人性化設計理念在家用壓力鍋結構創新中的應用

伍尚凱，蘇惠斌，陳育貴，黃志榮，吳瓊

（1.廣東凌豐家居用品股份有限公司，廣東 云浮 527400；2.南京工業大學藝術設計學院，江蘇 南京 211816）

0 引言

民以食為天，人們飲食、烹飪需求的多樣化促進了各品類、功能炊具的開發與創新設計。家用不銹鋼壓力鍋作為炊具的重要一員，憑借其制作食物的特殊技術性能和市場售價高等特點而被特定需求的用戶群體和企業經營創收所青睞。但必須意識到所面臨的重要問題，國內大多數企業對于壓力鍋結構等核心技術創新及使用方式等人性化設計方面掌握不夠。因此，有必要結合人性化設計理念來探究壓力鍋的核心技術創新亮點，以便為相關企業的設計活動明確關鍵技術突破點和創新方向，從而落實行之有效的產品創新，最終讓家用壓力鍋能更好地為提升民生幸福感服務及促進產業發展。

1 人性化設計理念概述

人性化設計強調堅持以人為本的設計理念，關注到用戶物質需求（生理、行為習慣）與精神需求（思維觀念、心理、情感、情緒及認知等），包括安全可靠、實用（技術、功能）、美觀（風格、造型）、便捷舒適（觸覺方面的人機交互、結構、材料及工藝；視覺方面的形與色、元素及肌理）、人文（文化、關懷及可持續）和商業經濟等方面，涉及科學技術理性和文化藝術感性層面，兼顧個性、多樣（多功能、通用、包容）及精細化體貼等特點[1-3]。產品的人性化設計以人機工程學為基礎，追求人、產品和環境關系的和諧，它是人類自身需求的特點對設計的內在要求[4]。人性化設計理念應用廣泛，滲透到現代人生活方式及工業產品設計的方方面面，包括汽車設計、裝備設計、電子產品及日用家電與廚具等。家用廚具中的壓力鍋與人們的生活關系密切，如何依據人性化設計理念及特點進行壓力鍋的創新設計值得設計人員深入思考，以求設計品能更好地滿足提升生命質量及產業經營等方面的價值訴求。

2 家用壓力鍋結構創新

2.1 家用壓力鍋創新途徑

家用壓力鍋這一民生日用炊具在人們餐飲、烹飪等需求方面具有重要價值。壓力鍋區別于普通鍋具，一方面是對于壓力的控制要求；另一方面是技術水平（結構復雜、裝配零部件及工藝繁多）的相對復雜。其原理是通過密閉的鍋內空間來控制壓力大小，進而控制蒸汽及沸點溫度，最終實現食物烹飪的多樣化、多口感、快捷、營養豐富及跨越地理海拔限制。其主要用材包括不銹鋼、鋁合金及鑄鐵等，不銹鋼較昂貴，但質感佳、使用壽命較長、雙層保溫高效節能；鋁合金較便宜、質量輕、導熱快，但不耐用。其細分種類按壓力大小、技術水平、灶臺能源環境等差異分可為高壓鍋、微壓鍋、純機械式、明火加熱式、電加熱（機電一體化）及智能式等，其中機電兼具型壓力鍋技術難度相對更高。

隨著我國社會經濟水平提升、技術進步、人們生活節奏加快及生活質量的提高，消費者對于廚具的重視程度逐漸增強，這有力促成了用戶對家用壓力鍋需求層次的升級，促進了壓力鍋產品的使用率提高和創新步伐加快[5]。家用壓力鍋創新的途徑多樣，一方面是系統性的創新，整合了市場商業趨勢、設計、技術、消費群體訴求、人文等宏觀因素；另一方面，包括產品設計內部要素如結構、外觀造型（方法、題材、符號）、功能、使用方式、CMF、細分品類、灶臺環境適應性等微觀層面的創新。家用壓力鍋產品創新的目的是以創造性、協調性、差異化及可視化的方式來解決問題，從而滿足生活與生產方面的用戶需求和市場經濟需要，最終塑造具有實用、審美、人文及經濟等多元價值的創新型產品。文章重點從純機械式不銹鋼壓力鍋的結構要素展開相關研究。

2.2 家用壓力鍋結構創新

家用壓力鍋結構創新是設計內部要素途徑的創新。純機械式壓力鍋的技術水平受結構、工藝、材料等因素影響，其中結構則甚為關鍵，包括鍋體的內、外結構，如鍋蓋控制方面的開合結構、鍋身能量轉換方面的儲能結構、氣閥熱傳導方面的散氣結構（安全性）等，應注重確保內部結構的操作控制、能量轉換和動力運輸的可靠性，以及裝配連接件的標準化[6]。

