TRIZ 理论在冰箱凝露改进中的应用

马 彬 李培培 刘 雷

（长虹美菱股份有限公司 合肥 230601）

引言

1956 年阿奇舒勒提出了“发明问题解决理论”，即TIRZ 理论，在工程技术领域得到广泛应用，即可以提高解决技术问题的能力，又可以缩短技术研发周期。在冰箱产品开发的过程中，经常遇到冰箱表面凝露的问题。由于冰箱箱体内外温度差值很大，冷量通过发泡绝热层和门封条向外部扩散，导致冰箱的横梁、门饰条等位置的温度过低。当其温度低于空气的露点温度时就会在其表面产生凝露。这种冰箱外表面凝露现象，直接影响着用户的体验和感受，也是产品开发时重点关注的问题之一。

面对冰箱凝露的问题，不妨将其转换为一个TRIZ 问题，并用TRIZ 理论工具解决TRIZ 问题，进而获得TRIZ问题的标准解，最后将标准解转化为冰箱凝露问题的解决方案。本文以某公司的一个法式风冷冰箱冷冻门把手饰条凝露问题为研究课题，运用TRIZ 理论工具对冰箱凝露问题进行分析研究并找出最优解决方案，向大家展示TRIZ 理论在冰箱产品开发中的应用。

1 问题描述

本文以一法式冰箱为研究载体，冰箱气候类型是T 型，为满足国内不同地区的使用需求，在国标GB/T 8059-2016 基础上，提高了对湿度的要求，在环温32 ℃、相对湿度85 %的工况下，冰箱表面凝露需满足表1 判定要求。

表1 凝露判定要求

按GB/T 8059-2016 标准要求将冰箱放置于试验室中，将实验室内环境温度和相对湿度设置为32 ℃、85 %，冰箱档位设置为最强档，冰箱通电运行至稳定状态24 h 后，检查冰箱表面凝露情况。如图1 所示，冰箱冷冻门把手饰条处出现大范围水滴。通过观察分析，饰条表面温度在28 ℃上下，低于当前工况下空气的露点温度，故在饰条表面产生凝露。

图1 冰箱凝露试验测试结果

2 识别问题

针对上述问题描述分析后可认为：提高饰条表面温度是主要矛盾，如果饰条表面温度提高到当前环境空气的露点温度以上，则就可以解决饰条表面凝露的问题，故本文的主要问题是如何提高饰条的表面温度上。

3 工程系统及其组件

工程系统是指能够执行一定功能的系统，一般来说，它指的是我们整体的研究对象[1]。对于本文我们所研究的对象是与冰箱冷冻门饰条表面温度相关的物或场，故我们的工程系统名称暂且定义为“门饰条防凝露系统”，如图2 所示门饰条防凝露系统结构图，其初始环境可以描述为：①冰箱在高温高湿的环境中运行，冷冻室温度较低；②门封条通过其磁力吸附在横梁上并隔绝间室内外的空气流动；③间室内外存在温差并通过热传导的方式使横梁、门封条、门体等部件温度降低；④压缩机在运行时，防凝管表面温度较高，因其贴服在横梁内部，故对横梁起到加热的作用，并通过热传导把热量传递给门封条、门体等部件。根据上述工程系统定义，进行组件分析，来识别“门饰条防凝露系统”的系统组件和超系统组件，如表2 所示为系统组件分析结果，包括防凝管、门饰条、门封条、门体、横梁、箱体为系统组件，另外空气、冷量、热量是超系统组件。

表2 组件分析

图2 门饰条防凝露系统结构图

图3 功能模型图

4 功能分析

功能分析是一种分析问题、识别系统和超系统组件的功能、特点及其成本的分析工具[2]。如表3 所示为门饰条防凝露系统的功能模型列表，根据组件在系统内所起的作用的好坏，分析出了不同功能的类型、等级、性能水平和评价值，然后将门饰条防凝露系统的功能模型进行图形化表示，更直观地反映出整个系统组件的功能分析，继而快速提取出模型中的非正常功能，汇总为功能缺点列表，如表4 所示，通过功能缺点列表为后续的分析和解决问题提供了方向。

表3 功能分析表

表4 门饰条防凝露系统的缺点列表

5 因果链分析

因果链分析作为TRIZ 的一个重要分析工具，面对错综复杂的工程技术问题时，可以帮助技术人员全面地分析和识别工程系统缺点，并能快速挖掘初始缺点背后的关键缺点。上述工程的初始问题是冷冻门饰条凝露，直接原因是冷冻门饰条表面温度低于当前环境的空气露点温度而产生凝露，空气湿度越大，露点温度越高，饰条表面越容易凝露。如图4 所示，通过因果链分析，初始缺点是冷冻门饰条表面温度低于当前环境的空气露点温度。从初始缺点开始分析，不断追问其背后原因和因素，最终找出一系列中间缺点和末端缺点[3]，其中，空气露点温度低、门饰条表面温度偏低等都是个重要的中间缺点，防凝管表面温度低、间室内部温度过低、门饰条处发泡层厚度小等是关键缺点。

图4 因果链分析

6 解决问题

如表5 所示，结合功能分析的关键缺点和因果链分析的关键问题，通过充分的研究分析后寻找出可能的解决方案。对于“如何增大发泡厚度”，可以更改门饰条结构，增加局部发泡厚度。对于“如何降低发泡层导热率”，则可以增加使用热导流低的VIP 板。对于“如何增强门封条和横梁的吸附力”这个问题，则需要增强门封条磁条吸附力。对于“如何提高间室内部温度”，可以增加使用湿度传感器，在高湿环境下调高冷冻室间室的控制温度，避免冷冻温度过低。对于“如何提高防凝管表面温度”，可采用两种方法：先是把防凝管放置在冷凝器前端，利用高温制冷剂的加热作用增加防凝管的表面温度；其次，若有冷凝风机，则可采用降低冷凝风机转速的方式，提高制冷系统的冷凝温度和制冷剂温度，同样可以达到提高防凝管表面温度的目的。对于“如何增大强防凝管和横梁钣金平面接触效果”，则可在防凝管表面增加使用导热胶，利用导热胶提高防凝管和横梁的接触面积。

表5 关键问题分析表

7 总结

本文在解决门饰条防凝露问题上创新性的应用了TRIZ 理论。通过TRIZ 理论的功能分析对“门饰条防凝露系统”进行系统组件分析，识别了组件的功能、特点和成本，然后应用因果链分析找出系统的关键问题和关键缺点，最后对关键问题进行研究分析后寻找出一系列可能的解决方案，大大提高了解决问题的有效性。