製品設計の外注で防水・防塵性能を確保する6つの検討事項

製品設計の外注で防水・防塵性能が重要になる理由

製品設計を外注する際、防水・防塵性能は製品の信頼性や耐久性を左右する重要な設計要件です。屋外で使用する電子機器や産業用装置、建設現場向けの機器などでは、雨水や粉じんが内部に浸入すると、電子回路の故障、接点の腐食、可動部の動作不良などにつながる可能性があります。

一方、防水・防塵性能は、単純に筐体の隙間をなくせば確保できるものではありません。製品の使用環境、筐体の構造、材料の特性、接合部分の設計、製造工程、組立方法など、複数の条件が密接に関係しています。設計段階でこれらの要素を十分に検討しなければ、試作品では問題がなくても、量産後に浸水や粉じん侵入が発生することがあります。

特に製品設計を外注する場合、発注側と設計会社の間で要求性能の認識が一致していることが重要です。発注側が「屋外で使える防水構造」と考えていても、設計会社が想定する条件が小雨への対応だけであれば、実際の使用環境に必要な性能を満たせない可能性があります。

また、防水・防塵性能を高めるために密閉性を優先すると、内部の熱が逃げにくくなったり、温度変化による内圧差が大きくなったりする場合があります。保護性能だけでなく、放熱性、操作性、整備性、製造性とのバランスを考慮する必要があります。

製品設計の外注を成功させるには、要求する保護性能を具体的な設計条件に落とし込み、設計から試作、評価、量産まで一貫して管理することが欠かせません。

本記事では、防水・防塵性能を確保するために確認したい6つの検討事項を解説します。設計会社への依頼準備から、筐体設計、材料選定、試験方法、品質管理まで、製品開発の実務担当者が押さえておきたいポイントを紹介します。

検討事項1：使用環境を明確にして必要な防水・防塵等級を設定する

製品設計を外注する際、最初に行うべきことは、製品が使用される環境を具体的に整理することです。防水・防塵性能の要求は使用条件によって大きく異なるため、用途が曖昧なまま設計を開始すると、必要な保護性能を過小評価したり、反対に過剰な密閉構造を採用したりする可能性があります。

例えば、屋内の工場で使用する制御装置と、建設現場で雨や泥にさらされる測定機器では、想定すべき水や粉じんの浸入条件が異なります。屋内でも粉じんが多い作業場や洗浄を行う設備では、高い保護性能が必要になることがあります。

使用環境を整理する際は、単に屋内用か屋外用かを区別するだけでは不十分です。雨にさらされる時間、水がかかる方向、洗浄時の水圧、周囲の粉じんの種類、温度変化、振動の有無などを確認する必要があります。

例えば、屋外に設置する装置では、通常の降雨だけでなく、風によって横方向から雨水が吹き付ける状況も想定されます。さらに、日中と夜間の温度差によって筐体内部の圧力が変化し、シール部分に負荷がかかる可能性があります。

こうした使用条件を整理したうえで、必要な保護等級を決定します。

防水・防塵性能を示す代表的な指標として、IPコードがあります。これは電気機器などの外郭による保護性能を分類するもので、一般的にIPに続く2つの数字で表されます。

最初の数字は、危険な部分への接近および固形異物の侵入に対する保護等級を示し、2番目の数字は水の浸入に対する保護等級を示します。例えばIP65では、第一特性数字の6が粉じんの侵入に対する保護を、第二特性数字の5が噴流水に対する保護を表します。

IP67では、粉じんの侵入に対する保護に加えて、規格で定められた条件下での一時的な水没に対する保護が要求されます。ただし、IP67だからといって、あらゆる高圧洗浄や長時間の水中使用に対応できるわけではありません。

また、IPX7やIPX8のような浸水条件に対する保護等級は、噴流水に対する保護性能を自動的に保証するものではありません。使用環境に複数の水の作用がある場合には、それぞれに対応する試験や要求条件を検討する必要があります。

重要なのは、保護等級を製品仕様の目標として設定するだけでなく、その等級が実際の使用条件に適しているかを確認することです。

設計会社への依頼時には、使用場所、想定される水や粉じんの影響、清掃方法、使用温度、必要な耐用期間、要求する保護等級を明確に伝えます。既存製品で浸水や故障の経験がある場合は、その発生状況も共有すると効果的です。

