1. IP69Kとは実際にはどういう意味なのか
IPコード（侵入保護等級）はIEC 60529で定義されており、筐体が固体粒子（1桁目）と水の侵入（2桁目）に対してどの程度の保護性能を提供するかを2桁の数字で分類します。IP69Kの末尾にある文字KはIEC 60529のものではなく、元々は道路車両向けのドイツ規格DIN 40050-9で定義され、後に道路車両の筐体に関するISO 20653に組み込まれました。
産業用電動機にIP69Kというコードが適用される場合、それは、モーター筐体が、あらゆる角度から至近距離で高圧・高温の噴流水を浴びても、巻線、ベアリング、その他の内部部品に損傷を与えるほど水がモーター内部に浸入しないことが試験および認証されていることを意味します。このコードの2桁の数字は、以下のように分解できます。
「6」は防塵性を意味します。あらゆるサイズの粉塵粒子が筐体内部に侵入することはありません。このモーターは、空気中の粉塵、穀物粉、微細な化学粉末、その他同様の微粒子状汚染物質が多量に存在する環境でも、電気的故障や内部表面の摩耗を引き起こすような物質の侵入を起こさずに使用できます。
「9K」とは、近距離からの高圧・高温水噴射に対する保護性能を意味します。接尾辞「K」は、IEC 60529の標準規格「9」よりもはるかに厳しい試験条件を規定しています。具体的には、高温条件とノズル距離の指定を追加することで、工業用CIP洗浄手順で典型的な極度の圧力と衝撃条件を再現します。
2. IP69KとIP65、IP67、IP68の比較
よくある誤解として、IP値が高いほど保護性能が優れていると思われがちですが、これは間違いです。IEC 60529規格では、2桁目の防水レベルである5から8は、段階的に厳しい水濡れ条件をテストしますが、これらのレベルは累積的なものではありません。IP68規格のモーターは連続浸水試験に合格していますが、高圧ジェット噴射試験には合格していない場合があります。IP69K試験は、浸水時の静圧ではなく、集中した水流による高運動エネルギーの衝撃という、全く異なる脅威に対処するものです。
| IPレーティング | 水圧試験条件 | 試験圧力／温度 | 適している | 食後の洗浄 |
|---|---|---|---|---|
| IP55 | あらゆる方向への水流噴射 | 12.5 L/分、0.3 bar、周囲温度 | 屋外設置、時折スプレー | ❌ いいえ |
| IP65 | ウォータージェット（高圧） | 12.5 L/分、0.3 bar、周囲温度 | 低圧ホースで洗浄 | ⚠ ぎりぎり |
| IP66 | 強力な水流 | 100 L/分、1 bar、周囲温度 | より強力なホース洗浄、屋外 | ⚠ 部分的 |
| IP67 | 一時的な浸漬 | 水深1m、30分 | 浸水リスクあり。高圧噴霧は不可。 | ❌ いいえ |
| IP68 | 連続浸漬 | メーカー定義の深度と時間 | 水中ポンプ。噴霧用ではありません。 | ❌ いいえ |
| IP69K ★ | 高圧・高温ジェット | 80バール、80℃、10～15cmの範囲 | CIP洗浄、毎日高温苛性ソーダ洗浄 | ✅ はい |
IP67またはIP68規格のモーターは、食品加工における洗浄用途には絶対に使用しないでください。これらの規格は、浸漬による静水圧をテストするものであり、高圧洗浄ジェットの動的な衝撃をテストするものではありません。1メートルの浸漬深度でIP68規格に合格したモーターでも、0.15メートルの距離から80バールの温水ジェットを浴びると、シールシステムがCIP洗浄サイクルで発生する衝撃力、温度変化、および化学物質への曝露の組み合わせに対応するように設計されていないため、すぐに故障する可能性があります。
3．IP69K試験の実施方法
IP69K洗浄試験はDIN 40050-9に記載されており、ISO 20653に組み込まれています。この試験は、食品加工、乳製品、医薬品のCIP（定置洗浄）手順で使用される高圧温水洗浄装置の条件をシミュレートするもので、通常、60～120バールの水圧と70～90℃の洗浄液で動作します。
