基于TRIZ创新理论的一种酸奶盒结构设计

韩彦龙

(承德石油高等专科学校 机械工程系，河北 承德 067000)

发明问题解决理论(简称TRIZ)由苏联发明家Altshuler及其团队提出,TRIZ指出创新是有规律可循的，问题及其解在不同的工业部门及不同的科学领域重复出现；技术系统进化模式在不同的工业部门及不同的科学领域重复出现；发明经常采用不相关领域中所存在的效应[1-2]。

酸奶口感鲜美、营养丰富，是老少皆宜的食品。但由于酸奶浓稠度高，粘性较强，容易附着在酸奶盒的内壁上，传统的饮用方式通过吸管吸食酸奶，酸奶盒内壁上会有酸奶残留，造成浪费，残留有酸奶的酸奶盒也会给生态环境造成污染[3-5]。另外，一些病人和老人不具备吸食食物的能力，不能够通过吸管吸食正常享用酸奶。因此，提供一种能够有效避免酸奶残留，且不具备吸食食物能力的病人和老人能够正常享用酸奶的酸奶盒是目前亟待解决的问题。

1 问题分析

1.1 系统功能模型

传统的酸奶盒大多采用吸管式结构，其系统元件分析如表1所示。

根据元件分析列表中各元件之间相互作用，建立系统的功能模型如图1所示。

表1 元件分析列表

系统功能模型描述了系统元件之间的相互关系，得出导致吸食酸奶有残留问题的功能因素为，空气对酸奶的推送作用不足以及酸奶对酸奶盒体存在附着的有害作用。

1.2 因果分析

准确的认知问题是解决问题的前提，准确认知问题的核心是跟原因分析，应用因果链分析法确定产生问题的根原因，因果分析如图2所示。

通过因果分析确定矛盾区域为：提高酸奶盒体密封性；提高盒体内外压差；增加施力物体直接作用于酸奶与盒体粘接处。

2 运用TRIZ解决问题

1)技术矛盾解决过程

为了提高盒体的密封性，需要盒体增加密封薄膜，但这样做会导致系统复杂性提高。改善的参数为NO.27可靠性，恶化的参数为NO.36装置的复杂性。查找矛盾矩阵，得到发明原理No.13反向，No.35参数变化，No.1分割。

2)物理矛盾解决过程

为了“保证酸奶正常保存在酸奶盒盒体内”，需要参数“盒体内外压差”为“减小”，但为了“酸奶无残留的流入口腔之中”，需要参数“盒体内外压差”为“增大”。考虑到该参数在不同的“时间”具有不同的特性，该矛盾可以从“时间”上进行分离。与时间分离原理对应的发明原理有No.9预加反作用，No.10预操作，No.11预补偿，No.15动态化，No.16未达到或超过的作用，No.18振动，No.19周期性动作，No.20有效作用的连续性，No.21紧急行动，No.29气动与液压结构，No.34抛弃与修复，No.37热膨胀。

3 方案及评价

3.1 方案汇总

根据以上发明原理，得到问题解决方案如表2所示。

表2 方案及评价汇总表

3.2 确定最终方案

综合可取方案3、5、6得到最终方案，方案结构如图3所示。

酸奶盒包括盒体，盒体顶端设置有吸管插入口，盒体内部设置有软质薄膜袋，软质薄膜袋内部底端水平设置有活塞板，软质薄膜袋外壁与盒体内壁接触，活塞板侧壁与软质薄膜袋内壁接触，盒体底端设置有与盒体内部连通的气囊，气囊能够使软质薄膜袋外壁与盒体内壁分离并使活塞板沿软质薄膜袋内壁上下滑动，气囊开设有进气孔，气囊内壁设置有能够封堵进气孔的可动孔盖。

4 结论

基于TRIZ创新理论设计了一种酸奶盒，盒体顶端设置有吸管插入口，盒体内部设置有软质薄膜袋，软质薄膜袋内部底端水平设置有活塞板，盒体底端设置有与盒体内部连通的气囊，气囊开设有进气孔，内壁设置有能够封堵进气孔的可动孔盖，按压气囊能够使软质薄膜袋外壁与盒体内壁分离并使活塞板沿软质薄膜袋内壁上下滑动。活塞板沿软质薄膜袋内壁上下滑动过程中能够有效刮除残留在软质薄膜袋内壁上的酸奶，有效避免了酸奶残留。使不具备吸食食物能力的病人和老人能够正常享用酸奶。