張 晶 王妍瑋

(哈爾濱石油學(xué)院 機(jī)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(kāi)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(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及產(chǎn)品的使用壽命，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，目前近80%的計(jì)算機(jī)硬件故障都是因?yàn)殡娔X散熱問(wèn)題造成的。電腦過(guò)熱會(huì)造成嚴(yán)重卡機(jī)；電腦過(guò)熱使機(jī)體燒毀。不僅造成工作效率降低，電腦儲(chǔ)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(huì)選擇外在的散熱器進(jìn)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(shí)位置固定，不能完全正對(duì)著電腦的散熱孔和高熱區(qū)進(jìn)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(duì)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(duì)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(gè)發(fā)明原理來(lái)提供思路，力求設(shè)計(jì)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(lái)滿(mǎn)足人們對(duì)筆記本電腦散熱的要求。

一、TRIZ理論

前蘇聯(lián)專(zhuān)家阿奇舒勒及其領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過(guò)對(duì) 250 萬(wàn)件高水平發(fā)明專(zhuān)利進(jìn)行分析和提煉，總結(jié)出了TRIZ 理論，實(shí)踐表明，創(chuàng)新方法TRIZ理論應(yīng)用于多種創(chuàng)新設(shè)計(jì)中[1]，也為我們發(fā)明和解決實(shí)際問(wèn)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(zhǔn)確找到問(wèn)題產(chǎn)生的根本原因，尋找到解決問(wèn)題的最優(yōu)方案和措施。本文在進(jìn)行新型吹風(fēng)式散熱器設(shè)計(jì)時(shí)，先利用因果鏈分析解決問(wèn)題的關(guān)鍵，然后利用九屏圖在空間和時(shí)間上尋找資源，利用IFR分析確定最終解決目標(biāo)，將技術(shù)矛盾與相關(guān)的39個(gè)工程參數(shù)對(duì)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(wèn)題的最優(yōu)方案和措施[2]。利用TRIZ理論解決問(wèn)題的過(guò)程，如圖1所示。

圖1 TRIZ理論解決問(wèn)題流程

二、新型筆記本電腦散熱器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

(一)設(shè)計(jì)要求及功能分析

本文欲利用TRIZ理論設(shè)計(jì)一種新型的吹風(fēng)式散熱器。設(shè)計(jì)的目標(biāo)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(duì)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(duì)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(gè)方面和層次尋找可利用的資源，更好地解決問(wèn)題[3]。新型筆記本電腦散熱器的九屏幕分析如上頁(yè)圖2所示。經(jīng)過(guò)分析得到，新型散熱器設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)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(jìn)行因果分析

因果鏈分析幫助我們準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(méi)有提供低溫的裝置，無(wú)法提供更低溫的冷風(fēng)；扇葉吹風(fēng)時(shí)位置固定，不能使風(fēng)大部分吹進(jìn)筆記本進(jìn)風(fēng)口，不能集中對(duì)著筆記本工作時(shí)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(jìn)行IFR分析

理想解分析是為了確定系統(tǒng)改進(jìn)時(shí)能夠達(dá)到的目標(biāo)。并確定相應(yīng)資源和解決方案。新型散熱器的IFR的分析過(guò)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(dòng)的旋鈕。使用者可以控制旋鈕，通過(guò)滑塊，滑道等結(jié)構(gòu)使風(fēng)扇在吹風(fēng)時(shí)可以移動(dòng)位置，使風(fēng)扇集中對(duì)散熱孔和高熱區(qū)進(jìn)行吹風(fēng)散熱。

(五)應(yīng)用TRIZ解決矛盾設(shè)計(jì)

解決矛盾是TRIZ理論解決問(wèn)題的核心，系統(tǒng)進(jìn)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(guò)程。

1.應(yīng)用TRIZ理論解決技術(shù)矛盾設(shè)計(jì)

技術(shù)矛盾是指對(duì)系統(tǒng)施加一個(gè)作用卻產(chǎn)生有用和有害兩種效果。TRIZ 理論通過(guò)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(gè)通用參數(shù)中的參數(shù)。由風(fēng)扇位置固定到可自由移動(dòng)，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(jì)中的技術(shù)矛盾問(wèn)題及39個(gè)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(jià)格便宜的冰袋。在散熱器底座的下方設(shè)計(jì)一個(gè)空間，放置冰袋，通過(guò)冰袋對(duì)空氣的降溫，散熱器扇葉可以吹出低溫的冷風(fēng)，對(duì)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(guò)某過(guò)程或某個(gè)階段(如有害的或危險(xiǎn)的)。具體方案：采用可移動(dòng)的金屬網(wǎng)，電腦溫度高的時(shí)候，將金屬網(wǎng)移出快速降溫，溫度下降后，將防塵網(wǎng)移動(dòng)回遮擋灰塵。

2.基于物理矛盾的設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)散熱孔部位采用小孔徑，其余部位采用大孔徑。

經(jīng)過(guò)TRIZ理論的分析，得到最終設(shè)計(jì)方案：設(shè)置位置可移動(dòng)的風(fēng)扇，可對(duì)電腦任意位置進(jìn)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(dòng)，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(yǔ)

TRIZ理論要求我們能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(shí)際問(wèn)題準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為合適的問(wèn)題描述參數(shù)，根據(jù)提供參考的發(fā)明原理，運(yùn)用豐富的專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn), 尋找到最優(yōu)的解決方案。采用TRIZ理論設(shè)計(jì)新型散熱器的結(jié)構(gòu), 突破常規(guī)設(shè)計(jì)的慣性思維。新型散熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吹風(fēng)散熱效果提高。為筆記本電腦散熱器設(shè)計(jì)提供新的思路。