TRIZ 理論在冰箱凝露改進中的應用

馬 彬 李培培 劉 雷

（長虹美菱股份有限公司 合肥 230601）

引言

1956 年阿奇舒勒提出了“發(fā)明問題解決理論”，即TIRZ 理論，在工程技術領域得到廣泛應用，即可以提高解決技術問題的能力，又可以縮短技術研發(fā)周期。在冰箱產(chǎn)品開發(fā)的過程中，經(jīng)常遇到冰箱表面凝露的問題。由于冰箱箱體內(nèi)外溫度差值很大，冷量通過發(fā)泡絕熱層和門封條向外部擴散，導致冰箱的橫梁、門飾條等位置的溫度過低。當其溫度低于空氣的露點溫度時就會在其表面產(chǎn)生凝露。這種冰箱外表面凝露現(xiàn)象，直接影響著用戶的體驗和感受，也是產(chǎn)品開發(fā)時重點關注的問題之一。

面對冰箱凝露的問題，不妨將其轉(zhuǎn)換為一個TRIZ 問題，并用TRIZ 理論工具解決TRIZ 問題，進而獲得TRIZ問題的標準解，最后將標準解轉(zhuǎn)化為冰箱凝露問題的解決方案。本文以某公司的一個法式風冷冰箱冷凍門把手飾條凝露問題為研究課題，運用TRIZ 理論工具對冰箱凝露問題進行分析研究并找出最優(yōu)解決方案，向大家展示TRIZ 理論在冰箱產(chǎn)品開發(fā)中的應用。

1 問題描述

本文以一法式冰箱為研究載體，冰箱氣候類型是T 型，為滿足國內(nèi)不同地區(qū)的使用需求，在國標GB/T 8059-2016 基礎上，提高了對濕度的要求，在環(huán)溫32 ℃、相對濕度85 %的工況下，冰箱表面凝露需滿足表1 判定要求。

表1 凝露判定要求

按GB/T 8059-2016 標準要求將冰箱放置于試驗室中，將實驗室內(nèi)環(huán)境溫度和相對濕度設置為32 ℃、85 %，冰箱檔位設置為最強檔，冰箱通電運行至穩(wěn)定狀態(tài)24 h 后，檢查冰箱表面凝露情況。如圖1 所示，冰箱冷凍門把手飾條處出現(xiàn)大范圍水滴。通過觀察分析，飾條表面溫度在28 ℃上下，低于當前工況下空氣的露點溫度，故在飾條表面產(chǎn)生凝露。

圖1 冰箱凝露試驗測試結(jié)果

2 識別問題

針對上述問題描述分析后可認為：提高飾條表面溫度是主要矛盾，如果飾條表面溫度提高到當前環(huán)境空氣的露點溫度以上，則就可以解決飾條表面凝露的問題，故本文的主要問題是如何提高飾條的表面溫度上。

3 工程系統(tǒng)及其組件

工程系統(tǒng)是指能夠執(zhí)行一定功能的系統(tǒng)，一般來說，它指的是我們整體的研究對象[1]。對于本文我們所研究的對象是與冰箱冷凍門飾條表面溫度相關的物或場，故我們的工程系統(tǒng)名稱暫且定義為“門飾條防凝露系統(tǒng)”，如圖2 所示門飾條防凝露系統(tǒng)結(jié)構圖，其初始環(huán)境可以描述為：①冰箱在高溫高濕的環(huán)境中運行，冷凍室溫度較低；②門封條通過其磁力吸附在橫梁上并隔絕間室內(nèi)外的空氣流動；③間室內(nèi)外存在溫差并通過熱傳導的方式使橫梁、門封條、門體等部件溫度降低；④壓縮機在運行時，防凝管表面溫度較高，因其貼服在橫梁內(nèi)部，故對橫梁起到加熱的作用，并通過熱傳導把熱量傳遞給門封條、門體等部件。根據(jù)上述工程系統(tǒng)定義，進行組件分析，來識別“門飾條防凝露系統(tǒng)”的系統(tǒng)組件和超系統(tǒng)組件，如表2 所示為系統(tǒng)組件分析結(jié)果，包括防凝管、門飾條、門封條、門體、橫梁、箱體為系統(tǒng)組件，另外空氣、冷量、熱量是超系統(tǒng)組件。