さらに、保護等級の達成を確認する状態も決めておきます。新品の完成品だけを対象とするのか、一定期間の使用や操作部の繰り返し動作後にも性能を求めるのかによって、必要な設計と評価の内容は変わります。

製品設計の外注では、使用環境を具体的な要求仕様として共有することが、防水・防塵設計の出発点になります。

検討事項2：筐体構造と接合部分の密閉性を設計段階で確認する

防水・防塵性能を確保するうえで、筐体構造の設計は特に重要です。筐体は内部の電子部品や機構部品を外部環境から保護する役割を持ちますが、複数の部品を組み合わせる構造では、接合部分に隙間が生じる可能性があります。

製品設計を外注する場合は、外観形状や部品配置だけでなく、筐体の分割位置、合わせ面の形状、固定方法、シール構造まで含めて確認する必要があります。

例えば、上ケースと下ケースをねじで固定する構造では、接合面に均一な圧力が加わるように設計することが重要です。ねじの配置が偏っていると、固定部の近くでは十分に密着していても、離れた部分では隙間が発生することがあります。

特に大型の樹脂筐体では、成形時の反りや温度変化による変形が影響するため、設計上の寸法だけで密閉性を判断することはできません。

筐体の接合部分では、接触面の平面度や形状公差も重要です。図面上では隙間がない構造でも、加工や成形による寸法ばらつきが重なることで、シール材に必要な圧縮量を確保できなくなる場合があります。

そのため、設計会社には、部品単体の公差だけでなく、組立状態での公差の積み重なりを検討してもらう必要があります。

公差解析では、筐体の反り、ねじ固定部分の変形、シール溝の寸法、部品の位置ずれなどを考慮します。最も厳しい寸法の組み合わせでも、要求する密閉性を維持できるかを確認することが重要です。

また、水が筐体表面に滞留しやすい形状も避けたい設計上の問題です。

接合部分やくぼみに水がたまり続けると、シール部分が長時間水にさらされ、浸入リスクが高まる可能性があります。排水しやすい傾斜や外装形状を採用すれば、水が接合部分にとどまる時間を短くできる場合があります。

ただし、外側の水を排出する構造と、筐体内部への浸入を防ぐ構造は区別して考える必要があります。排水経路を設けたことで、かえって内部への浸入経路が生じないよう注意が必要です。

筐体の固定方法にも検討が必要です。ねじ固定、接着、溶着、かん合などには、それぞれ特徴があります。

ねじ固定は分解や整備がしやすい一方、締付条件やシール材の管理が必要です。接着や溶着によって接合部を密閉する方法では、分解が難しくなることがあるため、修理や部品交換の方針も事前に決めておく必要があります。

外注先には、要求する保護性能と整備性を両立できる構造を提案してもらうことが望まれます。

設計レビューでは、完成した外観図だけで判断せず、筐体の断面図や接合部の詳細図を確認します。特に、水の浸入経路になり得る部分については、どの構造で浸入を防ぐのかを説明できる状態にしておくことが重要です。

防水・防塵設計では、製品全体を密閉するという考え方だけでなく、各接合部分の機能を個別に検証することが、安定した保護性能につながります。

検討事項3：パッキンやシール材の選定と耐久性を検討する

防水・防塵性能を維持するためには、筐体の合わせ面や開口部に使用するパッキン、ガスケットなどのシール材が重要な役割を果たします。

シール材は、部品同士の微小な隙間を埋め、水や粉じんの浸入を抑えるために使用されます。ただし、適切な材料を選んだだけで十分な密閉性が得られるわけではありません。シール材の形状、圧縮条件、接触面の状態、長期使用による変化まで考慮する必要があります。

製品設計を外注する際には、シール材の選定理由と設計条件を確認することが重要です。

シール材には、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴムなど、さまざまな材料が使用されます。材料ごとに耐熱性、耐候性、耐油性、圧縮永久ひずみなどの特性が異なるため、製品の使用環境に合わせた選定が必要です。

例えば、屋外で長期間使用する製品では、日射や温度変化による材料の劣化が問題になる場合があります。油や洗浄液に触れる製品では、シール材の膨潤や硬化などについても検討が必要です。

