張 晶 王妍瑋

(哈爾濱石油學(xué)院 機械工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028)

現(xiàn)代人的生活和辦公離不開電腦。筆記本電腦因其便于攜帶和高性能而成為人們的重要選擇。電子元件在工作中熱量的產(chǎn)生和釋放，關(guān)系到整個計算機系統(tǒng)的穩(wěn)定性及產(chǎn)品的使用壽命，據(jù)統(tǒng)計資料顯示，目前近80%的計算機硬件故障都是因為電腦散熱問題造成的。電腦過熱會造成嚴重卡機；電腦過熱使機體燒毀。不僅造成工作效率降低，電腦儲存資料丟失，甚至產(chǎn)生人身傷害。筆記本電腦自身的散熱空間很小，人們通常會選擇外在的散熱器進行散熱。吹風(fēng)式散熱器成為筆記本電腦使用者主要選擇。而吹風(fēng)式散熱器因風(fēng)扇吹風(fēng)時位置固定，不能完全正對著電腦的散熱孔和高熱區(qū)進行吹風(fēng)，并且吹風(fēng)式散熱器缺乏提供低溫的裝置導(dǎo)致風(fēng)扇不能吹出更低溫度的冷風(fēng)，綜合以上因素，吹風(fēng)式散熱器對電腦的吹風(fēng)損耗大，散熱效果不理想。

利用發(fā)明創(chuàng)新TRIZ理論分析吹風(fēng)式散熱器對筆記本電腦的吹風(fēng)損耗大，散熱效果不理想的根本原因，借助TRIZ理論提供的分析工具和40個發(fā)明原理來提供思路，力求設(shè)計出吹風(fēng)低損耗，散熱效果更理想的新型吹風(fēng)式散熱器來滿足人們對筆記本電腦散熱的要求。

一、TRIZ理論

前蘇聯(lián)專家阿奇舒勒及其領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過對 250 萬件高水平發(fā)明專利進行分析和提煉，總結(jié)出了TRIZ 理論，實踐表明，創(chuàng)新方法TRIZ理論應(yīng)用于多種創(chuàng)新設(shè)計中[1]，也為我們發(fā)明和解決實際問題提供了一系列的方法和工具，幫助人們突破思維定式，拓寬思路，準確找到問題產(chǎn)生的根本原因，尋找到解決問題的最優(yōu)方案和措施。本文在進行新型吹風(fēng)式散熱器設(shè)計時，先利用因果鏈分析解決問題的關(guān)鍵，然后利用九屏圖在空間和時間上尋找資源，利用IFR分析確定最終解決目標，將技術(shù)矛盾與相關(guān)的39個工程參數(shù)對應(yīng),利用矛盾矩陣找到合適的發(fā)明原理，借助發(fā)明原理提供的思考方向，確定解決問題的最優(yōu)方案和措施[2]。利用TRIZ理論解決問題的過程，如圖1所示。

圖1 TRIZ理論解決問題流程

二、新型筆記本電腦散熱器的創(chuàng)新設(shè)計

(一)設(shè)計要求及功能分析

本文欲利用TRIZ理論設(shè)計一種新型的吹風(fēng)式散熱器。設(shè)計的目標和產(chǎn)品的功能如下：(1)提供低溫(2)風(fēng)扇可在任意位置吹風(fēng)，對高溫區(qū)集中吹風(fēng)。

圖2 新型筆記本散熱器系統(tǒng)的九屏圖

(二)九屏幕法對新型筆記本電腦散熱器的系統(tǒng)分析

九屏幕法幫助我們從多個方面和層次尋找可利用的資源，更好地解決問題[3]。新型筆記本電腦散熱器的九屏幕分析如上頁圖2所示。經(jīng)過分析得到，新型散熱器設(shè)計關(guān)鍵在于設(shè)計一種可調(diào)節(jié)吹風(fēng)位置和吹風(fēng)角度的風(fēng)扇。

(三)應(yīng)用TRIZ進行因果分析

因果鏈分析幫助我們準確地發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)生的根本原因，本文采用向原因鏈分析的方法確定筆記本吹風(fēng)散熱器吹風(fēng)散熱效果欠佳的根本原因[4]。因果鏈分析圖如圖3所示。