表2 組件分析

圖2 門飾條防凝露系統(tǒng)結(jié)構圖

圖3 功能模型圖

4 功能分析

功能分析是一種分析問題、識別系統(tǒng)和超系統(tǒng)組件的功能、特點及其成本的分析工具[2]。如表3 所示為門飾條防凝露系統(tǒng)的功能模型列表，根據(jù)組件在系統(tǒng)內(nèi)所起的作用的好壞，分析出了不同功能的類型、等級、性能水平和評價值，然后將門飾條防凝露系統(tǒng)的功能模型進行圖形化表示，更直觀地反映出整個系統(tǒng)組件的功能分析，繼而快速提取出模型中的非正常功能，匯總為功能缺點列表，如表4 所示，通過功能缺點列表為后續(xù)的分析和解決問題提供了方向。

表3 功能分析表

表4 門飾條防凝露系統(tǒng)的缺點列表

5 因果鏈分析

因果鏈分析作為TRIZ 的一個重要分析工具，面對錯綜復雜的工程技術問題時，可以幫助技術人員全面地分析和識別工程系統(tǒng)缺點，并能快速挖掘初始缺點背后的關鍵缺點。上述工程的初始問題是冷凍門飾條凝露，直接原因是冷凍門飾條表面溫度低于當前環(huán)境的空氣露點溫度而產(chǎn)生凝露，空氣濕度越大，露點溫度越高，飾條表面越容易凝露。如圖4 所示，通過因果鏈分析，初始缺點是冷凍門飾條表面溫度低于當前環(huán)境的空氣露點溫度。從初始缺點開始分析，不斷追問其背后原因和因素，最終找出一系列中間缺點和末端缺點[3]，其中，空氣露點溫度低、門飾條表面溫度偏低等都是個重要的中間缺點，防凝管表面溫度低、間室內(nèi)部溫度過低、門飾條處發(fā)泡層厚度小等是關鍵缺點。

圖4 因果鏈分析

6 解決問題

如表5 所示，結(jié)合功能分析的關鍵缺點和因果鏈分析的關鍵問題，通過充分的研究分析后尋找出可能的解決方案。對于“如何增大發(fā)泡厚度”，可以更改門飾條結(jié)構，增加局部發(fā)泡厚度。對于“如何降低發(fā)泡層導熱率”，則可以增加使用熱導流低的VIP 板。對于“如何增強門封條和橫梁的吸附力”這個問題，則需要增強門封條磁條吸附力。對于“如何提高間室內(nèi)部溫度”，可以增加使用濕度傳感器，在高濕環(huán)境下調(diào)高冷凍室間室的控制溫度，避免冷凍溫度過低。對于“如何提高防凝管表面溫度”，可采用兩種方法：先是把防凝管放置在冷凝器前端，利用高溫制冷劑的加熱作用增加防凝管的表面溫度；其次，若有冷凝風機，則可采用降低冷凝風機轉(zhuǎn)速的方式，提高制冷系統(tǒng)的冷凝溫度和制冷劑溫度，同樣可以達到提高防凝管表面溫度的目的。對于“如何增大強防凝管和橫梁鈑金平面接觸效果”，則可在防凝管表面增加使用導熱膠，利用導熱膠提高防凝管和橫梁的接觸面積。

表5 關鍵問題分析表

7 總結(jié)

本文在解決門飾條防凝露問題上創(chuàng)新性的應用了TRIZ 理論。通過TRIZ 理論的功能分析對“門飾條防凝露系統(tǒng)”進行系統(tǒng)組件分析，識別了組件的功能、特點和成本，然后應用因果鏈分析找出系統(tǒng)的關鍵問題和關鍵缺點，最后對關鍵問題進行研究分析后尋找出一系列可能的解決方案，大大提高了解決問題的有效性。