TRIZ理論在家用加濕器設(shè)計中的應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，人們越來越注重開發(fā)一些能幫助人類生活的更加舒適健康的產(chǎn)品。在這些產(chǎn)品中，加濕器通過改變空氣的濕度從而很大程度地改善了人們的生活。加濕器的技術(shù)與外觀形式的發(fā)展，反映出人們不斷賦予產(chǎn)品新的定義與思想。

1 加濕器的發(fā)展歷程

1.1 家用加濕器的發(fā)展背景

空氣中的組成成分對人們的健康有很大的影響，如果空氣中的水蒸氣不夠，也就是濕度低的情況下，會造成很多問題。比如，早上起床經(jīng)常感覺口干嗓子疼、皮膚起皮等癥狀，這都是因?yàn)榭諝飧稍镆鸬模稍镞€加速體內(nèi)水分流失，加速身體的老化，容易引起呼吸系統(tǒng)疾病，造成流感細(xì)菌的快速傳播。此外，由于干燥的空氣容易產(chǎn)生靜電，使人心情煩躁、頭暈胸悶、鼻喉不適等等，影響了人們的正常生活。醫(yī)學(xué)研究表明，居室濕度達(dá)到45～65%RH時，人的身體、思維皆處于最佳狀態(tài)，無論工作、休息都可收到理想的效果，所以調(diào)節(jié)空氣濕度是很有必要的。

在加濕器出現(xiàn)前，人們?yōu)榱俗尶諝鉂駶?，就在屋子里潑灑水或者放盆水，通過水的自然蒸發(fā)來加濕空氣，但是效果都不理想。人們需要一種效率更高、效果更好的解決辦法，于是加濕器便應(yīng)運(yùn)而生。加濕器最早應(yīng)用于工業(yè)，后來才慢慢開始向家用發(fā)展。1987年，北京亞都科技生產(chǎn)出了中國第一臺家用加濕器。

1.2 家用加濕器的發(fā)展史

早在20世紀(jì)50年代，日本就出現(xiàn)了加濕器。最早出現(xiàn)的是水噴射式加濕器。水噴射式加濕器是將水噴射到空氣中加濕空氣，效果并不是很好。

20世紀(jì)60年代，出現(xiàn)了電熱和電極式加濕器。電熱式加濕器是根據(jù)電流通過電阻產(chǎn)生熱，電能轉(zhuǎn)換成熱能的原理，電加熱管浸沒在水中，電熱管產(chǎn)生熱量，從而使水沸騰變成水蒸汽，通過蒸汽擴(kuò)散裝置把水蒸汽送入空氣從而達(dá)到加濕的目的（圖1）。電熱加濕器加濕出來的水霧是溫?zé)岬?，冬天使用更加舒適。電熱式加濕器的性能穩(wěn)定而且可靠，電熱式加濕器還可以獲得更高加濕控制精度，可使用自來水，控制方便。但是電熱式加濕器耗電量大，容易造成額外風(fēng)險。電極式加濕器多用于工業(yè)上，原理是將電極置于水中，利用電極間水的電阻加熱水并使之氣化（圖2）。由于水作為電路的一部分，因而無水時即無電流，克服了電熱式不安全的缺點(diǎn)。但它仍有耗能、電極板結(jié)垢、壽命短等問題。此外，由于它需要利用水中礦物質(zhì)來導(dǎo)電，不能使用純凈水。

19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，在物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)與反壓電效應(yīng)之后，人們解決了利用電子學(xué)技術(shù)產(chǎn)生超聲波的辦法。到了20世紀(jì)70年代，超聲波技術(shù)已經(jīng)處于成熟階段，由于超聲波具有傳播的方向性好、穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，這一技術(shù)被用于加濕器。超聲波加濕器的原理是置于水箱底部的振動子將發(fā)振回路產(chǎn)生的超聲波發(fā)射到水中，由于超聲波的能量，水面產(chǎn)生氣蝕狀的水柱，周圍產(chǎn)生水霧，再由風(fēng)機(jī)將水霧吹至室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對空氣加濕（圖3）。超聲波加濕器體積小，加濕強(qiáng)度大，耗電量小，控制性能好，霧粒小而均勻，但是單價較高，使用壽命短，對水質(zhì)要求高，如果使用不純的水，造成細(xì)菌繁殖、“白粉”污染等后果。

