適用アプローチ:平面の屋根を変えて曲面屋根にします。解決策アイデア:屋根を半球あるいはシリンダを2つに割った形のキューポラにします。これによって屋根の単位面積当たりの荷重が小さくなります。同時に雪が屋根から落ちやすくなります。適用アプローチ:屋根が回転するようにします。解決策アイデア:回転するディスクの形の屋根にします。回転による遠心力によって屋根から雪がふるい落とされるので屋根の荷重は小さくなります。同時に回転する力によって屋根に引っ張りの応力がかかるため、それが雪の重さによる荷重に対抗してくれます。物体(または外部環境)の特性が、作業の各段階で最適な状態に変化するようにする。物体を部分に分けて、各部分がお互いに対して位置を変えることができるようにする。物体が全体として動かない場合には、動くように、移動するようにする。適用アプローチ:屋根が動くようにします。解決策アイデア:屋根を水平に移動するコンベアベルトにします。雪が降り始めたらコンベアベルトを動かし始めます。屋根に乗った雪は一方の端で下に落として処理します。必要な効果をちょうど100%得ることが難しい場合には、「ちょっと少なめ」または「ちょっと多め」の結果を得るようにする。することによって課題ははるかに簡単になる。適用アプローチ:「ちょっと少なめ」ということは屋根は降った雪全ての重さを支えなくても良いようにするということを意味します。解決策アイデア:たくさん隙間が空いた屋根にします。これによって材料を節約することができます。屋根から少し雪が落ちるだけなら駐車場内の車の走行に深刻な問題は生じませんし、{路面に落ちた雪は}タイヤの圧力や排気ガスの熱で溶けてしまいます。物体が線にそって運動(または移動)することに関連する問題は、その物体が2つの次元に(つまり面に沿って)位置を変えることができるようにすることによって解決できる。同様に、物体が面に沿って運動(または移動)することに関連する問題は、3次元の空間に移行することによって解決される。単層の物体を多層構造にする。物体を傾ける、または「横」にする。隣接する面、あるいは現在の反対側の面への投影を利用する。適用アプローチ:屋根を単一平面の層だけでなく上下に重なった複数の層から作ります。解決策アイデア:屋根を複数の層のネットとします。上下に重なるネットとネットとの間には少し距離をおきます。ネットの網目は上の方が粗く下に行くほど細かくします。降った雪は上のネットから少しずつ下に降りて行きます。して雪の重さは縦に重なったネットそれぞれに分散してかかるので1つの層あたりの荷重が小さくなります。物体に揺れる動きをさせる。揺れている場合には、振動の周波数を大きくする(場合によって、超音波レベルまで)。機械的振動に替えて圧力振動を利用する。超音波振動を電磁場と組み合わせて利用する。適用アプローチ:屋根に振動する動きを加えます。解決策アイデア:屋根が上下に振動するようにします。振動の動的な力が雪の重さを支えてくれます。これに加えて屋根を少し傾けておけば雪は少しずつ滑り落ちて行きます。連続的作用を周期的作用(間欠的作用)に変化させる。周期的な作用の場合は、周期を変化させる。間欠的な作用の間の休止時間を利用して、ほかの作用を行う。適用アプローチ:屋根が雪の重さを一時的に支え、また、一時的に支えないようにします。屋根の上の雪は定期的に取り除かれます。定期的に清掃をおこなう装置を屋根の上に設置しなくてはなりません。解決策アイデア:屋根の上に気体で膨らませるクッションを設置して、定期的に急激にガスを吹き込みます。急激に膨らんだクッションが雪を跳ね飛ばし屋根の上を軽くします。作業を絶え間なく行う(物体のすべての部分が、常に全力で作動する)アイドル時間や中間動作をなくす。適用アプローチ:この発明原理に従えば屋根は常に最大荷重を受けていなくてはなりません。雪は時々降るものですからこの発明原理の考え方では荷重を追加しなくてはならないことになります。