バッテリーセル信頼性試験用恒温恒湿試験器

恒温恒湿試験器 - TOB-TH-80C

80 L ワークスペース、-40 〜 +150 °C および 20 〜 98 %RH、セル試験用の防爆チェーン、排煙口、3色警報灯付き

製品概要と主な用途

恒温恒湿試験器は、製品が使用環境で遭遇する気候を、実験室が指定された公差内に維持できる温度と湿度で再現し、故障の原因を天候ではなく製品自体に特定できるようにします。TOB-TH-80Cは、セル、自動車部品、電気・電子製品、コンポーネント、材料向けの80リットルのチャンバーです。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、および湿潤熱プロファイルを実行します。

-40 〜 +150 °C および 20 〜 98 %RH に対応し、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ワークスペース全体の温度勾配は ±1 °C を超えません。昇温速度は全域で平均毎分 1 〜 3 °C、冷却速度は平均毎分 0.7 〜 1 °C であり、どちらも非線形であり、負荷なしの数値として記載されています。

このキャビネットが汎用気候チャンバーと異なる点は、セルが故障した際に起こる現象への対策です。ドアには2本の防爆チェーンが備えられ、チャンバーには排煙口とパネル上の3色警報ランプがあり、内圧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圧力容器としてその事態に耐える必要は決してありません。2枚の断熱棚と、シリコンプラグおよびステンレス鋼カバー付きの単一の 50 mm テスト孔により、作業スペースが構成されています。

用途：

• リチウムイオン、ナトリウムイオン、全固体電池に対して高温・低温曝露、温度サイクル、または湿潤熱試験を実施するセルメーカーおよび試験ラボ
• コンポーネントが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 型式試験条件でテストされる電気および電子製品、コンポーネント、材料
• 温度スイープ全体にわたる容量低下、SEI劣化、ガス発生について新しいケミストリーをスクリーニングするR&Dグループ
• すべてのロットで同じプロファイルが繰り返され、チャンバーが一晩中無人で維持する必要がある、受入および工程内品質管理
• 卓上型オーブンではなく制御された気候を必要とする、材料、コーティング、およびセパレーターのサプライヤー

これは恒温恒湿チャンバーであり、冷熱衝撃試験器ではありません。加熱時は毎分 1 〜 3 °C、冷却時は毎分 0.7 〜 1 °C で設定間を移動します。これは適格性評価のソークおよび湿潤熱に適した速度です。これは2ゾーン空気移送機ではなく、冷熱衝撃試験の秒単位の移行を実現するものではありません。お使いの規格が2つの固定温度間の急速な移行を要求する場合は、電池安全性試験用温度サイクル試験器 がより適した機器です。

テストフロア上の TOB-TH-80C：幅 650 mm、高さ 1650 mm、奥行き 1270 mm、4つのロック可能なキャスター付き。

セル形式、テスト負荷の質量、および適合させる規格をお知らせいただければ、ご注文前にチャンバーの容量、棚のレイアウト、およびテスト孔の構成を確認いたします。

完全仕様

以下の表は、カタログの要約ではなく、実際に製造された状態のチャンバーを示しています。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。すべての定格数値は、最初の表に記載されている試験条件（空のワークスペース、試験片の重量なし、試験片の熱負荷なし）のもとで引用されています。これは、内部に20 kgのセルを入れて設定値に達するチャンバーと、空の状態で達するチャンバーとでは、2つの異なる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 のワークスペース内：1.0 mm SUS 304 製壁面、それぞれ 20 kg 超に対応する2枚の断熱棚、および負荷全体に空気を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の温湿度制御ゾーン：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保持される20 ～ 98 %RH。

4. 構造および材料

右側パネルにはTFTタッチコントローラー、電源および照明スイッチ、過昇温防止器、RS-485ポートが配置されています。防爆チェーンはその横のドアエッジ部に取り付けられています。