目前壓力鍋常用的壓力結構系統中，“匚(fang)”式結構是較為主流的。這是一種精度較高的壓控式、閉環式壓力控制方式，很好地解決了壓力安全性及控制問題，同時可以大幅減少原材料，這種結構從理論上來說幾乎可把壓力爆炸的發生率控為零[7-8]。此外，匚式結構有利于減少沸騰烹飪及汽化熱的損失，有效地保持食物形體及營養成分[9]。結構的合理、安全可靠及巧妙性等方面影響到與技術、材料等的良好匹配，影響產品整體的安全性、功能的運行平穩性以及人機交互的舒適性等。綜合來看，壓力鍋結構創新關系到技術的可靠、用戶使用的整體舒適體驗、市場銷售的品質口碑及長遠經濟效益。此外，家用壓力鍋結構創新也應遵循一定的重要程度等級區分，首先重視安全合理性，其次是高效節能性、便捷舒適性及個性美觀性等。明確結構創新點的主次，以便切實、嚴謹科學地落實新產品。

3 家用壓力鍋結構人性化設計

主要從家用不銹鋼壓力鍋的結構創新中探究人性化設計，具體體現在不同部件的安全性、高效性及便捷舒適性，多方面的人性化考慮共同促成用戶與產品、環境的和諧關系。

3.1 氣閥的壓力控制安全性

氣閥是壓力鍋蓋子上的重要結構部件之一，結構的合理性、力學可靠性、材料耐用性等方面的安全性問題是首要考慮的，這些都為設計的人性化奠定基礎。氣閥的作用是方便用戶及時控制壓力大小（必要時快速泄壓），由此掌握食物的形狀變化、口感及健康程度。

以凌豐品牌的一款高性能熱銷壓力鍋為例，其設計符合壓力鍋GB15066-2004的壓力安全標準，其氣閥系統具有多重安全結構的防護屏障，包括氣閥旋鈕結合安全閥孔、安全窗口來共同實現壓力的安全控制[5]。此款壓力鍋通過“匚”式夾鉗口弧形的壓力開合結構，將鍋體與鍋蓋緊緊箍住，氣密性十分牢靠。氣閥旋鈕（電木或不銹鋼材質）可以調節高中低壓（5、60、90及120kPa等）級別的壓力差設定，也可以是零壓差能控制鍋內氣壓在0至1.2bar之間；安全閥孔的作用，當鍋內壓力超過預設值時，閥孔自動開啟釋放多余蒸汽，從而保障鍋具及人身安全；閥孔的作用，在鍋內有壓力時，阻礙按鍵開關無法輕易打開鍋蓋；安全窗口的作用，當鍋內固定壓力值過大且無法通過壓力氣閥調節及安全閥孔釋放壓力時，安全窗口內的密封硅膠圈會在一分鐘內迅速及時微調，將蒸汽從安全窗口排出，由此更精密度地控制鍋內不同的氣壓值以達到理想的烹飪效果和更高安全級別。氣閥安全系統結構有效避免了人身傷害（防燙）及其他物品的損壞，確保了廚房烹飪環境的整體安全性，營造了人機環境的和諧。壓力鍋的氣閥安全系統如下圖1所示。

圖1 壓力鍋的氣閥安全系統

3.2 鍋身的烹飪方式高效性

傳統壓力鍋的單層鍋身已不能很好地起到隔熱保溫、免火續煮（燜燒）功能，實用性，便利性也大打折扣。如何做到充分利于熱能，離不開雙層不銹鋼真空夾層結構密封技術（結合單向排氣閥對氣壓做出相應的反應），由此便于避免熱能的損失及維持鍋內蒸汽壓，達到儲能、節能、省時及高效率烹飪的目的[10]。針對目前市場上的不銹鋼壓力鍋，關于雙層鍋身與普通鍋身在同環境下進行對比測試，可發現雙層壓力鍋比普通鍋節省約30%以上的能源和烹飪時間，有效避免了大量熱能的浪費問題。在兼顧飲食口感、健康營養的同時真正給下廚者帶來高效便捷。此外，鍋內壁有清晰的水位線刻度用來提醒用戶快速添加所需水量，方便準確控制食物容量及變化程度，體現了人性化的細節體貼；鍋底為平底，結合鋁材復合型導磁底，利于快速均勻加熱、適應多種灶臺環境，很好地實現了熱傳導和使用場景的兼容性。鍋身的標準化相對明確，目的是方便批量化配套、有效控制生產成本。鍋身相關的人性化細節，雙層不銹鋼壓力鍋鍋身結構、夾層中的單向排氣閥、內壁水位線（見圖2）。

