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電気機器の防水・防塵性能

01.16

電気機器の防水・防塵性能

電気機器を設置する場合、設置場所に応じた性能を持つ製品を選定するのが原則です。湿気が多い場所、極度に低温の場所、粉塵や塩分が多い場所、腐食性ガスが発生する場所など、腐食の原因となるような空気環境の場所に、これら特殊環境に耐える性能がない器具を設置すると、器具や部品の腐食・劣化による脱落、絶縁性能の劣化、短期間での発錆など、電気機器の故障につながります。

IP規格による保護等級の設定は、業務用電気機器に留まらず、デジタルカメラや携帯電話など、身近な家電製品でも同様に規定されています。保証された性能以上に過酷な環境で使用すると、機器が破損してしまうことを理解しましょう。

電気機器の使用環境と器具

電気機器を設置する場合、その周囲環境に応じた性能を満足する製品を選定します。例えば、照明器具は多種多様な場所に設置する可能性がありますので、その性能も多岐に渡ります。事例として、下記のような設置場所と必要性能が考えられます。

  • 浴室など湿気の多い場所:防湿・防雨型器具
  • 軒下など雨の当たる場所:防雨型器具
  • サウナ内:高温・高湿器具(サウナ専用)
  • 定期洗浄のある場所:防噴流型器具
  • 低温の場所:低温用器具
  • 粉じんの多い場所:粉じん防爆型器具
  • 可燃性ガスの生じる場所:耐圧防爆・安全増防爆型器具
  • 腐食性ガスの生じる場所:耐食型器具
  • プール室内:プール用器具
  • 沿岸部:耐塩器具

これら電気機器が必要な性能のうち、防塵性能と防水性能についてはIPによる保護等級という指標で数字化されています。例えば、浴室はシャワー等による直接的な噴流を受ける可能性がありますし、軒下は雨に対する性能が必要です。ここでは、防水性能と防塵性能に関する保護等級の概要と、数値による性能の違いについて解説します。

 

保護等級とは

電気機器の設置環境について、特に汎用的に使用される指標として「防水性能」と「防塵性能」があります。屋外に設置する電気機器は雨や湿気に対しての耐久性がなければ、漏電事故などにつながります。また、粉塵の多い場所に隙間の多い電気機器を設置すると、駆動部に粉塵が付着したり、動作不良などを引き起こす可能性があります。駆動部に対して隙間が大きいと、人体等が接触し事故を引き起こすおそれがあるため、これにも適切な保護が必要です。

防水保護等級・防塵保護等級(IP規格)

砂埃やごみなどが機器内部に侵入するおそれがある場合や、内部に水が浸入するような環境に電気機器を設置する計画の場合、これら粉塵や水が電気機器内部に侵入しないように、密閉された器具を選定しなければいけません。どれだけ細かな粉塵に対応できるか、またどれだけ過酷な水の影響に耐えることができるかを等級として示した指針を、保護等級と呼びます。

屋内の清浄な空間に設置する照明器具には、防水性能や防塵性能は不要です。一般的に、屋外に設置する場合であれば、水中に沈めても良いほどの防水性能は不要です。保護等級は、性能が高いほど高価になりますので、設置場所に応じた保護等級の設定を行い、過剰な設定をしないことが重要です。場所に応じた防水・防塵性能を持つ器具を選定することは経済設計につながります。

例えば、防塵の性能としてIP2Xはフィンガープロテクションともいわれ、人の指が入らない保護等級になっています。防水性能ではIPX6は、直接勢いのある水を噴射して清掃するような、食品工場などで使用する照明器具などに使用されています。

防塵性能

  • IP0X:無保護
  • IP1X:50.0mmの外来固形物まで保護(手など)
  • IP2X:12.5mmの外来固形物まで保護(指先など)
  • IP3X:2.5mmの外来固形物まで保護(工具やワイヤーなど)
  • IP4X:1.0mmの外来固形物まで保護(ワイヤーなど)
  • IP5X:粉塵が内部に侵入せず、若干侵入しても正常運転を阻害しない
  • IP6X:粉塵が内部に侵入しない

防水性能の試験方法

IPX1(防滴Ⅰ形)

