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用 TRIZ 理论解决可调温水杯的问题

一、问题简要描述

现实生活中我们可能会遇到这样的问题：人们平时在使用水杯饮用茶水、饮料时，由于各有所需，要及时把水温调节到所需的温度非常不易。特别是当儿童或老人急需饮水时，可能因水温太烫或太凉而非常着急，不方便。

二、研究目的

设计一种杯子能够实现人们可以根据自己的需要调节所需饮用水的温度同时又结实耐用不易碎且重量轻，取代现实生活中杯子只能短时间保温或自然冷却的问题。同时通过这个问题学会运用TRIZ创新理论方法解决实际生活中遇到的问题。

三、基本思路

最终理想解的确定：

第一步，设计的最终目的是什么？设计一种杯子能够实现人们可以根据自己的需要调节所需饮用水的温度同时又轻便易携带。然后将这个产品推向市场，给人们生活带来便利。

第二步，理想解是什么？人们可以随时调节杯子里面饮品的温度。

第三步，达到理想解的障碍是什么？杯子没有加热或制冷的装置结构。

第四步，出现这种障碍的结果是什么？市面上的杯子多数只能短时间保温，不能随时根据需要调节温度，特别是当水很烫时，不能马上降温使能供饮用。

第五步，不出现这种障碍的条件是什么？在杯子的底部设计一个控温座，里面安装小型的制冷制热系统。

四、运用TRIZ创新理论方法进行分析

发明等级：小发明。

资源分析：现有物质资源：瓷、玻璃、塑料、金属等。

现有场资源：重力场。

矛盾分析及解决思路：首先分析此问题属于技术矛盾还是物理矛盾，经过我的深思熟虑，我觉得我的问题包含技术矛盾和物理矛盾。

物理矛盾的因果分析：因为要使得杯子结实耐用不易碎，一般就要选择杯子的材料为塑料，但塑料耐热性能差，容易变形。如果选用金属，同时也增加了杯子的重量。

定义理想状态：杯子既不易碎重量又轻。

定义的物理矛盾为：杯子应该重又不应该重。运用物理矛盾的分离原理：重量补偿原理：将某一物体与另一能提供升力的物体组合以补偿其重量。

对技术系统中的问题进行描述：要想实现杯子能根据需要制冷制热，具有两种功能的效果，需要处理两个问题：第一个就是如何合理利用空间，想解决这个问题，那么就要想方设法去除附加一些组件的体积不然，杯子会变得又沉又笨重，不便于携带；第二个问题的解决方法就是利用一些组件可以加热制冷杯子里的水。如果解决了这两个问题，那么我的设计基本上就成功了。

五、问题解决过程

原理一：40复合材料：采用复合材料代替均质材料。例如，飞机的外壳是用复合材料做成的，这种复合材料能够满足飞机的强度要求而且质量也轻。可以选出一种复合材料来取代传统杯子的材料。

原理二：26复制：用简单的复制品代替复杂、昂贵、不方便、易碎、不易获得的物体。例如，可以采用廉价的塑料材料来取代瓷，玻璃。节约资源的同时又可回收利用。

原理三：1分割：把一个物体分成相互独立的部分将物体分成容易组装和拆卸的部分。例如，可以将杯子的不同部分采用不同的材料：可以用新型复合材料做杯身，用塑料做杯子的其他部分，用结实耐用的碳纤维做杯座。

六、最终解决方案及创新点

杯子包括：杯体、杯底、杯盖、把手。

1、用新型复合材料做杯身，用塑料做杯子的其他部分，用结实耐用的碳纤维做杯座。

2、杯盖设计成可吸食的。

3、在杯子底部设计可伸缩插头。

4、在杯子壁上加嵌入型杯把，方便需要时拉开。

5、杯子壁上设计各式图案。

6、杯子壁设计里外两层，以防烫手。

7、冷热双用变温杯座结构：主要包括底座、致冷热芯片及控制电路等。该底座的容置凹部垫设有导温座，该致冷热芯片与控制电路容置于该底座，致冷热芯片具有二异性极面，其一极面直接或间接贴合于导温座，另一极面则结合一下导温片，控制电路可有效侦测底座的导温座温度，并依需要控制通过致冷热芯片的直流电源，使该致冷热芯片受一控制开关控制导入直流电源的极性，而产生预设需求的降温或升温现象，使该主容器的饮料随之改变温度，同时设置有温度控制按钮和温度设置液晶显示屏。

七、个人总结

TRIZ中的发明原理是由专门研究人员对不同领域的已有创新成果进行分析、总结，得到的具有普遍意义的经验，这些经验对指导各领域的创新都有重要参考价值。目前常用的发明原理有40条，实践证明这些原理对于指导设计人员的发明创造具有重要的作用。当找到确定的发明原理以后，就可以根据这些发明原理来考虑具体的解决方案。应当注意尽可能将找到的原理都用到问题的解决中去，不要拒绝采用任何推荐的原理。假如所有可能的原理都不满足要求，则应该对冲突重新定义并再次求解。

TRIZ的一个基本观点是“系统是朝着不断增加的理想状态进化的”。技术系统理想状态包括3个方面内容：一是系统的主要目的，是提供一定的功能；二是任何系统都是朝着理想化方向发展的，也就是向着更可靠、简单有效的方向发展；三是理想化意味着系统或子系统中现有资源的最优利用。对于理想化，TRIZ理论还认为，发明创造是有级别的。

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