圖2 鍋身相關的人性化細節

3.3 開合蓋的交互方式便捷性

鍋蓋也是壓力鍋中非常重要的部件，其結構設計將在很大程度上影響整體安全性能和使用性能[11]。壓力鍋的開合蓋結構涉及結構力學和材料力學問題，關乎安全性、可靠性（密封）、操作舒適性（簡單、便捷、省力、低噪音）等人性化效用。通過調研對比市場上現有的代表性（熱銷或潛力型）競品品牌壓力鍋，以及結合國內國際標準規范，基本界定目前壓力鍋比較常見的開合蓋結構根據內蓋、外蓋、封閉式、開放式的不同，具體形式呈現為旋合型（A）、落蓋型（B）、壓蓋型（C）和匚式夾鉗型（D）4種類型[5]。下文對此4種結構類型配以線稿圖及類似產品實體圖，以便于直觀感受不同的結構創新。

經過競品的開合蓋結構對比后發現，第一，旋合型（A）為相對較早出現的一種，其特點是操作開合蓋時需雙手分別抓住鍋蓋手柄和鍋身手柄，以反方向錯位方式旋開或合上，此結構要求用戶兼顧雙手、視覺、方向感等多方面對準位置，缺少人性化的方便且易產生噪音；其優點是結構相對簡潔，表面易清洗。第二，落蓋型（B）的技術獨創性明顯，但也需雙手操控才便于打開鍋蓋，而且開合蓋時需把鍋蓋先伸入鍋內，當旋轉相應角度后再扳動手柄來實現扣合，操作體驗不夠便捷、衛生。第三，壓蓋型（C）的原理是依靠旋轉螺桿方式實現鍋蓋密封，操作起來需用戶雙手用力和對位準確，若施力過小則易因旋合不緊而出現漏氣現象。第四，匚式夾鉗型（D）利用人機工程學原理，其結構特點是改縱向受力為橫向受力，鍋蓋與外鍋剛性連接，鍋蓋與內鍋通過硅膠密封圈實現穩固密封。

總的來說前三種開合蓋結構都具有一定創新性，但基本皆需用戶雙手操作，人性化程度不夠完善。而夾鉗型只需用戶先用一個手指輕按一次交互面板上對應按鍵（具有鎖住和打開的邏輯性指示圖標），再用單手提起鍋蓋即可實現開合，此方式減少了交互步驟，使用起來更加輕松省力、便捷且噪音低，其切實完善地滿足了用戶使用的人性化需求。此外，此不銹鋼夾鉗型開合蓋通過不銹鋼與電木材料結合力求輕量化、高強度；開合蓋內的密封圈可拆卸，清洗方便；按壓力鍋的GB15066-2004標準進行過“破壞性測試”，確定蒸煮等過程中鍋口不會出現漏氣、溢出水現象，盡可能讓用戶避免因使用問題而產生畏難情緒、畏懼心理及挫敗感，符合人性化設計的體貼與周到。如圖3所示，分別為4種典型開合蓋結構及部分相關細節。

圖3 典型開合蓋結構及部分相關細節

4 結語

現代工業化商品的設計重視以技術、功能為主體，技術創新為功能提供保障且有利于企業掌握產品競爭的核心優勢。壓力鍋結構作為技術范疇的關鍵要素，其創新點的明確把握與人性化設計理念的合理融合是壓力鍋創新設計成功的有力支撐。文章重點指出了壓力鍋安全性方面的氣閥控壓、高效性方面的鍋身烹飪及舒適性方面的開合蓋交互等人性化結構創新點，意在為壓力鍋相關的設計研發及企業生產制造明確核心技術差距及關鍵創新突破口方面提供一定的參考，有利于推動壓力鍋產品打破技術創新壁壘及助推相關產業的穩健、可持續發展。當然，壓力鍋設計創新不完全局限于結構等技術層面，設計師還可從功能配備的多樣性（一鍋多用的內部空間）及外觀造型的藝術審美性等方面進行塑造，更多的創新研究及實踐有待進一步提出并完善。