寒冷地でのガスマネジメント


 The Institute of Subarctic Diving Technology(I.S.D.T.)
 亜寒帯潜水技術研究所。

 何度か、このブログでも紹介させていただきましたが、
 基本的に、亜寒帯湿潤気候である北海道でのダイビングでは、
 その、地域特性を考えて、管理、計画をしなければなりません。

 弊社内(株式会社 沿海調査エンジニアリング)での、
 品質向上と維持、監督、安全パトロールとしての機能のほか、
 潜水士試験対策や、安全衛生教育訓練、地域振興、潜水技術研究など、

 これら、寒冷地に特化した業務を行なっています。

 まだ助走段階ではあると思いますが、
 少しずつ、活動範囲、研究範囲を広げてゆければと、考えています。



 さて、そのISDTの業務の一つ、安全衛生教育訓練。
 先日、消防の水難救助隊訓練として、まずは潜水に慣れていただくために、
 視界が良く、デモンストレーションが見やすい積丹へお越しいただき、
 ディープダイビング、ボートダイビングを実施いたしました。



 また、ダイブトランシーバー「Logosease」も導入いただきましたので、
 その練習も行ないました。(弊社はLogosease販売店です)
 
 ※Logoseaseは、どのダイビングショップでも購入することは可能ですが、
 高い効果を発揮するためには、トレーニングが必要です。
 弊社では、専門チームを編成しており、体験、導入、練習など行えます。
 ちなみに、私が、トレーニング担当です。



 ISDTの仕事として、今後は弊社内の調査現場の視察、確認とお手伝い、
 来年2月には、いつもご利用いただいております、
 北見管内さけ・ます増殖事業協会様の安全衛生教育訓練です。

 話を戻しまして、、、

 ISDTは、亜寒帯である北海道でご活躍されている皆様へ、
 潜水技術のご協力を行なっているわけですが、
 その中でも、とりわけ重要なことが、、、、、

 「ガスマネジメント」です。

 前々回も、「一般ダイバーのガスマネジメント」として、
 ブログを投稿したばかりなのですが、
 今回は、寒冷地での特性を付け加えてまいります。 
 
 
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 ●意外と多い、タンクの文句!
 ●高圧空気の法律と最高充塡圧力
 ●寒冷地では潜水可能時間が減る!?
 ●寒冷地でのSACとRMV
 ●寒冷地では安全停止を長めに
 ●余裕を持った潜水計画
 ●ポニーボトルもおすすめ
 ●大切なのは、保温対策
 ●まとめ
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●意外と多い、タンクの文句!



 
 「空気少なかったよ!!怒
 
 と、言う文句は、けっこうあったりします。
 確かに、バルブ内の部品(ディスクという部品)の磨耗で、
 少しずつ、漏れてしまうこともありますが、滅多にありません。

 では、その文句、なにが問題だったのか?
 
 答えとして、大部分の文句は「温度による圧力低下」なのです。
 なので、クレームではないので、あえて文句としました。

 呼吸ガス、気体の性質なのです。

 気体の特性として、
 イ. 圧力に対し、気体の体積は反比例します→耳抜き、BCへの給排気など
 ロ. 温度に対し、気体の体積は比例します→つぶれたピンポン球を熱湯へ入れる
 ハ. 温度に対し、硬い器に入った気体の圧力は比例します→スクーバタンク

 その中で、 ハが今回のお話に該当します。

   気体圧力/絶対温度=一定  p / T = k

 例1、どうしてタンクは炎天下に放置はいけないの?
 答1、気体の性質から、上の公式で求められます。
    200気圧(19.6MPa)充填されたタンクが炎天下に放置された場合、
    例えば、炎天下の公園で、鉄棒は概ね50℃〜60℃、
    砂場で72℃まで上昇すると言われます。
    では、砂場に放置したタンクが、
    72℃になった場合は以下のようになります。

     200気圧 / (法定温度35℃+273) = p2 / (72℃+273)
     ※温度は摂氏に273を加え、ケルビン温度(絶対温度)にします。

    p2 = 345 x 200 / 308

    p2 = 224 気圧 となります。

    タンクの安全装置は、温度110℃〜120℃
    圧力約333気圧で作動します。

    作動すると、空気は勢いよく大きな音を出しながら排出されます。
    したがって、基本的にこの例では、安全装置は作動しませんが、、、
    
    サビもなく、正常であれば、破裂することはありませんけれど、
    サビて腐食しているタンクなら、破裂するかもしれません。。。

    何れにしても、高圧ガスは、常用の圧力と、常用の温度があり、

    ・常用の温度 その容器、装置等においてそれらが通常使用される
     状態での温度(温度が変動する場合は、その変動範囲のうち、
     規制に対する安全側の温度)で、空気の場合、一般的に
     35℃が規制に対する安全側の温度です。