圖3 因果鏈分析

分析得到散熱器沒有提供低溫的裝置，無法提供更低溫的冷風(fēng)；扇葉吹風(fēng)時位置固定，不能使風(fēng)大部分吹進筆記本進風(fēng)口，不能集中對著筆記本工作時的高熱區(qū)出風(fēng)；散熱器底座的防塵網(wǎng)上孔陣直徑較小，從而使防塵網(wǎng)遮蓋扇葉，影響吹風(fēng)效果。

(四)應(yīng)用TRIZ進行IFR分析

理想解分析是為了確定系統(tǒng)改進時能夠達到的目標。并確定相應(yīng)資源和解決方案。新型散熱器的IFR的分析過程，如表1所示。

表1 新型散熱器IFR分析

在吹風(fēng)式散熱器內(nèi)部空間設(shè)置滑塊、滑道、調(diào)節(jié)風(fēng)扇移動的旋鈕。使用者可以控制旋鈕，通過滑塊，滑道等結(jié)構(gòu)使風(fēng)扇在吹風(fēng)時可以移動位置，使風(fēng)扇集中對散熱孔和高熱區(qū)進行吹風(fēng)散熱。

(五)應(yīng)用TRIZ解決矛盾設(shè)計

解決矛盾是TRIZ理論解決問題的核心，系統(tǒng)進化就是不斷地發(fā)現(xiàn)矛盾并加以解決，一直向理想化趨近的過程。

1.應(yīng)用TRIZ理論解決技術(shù)矛盾設(shè)計

技術(shù)矛盾是指對系統(tǒng)施加一個作用卻產(chǎn)生有用和有害兩種效果。TRIZ 理論通過阿奇舒勒矛盾矩陣解決技術(shù)矛盾。將新型散熱器的技術(shù)參數(shù)抽象成39個通用參數(shù)中的參數(shù)。由風(fēng)扇位置固定到可自由移動，及散熱器具有低溫裝置的需求，確定技術(shù)矛盾。表2為散熱器設(shè)計中的技術(shù)矛盾問題及39個通用參數(shù)的轉(zhuǎn)化和矛盾矩陣提供的發(fā)明原理。

表2 新型散熱器的技術(shù)矛盾

采用發(fā)明原理2，抽取原理。具體方案：采用價格便宜的冰袋。在散熱器底座的下方設(shè)計一個空間，放置冰袋，通過冰袋對空氣的降溫，散熱器扇葉可以吹出低溫的冷風(fēng)，對筆記本散熱效果好。

采用發(fā)明原理21，快速作用原理含義為高速越過某過程或某個階段(如有害的或危險的)。具體方案：采用可移動的金屬網(wǎng)，電腦溫度高的時候，將金屬網(wǎng)移出快速降溫，溫度下降后，將防塵網(wǎng)移動回遮擋灰塵。

2.基于物理矛盾的設(shè)計方案

TRIZ 理論提供了 4 大分離原理處理物理矛盾。為了使散熱器對電腦的吹風(fēng)損耗小，防塵網(wǎng)(金屬網(wǎng))的孔陣直徑尺寸要大；為了防塵效果好，孔陣直徑尺寸要小。電腦散風(fēng)口的位置需要防塵，其余位置不需要防塵，符合空間分離原理。找到適合的發(fā)明原理:局部質(zhì)量( No.3) ，使防塵網(wǎng)孔陣尺寸不一，正對散熱孔部位采用小孔徑，其余部位采用大孔徑。

經(jīng)過TRIZ理論的分析，得到最終設(shè)計方案：設(shè)置位置可移動的風(fēng)扇，可對電腦任意位置進行吹風(fēng)；設(shè)置承載冰袋的裝置，提供低溫吹風(fēng)；采用可移動，孔陣尺寸漸變的金屬防塵網(wǎng)。新型吹風(fēng)式筆記本電腦散熱器結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

圖4 新型散熱器的結(jié)構(gòu)

三、結(jié)語

TRIZ理論要求我們能夠發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)生的根本原因，發(fā)現(xiàn)和高效地使用與系統(tǒng)相關(guān)的資源，將系統(tǒng)的實際問題準確地轉(zhuǎn)化為合適的問題描述參數(shù)，根據(jù)提供參考的發(fā)明原理，運用豐富的專業(yè)經(jīng)驗, 尋找到最優(yōu)的解決方案。采用TRIZ理論設(shè)計新型散熱器的結(jié)構(gòu), 突破常規(guī)設(shè)計的慣性思維。新型散熱器結(jié)構(gòu)簡單，吹風(fēng)散熱效果提高。為筆記本電腦散熱器設(shè)計提供新的思路。