IP定格と防水コネクタの概要

ポータブルおよびウェアラブルエレクトロニクスが増え続ける中、埃や湿気への曝露に耐える日常的なデバイスの必要性がこれほど高まったことはありません。エンドユーザーは、泥をかぶったり、誤って水に落としたりしても耐えられる製品を求めています。また、その他のIoTアプリケーションでも、特に屋外での使用や産業環境が想定されている場合は、耐久性のある性能が不可欠です。ただし、湿気、埃、その他の微粒子に対して、このレベルの保護を達成するには、コンポーネントレベルで対処し、早い段階で設計に組み込むことにより、信頼性が損なわれないようにする必要があります。

ほぼすべてのアプリケーションで使用される一般的なコンポーネントであるコネクタは、これらの危険がシステム全体の動作に悪影響を及ぼす場合の潜在的なエントリポイントになります。IP定格のコネクタ、コンポーネント、アプリケーションが普及していますが、IP定格のさまざまな分類とは何でしょうか。また、IP定格のコネクタを選択するときに設計上のどのような考慮事項を調べる必要があるのでしょうか。

IP定格 - 基本

侵入保護（IP）定格は、IEC 60529規格で定義されています。この規格では、IPプレフィックスの後に2つの数値が続く標準化されたスケールが使用されています。最初の数値は固体に対する保護を表し、2番目の数値は液体に対する保護を表しています。また、ANSI 60529（米国）やEN 60529（ヨーロッパ）など、この規格に相当する国または地域別の同等の規格があります。

図1：IP定格のコード構造（画像提供：Same Sky）

IP定格コード内の数値の詳しい定義は、次の表に示されています（図2）。たとえば、IP56定格は、部品が埃から保護されているほか、強力な水流に対しても保護されていることを意味します。

図2：IP定格の分類（画像提供：Same Sky）

IP定格のコネクタの選択

露出した外部コネクタは、水や埃がデバイスに侵入する際の一般的なエントリポイントです。システムの最小要件を満たすIP定格で露出したコネクタを選択できるようにするには、早い段階でアプリケーションの使用目的を決定することが非常に重要です。

IP定格のコネクタに対する最も一般的なニーズがあるのは、オーディオ、USB、DC電源ジャックなどの外部ポートを備えたデバイスです。この場合、適切なIP定格により、プラグや外部装置が接続されていないときに、予期しない水や埃の侵入から内部回路が保護されます。産業用のケーブル対ケーブル接続など、その他の例では、嵌合すると完全に密閉される、コネクタとプラグの組み合わせが必要になる場合があります。この完全に密閉された接続は、埃や湿気が信号を遮断したり、動作中に高圧の水に曝されるか、完全に水没してもコンポーネントが損傷しないようにします。

図3：ロックおよびシーリングインターフェースを備えたプラグおよびコネクタケーブル（画像提供：Same Sky）

ただし、個々のIP定格を備えたプラグおよびコネクタが自動的にIP定格の接続を実現するわけではないことを明確に理解することが重要です。設計に図3のネジ端子インターフェースのような追加のシーリングメカニズムを組み込んでいない限り、プラグやコネクタは、接続インターフェースで発生する埃や湿気の侵入の影響を受けやすいままです（図4）。インターフェースが適切に密閉されていない場合、信号が遮断されたり、内部回路が損傷したりする可能性があります。

図4：通常の接続は埃や湿気の影響を受けやすいまま（画像提供：Same Sky）

まとめ

ポータブルデバイスの人気が高まるにつれ、より堅牢なコンポーネントの必要性も増大しています。Same Skyは、厳しい環境下での設計の柔軟性をさらに高めるために、USBレセプタクル、3.5mmオーディオジャック、DC電源ジャックなど、IP67定格のさまざまなコネクタを提供しています。これらのコネクタでは、効果的なシーリングを提供するカスタム形状のガスケットやOリングを実装することにより、接続されていない状態での防塵密閉保護と1mまでの水深に対する水没耐性を実現しています。

図5：Same Skyの UJ31-CH-3-MSMT-TR-67 USBコネクタおよびPJ-001AH-67 DC電源ジャック（画像提供：Same Sky）