20世紀(jì)70年代，高壓噴霧式加濕器出現(xiàn)在大眾視野。高壓噴霧加濕器多用于工業(yè)，工作原理是通過產(chǎn)生冷水霧增加空氣濕度，借助輔助設(shè)備高壓柱塞泵，對水進(jìn)行加壓，迫使水在高壓狀態(tài)下急速通過管道從霧化噴頭噴出，產(chǎn)生冷水霧，然后釋放到周圍空氣中，提高空氣濕度，改善空氣質(zhì)量。此種加濕器的特點(diǎn)是能隨空氣的相對濕度自動調(diào)節(jié)，即空氣相對濕度低的時候加濕量大，空氣相對濕度高時，加濕量低。

20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了純凈型加濕器，直接蒸發(fā)型加濕器通常也被稱為純凈型加濕器。純凈加濕技術(shù)則是加濕領(lǐng)域剛剛采用的新技術(shù)，通過分子篩蒸發(fā)技術(shù)，除去水中的鈣、鎂離子，徹底解決“白粉”問題。通過水幕洗滌空氣，在加濕的同時還能對空氣中的病菌、粉塵、顆粒物進(jìn)行過濾凈化，再經(jīng)風(fēng)動裝置將濕潤潔凈的空氣送到室內(nèi)，從而提高環(huán)境濕度和潔凈度。所以非常適用于有老人和小孩的家庭使用，還可以預(yù)防冬季流感病菌。但是它的耗電量相對于其他的加濕器而言，要大很多。

現(xiàn)在加濕器也有很多和空調(diào)結(jié)合的例子。和空調(diào)配套的使用是濕膜式加濕器，原理是水箱中的水輸送到加濕器頂部的淋水器，水均勻地淋到濕膜的頂部，淋水器確保水均勻分配到濕膜材料上，水沿濕膜材料向下滲透，淋濕濕膜內(nèi)部的所有層面，同時被濕膜材料吸收，形成均勻的水膜。當(dāng)干燥的風(fēng)通過濕膜材料時，干燥的空氣和濕潤的濕膜表面有較大面積的接觸，從而達(dá)到較大的水份蒸發(fā)量。大量水分子隨風(fēng)送入需加濕的空間，使空氣的濕度增加，從而達(dá)到加濕的目的（圖4）。

目前家用加濕器市場的產(chǎn)品主要分為超聲波加濕器、直接蒸發(fā)型加濕器和電熱式加濕器3類。其中，直接蒸發(fā)型加濕器即純凈型加濕器是家庭用最佳選擇。

2 TRIZ理論在家用加濕器中的應(yīng)用

2.1 TRIZ理論在加濕器工作原理中的應(yīng)用

縱觀家用加濕器的發(fā)展史，各類型對應(yīng)的TRIZ理論應(yīng)用如表1所示。

2.2 TRIZ理論在加濕器產(chǎn)品形態(tài)材質(zhì)中的應(yīng)用

圖5中小熊加濕器采用了輻射隔離裝置，將有效阻隔機(jī)器工作時產(chǎn)生的電磁波，真正零輻射加濕。采用四層凈水濾芯，三重空氣凈化系統(tǒng)（無紡布凈化網(wǎng)、活性炭層、銀離子涂層）有效凈化水質(zhì)。指示燈暗藍(lán)表示通電待機(jī)，高藍(lán)表示工作狀態(tài)，紅色表示缺水警報。透明水尺刻度可清楚看到水量。用到了TRIZ理論中的分離、維度變化、改變顏色3個原理。

