給油の前に金属へ触るのは、なぜ？
― 感じない静電気で、火はつきます
セルフのガソリンスタンドには、給油機に触る前に手を当てる場所があります。あれを飛ばしても、たいてい何も起きません。だから省く人もいます。ところが計算してみると、「バチッと感じないくらいの静電気」でも、ガソリンの蒸気に火をつけるには十分すぎることがわかります。感じるかどうかと、火がつくかどうかは、別の話でした。
乾いた日に車を降りてドアに触ると、バチッと痛い思いをすることがあります。あれは、体にたまった電気が一気に流れた音と衝撃です。
体に電気がたまるのは、ものとものがこすれるからです。服とシート、靴と床、髪とマフラー。歩くだけ、座り直すだけでたまります。
ここで大事なのは、「たまっているかどうか」を自分では感じられないことです。痛みを感じるのは、たまった電気がある程度を超えて、しかも一気に流れたときだけ。それより下は、たまっていても何も起きません。
ガソリンスタンドで問題になるのは、まさにその「感じない範囲」です。
ガソリンはマイナス40℃より低い温度でも蒸気を出します。真冬でも、給油口をあければそこに燃える気体があります。
必要なのは人が痛みを感じる量の、半分ほどです。つまり何も感じないまま火がつくことがあります。
この2つが重なる場所が、給油口です。順に見ていきます。
ガソリンは、液体のままでは燃えません
意外に思われるかもしれませんが、燃えているのは液体ではなく、蒸気です。ライターの火を液体のガソリンに近づけても、まず蒸気に火がつき、その熱でさらに蒸気が出て、燃え続けます。
そしてガソリンは、とても低い温度から蒸気を出します。目安として、マイナス40℃より低い温度でも蒸気が出るとされています。日本のどんな寒い日でも、給油口をあければそこに燃える気体があるということです。
ただし、蒸気があればいつでも燃えるわけではありません。空気とまざった濃さが、ちょうどよい範囲に入っているときだけ燃えます。濃すぎても薄すぎても燃えません。
やっかいなのは、給油口のまわりが、その「ちょうどよい範囲」になりやすいことです。タンクの中は濃すぎ、少し離れれば薄すぎる。口のあたりだけが、燃える濃さになります。ちょうどそこへ、手を伸ばすことになります。
足りないのは、火をつけるきっかけだけです。
「感じない静電気」で足りてしまう
ここがこの記事の中心です。火をつけるのに必要なエネルギーは、驚くほど小さいのです。
人が「バチッ」と痛みを感じるのは、体にたまった電気がかなり多いときです。ところがガソリンの蒸気に火をつけるには、その半分ほどで足ります。くわしい数字は最後の折りたたみに置きますが、結論だけ書くと次のようになります。
着火に必要な量は、人が感じ始める量の3分の1以下です。何も感じなくても、火花は飛んでいます。
乾いた冬の日に十分たまった状態では、必要量のおよそ37倍になります。余裕がありすぎます。
つまり「痛くなかったから大丈夫」という判断は、成り立ちません。痛みは、電気がたまっているかどうかの目安になりません。感じないまま危険な量に達しているのが、ふつうの状態です。
寒い日や暑い日に、給油をノズルにまかせていったん車内へ戻ることがあります。これがとくに危険とされています。
理由は単純です。シートに座り直すことで、体にまた電気がたまります。そして戻ってきてノズルに手を伸ばした瞬間、給油中でいちばん蒸気が濃い場所へ、帯電した手を近づけることになります。
給油が終わるまで、車内に戻らないでください。どうしても戻ったなら、ノズルに触る前に、もう一度どこか金属に触れてください。
給油のときに、やること
- エンジンを止めてから、静電気を逃がす場所に触れる給油機にある指定の場所（多くは黒や灰色の板）に、手のひらでしっかり触れます。指先でちょんと触るだけでは足りないことがあります。まずエンジンを切るのが先です。
- 給油中は、車内に戻らない・その場を離れない戻るとまた帯電します。また、そばを離れないでください。あふれや異常にすぐ気づけるのは、そこにいる人だけです。火気は厳禁で、たばこはもちろん、火のつく道具を持ち込まないでください。
- もし火が出たら、消そうとせず離れて知らせるすぐに給油をやめ、その場を離れてください。スタンドには非常停止ボタンと消火器があります。場所を、給油の前に一度見ておくと落ち着いて動けます。店員へ知らせ、119番してください。自分で消そうとして近づかないこと。
ガソリンを容器に入れて持ち帰ることには、法令上の決まりがあります。セルフのスタンドでは、利用者が自分で容器に給油することはできません。従業員が行います。
購入の際は本人確認と使用目的の確認が行われます。容器も、決められた基準に合ったものが必要です。ペットボトルなどの容器に入れることは、絶対にしないでください。
これらは2019年の事件を受けて強められた決まりです。詳しくは消防庁や、利用するスタンドの案内に従ってください。
家でできる観察（火は使いません）
- 乾いた日に、ティッシュを1 cm角ほどに小さくちぎって机に置く
