電気製品では、
電気が流れる部品や配線と、
人が触れる外装部分の間に、
電気が伝わりにくい材料や距離を設ける必要があります。
これを絶縁といいます。
この絶縁が不十分だと、
電気が流れてはいけない外装や金属部分に
電気が伝わる原因になります。
二重絶縁構造は、
1つの絶縁だけに頼らず、
2つの絶縁で感電を防ぐ構造です。
電気が流れる部品や配線をまず絶縁し、
さらにその外側にも、
人が触れる部分へ電気が伝わりにくい絶縁を重ねます。
普通の絶縁と何が違うのか。
何が「二重」なのか。
二重絶縁構造は、
名前だけでは少し分かりにくい構造です。
この記事では、
二重絶縁構造の中身を、
外装・通電部・2つの絶縁の関係から説明します。
二重絶縁構造とは
二重絶縁構造とは、
電気が流れる部分と、
人が触れる部分の間に、
2段階の絶縁を持たせた構造です。
電気製品の内部には、
電源につながる部品、配線、端子、基板などがあります。
これらには電圧がかかるため、
人が直接触れる部分へ
電気が伝わらないようにする必要があります。
そのために使われるのが絶縁です。
普通の絶縁との違い
普通の絶縁では、
電気が流れる部品や配線を
絶縁材料で覆ったり、
部品同士の距離を取ったりします。
たとえば、電源コードでは、
中の金属線をゴムや樹脂で覆っています。
この被覆によって、
人の手や別の金属部分へ
電気が伝わりにくくなります。
二重絶縁構造では、
このような1つ目の絶縁だけで終わりません。
電気が流れる部分をまず絶縁し、
さらにその外側にも、
人が触れる部分へ電気が伝わりにくい絶縁を重ねます。
1つ目の絶縁があることに加えて、
もう1つの絶縁でも感電を防ぐ。
これが、普通の絶縁との大きな違いです。
何が「二重」なのか
二重絶縁構造の「二重」は、
外側にカバーが2枚ある、
という意味だけではありません。
大事なのは、
通電部から人が触れる部分までの間に、
独立した2つの絶縁があることです。
考え方としては、
次の2つに分けられます。
- 1つ目の絶縁：電気が流れる部分を覆ったり、外へ伝わりにくくしたりする絶縁
- 2つ目の絶縁：その外側で、人が触れる部分へ電気が伝わるのを防ぐ絶縁
たとえば、
内部の配線や部品が絶縁されていて、
さらに外側が樹脂ケースや絶縁壁、
距離を取った空間で分けられている場合です。
この場合、
内側の絶縁だけでなく、
外側にも感電を防ぐための絶縁があるため、
二重絶縁構造にあたります。
反対に、
外側が樹脂で覆われているだけでは、
それだけで二重絶縁構造とは判断できません。
二重絶縁構造は、
材料の見た目ではなく、
通電部と外装部分の間にどのような絶縁があるかで考えます。
基礎絶縁と付加絶縁
二重絶縁構造を理解するときは、
まず 基礎絶縁 と 付加絶縁 に分けると見やすくなります。
どちらも絶縁ですが、
役割は同じではありません。
- 基礎絶縁：通電部から外へ電気が伝わりにくい状態にするための基本の絶縁
- 付加絶縁：基礎絶縁の外側で、さらに感電を防ぐための絶縁
二重絶縁構造では、
この2つを組み合わせて、
人が触れる部分へ電気が伝わりにくい作りにしています。
基礎絶縁とは
基礎絶縁とは、
電気が流れる部品や配線に対して設けられる
基本となる絶縁です。
たとえば、次のようなものです。
- 配線を覆う被覆
- 端子のまわりの絶縁材
- 基板上の絶縁距離
- 部品と部品の間に取られた空間
- 電気部品の外側を覆う樹脂
電源コードでいえば、
中の金属線を覆っているゴムや樹脂の部分が
基礎絶縁に近い役割を持っています。
金属線には電気が流れます。
そのままだと、
人の手や別の金属部分へ
電気が伝わる原因になります。