    ・常用の圧力 その製造設備又は消費設備においてそれらが
     通常使用される状態での圧力(圧力が変動する場合は、その
     変動範囲のうちの最高の圧力)

    と、されていますので、
    通常使用される温度ではなくなる状態はNGなのです。


    
 例2、マイタンクで、充填した時は200気圧だったのに、
    海に入ると、かなり減っていた!なんでなのよぉっ!!
 答2、これも、前述の公式で計算してみますが、
    水温が10℃だったとしましょう。

    200気圧 / (法定温度35℃+273) = p2 / (10℃+273)
    
    p2 = 283 x 200 / 308

    p2 = 183.7 気圧 となります。
    
    感情が入ると、気持ち的には150気圧くらいに感じます。。
    でも、これは、気体特性なので、クレームではありません。
    法律で、決められたことなのです。

 いかに、ダイビング講習の時に、空気などの気体の状態について、
 説明が不足しているかがわかります。
 ここは、私共も、反省すべきところです。


●高圧空気の法律と最高充塡圧力



 そこで、高圧空気の法律と最高充塡圧力についての説明が必要となります。
 その前に、高圧ガスは、一歩間違えると大変な災害を起こしてしまします。

 漏れても無害な「空気」を取り扱うダイビングショップがほとんどとはいえ、
 コンプライアンスに抵触しないように、正しく取り扱わなければなりません。
 そこで、少しだけ、紹介させてください。

 弊社は、高圧ガス第1種製造者の事業所です。
 高圧ガスの法律は、とてもややこしいのですが、
 
 ・高圧空気製造設備の処理能力が1日300㎥以上→第1種製造者→知事の許可
 ・      〃      が1日300㎥未満→第2種製造者→知事へ届出

 となっています。

 さらに、処理能力が1000㎥未満だと、
 空気の場合は特に資格は必要ないのですが、

 1000㎥以上だと、保安統括者(資格不要)の選任と、
 保安係員(高圧ガス製造保安責任者免許 丙種科学)の選任、
 そして、それぞれ代理者の選任が必要となります。

 また、製造者は、製造したガスの販売も行えます。
 ※販売行為とは、無料だったとしても、
 事業者が消費者へ手渡した段階で販売行為にあたります。

 ※平成28年11月1日より、酸素濃度が40%未満のEANxガス
  は、酸素販売所の適用から除外され、空気の販売届けに加え、
  EANxの追加変更届けを提出することで、講習、ツアー、レンタル
  が行えるようになりました。

 EANxを製造していない空気製造者が、EANxを販売する場合は、
 第1種販売主任者免許をもった販売主任者を選任する必要があります。
 ※北海道におけるEANxは、一応酸素扱いとなっています。

 例えば、資格として、高圧ガス製造保安責任者 丙種科学特別を持っていても、
 この資格には「販売」は含まれません。含まれるのは、乙種、甲種です。
 したがって、丙種の場合は別途、第1種販売主任者を取得し、届出が必要です。
 空気、40%未満の酸素濃度のEANxに関しては、
 第一種販売主任者の選任は不要になりました。

 この適用は、ショップはもちろんのこと、
 フリーで活動しているインストラクターや、ダイブマスターもです。
 実は空気だって、資格は不要ですが、販売届は必要です。

 講習やファンダイビングでの高圧ガスの使用は、
 ショップであれば、完全に販売行為ですので、空気販売届は予め必要。
 フリーのインストラクターやダイブマスターも、完全な仲間内ではない限り、
 自己消費とは言い難いので、届け出は予め必要です。

 高圧ガスに至っては、無資格、無届けの事業者(フリーも含む)にとって、
 表ではゲストを募集、裏では高圧ガスは自己消費です。なんぞ、通用しません
 そんなに都合よくはないのです。空気は簡単なので届出しましょう。

 EANxは、第一種販売主任者を取得し、選任届け、販売計画書なども併せ、
 届出を行いましょう。そして、堂々と潜って欲しいです。



 さて、なんとなく始められてしまうダイビング業界で、
 唯一と言っても過言ではない「参入障壁」である、高圧ガス関係。
 でも、ダイビングショップであれば、知らなければなりません。

 お話を戻すとして、意外と知られていないことが、「FP」と言う記号です。
 タンクの肩口に打たれていますよね?(講習で必ず習います)
 なんの意味か、覚えていますか?

