有機則の計算式と「空気中濃度」の推算モデル

労働安全衛生法の「有機溶剤中毒予防規則（有機則）」では、有機溶剤の区分ごとに「許容消費量」や「全体換気装置に必要な換気量」を求める計算式が定められています。

これらの法的な計算式の根拠となっているのが、作業場内の「空気中濃度の推算式（数理モデル）」です。

この記事では、有機則の背景にある3つの代表的な数理モデル（完全蒸発モデル、ボックスモデル、2ゾーンモデル）と、それぞれの計算式の仕組みを分かりやすく解説します。

許容消費量の根拠「完全蒸発モデル」

「許容消費量（これ以上使うなら有機則の対象になります、という基準値）」の計算には、換気による効果をいっさい考慮しない「完全蒸発モデル」が使われています。

これは、「取り扱った化学物質の全量が蒸発して、作業場内に丸ごと残っている」という、最も厳しい状態を仮定した数理モデルです。

基本的な空気中濃度の考え方はシンプルです。

【空気中濃度（mg/m³）】＝【取扱量（mg）／作業場の容積（m³）】

有機則の「許容消費量」の式は、この式を「取扱量」を求める形に変形して作られています。

変形した式： 【取扱量（mg）】＝【空気中濃度（mg/m³）× 作業場の容積（m³）】
有機則での定義：
- 取扱量＝ W：許容消費量（g）
- 作業場の容積＝ A：作業場の気積（m³）
- 空気中濃度＝ 各区分の代表的な有機溶剤の「許容濃度」

全体換気装置に必要な「1分間当たりの換気量」の計算には、換気の効果を計算に組み込んだ「ボックスモデル」が使われています。

作業場（ボックス）の中で一定量の化学物質が発生し続け、同時に換気によって外へ排出されているという「出入りのバランス（質量保存）」から方程式を導き出すモデルです。

作業開始時（濃度ゼロ）から時間が経つにつれて、室内の濃度は徐々に上がっていきます。しかし、ある程度時間が経つと、「発生する量」と「換気で外に捨てられる量」が同じになり、濃度が一定になります。

この、濃度が上がらなくなった安定した状態を「定常状態」と呼びます（※空気の入れ替えによるバランスであり、これ以上溶けない「飽和状態」とは異なります）。

定常状態における空気中濃度の推算式は、以下の通りです。

【定常状態の空気中濃度（mg/m³）】＝【単位時間当たりの発生量（mg/min）／単位時間当たりの換気量（m³/min）】

有機則に定められている「1分間当たりの換気量」の式は、これを「換気量」を求める形に変形したものです。

変形した式： 【単位時間当たりの換気量（m³/min）】＝【単位時間当たりの発生量（mg/min）／空気中濃度（mg/m³）】
有機則での定義：
- 単位時間当たりの発生量＝ W：1時間に消費する有機溶剤等の量（g）
- 単位時間当たりの換気量＝ Q：1分間当たりの換気量（m³）
- 空気中濃度＝ 各区分の代表的な有機溶剤の「許容濃度」