防水技术在浴室家电产品设计中的应用

防水技术在浴室家电产品设计中的应用

戴华章

广东松下环境系统有限公司

摘要：现代社会的发展，人们对于家电安全性的关注度越来越高，对应常规的触电、着火、失效等不良在国家标准的强制控制下，发生越来越少了，随着家电产品的竞争激烈，高品质的产品已经成为家电产品的重要竞争力之一，除了以品质著称的日系品牌，国产品牌也是把品质放在产品开发的重要位置，近年来家电产品的质量也是得到较大的提升，今天我们从家电防水的角度来看看产品设计中的要点，因为在家电使用中，防水性能其实经常被忽视，特别是浴室使用的产品，由于水带来的威胁也是最大的，如何提高浴室产品的防水性能也是浴室家电至关重要的部分，如何应用防水技术，对于浴室产品的设计有重要意义。

关键词：防水技术；浴室家电产品；应用

引言

防水技术在各种产品上都有不同的防水方法与手段，在工业上，在家电设计上等等也是相当普遍的，有工艺上的手段，实现一体化设计，从根源上防水的，有通过防水部材进行辅助防水的，有通过巧妙设计进行排水的，等等，在家电设计中并不拘泥于某一种形式或者方法，因为在浴室场景下，除了国标强制要求的IPX防水以外，还涉及到实际使用的喷水和蒸汽，对应IPX的滴水，喷水与蒸汽更为常见也更难确保，因此在浴室产品的防水设计中，应该同时考虑这三种情况的综合设计，以确保浴室产品是全面的防水保护，并非只是满足其中一种防水，只有在综合考虑设计和充分的验证，才能设计出满足顾客需求的安全、安心的好产品。

1.滴水及倒水防护设计

浴室产品尤其是浴室换气类产品需要宣传防水等级时，必须符合GB的要求进行IPX的测试验证，通过了相关的测试才能宣称相应的防水等级，在浴室家电中常见的是IPX2和IPX4，部分的遥控器等配件有时会宣称严格的IPX7防水，首先家电的IP防水等级的相应数字定义，IPX2是防滴水等级，IPX4是防溅水等级，IPX7是防浸水侵入等级，那为什么浴室产品一般都是以这三种防水等级作为设计标准为多了，接下来进行系统的分析。

首先是IPX2-防滴水，作为最基本的防水等级，在浴室产品中IPX2大多数是针对天花式产品申请，例如浴霸、天埋扇、灯具等天花安装的产品，这类产品一般是高位安装很少有水入侵，IPX2的防水设计主要是针对天花滴水的情况，在天花内如管道破裂、冷凝滴水、老鼠尿液等都是滴水的风险，因此需要考虑滴水相关的防水设计，以确保浴室产品在以上情况下能够避免水进入带电部件，保证家电产品安全；

IPX2防水设计要点：IPX2的标准里除了简单的滴水还要考虑产品的倾斜，在测试中需要把产品放置在倾斜15度的转盘中，并且进行旋转，主要是模拟产品安装倾斜的情况，也能满足相应的防水要求，由于水是由上而下滴落，因此对应该等级防水设计的要点一是：1、排水设计；一般需要把滴落的水顺利排走，避免水在产品里聚集，更不能因聚集而侵入带灯部件；2、隔离；将带电部件与排水位置以及外壳进行有效的隔离，能够把水引向低风险的区域，起到防水入侵的效果；3、密封；对应防滴水最直接的还是密封，天花安装产品由于接线和安装等需要，会把外壳分割成多个部件，在部件间连接位容易被水入侵，这时就需要一些密封措施进行密封处理，避免水入侵，常见的密封方式有：贴海绵、橡胶圈、硅胶圈、涂胶等等，根据成本、结构和材料等综合考虑，选择合适的密封手段，这是要通过经验的积累与不断的实践才能把防水设计做好。

2.溅水侵入防护设计

IPX4对应的是防溅水设计，在IP4的测试中，需要对产品进行360度的交替喷水，主要是模拟产品被水喷到的情况，在浴室家电中，一般是壁挂类产品和遥控器会考虑该防水等级的设计，如壁挂浴霸、毛巾架、智能浴室镜等，选择该防水设计主要也是针对这些产品的安装和使用中有可能会被水溅到，或者浴室花洒直接喷洒到，为了避免水入侵带来的漏电等风险，因此产品必须满足该防水等级的设计，因此下面总结了一些对应该等级防水设计的要点：1、密封；与IPX2一样同样是考虑密封设计，但是比起IPX2的防水情况更加困难一些，因此在IPX4的防水设计中，密封一般选用超声波焊接、密封圈等密封效果好的手段进行防护。2、排水设计；相对于IPX2的往侧面排水不同，IPX4的排水更多是产品整体的排水，需要考虑产品四周的排水合理性，一般是从上往下，而且同时还有考虑毛细作用，在毛细作用下，水很容易顺着较小的间隙等入侵到产品内部，因此设计上需要尽量避免间隙，间隙部分需要有密封隔离，以确保水不会入侵产品内部。

