掛壁式空調器電器盒最佳化設計分析論文

　　隨著社會的發展與人民生活水平的提高，家用掛壁式空調器已經逐漸走進千家萬戶並且成為了生活的必需品使用。使用者不僅關心空調器的效能和噪音等指標，更關注空調器的使用安全，特別是防火安全性。文章分析了電器盒的優缺點，提出了新型電器盒的結構設計，滿足了防火和散熱的需要。

　　1背景

　　每年因空調器起火造成的損失巨大，其原因主要歸結為：PCB板材阻燃效能抗風險能力較低，PCB板元器件安全等級不夠，強電與強電之間的爬電距離不夠，電器盒材料防火等級不夠，電器盒密封性不足等。由於PCB電路板安裝在電器盒內，所以電器盒的功能性有以下幾點：一是保護PCB電路板，將電路板及其電器元件與外界隔離，防止相關電器元件因老化、小昆蟲爬進電路板造成短路等而產生著火的發生，確保電路板正常執行；二是電路板在正常執行中會產生熱量，電器盒結構需通風好，確保散熱正常，保證電路板正常工作；三是將電路板牢牢固定在掛壁式空調器的底座上，保證電路板不因為移位導致外掛鬆脫。當PCB著火時，電器盒如果能第一時間將火苗遏制在內部，不讓火苗往外竄，這樣即使空調著火，也不會對房子其他物件造成破壞，因此電器盒的作用相當於保險盒一樣，對它的結構設計尤為重要。

　　2傳統掛壁式空調內機電器盒的結構優缺點分析

　　2.1結構特點

　　如圖1和圖2所示，電路板直接固定在傳統掛壁式空調內機電器盒的插槽上，材料上採用阻燃ABS，起絕緣作用，電器盒透過上下螺釘固定在底座上。

　　2.2優缺點分析

　　由於電器盒是上下通透的，如圖3所示，底座上為了散熱也會留有很多開通的小孔，這樣空氣能容易在電路板上流動，即使電路板內的電器元件在執行一段時間後會產生大量熱量也會及時排出，不會影響電路正常執行，這是傳統電器盒結構的優點。當然，不足之處也顯然易見，就是電路板在電器盒內著火後保護不足。家用空調在實際使用中，可能因過載、電氣短路或因小昆蟲爬進電路板造成短路等非正常情況而導致著火，火苗容易竄出，火勢就可能蔓延到空調器的其他易燃部件，從而燒燬整個空調器，嚴重時甚至引起更大的火災。即使用到阻燃等級為5VA材料的電器盒，也無法保證將火苗抑制在電器盒內，同時在高溫下電器盒溶解後，電路板由於沒有電器盒的固定而容易跌落，這就是傳統掛壁式空調內機電器盒的致命缺點。

　　3傳統改進型掛壁式空調內機電器盒結構的優缺點分析

　　3.1結構特點

　　為了增加電器盒的`防火能力，技術上在傳統電器盒基礎上增加了電器盒蓋及在周邊增加了防火鈑金，防火鈑金將整個電器盒包裹，將電路板完全覆蓋在裡面，這就是傳統改進型掛壁式空調器內機的電器盒，如圖4所示。

　　3.2優缺點分析

　　當電路板上的電器元件起火，在電器盒內燃燒時，即使電器盒的塑膠外壁被燒燬，火苗也不會躥到電器盒外，起到了更好的防火作用，由於電器盒是透過鈑金固定在底座上的，即使塑膠電器盒融化也可使電路板套在鈑金內，不會脫落，這是傳統改進型電器盒改進後的優點。缺點也顯而易見，如圖5電路板上的電器元件因正常工作而產生熱量，因為塑膠電器盒把電路板重重包圍，而阻燃ABS是絕熱效能很好的材料，當熱量無法順利排出會導致電器盒內部的溫度升高，溫度太高就會影響電路板的正常工作。為了保證電路板的正常工作，只能選擇發熱少，耐高溫的電器元件，從而大大提高空調的製造成本。

　　4新型掛壁式空調內機電器盒結構的最佳化方案

　　怎樣才能保證在防火能力高的前提下又能最大程度保證散熱，成為設計電器盒的重點和難點。這裡介紹一種新型的電器盒結構設計，它既滿足了防火要求，又能保持良好的散熱。該電器盒由塑膠電器盒和防火鈑金構成，如圖6所示，它巧妙地採取“三面塑膠，一面鈑金”的結構佈局。電路板透過塑膠電器盒的卡槽固定在電器盒內，保證電路板不與鈑金件的接觸而短路，同時，在這些塑膠壁外側依然包裹著防火鈑金，保證防火效能不下降，防火鈑金透過鈑金耳朵固定在底座上。此時，“一面鈑金”即為與電路板不接觸（保持一定安全距離）的對面，該處只有防火鈑金。塑膠電器盒外依舊包裹著防火鈑金，防火能力得到了保證；與此同時，電器盒有一面是純鈑金，由於鈑金散熱效能要優於阻燃ABS材料，大大提高了電器盒的散熱速度，從而改善了電器盒內部環境，很好地降低因電路板過熱而不能正常工作的機率，使電器部件更加安全可靠，同時，對電器元件的耐高溫要求降低及減少將塑膠件的用量導致材料成本的進一步降低。

　　5新型掛壁式空調內機電器盒結構的驗證

　　透過惠而浦Ps-9實驗——arctrackingandhotwiretraining電氣安全檢驗[1]，模擬保險和接地等安全失效的情況下將空調繼續待機或執行（此時往電器盒內注入實驗溶液造成短路）來驗證電器盒元件對電器盒內短路起火的防護效果。實驗中，火苗從傳統掛壁式空調內機電器盒裡竄出超過3s，實驗不合格，如圖7所示。但在新型電器盒內，火焰冒出結構外時間不超過3s，且連續三次實驗透過，從而判定新型電器盒元件方案可行，同時在執行時散熱情況良好。

　　6結論

　　本次透過對掛壁式空調內機電器盒的結構最佳化，使得防火效能和散熱效能都達到了一個新的高度，使得空調每一年因為電路板短路等原因引起火災所造成的損失減少，可靠性增加，進一步提高了空調的穩定性。