そこで、金属線のまわりを覆ったり、
部品同士を離したりして、
電気が必要な場所以外へ流れにくい状態を作ります。
これが基礎絶縁です。
基礎絶縁は、
電気製品にとって最初の保護になります。
ただし、基礎絶縁だけでは、
傷、劣化、部品のずれ、熱による変形などが起きたときに
保護が弱くなることがあります。
そのため、二重絶縁構造では、
基礎絶縁の外側にもう1つの絶縁を持たせます。
付加絶縁とは
付加絶縁とは、
基礎絶縁に加えて設けられる絶縁です。
基礎絶縁だけに頼らず、
その外側でも人が触れる部分へ
電気が伝わりにくいようにします。
たとえば、付加絶縁として働くものには、
次のようなものがあります。
- 樹脂製の外装ケース
- 内部の絶縁壁
- 通電部と外装の間に設けられた空間
- 基板とケースの間に入る絶縁シート
- 内部部品を外装から離すための構造
付加絶縁は、
ただ外側を覆うためのカバーではありません。
基礎絶縁に不具合が起きても、
人が触れる部分へ電気が伝わりにくい状態を保つための絶縁です。
たとえば、内部の配線が絶縁されていて、
さらにその外側に樹脂ケースや絶縁壁がある場合、
内側と外側の両方で感電を防ぐ作りになります。
このように、
基礎絶縁と付加絶縁が別々に働くことで、
二重絶縁構造になります。
強化絶縁との関係
二重絶縁と近い考え方に、
強化絶縁があります。
強化絶縁は、
基礎絶縁と付加絶縁を別々に重ねるのではなく、
1つの絶縁で二重絶縁と同じ程度の保護を持たせる考え方です。
見た目として、
必ず2枚のカバーや2つの部品に分かれているとは限りません。
厚い絶縁材、
十分な距離、
一体成形された樹脂構造などによって、
1つの絶縁でも高い保護を持たせる場合があります。
ここで大事なのは、
二重絶縁構造は、見た目が2枚になっているかどうかだけで決まらない
という点です。
見るべきなのは、
通電部と人が触れる部分の間に、
感電を防ぐための絶縁がどう作られているかです。
- 基礎絶縁と付加絶縁で守る場合
- 強化絶縁で同じ程度の保護を持たせる場合
どちらも、
アースに頼らず感電を防ぐ考え方につながります。
二重絶縁構造とアースの関係
二重絶縁構造を理解するときに、
アースとの違いも見ておくと分かりやすくなります。
ここでいうアースは、
感電防止のための保護アースを指します。
どちらも感電を防ぐための考え方ですが、
守り方は同じではありません。
アースは、
異常が起きたときに電気を逃がすための仕組みです。
二重絶縁構造は、
電気が人の触れる部分へ伝わりにくいように、
はじめから絶縁を重ねておく仕組みです。
アースは電気を逃がす考え方
アースは、
漏れた電気を地面側へ逃がすための接続です。
たとえば、金属外装の機器で、
内部の通電部が外装へ触れてしまうと、
外装に電気が伝わるおそれがあります。
そのとき、外装がアースにつながっていれば、
電気はアース線を通って逃げやすくなります。
つまりアースは、
外装に電気が伝わったときの逃げ道として働きます。
二重絶縁は電気を伝わりにくくする考え方
二重絶縁構造では、
電気を逃がすのではなく、
人が触れる部分へ電気が伝わりにくい作りにします。
通電部のまわりに基礎絶縁を設け、
さらにその外側にも付加絶縁を設けます。
この2つの絶縁によって、
通電部と外装部分が直接つながらないようにします。
考え方を分けると、
次のようになります。
- アース：外装に伝わった電気を逃がす
- 二重絶縁構造：外装へ電気が伝わりにくいようにする
どちらも感電を防ぐための仕組みですが、
電気を逃がすのか、
電気を伝わりにくくするのかが違います。
保護アースを必要としない理由
クラスII機器は、
