《空氣進化器的創(chuàng)新,TRIZ》

1、課 程 報 告 課程名稱_創(chuàng)新方法 _ 題目名稱 空氣進化器的改良 學(xué)生學(xué)院_機電工程_ 專業(yè)班級_機械設(shè)計及其自動化_學(xué) 號 3113000135 學(xué)生姓名 王琮 指導(dǎo)教師 李蘇陽 2015 年 10 月 23 日摘 要隨著生活水平的提高，人們對空氣污染防治也愈發(fā)重視。隨著人們對空氣質(zhì)量問題的關(guān)注度不斷提高，能凈化室內(nèi)空氣質(zhì)量的空氣凈化器逐漸進入人們的視線?？諝鈨艋魇且环N能改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的新興小家電產(chǎn)品，行業(yè)起步較晚，人們對空氣凈化器認識還不夠深入。但隨著空氣環(huán)境的惡化，現(xiàn)在越來越多的人開始關(guān)注這種空氣凈化器產(chǎn)品?？諝鈨艋髯鳛橐环N新興家電產(chǎn)品，各方面還不健全，尤其成本和自身的清潔能力還

2、不能夠令人滿意，所以要找準設(shè)計定位，自主創(chuàng)新，運用TRIZ(Theory of lnventive Problem solving)理論指導(dǎo)空氣凈化器的創(chuàng)新設(shè)計，設(shè)計出符合消費者需求并具有市場競爭力的產(chǎn)品關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量，凈化方式，功能需求，成本控制（35個）1 緒 論1.1 問題領(lǐng)域背景及現(xiàn)狀2012年,霧霾對于空氣的污染越來越嚴重，霧霾也越來越被關(guān)注和重視。實際上，霧和霾是兩種不同的天氣現(xiàn)象，主要成分包括兩種氣態(tài)污染物二氧化硫、氮氧化物，及最主要的可吸入顆粒物，例如PM2.5。 空氣污染對人們的正常生活產(chǎn)生了巨大影響，嚴重威脅到人們的身心健康，隨著生活水平的提高，人們對空氣污染防治也愈發(fā)重

3、視。隨著人們對空氣質(zhì)量問題的關(guān)注度不斷提高，能凈化室內(nèi)空氣質(zhì)量的空氣凈化器逐漸進入人們的視線?？諝鈨艋魇且环N能改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的新興小家電產(chǎn)品，行業(yè)起步較晚，人們對空氣凈化器認識還不夠深入。但隨著空氣環(huán)境的惡化，現(xiàn)在越來越多的人開始關(guān)注這種空氣凈化器產(chǎn)品。 但空氣凈化器作為一種作為一種新興產(chǎn)品，目前各方面還不健全，所以空氣凈化器的創(chuàng)新設(shè)計及發(fā)展就顯得尤為重要。2 問題描述2.1 問題情境描述眾所周知，空氣是我們賴以生存的基礎(chǔ)，而空氣的潔凈程度也影響著我們的健康，在注重生活質(zhì)量的今天，空氣凈化器的出現(xiàn)恰恰有效的保障了我們的健康，他可以去除空氣中的顆粒物，包括過敏原、室內(nèi)的PM2.5等，同時還可

4、以解決由于裝修或者其他原因?qū)е碌氖覂?nèi)、地下空間、車內(nèi)揮發(fā)性有機物空氣污染問題，但對于一款以清潔空氣為主的家庭電器，他自身的潔凈與方便還不能夠令人滿意，所以要找準設(shè)計定位，自主創(chuàng)新，運用TRIZ(Theory of lnventive Problem solving)理論指導(dǎo)空氣凈化器的創(chuàng)新設(shè)計，設(shè)計出符合消費者需求并具有市場競爭力的產(chǎn)品2.2問題初始情境描述空氣被吸入空氣凈化器后，由于空氣凈化器濾網(wǎng)上的活性炭吸附力很強，當(dāng)濾網(wǎng)進行過濾時，空氣中許多有機污染物留在材料上，這就需要我們經(jīng)常更換濾網(wǎng)，而如果濾網(wǎng)的清潔如果不到位就可能導(dǎo)致再次污染。2.3系統(tǒng)當(dāng)前存在的主要問題需要經(jīng)常人為地清潔、更換濾

5、網(wǎng)2.4系統(tǒng)主要缺點出現(xiàn)的情境如果沒有及時的清潔更換、妥善處理濾網(wǎng)，時間一長，就可能導(dǎo)致許多有害氣體顆粒堆積，使活性炭喪失吸附能力，不僅影響凈化器的運行，還會使凈化后的空氣惡化2.5初步解決思路初步解決思路是在空氣凈化器中加入半導(dǎo)體材料，將活性炭吸附的各種有機物分解，但半導(dǎo)體材料成本太高，且技術(shù)困難2.6 明確要解決的問題如何解決濾網(wǎng)頻繁更換、提高空氣凈化器凈化效率，防止二次污染的問題2.7對新技術(shù)系統(tǒng)的要求在不影響空氣凈化率的前提下，空氣凈化器可以自身有效的清潔，而不需要經(jīng)常人為地進行清潔濾網(wǎng)的工作2.8 技術(shù)系統(tǒng)IFRIFR流程求解過程1, 設(shè)計的最終目標(biāo)是什么？空氣凈化器循環(huán)凈化空氣的同

