CN105433787B - 一种基于化工热传导的隔板式热水壶及其加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于化工热传导的隔板式热水壶及其加热方法，属于热水壶技术领域，包括底座、壶体、壶盖和把手，底座的中部设有一热感底座，热感底座内设有加热装置、控制器和控制电路，壶体的内部空腔内设有隔热隔板，隔热隔板将内部空腔分为下腔和上腔，下腔设有一金属感温形变开关，把手上设有控制开关，热感底座上设有底座连接件和控制轴承，控制轴承上端设有复位弹簧，壶盖与复位弹簧弹性连接，隔热隔板采用由上隔热隔板和下隔热隔板组成，均开设有轴承安装孔，控制开关设有三个档位，分别为停止加热、立即加热、一定时间后再加热。本发明结构简单，使用方便，能够提高传热温差平均值，增大传热面积，避免回锅水，过滤有毒化学物质。
Description
技术领域
本发明涉及一种热水壶，特别是涉及一种基于化工热传导的隔板式热水壶及其加热方法，属于热水壶技术领域。
背景技术
近年来，精美、实用、方便、快捷的电热水壶开始走进千家万户，成为日常生活小家电用品。家庭水壶属于西式小家电产品，由最初的保温瓶来装热开水，需要其他工具煮沸开水才能得以保温，但保温时限也有限制，经过水壶的变革与市场需求，现发展成为以电水壶为主体，直接接通直流电源加热，直至把水煮沸，不需其他工具就可以用到热开水，是现代家具必备之产品。电水壶由最初的塑料式发展到铝合金、不锈钢等系列。容水量也以用户的用量逐渐加大。底盘加热方式日益成为主流，不锈钢材质受消费者垂青，附加功能提升产品品质。但电热水壶行业由于门槛低、规模小、作坊式企业质量意识差带来了电热水壶使用寿命、产品质量和安全隐患等问题。
目前，现有技术中所使用的热水壶存在以下几个问题：
1、不能有效避免回锅水产生重水亚硝酸盐对人体伤害。通过市场调研和查阅资料，发现目前国内开水器市场大部分产品均为传统型浮球式电热产品，不能做到将生水与饮用热水完全隔开，流出的所谓开水达不到100℃，这种开水器的水箱没有分格，最顶部右边有一个浮球开关，热水从水龙头流出，顶部的浮球就下降，开关阀随即打开，外面的生水直接流进水箱，灌满水箱使浮球继续浮在顶部，生水与饮用热水混合在一起就变成阴阳水，也叫回锅水，急着打开水龙头喝水的人就永远喝的是半生半熟的水，长期饮用这种含有亚硝酸盐的水会对人体产生较大伤害，由于这种产品耗电量高、体积庞大、价格相对低，目前在学校、大集团公司、宾馆使用率较高，达到80％以上。
2、加热源与水的接触面积和热量交换面积有限，影响加热速率。据传热公式，显然换热器的接触面积与传热速率成正比，现市面流行的是底座加热的热水壶，优势是生产工艺简单，生产作坊门槛低，但同样限制了加热速率的提高。
3、加热时水的交换温差平均值较小。烧水壶烧水的过程从理论上抽象成对水局部热传递的过程。通过大量烧水模拟实验可做如下分析，众所周知的，空气在水中含量大约在0.2％左右，随水温升高，空气在水中含量逐渐减少，当水温到达一定温度时，水里空气由于受热膨胀而使体积增大，由于液体表面张力作用而形成气泡，气泡上浮的过程传递热量。而水在沸腾前的传热比较低，因为液体的热运动相比气体更密集。
4、不能有效避免自来水厂处理自来水后残余化学成分。自来水经过氯化物的消毒之后，水中必定含有比较多的氯离子，很容易与水中残留的有机物结合，形成致癌的化合物。接出来的自来水，先放置半个小时以后再烧，让化学物质自然挥发。水快就要烧开时最好把壶盖打开，让自来水厂氯化加工时水中产生的氯离子，及残留的有机物结合散发出去，并在沸腾后持续加热一段时间。
综上分析，急需一款既健康、节能、加热又快的热电水壶，用以解决现有技术中存在的不能有效避免回锅水产生重水亚硝酸盐对人体伤害、加热源与水的接触面积和热量交换面积有限、加热时水的交换温差平均值较小、及不能有效避免自来水厂处理自来水后残余化学成分等问题。
发明内容
本发明的主要目的是为了解决目前现有技术中热水壶存在的上述问题，提供一种结构简单，使用方便，能够提高传热温差平均值，增大传热面积，避免回锅水，过滤有毒化学物质的基于化工热传导的隔板式热水壶。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种基于化工热传导的隔板式热水壶，包括底座(1)、设置在底座(1)上并与底座(1)一体连接的壶体(2)、设置在壶体(2)上端口并与壶体(2)弹性配合的壶盖(3)、设置在壶体(2)外侧表面的把手(11)，所述底座(1)的中部设有一与底座(1)一体连接的热感底座(4)，所述热感底座(4)内设有加热装置、控制器和控制电路，所述壶体(2)的内部空腔内设有隔热隔板(8)，隔热隔板(8)将内部空腔分为下腔(101)和上腔(102)，所述下腔(101)设有一金属感温形变开关(7)，所述把手(11)上设有控制开关(10)；
所述热感底座(4)的中部连接有一底座连接件(6)，所述底座连接件(6)与所述控制器、所述控制电路连接，所述底座连接件(6)与所述热感底座(4)之间设有隔热保护层，防止所述底座连接件(6)被所述热感底座(4)损坏；