他の場所の雪を持ってきて載せることにすれば屋根を厚くすることの妥当性が生まれます。解決策アイデア:厚い屋根を作って雪の置き場にします。他の箇所の雪を持ってきて積み上げます。瞬時の作業の原理あるプロセスの全体、またはそのいくつかのステップ(たとえば、有害なステップ、危険なステップ)を極めて早くおこなう。適用アプローチ:有害な作用は雪が屋根に荷重をかけることですから、雪をすばやく屋根から下さなくてはなりません。雪下ろしの作業は大変で場合によっては危険です。雪下ろしの作業を極めて早く行うことに着目して、屋根の雪を定期的に取り除きます。解決策アイデア:駐車場の屋根を開閉式にしておきます。駐車場の一部を順番に駐車禁止にしてその上の屋根を開いて雪を一気に床におとします。おとした雪は道路の雪を清掃する装置あるいはベルトコンベアで移動して融雪ステーションに運びます。有害な要因(特に、環境との間の有害な作用)を利用して肯定的な効果を得る。有害な要因を、ほかの有害な要因と組み合わせることによって取り除く。有害な要因を、結果としてもはや有害でない水準まで強くする。適用アプローチ:有害な要因は雪です。それを強くするということは雪の量を増やすことです。雪の量を増やして地面に届くまでにすれば雪が自分で自分の重さを支えることになります。解決策アイデア:円柱を逆さにして頂点を地面につけた形の屋根を作ります。円柱の中に溜まった雪は部分的に上の雪の荷重を支えることになります。フィードバックの原理フィードバックを導入する。フィードバックが使われているときには、フィードバックを変化させる。適用アプローチ:私たちのケースでフィードバックを考えたい関係として次のものがあります:「雪の量が多ければ多いだけ屋根の厚さは厚くしなくてはならない、あるいは、雪の量が多ければ多いだけ雪を早く取り除かなくてはならない。」以前に得られた傾いた屋根のアイデアを変形します。解決策アイデア:雪の量が多くなるとその荷重で屋根の傾きが大きくなるようにします。中間的存在を利用して作用を媒介あるいは伝達させる。物体に、一時的に他の(簡単に取り外せる)ものを取り付ける。適用アプローチ:屋根が雪の荷重を支えるのを助けてくれるものと一時的に一体化させます。解決策アイデア:屋根の上に大量の雪が積もった時に一時的に支柱を追加して屋根を支えさせます。屋根の上の雪を取り除いたら支柱は取り去ります。廃棄物(エネルギー、物質)を利用する。適用アプローチ:屋根が自分で自分にサービスを提供しなくてはなりません。屋根は(課題の条件により)雪を通しませんから、提供しなくてはならないサービスとは雪を取り除くことになります。屋根から雪を取り除く仕組みを屋根につけなくてはなりません。できれば、雪そのものを利用してそれができることが望まれます。解決策アイデア:バネでできた板をウロコ状に並べて屋根を作ります。ウロコの上に雪が積もるにつれてバネが曲がって反発力が蓄積されます。限界に達するとバネが伸びて上に載った雪を屋根の外に跳ね飛ばします。手の届かない、複雑な、高価な、扱いにくい、壊れやすいなどの問題がある物体の代わりとして、その物体を簡便にした安価なコピーを利用する。ある物体、または複数の物体からなる仕組みをその光学的コピー(像)で置き換える。その際、サイズの変化(拡大、縮小)も利用する。可視光のコピーが使われている場合には、赤外線または紫外線のコピーを使う。適用アプローチ:屋根の光学的コピーはホログラムです。ホログラムにはレーザー光を使います。レーザー光が十分に大きければそのようなレーザー光線の屋根が自分で雪を溶かしてしまいます。解決策アイデア:レーザー光線を照射して水平に「屋根」を作ります。レーザー光の出力を十分に大きくして降ってくる雪が溶けてしまうようにします。高コスト長寿命から低コスト短寿命へ高価な物体を安価な物体の集合に変更する。