電池セル信頼性試験用温湿度試験槽

温湿度試験槽 - TOB-TH-80C

80 Lの作業スペース、-40〜+150 °C、20〜98 %RH、電池試験用に防爆チェーン、排煙口、3色警報灯を装備

製品概要と最適な用途

温湿度試験槽は、製品が使用時に遭遇する気候を再現するものであり、研究室で規定の許容差内に維持できる温度と湿度によって、天候ではなく製品自体に故障の原因があることを特定できるようにします。TOB-TH-80Cは、電池、自動車部品、電気・電子製品、構成部品、材料向けの80リットルの試験槽です。規格に基づく適格性評価、または連続的な生産スクリーニングとして、高温、低温、高低温サイクル、および湿熱のプロファイルを実行します。

-40〜+150 °Cおよび20〜98 %RHをカバーし、温度変動は±0.5 °C以内、温度偏差は±2.0 °C以内、湿度変動は±2 %RH以内に維持され、条件が安定した後の作業スペース全体の温度勾配は±1 °Cを超えません。昇温は全範囲にわたって平均で毎分1〜3 °C、冷却は毎分0.7〜1 °Cであり、どちらも非線形かつ無負荷での数値です。

このキャビネットが汎用気候試験槽と異なる点は、電池に異常が発生した際の挙動です。ドアには2本の防爆チェーンが装着されており、試験槽には排気口とパネル上の3色警報ランプがあり、内部圧力が設定値に達すると機械式圧力バランスポートが自動的に開くため、キャビネットが密閉耐圧容器としてその衝撃に耐える必要は決してありません。2枚の断熱棚、およびシリコンプラグとステンレス鋼カバー付きの単一の50 mmテストホールが作業スペースを構成しています。

用途：

• リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、全固体電池に対して高温・低温暴露、温度サイクル、または湿熱試験を実施する電池メーカーおよび試験ラボ
• 搭載される車両と同じプロファイルに耐える必要がある、自動車部品およびモジュールの検証
• GB/T 2423型式試験条件で試験される電気・電子製品、構成部品、および材料
• 温度スイープ全体にわたる容量低下、SEIの劣化、ガス発生について新しい化学組成をスクリーニングする研究開発グループ
• 受入および工程内品質管理。すべてのロットで同じプロファイルが繰り返され、試験槽を一晩中無人で維持する必要がある場合
• 卓上型オーブンではなく制御された気候環境を必要とする、材料、コーティング、およびセパレータのサプライヤー

これは恒温恒湿槽であり、冷熱衝撃試験槽ではありません。加熱時は毎分1〜3 °C、冷却時は毎分0.7〜1 °Cで設定間を移行します。これは適格性評価のソーク（保持）および湿熱にとって適切な速度であり、2ゾーンの空気移動装置ではなく、冷熱衝撃試験のような秒単位の移行を行うものではありません。お使いの規格が2つの固定温度間での急速な移行を要求する場合は、バッテリー安全性試験用温度サイクル試験機のほうがより適した機器となります。

試験フロア上のTOB-TH-80C：幅650 mm、高さ1650 mm、奥行き1270 mmで、4つのロック可能なキャスターを備えています。

電池の形状、試験負荷の質量、適合させる規格をお知らせいただければ、ご注文前に試験槽の容積、棚のレイアウト、テストホールの構成を確認いたします。

完全な仕様

以下の表はカタログの要約ではなく、実際に製造される試験槽の仕様です。容量とユーティリティの数値が最初に記載され、次に温度、湿度、構造、そしてプロファイルの基となる規格が続きます。すべての定格値は最初の表に記載されている試験条件（空の作業スペース、試料重量なし、試料発熱なし）のもとで提示されています。なぜなら、20 kgの電池を内部に入れた状態で設定温度に到達する試験槽と、空の状態で到達する試験槽は、まったく異なる2つの機械であるためです。

