基于TRIZ理论的国内灶具演变发展分析
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1.引言
“灶，炊穴也。” 灶，本义指用土砌成的，供烹煮食物、烧水的设备。随着时代的发展，对于灶具的定义也不再仅仅局限于此。简单地说，灶具就是容纳燃料或控制热量或承载炊具的一个产品。
在几千年的生活中，灶具起到了非同一般的作用，它结束了人们茹毛饮血自然饮食的状态，并日益成为人们生活中不可或缺的器具。灶具承载着人们对食物的需求和生活质量的诉求，在其发展演变的过程中，经历了从无到有，从简单到复杂的过程。灶具的使用和普及是人类文明史上一个重要的里程碑，对人类的进化发展有着不可替代的作用。
灶的发展是一个漫长的过程，其设计演变过程不但遵循着技术系统进化法则和进化规律，同时还受周围环境的影响，诸如文化、政治因素。随着灶的发展，中华民族书写了一部关于灶具发展的史籍。
2.灶具发展史及TRIZ理论的应用
中石器时代和新石器时代，人们使用的篝火、火塘的形式应该就是灶具的前身。当时生存的原始人们居住在野外，因为需要遮风挡雨，所以要求居所尽量是密封的，但是使用灶具时又需要排烟，因此居所又应该尽量是敞开的，这是一个物理冲突。为了解决这个冲突，原始人们创造了半包围式样的穴居篝火（图1），这里应用到了40条发明创造理论中的第1条―分割原理，将完全密封的空间分割出一个联通空间，供排烟使用，同时又尽量保证了空间的相对密封性。火塘的出现是原始人们希望对火加强控制而出现的灶的形式（图2），原始人类不是在地面向上搭建出一个聚拢火的结构，而是反向地下挖出一个聚拢火的结构来，其中应用了40条发明创造理论中的第13条―反置原理。
在河姆渡时期出现了各型的陶灶（图3），在这个时期的陶灶上面，为了达到比较好的排烟效果，原始人们在陶灶上打出许多孔来，以供排烟，同时又可以透过火而隔绝燃料，使灶具部分变成了多孔的材料，此处应用到了40条发明创造理论中的第31条―使用多孔性材料这个原理。
战国时期有款提梁虎形青铜灶（图4），这个青铜灶由灶身、烟囱、提链以及与之相配的平底釜和甑等几部分构成，可进行拆装。这种结构设计使灶具携带起来更方便，非常适合军旅使用。这里应用到了40条发明创造理论中的第1条―分割原理和第5条―组合原理。另外，灶身内壁上分布有小尖状结构，在上面搪了泥，这样可以使灶内热量不易散失，节约燃料，有效解决了青铜材质本身热量易散失的问题，提高了灶的热效率，应用到了40条发明创造理论中的第40条―复合材料这个原理。
东汉后期出现在灶身两边悬挂水缸的陶灶（图5），利用灶的热量给悬挂水缸里的水加热，方便人们使用热水，从而更加充分利用了灶膛的热量。这里运用到了提高理想化程度的方法6―利用资源。
在魏晋南北朝时期的西晋灶中出现了两个灶口的合成灶（图6），可同时在两个灶口烹饪食物或烧水，更好地利用热量，提高效率，应用到了40条发明创造理论中的第5条―组合原理。
宋代能见到多层蒸笼（图7），多个蒸笼重叠放起来，更充分利用热量，应用了40条发明创造理论中的第7条―重叠放置原理。
明清是厨房格局的定型期，此时灶的形制和功能并没有根本的变化，以江苏启东三眼灶为例（图8），这个灶台的烟箱连接着灶塘和烟囱，烟雾在此经过并流入烟囱，是灶台与灶门的双层隔离墙，由于烟箱内有烟雾产生的热量，因此烟箱周围十分干燥。在烟箱中开有一到两个称为焦心或焦心洞的内凹空间，用来搁置火柴、食盐、醋、酱油等物品，不仅可以防潮防湿，而且方便烹饪时随时拿取使用。这里应用到了40条发明创造理论中的第13条―反置原理，以及提高理想化程度的方法6―利用资源。另外，此灶具已经具有了风箱部分，风箱在明代已出现，宋应星在《天工开物》一书中已有记载，其作用是把形成的气流压送到灶塘内，增加空气的对流，促使柴薪充分燃烧，提高热效率。其中正应用了40条发明创造理论中的第25条―自我服务原理。另外以江南地区农家靠壁灶为例（图9），将长方形的灶台做成圆筒形，方面了操作使用，避免了棱角的伤害，此做法应用到了40条发明创造理论中的第14条―曲面化的原理。