- プラスチックの下じきや定規を、髪や乾いた布で10回ほどこする
- それを紙片に近づけると、紙が跳び上がってくっつきます
- ここで大事な確認をします。こすった下じきを手で持っていても、何も感じません。痛くも痒くもありません
- それでも紙は跳びます。感じないのに、力ははたらいていることが確かめられます
4と5が、この記事のいちばん大事なところです。「感じない」は「たまっていない」ではありません。湿った日にやるとうまくいかないので、乾いた日を選んでください。それも観察のうちで、湿気が静電気を逃がしていることがわかります。
まとめ
給油の前に金属へ触れるのは、体にたまった電気を、燃える蒸気のない場所で先に逃がしておくためです。ガソリンの蒸気は真冬でも出ていて、火をつけるのに必要なエネルギーは、人が痛みを感じる量よりずっと小さい。この2つが重なるので、決まった手順になっています。
痛くなかったから大丈夫、
という判断だけは成り立ちません。
もっと知りたい人へ ― 用語・数値・教科書とのつながり中学理科から研究中の話題まで、どのレベルの話かを明示しています
- 中学中学校の理科で習う範囲
- 高校高校の「物理基礎」「化学基礎」で習う範囲
- 高校＋高校の「物理」「化学」、または教科書の発展・コラム扱いの内容
- 大学高校では習わない、大学の専門科目の内容
- 研究大学でも「定説」として教わらない、いま研究者が調べている最中の話
中学用語：静電気と燃焼の言葉
- 帯電：ものに電気がたまること。こすれることで起こります。
- 静電容量：どれだけ電気をためられるかを表す量。人の体は約100〜200 pF（ピコファラド）とされています。
- 引火点：火を近づけると燃える蒸気が出る温度。ガソリンはマイナス40℃以下とされています。
- 燃焼範囲：空気とまざった濃さのうち、燃えられる範囲。ガソリン蒸気ではおよそ1.4〜7.6%とされています。
- 最小着火エネルギー：火をつけるのに必要な、いちばん小さいエネルギー。本文で「必要な量」と書いたものです。
高校式で確かめる：何ボルトで火がつくのか
本文で「感じない量で足りる」と書きました。ここは計算できます。使うのは、高校の物理で出てくる式ひとつです。
E ＝ ½ × C × V²
| E たくわえられたエネルギー | 単位は J（ジュール） |
| C 静電容量 | 人の体で 150 pF ＝ 0.00000000015 F とする |
| V たまった電圧 | 単位は V（ボルト） |
注目すべきは V² です。電圧は2乗で効きます。電圧が2倍になれば、エネルギーは4倍。たまるほど、危険は加速して増えます。
比べる相手は、ガソリン蒸気に火がつくのに必要な最小のエネルギー。約 0.2 mJ（ミリジュール）とされています。1 mJ は 0.001 J です。
| 乾いた日にたまる電圧 | V ＝ 10000 V とする |
| まず V を2乗する | 10000 × 10000 ＝ 100000000 |
| 式に入れる | 0.5 × 0.00000000015 × 100000000 ＝ 0.0075 J |
| mJ に直す | 0.0075 × 1000 ＝ 7.5 mJ |
| 必要量の何倍か | 7.5 ÷ 0.2 ＝ 37.5 倍 |
必要量の37倍以上です。足りないどころか、はるかに超えています。
火がつくのに、最低で何ボルト必要なのか。式を逆にたどります。0.2 mJ ＝ 0.0002 J になる電圧を探します。
| 1600 V で試してみる | 1600 × 1600 ＝ 2560000 |
| 式に入れる | 0.5 × 0.00000000015 × 2560000 ＝ 0.000192 J |
| mJ に直すと | 0.000192 × 1000 ＝ 0.192 mJ |
| 結論 | 約 1600 V で、必要量にほぼ届く |
では、人はこの1600 V を感じるでしょうか。
| 人が「バチッ」と感じ始める電圧 | およそ 3000 V 以上とされています |
| 火がつくのに要る電圧 | 約 1600 V |
| 差 | 3000 − 1600 ＝ 1400 V の「感じない危険域」がある |
これが答えです。1600 V から 3000 V までは、火をつけるには十分なのに、人はまったく感じません。
ちなみに、ようやく感じ始める3000 V でのエネルギーも出しておきます。
| 3000 V を2乗する | 3000 × 3000 ＝ 9000000 |
| 式に入れる | 0.5 × 0.00000000015 × 9000000 ＝ 0.000675 J |
| mJ に直す | 0.000675 × 1000 ＝ 0.675 mJ |
| 必要量の何倍か | 0.675 ÷ 0.2 ≒ 3.4 倍 |
痛みを感じた時点で、すでに必要量の3倍を超えています。つまり「痛くなかった」は、何の保証にもなりません。本文でいちばん伝えたかったのは、この一行です。
