IPxx 防水防塵設計再申述

閱讀時間約 6 分鐘
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在進入IPxx防水防塵的介紹以前,先跟大家回顧一下3C機構設計爸在前面文章中所分享的"防爆"設計是兩種不同的設計要求。如果一定想把IPxx和防爆的規格要求做比較,3C機構設計爸會認為"防爆"規格會比IPxx的要求來得嚴格,因為"防爆"不只是氣密性的要求,還有外殼靜電及電器功能所帶來安全性的影響,甚至材料溫度的要求。這些在前面的分享中都有被提到過的。
IP代碼解釋
IP(國際防護標準)是一個由DIN VDE 0470和DIN 40 050定義的術語。這些標準給出了在額定電壓不超過72.5KV時電器設備外殼的防護等級分類。具體內容如下:
1、人身保護。
2、電器設備的保護,防止固態物質包括粉塵的進入。
3、電器設備的保護,防止水對設備造成的損害。
一個IP代碼由字母“IP”和兩個數字組成。第一個數字是0~6,第二個數字是0~9或者9K:
IP67:在15厘米到1米深的水中浸泡30分鐘,能夠防止水的進入。
IP68:在供應商規定的條件下,持續浸沒在水中,能夠防止水的進入。
IP69K:能夠承受EN 60529和DIN 40050-9中定義的熱蒸氣沖刷測試。這能夠提供水壓在100 bar(1450 psi),溫度80ºC的防護。壓力直接應用在傳感器上,以30度的角度遞進(0,30,60和90度),在每個角度持續30秒,共120秒(2分鐘),能夠防止水的進入。
這些IP防護等級往往沒有被正確的理解,或者被錯誤的進行了應用。例如,許多用戶認為IP67或者IP68防護等級允許將設備至於水中在規定時間之內的同時,能夠正常的工作。事實並非如此,這些防護等級只能保證當設備從水中取出之後,仍然能夠正常的運行。
另外一個可能的誤解是,滿足IP69K意味著自動滿足IP67和IP68。其實,IP69K只能夠防護沖刷壓力,並不適用於浸沒在水中的應用。因此,IP69K防護等級往往被用於經常清洗沖刷的應用中,例如釀酒廠,洗車廠和食品飲料廠中,但是並不適合被用於設備完全浸沒在水中的場合。
回到IPxx,IPxx代表的意思及規格內容到底是什麼呢? 以下是基本介紹
左邊的x,代表防粉塵的規格
0 代表無保護
1 代表直徑50mm 以上之固體物(例如手等)不會侵入到內部
2 代表直徑12.5mm以上之固體(例如手指頭等)不會侵入到內部
3 代表直徑2.5mm 以上之電纜線及固體物不會侵入到內部
4 代表直徑1mm 以上之電纜線及固體物不會侵入到內部
5 代表不會影響機器正常動作及安全的粉塵量侵入
6 代表粉塵不會侵入內部
在粉塵測試中,有些客戶稱之為dust lint test,也就是在測試過程中會參雜著一些細的棉絮,在測試實驗室中飄移,基本上是機器系統在開機後,機器系統會因為散熱所造成的空氣對流之空氣入口、以及空氣出口,那麼這個空氣流動的狀況,就會把粉塵、棉絮帶到機器系統中,對機器系統中的零件就會造成影響,甚至影響功能。
另外,市面上也有IPx0的粉塵測試棒(探頭),相當於在半導體業界的無塵室設備中所使用的Particle counter是類似的設備。
右邊的x,代表防水的規格
0 代表沒有保護。對水的浸入沒有保護,沒有試瞼。
1 代表對水滴的保護。對垂直滴下的水滴不會受到有害的影響。用滴水實驗裝置垂直滴下10分鐘。
2 代表對水滴的保護。對垂直到15°以內的水滴不會受到有害的影響。用滴水實驗裝置將受測物傾斜15°灑水10分鐘 (各方向2.5分)
3代表對灑水的保護。對垂直到60°以內的溫水不會受到有害的影響。依附圖的測試裝置由垂直方向的兩側60° 為止的角度灑水10 分鐘。
4代表對飛沫的保護。不受任何方向來的水飛沬影響而產生損害。如附圖的測試裝置測試10 分鐘。
5代表對噴流水的保護。不受任何方向來的水直接噴灑而產生損害。如附圖的測試裝置由所有方向來之外被表面積1m2、1 分鐘總計至少3分鐘以上灑水。
6代表對暴噴流的保護。不受任何方向強的水直接噴流也不會浸入。如附圖的測試裝置由所有方向來之外被表面積1m2,1 分鐘總計至少3分鐘以上灑水。
7代表對在水中浸漬的保護。在規定的壓力,時問下沉沒在水中,水也不會浸入水深1m(機器的高度850mm)沉沒30 分鐘。
8代表對沈沒在水中的保護。常時間沉沒在水中仍可以使用。依廠牌及機器使用者來決定。
9代表高溫高壓水柱沖刷,設備可在製造商指定的條件下承受近 距離的高溫高壓水柱沖擊。細部條件可參考連結。
在日本市場,甚至有用到第3個x (例如 IPxxx),第3個x代表防油的規格,甚至第4個x (例如 IPxxxx),各位可以參考附檔的說明。在IPxx的規格市場中幾乎不會用到第3個x及第4個x,所以今天的分享就省略掉第3個x和第4個x。
關於防水的設計技巧將在未來的分享中介紹。
資料檔案分享: https://drive.google.com/file/d/10pAU_EJ_wW7JO6XXBWvo8x4yt9DI03cP/view?usp=share_link
參考文獻:
  1. IO-Power Technology Co., Ltd 勁電科技有限公司 測試定義說明
2. IEC60529_2001 防水說明
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