その際、何らかの特性(たとえば耐久性)を犠牲にする。適用アプローチ:屋根を一回限りの屋根にします。雪が降るごとに使い捨てとします。解決策アイデア:屋根の表面を絨毯のようにしてその上に雪が降るようにします。雪が降ったら絨毯を巻き取って融雪ステーションに持って行って溶かすか、暖かい季節までそのまま保管します。絨毯を巻き取った後には別の絨毯を敷きます。機械的なシステムを光学的原理、音あるいは香りを利用したシステムに変化させる。動きの無い作用を移動する作用に、常に一定の作用を時間によって変化する作用に、無作為な作用から一定の構造を持った作用に変化させる。エネルギー作用と強磁性粒子とを組み合わせて用いる。適用アプローチ:雪の荷重を支える力として静電気あるいは磁気の力を使います。解決策アイデア:屋根に降る前の雪を静電気で帯電させるかあるいは磁気を帯びさせるようにして、静電気あるいは磁力によって雪の重さを支える、あるいは、降ってくる軌道を変化させます。アプローチ:気体などで膨らませる構造を屋根に組み込みます。解決策アイデア:気体で膨らませるクッションのようなものによって屋根を作ります。この場合、雪の重さは基本的に気体が支えることになる一方、クッションの素材の膜にかかる荷重は張力のみでありかなり小さくなる。通常の構造に代えて、柔軟な殻や薄膜を利用する。物体を柔軟な殻や薄膜によって、外部環境から隔離する。適用アプローチ:当初の課題で屋根を厚さを持たない平面と想定したので、この発明原理に真っ向から取り組んでも新しいことは出てきません。したがって、状況を少し別の角度から捉えます。膜というのは必ずしも一体となった物質の膜ではなく、空気の膜と捉えることも可能です。解決策アイデア:屋根の表面全体にわたって空気を吹き出すノズルを設置します。雪はノズルから吹き出す空気の層の上に乗ることになり、さらに、ノズルの方向や屋根に傾きをつければ雪は屋根から横方向に吹き飛ばされます。物体を多孔性の材料で作る、あるいは多孔性の要素(インサート、カバーなど)を追加する。物体がすでに多孔性になっている場合には、その穴のなかに事前に何らかの物質を入れておく。適用アプローチ:屋根は多孔性の構造となっていなくてはなりません。解決策アイデア:雪を通さないくらい細かい目でワイヤーネットを編んだものを屋根にします。材料の使用量を減らすことができます。解決策アイデア2:大粒の穴をもった多孔性の軽い素材で屋根を作ります。穴に入り込んだ雪が固まってがっしりとした構造体になります。物体、あるいはその外部環境の着色を変更する。物体、あるいはその外部環境の透明度を変更する。見えにくい物体、または観察が難しいプロセスを観測するために、着色添加物を使用する。着色添加物がすでに使われている場合には、トレーサ原子を使用する。適用アプローチ:屋根あるいは雪の色を変えます。解決策アイデア:降った雪に黒いインクをかけます。これによって日光の熱で雪の溶ける速度が早くなります。与えられた物体と反応してしまう物体は、始めの物体と同じ(または、よく似た特性をもった)材料で作る。適用アプローチ:屋根を雪で作らなくてはなりません。解決策アイデア:氷あるいはその冬初めて降った雪を使って屋根を作ります。前もって屋根に製氷装置をつけておきます。物体の一部ですでに役割を果たしたもの、あるいは不要になったものは、作業の過程で廃棄(溶解、揮発させるなどで)する、あるいは変化させる。物体の消耗部分が、作業の過程でただちに再生されるようにする。適用アプローチ:屋根は雪が駐車場の雪に落ちないようにするという自分の機能を終えたら無くなってしまわなくてはなりません。いうことは、屋根は雪と一緒に無くなってしまうことになります。この状況は連続的な流れを想起させます。解決策アイデア:傾いた屋根の上を暖かい水が流れるようにします。流れている水の上に降ってきた雪は水と一緒に流れていってしまいます。物体の集合状態を変化させる。