干锦波
海信容声（广东）冰箱有限公司 广东佛山 528303
摘要：本研究通过优化水路系统零部件布局，多个水阀之间开、关逻辑及控制参数，提高了带制冰饮水模块冰箱产品水路系统可靠性及耐久性，同时解决了饮水模块取水后出水口滴水、水流不尽等问题，极大改善了用户体验，提高了产品品质。
关键词：制冰饮水、水路系统、多水阀设计
随着家电行业的蓬勃发展，家电产品不断的向高端化、智能化发展。同时由于生活水平的提升，消费者对带有电子饮水、制冰功能冰箱产品的需求也在日益增加。由于不同消费者的使用需求、生活习惯及品位不尽相同，这就要求在引入新功能的同时必须兼顾用户体验。此外，由于冰箱水路系统通常直接与家庭输水管路连接，当管路系统内部压力不稳定时会产生水压波动冲击。因此，如何保护水路系统关键零部件（如储水罐、过滤器等）、提高其耐久性能，是水路系统设计的关键之一。
一、问题现状
由于生活习惯的差异，带制冰饮水功能的冰箱产品主要销售于欧美发达市场。前期从该区域市场随机抽取4个品牌在售产品，并委托美国Envolve实验室针对水路系统进行专项测试。从实验结果来看，这4个品牌的产品在使用过程中都存在因储水罐热胀冷缩而导致的饮水口缓慢渗水问题，且在每一个取水周期都存在。
为解决上述问题，常见的方案是在储水罐之后增加一个水阀，当取水或制冰注水完成后，水阀阀门闭合，封闭了储水罐之后的供水管路，从而避免了储水罐热胀冷缩挤出水导致的饮水口缓慢渗水、或制冰注水口残留水冻堵等问题。但在整改验证过程中发现，该方案在解决上述问题的同时，又带来了一个新的问题，即出水口滴水、水流不尽的问题，每次取完水断开取水开关后，水流不会同步停止，总会有2~3滴水从出水口滴落，这会对用户使用体验带来负面影响。
二、改善思路及对策
通过对比整改前后水路系统布局图可知，引起上述新问题的直接原因是水路系统新增加的水阀，即当水路系统中存在多个水阀时，水阀与水路系统零部件之间的布局方式、以及多个水阀之间的控制逻辑需要重新设计。通过理论分析及实验验证，改善思路如下：
优化水路系统内多个水阀关闭时的先后顺序，即当水路系统内有两个或多个水阀时，取水结束后，先关闭储水罐之前的水阀，利用惯性使饮水管路靠近出水口前端的水额外排出一部分，解决断开取水开关后出水口滴水、水流不尽的问题；间隔一定的时间后，再关闭储水罐之后的水阀，在这段时间内，储水罐内的水也会因惯性排出一部分，避免因储水罐热胀冷缩产生的内压力损伤水路零部件，提高了水路系统耐久性能。
三、优化实施方案
对于带自动制冰或饮水功能模块的冰箱，由于冰箱水路系统直接与家庭输水管路连接，当输水系统的压力不稳定时，随着水压的波动，水路系统零部件会受到持续的水压冲击，降低系统耐久性能。因此，有必要在外接水源与水路系统之间引入一个水阀。非工作状态下（无取水、无制冰注水），通过水阀阻隔外接水源与冰箱水路系统，从而保护水路关键零部件（如储水罐、过滤器部件等）免受水压波动的冲击。水路系统布局如图1所示，其中水阀A为“一进一出”，即一个进水管、一个出水管；水阀B为“一进两出”，即一个进水管、两个出水管。外接水源与水阀A的进水管连接，从而将外接水引入冰箱水路系统。水阀A的出水管与过滤器部件连接，以实现对外接水的过滤，过滤后的饮用水流入位于冷藏间室的储水罐内进行预冷却降温备用。储水罐的出水口与水阀B的进水管连接，水阀B的出水管B1通往饮水机组件，出水管B2通往制冰机组件，由此将预冷却后的饮用水导向饮水机组件及制冰机组件，方便用户饮用冷饮水、加快制冰速度。
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图1：水路系统布局示意图。
当制冰模块或饮水模块工作时，储水罐内预冷却降温的饮用水排出后，外接的高温热水进入罐体内，受热后罐体膨胀，随后在冷藏间室内随着温度的降低罐体收缩。由于储水罐流出的供水管路被水阀B封闭，罐体内会产生一定的内压力。随着时间的延长，上述过程中产生的内压力会逐渐增大，对储水罐等水路零部件产生应力冲击；而随着取水/制冰注水次数的累积，上述应力冲击会持续产生并不断累积，从而降低储水罐、以及与之连接的其他水路零部件的耐久性能。
为解决多水阀冰箱产品取水结束后出水口滴水、水流不尽的问题，以及水路系统内应力的产生及累计，水阀关闭过程中，这两个水阀的关闭时间有先后顺序要求，如图2所示。总体原则是先关闭储水罐之前的水阀，再关闭储水罐之后的水阀。即储水罐之前的水阀A先关闭，利用惯性使饮水管路靠近出水口前端的水额外排出一部分，解决断开取水开关后出水口滴水、水流不尽的问题；间隔一定的时间ΔT，再关闭储水罐之后的水阀B，在这段时间内，储水罐内的水也会因惯性排出一部分，从而避免因储水罐热胀冷缩挤压水产生的内压力损伤水路零部件的耐久性能。ΔT的取值与前后两个水阀之间的相对位置关系、以及供水管路的布局等因素有关。同理，为避免水路系统内产生内压力，水阀开启工作时（饮水机取水、或制冰机注水），水阀A、水阀B需要同时打开，避免外接水压冲击力对后打开的水阀及其之前的水路零部件的损伤。
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图2：水路系统控制流程逻辑图。
结语：
全球家电行业已多年没有重大技术突破，产品同质化的问题愈发明显，而消费者对家电产品的要求却越来越高。除了要求更靓丽的外观、更高端的内饰、更丰富的功能之外，对产品的质量可靠性、用户体验也愈发挑剔。本研究对冰箱水路系统进行优化设计，通过在外接水源与水路系统之间引入一个水阀，保护水路关键零部件；通过设置储水罐前后两个水阀开启、关闭时的先后顺序，改善用户体验、提升水路系统耐久性及可靠性。这对提高产品品质、增强市场竞争力、拓宽品牌知名度、加快我国出口产品向国际市场推进具有十分重要的意义。
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