蒋 磊
（广东万和电气有限公司 佛山 526305）
摘要：本文主要研究烟机清洗系统，分析现有清洗系统的弊端和问题点，利用TRIZ理论进行优化设计，运用裁剪法将水泵从现有清洗系统中裁剪掉，实现水杯与加热体合二为一，精简水路系统。基于本文的优化，不仅能够大大降低产品成本和制造费用，提升用户体验，而且也为后期解决产品问题提出新的研究方向。 关键词：TRIZ；吸油烟机；清洗系统；裁剪法；优化设计
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｈｏｏｄ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓａｄｖａｎ－ｔａｇｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＴＲＩＺ ｔｈｅｏｒｙ，ｕｓｉｎｇ ｃｕｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃｕｔ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ ｆｒｏｍ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ， ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｕｐ ａｎｄ ｈｅａｔｉｎｇ
ｂｏｄｙ ａｒｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｉｎｔｏ ｏｎｅ ｔｏ ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｗａｙ ｓｙｓｔｅｍ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｍａｎｕ－ｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｃｏｓｔｓ， ｉｍｐｒｏｖｅ ｕｓｅｒ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｎｅｗ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｌａｔｅｒ ｓｏｌｖｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＴＲＩＺ； ｒａｎｇｅ ｈｏｏｄ； ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ； ｃｌｉｐｐｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ； ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｄｅｓｉｇｎ
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｒａｎｇｅ Ｈｏｏｄ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＲＩＺ Ｔｈｅｏｒｙ
前言
调研数据表明，我们按照每百户人家作为统计对象，城镇居民和农村居民的对比中：对于抽油烟机来说，城镇居民的百户保有量为７５．９台，而农村这个数字为１８．６台，这就表明吸油烟机已成为厨房的新主角，且增长势头尤为明显。根据中怡康数据显示，２０１８年Ｈ１带自清洗功能的烟机份额占 比为１７．８ ％，而２０１９年Ｈ１零售数据，带自清洗的烟机份额占比上升到２２．３ ％，同比增长４．５ ％。当前市场上多数品牌商自清洗、蒸汽洗功能的吸油烟机，其清洗系统均采用传统布局方式：水泵将水杯中液体通过管路抽入加热体中，加热体产生的能量将液体温度升高，进而产生高温高压的热水或蒸汽，然后输送进喷淋管，通过喷射孔对风轮的油污进行清洁［１］。
但是，目前自清洗或蒸汽洗系统存在的主要问题有：零部件繁多、装配繁琐、水路冗长，导致生产商采购成本和制造成本居高不下，生产车间装配繁琐、一次性通过率低、水路系统的气密性难把控等等问题。
本文基于ＴＲＩＺ理论，运用其解决问题的方法和发明原理，以一款吸油烟机为例，利用裁剪法解决上述所述的问题。
１ ＴＲＩＺ理论方法
苏联发明家阿奇舒勒在１９４６年创立了ＴＲＩＺ理论，阿奇舒勒及其团队通过对全球高达２５０万份发明专利进行分析汇总，总结出一条规律：在几乎所有的领域内，无论是科技的创新、技术的变革，亦或是产品的迭代，都是符合自然界规律的，也就是说都会沿着出生、生长、成熟直至衰老和灭亡这一自然规律；另外，其团队还整理出一套较为完善的技术进化发展模式，总结出各种技术矛盾的解决方案、解决各种物理矛盾的发明原理以及方法。ＴＲＩＺ理论体系，简单讲就是串联多学科、多领域解决方法
的体系，其由解决技术矛盾的方法、输出创新研
子系统组件超系统组件清洗系统
加热体壳体电磁泵
喷淋管控制元件蒸汽水杯油污
进水管出水管
表1 清洗系统组件工程系统分析
发思路的方法、算法组成的一套综合性的理论体系。在历经几代人在实践中不断的注入新知识、新方法，现代ＴＲＩＺ成为具备一套成熟方法体系、成熟理论以及拥有极强实践性的工具，其对后人在创新开发、激发潜能方面有很大的帮助，在解决生产实践的问题上有非常重要的指导意义。
２ 基于ＴＲＩＺ理论的清洗系统分析
２．１ 清洗系统的功能分析
功能分析是一种识别系统和超系统组件的功能、特点、成本的分析工具。此论文的研究对象是吸油烟机清洗系统，清洗系统的功能是将液态水加热生产高温热水或蒸汽。
２．１．１ 清洗系统的组件分析
组件分析的定义是指对组成系统的组件以及系统之外的超系统组件进行分析［４］。如表１，对清洗系统进行组件分析，子系统是指能实现某种功能的系统，而超系统是指包含子系统的系统。