1. 容量、寸法、およびユーティリティ

幅400 mm、高さ500 mm、奥行き400 mmの作業スペース内：1.0 mm SUS 304製壁面、それぞれ20 kg超の耐荷重を持つ2枚の断熱棚、および負荷に対して空気を上から下へと送り込むサプライプレナム。

2. 温度性能

3. 湿度性能

TOB-TH-80Cの温湿度制御範囲：単一の85/85ポイントではなく、使用可能な温度範囲全体にわたって維持される20 ～ 98 %RH。

4. 構造と材料

右側パネルにはTFTタッチコントローラー、電源スイッチ、照明スイッチ、過温保護装置、RS-485ポートが配置されており、防爆チェーンはその横のドア端に取り付けられています。

5. プロファイルの抽出元規格

外形寸法はおおよその値であり、出荷前の最終図面にて確定します。内寸法は実効作業容積です。背面パネル奥のプレナム奥行きと前面の扉の開き代を考慮してください。記載されている規格は、データシートに引用されているプロファイルの出典です。お客様の適格性評価試験が IEC 60068-2-1、-2-2、-2-30、またはお客様固有のプロファイルに準拠している場合は、お問い合わせの際にお送りいただければ、試験槽が対応可能か確認いたします。

電気および機械部品

以下の部品によって、チャンバーが許容誤差範囲内に留まる期間や、ドアの開放または負荷変動後の復帰の速さが決まります。データシートにブランド名が記載されている場合はそれを印字し、記載されていない場合は推測で埋めずにセルを空欄にしてあります。

配送要件を満たすため、サプライヤーは、上記の表に記載されている定格性能が変更されないことを条件として、同等グレードの部品でコンポーネントを代替する権利を留保します。独自の適格性評価やスペアパーツ方針でブランドが指定されている場合は、お問合せ段階でお知らせください。受注仕様書にて確定いたします。

故障したセルがチャンバーの仕様を変更する理由

ほとんどの環境試験槽は、おとなしく故障する製品のために購入されます。プラスチック製の筐体が黄変し、ハンダ接合部に亀裂が入り、ディスプレイが曇るなどです。リチウムイオンセルはおとなしく故障しません。一定温度を超えると発熱連鎖が始まり、電解液が可燃性ガスとして噴出しますが、密閉された80リットルのボックス内では、そのガスには逃げ場がありません。そのため、キャビネット自体が圧力容器となり、機械上で最大の非支持パネルであるドアが最も弱い部分になります。防爆に関してリストされているすべての機械的機能は、カタログに箇条書きが必要だからではなく、まさにその順序のために存在しています。

2つの防爆チェーンが最初の層となります。これらは、ドアが室内に開き出て飛来物となるのではなく、圧力パルスに対してドアをしっかりと保持します。これが、ガスを放出したセルと飛来物の違いです。煙排気口は2番目の層であり、ドアシールからではなく、制御されたポイントで作業スペースからガスを排出するための明確な経路を確保します。パネル上の3色ランプが3番目で、これは夜間の稼働において重要となります。セルに異常が発生した際、チャンバーは通常無人で稼働しているため、実験室の離れた場所からでも確認できるランプは、誰も見ていないログエントリよりも価値があります。

圧力バランスポートは逆方向に機能し、安価なキャビネットで最も省かれがちな機能です。20°Cから85°C、相対湿度85%までの湿熱プロファイルは、空気の加熱や水蒸気の注入に伴い、作業スペース内の圧力を継続的に変化させます。バランスポートがない場合、ドアシールがその負荷を吸収することになりますが、シールは消耗品です。硬化してクセがつき、1年目にバリデーションを通過したチャンバーが、3年目には角から湿度漏れを起こし始めます。こちらのポートは機械式かつ非電源式であり、開弁圧は現地で調整可能であり、独自のメンテナンススケジュールを必要としません。