 テキストには「常用圧力」と書かれていますが、
 正確には、「最高充塡圧力」と言う意味で、Filling Pressureの略です。
 Fillingとは、フィリング(充塡)です。
 フィーリング(感覚)ではありません(笑)

 高圧ガス保安法 容器保安規則
 第二条 第1項 第二十五号には、
温度三十五度(アセチレンガスにあつては、温度十五度)において
その容器に充てんすることができるガスの圧力のうち最高のものの数値
 と、あるのです。
 要するに、温度が35℃の時に、19.6MPa(200kg/㎠)になるように、
 私共は充塡しているわけなのです。

 kg/㎠もbarもatmも、概ね近い数値なので、
 どれを取っても「気圧」と呼んでいます。
 なので、残圧計によくあるbar表示も、35℃の時に概ね200を指します。

 この法定圧力を、温度換算してみると、

    35℃:19.6MPa(200気圧)
    30℃:19.3MPa(約197気圧)
    25℃:19.0MPa(約194気圧)
    20℃:18.6MPa(約190気圧)
    15℃:18.3MPa(約187気圧)
    10℃:18.0MPa(約184気圧)
      5℃:17.7MPa(約180気圧)
      0℃:17.4MPa(約177気圧)
 
 と、言う結果になります。
 

●寒冷地では潜水可能時間が減る!?



 ズバリ、減ります。
 15m下でのSACが5気圧だったとして、寒さの負荷要因を考慮しない場合、

    (200気圧ー30気圧)/5気圧=潜水可能時間 34分
    (180気圧ー30気圧)/5気圧=潜水可能時間 30分

 気体の特性上、同じ空気量でも、35℃の時と5℃の時とでは、
 約12%も潜水可能時間が低下していることがわかります。

 そのような中、過去に書いたブログにも掲載しましたように、
 0℃の水は、20℃の水よりも約67%も粘性が高いことや、
 水に対する装備の抗力も強くなるため、呼吸も多くなりがちです。

 そして、体は内外からの冷却により、冷えてきますから、
 産熱するために、さらに呼吸も大きくなります。

 実際は、上にある理論値どころの話ではなく、
 空気の消費はさらに多くなるのです。

 過去のブログ:コールドウォーターダイビング(第2回目)


●寒冷地でのSACとRMV



 前回のブログで、SACとRMVについて説明いたしました。
 寒冷地の場合は、負荷要因として、それぞれ1.3を乗じます。

 しかしながら、これは体が冷えた場合であり、
 装備の抵抗などの変動要因は加味されていません。

 抵抗の大きなドライスーツ、重たいウェイト、そして水の粘性。
 これらを考えると、慣れていない場合は、
 1.5〜2.0くらい、乗じたほうが良さそうです。

 例えば、私の場合、
 
 SAC(10L) = 1.7気圧
 RMV = 17L/分

 慣れているとはいえ、厳冬期になると、

 SAC(10L) = 1.7気圧 x 1.5 = 2.5気圧
 RMV = 17L/分 x 1.5 = 25.5L/分

 これで考えたほうが、空気の安全マージンは稼げそうです。
 ただし、負荷要因も、なんとなく高くしすぎると、
 潜水時間が短くなりすぎますから、実際に春夏秋冬で計測するといいですね。


●寒冷地では安全停止を長めに



 冬季間、積丹美国、岩宇エリア盃での潜水は、
 基本的にビーチエントリーが多いです。
 ※今年は、美国で凪の場合、ボート出します。

 平均的に、水深も浅いのですが、
 ボートを出した時は、それなりに平均水深も
 10m〜12mくらいになりそうです。

 先日、北海道でも、
 「ダイブコンピューターのメカニズムと減圧症予防セミナー
 が開催されました。

 私も、参加いたしましたが、簡単にお話をすると、
 平均水深12〜15mに比較的長い時間潜水した場合は、
 窒素の排出に時間がかかる組織が問題になるため、
 安全停止も倍くらいにしたほうが良いとアドバイスをいただきました。