材料の耐性は、液体の種類や濃度、温度、接触時間によって変わるため、一般的な材料特性だけで判断せず、具体的な使用条件で評価することが望まれます。

シール材の設計で特に重要なのが圧縮率です。

パッキンやガスケットは、適切な量だけ圧縮することで接触面に密着し、シール機能を発揮します。しかし、圧縮量が不足すると隙間を埋められず、圧縮量が過剰になると部品の変形やシール材の損傷につながる可能性があります。

適切な圧縮率は、材料の硬さ、断面形状、使用温度、シール方式などによって異なります。したがって、すべての製品に共通する数値を設定するのではなく、採用するシール材の仕様と設計条件に基づいて決定する必要があります。

また、長期使用による圧縮永久ひずみにも注意が必要です。これは、シール材を圧縮した状態で長時間使用した後、元の形状に戻りにくくなる性質を表します。

圧縮永久ひずみが大きくなると、使用開始時には十分な密閉性があっても、時間の経過とともに接触圧力が低下する可能性があります。特に高温環境や長期間分解しない装置では、初期性能だけでなく経年変化を考慮した設計が必要です。

シール材を収める溝の形状も重要な検討事項です。

溝の幅や深さが適切でない場合、組立時にシール材がねじれたり、圧縮によって逃げ場を失ったりすることがあります。シール材が溝からはみ出した状態で筐体を固定すると、一部が挟み込まれて損傷する可能性もあります。

外注先には、溝形状の設計根拠、シール材の公差、筐体側の寸法公差、組立時の位置決め方法を確認するとよいでしょう。

製品によっては、シール材を交換できる構造が望ましい場合もあります。定期的に開閉する点検蓋や電池交換部分では、シール材の摩耗や異物付着を考慮する必要があります。

開閉頻度が高い構造では、シール材の脱落防止や、再組立時に正しい位置へ収まるための工夫も重要です。

さらに、組立作業者によってシール材の装着状態が変わらないよう、位置決め構造や作業手順を整備する必要があります。

防水・防塵性能を安定して確保するには、シール材を単なる部品として扱うのではなく、筐体構造と一体の密閉システムとして設計することが重要です。

検討事項4：コネクタ・操作部・通気構造からの浸入を防ぐ

筐体の合わせ面を十分に密閉していても、コネクタ、スイッチ、表示部、ケーブル引込口などの開口部から水や粉じんが浸入する可能性があります。

これらの部分は、製品の機能を実現するために必要である一方、筐体の連続した密閉構造を途切れさせる場所でもあります。

製品設計を外注する場合は、筐体本体だけでなく、すべての開口部について保護性能を検討する必要があります。

例えば、電源や通信に使用するコネクタでは、コネクタ単体の保護性能に加えて、筐体への取付部分や接続状態を確認することが重要です。

防水対応のコネクタであっても、接続した状態でのみ所定の保護性能を満たすものや、適切なキャップを装着することで保護性能を確保するものがあります。

そのため、製品の実際の使用方法に合わせて、接続中、未接続時、キャップ装着時など、どの状態で防水・防塵性能を要求するのかを明確にする必要があります。

また、ケーブルを筐体に引き込む部分では、ケーブル外径とシール構造の適合性が重要です。想定より細いケーブルを使用した場合や、ケーブルに引張荷重が加わった場合に、密閉性が低下することがあります。

屋外で使用する装置では、ケーブルに沿って水が流れることも考慮する必要があります。ケーブルの引込方向や固定方法、必要に応じた水切り構造などを検討することで、接続部に水が集中するリスクを低減できます。

操作スイッチも浸入経路になりやすい部分です。

押しボタンや回転操作部は、繰り返し動作することでシール部分に摩耗や変形が生じる可能性があります。操作回数や必要な操作力、使用温度、汚れの付着状況などを考慮して構造を設計する必要があります。

例えば、粉じんが多い環境で使用するボタンでは、可動部の隙間に細かな粒子が入り込み、動作抵抗が増加することがあります。防塵性能を確保するだけでなく、操作部に異物が堆積しにくい形状や清掃しやすい構造を検討すると効果的です。

表示部や透明窓を設ける場合は、窓材と筐体の接合部分にも注意が必要です。透明部品と筐体材料では熱膨張率が異なることがあり、温度変化によって接合部分に応力が発生する可能性があります。