5. プロファイルの拠り所となる規格

外形寸法は概算であり、出荷前に最終図面に対して確認されます。内形寸法は有効作業容積です。背面パネル裏のプレナム室の奥行きおよび前面のドアの開閉スペース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情報源です。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該当する場合は、お問い合わせ時にあわせてお送りくだされば、チャンバーが対応可能か確認いたします。

電気機器および機械部品

以下の部品によって、チャンバーが許容公差内に維持される時間や、ドアの開閉あるいは負荷変動からの復帰速度が決まります。データシートにブランド名が記載されている場合はそのまま印刷し、記載されていない場合は推測で埋めず空白にしています。

納入要件を満たすため、サプライヤーは、上記の表の定格性能が変わらないことを条件に、同等グレードの部品へ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ポリシーにより特定のブランドが固定されている場合は、お問い合わせの段階でお知らせください。注文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色くなり、はんだ接合部にひびが入り、ディスプレイが曇るような場合です。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反応が始まり、可燃性ガスとして電解液が噴出しますが、密閉された80リットルのボックス内ではそのガスが行き場を失います。その結果、キャビネット自体が圧力容器となり、機械上で最大の支持のないパネルであるドアが最も弱い点になります。防爆に関して記載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、その一連のシーケンスのために存在します。

2つの防爆チェーンが最初の層です。室内に向かってスイングして開く代わりに、圧力パルスに対してドアを保持します。これは、排気されたセルと飛来物の違いです。煙排気口が2つ目の層です。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が抜ける明確な経路を提供します。パネル上の3色ランプが3つ目で、これは夜間運転において重要です。セルに異常が発生した際、チャンバーは通常無人であり、研究所の離れた場所からも読み取ることができるランプは、誰も監視し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略されがちな機能です。20°Cから85°C、85%RHまでの湿熱プロファイルは、空気が加熱され水蒸気が注入されるにつれて、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しますが、シールは消耗品です。硬化し、クセがつき、1年目にバリデーションに合格したチャンバーが、3年目には角から湿度を漏らし始めます。ここでのポートは機械式で無電源であり、その開放圧力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。

データシートを比較する際、勾配（グラデント）は慎重に読み取るべき数値です。古いシートでは、ある時点での最も熱い点と最も冷たい点の広がりとして均一性（ユニフォーミティ）の数値が引用されていましたが、現在のテスト方法の改訂では、一定期間にわたる任意の2点の平均温度を比較する温度勾配に置き換えられました。これらは互換性がなく、それを明記せずに方法を切り替えたサプライヤーあたかも変更されていないチャンバーを改善したかのように見せかける可能性があります。TOB-TH-80Cは、±1°Cの勾配と±2.0°Cの偏差を記載しているため、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の部分のためのものです。セルのデータシートは通常60〜85°Cで停止しますが、モジュールやパックレベルのプログラムには、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を超える自動車プロファイルの高温レッグが含まれることがよくあります。130°C定格のチャンバーは、ドアを開けた後の回復の余裕を残さず、120°Cに達するためにフル稼働しなければなりません。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、両端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、±0.1°Cおよび±0.1%RHの調整可能な制御精度で、全スパンにわたって制御可能として引用されています。
• 熱と湿度の非接触スイッチング。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。数日間にわたって変調するプロファイルにおいて重要な、スイッチサイクルごとのコンタクタのアーク放電がなく、スイッチング分解能は、設定値の周囲をハンチングするのではなく、±0.5°Cの変動を保持するのに十分な細かさです。
• 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ます。空気は露点以下の蒸発器を通過し、水分が落下します。フィンストックには親水性コーティングが施されているため、フィンギャップをブリッジする代わりに凝縮水が滑り落ちます。これは、プレーンアルミニウムコイルがギャップの埋まりに伴って効率を失う箇所です。
• 固定ファンではなく可変風量。供給は上部プレナムから負荷を通り抜けて下部へ戻り、インペラ速度はコントローラーからの周波数ドライブによって設定されます。したがって、風量は、作業スペースがどれほど緊密に詰められているかに合わせることができるパラメータであり、これが勾配に対する実用的なレバーとなります。
• 100 mm 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挟まれた100 mmの発泡ポリウレタンです。観察窓は自動調整する電気加熱付きの多層真空ガラスであるため、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でクリアな状態を維持します。
• 2つの独立した過温度装置。コントローラーには独自の制限があり、別の調整可能な温度プロテクター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サンプルを保護します。
• 水質は後付けではなく、指定された入力です。加湿器は50 MΩを超える絶縁抵抗を持つ水を必要とし、20 Lのタンクにはレベルゲージと自動給水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に変える2つの故障モードです。