 冬は、それ以上に浅く、そして短い時間の潜水が主になりますが、

 ・水温が低い→ガスも体も冷える→不活性ガスが体に溶け込みやすい。
 ・産熱のために呼吸が増える→これも不活性ガスが体に多く吸収しやすい。

 と、言う特性があります。

 体が冷える要因は、ドライとインナーだけの問題ではありません。
 呼吸するガスは、タンクにある高圧状態から、減圧され、膨張します。
 その時のエネルギーは内部からまかなわれ、温度がかなり下がります。
 
 レギュレーターで呼吸すると、夏でもひんやりした空気が入ってくるのは、
 こうした理由であり、「断熱膨張」と言っています。

 冷える+加圧=ガスが液体によく溶け込む。
 炭酸ジュースなどを冷蔵庫で冷やすのも、
 炭酸ガスを液体に安定して溶け込ませる理由からです。

 人間の体も、水分が多いですから、冷えて、圧力が加わると、
 夏以上に、窒素が体に吸収されると言えるわけです。
 
 ビーチダイビングでは、帰路中に水深も浅くなり、
 窒素を排出しながら帰って来れますから、特段問題ないですが、
 ボートダイビングの時は、安全停止時間を延長したほうが良さそうです。


●余裕を持った潜水計画




 前々回のブログでは、潜水計画を立てる際、最大潜水時間と、
 ガスの消費量の天秤で、立案されるべきと書きました。

 ダイブコンピューターを使用し、NDL(ノーディコンプレッションリミット)
 を見ながら、マルチレベルでギリギリ潜られる方が多い中、

 いくらNDLが長くても、エア切れは起こり得る問題なので、
 空気の消費量を含めた計画立案は、しっかりと行うべきです。

 潜水計画段階では、安全停止も潜水時間に含めて計画を立て、
 さらに安全マージンを高めるものではありますが、
 保守的になり過ぎてしまいますので、今回は分けて計画をしてみます。

 例えば、10Lタンクを使用し、温度が5℃だったとします。(180気圧)
 潜る水深は15m(2.5気圧)、RMVは負荷をかけない17L/分の場合、

   タンクの総量から300L(30気圧)は残すとし、
   5m(1.5気圧)での安全停止は3分とします。

   タンク総量1800L-300L-((17L x 1.5気圧) x 3分) = 1423L

   使用できる量1423L/(17L x 2.5気圧) = 約33分

   折り返しは17分経過後
   ターンプレッシャー107気圧

 と言うことになりますが、これは、余裕がありません。
 言うまでもなく、冷えの負荷要因をRMVに乗じていないからです。

 通常は、1.3を乗じ、17L/分 x 1.3 = 22L/分 といたしますが、
 厳冬期は、先にも書きましたように1.5を乗じて 25.5L/分とした方が、
 より、安全だと考えられます。

 計画表をご覧ください。


 
 こうしたように、ADT(実際潜水時間)を計画する根拠として、
 空気の消費量を元に算出するのが、基本となります。

 さらに、実際には、なかなか計画通りに行かないことも沢山ありますので、
 その都度、安全方向へ向けた修正も必要になります。
 
 したがって、総合的に、冬は余裕を持った計画を立てるべきです。


●ポニーボトルもおすすめ



 計画していても、なんらかのトラブルが発生し、
 最悪の事態として、エア切れを起こすことも、考えられます。

 また、オクトパスブリージングアセントなどは、
 潜水の終わりころ、1本のタンクをシェアするわけですから、
 予備の空気源ではありません。単に空気共有です。

 大切なことは、バディのためにも、予備分の空気を残すことです。
 先の計算で、300Lを予備残量としたのは、バディの万が一に備えた分です。

 言葉が悪いですが、残圧を少なく残す(10気圧とか)ことや、
 タンクに良く無い行為の、全部吸いきるエキジットは、
 自分勝手な、困ったちゃんダイバーです。

 計画上、あまり残せない場合は、タンクの大きさを上げることが必要です。
 
 でも、人間は、欲が出るものです。。。
 タンクを大きくしたら、バディのための空気確保分を、
 自分の潜水時間に当てがってしまいがちですよね?