二重絶縁または強化絶縁によって感電を防ぐため、
感電防止のための保護アースを必要としません。
これは、
感電防止を省いているという意味ではありません。
基礎絶縁と付加絶縁、
または強化絶縁によって、
人が触れる部分へ電気が伝わりにくい作りにしているためです。
そのため、クラスII機器では、
アースに頼るのではなく、
絶縁そのものによって感電を防ぐ
という考え方になります。
アースが必要かどうかは、
見た目だけでは判断しません。
製品のラベルや説明書にある
二重絶縁マーク、クラスII表示などを確認します。
外装が樹脂なら二重絶縁なのか
二重絶縁構造では、
樹脂製の外装ケースが使われることがあります。
樹脂は電気を通しにくいため、
人が触れる部分へ電気が伝わるのを防ぐ材料として使えます。
しかし、
外装が樹脂というだけでは、
二重絶縁構造とは判断できません。
二重絶縁構造かどうかは、
通電部から人が触れる部分までの間に、
基礎絶縁と付加絶縁が設けられているかで決まります。
樹脂ケースだけでは二重絶縁か判断できない
樹脂ケースは、
付加絶縁として働くことがあります。
一方で、製品の形を作るための外装や、
内部部品を保護するためのカバーとして
使われているだけのものもあります。
樹脂ケースが付いていても、
内部の通電部との間に必要な絶縁がなければ、
二重絶縁構造にはなりません。
見るべきなのは、
樹脂が使われているかどうかではなく、
その樹脂が絶縁構造の中で
どのような役割を持っているかです。
金属部分があっても二重絶縁は成立する
二重絶縁構造の機器でも、
金属製の部品が使われることがあります。
たとえば、次のような部分です。
- ネジ
- 軸
- 刃
- チャック
- 補強部品
- 装飾用の金属部品
金属は電気を通しますが、
金属が使われているだけで
二重絶縁ではなくなるわけではありません。
人が触れられる金属部分と通電部の間が、
二重絶縁または強化絶縁によって分けられていれば、
クラスII機器としての保護は保たれます。
反対に、
金属部分が通電部と十分に分けられていなければ、
人が触れる部分へ電気が伝わる原因になります。
大切なのは外装の材質ではなく、
通電部と触れられる部分の間にある絶縁です。
絶縁材料・壁・距離を組み合わせている
二重絶縁構造は、
2枚のカバーだけで作られているとは限りません。
機器の内部では、
次のような方法を組み合わせて
通電部と外装部分を分けています。
- 配線や部品を絶縁材料で覆う
- 通電部と外装の間に絶縁壁を設ける
- 基板とケースの間に絶縁シートを入れる
- 部品同士の間に必要な距離を取る
- 樹脂部品で通電部を固定する
- 通電部を樹脂の中に封止する
たとえば、配線の被覆が基礎絶縁として働き、
その外側にある絶縁壁や樹脂ケースが
付加絶縁として働く構造があります。
部品を離して配置し、
その間に十分な空間を設けることも
絶縁の一部です。
二重絶縁構造は、
材料、壁、距離、部品の配置を組み合わせて、
2段階の絶縁を作る構造です。
外側から見えるケースだけでは、
内部でどのように絶縁されているかまでは分かりません。
そのため、クラスII機器かどうかは、
外装の材質ではなく、
製品に表示された二重絶縁マークなどで確認します。
なぜ2つの絶縁が必要なのか
電気が流れる部分を
1つの絶縁で覆っていても、
その絶縁が傷んだり外れたりすることがあります。
たとえば、
配線の被覆に傷が付くと、
内側の金属線が別の部品へ触れる原因になります。
絶縁材料が熱で変形したり、
部品の固定が外れて位置がずれたりすることもあります。
1つの絶縁だけで感電を防いでいる場合、
