《空气进化器的创新TRIZ》.docx

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《空气进化器的创新TRIZ》

课程报告

课程名称______《创新方法》__

题目名称空气进化器的改良

学生学院________机电工程______

专业班级___机械设计及其自动化_

学号3113000135

学生姓名王琮

指导教师李苏阳

2015年10月23日

摘要

随着生活水平的提高，人们对空气污染防治也愈发重视。

随着人们对空气质量问题的关注度不断提高，能净化室内空气质量的空气净化器逐渐进入人们的视线。

空气净化器是一种能改善室内空气质量的新兴小家电产品，行业起步较晚，人们对空气净化器认识还不够深入。

但随着空气环境的恶化，现在越来越多的人开始关注这种空气净化器产品。

空气净化器作为一种新兴家电产品，各方面还不健全，尤其成本和自身的清洁能力还不能够令人满意，所以要找准设计定位，自主创新，运用TRIZ（TheoryoflnventiveProblemsolving）理论指导空气净化器的创新设计，设计出符合消费者需求并具有市场竞争力的产品

关键词：

空气质量，净化方式，功能需求，成本控制（3—5个）

1绪论

1.1问题领域背景及现状

2012年,雾霾对于空气的污染越来越严重，雾霾也越来越被关注和重视。

实际上，雾和霾是两种不同的天气现象，主要成分包括两种气态污染物二氧化硫、氮氧化物，及最主要的可吸入颗粒物，例如PM2.5。

空气污染对人们的正常生活产生了巨大影响，严重威胁到人们的身心健康，随着生活水平的提高，人们对空气污染防治也愈发重视。

随着人们对空气质量问题的关注度不断提高，能净化室内空气质量的空气净化器逐渐进入人们的视线。

空气净化器是一种能改善室内空气质量的新兴小家电产品，行业起步较晚，人们对空气净化器认识还不够深入。

但随着空气环境的恶化，现在越来越多的人开始关注这种空气净化器产品。

但空气净化器作为一种作为一种新兴产品，目前各方面还不健全，所以空气净化器的创新设计及发展就显得尤为重要。

2问题描述

2.1问题情境描述

众所周知，空气是我们赖以生存的基础，而空气的洁净程度也影响着我们的健康，在注重生活质量的今天，空气净化器的出现恰恰有效的保障了我们的健康，他可以去除空气中的颗粒物，包括过敏原、室内的PM2.5等，同时还可以解决由于装修或者其他原因导致的室内、地下空间、车内挥发性有机物空气污染问题，但对于一款以清洁空气为主的家庭电器，他自身的洁净与方便还不能够令人满意，所以要找准设计定位，自主创新，运用TRIZ（TheoryoflnventiveProblemsolving）理论指导空气净化器的创新设计，设计出符合消费者需求并具有市场竞争力的产品

2.2问题初始情境描述

空气被吸入空气净化器后，由于空气净化器滤网上的活性炭吸附力很强，当滤网进行过滤时，空气中许多有机污染物留在材料上，这就需要我们经常更换滤网，而如果滤网的清洁如果不到位就可能导致再次污染。