※ 静電容量・感じ始める電圧・最小着火エネルギーは、いずれも条件によって幅のある値です。とくに最小着火エネルギーは、蒸気の濃さ・温度・放電の形で大きく変わります。桁をつかむための計算として読んでください。
高校＋濃さがちょうどよくないと燃えない
燃焼範囲がおよそ1.4〜7.6%というのは、空気100に対して蒸気が1.4から7.6のあいだでしか燃えないということです。
ここから、少し意外なことが出てきます。タンクの中は、蒸気が濃すぎて燃えません。酸素が足りないからです。一方、給油口から離れれば薄すぎて燃えません。燃えるのは、その境目だけです。
気温も効きます。寒い日は蒸気が出にくく、暑い日は出やすい。「どこが燃える濃さになっているか」は、季節や風で変わります。だから「この位置なら安全」という線は引けません。手順で防ぐしかない、というのはそういう意味です。
なお軽油（ディーゼル）は引火点が高く、常温では蒸気がほとんど出ません。同じ給油でも危険度が違います。ただし、こぼれて霧状になれば話は別です。
大学放電にも「形」があり、危険度が違う
たまった電気が逃げるとき、その逃げ方にはいくつかの型があります。同じエネルギーでも、どの型で放電するかで着火のしやすさが変わります。
人の体から金属へ飛ぶ放電は、エネルギーがごく短い時間に一点へ集中する型で、着火の力が強いとされています。一方、プラスチックの表面から静かに逃げていく型は、エネルギーが広がるため着火しにくいとされています。
これは実務上、重要な違いです。「静電気対策」といっても、たまらないようにするのか、少しずつ逃がすのか、一気に逃がしてよいのかで、設計が変わります。給油機の除電板は「人体を接地して、蒸気のない場所で先に逃がす」という考え方です。
タンクローリーから地下タンクへ移すときも同じ問題があり、接地（アース）と、流速を上げすぎないことが決められています。液体が管を流れるだけでも帯電するためです。
研究そもそも、なぜこすると電気がたまるのか
- 摩擦で帯電するしくみは、まだ完全には説明できていません。電子が移るのか、イオンが移るのか、材料そのものがごく微量にはがれて移るのか。いずれも観測されており、どれが主役かは材料と条件で変わるとされています。身近な現象なのに、教科書に一行で書ける答えがありません。
- 同じ材質どうしでも帯電することがあります。ふつうは「違う材質がこすれると電気が移る」と説明されますが、同じ材料の組み合わせでも帯電が観測されており、単純な説明では足りないことが知られています。
- 帯電のしやすさの順番（帯電列）は、条件で入れかわります。湿度、表面の汚れ、こすり方、前の履歴で変わるため、順番そのものが絶対ではないとされています。
- 最小着火エネルギーの値も、確定した1つの数字ではありません。測り方（電極の形、放電の速さ、蒸気の濃さ）によって変わり、報告値には幅があります。本記事の0.2 mJ も代表的な目安です。
身のまわりでいちばんよく起きる現象のひとつが、いまも研究の対象になっています。「わかっていること」と「決まった手順」は別で、しくみが完全にわからなくても、安全な手順は作れます。給油の作法は、その一例です。
教科書とのつながり（レベル別）
| レベル | 科目・単元 | この記事のどこ |
|---|---|---|
| 中学 | 理科・静電気と電流 | こすれると電気がたまること |
| 高校 | 物理・コンデンサーとエネルギー | E ＝ ½CV² による計算 |
| 高校 | 化学基礎・燃焼 | 燃えているのは蒸気であること |
| 高校＋ | 化学・気体の性質／燃焼範囲 | 濃すぎても薄すぎても燃えないこと |
| 大学 | 静電気工学・安全工学 | 放電の型と着火性、接地の設計 |
| 研究 | 表面科学（未解決） | 摩擦帯電のしくみ、帯電列の不安定さ |
| ― | 防災・法令 | 除電、車内に戻らない、携行缶の決まり |
- 消防庁による、給油取扱所での静電気対策および携行缶によるガソリン販売に関する通知・広報資料。
- 日本消防検定協会および関係機関による、静電気による火災事例の解説。
- 静電気学会編『静電気ハンドブック』ほか、静電気安全に関する標準的な資料。
- Lacks, D. J. & Shinbrot, T., Long-standing and unresolved issues in triboelectric charging, Nature Reviews Chemistry 3, 2019（摩擦帯電の未解決問題）。
- 各種の安全データシートによる、ガソリンの引火点・燃焼範囲。
※ 静電容量・電圧・最小着火エネルギーの数値は、条件によって大きく変わります。本記事では一般に引用される目安を示しました。
※本記事は一般向けの科学解説です。給油の方法や容器の取り扱いについては、利用するガソリンスタンドの案内、消防庁および各自治体・消防の指示に従ってください。火災が発生した場合は自分で対処しようとせず、その場を離れて119番通報してください。掲載した数値は、しくみを理解するための目安です。