——第15届中国发明展览会向明中学学生部分获奖发明扫描
2005-09-27 王婧
能提高热效率的燃
气热水节能器
●获奖情况：第15届中国发明展览会金奖、华汉青少年发明奖利用使用热水器时排出的废热，预热进水口的冷自来
水，从而节省大量燃气，可节能约40%。在全国发明展上，向明中学高二学生李正维和高三学生陈妮佳发明的“燃气热水节能器”受到了上海能
源协会专家的一致好评，一举获得两项大奖。
疑问从每月燃气费为何上涨开始
谈起发明创造的由来，两名学生表示
，正是家中使用的强排风燃气热水器。“我家多年来一直用燃气热水器，后来为了安全新添了强排风燃气热水器。但发现每月燃气费用明显提
高，询问有关部门认为这是正常的，因为强排风会将热量与燃烧后的废气一起排出。”强排风燃气热水器的缺点是热利用率低，往往在燃烧后
热量没充分通过吸热片传给自来水时就匆匆排出室外。
从每月燃气费的上涨到使用书上写明的“用户千万不要将手碰到出气管以
防烫伤手”，细心的李正维意识到了强排风燃气热水器的出气口处温度很高，经过测试后，小李发现废气温度果然在100℃以上。为了更好地利
用这些废气、节约能源，李正维等人决心要攻克这个难题。
废气能否为冷自来水加热
据介绍，为了提高热水器的热
利用率，“燃气热水节能器”采用了双层吸热片，因为表面接触面广，所以可以将较多热量传给被加热水，避免一般燃气热水器热利用率低的
弊端。而在回收废气方面，则采用了同轴对流式进出气孔。不过虽然用同轴进出气管有较好的换热效果，可将排出废气中大量热量进行回收，
但是仍有不少热量随废气排出，因此李正维与陈妮佳开始思考是不是可以除了用出气口的废热去预热进气口的气外，还可以预热自来水，并最
终决定在排气外管上装进水预热管，使得绕在外排气管上的水管将自来水经预热后上升一定温度变成温水后再进入热水管区域（如图1所示）。
发明已进入试装与试验阶段
“燃气热水节能器”通过回收强排风热水器排放出的废热，预热进水口的冷自来水。这
样，原来10℃的自来水升温到50℃至60℃，再进入燃气热水器，节省大量燃气，节能约40％。一旦经过鉴定后投产，可为用户节省大量燃气，
目前，“燃气热水节能器”已进入试装与试验阶段。
充分利用热量的高效节能烘衣桶
●获奖情况：第15届中国发明
展览会银奖向明学子俞程、庾顺禧发明的高效节能烘衣桶能将排出的湿热空气中的热量传递给新进入冷空气的烘衣桶，使热量被充分利用，大
大提高烘衣设备的热效率，以此达到高效节能的目的。
从梅雨季节晒衣难开始的发明
在阴雨天，晾晒衣服十分不便
。于是，烘衣机便被生产出来以解决这一问题。然而，俞程等人却发现市场上常见的烘衣设备大多在排放烘衣所产生的湿热空气的同时，会使
大量热量被水蒸气带走散失，所以热效率不高，且十分耗电。
他们发现市场上普遍的烘衣设备可以归为两种结构。首先是滚筒式
烘衣机，其原理大致上是将电加热后的热风吹入滚动中的筒体，达到将湿衣吹干的目的。其间湿热空气直接排出筒外，不再利用。而另一种则
是由布制材料作为箱体的电烘衣箱。通过对提高热效率、节能设备等相关资料的查询，俞程、庾顺禧想到了要发明一种能将排出的湿热空气中
的热量传递给新进入冷空气的烘衣桶，以此达到高效节能的目的。
循环生热高效节能
据介绍，这项发明的基本结构
其实并不复杂：用一只电吹风在圆桶内产生热气流，用来将挂在圆桶中的湿衣物烘干。烘衣过程中所产生的湿热空气，通过导管进入一根缠绕
在圆桶壁上的大小同轴管的内管内，与此同时，向同轴管的外管不断吹入冷空气，夹层内湿热空气就把所携带的热量传递给了冷空气。然后，
被初步预加热的空气顺着同轴管到达电吹风的后部，在此处被电吹风电热丝再一次的加热，达到较高温度，用来进行烘衣。据悉，如此循环往
复后，产生的热量便能被充分利用，从而大大提高了烘衣设备的热效率。
会转弯的螺旋状自动扶梯
●获奖情况：第
15届中国发明展览会铜奖一般自动扶梯是直线运行的，目前也有少数会转弯的电梯问世。而向明中学学生夏圣婴、朱哲、杨珏青却发明出了一
种能做螺旋状运行与升降的自动扶梯。“有些建筑物是螺旋状上下的，那么对于有些圆形的建筑是否也可以沿着外墙或内墙建筑自动扶梯呢？
”夏圣婴等人由此动起了脑筋，并最终发明成功。螺旋状自动扶梯的优点是使用二个或数个电动机，使输送带呈螺旋状运动，既可以载人又可
