关于空调外机电气防火之防虫防鼠的研究与应用

关于空调外机电气防火之防虫防鼠 的研究与应用

王权强 黄伟环

珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070

摘要：电气火灾一直困扰我们生产、生活中主要灾难之一，近年来，因为家用电器的原因引起的火灾事故不断，造成了巨大的经济损失^{1}。根据公安消防局的统计数据看，每年我国因为电器火灾发生的事故都超过30000 起，占到火灾事故总数的20%以上，其中很多事故都由家用电器故障引起的火灾^{2}。空调器作为家家户户最常见的电器之一，其发生起火故障的原因有很多种，售后故障数据显示，由于虫、鼠等小动物进入电器盒损坏导线、接触主板而造成短路起火的案例占据较高比例。下面本文对家用空调电器盒防虫方面的研究与应用进行探讨。

关键词：火灾 电器盒 防虫

Research and application of insect and rodent prevention for electrical fire prevention of external unit of air conditioner

Abstract：Electric fire is one of the major disasters that affect our production and daily life．The fire accidents caused by household appliances in recent years ave led to tremendous economic losses． According to the statistics offered by the public security fire control institutions，accidents resulting from electric fire are more than 30000 cases，which accounts for 20% of the total fire cases，from which most are due to household appliances fault．Air-condition is one of the most common household appliances ，there are many factors which may cause electric fire.From our after service data, a large number of electric fires are caused by the damage of insects which enter into the electrical box. This paper is to study how to prevent the electrical box from insects.

Key words：Electric fire electrical box defend insect

前言

安全，是人们一直不断探究的话题，随着人们生活水平的提高和社会不断的发展与进步，重视的程度提高、分量变重。在科技日益发展的今天，各类家用电器进入了寻常百姓家，电气安全成为了现代家庭安全防护的重中之重^{3}。在此，结合售后故障数据，针对家用空调电器盒因进入虫、鼠等小动物而造成电器故障、安全隐患的问题进行研究和探讨，争取为后续电器产品的设计提供一些借鉴与参考。

1. 研究背景

近年来，家用空调电器盒电控故障、电器盒起火等售后故障给我们产品的客户带来一些不好的用户体验，也一直困扰着产品的一个个设计者。经过一系列电器盒故障的现场勘察，终于我们发现了家用空调电器盒故障出现最频繁的原因：电器盒进入了虫子、壁虎、小蛇、小鼠等小动物，而这些小动物可能会损坏机内配线，亦可能在电器盒内爬动触及PCB主板裸露的铜箔、器件针脚等造成触电、拉弧起火。以下为其中一起售后故障案例：家用挂壁空调外机由于电器盒内进入了一只壁虎，壁虎在PCB板上触电的瞬间产生剧烈的电弧而造成电器盒内起火，见图1-1。

图1-1

2. 电器盒故障原因分析

根据电器盒售后故障现场勘察可知，电器盒的故障大多是进入异物（虫、鼠等）造成的。究其原因，电器盒内PCB板上的各种元件如线性电源芯片、PFC模块、IPM模块等在工作时会产生热量^{4}，使得电器盒内温度升高，而大多数虫子等小动物都具有一定的趋热性（在冬天尤其明显），这便有了一些小虫、小鼠、小蛇等小动物喜欢钻入电器盒筑巢的现象。虫鼠进入电器盒内，有可能会损坏机内配线、亦可能造成触电而拉弧起火造成电器损坏甚至安全事故，危害较大，因此电器盒防虫十分值得重视。电器盒防虫的根本原因是盒内PCB板上器件发热，但是这是无法解决的，因此只能从电器盒结构上防止虫鼠进入电器盒。

