シェル内への可燃性ガスの侵入を防ぎます。-耐高温、耐油性-。
(2) 安全構造の強化 (Ex e) – ゾーン 2/22 の低リスク地域向け
- スパークを発生させる電気的故障（短絡、過負荷）の防止に重点を置きます。絶縁設計を強化し、電気部品間の沿面距離とクリアランスを増やし（電気機器の安全性向上の要件を満たします）、接触不良やスパークを避けるために信頼性の高い配線端子（圧着 + 溶接）を使用します。-
- シェルは防塵および防水（IP65 以上）向けに設計されており、可燃性媒体が内部に侵入して蓄積するのを防ぎます。電熱線とリード線の接続部を強化し、熱膨張・収縮による断線や火花発生を防ぎます。
3. 電気絶縁性・密閉性の向上
- 内部の絶縁フィラー（酸化マグネシウム粉末）は、高純度、耐高温性、耐湿性（純度 99.5% 以上）である必要があり、絶縁不良による部分放電や火花を避けるために均一に圧縮されています。-電熱線とシェル間の絶縁抵抗は 150 度で 100MΩ 以上であり、絶縁耐力試験 (500V/1000V AC 1 分間、破壊なし) に合格する必要があります。
- ヒーターのリード線出口と接続箱には多層シール構造（耐圧防爆ジョイント + 防爆シールグランド）が採用されており、シール材は使用環境の媒体（油、酸、アルカリなど）に耐性があります。シーリング グランドを通過するケーブルは、ケーブルの隙間からのガス漏れを防ぐため、専用の防爆ケーブルでなければなりません。{6}}
- すべての電気接続 (電熱線、リード線、端子) には露出した金属部品がなく、ジャンクション ボックスの端子台は、沿面距離と空間距離が防爆規格を満たす難燃性絶縁材料 (セラミック、難燃性 PA66 など)- で作られています。-
4. 信頼性の高い過熱および障害保護システム
マルチレベルの安全保護機能を備えており、ヒーターの故障時に電源を適切に遮断し、過熱や電気的故障による発火源を排除します。
- 二重温度制御と過熱保護: ヒーター内に内蔵の熱抵抗器 (PT100/PT1000) とサーマル カットオフ (温度ヒューズ)- を取り付けます。-熱抵抗器はリアルタイムの温度監視と自動温度制御を実現し、サーマル カットオフ（1 回/リセット可能）は表面温度が安全限界を超えると直ちに電源を遮断します。{{6}
- 過負荷および短絡保護:-外部回路には防爆回路ブレーカーとサーマル リレーが装備されています。-電流が定格値を超えるとすぐにトリップし、過負荷や短絡によるスパークや過熱を防ぎます。
- 信頼性の高い接地設計: ヒーター シェルとジャンクション ボックスには専用の防爆接地端子（接地記号が付いています）が装備されています。-接地ボルトは緩み止め加工が施されており（スプリング ワッシャ付き）、接地抵抗は 4Ω 以下で、静電気の蓄積や漏電によるスパークを防止します。
5. 防爆性と環境適応性のための材料の選択-
- シェル材質: 高-、耐食性、-耐高温性、-耐熱性の金属材料を選択します（316L ステンレス鋼が主流です。非腐食性環境ではエポキシ防食-コーティングを施した炭素鋼、-強い腐食性環境ではチタン合金）。耐炎構造の完全性を確保するには、材料は良好な溶接性と機械加工性を備えていなければなりません。
- 発熱体の材質: 安定した高温性能と均一な発熱を備えたニッケル-クロム合金 (Cr20Ni80/Cr15Ni60) を使用し、不均一な抵抗によって引き起こされる局所的な過熱を回避します。電熱線はセラミックブラケットで固定されており、熱膨張・収縮によるズレやシェルとの接触（ショート）を防ぎます。
- 補助材料: すべての断熱材、シール材、充填材は難燃性、耐高温性、不揮発性（高温でも有害なガスを放出しない）-、-ます。-ジャンクション ボックスの内部配線には、絶縁体の劣化や亀裂を防ぐため、高温-防爆-ワイヤ（フッ素樹脂絶縁体付き）が使用されています。
6. 機械的損傷や防塵/防水を考慮した構造設計-
- ヒーター チューブの本体には鋭いエッジやバリがなく、ジャンクション ボックスには、防爆性能の損失につながる可能性のある耐圧防爆構造およびシール部品への機械的損傷（衝突、押し出しなど）を防ぐ保護カバーが付いているように設計されています。-
- ヒーターの全体的な保護等級は少なくとも IP65 (防塵および防噴流) です。屋外または湿潤防爆環境では、IP66/IP67 にアップグレードされ、水や粉塵が内部に侵入して電気的故障を引き起こすのを防ぎます。
II.炉心爆発-証明の基準とシステム
防爆用途のカートリッジ ヒーターは、公的/権威ある第三者試験機関の認証に合格する必要があり、製品には防爆認証マーク、グレード、コードが付けられています。{{2}主な世界の防爆認証規格は次のとおりです。-該当する地域/国で販売される製品には認証が義務付けられています。
1.中国国家規格：GB 3836シリーズ
中国における防爆電気機器の必須規格。{{0}IEC 60079 シリーズに相当し、国内の防爆認証の中核となる-基準:
- GB 3836.1: 爆発性ガス雰囲気における防爆電気機器の一般要件。-
- GB 3836.2: 爆発性ガス雰囲気用の耐圧防爆タイプ "d" (耐圧防爆構造設計の主要規格)。