以载物。它有并行固定螺旋平台，在运输带中速或慢速运行时，只要沿着自动扶梯，人们只需横向跨一步即可进入自动扶梯或跨出自动扶梯。
让汽车像大闸蟹一样横爬
介绍两种能使汽车横行的装置
●获奖情况：第15届中国发明展览会银奖、光
华（凌云）奖在此次发明展上，向明中学学生黄达意、曹沁颖、丁胤平发明的能使汽车横行的装置，使汽车具有了像蟹一样的横爬功能，从而
使汽车在拥挤的停车场所也能挪动自由。
从横停的汽车想到横行的螃蟹
开车之人经常会遇到这样的难堪：横停的汽
车由于其前后两端都已停了车辆而无法开进或是开出车位，有时甚至必须要将前后车的车主叫来，开动车后方能进出，造成了极大的不便。由
此几位小发明家动起了脑筋，并自然而然地联想到了横行的螃蟹。不过一开始，黄达意等人只想到要在汽车上加一横向驾驶功能。
“后来请教了有关专家才知道，这个方案有缺点，不是技术上做不出来，而是不经济。”因为加了横向驾驶功能后的汽车将会增加十几公斤的
重量，油耗也会增加不少，一年下来费用很大，因此最初的想法被迫打消，几名学生最终想到了在路边做一个专门装置来达到这一功能。
两种装置能否使汽车横行
1、用汽车动力产生横向爬行要横向移动就要有动力，黄达意等人首先想到的是利用汽车自
身力使它横行。而最简单的方法就是利用汽车轮子的转动使机器转动。当汽车欲进入车位时开到车位边上，将后车轮进入一条凹缝处，并继续
开动发动机，使后轮向前旋转，这时后轮外缘胶轮胎由摩擦作用使一根橡胶辊转动，并由它带动一根蜗杆，带动蜗轮产生一个慢而有力的横向
力，并在一根丝杆上横行（如图2所示）。
考虑到橡胶之间有很大的摩擦力不会打滑，因此黄达意等人选用橡胶管套在一根金属棒
上成为橡胶辊轮。再由辊轮来带动蜗杆，从而一边增大力一边使速度减慢。此外，为了不使蜗杆在滚动时打滑，该方式采用了两根同样模数的
丝杆作为支撑。并为了安全，在两边装有限位开关。
2、用电动机使汽车横行这种方式是当汽车轮进入凹缝处时会触发一个限位开
关，使电动机接通电源，引起电动机旋转而带动丝杆转动，使丝杆上的螺母在丝杆上爬行，进而带动一块台板横行，使台板上的汽车横向进入
车位。反之当其倒退而使另一个限位开关接通时会使电动机朝相反方向转动，而使台板由车位移向外侧。这种方案中的电动机具有减速机构，
能带动两根丝杆转动，而丝杆上装有四个螺母，会随着丝杆的转动而沿着丝杆轴向爬行。这样一来，只要在螺母上装一块台板，汽车一开上台
板触动开关就会使台板横向转动了。
实用价值大生产成本低廉
这两种发明装置都能使汽车横行，其中一种是利用汽
车本身动力带动滚轮蜗杆，引起蜗轮产生一个横向力使汽车进入或离开车位；另一种则是汽车触发限位开关，由电动机带动蜗杆，使蜗轮产生
横向发展力，使汽车进入或离开车位。值得一提的是，学生在发明过程中都考虑到了成本问题，因此在实用价值大的前提下，还结构简单、生
产成本低廉。
能利用太阳能产生风的遮阳窗帘
你是否见过既能遮阳又能产生风的窗帘？向明学生李冉发明的能利用
太阳能产生风的遮阳窗帘却使这种不可能成为了可能。
朝南教室窗帘能否既遮阳又能通风
细心的李冉发现，夏天太
阳光会直接晒入朝南的教室使室内温度上升。虽然有些教室内装布质窗帘能起到遮阳的作用但会影响室内通风，而一旦风吹动布质窗帘又会影
响遮阳效果，因此在试图解决上述这些矛盾的情况下，能产生风的遮阳窗帘应运而生。
“这是一种在夏天用于教室内的窗帘，它
一方面能遮阳另一方面又能通风，进而又可利用太阳能带动电动机使风叶旋转产生风，有利于教室内降温和换气的遮阳窗帘”，李冉介绍说。
新式遮阳帘通风又遮阳
李冉发明出的遮阳窗帘可以细分为以下两种：
一种是既能遮阳又能通风的大页
遮阳帘。据介绍，它是一种横放的宽大叶面并可调节高度的窗帘，它在窗框上装有一个内框，内框上有销子固定数片活页，活页用半透明材料
制成可以遮阳，有一调节杆可调节每片活页的侧斜角度，使窗帘能够既可通风又可遮阳。
另一种是能产生电能的有太阳能电池板
的遮阳帘。它是将硅太阳能电池板装在该活页上，它不但能遮阳还可以产生电能，其电能可带动一电风扇或排气扇转动，以达到加强通风的效
果。
值得一提的是，当太阳光能照射在硅太阳能电池板上时，它可以直接带动排风扇转动以达到通风效果，其多余的电能可以储
存在蓄电池内，以备无太阳光时使用。
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