基于TRIZ理論的國內(nèi)灶具演變發(fā)展分析

1.引言

“灶，炊穴也。” 灶，本義指用土砌成的，供烹煮食物、燒水的設備。隨著時代的發(fā)展，對于灶具的定義也不再僅僅局限于此。簡單地說，灶具就是容納燃料或控制熱量或承載炊具的一個產(chǎn)品。

在幾千年的生活中，灶具起到了非同一般的作用，它結(jié)束了人們?nèi)忝嬔匀伙嬍车臓顟B(tài)，并日益成為人們生活中不可或缺的器具。灶具承載著人們對食物的需求和生活質(zhì)量的訴求，在其發(fā)展演變的過程中，經(jīng)歷了從無到有，從簡單到復雜的過程。灶具的使用和普及是人類文明史上一個重要的里程碑，對人類的進化發(fā)展有著不可替代的作用。

灶的發(fā)展是一個漫長的過程，其設計演變過程不但遵循著技術(shù)系統(tǒng)進化法則和進化規(guī)律，同時還受周圍環(huán)境的影響，諸如文化、政治因素。隨著灶的發(fā)展，中華民族書寫了一部關(guān)于灶具發(fā)展的史籍。

2.灶具發(fā)展史及TRIZ理論的應用

中石器時代和新石器時代，人們使用的篝火、火塘的形式應該就是灶具的前身。當時生存的原始人們居住在野外，因為需要遮風擋雨，所以要求居所盡量是密封的，但是使用灶具時又需要排煙，因此居所又應該盡量是敞開的，這是一個物理沖突。為了解決這個沖突，原始人們創(chuàng)造了半包圍式樣的穴居篝火（圖1），這里應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第1條—分割原理，將完全密封的空間分割出一個聯(lián)通空間，供排煙使用，同時又盡量保證了空間的相對密封性。火塘的出現(xiàn)是原始人們希望對火加強控制而出現(xiàn)的灶的形式（圖2），原始人類不是在地面向上搭建出一個聚攏火的結(jié)構(gòu)，而是反向地下挖出一個聚攏火的結(jié)構(gòu)來，其中應用了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第13條—反置原理。

在河姆渡時期出現(xiàn)了各型的陶灶（圖3），在這個時期的陶灶上面，為了達到比較好的排煙效果，原始人們在陶灶上打出許多孔來，以供排煙，同時又可以透過火而隔絕燃料，使灶具部分變成了多孔的材料，此處應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第31條—使用多孔性材料這個原理。

戰(zhàn)國時期有款提梁虎形青銅灶（圖4），這個青銅灶由灶身、煙囪、提鏈以及與之相配的平底釜和甑等幾部分構(gòu)成，可進行拆裝。這種結(jié)構(gòu)設計使灶具攜帶起來更方便，非常適合軍旅使用。這里應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第1條—分割原理和第5條—組合原理。另外，灶身內(nèi)壁上分布有小尖狀結(jié)構(gòu)，在上面搪了泥，這樣可以使灶內(nèi)熱量不易散失，節(jié)約燃料，有效解決了青銅材質(zhì)本身熱量易散失的問題，提高了灶的熱效率，應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第40條—復合材料這個原理。

東漢后期出現(xiàn)在灶身兩邊懸掛水缸的陶灶（圖5），利用灶的熱量給懸掛水缸里的水加熱，方便人們使用熱水，從而更加充分利用了灶膛的熱量。這里運用到了提高理想化程度的方法6—利用資源。

在魏晉南北朝時期的西晉灶中出現(xiàn)了兩個灶口的合成灶（圖6），可同時在兩個灶口烹飪食物或燒水，更好地利用熱量，提高效率，應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第5條—組合原理。

宋代能見到多層蒸籠（圖7），多個蒸籠重疊放起來，更充分利用熱量，應用了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第7條—重疊放置原理。

明清是廚房格局的定型期，此時灶的形制和功能并沒有根本的變化，以江蘇啟東三眼灶為例（圖8），這個灶臺的煙箱連接著灶塘和煙囪，煙霧在此經(jīng)過并流入煙囪，是灶臺與灶門的雙層隔離墻，由于煙箱內(nèi)有煙霧產(chǎn)生的熱量，因此煙箱周圍十分干燥。在煙箱中開有一到兩個稱為焦心或焦心洞的內(nèi)凹空間，用來擱置火柴、食鹽、醋、醬油等物品，不僅可以防潮防濕，而且方便烹飪時隨時拿取使用。這里應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第13條—反置原理，以及提高理想化程度的方法6—利用資源。另外，此灶具已經(jīng)具有了風箱部分，風箱在明代已出現(xiàn)，宋應星在《天工開物》一書中已有記載，其作用是把形成的氣流壓送到灶塘內(nèi)，增加空氣的對流，促使柴薪充分燃燒，提高熱效率。其中正應用了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第25條—自我服務原理。另外以江南地區(qū)農(nóng)家靠壁灶為例（圖9），將長方形的灶臺做成圓筒形，方面了操作使用，避免了棱角的傷害，此做法應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第14條—曲面化的原理。

