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【技术探究】关于空调外机防淋雨设计现状分析与改善举措

1、引言

    随着我国经济的发展和社会不断进步,人们生活质量越来越好,空调几乎成为了家居必需品。但是空调品牌良莠不齐,部分品牌的空调质量令人担忧。因此空调的电气安全问题也成为了消费者越来越重视的因素。现阶段,相比产品的舒适性,产品的使用安全性更容易成为消费者首选产品的理由。电气安全与空调产品的竞争力以及市场占有率息息相关。


2、现状以及失效模式分析

    近年来,极端天气日益频发,对放于室外的空调外机带来了严峻的考验。外机的防水结构变成电气安全的重中之重。因为雨水进入外机内会造成各种恶劣状况,甚至造成生命安全隐患。

    2.1 对爬电距离的影响

    雨水进入外机内,打在带电零部件上,易造成带电部间的电气间隙和爬电距离减小,造成电气强度减小,绝缘性能下降。严重的时候甚至造成外机短路起火,威胁着消费者的生命财产安全。如果雨水聚集在接线板上,会造成零火端子间的电气间隙减小,引发电气安全事故。

    2.2 对元器件功能性的影响

    雨水进入外机内,易造成元器件的误动作或者功能性的失效,比如外机风叶运行时容易把雨水甩到隔板上,雨水通过隔板预留装配孔,进入压缩机腔,凝结在压力开关上,因此造成压力开关的端子连通,引发功能性的失效。

    2.3 对元器件使用寿命的影响

    雨水进入外机内,雨水本身的属性会与机内的物料发生化学反应,造成元器件的损坏。比如:售后发现部分客户外机压缩机机脚出现锈蚀的情况。经分析,是含杂质的雨水进入外机内与压缩机的隔音棉发生化学反应破坏了压缩机外表面的涂漆,造成压缩机机脚锈蚀的发生。对消费者使用空调的安全性造成了影响,消费者对公司产品的信任也会大打折扣。

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图1 水溅在线的基本绝缘和元器件上


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图2 水溅在压力开关上导致触点一直保持联通


3、外机的淋雨检测方法

  (1)试样放置:使试验顶部到手持喷头喷水口的平行距离在300~500mm之间;

  (2)试验条件:试验时应安装带平衡重物的挡板,水流量为10L/min;

  (3)试验时间:按被检样品外壳面积计算,每平方米1min(不包括安装面积),最少5min;

  (4)试验方法:本次试验进行时应装上活动挡板。调节水压使流量为每分钟(10±0.5)L(压力约为50kPa~150kPa);外壳表面积计算误差应为±10%内。


4、现有空调外机淋雨防水结构的缺点及改善措施

    经过研究发现,目前市场上的外机壳体淋雨隐患位置多出现在如下区域:

    4.1 外机侧板的转角位置

    因方便钣金件成型,同时避免折弯处产生堆料,故将转角的钣金降低,但是导致在淋雨实验时容易进水,如图3右图红色区域。

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图3 侧板折边低易进水三维与实测示意图


    (1)现有整改方案:在顶盖的转角粘贴海绵,将顶盖与侧板的装配间隙堵住,防止水进入,如图4右图所示因为存在缺口所以导致顶盖与侧板间,雨水的行程减短,雨水仍有足够的动力沿着红色箭头进入空调腔体。虽然粘贴海绵可以防止雨水进入,但由于海绵粘贴,在装配过程中容易变形或者移位,导致防水效果不佳。

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图4 顶盖拐角增加海绵以及与侧板装配示意图


    (2)新的改善措施:增加侧板转角的高度,但是同时避免产生堆料,阻碍顶盖与侧板的装配。所以在折弯平面增加反向凸包,如图5涂红位置所示。不仅能解决堆料问题,还可以起到让位的作用。这样在安装顶盖的时候,就会变得简单、便捷。

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图5 侧板板拐角加高后


     4.2 侧板的卡扣孔即面板与侧板的装配间隙

此处离进水面很近,水容易从卡扣孔进入机子内。

   (1)现有的整改方案:在卡扣孔上粘贴海绵,减小面板与侧板装配后的间隙,但面板的卡扣与侧板的卡扣孔装配时容易将海绵捅破,防水效果不佳,如图6所示。

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图6 海绵装配后易被捅破,防水效果不佳


     (2)针对上述第四点结构缺点,笔者设计了一款“隐蔽式”的卡扣结构。本设计创造性发明面板与右侧板防水的结构见图7、8所示,该面板与右侧板防水的结构包括了面板拐角结构、右侧板拐角结构。

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图7 新面板局部拐角结构示意图


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图8 新右侧板局部卡扣示意图

     该结构设计:①将面板的拐角做两个折弯,将卡扣垂直与侧板的面;②将右侧板做两个折弯,在与面板装配的面上做个卡扣孔。与传统防水结构对比,如图9所示装配示意图,卡扣孔离进水面近,因水的爬行距离较短,无法削弱水压,且卡扣孔的位置受到的是水柱的正面冲击,防水效果差。本次设计把卡扣孔隐藏在机子内,卡扣孔所在面与进水面形成90°角。当水从进水处进入后,利用水柱是沿直线喷射的原理,少量的水通过折射到达折弯口时,水压已被有效削弱,在受到重力的作用下水会沿着侧板边缘滑下,没有足够压力的水柱是到达不了卡扣孔,防水性能比传统的更好,使整机的安全性能更佳。采用该结构可以取消卡扣孔的防水海绵,更加方便生产,从而提高了生产效率。

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图9 新面板拐角结构和新右侧板拐角结构装配俯视图示意图


5、结论

     通过本论文的研究发现,空调外机电气安全问题已经显得尤为重要。但是仅仅通过粘贴海绵的方案去优化是治标不治本的,因为在提高生产成本的同时还带来了降低生产效率的问题,所以并不提倡。建议通过结构改善的方案去从根本上解决问题,在保证电气安全的同时不影响整机成本以及生产效率。


参考文献

[1] GB 4706.1-2005 家用和类似用途电器的安全 第1部分:通用要求[S].

[2] GB/T 7725-2004 房间空气调节器[S].

[3] 刘卫华等.制冷空调新技术及进展[M].北京:机械工业出版社.2005.

[4] 耿宝寒,程永甫.家用空调人性化功能设计方法[C].第九届全国空调器、电冰箱(柜)及压缩机学术交流会论文集,2008.

本文作者:珠海格力电器股份有限公司

蒋权裕  汪楠

内容来源:《家电科技》2019年第3期

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