その絶縁が失われると、
人が触れる部分まで電気が伝わるおそれがあります。
二重絶縁構造では、
このような不具合を考えて、
もう1つの絶縁を通電部と外装部分の間に設けています。
1つ目の絶縁に不具合が起きても保護を残す
二重絶縁構造では、
基礎絶縁に不具合が起きても、
付加絶縁まで同時に失われないようにしています。
たとえば、
内部配線の被覆が基礎絶縁として働き、
その外側にある絶縁壁や樹脂ケースが
付加絶縁として働く構造です。
配線の被覆が傷んでも、
外側の絶縁壁や樹脂ケースが残っていれば、
通電部と人が触れる部分は分けられたままです。
二重絶縁構造の目的は、
単に絶縁材料を多く使うことではありません。
1つの絶縁に不具合が起きても、
もう1つの絶縁で感電を防げるようにすることです。
2つの絶縁は別々に働く
二重絶縁構造では、
2つの絶縁が同じ原因で
同時に失われないことも重要です。
たとえば、
1枚の樹脂板を厚くしただけでは、
それが2つの独立した絶縁になるとは限りません。
その樹脂板が割れれば、
絶縁全体が一度に失われるためです。
二重絶縁では、
基礎絶縁と付加絶縁が
それぞれ別の保護として働く構造になっています。
- 配線の被覆と外側の樹脂ケース
- 部品を覆う絶縁材と内部の絶縁壁
- 基板上の絶縁とケースとの間に入る絶縁シート
- 通電部の絶縁と外装までに設けられた距離
このように、
2つの絶縁を別々の保護として設けることで、
一方の絶縁に不具合が起きても
もう一方の絶縁が残るようにしています。
強化絶縁の場合
クラスII機器では、
基礎絶縁と付加絶縁を組み合わせた二重絶縁のほかに、
同じ程度の保護を持つ強化絶縁が使われることもあります。
強化絶縁は、
基礎絶縁と付加絶縁に分けず、
1つの絶縁系として作られます。
材料の厚さや形、距離などによって、
二重絶縁と同じ程度の感電保護を持たせています。
そのため、
見た目が2層に分かれていなくても、
強化絶縁によるクラスII機器の場合があります。
機器の中ではどのように作られているのか
二重絶縁構造は、
すべての機器で同じ形をしているわけではありません。
内部の部品、外装の材質、
電圧がかかる場所などに合わせて、
基礎絶縁と付加絶縁を組み合わせています。
具体的な組み合わせは製品ごとに異なりますが、
基本となる考え方は同じです。
- 通電部のまわりに1つ目の絶縁を設ける
- その外側に2つ目の絶縁を設ける
- 人が触れる部分まで電気が伝わらないように分ける
ACアダプターの場合
ACアダプターの内部には、
コンセントから入力された電気を扱う回路が入っています。
この回路と、
人が触れる外装や出力側との間には、
絶縁が必要です。
構造の一例では、
内部の配線や部品に基礎絶縁を設け、
さらに絶縁壁や樹脂ケースによって
人が触れる部分から分けています。
また、入力側と出力側の間でも、
変圧器などを使って電気的に分けています。
ACアダプターでは、
次のような部分が絶縁に関わります。
- 配線や部品を覆う絶縁材
- 入力側と出力側を分ける絶縁
- 基板上に取られた距離
- 内部に設けられた絶縁壁
- 付加絶縁として働く樹脂ケース
これらを組み合わせて、
コンセントにつながる回路から
外装や出力端子へ電気が伝わりにくくしています。
外側の樹脂ケースだけで守っているのではなく、
内部でも複数の方法を使って絶縁しています。
電動工具の場合
電動ドリルなどの電動工具には、
モーター、配線、スイッチなどの
電気が流れる部品が入っています。
一方で、使用中は、
ハンドル、スイッチの周辺、
本体の外装などに手が触れます。
二重絶縁構造の電動工具では、
モーターや配線のまわりに基礎絶縁を設け、