試験対象物（モーター）は、所定の試験位置に静止した状態で設置される。特殊なノズルは、試験対象面から100～150mmの距離に配置される。
水温は80±5℃に維持される。水流量は14～16L/分で、ノズル入口圧力80±5バールで直径6.3mmのノズルから供給される。
ノズルはモーター表面全体を走査し、水平面に対して0°、30°、60°、90°の噴霧角度で噴射します。各位置での噴射時間は30秒で、1サイクルあたりの総噴霧時間は約120秒です。
噴霧試験後、モーター内部を検査します。機器の正常な動作を妨げたり、安全性を損なったりするほどの水が内部に浸入していないことを確認します。実際には、モーター用途においては、巻線、ベアリング内部、または端子接続部に水が浸入していないことが条件となります。
この試験における80バールの圧力は、一般的な食品工場のCIP高圧洗浄回路の圧力とほぼ同等です。80℃の水温は、コンベア表面、切断装置、およびそれらのエリアのモーターや駆動装置を含むその他の食品接触面からタンパク質や脂肪を除去するために使用される衛生温度を反映しています。
4. 食品業界が知的財産法典を超えて実際に必要としているもの
IP69Kは食品グレードモーターの必要条件ではありますが、十分条件ではありません。モーターはIP69Kの定格を満たしていても、その構造材料、表面仕上げ、潤滑剤の種類、またはシールの化学組成によっては、食品加工用途に全く適さない場合があります。HACCP（危害分析重要管理点）衛生基準およびEHEDG（欧州衛生工学設計グループ）ガイドラインに従う食品加工施設および製薬施設では、以下の追加的なモーター特性が求められます。
モーターフレーム、エンドシールド、ファンカバー、端子ボックス、およびすべての外部固定具は、鋳鉄ではなく、316Lオーステナイト系ステンレス鋼（または同等の1.4404グレード）でなければなりません。304ステンレス鋼は、モリブデン含有量が低いため、食品工場の衛生管理で使用される塩化物含有CIP洗浄剤（次亜塩素酸ナトリウム、過酢酸）に対する耐性が低いため、適していません。鋳鉄および塗装アルミニウム製のフレームは、IP等級に関わらず、食品グレードモーターの仕様から完全に除外されます。
細菌バイオフィルムは粗い金属表面に付着し、表面の隙間が噴射水から身を守れば高圧洗浄にも耐えることができます。食品衛生基準では、食品に接触する、または飛沫の危険性があるすべてのモーター外部表面は、表面粗さがRa 0.8 μm (32 μin)以下であることが求められています。この滑らかな表面仕上げにより、CIP洗浄液が表面の汚染物質を洗い流し、凹みや傷に残留物を残すことがありません。
シャフトシール材はFDA認証（エラストマーの場合はFDA 21 CFR 177.2600、または同等品）を受けている必要があります。食品加工エリアでは、機器の損傷や不適切な設置により、微量の潤滑剤やシール材が食品に接触するリスクが常に存在するためです。標準的なモーターのシャフトシールにはニトリルゴムが使用されていますが、これはFDAの基準を満たしていません。食品グレードのモーターには、シリコンまたはEPDM製のシャフトシールが必要です。ベアリンググリースは、標準的な工業用潤滑剤ではなく、食品グレードH1（NSF/H1または同等品）を使用する必要があります。
EHEDGガイドラインでは、モーターの外面には、洗浄後に水や食品残渣が溜まるような水平な平面部があってはならないと規定されています。水平な平面の取り付け脚、水平なケーブル引き込みボス、または平らな蓋付き端子ボックスを備えた標準的なモーターフレームは、この要件を満たしていません。食品グレードのモーター設計では、洗浄サイクルごとに完全に排水されるように、あらゆる面に傾斜面または丸みを帯びた面を採用しています。
周囲温度20℃から洗浄水80℃までの温度変化を繰り返すことで、内部部品に周期的な熱ストレスがかかります。食品用モーターには、10～15年の耐用年数にわたって繰り返される熱サイクルによる巻線絶縁の劣化を防ぐため、クラスH絶縁（定格温度180℃）が求められます。食品エリアで使用される標準的なクラスF絶縁モーターは、このような熱サイクルによって絶縁破壊が加速されます。
