使转经轮手柄部发热专利技术研究

陈 平 张 转 王昶皓 曹 华

使转经轮手柄部发热专利技术研究

陈 平1张 转1王昶皓2曹 华3

(1.南阳市科学技术情报所 河南 南阳 473000；2.南阳市第二中学校 河南 南阳 473000；3.南阳市知识产权局 河南 南阳 473000)

转经轮手柄部发热可以使藏区人民在握持转经轮时避免手部被冻伤，排除掉使用外部供热设备对手柄部直接进行加热的方案，使用TRIZ创新方法进行研究之后，作为优选的方案，在手柄部内腔设置活塞结构，直接利用转经轮转动时产生的机械能压缩活塞做功，使手柄部内腔内空气的内能增加，温度升高，另外活塞上下移动时，还会与手柄部内腔摩擦产生热，如此往复一段时间，手柄部的温度即可升高。

转经轮；磁生电；机械能转化为内能；热传导；技术情报研究

Abstract:The heating of the prayer wheel handle can prevent the Tibetan people from being frostbite when their hands are wheeling.The TRIZ innovation method is studied fas a preferred embodiment in this paper.The inner structure is provided in the cavity of the handle portion and is rotated directly by the turning wheel.When the me⁃chanical energy compression piston works,the handle cavity inside the air could increase the internal temperature.When the piston is moving up and down,the handle cavity friction would keep heating,and the temperature of the handle would increase in a period of time.

Key words:prayer wheel;magnetogenerated electricity;heat conduction;technical information research

藏族人民平时喜欢手拿转经轮祈愿。西藏地区由于冬季昼夜温差较大，最低温度能达到零下十几度，因为需要不断手拿转经轮，好多人手上已经有冻伤了。但是市面上并未有发现相应解决该问题的产品，凭借着生活中使用打气筒打气时筒壁发热的经验，再加上TRIZ创新方法中关于物场模型的建立，最终分析得到最优的解决方法。

1 理论分析

手摇转经轮的结构主要有顶端、上盖、经筒、下盖、轴芯、手柄、坠石，经筒之所以会转动，是因为在经筒外侧中间的面上有一小环或耳孔，用来系末端坠着坠石的细绳或牛皮条作为坠石。在摇转经筒时坠石也随着转动，以惯性对经筒旋转起到加速作用。

物体发热有两种原因，一是外力对物体做功，比如摩擦生热，二是物体与高温热源接触，发生热传递，物体吸收了热量[1]。

在解决该技术问题时，首先要排除掉由外界提供加热体对手柄部进行加热的方案，如直接在手柄部内墙安装电池，通过电池连接发热电阻进行产热，此种方案需要额外耗能，不利用环保节能的要求，所有的技术方案都要在建立在利用转经轮自身转动动能的前提下，不额外耗能的技术方案。

针对物体的发热原因一和原因二，由于本技术研究中转经轮手柄处于人手握持状态，是不可能由手柄外部对其做功或热传导，所以设计思路只能放在从手柄部的内腔进行着手。

2 TRIZ创新方法分析

采用TRIZ创新方法分析的思路为，先描述一个最小化初始问题，发现矛盾，建立物-场模型，考虑资源，定义理想状态，考虑实现理想状态的已知方法，解决矛盾，克服障碍的迭代的过程[2]。具体到本技术研究上，就是要解决手柄部分冻手的技术问题，转经轮经筒部位自转产生的机械能在外部大量的流失，需要将经筒部产生的机械能转移到手柄部位金属的热能，机械场要转化为热学场，通过能量形式的转化，找到一个中介物，先将机械能传递给中介物，中介物使手柄部位发热，达到要求的技术效果。

3 方案1

能量转换中介物采用电场，增加一个电加热结构，加热手柄部，需要在手柄部设计一个电池容纳仓，并设置相关的电路机构与发热电阻，对手柄部进行加热。具体设计方案为，转经轮包含有手持筒、以及安装在手持筒顶部的固定盘、设置在固定盘上的转筒；在所述手持筒内安装有控制电路板和可充电电池并且控制电路板和可充电电池连接，转筒底部安装有磁铁，以及在固定盘顶部安装有发电线圈；磁铁在旋转时与发电线圈切割发电形成电流，该由磁铁在动作时与发电线圈切割发电形成的电流与控制电路板连接，通过控制电路板将电流储存在可充电电池内，可充电电池再通过闭合回路与发热电阻连接，发热电阻设置在转经轮手柄部[3]。

工作流程为，当手摇时，转筒开始按照顺时针一定速度旋转，这时磁铁的磁力线切割发电线圈产生电能，发电线圈将动能转化为交流电能，再通过控制电路板进行升压和稳压，将交流电变成直流电，最后储存到可充电电池内，同时可充电电池为发热电阻闭合回路提供稳定的直流电源，发热电阻通电之后，即可发热。