以往的产品在设计时或多或少的忽略了防虫的重要性，存在着一些虫子可以进入的空隙，以下就以一些典型的部分作分析。

1. 空调外机电器盒装线后，过线空隙过大；

2. 电器盒与主板装配间隙太大；

3. 固定散热器的通孔过大；

4. 电器盒卡扣出模孔太大；

5. 压缩机腔下方排水槽通孔太大

6. 阀门支架上的排水孔过大、多余的通孔等。

3. 电器盒防虫措施

3.1电器盒防虫设计原则

根据电器盒售后故障分析，有针对性的制定防虫设计基本原则：

a．尽量将外机与外界间隙减小，防止壁虎等各类昆虫进入壳体内部，特别是控制器内部，导致元器件失效；

b．设计原则应考虑由外而内采用各种密封措施，减小甚至杜绝昆虫进入控制器的通道；

c．首先考虑阻止昆虫进入电器盒部件所在的压缩机腔；进一步阻止昆虫进入电器盒部件内部；再进一步阻止昆虫与变频控制器功率器件引脚接触引起器件失效。

3.2昆虫进入压缩机腔的通道及防范措施

1）压缩机腔排水槽建议采用隔板伸出特征减小排水通道大小，但需考虑排水堵塞问题，如图3-1 所示。

图3-1

2）右侧板上环境感温包过线孔位置，设计时需要考虑减小间隙,装配感温包线后间隙不能通过昆虫，如图3-2 所示。

图3-2

3）右侧板与底盘及冷凝器边板处间隙，如图3 -3所示，设计时需要考虑减小间隙。

图3-3

4）冷凝器顶部与顶盖之间的间隙，如图3-4 所示，可以通过增加海绵等方式堵住通道。

图3-4

5）顶盖与电器盒部件顶部间隙，如图3-4 所示，可以通过增加海绵等方式堵住通道。

6）面板与隔板之间的间隙，如图3-5 所示，可以通过增加海绵等方式堵住通道。

图3-5

7）隔板与底盘螺钉固定处间隙，如图3-6 所示，设计时需要考虑减小间隙。

图3-6

8）阀门支架与阀门之间的间隙，如图3-7 所示，建议增加阀门挡块堵住通道。

图3-7

9）售后应强调大提手的防护作用，装机或维修时必须装配好大提手。

3.3昆虫进入电器盒部件的通道及防范措施

1）电器盒部件尽量增加电器盒盖阻止昆虫进入内部；在无法增加电器盒盖的情况下，需要采取其它措施阻止昆虫进入主板引脚侧。

2）主板PCB 周边与电器盒的间隙，如图3-8 所示，可以考虑在PCB 底部四周设计支撑筋的方法减少间隙。

图3-8

3）PCB 板上固定功率模块的过孔，如图3-9 所示，应尽量减小，也可以考虑增加胶塞的方法堵住通道，同时需要注意避免橡胶硫化对元器件的影响。

图3-9

4）电器盒上的过线槽应避免昆虫进入主板引脚侧，如图10 所示，如无法避免则考虑在线体上增加固定块或者海绵使过线槽密封。

图3-10

5）电器盒上的卡扣结构，如图3-11 所示，导致与PCB 存在间隙，应设计一些密封作用的筋条减小间隙。

图3-11

6）电器盒上为了方便出模，可能出现一些插穿结构孔槽，如图3-12 所示，应减少此类结构；若无法密封，需要增加相应的结构件或者防护类物料避免昆虫进入引脚侧。

图3-12

3.4昆虫进入主板功率器件引脚强电区通道及防范措施

1）通过对主板引脚侧刷胶，可防止昆虫与功率器件引脚接触。

2）通过电器盒上的支撑筋，如图3-13 所示，防止昆虫进入主板功率器件引脚强电区，同时要避免支撑筋与主板上的铜箔与其接触摩擦，导致防护层脱落而短路。

图3-13

4. 结论

总体来说，家用电器引起火灾原因有很多：一是设计上的失误，很多家用电器内部设计不当，当内部元件通电发热后就会引燃电器内部的可燃材料，同时也引燃周围的可燃物，造成火灾。二是家用电器的一些元器件出现老化，没有得到及时的更换和维修，老化的元器件继续运行导致绝缘体破坏，引起放电，造成线路短路，发生火灾。三是外部环境的影响，外部环境对家用电器的使用也有重大影响，当电压发生较大变动，超出家用电器的承受范围，或者家用电器遭受雷击造成电源线路出现短路，引起电器内部起火。四是用户操作不当，很多用户缺乏对家用电器的安全操作意识，有的将家用电器和可燃物放的很近，导致电器散热困难，热量散发不出去导致蓄热燃烧^{5}。

本文主要是从家用电器的内部设计着手，有针对性地对电器盒内部易产生热量吸引昆虫进入导致触电起火的问题进行研究，在结构上改进设计使之达到防止昆虫进入的安全要求，从根本上解决了电器盒受昆虫损坏的困扰，给后续产品电器盒、电控箱的设计提供一定的可借鉴经验。

参考文献：

[1] DB21/965—2002 电气防火技术要求及检测规范[S].

[2]李宏文，沈金波. 电气火灾预防性检测技术与应用[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3] 邸曼，张明. 电气火灾成因分析[J]. 电气工程应用，2006（4） 3.

[4] 孙丰涛，杨　帆．单相大功率无桥有源ＰＦＣ在变频空调中的应用［Ｊ］日用电器，２０１３，（０７）：１２－１５．

[5] DB11/065—2010 北京市电气火灾预防性检测技术规范[S].