IP 等級の試験方法｜PEM
IP 等級の試験方法：過酷な環境下での信頼性の確認
スマートフォンや産業機械、スマートウォッチなどに IP68 や IP65、IPX7 といった表示を目にしたことはないでしょうか。これらの数字は、機器がほこりや水、あるいはその両方にどれだけ耐性があるかを示す保護等級です。では、メーカーは実際の使用環境において、これらの主張が正しいことをどのようにして保証しているのでしょうか？その答えは、厳格な IP 等級試験にあります
試験では、実際の使用環境を想定し、細かい粉塵、雨、噴流水、さらには完全な水没にさらされた場合でも、機器が期待通りの性能を発揮することを確認します。この記事では、固形物の侵入に対する試験や浸水に対する試験など、IP 等級を決定する主な試験手順について解説します。
固形物・粉塵に対する保護試験
IP 等級の 1 桁目の数字（1～6）は、固形物に対する保護性能を示します。この試験では、等級に応じた固形物に対する保護性能が評価されます。数字が大きいほど、エンクロージャーの固形物に対する保護性能は高くなります。
防塵試験（IP5X および IP6X)
防塵性能を謳う製品に対しては、ダストチャンバーを用いた試験が行われます。この試験では、実際の使用環境をシミュレーションし、気流が制御されたダストチャンバー内に製品を置きます。チャンバー内には微細なタルカムパウダーやその他の微粒子を浮遊させます。
- IP5X：多少の粉塵は入り込むが、機能に支障をきたすほどではない。
- IP6X：完全に防塵型。エンクロージャー内に固形物が侵入することはない。
試験の精度を高めるため、一部のエンクロージャーは内部を減圧し、圧力差によって粉塵が内部に引き込まれやすい状況を再現することもあります。
固形物の侵入試験（IP1X～IP4X）
これらの試験では、異なるサイズの物体がエンクロージャー内部に侵入しないかを確認します。
- IP1X：大きな物体（例：手）に対する保護。
- IP2X：指に対する保護。
- IP3X：工具の先端やワイヤーなど、直径 2.5mm を超える物体に対する保護。
- IP4X：細い工具や 1mm を超える小さな物体に対する保護。
特定のサイズと形状の試験用プローブを使用して、内部の部品に到達しようと試みます。プローブが到達できなかった場合、エンクロージャーはその等級の基準を満たしていると判断
されます。
防水性能試験
防水性能（IPX1～IPX9K）を謳う機器については、様々な条件下で規定量の水にさらす一連の試験が行われます。
ドリップ試験（IPX1 および IPX2)
雨や軽度の結露を想定したドリップ試験では、200mm の高さから 10 分間、機器に水滴を垂らします。
- IPX1：エンクロージャーに垂直に水滴を垂らす。
- IPX2：機器を 15 度の角度で傾け、異なる向きでの試験を繰り返し行います。
スプレーおよび飛沫試験（IPX3 および IPX4）
屋外またはキッチン環境向けに設計されたデバイスは、様々な角度からの水しぶきに対応できなければなりません
- IPX3： 特殊ノズルまたは振動チューブを使用して、垂直から 60 度の角度まで水を噴射します。
- IPX4： 雨や水しぶきの環境をシミュレーションして、あらゆる方向から水を噴射します。
IPX4 では、製品全体に水がかかるように、テスト中にデバイスを回転させることもよくあります。
ウォータージェット試験（IPX5 および IPX6）
より高い保護レベルでは、強い雨にさらされる状況や洗濯を模した条件での水の噴射に対する耐性が必要となります。
- IPX5：6.3mm のノズルから 30kPa の圧力であらゆる方向から噴射します。
- IPX6：12.5mm のノズルから 100kPa の圧力でより強力に噴射します。
この試験では、ホースからの放水や高圧洗浄機による噴射を浴びても、機器が正常に動作することを保証するものです。
浸漬試験（IPX7 および IPX8）
防水スマートフォンや水中カメラなどの製品では、浸漬試験が実施されます。
- IPX7：1 メートルの水深に 30 分間浸漬させます。
- IPX8：1 メートルより深い水深に浸漬させます。正確な水深と時間はメーカーが設定しています。
浸漬試験後、機器に水が侵入していないか検査されます。水分が重要な内部の部品に達している場合は、試験に不合格となります。
高圧・高温ジェット噴射試験（IPX9K）
自動車や工業用機器に使用される IPX9K 試験では、高温の噴流をエンクロージャーに吹き付けます。この試験は、高圧洗浄機などによる過酷な洗浄条件を再現したものです。
- 水は 80℃まで熱されます。
- 高圧ジェット水流（最大 100 バール）が複数の角度から吹き付けられます
- 回転により完全な露出を確保します。
この試験に合格できるのは、軍事用途や車載用途など、最も頑丈なエンクロージャのみです。
IP 試験の精度と信頼性の確保
IP 試験は、ISO 20653-2014 および IEC 60529 規格に準拠しており、産業全体で試験方法の一貫性が保たれています。一部のメーカーでは、防水の携帯電話をプールに落としたり、工業用機器を激しい砂嵐にさらしたりなど、実環境を想定したシミュレーションを実施
しています。
結論
IP 試験により、エンクロージャーが保護性能を満たしていることが保証され、消費者や企業は製品の耐久性に対して信頼を持つことができます。防塵室から水没タンクまで、これらの厳格な手順は環境上の危険に対する耐性を検証するのに役立ちます
次のブログ記事では、なぜ一部のデバイスが防水テストに不合格となるのか、また液体がエンクロージャに侵入するかどうかを左右する要因について説明します。
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