接着構造を採用する場合には、接着剤の耐候性や接合面の設計、温度変化への追従性なども評価する必要があります。

さらに、密閉性の高い筐体では、内部と外部の圧力差が問題になることがあります。

温度が上昇すると内部の空気が膨張し、温度が低下すると内部圧力が下がる場合があります。この圧力変化が繰り返されると、シール部分に負荷がかかる可能性があります。

対策として、液体の水や粉じんの浸入を抑えながら気体を通過させる通気部材を採用する方法があります。ただし、通気部材を設ければすべての結露や浸水の問題が解決するわけではありません。

通気部材の保護性能、通気量、取付位置、汚れによる目詰まり、液体への耐性などを個別に評価する必要があります。また、内部に水蒸気が存在する場合には、温度条件によって結露が発生する可能性があります。

製品設計の外注では、こうした開口部や機能部品を設計初期から検討対象に含めることが重要です。

筐体の基本設計が完成してからコネクタやスイッチの仕様を変更すると、シール構造や部品配置の大幅な見直しが必要になる場合があります。

外注先には、すべての開口部について、想定する浸入経路、採用する保護構造、評価方法を説明してもらうことで、設計上の見落としを防ぎやすくなります。

検討事項5：材料特性と製造・組立工程のばらつきを管理する

防水・防塵性能は、設計図面が完成した段階で確定するものではありません。実際に製造された部品の寸法や形状、組立状態によって、完成品の密閉性は変化します。

そのため、製品設計を外注する際には、設計上の性能だけでなく、製造方法と量産時のばらつきまで考慮する必要があります。

例えば、樹脂筐体を採用する場合、成形収縮や反り、ヒケなどによって、設計値と実際の形状に差が生じる可能性があります。

特にシール面付近に変形が生じると、パッキンの圧縮量が不均一になり、防水・防塵性能に影響することがあります。

金属筐体でも、切削加工による寸法ばらつきや、加工後の変形、表面処理による寸法変化などを考慮する必要があります。

材料ごとの熱膨張も重要です。

例えば、樹脂部品と金属部品を組み合わせた筐体では、温度変化に伴う寸法変化が異なる場合があります。使用温度範囲が広い製品では、低温時と高温時でシール部分の圧縮状態が変わる可能性があるため、必要に応じて温度条件を考慮した設計解析や実機評価を行います。

また、材料の吸水による寸法変化や、紫外線による劣化、薬品への接触なども、使用環境によっては検討対象となります。

材料選定では、機械的強度や加工性だけでなく、長期間の形状安定性とシール構造への影響を確認することが重要です。

製造方法についても、試作品と量産品の違いに注意が必要です。

試作段階では切削加工で筐体を製作し、量産段階では樹脂成形に変更する場合があります。このとき、試作品で防水試験に合格していても、製造方法が変わることで寸法精度や表面状態が変化する可能性があります。

そのため、量産で採用する製造方法に近い条件で、保護性能を再確認することが望まれます。

組立工程の管理も欠かせません。

ねじの締付トルクが不適切な場合、シール材の圧縮不足や筐体の局所的な変形が生じる可能性があります。複数のねじで固定する場合には、締付順序によって接合面の圧力分布が変わることもあります。

設計会社には、推奨する締付条件や組立順序、必要な検査項目を明確にしてもらう必要があります。

パッキンの組付け不良も、量産で注意したい問題です。

シール材のねじれ、異物の付着、位置ずれ、部分的な挟み込みなどがあると、設計どおりの保護性能を発揮できない可能性があります。

こうした不良を防ぐには、作業者の経験だけに依存しない組立構造を採用することが重要です。例えば、シール材が正しい位置に収まりやすい溝形状や、組立状態を目視確認しやすい構造を採用することで、作業ばらつきを低減できます。

