ISO 16750-4 冷水衝撃試験用飛沫水試験槽

ISO 16750-4 冷水衝撃試験は、自動車特有の環境条件、すなわち、車両走行中に部品が高温になり、その後突然路面の冷たい水にさらされる状況に対応するものです。この急激な温度変化により、ハウジング、シール、コネクタ、ポッティング材、および内部アセンブリ間で収縮率に差が生じる可能性があります。

考えられる故障メカニズムとしては、機械的な亀裂、シール材のずれ、気密性の低下、水の浸入、電気的または機能的な劣化などが挙げられる。したがって、この試験は、路面からの水しぶきにさらされる場所に設置される電気・電子部品にとって特に重要である。

KP-1023は、この条件を再現するための制御された環境を提供します。被試験デバイス（DUT）は、指定されたTmaxまで加熱され、必要な熱条件に達するまで保持された後、繰り返し冷水を浴びせられます。テストサイクルとシーケンスのタイミングは、PLCとタッチスクリーンインターフェースを介して制御されます。

従来のIP防水試験機とは異なり、この装置は主に、高温の自動車部品に冷水が接触することによって生じる熱衝撃を再現することを目的としています。被試験物の温度、動作条件、飛沫の方向、および合否判定基準は、該当する製品仕様および試験計画に従って選択する必要があります。

技術仕様

機器構成

水しぶきテストのパラメータ

上記の値は、試験方法の条件とチャンバーの物理的性能を区別するものです。適用可能なTmaxと被試験デバイスの動作モードは、ISO 16750-4に規定された単一の温度ではなく、コンポーネントの仕様によって決定されます。

冷水ショックテストの仕組み

この試験では、加熱された被試験デバイス（DUT）を氷点下に近い温度の水に短時間さらします。その結果生じる温度勾配により、材料、界面、およびシール構造に機械的および熱的なストレスがかかります。

典型的なテスト手順は以下のとおりです。

このテストが必要な理由

水しぶきテストは、単なる防水性テストではありません。

高温の部品が急激に冷却されると、外表面は内部構造よりもはるかに速く収縮する可能性がある。また、異なる材料は温度変化に対して異なる反応を示す。

これにより、従来の温度サイクル試験や室温水試験では明らかにならないような弱点が露呈する可能性があります。例えば、以下のような点です。

• 筐体または封止材のひび割れ。
• シールの移動または損傷。
• 接合界面の劣化；
• 密閉性の低下。
• 応力のかかった接合部からの水の浸入。
• コネクタまたはケーブル接続部の漏電。
• 度重なる熱衝撃による電気系統の故障。

したがって、自動車の信頼性エンジニアにとって、高温の被試験デバイス（DUT）と冷水が組み合わさった状態を再現することは、車両の露出した場所に設置されたコンポーネントを評価する際に重要となる。

ISO 16750-4:2023 適用

ISO 16750-4:2023 — 道路車両 — 電気電子機器の環境条件及び試験 — 第 4 部: 気候負荷は、道路車両に搭載または内蔵される電気電子システム及びコンポーネントに対する気候環境ストレスについて規定しています。

KP-1023の場合、関連する方法は以下のとおりです。

この装置は、冷水噴霧試験法に特化して設計されています。ISO 16750-4に規定されているすべての気候試験に対応する完全な試験システムとして解釈すべきではありません。

ISO 16750-4の以前の参照に関する注記

KingPoの以前の文書やISO 16750-4の以前の版では、4.2項または古い図番号を参照している場合があります。

2023年版に基づく新規プロジェクトの場合、適用可能な参照はISO 16750-4:2023、条項5.4.2であることを確認する必要があります。

お客様の仕様書に以前のISO規格版またはそれに基づくOEM試験方法が参照されている場合は、見積もり前に正確な版と試験条項をご提示ください。

DUTのサイズ、向き、および飛沫の飛散範囲

冷水衝撃システムの選定および構成においては、被試験デバイス（DUT）の形状が重要となる。

KP-1023は、1300×900×900mmの作業スペース内で、最大700×700×500mmのサンプルを、最大150kgの公称荷重でサポートします。

被試験デバイス（DUT）は、代表的な設置位置に従って取り付ける必要があります。飛沫の方向は、車両への取り付け位置で想定される環境暴露方向と一致させる必要があります。