6、時自身還可以保持清潔2，IFR是什么？室內(nèi)空氣永遠清新3，達到最終理想解的障礙是什么？循環(huán)凈化過程中污染物被截留在材料上形成二次污染4，它為什么稱為你的障礙？凈化器中的過濾網(wǎng)，用戶需頻繁更換5，什么資源可以幫助你？凈化器本身6，在其他領(lǐng)域中會其他工具可以解決此問題嗎？利用多相光催化氧化技術(shù)，即利用TiO2不斷的將過濾網(wǎng)活性炭吸附的各種有機污染物分解為CO2和H2O,從而減少二次污染3 問題分析3.1 系統(tǒng)功能分析與建立功能模型3.1.1 組件分析技術(shù)系統(tǒng)主要功能組件超系統(tǒng)組件空氣凈化器凈化空氣機箱外殼進風(fēng)網(wǎng)出風(fēng)口多重過濾網(wǎng)馬達風(fēng)扇操控面板電源空氣3.1.2 相互作用分析空氣凈化器工作時，機器內(nèi)

7、的電機帶動扇葉轉(zhuǎn)動產(chǎn)生氣流，風(fēng)扇前方的粒子密度增加?？諝鈮毫σ蚕鄳?yīng)增加，而風(fēng)扇后方的密度會減小，因此會在室內(nèi)形成循環(huán)氣流，室內(nèi)的污染空氣及一些污物隨著氣流從進風(fēng)口進入設(shè)備，在通過進化器內(nèi)的多重濾網(wǎng)時，空氣中的一些污物被多重濾網(wǎng)清除，得到潔凈化的空氣，再在風(fēng)扇的作用下，經(jīng)過凈化器風(fēng)道設(shè)計由凈化器出風(fēng)口回到室內(nèi)3.1.3 建立功能模型功能分類功能名稱功能等級性能水平評價機箱外殼保護進風(fēng)網(wǎng)AxN保護出風(fēng)口AxN保護過濾網(wǎng)AxN保護馬達AxN保護風(fēng)扇AxN進風(fēng)網(wǎng)吸收空氣BN出風(fēng)口散出氣體BN多重過濾網(wǎng)分離空氣BI風(fēng)扇移動空氣AxN操控面板裝飾外殼AxN控制出風(fēng)口BN控制進風(fēng)網(wǎng)BN電源控制面板BN空氣4

8、 矛盾問題求解4.1 技術(shù)矛盾分析與求解4.1.1 技術(shù)矛盾1Ec1如何解決濾網(wǎng)頻繁更換的問題IfThen But 利用多相光催化氧化技術(shù)將過濾網(wǎng)活性炭吸附的各種有機污染物分解為CO2和H2O。增長了濾網(wǎng)的使用周期增加了成本4.1.2 技術(shù)矛盾2Ec1如何提高空氣進化效率IfThen But 空氣負離子主動撲捉微塵，聚集沉降增長了多濾網(wǎng)的使用周期提升了空氣凈化效率覆蓋范圍小5 物場分析及76個標(biāo)準解應(yīng)用5.1 技術(shù)系統(tǒng)物場模型 圖5.1 應(yīng)用物場分析與76個標(biāo)準解求解流程1關(guān)鍵問題2.相互作用組件3,物場模型4,標(biāo)準解類別5,新物-場模型過濾空氣后有機污染物留在過濾網(wǎng)上過濾網(wǎng)有機污染物重力場G

9、S1S2F F為重力。S1位過濾網(wǎng)，S2為有機污染物半導(dǎo)體TiO2S3S1S2FF為重力。S1位過濾網(wǎng)，S2為有機污染物，S3為光催化劑TiO2.解決方案：利用催化氧化技術(shù)，在光電轉(zhuǎn)換中進行氧化還原反應(yīng)?？梢允褂镁C合性能最好的光催化劑TiO2使反應(yīng)發(fā)生，它能夠不斷地將濾網(wǎng)上的活性炭吸附的各種有機物分解，使活性炭重新激活，從而達到清潔過濾網(wǎng)的目的。6 方案評價6.1 方案列表說明表6.1 TRIZ方法和工具序號名稱方案描述1被動吸附過濾式的凈化用風(fēng)機將空氣抽入機器，通過內(nèi)置的濾網(wǎng)過濾空氣，主要能夠起到過濾粉塵、異味、有毒氣體和殺滅部分細菌的作用。2無濾網(wǎng)主動式凈化向空氣中釋放凈化滅菌因子，通過空

10、氣會擴散的特點，到達室內(nèi)的各個角落對空氣進行無死角凈化。3使用半導(dǎo)體TiO2對濾網(wǎng)進行處理使用TiO2將濾網(wǎng)活性炭上的有機物分解為無害的CO2和H2O，有效的避免了二次污染7 結(jié)論與課程學(xué)習(xí)心得通過半個學(xué)期的TRIZ理論的學(xué)習(xí)，在老師的悉心教導(dǎo)下，我們受益匪淺。我們明白了創(chuàng)新活動的核心是“新”，它或者產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能和外部特征的變革，或者是造型設(shè)計、內(nèi)容的表現(xiàn)形式和手段的創(chuàng)造，或者是內(nèi)容的豐富和完善。通過課程TRIZ理論的學(xué)習(xí)，使我對TRIZ理論有了更新更深的了解。TRIZ理論的核心思想主要體現(xiàn)在三個方面。首先，無論是一個簡單產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，其核心技術(shù)的發(fā)展都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進化規(guī)律和模式；其次，各種技術(shù)難題和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力；第三，技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用最少的資源實現(xiàn)最大效益的功能。 在這個學(xué)習(xí)和設(shè)計的過程中