濃度や密度を変化させる。柔軟性の程度を変化させる。適用アプローチ:雪の集合状態を変化させます。解決策アイデア:屋根を温めてその上に積もった雪に熱を伝えます。雪は水に変わって自分で流れ落ちてしまいますので屋根にかかる荷重が小さくなります。相変化の際に生じる現象を利用する。体積の変化、熱の発散または吸収など。適用アプローチ:長い間積もっている雪は徐々に硬く壊れにくくなります。屋根の強度を高めるためにこの現象を利用します。解決策アイデア:厚いアーチ形状の屋根を作り、上側には放射状の溝をつけておきます。降った雪は溝に入り込み、幾何学的な中心に近づくに従って強く圧縮されて外部からかかる圧縮荷重に耐えられるようになります。材料の熱膨張(あるいは収縮)を利用する。熱膨張がすでに利用されている場合には、膨張係数の異なる複数の材料を使用する。適用アプローチ:屋根の素材の熱膨張を屋根にかかる荷重の平均化に利用します。解決策アイデア:熱膨張係数の異なる2つの素材を使って屋根を2層に作ります。雪が降ると屋根の表面付近の温度分布が変化します。使われている素材の熱膨張係数に差があるため、温度分布の変化は屋根全体に応力を生じさせます。この応力を雪の重さに対抗する力として利用します。空気中の酸素の濃度を高くする。酸素濃度の高い空気を酸素そのものに置き換える。空気または酸素を電離放射によってイオン化させる。オゾンの混じった酸素を使用する。オゾンの混じった(あるいはイオン化された)酸素をオゾンに置き換える。この発明原理の主な目的は生じているプロセスの強さを増すことです。適用アプローチ:雪が溶けるプロセスを強めます。解決策アイデア:屋根の表面に雪を溶かすあるいは液状にする作用を持った化学品を供給します。通常の環境を不活性な環境に置き換える。作用を真空状態で行う。適用アプローチ:「不活性」とは反応を起こさないということです。従って雪が屋根と反応しないようにしなくてはなりません。雪が屋根に全くあるいはほとんど張り付かないようにする、あるいは雪の比重を極めて小さくするなどが考えられます。雪を蒸気に変化させればこれが可能になります。解決策アイデア:雪が降ってきて屋根に触れたとたんに熱ヒーターあるいはマイクロ波発生装置によって蒸気に変化させます。均一な材料を複合材料に置き換える。解決策アイデア:複合材料の素材で屋根を作ります。雪の荷重を軽減するアイデアのグループです。初めの段階で「雪を担うこと」と課題としていたら、2番目のグループの多くのアイデアは有効性が期待されるにもかかわらず得られなかっただろうという点に注意してください。全ての発明原理が同じように有効な解決策アイデアに結びついたわけではなく、また幾つかの発明原理からは似通ったアイデアが生まれたことをはっきりと見てとることができます。適用表」{以下、一般的に用いられている「矛盾表」とします}が作られ、実際の矛盾を解決するためには全ての発明原理を使うのでなく特定のものだけを使うことが推奨されています。矛盾表の助けを借りて発明原理を選ぶには、改良したい特性とその結果悪化してしまう特性という2つの特性を選ぶ必要があります。私たちもこれをすることとして、初めに規定しておいた技術的矛盾を思い出しましょう:屋根の厚さを厚くすると雪の重さを支えることができる、しかしコストが大変高くなってしまう。屋根の厚さを薄くするとコストを低くできる、しかし、雪の重さを支えきれず壊れてしまう。ところが、アルトシューラの矛盾表の特性選択肢には「厚さ」とか「コスト」といった用語はありません。従って、検討している技術的な課題の性格を踏まえて、こうした用語の適切な代替となる特性を見つけなくてはなりません。気づくことは{矛盾表の特性のリストの中には}代替となりそうな特性の名前が複数考えられることです。した中から2つ検討してみましょう。No.1事前の分析で明らかになったように「コスト」の代わりとしては屋根に使用する「素材の量」が考えられます。