 そこで、全く別のシステムを用意することも、選択肢の一つです。
 それは、予備空気源「ポニーボトルシステム」です。



 装備が増えてしまいますが、
 小さいもので0.2L x 180気圧 = 36L(浅い水深からの緊急浮上用)
 私の所有物で0.9L x 180気圧 = 162L(こちらも安全停止分か緊急浮上用)
 このほかでは2.5L x 180気圧 = 450L(予備の残量と安全停止分)

 また、レジャーダイビングであっても、ディープダイビングの際は、
 5mでの減圧ステーション、予備のスクーバユニットを設置するべきです。
 その際は、5.7L〜6.9Lのタンク、かつEANxが扱いやすく、効果的です。

 ちなみに、NAUIエンリッチドエアナイトロックススペシャルティコースの、
 インストラクターガイドによると、18mを超えるダイビングでは、
 参加者よりもインストラクターが先にエア切れをおこすことは許されない為、
 必ずポニーボトルシステムを携行することとなっています。


●大切なのは、保温対策



 ここまで、寒冷地特有のガスマネジメントとして、

 ・使える空気総量が夏よりも少なくなる
 ・体の冷えから呼吸量が増える
 ・装備などの抗力から呼吸量が増える

 これらを考慮し、余裕を持った計画が必要とお話ししてきました。
 また、呼吸によっても、体温が奪われてゆくこともお話ししました。

 そこで、大切なことは、やっぱり「保温対策」です。

 寒冷地での保温対策は、

 ・睡眠をよく取り、食事も適切に
 ・潜水前後、体を冷やさない
 ・水分も適切に補給する
 ・潜った後は、体を温める
 ・自分用のドライスーツを用意する
 ・適切なインナーを着用する



 インナーについて、安いものを選ぶことは、お勧めしません。
 高性能で、保温効果の高い専用インナーを使用することが一番です。
 ここ数年で、様々な高機能インナーが出てきました。

 ここでポイントです。
 ドライスーツに余裕がないくらい、重ね着をしないことです。
 身動きがしづらく、体積が増えると、抵抗が強くなり、呼吸も増えます。

 呼吸が増えて体の中から冷えることに加え、
 血行障害で末端から辛くなってきます。

 また、汗や結露を吸収してそのままになる「綿素材」はNGです。




 ドライスーツの素材によってもインナーは変わります。
 
 シェルドライでは、生地に断熱効果はありません。
 なので、厚めのインナーと、高機能なレイヤーが必要です。



 ネオプレーンタイプは、その厚みにもよりますが、
 内側素材が、発熱するタイプなど様々です。
 生地に断熱効果がありますので、シェルほど厚くなくても大丈夫です。



 ただし、関東や関西とは、水温や気温が全く違います。
 北海道では、ドライスーツをタイトにオーダーせず、
 活動する季節の水温に合わせて、ややゆとりを持たせるべきです。

 ポセイドン ダイブストアにて取り扱っている、
 主要メーカーのリンクを貼っておきます。
 ぜひご覧ください。また、お気軽にご相談ください。

 ZERO
 MOBBY'S
 SUNFAN
 World Dive
 SAS
 Bism
 AQUA-LUNG
 TUSA
 

●まとめ



 寒冷地は、夏に比べ、また暖かい地域に比べ、
 確かに、潜りづらい環境ではあります。

 しかしながら、言い換えると、あまり知られていない環境でもあります。

 よく、冬の北海道は面白くない、
 寒いのに、信じられないなど、様々なことを言われます。

 ただそれは、個人の志向です。
 ダイビング全体を見渡すと、世界的に、
 水温が低く寒い地域のダイバーが多いことも事実です。

 ダイビングは探検です。
 ダイビングは達成感が良いんです。

 そう思うと、寒冷地のダイビングで、
 どのくらい潜水していられるのか?の計画立案は、
 人間の探究心を満たしてくれるものだと思っています。

 これからの季節、
 ぜひ、マイドライスーツ、高機能インナー、寒冷地レギュレーターを揃え、
 ガスマネジメントを行いながら、楽しいダイビングを行ってください!

 次回は、阿寒湖マリモ保全活動支援潜水2016です。

コメント

岩田邦宏 さんの投稿…
東京海洋大学の者です。エアマネジメントの部分など部活に役に立つと思うのでシェアさせていただきます。
Kazuyoshi Kudo さんの投稿…
コメントありがとうございます。
少しでもお役に立てたなら光栄です。これからもよろしくお願いします。