圖6是小熊加濕器的一個升級，在原來的基礎(chǔ)上可通過旋鈕調(diào)節(jié)出霧量大小，并且增加沒水可自動斷電功能。這個產(chǎn)品后增加的功能體現(xiàn)了TRIZ理論中的曲面化（圖7）、預(yù)補(bǔ)償、動態(tài)化原理。

圖8的杯子加濕器底座中含有自動感應(yīng)裝置，放上水杯后不用任何按鈕就可以加濕，水杯內(nèi)部的刻度表示剩余水量可以用的時間。加濕器運(yùn)用了TRIZ理論中的多用性、反饋原理，成功地將杯子轉(zhuǎn)化為加濕器，不浪費(fèi)水資源。

隨著人們對設(shè)計的思考，近幾年出現(xiàn)了新型加濕器，這些新型加濕器采用納米技術(shù)，采用植物吸水的原理，創(chuàng)造了天然蒸發(fā)器，只需加入普通水，即可自然揮發(fā)，加濕空氣，同時可配合精油使用（圖9、圖10）。與以往的加濕器完全不同，使用者可根據(jù)自身想法改變這些“植物”的形態(tài)，并且不需要電，環(huán)保高效，是加濕器的發(fā)展趨勢。這些新型的加濕器運(yùn)用了TRIZ理論中的自服務(wù)、維度變化、復(fù)合材料、動態(tài)化原理。

圖11中所示的加濕器也是一款新型加濕器，它采用USB供電，體積與一根筆差不多，它的原理是將超聲波模塊縮小放入類似于吸管的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)小范圍的加濕效果。加濕器的基座就是它的充電器，使用USB充電，十分方便。平時的直立狀態(tài)就是關(guān)機(jī)，想要開啟只需轉(zhuǎn)動吸管略掰一下，LED指示燈亮即為開啟。用到的TRIZ原理有分離、預(yù)操作、嵌套。

3 加濕器的發(fā)展趨勢分析

從剛開始出現(xiàn)加濕器到如今，加濕器越來越注重健康、環(huán)保、時尚、自然、多功能化，所運(yùn)用的TRIZ理論也越來越廣泛。

外觀設(shè)計的多樣性和時尚化已經(jīng)成為近年來家用加濕器的發(fā)展趨勢，所以今后的加濕器會呈現(xiàn)多元化的發(fā)展，體積小巧精致，維數(shù)多變，曲面化的加濕器會更多?？梢岳肨RIZ理論中的動態(tài)化、復(fù)合材料、柔性殼體或薄膜等原理。

在技術(shù)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，隨著生活水平的提高和一些新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，加濕器必將會越來越高效、安全、環(huán)保，操作也更加人性化，人機(jī)方面越來越和諧。原有的動力裝置會逐漸消失，采用新型的復(fù)合材料，變有害為有利，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保。

4 結(jié)論

從20世紀(jì)50年代到今天，加濕器在國外得到了長足的發(fā)展，從一開始僅僅實(shí)現(xiàn)空氣加濕功能到現(xiàn)在人們傾心的時尚產(chǎn)品，技術(shù)也由原來各種不成熟到如今采用高科技、新材料。通過分析加濕器的發(fā)展歷程，可以發(fā)現(xiàn)未來的加濕器是多元化的。根據(jù)科學(xué)的進(jìn)步和設(shè)計形態(tài)不斷改進(jìn)，加濕器發(fā)展得會越來越快，不斷突破。盡管加濕器已經(jīng)發(fā)展得很成熟，但在中國卻只有30年的發(fā)展歷史，如何更好地通過TRIZ理論實(shí)現(xiàn)加濕器的設(shè)計突破，成為產(chǎn)品的一個里程碑，是中國設(shè)計師在未來設(shè)計加濕器的突破口。 責(zé)編/劉紅偉

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[8]圖片來源：http：//ai.taobao.com/

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