矛盾表にはこの用語も見当たりませんが「動かないモノの体積」という特性があります。屋根を相対的に均一な構造と想定した場合には、素材の密度は一定と想定して、素材の重量を「動かないモノ(屋根)の体積」に置き換えることができます。用語「厚さ」は一次元の大きさを表す特性ですから「動かないモノの長さ」に置き換えることができるかもしれません。すると課題の条件によれば「動かないモノの長さ」を変化させなくてはならないが、その結果「動かないモノの体積」が悪化するということになります。矛盾表を使って発明原理を探すと35、8、2、14が推奨されることになります。この発明原理を適用して得られるアイデアは上に示した通りです。No.2矛盾のうちの「屋根の厚さを薄くするとコストを低くできる、しかし、雪の重さを支えきれず壊れてしまう」という部分を検討しましょう。用語「厚さ」は上と同じに「動かないモノの長さ」に置き換えます。「重さを支える」という用語は「頑丈さ」で代替できるかもしれません。して、「動かないモノの長さ」(厚さ)を変えようとすると「頑丈さ」が悪化するとなります。矛盾表はこの矛盾に対する推奨発明原理を示唆していません訳注3。一度、用語を検討しなおさなくてはなりません。「厚さ」という用語を矛盾表が指定する「何を変化させる必要があるか」という問いに対応させるために読み替え操作を何度か繰り返えすと「動かないモノの体積」で代替させることができそうです。興味深いのは直前の案ではこの用語は「何が悪化するか」の方で現れていたことです。結局、対立する特性のセットとしては「動かないモノの体積」を変えなくてはならないが、その際「頑丈さ」が悪化するとなって、推奨される発明原理は9、14、17、15となります。ここで推奨されている発明原理には案No.1で推奨されていたものは1つも含まれないことを容易に見てとれます。課題を矛盾表の用語にどのように対応させるかによって同一の矛盾について全く異なった発明原理が推奨されることがあるということになります。したがって、課題に現れてくる用語を矛盾表で使われている用語に置き換える作業は慎重に行い、間違いなく対応していると言えない場合には、できるだけたくさんのアイデアを得るには考えられる可能性を全て試してみる必要があります。実際には、これをやっていると結局全ての発明原理を検討することになりがちです。全体の結果を次のようにまとめることができます:技術的矛盾を解決するために推奨される発明原理は思考を活性化させて既知の技術の枠を超えることを目指すものです。発明原理を用いることで得られる解決策アイデアの質は使う人の見識によっても、また根気強さによっても左右されます。推奨される発明原理を矛盾表を使って選ぶ際には、使用者が実際の状況を矛盾表で使われている用語に読み替える技術にどれほど習熟しているかによって選択の妥当性が左右されます。矛盾表でキーとして使われている(特性を表す)用語のリストは十分ではないかもしれません。矛盾表の拡張と現在の表で空欄となっている箇所を穴埋めする作業が求められます。訳注:1:著者は一般論として曲げの応力よりも引っ張りの応力の方が対策を講じやすいと言いたいのではないかと思われます。2:この見出しは訳者が追加したものです。3:原文の著者の思い違いと思われます。矛盾表は発明原理15、14、28、26を推奨しています。よって、発明原理14は案No.1、案No.2に共通して推奨されていることになります。委託を受け、同協会サイトの内容を随時翻訳、掲示しているサイトです。TRIZ塾のサーバ内に設置していますが、独立した別サイトです。サイト内で公開している文章及び画像には全て著作権があります。運営者に許可無く複製、再配布等を行うことは著作権法で禁止されています。「思考プロセスの三つの段階」お問い合わせMATRIZjavascriptが無効なため、使用できません(HELP)。