勾配は、データシートを比較する際に注意深く読み取るべき数値です。古いシートには、ある瞬間の最も熱い点と最も冷たい点の間の広がりとして取得された均一性の数値が記載されていますが、現在のテスト方法の改訂では、一定期間における任意の2点間の平均温度を比較する温度勾配に置き換えられています。この2つは互換性がなく、それを明記せずに試験方法を切り替えたサプライヤーあたかも何も変わっていないチャンバーが改善されたかのように見せかけることができます。TOB-TH-80Cは、±1°Cの勾配と±2.0°Cの偏差を併記しているため、空間的な広がりと設定値からのオフセットの両方がページ上に示されています。

+150°Cの上限は、セル保管以外の適格性評価項目に対応するためのものです。セルのデータシートは通常60〜85°Cで終了しますが、モジュールやパックレベルのプログラムには、多くの場合、乾燥ステップ、プレコンディショニング焼き付け、または100°Cを超える自動車用プロファイルの高温部分が含まれています。130°C定格のチャンバーは、120°Cに到達するために全開で稼働させる必要があり、ドア開放後の回復のためのマージンが残りません。ここでの追加の20°Cはヘッドルームであり、見出しのための数値ではありません。

主要なエンジニアリング特性

• 全範囲制御、端部にデッドバンドなし。-40〜+150°Cおよび20〜98%RHは、範囲の中央の狭い帯域としてではなく、全範囲で制御可能であり、制御精度は±0.1°Cおよび±0.1%RHに調整可能であると記載されています。
• 熱および湿度の非接触切り替え。コントローラーは、SSR（ソリッド・ステート・リレー）を介してヒーターと加湿器の両方を駆動します。スイッチングサイクルごとにコンタクタの火花放電が発生しないため、何日も変調を続けるプロファイルにおいて重要となり、スイッチングの分解能が十分に高いため、設定値の周辺でハンチングを起こすのではなく、±0.5°Cの変動に抑えることができます。
• 除湿用親水性フィルムエバポレーター。除湿は乾燥剤ではなく冷却によって行われ、空気が露点以下のエバポレーターを通過して水滴が落下します。フィン材には親水性コーティングが施されているため、単純なアルミコイルで隙間が埋まるにつれて効率が低下する原因となる、フィン間のブリッジングを起こさずに凝縮水が滑り落ちます。
• 固定ファンではなく可変風量。供給はトッププレナムから荷重を通過して下方へ向かい、底部で還気されます。インペラ速度はコントローラーからのインバータードライブによって設定されます。したがって、風量は作業スペースの充填密度に合わせて調整可能なパラメータとなり、これが勾配に対する実用的な調整レバーとなります。
• 100 mm厚のPU断熱材と加熱窓。壁の構造は、1.0 mmのSUS 304ライナーと粉体塗装スチールシェルの間に発泡ポリウレタン100 mmを挟んだものです。観察窓は、自動調整機能付きの電気加熱を備えた多層真空ガラスであり、内側が曇ったり外側が結露したりする代わりに、-40°Cおよび85%RHでもクリアに保たれます。
• 2つの独立した過熱防止装置。コントローラーには独自の制限があり、別個の調整可能な温度保護装置が独立してヒーターを遮断します。1つの装置がプロファイルを保護し、もう1つの装置はコントローラーの読み取りミス時に試験片を保護します。
• 水質は後付けではなく、指定された入力項目です。加湿器には絶縁抵抗50 MΩを超える水が求められ、20 Lタンクにはレベルゲージと、自動給水機能付きの低水位アラームが備わっています。スケールと導電率は、湿度仕様をサービスコールへと変えてしまう2つの故障モードです。