操作上の推奨事項、メンテナンス、および安全性

1. 運転前および運転中

1. 最初に水を確認してください。20 Lの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の上を読み取っていることを確認し、供給水が加湿器の要求する50 MΩの絶縁抵抗を満たしていることを確認します。低水位アラームは実験ではなくヒーターを保護します。
2. 指定された制限まで負荷をかける：試料を内部体積の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、設計通りに空気が循環せず、±1 °Cの勾配を維持できなくなります。
3. センサーのリード線と電源ケーブルを50 mmのテスト孔に通し、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。テスト孔が開いたままだと常に湿気が漏れ出し、原因が特定されるよりもずっと前に湿度の偏差として現れます。
4. 独立した過昇温防止器を、プロファイルの最大値より高く、かつ試料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装置であり、設定温度と同じ値に設定すると冗長性の意味がなくなります。
5. ソーククロックを開始する前に、チャンバーを安定させてください。変動、偏差、勾配はいずれも安定化後に記載されるものであり、設定温度を入力し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時間を測定することになります。
6. 室内の環境条件を記録します。定格性能は、キャビネット周囲の温度5〜30 °C、湿度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では、記載された冷却速度を発揮できません。

2. メンテナンスと安全性

• 加湿器 定期的なスケジュールに従って排水および清掃を行ってください。水垢は、月を追うごとに湿度の応答が遅くなる主な原因であり、故障コードとして表示されるよりもずっと前から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、タンクを空のまま長時間放置しないでください。加湿器が有効な状態でタンクが空になることは、低水位保護機能が存在する理由そのものです。
• コンデンサー。 空冷式コンデンサーのフィンにホコリがたまらないようにしてください。コンデンサーが目詰まりすると、最初は冷却時間が長くなり、その後になって高圧トリップが発生します。
• ドアシール。 シリコン製ガスケットとドア枠を拭き、硬化や角部のへたりがないか確認してください。シールから漏れがあると湿度が失われ、すべてのサイクルで圧力バランスポートに負荷がかかります。
• テストホールと圧力バランスポート。毎回の走行後にプラグがしっかりとはまっていることを確認し、バランスポートがスムーズに開くことを点検してください。これは機械式で電源を使用しないため、固着した場合でもそれを検知して報告する機能はありません。
• キャスターとレベリング。走行の前に、4つのキャスターすべてをロックしてください。動く可能性のあるチャンバーは、ドアシールの位置をずらしてしまう可能性のあるチャンバーです。
• セルイベントの後。 ドアをすぐに開けないでください。排煙口からチャンバーを換気させ、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を着用して開けてください。残留物は不合格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。

セルの安全性検査ラインでは、通常、このチャンバーの隣に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TOB-SKT-10バッテリー機械式衝撃試験機（機械的乱用試験用）です。これらを合わせることで、ほとんどのセル認定プログラムが設計リリース前に実施する3つの乱用カテゴリを網羅できます。