２．１．２清洗系统相互作用分析
相互作用分析的主要作用是看两种分析组件之间是否相互接触，若有相互接触，则说明二者之间有可能会有功能［４］。表２为清洗系统的相互作用分析表。
２．２ 清洗系统功能模型的建立
基于系统组件分析，规范的描述它们的功能，并揭示整个技术系统所有组件之间的相互作用关系，识别各个组件的功能类型，包括基本功能、辅助功能、有用功能、有害功能以及过量功能［２］。
功能缺陷：具有储存水功能的零部件重复，功能过量。
３ 基于ＴＲＩＺ理论的清洗系统分析
３．１ 提取技术矛盾［７］
如表５所示，使用裁剪法对功能过量的部件进行裁剪，对裁剪后系统产生的问题进行问题分析和提取技术
矛盾。根据ＴＲＩＺ３９个通用工程参数，选择２６物质或事
图1 TRIZ
理论流程图
图2 清洗系统组件示意图物的数量（指材料、部件及子系统等的数量，它们可以被部分或全部、临时或
永久地改变）［４］，作为改善的参数，选择３３（可操作性）或３６装置的复杂性（指材料、部件及子系统等的数量，它们可以被部分或全部、临时或永久地改变）作为恶化的参数［４］。
３．２ 查矛盾矩阵（如表５）３．３ 发明原理分析
查发明原理［４］，具体如下：
３局部质量：①将物体或环境的同类结构转化成异类结构，②使组成物体的不同部分实现不同的功能，③使
表2 清洗系统相互作用分析表
组件加热体电磁泵控制元件水杯进水管出水管壳体喷淋管蒸汽油污加热体＋＋＋＋＋
电磁泵＋＋＋＋＋＋
控制元件＋＋＋
水杯＋＋＋
进水管＋＋＋＋＋＋＋出水管＋＋＋＋＋壳体＋＋＋＋＋＋喷淋管＋＋＋＋＋蒸汽＋＋＋＋＋＋＋油污
＋＋＋＋＋
表3 清洗系统的功能模型表
零件功能等级性能水平
加热体加热水基本功能正常储存水辅助功能不足
电磁泵储存水基本功能正常传输水辅助功能过量
控制元件控制加热体、电磁泵基本功能正常水杯储存水基本功能过量水管储存水基本功能正常壳体支撑作用基本功能不足喷淋管储存蒸汽基本功能正常蒸汽提供能量基本功能正常油污粘附壳体等有害功能/
表4 技术矛盾
技术矛盾-1技术矛盾-2
如果取消电磁泵和水杯不取消电磁泵和水杯
那么成本低，安装简单
采购成本高，零部件繁琐；
装配工艺复杂
但是
液体无法自动被吸入
到加热体内
液体可自动被吸入加热体内图3 清洗系统功能模型图
表5 矛盾矩阵
恶化
改善
3336
2635,29,25,103,13,27,10
组成物体的每一部分都最大限度的发挥作用；
１０预先作用：①事先完成部分或全部的动作或功
能，②在方便的位置预先安置物体，使其在第一时间发
挥作用，避免时间的浪费；
１３逆向思维：①颠倒过去解决问题的办法，②使物
体中的运动部分静止，静止部分运动，③使一个物体的
位置颠倒；
２５自服务：①使物体具有自补充、自恢复的功能，
②灵活利用废弃的材料、能量与物质［６］；
２７廉价代替品：①用便宜的物体代替昂贵的物体，
同时降低某些质量要求，实现相同的功能；
２９气压或液压结构：将物体的固体部分用气体或液
体代替（如利用气垫、液体静压、流体动压产生缓冲功
能）；
３５物理或化学参数变化：①改变物体的物理状态；
②改变物体的浓度或粘度，③改变物体的柔性，④改变
物体的温度。
参考文献：
作者简介：
[1]蒋磊. 烟机热蒸洗技术的系统设计与研究[J].日用电器, 2019(10): 56-59.
[2] TRIZ 入门导读(七)[J].家电科技, 2010(11):46-47.
[3]吕欣.基于TRIZ 理论中39矛盾矩阵与40创新原则的产品创新设计研究[J].包装工程, 2009(05):211-213.
[4] 黑龙江省科学厅. TRIZ 理论入门导读[M].哈尔滨：黑龙江出版社.[5] 孙永伟. TRIZ-打开创新之门的金钥匙(七)[J].家电科技, 2013(10): 32-33.
[6]杨行.盆栽花卉移栽机设计及关键机构研究[D].北京：北京工业大学, 2013,06.
[7]吕立丰，周海昕，杜文强.基于TRIZ 理论的油烟机滤网系统设计[J].家用电器, 2019(05):34-35.
蒋磊（1990-），男，山东临沂人，硕士学历，机械电子工程专业，研发工程师，目前任职于广东万和电气有限公司厨电事业部，主要从事
家用吸油烟机前沿技术的研发工作。
３．４ 发明原理解决方案
根据发明原理筛选，我们选择通过发明原理１０预先作用：事先完成部分或全部动作或功能。根据该发明原理的启示［４］，取消电磁泵和水杯，将加热腔优化为腔体式，其储水功能可代替电磁泵和水杯的储水功能，调整结构和工艺后的示意图如４所示：用户提前沿箭头方向注入被加热的液体，由杯盖对腔体进行密封。图５为结构的剖视示意图，原理简述如下：加热腔在成型时将加热体包裹在其底部，温控原件设置在加热体一侧，加热产生的高温热水或蒸汽通过水管沿单向阀输送至水路中，最终进入喷射管内。该方案既可以降低采购成本，又能大大提高生产商的装配效率。
如图６所示，用户加水后直接将整个模块推入烟机腔
室内，按要求推至指定位置后，其电路和水路均接通，
启动清洗功能即可，大大降低了用户的操作步骤，提升了用户体验和产品口碑。
４ 结论
本文通过对目前烟机清洗系统的现状技术分析，基于ＴＲＩＺ理论，对各功能组件进行组件分析和功能模型图输出，进而采用裁剪法裁剪掉功能过量的组件，根据技术矛盾和矛盾矩阵查发明原理，最后根据提示，通过预先作用的发明原理，得出系统的优化解决方案。本文研究的技术不仅可降低采购成本和生产商的人工制造成本，同时对提高一次性装配通过率和提升用户体验，均
有一定的益处。本文研究的技术已申请多项国家专利。
图4 优化方案外观图图5 优化方案剖视图
图6 清洗系统组件优化示意图
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