操作推奨事項、メンテナンス、および安全性

1. 稼働前および稼働中

1. 最初に水を確認してください。20 Lタンクに純水または精製された水道水を満たし、レベルゲージが低水位ラインより上にあることを確認し、供給水が加湿器の求める50 MΩの絶縁抵抗を満たしていることを確認してください。低水位アラームは実験ではなくヒーターを保護するためのものです。
2. 指定された制限まで積み込んでください：試験片を内部容積の2/5以内、および任意の棚面積の2/5以内に収めてください。これを超えると、空気が設計どおりに循環せず、±1 °Cの勾配は実行中の数値ではなくなります。
3. センサーリードと電源ケーブルを50 mmのテストホールに通し、シリコンプラグとステンレス製カバーを取り付け直します。テストホールが開いたままだと恒常的な湿度のリークとなり、原因が判明するはるか前に湿度偏差として現れます。
4. 独立した過温度保護装置を、プロファイルの最大値より高く、かつ試験片が損傷する温度より低く設定します。これはコントローラーとは別のデバイスであり、設定値を目標値と同じにすると冗長性が失われます。
5. ソークタイマーを開始する前に、チャンバーを安定させてください。変動、偏差、および勾配はすべて安定化の後に引用されます。目標値が入力された瞬間に開始されたタイマーは、テストではなくプルダウンを測定しています。
6. 室内の環境を記録します。定格はキャビネット周辺が5～30 °C、10～85 %RHを前提としており、35 °Cの部屋にある空冷式チャンバーは、記載された冷却速度を発揮しません。

2. メンテナンスと安全性

• 加湿器。 定期的なスケジュールで排水し、清掃してください。スケール（水垢）は、月を追って湿度の応答が遅くなる主な原因であり、故障コードになるはるか前に目視で確認できます。
• 水タンクと給水。 指定された水質の水を補充し、タンクを長期間空のままにしないでください。加湿器が有効な状態でタンクが空になることを防ぐための水位低下保護機能があります。
• 凝縮器（コンデンサー）。 空冷式凝縮器のフィンにホコリがたまらないようにしてください。凝縮器の目詰まりは、最初に冷却時間の長期化として現れ、その後に初めて高圧トリップとして現れます。
• ドアシール。 シリコンガスケットとドアフレームを拭き、硬化や四隅のクセがないか確認してください。シールの漏れは湿度の損失につながり、すべてのサイクルで圧力バランスポートを作動させます。
• テストホールおよび圧力バランスポート。 すべてのテスト実行後にプラグが取り付けられていることを確認し、バランスポートがスムーズに開閉するか確認してください。これらは機械式で無電源であるため、固着しても何も通知されません。
• キャスターと水平出し。 テスト実行前に4つのキャスターすべてをロックしてください。動かせるチャンバーは、ドアシールの位置をずらす可能性のあるチャンバーです。
• セルイベント発生後。 すぐにドアを開けないでください。煙排気口からチャンバー内を換気させ、パネルランプの状態とコントローラーのログを確認してから、部屋を換気し、適切なPPE（個人用保護具）を着用して開けてください。残留物は故障したサンプルとしてではなく、汚染された材料として扱ってください。

通常、セルの安全性ラインでは、このチャンバーの隣に次の2つの機器が設置されます。TOB-8102温度制御型バッテリー短絡試験機（電気的乱用試験用）、および機械的乱用のためのTOB-SKT-10バッテリー機械的衝撃試験機です。これらにより、設計のリリース前にほとんどのセル適格性評価プログラムで実行される3つの乱用カテゴリーがカバーされます。

エンジニアリングFAQ

Q1：セルのデータシートは通常60 °Cまたは85 °Cで終わります。なぜ+150 °Cの費用を払うのですか？

チャンバーが上限で使用されることはめったになく、そこに意味があります。130 °C定格のキャビネットに120 °Cを保持させる場合、限界で稼働していることになり、ドア開放後の回復のための予備がなく、高温ステップごとのプルダウンも長くなります。20 °Cのヘッドルーム（余裕）があることで、同じユニットで乾燥ステップ、予備硬化ベーク、または100 °Cを超えるモジュールや自動車用プロファイルの高温部分を実行できます。お客様のプログラムが85 °Cを超えることがない場合、上限温度はこのチャンバーを購入する理由ではなく、防爆性と勾配がその理由です。