エンジニアリングFAQ

Q1: セルのデータシートは通常60℃または85℃で終わっています。なぜ+150℃の仕様に費用をかけるのですか？

チャンバーがその最高温度で使用されることはめったになく、まさにそれがポイントだからです。130℃定格のキャビネットで120℃を維持しようとすると限界付近で稼働することになり、ドアを開けた後の復帰や、高温工程前の予冷のための余裕（予備能力）がなくなります。20℃のヘッドルーム（余裕）があることで、同じユニットで乾燥工程、プレコンディショニング・ベーク、あるいは100℃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することも可能になります。お客様のプログラムが85℃を超えることがない場合、このチャンバーを購入する理由は最高温度ではなく、防爆性能と温度勾配（グラディエント）です。

Q2: 50 mmのテストポート（測定孔）が1つしかありません。配線に足りるでしょうか？

50 mmのポート1つで、熱電対、測定用リード線、ロードケーブルの現実的な束を通すことができます。ただし、バラバラに通すのではなく、密閉型グランドを備えた束として構築されている場合に限ります。セットアップに別々の電源用および測定用のフィードスルー（引き込み口）が必要な場合は、お問い合わせの段階でお申し付けください。ポートの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地改造ではなく、製造時の決定事項となります。プラグとステンレス製カバーは、単一ポートの標準付属品として同梱されます。

Q3：以前の仕様書には「均一性」と記載されていましたが、こちらには「勾配」とあります。どちらが優れていますか？

どちらが良いということはなく、測定している対象が異なり、試験方法の改訂によって定義が変更されました。均一性は、単一時点における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、ドアを開閉した直後であるかどうかに影響を受けやすくなります。勾配は、任意の2点間の平均温度を一定期間にわたって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。落とし穴となるのは、仕様書が密かに方法を切り替えて性能が向上したように見せかけるケースです。ここでは勾配が±1 °C、偏差が±2.0 °Cとどちらも明記されているため、ご自身の規格が使用する定義に合わせて数値を対応させることができます。

Q4：85 °C / 85 %RHの状態で何週間も維持できますか？

85 °Cおよび85 %RHは、20〜98 %RHおよび-40〜+150 °Cという両方の定格範囲内に収まっており、その時点での湿度の偏差は、2つの帯域のうちより厳しい方である≤ +2 / -3 %RHと記載されています。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の状態です。つまり、指定された水質の水をタンクに再給水し、加湿器に水垢が付着しないように保ち、部屋の環境を5〜30 °Cおよび10〜85 %RHの範囲内に維持する必要があります。長時間の湿熱稼働は、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ガスを放出した場合、実際にはどうなりますか？

ガスがセルから抜け出し、作業室内の圧力が上昇すると、メカニカルバランスポートが設定圧力で開き、排煙ポートによってガスが規定の経路を通って外へ排出されます。2本の防爆チェーンがドアをしっかりと保持し、圧力のパルスによってドアが勢いよく開くのを防ぎます。パネル上の3色ランプがその異常事態を室内に知らせ、独立した過熱防止装置が、ガス放出によって温度も上昇した場合にヒーターを遮断します。このチャンバーは、事態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るものであり、圧力容器や耐火試験装置ではありません。もしプロトコルで消火システムやガススクラビングが必要とされる場合は、それは別の仕様であり、ご注文前にお申し付けいただく必要があります。

Q6：LANオプションは必要ですか、それともRS-485で十分ですか？

RS-485は、1台のチャンバーが1台のPCまたは実験室用データロガーと通信する場合に十分であり、パネル上の標準インターフェースです。LANオプションを選択すべきなのは、チャンバーを複数の計測器と共有ネットワーク上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、または装置が遠隔地にあり、わざわざ歩いて行かなくても状態を確認できるようにしたい場合です。インターフェースはコントローラーと一緒に指定されるため、後付けにはパネルの交換が必要になるため、ご注文の段階で決定してください。

セルの形式、80リットルの容量内に投入する予定の負荷、および適合させようとしている規格または顧客プロファイルを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、それとも工場を出荷する前に2つ目のポートを追加する必要があるのかをお伝えします。

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

査読者: 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