IPX1は、滴下する水に対する保護を規定しています。滴水試験装置で鉛直滴下を10分間実施し、機器への浸水がないことを確認します。防水性能を規定した電気機器においては、もっとも簡易な防水性能です。

IPX2(防滴Ⅱ形)

IPX2は、15°傾斜した時落下する水に対する保護を規定しています。滴水試験装置にて電気機器を15°傾けて設置し、各方向から2.5分間、計10分間の散水試験を行います。

IPX3(防雨形)

IPX3は、噴霧水に対する保護を規定しています。各散水口あたり0.07L/minの水量で、鉛直方向から両側60°までの角度で10分間散水を行い、浸水がないことを確認します。

IPX4(防沫形)

IPX4は、飛沫に対する保護を規定しています。各散水口あたり0.07L/minの水量で、あらゆる角度からの散水を行い、浸水がないことを確認します。

IPX5(防噴流形)

IPX5は、噴流水に対する保護を規定しています。φ6.3の放水ノズルから放出される12.5L/minの水流を、あらゆる方向から、外皮表面積1m2あたり1分間、延べ3分間以上の散水を行い、浸水がないことを確認します。

IPX6(耐水形)

IPX6は、波浪に対する保護を規定しています。φ12.5の放水ノズルから放出される100L/minの水流を、あらゆる方向から、外皮表面積1m2あたり1分間、延べ3分間以上の散水を行い、浸水がないことを確認します。

IPX7(防浸形)

IPX7は、水中への浸漬に対する保護を規定しています。水深1mの水槽に、電気機器を30分間没し、浸水がないことを確認します。一時的に水没するような場所に配置する電気機器では、IPX7以上の性能が必要です。ただし、常時水没する場所でIPX7は不足です。

IPX8(水中形)

IPX8は、水没に対する保護を規定しています。水没した電気機器が何分に渡りどれだけの水圧に耐えるかについては、メーカーと機器使用者が協議により取り決めた試験方法によります。連続的に水中に置かれる場合に浸水しない性能が必要で、完全密閉構造が原則となります。

IP等級に示されない特殊な機能

防水性能は、湿度に対する保護を兼ねることができません。IPによる防水性能が高い器具であっても、高湿度に対しての保護は保障されません。例えば、IPX3で示される防雨形の器具は、鉛直60度以内の噴霧水によって有害な悪影響を及ぼさないよう設計されますが、湿度100%というような飽和状態では内部に水が浸入することがあるため、サウナ室や浴室などでは使用できません。

高湿度環境に器具を設置する場合は、防湿形の器具を選定することが重要です。防湿形の器具は、相対湿度90%以上の湿気がある環境でも有害な影響を受けないよう設計されています。例えば、浴室内などで使用する器具は、防湿形の器具を選定することに注意が必要です。なお防湿形はIP規格の特性文字で表示されず、特別な機能として特記されます。

IP規格・保護等級の事例

IP65の電気機器

IP65の電気機器は、防塵性能IP6Xのため、粉塵が内部に侵入することがありません。防水性能IPX5は噴流水に対して有害な影響を受けない性能があります。しかし、12.5L/minは家庭用シャワーによる水流で侵入しない程度の性能ですから、台風などの強い風雨で使用すると、浸水するおそれがあります。

IP67の電気機器

IP67の電気機器は、防塵性能IP6Xのため、粉塵が内部に侵入することがありません。防水性能IPX7は水中への浸漬に対して有害な影響を受けない性能がありますので、水中で使用する事が可能です。しかし、水深1mを超えるような高い水圧に長時間さらされる場合は浸水のおそれがあります。

生活防水と完全防水

時計などでよく表記されている「生活防水」「完全防水」といった仕様は、メーカーによって防水性能がまちまちであり、一般には「IPX1~IPX4が生活防水」「IPX5~IPX8が完全防水」という区分であると言われています。つまり、完全防水という表記があっても、IPX5は「噴流水に対する保護」しかありませんので、水中に浸漬すれば有害な影響を及ぼすことになります。防水性能がIP規格で明確に表記されていない場合は、メーカーが保証している防水性能で確認することが望まれます。

現状のエコ太郎は残念ながら屋内専用ですが、塩害対策仕様は試作中です。またいつかはIP65の製品を出したいと思っています。

 

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