3.防浸水侵入防护设计

较上述两种防水等级，防浸水侵入对应的是IPX7的防水等级，对应的测试方法是把产品泡在1米深的水里30分钟，带电部件没有水侵入，以前的产品很少做这么高的防水等级，随着人们生活水平的提升，有些高档住宅喜欢使用浴缸等，对应的浴室产品也相应高档，在有浴缸的场景下，如遥控器的使用，很有可能在使用中会掉落水中，因此此时的遥控设计一般按1PX7的防水等级进行设计，同时避免顾客手湿直接触碰遥控器等，其实近年来像手机等产品也是提升了防水等级，一般做到IPX7、IPX8等，有一部分设计考虑也是浴室的应用场景，因此对应浴室产品需要满足该防水等级，在设计中的要点总结如下：1、密封：对应IPX7涉及压力的情况下，一般的密封手段难以确保，如单纯的超声波焊接有可能会出现焊接不良而导致的水入侵，因此IPX7防水设计中，超声波焊接一般作为固定手段之一，需要搭配密封圈使用，橡胶、硅胶等，材质是需要考虑的，主要考虑使用场景的老化、寿命等等，其中最关键的是密封的形变，密封圈的形变与配合过盈量是防水的关键；2、密闭：除了密封圈等的密封手段，在家电设计中，还有如灌胶等更彻底的手段，使带电部件完全密闭，起到防水的作用，可靠性高，缺点是成本较高，而且灌胶的工艺需要配合遥控器形状等设计，避免灌胶不良，浴缸的使用场景考虑时往往要同时考虑冷热水测试，因为浴缸水热，在产品掉落冷热交替时会出现热胀冷缩，导致防水性变差，因此需要综合考虑才能做出好的防水设计。

4.防水部材设计及应用

4.1防水透气膜、防水透气塞应用

在浴室家电中，防水透气膜应用较广，例如一些感应类的传感器：湿度传感器，在浴室场景下受蒸汽的影响会导致传感器表面结露，因此无法工作，因此在连通气流与传感器之间设计防水透气膜，能够使湿度传感器感应到环境湿度的同时不会产生结露，其中的设计要点是需要对流设计，保证通过湿度传感器的空气与室内空气湿度相近，另外防水透气膜的原理：防水透气膜是由EPTFE薄膜和聚丙烯面料、网格加强筋通过高热熔而成的，具有独特的微孔结构，该孔的孔径在0,02~3.0μm之间，能有效的阻隔液体和微尘粒，同时具有高效的透气性，防水透气膜除了传感器的应用外，在浴室家电设计中还起到气压平衡的效果，使内外气压平衡，另外像语音拾音麦克风，在浴室产品搭载语音时，通常也需要在麦克风前端增加防水透气膜，实现麦克风的防水，延迟语音产品的寿命。

防水透气塞与防水透气膜类似，只是防水透气塞的膜料与外壳通过特殊工艺结合在一起，具有稳定、安装简单、耐久性好、防水透气性能佳的特点，因此在户外或浴室照明等产品中应用较广，与防水透气膜的选用需要考虑产品的材质与耐久性以及使用场景，尽量选用性价比较高的一方。

4.2 防水端子的应用

目前家电产品中使用防水端子的场景也有很多，户外产品及浴室家电产品等等，在需要后连接或方便维护的时候需要选择可靠的连接器，在防水需要高的场景下一般选用防水端子，市面上的防水端子类型较多，价格也参差不齐，防水端子的核心其实是密封圈的设计与应用，像典型的船舱理论衍生出的多段防水圈，对应的防水端子产品是：双芯扁形防水公母端子，但是该端子是富余设计，设计余量较多，在追求品质的日本企业比较喜欢选用，用在水相关的机器与户外灯具等；另外一种比较典型的防水端子是借用锯齿理论，设计Y型、V型等的密封圈设计组装的密封圈，锥口理论相应的防水端子相对前两种价格较低，性价比高，在浴室灯具及浴霸等产品中应用较广。

结束语

针对浴室家电的防水设计应用课题中，浴室家电产品的防水主要面临上述的三种入侵情况，需要提升浴室家电的防水性必须综合考虑各种入侵的情况，并且针对不同的产品选用不同的防水手段，在合理运用防水技术的同时需要同时考虑成本、耐久性、材质等综合因素，防水设计的应用是否得当直接影响浴室家电的品质，如何将所研究总结的防水技术应用到产品设计中，对于浴室产品的设计有重要意义。

参考文献

[1]彭善富.光电照明产品密封与防水技术[D].华南理工大学, 2014：35-45.

[2]繆宇泓.产品设计与开发[J].电子工业出版社,2022:100.