自第一次鴉片戰(zhàn)爭開始，中國的國門被列強打開，傳統(tǒng)的生活方式、飲食習慣和烹飪方式便受到了影響，隨后至當代逐漸出現(xiàn)燃氣灶、電熱灶、電磁灶、微波灶等現(xiàn)代產(chǎn)品。燃氣灶的發(fā)明使用是灶具發(fā)展史上的一個重大突破（圖10），具有里程碑式的意義。能源上，燃氣灶結(jié)束了以固體柴草為燃料的時代，以可燃氣體代之，同時，一定程度上結(jié)束了灶具作為容納燃料的容器的時代，可使燃料單獨儲存在燃料瓶中。應用到了技術(shù)系統(tǒng)進化法則進化規(guī)律9—系統(tǒng)的分割。另外，在燃氣灶上火的大小實現(xiàn)了輕松調(diào)節(jié)，使其在大小之間可以動態(tài)變化，運用到了技術(shù)系統(tǒng)進化法則5—動態(tài)性進化法則。

電磁爐的出現(xiàn)是灶具發(fā)展史又一重大突破（圖11），它打破了傳統(tǒng)的明火烹調(diào)方式，采用磁場感應電流的加熱原理。電磁爐是通過電路產(chǎn)生交變磁場，當用含鐵質(zhì)的鍋具底部放置于灶面時，鍋具切割交變磁感線而在鍋具產(chǎn)生交變電流，鍋具鐵原子高速無規(guī)則運動，互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能，融入了電磁場的概念，構(gòu)成了一個物場模型：人—電磁場—食物或水，是一個有效完整系統(tǒng)。微波爐應用了微波加熱的原理（圖12），簡單說來就是：當微波輻射到食品上時，食品中的水分子，將隨微波場而變動，相鄰分子間的相互作用，產(chǎn)生了類似震動摩擦的現(xiàn)象，使水溫升高，因此，食品的溫度也就上升了。用微波加熱的食品，其內(nèi)部也同時被加熱，應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造理論中的第18條—機械振動原理。

灶具經(jīng)歷了漫長的發(fā)展演變過程，整個發(fā)展過程遵循著技術(shù)系統(tǒng)進化法則，不斷應用著40條發(fā)明創(chuàng)造理論，也不斷向理想化進步。

3.灶具發(fā)展演變方向和規(guī)律分析

從灶具使用能源種類來說，經(jīng)歷了柴草灶具、燃氣灶具、電磁灶具、微波灶具的過程，應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造原理中的第35條—轉(zhuǎn)換物體之物理、化學狀態(tài)的原理。

從制造灶具材料來說，經(jīng)歷了陶、青銅、鑄鐵、鋼或其他材料等的過程，也應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造原理中的第35條—轉(zhuǎn)換物體之物理、化學狀態(tài)的原理。

同時也經(jīng)歷了從明火到無明火的過程，柴草、燃氣灶具均能看到明火，電磁、微波灶具看不到明火，從宏觀原理到微觀原理應用的過程，從宏觀上點燃燃料獲取熱量到應用電子、微波微觀原理，符合技術(shù)系統(tǒng)進化法則7—向微觀級進化法則。

也經(jīng)歷了由不易控制到能夠輕松控制的過程。先前的靠填放燃料多少控制熱量是不容易被控制的、不精確的，近代出現(xiàn)的有調(diào)節(jié)熱量大小的旋鈕或按鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)容易和較為精確的熱量調(diào)控，應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造原理中的第24條—調(diào)節(jié)器的原理，并且符合進化規(guī)律中8—提高系統(tǒng)的自動化程度。

進化過程中固定式灶具與可移動式灶具交替出現(xiàn)發(fā)展，應用到了40條發(fā)明創(chuàng)造原理中的第45條—動態(tài)性的原理。

4.灶具未來發(fā)展趨勢分析

著重開發(fā)有核心競爭力產(chǎn)品，各自應有各自的個性化、差異化產(chǎn)品，不僅僅圍繞著節(jié)能、熱效率開辟環(huán)保、安全、健康等新理念，更有著科學技術(shù)的不斷發(fā)展作為有力的保障。如熱水器的安全裝置，其他灶具的缺氧保護裝置、過壓保護裝置、熄火保護裝置、停水溫升保護裝置、風壓保護裝置、防干燒保護裝置等，既提升了產(chǎn)品的安全性，也實現(xiàn)了產(chǎn)品的差異化。但對于燃氣灶來說，其研發(fā)還應在功能上進行拓展和優(yōu)化，提高熱效率和節(jié)能仍然是是兩個大主題。另外，目前燃氣灶操控方式仍然是以手動旋鈕點火和進行火力調(diào)節(jié)為主，相對于其他電器產(chǎn)品，顯得古老又傳統(tǒng)。因此提升燃氣灶具的智能化是未來發(fā)展趨勢，首先要解決灶具控制系統(tǒng)及其執(zhí)行機構(gòu)與其它電器聯(lián)動、自動烹調(diào)、聯(lián)網(wǎng)操控等問題。灶具智能化是一個循序漸進的過程，既需要控制技術(shù)的支撐，更需要市場用戶的認可。

一體化嵌入式灶具面板在外觀工業(yè)設計和材料選擇上還有較多的空間，如何滿足青年人的審美和使用習慣，融合技術(shù)和情感是一個新的探討方向；更能夠營造一個更舒適、潔凈的廚房環(huán)境的灶具產(chǎn)品和理念才更能讓消費者接受。

責編/劉紅偉

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