被試験物（DUT）が広い場合、1つのノズルでは必要な表面全体を十分にカバーできない可能性があります。そのような場合は、噴霧配置を見直し、適切なノズル構成を選択する必要があります。

複数の方向からの照射が必要な部品については、治具の製造前に、該当する試験手順と被試験デバイス（DUT）の配置を確認する必要があります。

試験チャンバーおよび制御設計

KP-1023は、自動車環境試験を繰り返し実施するために設計されており、セットアップ、観察、およびサイクル制御を簡素化するための機能を備えています。

主な構造および運用上の特徴は以下のとおりです。

• SUS316ステンレス鋼製内槽 湿潤試験環境向け。
• 試験水の収集と排水を容易にするための漏斗状のチャンバー底部。
• PLCベースのテスト制御 7インチカラータッチスクリーン搭載。
• プログラム可能なサイクルカウントおよびシーケンス制御。
• DUTの加熱能力は最大200℃まで。
• 飛沫工程のための低温水処理を統合的に行う。
• 試験中に被試験デバイスを監視するための観測ウィンドウ。
• 外部DUT電源ケーブルまたは信号ケーブル用のΦ100mmアクセスポート。
• 温度制御のための断熱チャンバー構造。
• 被試験デバイス（DUT）の位置決めと飛沫の向きを構成可能。
• 実験室の運転における電気的および制御上の保護。

必要な被試験デバイス（DUT）固定具、電源接続、および測定インターフェースは、普遍的なものとみなすのではなく、プロジェクトごとに定義する必要があります。

試験液および水系

ISO 16750-4:2023 条項 5.4.2では、水が基本試験液です。

KP-1023水システムは、温度と飛沫を制御した条件下で、低温試験液を調製および供給するために使用されます。

以前の試験仕様や顧客固有の手順では、漏洩検知やその他の評価目的で添加剤が必要となる場合があります。粉塵、塩分、着色剤、その他の添加剤が必要な場合は、流体の組成が以下の点に影響を与える可能性があるため、見積もり前にその旨を明記してください。

• 戦車;
• パンプス;
• 配管;
• バルブ;
• フィルター;
• ノズル;
• シール。
• 清掃および保守手順。

したがって、適用可能な流体は、古いISO規格から推測するのではなく、顧客の試験仕様によって定義されるべきである。

典型的なテスト対象

KP-1023は、機器の被試験機器（DUT）のサイズと負荷制限の範囲内であれば、高温時に冷水にさらされる可能性のある自動車の電気・電子システムまたはコンポーネントに適しています。

典型的な例は次のとおりです。

すべての自動車部品にこの試験が必須というわけではありません。まずは、想定される車両への取り付け場所と実際の環境暴露状況を考慮する必要があります。

大型アセンブリについては、装置構成を確定する前に、チャンバーの寸法、150kgの耐荷重、必要な固定具、および飛沫の飛散範囲についても検討する必要があります。

典型的な実験室での使用例

KP-1023は、以下のような自動車の環境試験および信頼性試験を実施する組織を対象としています。

これらのユーザーにとって、再現性は購入決定の要素の一つに過ぎません。試験システムは、実際の被試験デバイス（DUT）、治具、ケーブル、必要な動作条件、および実験室設備にも対応できる必要があります。

従来のIP水質検査との違い

ISO 16750-4の飛沫水試験とIPコードに基づく防水試験は、互換性のある手順として扱うべきではありません。

KP-1023は、高温の車両部品に冷水による熱衝撃を与えることを再現するように設計されています。

それに対し、ISO 20653やIEC 60529などの規格は、主に特定のIPコード条件下における水の浸入に対する保護試験を規定している。

したがって、製品仕様によっては、部品に環境熱衝撃試験と個別のIP保護試験の両方が必要となる場合がある。

両方の要件が適用される場合、検査機関は機器を選定する前に、該当する規格と試験方法を特定する必要があります。