- GB 3836.3: 爆発性ガス雰囲気用の強化安全タイプ「e」(強化安全構造設計の主要規格)。
- GB 12476 シリーズ: 可燃性粉塵雰囲気における防爆電気機器の規格-（粉塵防爆シナリオに適用-）。
- 認証機関: CQST (Chongqing Special Equipment Inspection and Research Institute)、NEPSI (Shanghai Electrical Apparatus Research Institute)、およびその他の国家認定防爆試験機関。-認定製品には CNEx 防爆マークが付いています-。
2. EU 規格: ATEX 2014/34/EU 指令
EU 市場における防爆機器に関する必須指令。{0}EU 内の爆発性環境で使用されるすべての電気/機械機器に適用されます。
- 危険場所をガス（ゾーン 0/1/2）と粉塵（ゾーン 20/21/22）に分け、製品には ATEX マーク（Ex + 防爆タイプ + ゾーン + 温度クラス、例: Ex d IIB T4 Gb）を付ける必要があります。-
- メーカーには、ATEX 要件に準拠した品質管理システム (QMS) を確立することが義務付けられており、製品の設計と製造は厳格な品質管理の対象となります。
- この認証は EU 市場全体で有効であり、試験機関は EU によって認められた公認機関 (SGS、TÜV、ビューロー ベリタスなど) です。
3. 国際規格：IECEx認証制度
IEC（国際電気標準会議）によって策定された国際防爆認証システム（中国、EU、米国、オーストラリアなど）は、加盟国（中国、EU、米国、オーストラリアなど）の相互承認を得て、世界共通の防爆-認証を取得しています。
- IEC 60079 (ガス) および IEC 61241 (粉塵) シリーズ規格に基づいた認証プロセスは国際規格と一致しており、製品には IECEx マークが付いています。
- 認定製品は、テストと認証を繰り返すことなく、すべての IECEx 加盟国で販売できます。これは、輸出向け製品に推奨される認証です。-
4. 米国規格: UL 1203 / FM 承認
北米市場（米国、カナダ）で主流の防爆認証規格。{0}厳格なテスト要件があります。
- UL 1203: 危険場所用の防爆-および防塵-発火-電気機器の規格（ガスおよび粉塵防爆-をカバー）。
- FM 承認: FM Global の防爆認証。-製品の信頼性と火災安全性を重視し、北米の石油化学、石油、ガス業界で広く認められています。
- 認定製品には UL/FM 防爆マークが付けられており、-設計は米国電気規格 (NEC) の電気安全要件を満たしている必要があります。
5. その他の地域基準
- ロシア: GOST-R 認証（IEC 60079 シリーズに基づいており、現地の適応要件あり）。
- オーストラリア/ニュージーランド: AS/NZS 60079 シリーズ (IECEx と連携、IECEx 認証の相互承認)。
- 日本: JIS C 0901 シリーズ (電気機器の防爆規格-、日本市場に適用)。
Ⅲ．主要なマーキングと適用要件
1. 防爆マーク-: ヒーターのシェルと銘板には、防爆タイプ、危険区域、温度クラス、認証マーク、メーカー情報、製品モデル（例: Ex d IIB T3 Gb CNEx25.0001、ATEX Ex e IIC T4 Db）を含む、明確で消えない防爆マークを付ける必要があります。-
2. 銘板の要件: 銘板は耐食性の金属材料でできており、しっかりと固定されており、内容が鮮明で読みやすいものです。-定格電力、電圧、表面温度、その他の重要なパラメータも含まれます。
3. 設置と使用: 設置は防爆設計要件に従っている必要があります-（たとえば、耐圧ジョイントの変更や損傷が許可されていないこと、シールグランドが指定されたケーブル直径と一致していることなど）、メンテナンスは防爆構造への損傷を避けるため、非危険環境で-実行する必要があります-。
4. 型式承認: 防爆認定は特定の製品モデルと設計を対象としています。-ヒーターの構造、材質、パラメータ（電力、表面負荷など）を変更した場合は、再認定とテストが必要です。-
IV.核となる結論
防爆用途で使用されるカートリッジ ヒーターは、発火源の排除と隔離を中心的な設計目標とし、表面温度制御、防爆構造、強化された断熱/密閉、および複数レベルの安全保護の要件を満たさなければなりません。-耐圧防爆タイプ (Ex d) は高リスク危険区域 (ゾーン 1/21) に適しており、安全性強化タイプ (Ex e) は低リスク区域 (ゾーン 2/22) に適しています。{{4}粉塵防爆-シナリオの場合は、専用の粉塵防爆設計と規格にも準拠する必要があります。-
認証に関しては、製品は販売市場に応じて対応する公式防爆認証を取得する必要があります（中国では GB 3836、EU では ATEX、グローバルでは IECEx、北米では UL/FM）。防爆マークと主要パラメータは明確にマークされている必要があります。-上記の特別な設計要件を満たし、公式認証に合格したカートリッジ ヒーターのみが爆発危険環境で安全に使用でき、電気加熱機器による爆発事故を効果的に防止できます。