さらに、検査基準を設計段階で設定しておくことも効果的です。

筐体のシール面の平面度、シール溝の寸法、ねじ固定部の状態、パッキンの装着状態など、保護性能に直接関係する部分を重要管理項目として設定します。

すべての寸法を同じ厳しさで管理するのではなく、防水・防塵性能への影響が大きい部分を重点的に管理することが重要です。

外注先が設計のみを担当し、製造や組立を別の会社が担当する場合には、特に情報の引継ぎが重要になります。

設計意図が製造側に十分伝わっていないと、加工性を優先した形状変更や、組立作業の簡略化によって、保護性能が低下する可能性があります。

製品設計の外注では、図面に寸法を記載するだけでなく、なぜその寸法や構造が必要なのかを、必要に応じて製造担当者と共有することが望まれます。

設計段階から製造・組立工程のばらつきを考慮することで、試作品だけでなく、量産品でも安定した防水・防塵性能を確保しやすくなります。

検討事項6：防水・防塵試験と品質保証の方法を明確にする

製品設計を外注する際、防水・防塵性能を確保するための最後の重要な検討事項が、試験方法と品質保証体制です。

設計上は十分な密閉性を持つ構造であっても、実際に要求性能を満たしているかどうかは、適切な試験によって確認する必要があります。

特に防水・防塵性能は、外観検査だけでは判断しにくい性質があります。筐体の外側に目立った隙間がなくても、微小な浸入経路が存在する可能性があるためです。

そのため、製品設計の外注先には、設計段階から評価方法を検討してもらうことが重要です。

防水試験では、要求する保護等級や使用環境に応じて、散水、噴流水、一時的な水没などの試験条件を設定します。

防塵試験では、規格に応じた粉じんを用いて、所定の条件下で内部への侵入や機能への影響を評価します。

試験方法は、要求する保護等級に対応した規格を基準にすることが一般的ですが、実際の使用環境によっては追加の評価が必要になる場合があります。

例えば、製品が水をかぶるだけでなく、振動を受けながら使用される場合、静止状態での防水試験だけでは十分に評価できない可能性があります。

また、温度変化が大きい環境では、温度サイクル試験の前後で密閉性が変わることがあります。

そのため、防水・防塵試験を単独で実施するだけでなく、温度、振動、衝撃、操作耐久などの試験と組み合わせて評価することも検討します。

ただし、異なる試験を組み合わせる際には、試験順序や試験後の状態が結果に影響するため、評価目的に合わせて条件を設定する必要があります。

試験計画を作成する際は、合否判定基準も明確にしておくことが重要です。

例えば、内部への水の侵入をどのように確認するのか、試験後にどの機能を確認するのか、外観上の変化をどの程度まで許容するのかなどを事前に決めます。

IPコードに基づく判定では、対象となる保護等級や規格に応じた判断が必要です。単に内部へ水が一滴も入らなければ合格、少しでも水が入れば不合格といった独自の判断だけでは、規格上の要求と一致しない場合があります。

一方、電子回路への水滴付着が重大な故障につながる製品では、規格上の判定に加えて、製品固有の厳しい管理条件を設定することも考えられます。

試作品の評価では、試験に合格したかどうかだけでなく、問題が発生した場合の原因分析が重要です。

例えば、浸水が確認された場合は、シール材の圧縮不足、接合面の変形、開口部の密閉不良、組立時の異物付着など、複数の原因が考えられます。

原因を特定せずにシール材を追加するだけでは、別の問題が発生したり、量産時に同じ不具合が再発したりする可能性があります。

外注先には、試験結果を記録し、不具合が発生した場合には原因と設計変更内容を追跡できるようにしてもらうことが望まれます。

また、試作品で合格した設計を量産に移行する場合には、量産初期品での確認も重要です。

試作時と量産時では、使用する製造設備や治具、組立作業の条件などが異なることがあります。したがって、量産工程で製造した製品についても、要求性能を満たすことを確認する必要があります。

品質保証の方法については、全数検査と抜取検査の考え方も整理しておきます。

すべての製品に規格上の防水・防塵試験を実施することが適切とは限りません。試験によっては製品に負荷がかかるため、量産時には気密検査などの工程内検査を活用する場合があります。

ただし、気密検査の結果がそのまま防水・防塵等級を保証するわけではありません。検査方法と実際の浸入防止性能の関係を確認し、製品ごとに妥当性を検証する必要があります。

製品設計の外注先を選ぶ際には、試験設備の有無だけでなく、試験計画の作成能力、不具合原因の分析能力、品質記録の管理方法まで確認するとよいでしょう。

必要に応じて外部の試験機関を活用する方法もありますが、設計会社、発注側、試験機関の間で、試験条件と合否判定基準を統一することが重要です。

防水・防塵性能を確保するためには、設計完了後に試験を行うのではなく、設計初期から検証方法を定め、評価結果を設計改善に反映する仕組みが必要です。

製品設計を外注する際に共有すべき情報と進行手順

防水・防塵性能を必要とする製品の設計を外注する場合、依頼内容の整理と設計会社との情報共有が重要になります。

特に、保護性能は筐体構造、材料、機構部品、電子部品、製造方法などに影響するため、開発途中で要求条件が変更されると、多くの設計項目を見直す必要が生じる可能性があります。