4 方案2

能量转换中介物采用活塞，先将机械能传递给活塞，活塞压缩空气做功，将机械能转化为空气的内能，空气热量提高，再经过热传导到手柄部位，使手柄部位发热，另外活塞上下移动时，还会与手柄部内腔摩擦产生热，达到需要的技术效果。

该技术路线下的转经轮包括有顶端、上盖、经筒、下盖、轴芯、手柄、坠石，手柄为圆柱形，下盖紧固在经筒上，且下盖为中空结构，下盖与经筒接触部开设有牵引绳通孔，手柄内沿着轴芯设置有左右对称的两个活塞运动腔，活塞运动腔为空心圆柱结构，活塞运动腔的直径接近手柄半径，活塞运动腔内设置有活塞运动机构，活塞运动机构包括左活塞运动腔中的第一活塞和第一牵引绳，右活塞运动腔中的第二活塞和第二牵引绳，以及连接第一活塞和第二活塞的第三牵引绳，所述的第一活塞运动腔、轴芯、和第二活塞运动腔上开设有通孔，所述的第三牵引绳穿过通孔连接第一牵引绳和第二牵引绳，第一牵引绳和第二牵引绳一端连接第一活塞和第二活塞，另一端连接经筒的同一侧，第一牵引绳、第二牵引绳、第三牵引绳均处于紧绷状态，坠石的旋转加速经筒的旋转，经筒的旋转带动下盖的旋转，下盖的旋转拉动活塞在活塞运动腔里运动。活塞在活塞运动腔里运动，压缩活塞内的空气，使空气的体积减小，从而活塞运动的机械能转化为空气的内能，空气温度升高，从而手摇转经轮的手柄部发热，达到所需要的技术效果。

为了进一步增加该技术效果，在第三牵引绳与第一活塞运动腔接触部设置有第三定滑轮，在第三牵引绳与第二活塞运动腔接触部设置有第四定滑轮，第三定滑轮和第四定滑轮使第三牵引绳处于紧绷状态。经筒包括有主轴，主轴为中空结构，主轴的中空部分直径大于轴芯，中间有空隙，可方便套接和使经轮灵活转动。第一牵引绳和第二牵引绳分别处于轴芯的两侧，不在同一侧，以防止牵引绳打结在一块。第一牵引绳、第二牵引绳与下盖的接触部设置有第一定滑轮和第二定滑轮，第三牵引绳与轴芯的接触部设置有定滑轮，设置定滑轮使牵引绳处于紧绷状态。手柄是转动经筒的施力部位，手柄长度为经筒的两到三倍以上，通过抓握手柄、摇转经筒绕轴芯旋转使经筒转动。

5 结语

方案1和方案2相比，方案2要优于方案1，方案1中在经筒部位设置一个磁感应线圈，切割磁感应线圈产生电流，收集储存电能，再在手柄部位增加一个电阻发热体，产生热量，但是此方案零件过于复杂，产生的电能电流太小，发热效果差，况且能量形式转换了2次，耗能大。方案2将机械能直接转化为气体的内能，气体内能发热，通过热传导传递给使用者的握持部不用额外增加其他加热机构，节能环保。

[1]罗武兰.气体内能的变化[J].中学教学参考，2012(11):70-71.

[2]孙磊，惠晓威.发明问题解决理论(TRIZ)探析——物-场模型的应用[J].黑龙江科技信息，2009(28):7-7.

[3]颜陶.一种新型手摇磁电结构转经轮:CN202496958U[P].2012.

公 示

王雅坤同志已于2017年5月调离《河南科技》杂志社，不再从事杂志社记者工作，根据《新闻记者证管理办法》规定，已对本人的记者证件予以收回并注销。

特此公示。

2017年8月10日

Research on Patent Technology of Prayer Wheel Handle Heating

Chen Ping1Zhang Zhuan1Wang Changhao2Cao Hua3
（1.Nanyang Scienceand Technology Information Institute，Nanyang，473000，China；2.Nanyang Second Middle School，Nanyang ，473000，China；3 Nanyang Municipal Intellectual Property Office,Nanyang,473000,China）

2017 年河南省各省辖市及直管县（市）专利申请量统计表（8 月）

2017 年河南省各省辖市及直管县（市）专利授权量统计表（8 月）

G255.51

B

1003-5168(2017)08-0060-03

2017-5-30

陈平（1987－）男，本科，助理工程师，研究领域：科技情报研究；张转(1989-)女，硕士，助理馆员，研究领域：图书典藏与流通（等同于第一作者）。