露出するモーターシャフトはステンレス鋼製でなければなりません。一般的なモーターは炭素鋼製のシャフトを使用していますが、モーター本体がIP69K認証を取得しているにもかかわらず、湿潤な食品加工環境では数日で表面酸化が始まります。ステンレス鋼製のシャフトは、湿潤環境で炭素鋼製のシャフトに発生する赤い酸化鉄による汚染を防ぎ、ベルト、カップリング、チェーンなどがシャフトに接触することで食品接触面に付着するのを防ぎます。
5. 韓国エバーパワーBXGシリーズIP69Kモーター
韓国のEver-Power社製BXGシリーズは、食品グレードの誘導電動機で、IP69Kの保護等級試験だけでなく、上記に挙げたすべての要件を満たすように設計されています。フレーム、エンドシールド、ファンカバー、冷却フィン、シャフト延長部、端子ボックスカバー、およびすべてのファスナーなど、すべての外部部品は316Lステンレス鋼製です。ベアリングハウジングには、精密加工された316Lインサートリングが使用されており、塩化物を含む洗浄剤が存在する場合でも、ベアリング鋼とモーター本体との間にガルバニック腐食が発生しないようにしています。
BXGシリーズは ステンレス鋼モーターセクション2極（2,850 rpm）および4極（1,440 rpm）構成で、0.18 kWから11 kWまでをカバーし、IECフレームは71Mから160Mまでです。低速時の風量低下によるIP69Kのデメリットなしに可変速を必要とするアプリケーションでは、BXGシリーズを外部ブロワーと組み合わせて、拡張速度範囲でVFDとして使用できます。
| フレーム素材 | AISI 316Lステンレス鋼 |
| 保護等級 | IP69K |
| 断熱等級 | クラスH（180℃） |
| シャフト材質 | ステンレス鋼 |
| シャフトシール | FDA準拠シリコーン |
| ベアリンググリース | NSF H1食品グレード |
| 表面仕上げ | Ra 0.8 μm 全外部 |
| パワーレンジ | 0.18～11kW |
| ポーランド人 | 2極／4極 |
6．IP69Kモーターの適用分野
食肉・家禽加工
コンベア駆動装置、混合・粉砕装置、包装ラインのモーターは、70～85℃の温水と次亜塩素酸ナトリウム溶液による洗浄を毎日複数回受ける必要があります。USDAおよびEUの食肉・家禽加工施設に関する衛生規制では、このような環境において技術的に認められる唯一の仕様は、316Lステンレス鋼フレームとNSF H1食品グレードベアリンググリースを備えたIP69Kモーターのみです。 |
医薬品および飲料製造
医薬品および飲料製造における混合タンクの攪拌機、充填ラインのコンベア、流体移送ポンプの駆動装置は、CIP（定置洗浄）バリデーション要件の対象となり、洗浄ゾーン内のすべてのコンポーネントが洗浄プロトコルに対して明らかに耐性があることが求められます。IP69K認証は、医薬品製造施設におけるGMP（医薬品製造管理基準）の適格性証明に必要な、第三者機関による洗浄耐性試験結果を提供します。 |
チーズやヨーグルトの製造ラインでは、高温での強力なアルカリ性CIP洗浄が行われます。直接接触するすべてのモーターは、IP69K規格に準拠した316Lステンレス鋼製です。
魚介類の塩水や内臓内容物による、極めて強い塩化物および有機酸への曝露。316Lステンレス鋼製でIP69K規格以上が最低限必要。EHEDG認証取得済みの設計が望ましい。
砂糖、チョコレート、生地の残留物などは、高圧温水による除去が必要です。IP69K規格は、洗浄圧力によって水がモーター内部に押し込まれ、その後の生産工程を汚染するのを防ぎます。
麦汁、ビール、蒸留酒のこぼれやすい区域では、醸造所の衛生基準を満たし、製品の汚染を防ぐために、攪拌機、移送ポンプ、コンベア駆動部にIP69K規格のモーターを使用する必要があります。
7. よくある質問
Cxmによる編集