そのため、製品開発の初期段階から要求仕様を整理し、設計会社と合意しておくことが望まれます。

最初に共有したい情報は、製品の用途と使用環境です。

どのような場所で使用するのか、どの程度の水や粉じんにさらされるのか、作業者がどのように操作するのか、清掃や保守はどのように行うのかを具体的に説明します。

可能であれば、実際の使用現場の写真や設置状況、既存製品の故障事例なども共有すると、設計会社が使用条件を理解しやすくなります。

次に、要求する防水・防塵等級と、その性能を維持すべき条件を伝えます。

例えば、新品状態での保護等級だけを要求するのか、一定回数の操作や温度変化を受けた後にも性能を維持する必要があるのかを明確にします。

製品の使用期間や定期点検の有無、シール材を交換できるかどうかなども、設計方針に影響する情報です。

また、防水・防塵性能以外の設計要求も同時に共有する必要があります。

製品の外形寸法、重量、放熱条件、操作性、電気的な接続方法、保守性などは、筐体構造と密接に関係しています。

例えば、放熱を優先して開口部を設けたい場合には、防水・防塵性能と両立する構造を検討する必要があります。内部の熱を筐体へ伝える構造や、保護性能に適した通気部材を活用する方法など、設計上の選択肢を比較することが重要です。

発注前には、外注先がどこまで対応するのかも確認します。

製品設計の外注には、基本構想だけを依頼する場合、機構設計や筐体設計まで依頼する場合、試作や評価、量産立上げまで一括して依頼する場合などがあります。

防水・防塵性能を重視する製品では、設計と評価を分離しすぎると、試験で問題が発生した際の責任分担が不明確になる可能性があります。

そのため、設計会社が試作評価にどの程度関与するのか、試験で不具合が発生した場合に誰が原因分析を行うのか、設計変更の承認を誰が行うのかを事前に決めておくことが重要です。

開発の進行は、要求仕様の確認、基本設計、詳細設計、試作、性能評価、設計修正、量産準備という流れで考えると整理しやすくなります。

基本設計の段階では、筐体の分割方法や主要なシール構造を確認します。詳細設計では、公差、材料、部品仕様、組立条件などを具体化します。

試作段階では、要求性能を満たすことを確認するとともに、浸入リスクが高い部分を重点的に評価します。量産準備では、製造工程のばらつきや検査方法まで含めて確認します。

各段階で設計レビューを実施し、発注側と外注先が同じ判断基準で進めることが重要です。

また、成果物の内容も明確にしておきます。

完成した外観図や立体形状データだけでなく、部品図、組立図、材料仕様、シール構造の設計条件、試験計画、試験結果、組立手順など、必要な情報を成果物として定義します。

将来の仕様変更や保守対応を考えると、設計判断の根拠を記録しておくことも重要です。

例えば、特定のパッキン材料を採用した理由や、ねじの配置を決めた根拠が残っていれば、後から製品を改良する際にも適切な判断を行いやすくなります。

製品設計の外注では、設計会社に作業を任せるだけでなく、発注側が要求性能と検証結果を把握できる体制を整えることが、開発品質を高めるポイントです。

防水・防塵設計で発生しやすいトラブルと対策

防水・防塵設計では、図面上では問題がないように見えても、試作や量産の段階で不具合が発生することがあります。

製品設計を外注する際には、典型的なトラブルを把握し、設計レビューや試験計画に反映することが重要です。

代表的な問題として、試作品では防水試験に合格していたにもかかわらず、量産品で浸水が発生するケースがあります。

このような場合、筐体の寸法ばらつき、シール材の装着状態、ねじの締付条件、製造方法の違いなどが原因として考えられます。

対策としては、試作品と量産品の製造条件を比較し、保護性能に影響する重要寸法や組立条件を特定することが有効です。量産移行前には、量産工程で製造した製品を用いて性能を確認する必要があります。