さらに外装や内部の絶縁部品によって
人が触れる部分から分けています。
たとえば、次のような組み合わせです。
- モーター内部の絶縁
- 配線を覆う被覆
- スイッチ周辺の絶縁部品
- 通電部と外装を分ける絶縁壁
- 付加絶縁として働く樹脂製のハンドルやケース
電動工具には、
チャックや軸などの金属部分もあります。
金属部分がある場合でも、
通電部との間に必要な絶縁が設けられていれば、
二重絶縁による保護は成り立ちます。
金属を使っているかではなく、
その金属部分と通電部がどのように分けられているかが重要です。
製品によって絶縁の組み合わせは異なる
同じクラスII機器でも、
内部の構造がすべて同じとは限りません。
- 被覆と樹脂ケースを組み合わせる
- 絶縁壁と距離を組み合わせる
- 絶縁シートと外装を組み合わせる
- 樹脂封止によって通電部を覆う
- 強化絶縁を1つの絶縁系として使う
このように、
機器の大きさや用途に合わせて
絶縁の作り方は変わります。
共通しているのは、
通電部から人が触れる部分までの間に、
必要な感電保護が途切れないように作られていることです。
二重絶縁構造が保てなくなる状態
二重絶縁構造は、
基礎絶縁と付加絶縁が
それぞれ決められた位置で働くことで成り立ちます。
外装、絶縁壁、配線の被覆などが傷むと、
通電部と人が触れる部分を分けていた構造が
保てなくなることがあります。
電源が入るかどうかだけでは、
絶縁が正常かどうかは判断できません。
機器が動いていても、
内部の絶縁構造が保たれているとは限りません。
外装や絶縁壁が破損した場合
樹脂ケースや内部の絶縁壁が
付加絶縁として働いている機器では、
これらも二重絶縁構造の一部です。
たとえば、次のような破損があります。
- 外装に割れや大きなひびがある
- ケースの一部が欠けている
- ケースの合わせ目が開いている
- 内部の絶縁壁が変形している
- 人が触れる位置から内部が見えている
外装が破損すると、
通電部までの距離が短くなったり、
人の指や金属物が内部へ入りやすくなったりします。
樹脂ケースが付加絶縁として働いている場合は、
ケースの破損によって
2つ目の絶縁が保てなくなることがあります。
外装は、
製品の形を作るだけの部品とは限りません。
感電を防ぐ絶縁の一部として
使われていることがあります。
配線の被覆や絶縁部品が傷んだ場合
配線の被覆や部品のまわりの絶縁材は、
基礎絶縁として働くことがあります。
これらが傷むと、
内部の金属線や通電部が
ほかの部品へ触れやすくなります。
- 配線の被覆が裂けている
- 被覆が硬くなり、ひび割れている
- 絶縁シートがずれている
- 絶縁部品が欠けている
- 熱によって樹脂部品が変形している
基礎絶縁に不具合が起きても、
付加絶縁が残っていれば、
人が触れる部分まで電気が伝わるのを防げます。
しかし、
基礎絶縁が失われた状態では、
二重絶縁として用意された
2つの保護のうち1つが働いていません。
そのまま使い続けると、
残っている絶縁にも負担がかかるおそれがあります。
部品の位置が変わった場合
二重絶縁構造では、
材料だけでなく、
部品同士の距離も絶縁に使われます。
そのため、落下や強い衝撃によって
内部部品の位置が変わると、
必要な距離が保てなくなることがあります。
- 基板が固定位置から外れる
- 配線が絶縁壁を越えて動く
- 金属部品が通電部へ近づく
- ネジや固定部品が外れる
- ケースが変形して内部部品を押す
外側に大きな割れがなくても、
内部で部品がずれている場合があります。
二重絶縁構造では、
絶縁材料が残っているかだけでなく、
