TRIZ理論在家用加濕器設計中的應用

隨著科技的發展，人們越來越注重開發一些能幫助人類生活的更加舒適健康的產品。在這些產品中，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。加濕器的技術與外觀形式的發展，反映出人們不斷賦予產品新的定義與思想。

1 加濕器的發展歷程

1.1 家用加濕器的發展背景

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，早上起床經常感覺口干嗓子疼、皮膚起皮等癥狀，這都是因為空氣干燥引起的，干燥還加速體內水分流失，加速身體的老化，容易引起呼吸系統疾病，造成流感細菌的快速傳播。此外，由于干燥的空氣容易產生靜電，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。醫學研究表明，居室濕度達到45～65%RH時，人的身體、思維皆處于最佳狀態，無論工作、休息都可收到理想的效果，所以調節空氣濕度是很有必要的。

在加濕器出現前，人們為了讓空氣濕潤，就在屋子里潑灑水或者放盆水，通過水的自然蒸發來加濕空氣，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，于是加濕器便應運而生。加濕器最早應用于工業，后來才慢慢開始向家用發展。1987年，北京亞都科技生產出了中國第一臺家用加濕器。

1.2 家用加濕器的發展史

早在20世紀50年代，日本就出現了加濕器。最早出現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60年代，出現了電熱和電極式加濕器。電熱式加濕器是根據電流通過電阻產生熱，電能轉換成熱能的原理，電加熱管浸沒在水中，電熱管產生熱量，從而使水沸騰變成水蒸汽，通過蒸汽擴散裝置把水蒸汽送入空氣從而達到加濕的目的（圖1）。電熱加濕器加濕出來的水霧是溫熱的，冬天使用更加舒適。電熱式加濕器的性能穩定而且可靠，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，容易造成額外風險。電極式加濕器多用于工業上，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。但它仍有耗能、電極板結垢、壽命短等問題。此外，由于它需要利用水中礦物質來導電，不能使用純凈水。

19世紀末到20世紀初，在物理學上發現了壓電效應與反壓電效應之后，人們解決了利用電子學技術產生超聲波的辦法。到了20世紀70年代，超聲波技術已經處于成熟階段，由于超聲波具有傳播的方向性好、穿透能力強的特點，這一技術被用于加濕器。超聲波加濕器的原理是置于水箱底部的振動子將發振回路產生的超聲波發射到水中，由于超聲波的能量，水面產生氣蝕狀的水柱，周圍產生水霧，再由風機將水霧吹至室內，實現對空氣加濕（圖3）。超聲波加濕器體積小，加濕強度大，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，對水質要求高，如果使用不純的水，造成細菌繁殖、“白粉”污染等后果。

20世紀70年代，高壓噴霧式加濕器出現在大眾視野。高壓噴霧加濕器多用于工業，工作原理是通過產生冷水霧增加空氣濕度，借助輔助設備高壓柱塞泵，對水進行加壓，迫使水在高壓狀態下急速通過管道從霧化噴頭噴出，產生冷水霧，然后釋放到周圍空氣中，提高空氣濕度，改善空氣質量。此種加濕器的特點是能隨空氣的相對濕度自動調節，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80年代出現了純凈型加濕器，直接蒸發型加濕器通常也被稱為純凈型加濕器。純凈加濕技術則是加濕領域剛剛采用的新技術，通過分子篩蒸發技術，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、顆粒物進行過濾凈化，再經風動裝置將濕潤潔凈的空氣送到室內，從而提高環境濕度和潔凈度。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。

現在加濕器也有很多和空調結合的例子。和空調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，淋濕濕膜內部的所有層面，同時被濕膜材料吸收，形成均勻的水膜。當干燥的風通過濕膜材料時，干燥的空氣和濕潤的濕膜表面有較大面積的接觸，從而達到較大的水份蒸發量。大量水分子隨風送入需加濕的空間，使空氣的濕度增加，從而達到加濕的目的（圖4）。

目前家用加濕器市場的產品主要分為超聲波加濕器、直接蒸發型加濕器和電熱式加濕器3類。其中，直接蒸發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用

2.1 TRIZ理論在加濕器工作原理中的應用

縱觀家用加濕器的發展史，各類型對應的TRIZ理論應用如表1所示。

2.2 TRIZ理論在加濕器產品形態材質中的應用

圖5中小熊加濕器采用了輻射隔離裝置，將有效阻隔機器工作時產生的電磁波，真正零輻射加濕。采用四層凈水濾芯，三重空氣凈化系統（無紡布凈化網、活性炭層、銀離子涂層）有效凈化水質。指示燈暗藍表示通電待機，高藍表示工作狀態，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，在原來的基礎上可通過旋鈕調節出霧量大小，并且增加沒水可自動斷電功能。這個產品后增加的功能體現了TRIZ理論中的曲面化（圖7）、預補償、動態化原理。

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

隨著人們對設計的思考，近幾年出現了新型加濕器，這些新型加濕器采用納米技術，采用植物吸水的原理，創造了天然蒸發器，只需加入普通水，即可自然揮發，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，使用者可根據自身想法改變這些“植物”的形態，并且不需要電，環保高效，是加濕器的發展趨勢。這些新型的加濕器運用了TRIZ理論中的自服務、維度變化、復合材料、動態化原理。

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實現小范圍的加濕效果。加濕器的基座就是它的充電器，使用USB充電，十分方便。平時的直立狀態就是關機，想要開啟只需轉動吸管略掰一下，LED指示燈亮即為開啟。用到的TRIZ原理有分離、預操作、嵌套。

3 加濕器的發展趨勢分析

從剛開始出現加濕器到如今，加濕器越來越注重健康、環保、時尚、自然、多功能化，所運用的TRIZ理論也越來越廣泛。

外觀設計的多樣性和時尚化已經成為近年來家用加濕器的發展趨勢，所以今后的加濕器會呈現多元化的發展，體積小巧精致，維數多變，曲面化的加濕器會更多。可以利用TRIZ理論中的動態化、復合材料、柔性殼體或薄膜等原理。

在技術和內部結構上，隨著生活水平的提高和一些新興產業的出現，加濕器必將會越來越高效、安全、環保，操作也更加人性化，人機方面越來越和諧。原有的動力裝置會逐漸消失，采用新型的復合材料，變有害為有利，真正實現環保。

4 結論

從20世紀50年代到今天，加濕器在國外得到了長足的發展，從一開始僅僅實現空氣加濕功能到現在人們傾心的時尚產品，技術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展歷程，可以發現未來的加濕器是多元化的。根據科學的進步和設計形態不斷改進，加濕器發展得會越來越快，不斷突破。盡管加濕器已經發展得很成熟，但在中國卻只有30年的發展歷史，如何更好地通過TRIZ理論實現加濕器的設計突破，成為產品的一個里程碑，是中國設計師在未來設計加濕器的突破口。 責編/劉紅偉

參考文獻

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[7]搜狗百科.《加濕器》http：//baike.sogou.com/

[8]圖片來源：http：//ai.taobao.com/

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