Q2：50 mmのテストホールが1つしかありません。私の配線にはそれで十分ですか？

50 mmのポートが1つあれば、熱電対、センスリード、負荷ケーブルの現実的な束を収容できます。ただし、束をバラバラに通すのではなく、シールされたグランドを備えた束として構築する場合に限ります。セットアップに個別の電源および測定用フィードスルーが必要な場合は、お問い合わせの段階でお知らせください。ポート数はデータシートで固定されており、2つ目のポートの追加は現場での改造ではなく、製造時の決定となります。プラグとステンレス製カバーは、単一ポート用に標準装備されています。

Q3：古いシートには均一性と記載されていましたが、こちらには勾配と記載されています。どちらが良いですか？

どちらが良いということはなく、それらは異なるものを測定しており、テスト方法の改訂により定義が変更されました。均一性は、単一の時点での最も熱い点と最も冷たい点を比較するものであり、センサーの位置や、ドアが最近開けられたかどうかに影響されます。勾配は、一定期間における任意の2点の平均温度を比較するものであり、あるチャンバーと別のチャンバーを比較するのに十分な安定性があります。注意すべき点は、データシートがこっそり方法を切り替えて、性能が向上したように見せかけることです。ここでは勾配が±1 °C、偏差が±2.0 °Cと両方記載されているため、お使いの規格の定義に合わせて数値を照らし合わせることができます。

Q4：85 °C / 85 %RHを何週間も維持できますか？

85 °Cと85 %RHは、20～98 %RHおよび-40～+150 °Cの定格範囲の両方に収まっており、その時点での湿度偏差は≤ +2 / -3 %RHと引用されています。これは2つの帯域のうち狭い方です。数週間にわたって維持できるかどうかを決定するのは仕様ではなく水です。指定された品質の水でタンクを再充填し、加湿器に水垢がつかないようにし、室内の温度を5～30 °C、湿度を10～85 %RHに保つ必要があります。長時間の湿熱テストは、能力の問題ではなく、消耗品とメンテナンスの問題です。

Q5：チャンバー内でセルがベント（ガス排出すべき破裂）した場合、実際には何が起こりますか？

セルからガスが抜け、作業スペース内の圧力が上昇すると、機械式バランスポートが設定圧力で開き、煙排気口によってガスが外部への明確な経路を進みます。2本の防爆チェーンが、圧力パルスによってドアが勢いよく開くのを防ぎます。パネルの3色ランプがイベントの発生を室内に知らせ、ガスの放出により温度が上昇した場合には、独立した過温度保護装置がヒーターを遮断します。このチャンバーは、圧力容器や火災試験リグではなく、イベントを封じ込めて使用可能な状態を維持するように設計されています。プロトコルに消火システムやガススクラビングが必要な場合は、それは異なる仕様であり、注文前に提起する必要があります。

Q6：LANオプションが必要ですか、それともRS-485で十分ですか？

RS-485は、1つのチャンバーが1台のPCまたはラボのデータロガーと通信するのに十分であり、パネルの標準インターフェースです。LANは、チャンバーを複数の機器と共有ネットワークに接続する必要がある場合、専用のPCなしでプロファイルやログを中央システムに保存する必要がある場合、または、ユニットが離れた場所にあり、わざわざ歩いて行かずに確認したい場合などに採用するオプションです。注文段階で決定してください。インターフェースはコントローラーで指定されるため、後付けにはパネルの変更が必要になります。

セルのフォーマット、80リットルの中に配置する予定の負荷、および適格性評価を行う規格または顧客のプロファイルを弊社にお送りいただければ、棚のレイアウトと単一のテストホールで十分なのか、それとも工場出荷前に2つ目のポートを追加する必要があるのかをお知らせします。

tob.amy@tobmachine.com | +86 181 2071 5609

レビュー者：Science Wang、シックスシグマ・ブラックベルト、バッテリーライン ｜ 最終更新日：2026-10-23