2.3系统当前存在的主要问题

需要经常人为地清洁、更换滤网

2.4系统主要缺点出现的情境

如果没有及时的清洁更换、妥善处理滤网，时间一长，就可能导致许多有害气体颗粒堆积，使活性炭丧失吸附能力，不仅影响净化器的运行，还会使净化后的空气恶化

2.5初步解决思路

初步解决思路是在空气净化器中加入半导体材料，将活性炭吸附的各种有机物分解，但半导体材料成本太高，且技术困难

2.6明确要解决的问题

如何解决滤网频繁更换、提高空气净化器净化效率，防止二次污染的问题

2.7对新技术系统的要求

在不影响空气净化率的前提下，空气净化器可以自身有效的清洁，而不需要经常人为地进行清洁滤网的工作

2.8技术系统IFR

IFR流程

求解过程

1,设计的最终目标是什么？

空气净化器循环净化空气的同时自身还可以保持清洁

2，IFR是什么？

室内空气永远清新

3，达到最终理想解的障碍是什么？

循环净化过程中污染物被截留在材料上形成二次污染

4，它为什么称为你的障碍？

净化器中的过滤网，用户需频繁更换

5，什么资源可以帮助你？

净化器本身

6，在其他领域中会其他工具可以解决此问题吗？

利用多相光催化氧化技术，即利用TiO2不断的将过滤网活性炭吸附的各种有机污染物分解为CO2和H2O,从而减少二次污染

3问题分析

3.1系统功能分析与建立功能模型

3.1.1组件分析

技术系统

主要功能

组件

超系统组件

空气净化器

净化空气

机箱外壳

进风网

出风口

多重过滤网

马达

风扇

操控面板

电源

空气

3.1.2相互作用分析

空气净化器工作时，机器内的电机带动扇叶转动产生气流，风扇前方的粒子密度增加。

空气压力也相应增加，而风扇后方的密度会减小，因此会在室内形成循环气流，室内的污染空气及一些污物随着气流从进风口进入设备，在通过进化器内的多重滤网时，空气中的一些污物被多重滤网清除，得到洁净化的空气，再在风扇的作用下，经过净化器风道设计由净化器出风口回到室内

3.1.3建立功能模型

功能分类

功能名称

功能等级

性能水平

评价

机箱外壳

保护进风网

Ax

N

保护出风口

Ax

N

保护过滤网

Ax

N

保护马达

Ax

N

保护风扇

Ax

N

进风网

吸收空气

B

N

出风口

散出气体

B

N

多重过滤网

分离空气

B

I

风扇

移动空气

Ax

N

操控面板

装饰外壳

Ax

N

控制出风口

B

N

控制进风网

B

N

电源

控制面板

B

N

空气

4矛盾问题求解

4.1技术矛盾分析与求解

4.1.1技术矛盾1

Ec1

如何解决滤网频繁更换的问题

If

Then

But

利用多相光催化氧化技术将过滤网活性炭吸附的各种有机污染物分解为CO2和H2O。

增长了滤网的使用周期

增加了成本

4.1.2技术矛盾2

Ec1

如何提高空气进化效率

If

Then

But

空气负离子主动扑捉微尘，聚集沉降增长了多滤网的使用周期

提升了空气净化效率

覆盖范围小

5物场分析及76个标准解应用

5.1技术系统物场模型

图5.1应用物场分析与76个标准解求解流程

1．关键问题

2.相互作用组件

3,物场模型

4,标准解类别

5,新物-场模型

过滤空气后有机污染物留在过滤网上

过滤网

有机污染物

重力场G

F为重力。

S1位过滤网，S2为有机污染物

半导体TiO2

F为重力。

S1位过滤网，S2为有机污染物，S3为光催化剂TiO2.

解决方案：

利用催化氧化技术，在光电转换中进行氧化还原反应。

可以使用综合性能最好的光催化剂TiO2使反应发生，它能够不断地将滤网上的活性炭吸附的各种有机物分解，使活性炭重新激活，从而达到清洁过滤网的目的。

6方案评价

6.1方案列表说明

表6.1TRIZ方法和工具

序号

名称

方案描述

1

被动吸附过滤式的净化

用风机将空气抽入机器，通过内置的滤网过滤空气，主要能够起到过滤粉尘、异味、有毒气体和杀灭部分细菌的作用。

2

无滤网主动式净化

向空气中释放净化灭菌因子，通过空气会扩散的特点，到达室内的各个角落对空气进行无死角净化。

3

使用半导体TiO2对滤网进行处理

使用TiO2将滤网活性炭上的有机物分解为无害的CO2和H2O，有效的避免了二次污染

7结论与课程学习心得

通过半个学期的TRIZ理论的学习，在老师的悉心教导下，我们受益匪浅。

我们明白了创新活动的核心是“新”，它或者产品的结构、性能和外部特征的变革，或者是造型设计、内容的表现形式和手段的创造，或者是内容的丰富和完善。

通过课程TRIZ理论的学习，使我对TRIZ理论有了更新更深的了解。

TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。

首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式；其次，各种技术难题和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力；第三，技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大效益的功能。

在这个学习和设计的过程中，也遇到不少设计困难。

我们通过查阅书本，参考网上对于输液系统设计的相关文献，以及咨询医务人员的工作经验，克服了设计过程中的瓶颈。

非常感谢学校给我们安排了TRIZ理论设计的课程，让我们领略到创新的乐趣和作为一个工科生应有的素养。

参考文献

[1]李明《中国环境保护》．北京：

高等教育出版社，1979：

15-18,31．

[2]

[3]

[4]