次に、長期間使用した後に防水性能が低下する問題があります。

初期の防水試験に合格していても、温度変化や紫外線、薬品、繰り返し操作などによって、シール材や筐体が劣化することがあります。

この問題を防ぐには、使用環境に適した材料を選定するとともに、必要な耐久試験を実施することが重要です。

特に、定期的に開閉する部分では、シール材の交換方法や点検方法も含めて設計する必要があります。

また、密閉性を高めた結果、内部結露が発生する問題もあります。

筐体内部に湿気が存在する状態で温度が低下すると、内部表面に結露が生じる可能性があります。外部から水が浸入していなくても、電子部品の周辺に水滴が発生する場合があるため、浸水と結露を区別して原因を分析することが重要です。

対策としては、内部に取り込まれる湿気を抑えることや、温度変化への対応、必要に応じた通気構造の検討などが考えられます。

さらに、防水性能を優先した結果、製品内部の温度が上昇するケースもあります。

放熱用の開口部をなくすことで密閉性が高まる一方、発熱する電子部品の冷却が難しくなる場合があります。

この場合、筐体材料の熱伝導性や内部部品の配置、熱を外装へ伝える構造などを検討し、防水・防塵性能と熱設計を両立させる必要があります。

操作部に粉じんが蓄積して動作不良が発生する問題もあります。

粉じんの多い環境では、可動部の隙間や凹部に異物が付着しやすくなります。これを防ぐには、隙間を適切に保護するだけでなく、異物が堆積しにくい形状や、清掃しやすい構造を採用することが重要です。

これらのトラブルに共通するのは、初期の保護性能だけでは製品の信頼性を十分に判断できないという点です。

使用環境、製造ばらつき、経年変化、操作条件などを考慮し、複数の観点から評価する必要があります。

外注先を選定する際には、過去の設計実績だけでなく、防水・防塵に関する不具合をどのように分析し、改善してきたかを確認することも有効です。

設計会社が想定される故障要因を具体的に説明できるかどうかは、技術的な対応力を見極める判断材料になります。

まとめ｜防水・防塵性能を確保する製品設計外注の進め方

製品設計を外注する際、防水・防塵性能を確保するためには、使用環境の整理から筐体構造、シール材、開口部、製造工程、性能評価まで、一貫した検討が必要です。

最初に重要なのは、製品がどのような環境で使用されるのかを明確にし、必要な保護等級と評価条件を設定することです。屋外使用や粉じんの多い環境といった大まかな説明だけでなく、水や異物の作用、温度変化、操作方法、使用期間などを具体化することで、外注先との認識のずれを防ぎやすくなります。

次に、筐体の接合部分やパッキンの圧縮条件、コネクタやスイッチなどの開口部について、実際の浸入経路を想定した設計が必要です。

さらに、製造時の寸法ばらつきや組立作業の違い、材料の経年変化を考慮することで、試作品だけでなく量産品でも安定した保護性能を確保しやすくなります。

防水・防塵試験についても、設計完了後に実施するだけではなく、開発初期から試験条件と合否判定基準を設定し、評価結果を設計改善につなげることが重要です。

製品設計の外注先を選ぶ際は、図面作成能力だけでなく、使用環境に応じた保護構造の提案力、材料選定の知識、試作評価への対応力、量産時の品質管理まで含めて確認することが望まれます。

また、屋外設備や建設現場などで使用する製品では、設計段階の検討に加えて、実際の設置環境や使用状況を正確に記録することも重要になります。

例えば、製品を設置した場所、雨水が集まりやすい方向、周辺設備との位置関係、点検時に確認された状態などを現場写真と位置情報で管理しておけば、設計改善や不具合原因の分析に役立てることができます。

こうした現場情報の記録と共有には、LRTK Phoneの活用も選択肢となります。LRTK Phoneを利用することで、現場写真と位置情報を関連付けた記録を残し、施工・設置状況の確認や関係者間の情報共有に活用できます。

防水・防塵性能が求められる製品では、設計図面だけでなく、実際の使用環境に関する情報を継続的に蓄積することが、品質向上につながります。

製品設計の外注では、要求仕様を明確にし、設計・試作・評価・量産の各段階で確認事項を共有するとともに、現場で得られる情報を次の設計改善へ反映していくことが、信頼性の高い製品づくりを実現するための重要なポイントです。