部品が決められた位置に保たれているかも重要です。
分解や修理で構造が変わることがある
二重絶縁構造は、
部品の位置、絶縁壁、配線の通し方、
ネジやカバーの組み合わせまで含めて作られています。
分解したあとに配線の位置が変わったり、
絶縁シートを戻し忘れたりすると、
元の絶縁構造を保てません。
また、指定されていないネジや部品へ交換すると、
通電部との距離が変わることがあります。
- 配線を元と違う場所へ通す
- 絶縁シートを外したままにする
- 長さの違うネジを使う
- 絶縁部品を省く
- ケースが完全に閉じていない
二重絶縁構造は、
外装だけを元に戻せば復元できるとは限りません。
内部の絶縁と部品の位置まで
元の構造どおりに保つ必要があります。
見た目だけでは内部の状態まで分からない
二重絶縁構造は、
機器の内部で作られています。
そのため、外装だけを見ても、
基礎絶縁や内部の絶縁壁が
正常かどうかまでは確認できません。
一方で、外装の割れや変形、
コードの被覆の破れなどは、
絶縁構造が傷んでいることを示す外から見える変化です。
二重絶縁マークが付いていても、
破損後まで同じ保護が続くことを
示しているわけではありません。
マークは、
製品が本来どの保護方式で作られているかを示すものです。
実際の絶縁が保たれているかどうかは、
機器の状態にも左右されます。
二重絶縁マークとの関係
二重絶縁または強化絶縁によって
感電を防ぐ機器は、
クラスII機器に分類されます。
クラスII機器であることは、
製品本体や取扱説明書に表示された
二重絶縁マークで確認できます。
このマークが示すのは、
内部の細かな形ではありません。
基礎絶縁と付加絶縁を組み合わせる場合もあれば、
強化絶縁を使う場合もあります。
二重絶縁マークは、
クラスII機器として必要な感電保護が
設けられていることを示す表示です。
マークの形や表示場所、
アースとの関係については、
「二重絶縁マークとは？」の記事で説明しています。
二重絶縁構造の仕組みをまとめると
二重絶縁構造は、
電気が流れる部分と人が触れる部分の間に、
別々に働く2つの絶縁を設けた構造です。
基本となる組み合わせは、
基礎絶縁と付加絶縁です。
- 基礎絶縁：通電部から外へ電気が伝わりにくい状態にする
- 付加絶縁：基礎絶縁に不具合が起きたときも感電を防ぐ
外側にカバーを2枚重ねれば、
二重絶縁になるわけではありません。
配線の被覆、絶縁壁、樹脂ケース、
絶縁シート、部品同士の距離などが、
それぞれ絶縁として働くように作られています。
二重絶縁構造で大切なのは、
1つの絶縁に不具合が起きても、
もう1つの絶縁が残ることです。
クラスII機器では、
基礎絶縁と付加絶縁による二重絶縁のほか、
同じ程度の保護を持つ強化絶縁が
使われることもあります。
どちらも、
感電防止のための保護アースに頼らず、
絶縁によって通電部と人が触れる部分を分けます。
製品の外装が樹脂であることや、
金属部分が使われていることだけでは、
二重絶縁構造かどうかは決まりません。
見るべきなのは、
通電部から人が触れる部分までの間に、
どのような絶縁が設けられているかです。
クラスII機器であることは、
製品本体や取扱説明書に表示された
二重絶縁マークで確認できます。
関連用語
- 絶縁構造とは？絶縁の意味・方法・使われる材料をわかりやすく解説
絶縁の意味や方法、使われる材料について説明しています。 - 二重絶縁マークとは？四角の中に四角の意味とアース不要の理由
クラスII機器を示す二重絶縁マークの意味や、表示される場所を説明しています。 - アースマークとは
感電防止に使われる保護アースの意味や、表示の見方を説明しています。