一般的に、浸水アプリケーションの主な目的は、エンクロージャ内の水の存在を確実に検出して通知することです。この点を考慮に入れると、最終用途によっては水の浸入と結露を区別する機能が必要になる場合があります。この調査の目的上、エンクロージャ内の水は問題と見なされ、したがって水の侵入として処理されると仮定しています。特定の要因を駆動するために外部の妨害を行わないで、通常、温度や RH (相対湿度) はより長い期間でゆっくり変化します。そのため、温度または RH (相対湿度) を測定するときのテスト ウィンドウは通常、ほとんどの電子アルゴリズムよりも大きく、アプリケーションでは 60 秒 ～ 120 秒も長くなります。

相対湿度は最も一般的な湿度測定です。これは、その温度における最大容量に対する空気中の水蒸気の割合として定義されます。これは基本的に、空気はどれくらい水に満ちていますか。100% RH では、空気は完全に飽和します。追加の湿気があれば液体の水に凝縮することがあります。数学的には、式 1に示すように、RH は既存の水蒸気の分圧が、同じ温度および圧力での飽和蒸気圧からどれだけ離れているかを定量化します。

RH (相対湿度) は温度に大きく依存します。温度が上昇すると、RH (相対湿度) は低下し (絶対湿度が同じ値になるまで) 、温度が低下すると RH は上昇します。これは、温度が上昇するにつれて、空気の飽和蒸気圧が増加する一方で、実際の蒸気圧は一定に保たれるためです(新しい水分が導入されていない場合)。この動作により、リーク検出のための単純な湿度スレッショルドが複雑になります。十分な時間が確保された場合、通気性の筐体の湿度は、周囲条件だけからゆっくりと高い RH (相対湿度) まで上昇することがあります。絶対的な RH レベルのみに依存する場合は、誤った警報が発生する可能性があります。しかし、このような段階的な変化は非常にゆっくりと起こるので、湿度のスルー レート (または変化率) に注目すると、それらをフィルタリングすることができます。

絶対湿度 (AH) だけでは、通気システムでは信頼できる浸水指標ではありません。AH は温度の影響を受けません。これは体積あたりの量です。ただし、温度や圧力によって体積が変化することがあるため、水を加えたり取り除いたりしても空気小包の AH は変化する可能性があります。空気が膨張すると (例えば、圧力が低い高高度に上昇すると) 、AH は減少します (同じ水分子がより大きな体積を占めるようになった)。通気孔は圧力の均一化に役立ちますが、通気していない密閉容器が冷却されると、空気は少し収縮し、AH はわずかに増加します。さらに、いくつかの蒸気は凝縮して AH を減少させることができます(これらの分子は気相から離れるため)。

蒸発とは、液体の水が状態変化によって水蒸気に変わる過程です。典型的には、液相から気相への変化は水の沸点であると仮定されます。しかし、蒸発は水の表面上の分子に十分なエネルギーを持つ任意の温度で発生します。水漏れが発生すると、液体水はすぐに蒸発し始めることができます。蒸発は、システムの温度と水の量に応じて異なる速度で発生する可能性があります。この新しい空気中への水蒸気の導入は、湿度センサ IC によって RH の変化として検出される。蒸発は、システム内の周囲湿度によって異なる場合があります。空気が乾燥している (低 RH) 場合、蒸発率は増加する可能性がある。空気がすでに湿っている場合(RH が高い)、蒸発率は低下する可能性があります。これは、浸水が異なる温度および湿度条件で発生する可能性があるため、これは時間の経過に伴うシステムの RH の変化に影響を与える可能性があるためです。

図 1-1 クローズド、セミオープン、オープン システム

この実験で評価されなかった条件はオープン システムでした。以下で説明するテスト エンクロージャはセミオープン システムであり、結果は完全に閉じたシステムにも適用されます。オープン システムとは、電子機器が空気や潜在的に水に完全にさらされていることを意味します。たとえば、水の侵入が懸念されるオープン システムは、水冷サーバーである可能性があります。サーバーと電子機器は、環境と自由で制御されていない空気交換をしますが、液体はチューブ内に保持されているため、漏れがないか監視する必要があります。閉じたシステムとは、システムの内外で空気の交換が行われないシステムのことです。密封されたシステムは、閉じたシステムです。セミオープン システムとは、フィルターされたベントまたは透過性膜を介して外部環境との制御された限られた空気交換があるシステムのことです。このアプリケーション ノートでは、テスト設定で保護ベントを使用することにより、セミオープン システムでの水漏れの検出方法を説明します (調査結果は、クローズド システムにも適用されます) 。オープン システムは、周囲の空気中の大きな振幅と RH レベルの影響を受けやすく、変化率スレッショルドを使用して水の浸入を検出することが複雑になる可能性があります。