自第一次鸦片战争开始，中国的国门被列强打开，传统的生活方式、饮食习惯和烹饪方式便受到了影响，随后至当代逐渐出现燃气灶、电热灶、电磁灶、微波灶等现代产品。燃气灶的发明使用是灶具发展史上的一个重大突破（图10），具有里程碑式的意义。能源上，燃气灶结束了以固体柴草为燃料的时代，以可燃气体代之，同时，一定程度上结束了灶具作为容纳燃料的容器的时代，可使燃料单独储存在燃料瓶中。应用到了技术系统进化法则进化规律9―系统的分割。另外，在燃气灶上火的大小实现了轻松调节，使其在大小之间可以动态变化，运用到了技术系统进化法则5―动态性进化法则。
电磁炉的出现是灶具发展史又一重大突破（图11），它打破了传统的明火烹调方式，采用磁场感应电流的加热原理。电磁炉是通过电路产生交变磁场，当用含铁质的锅具底部放置于灶面时，锅具切割交变磁感线而在锅具产生交变电流，锅具铁原子高速无规则运动，互相碰撞、摩擦而产生热能，融入了电磁场的概念，构成了一个物场模型：人―电磁场―食物或水，是一个有效完整系统。微波炉应用了微波加热的原理（图12），简单说来就是：当微波辐射到食品上时，食品中的水分子，将随微波场而变动，相邻分子间的相互作用，产生了类似震动摩擦的现象，使水温升高，因此，食品的温度也就上升了。用微波加热的食品，其内部也同时被加热，应用到了40条发明创造理论中的第18条―机械振动原理。
灶具经历了漫长的发展演变过程，整个发展过程遵循着技术系统进化法则，不断应用着40条发明创造理论，也不断向理想化进步。
3.灶具发展演变方向和规律分析
从灶具使用能源种类来说，经历了柴草灶具、燃气灶具、电磁灶具、微波灶具的过程，应用到了40条发明创造原理中的第35条―转换物体之物理、化学状态的原理。
从制造灶具材料来说，经历了陶、青铜、铸铁、钢或其他材料等的过程，也应用到了40条发明创造原理中的第35条―转换物体之物理、化学状态的原理。
同时也经历了从明火到无明火的过程，柴草、燃气灶具均能看到明火，电磁、微波灶具看不到明火，从宏观原理到微观原理应用的过程，从宏观上点燃燃料获取热量到应用电子、微波微观原理，符合技术系统进化法则7―向微观级进化法则。
也经历了由不易控制到能够轻松控制的过程。先前的靠填放燃料多少控制热量是不容易被控制的、不精确的，近代出现的有调节热量大小的旋钮或按键，能够实现容易和较为精确的热量调控，应用到了40条发明创造原理中的第24条―调节器的原理，并且符合进化规律中8―提高系统的自动化程度。
进化过程中固定式灶具与可移动式灶具交替出现发展，应用到了40条发明创造原理中的第45条―动态性的原理。
4.灶具未来发展趋势分析
着重开发有核心竞争力产品，各自应有各自的个性化、差异化产品，不仅仅围绕着节能、热效率开辟环保、安全、健康等新理念，更有着科学技术的不断发展作为有力的保障。如热水器的安全装置，其他灶具的缺氧保护装置、过压保护装置、熄火保护装置、停水温升保护装置、风压保护装置、防干烧保护装置等，既提升了产品的安全性，也实现了产品的差异化。但对于燃气灶来说，其研发还应在功能上进行拓展和优化，提高热效率和节能仍然是是两个大主题。另外，目前燃气灶操控方式仍然是以手动旋钮点火和进行火力调节为主，相对于其他电器产品，显得古老又传统。因此提升燃气灶具的智能化是未来发展趋势，首先要解决灶具控制系统及其执行机构与其它电器联动、自动烹调、联网操控等问题。灶具智能化是一个循序渐进的过程，既需要控制技术的支撑，更需要市场用户的认可。
一体化嵌入式灶具面板在外观工业设计和材料选择上还有较多的空间，如何满足青年人的审美和使用习惯，融合技术和情感是一个新的探讨方向；更能够营造一个更舒适、洁净的厨房环境的灶具产品和理念才更能让消费者接受。
责编/刘红伟
参考文献
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