所述底座连接件(6)上安装有一控制轴承(5)，所述控制轴承(5)与所述控制器、所述控制电路连接，所述控制轴承(5)的上端与所述壶盖(3)连接，并设有复位弹簧(9)，所述复位弹簧(9)根据所述控制轴承(5)的转动控制所述壶盖(3)的开启或关闭；
所述隔热隔板(8)采用低热导材料制作，低热导材料为食用硅胶，由上隔热隔板和下隔热隔板组成，所述上隔热隔板和所述下隔热隔板的中心均开设有轴承安装孔(812)，所述轴承安装孔(812)套设在所述控制轴承(5)上，并与所述控制轴承(5)转动连接；
所述上隔热隔板包括上隔热隔板本体(811)、均匀的设置在上隔热隔板本体(811)内的多个上隔热隔板通孔(813)，所述下隔热隔板包括下隔热隔板本体(821)、均匀的设置在下隔热隔板本体(821)内的多个下隔热隔板通孔(823)；
当所述上隔热隔板通孔(813)与所述下隔热隔板通孔(823)至少部分重叠时隔热隔板为开启状态，此时，上腔(102)的冷水会流入下腔(101)内，当所述上隔热隔板通孔(813)与所述下隔热隔板通孔(823)完全不重叠时隔热隔板为复位状态。
进一步限定，所述控制开关(10)与所述加热装置、所述控制器和所述控制电路连接，采用发条扭动计时器，分为三个档位，分别为停止加热的1挡、立即加热的2档、一定时间后再加热的3档，3档可以设定为5分钟、10分钟、15分钟、或30分钟后再加热。
进一步限定，所述壶盖(3)与所述控制轴承(5)滑动连接，所述复位弹簧(9)的上端与所述壶盖(3)连接，所述控制轴承(5)位于所述复位弹簧(9)的下端设有一阻挡销，所述阻挡销限位于所述复位弹簧(9)向所述壶盖(3)的一侧伸缩。
进一步限定，所述金属感温形变开关(7)与所述加热装置、所述控制器和所述控制电路连接，当隔热隔板为复位状态时，所述金属感温形变开关(7)检测到所述下腔(101)内水沸腾时，所述隔热隔板(8)旋转开启至开启状态，所述上腔(102)内水流入所述下腔(101)内继续加热后，所述金属感温形变开关(7)检测到此时下腔(101)内水沸腾时，所述复位弹簧(9)将所述壶盖(3)弹开。
进一步限定，所述上腔(102)与下腔(101)的体积比为3:1，位于所述上腔(102)的壶体(2)上设有进水口，位于所述下腔(101)的壶体(2)上设有进水口和出水口。
本发明还提供了一种基于化工热传导的隔板式热水壶加热方法，包括以下步骤，
步骤一，避免回锅水产生步骤，当所述上隔热隔板通孔(813)与所述下隔热隔板通孔(823)至少部分重叠时隔热隔板为开启状态，此时，上腔(102)的冷水会流入下腔(101)内，当所述上隔热隔板通孔(813)与所述下隔热隔板通孔(823)完全不重叠时隔热隔板为复位状态；
步骤二，计时换挡加热步骤，所述控制开关(10)与所述加热装置、所述控制器和所述控制电路连接，采用发条扭动计时器，分为三个档位，分别为停止加热的1挡、立即加热的2档、一定时间后再加热的3档，3档可以设定为5分钟、10分钟、15分钟、或30分钟后再加热；
步骤三，防止形变步骤，所述金属感温形变开关(7)与所述加热装置、所述控制器和所述控制电路连接，当隔热隔板为复位状态时，所述金属感温形变开关(7)检测到所述下腔(101)内水沸腾时，所述隔热隔板(8)旋转开启至开启状态，所述上腔(102)内水流入所述下腔(101)内继续加热后，所述金属感温形变开关(7)检测到此时下腔(101)内水沸腾时，所述复位弹簧(9)将所述壶盖(3)弹开。
本发明的有益技术效果：本发明设计的一种基于化工热传导的隔板式热水壶，使用方便，通过热感底座的设计，能够提高传热温差平均值，增大传热面积，隔热隔板通过采用低热导材料制作，并分为上隔热隔板和下隔热隔板，有效的避免了冷水流入下腔时造成的回锅水，通过复位弹簧和壶盖的设计，可以有效地过滤有毒化学物质，通过控制轴承和控制开关的设计实现了热水壶的自动化，具有较高的实用价值，易于推广应用。
附图说明
图1为本发明基于化工热传导的隔板式热水壶示意图；
图2为本发明隔热隔板开启状态图；
图3为本发明隔热隔板复位状态图。
图中：1-底座，2-壶体，3-壶盖，4-热感底座，5-控制轴承，6-底座连接件，7-金属感温形变开关，8-隔热隔板，9-复位弹簧，10-控制开关，11-把手，12-隔热隔板连接件，13-垫片，101-下腔，102-上腔，811-上隔热隔板本体，812-轴承安装孔，813-上隔热隔板通孔，821-下隔热隔板本体，823-下隔热隔板通孔。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种基于化工热传导的隔板式热水壶，包括底座1、设置在底座1上并与底座1一体连接的壶体2、设置在壶体2上端口并与壶体2弹性配合的壶盖3、设置在壶体2外侧表面的把手11，所述底座1的中部设有一与底座1一体连接的热感底座4，所述热感底座4内设有加热装置、控制器和控制电路，所述壶体2的内部空腔内设有隔热隔板8，隔热隔板8将内部空腔分为下腔101和上腔102，所述下腔101设有一金属感温形变开关7，所述把手11上设有控制开关10，把手11内设有控制装置，并与控制开关10连接，底座1为厚度均匀的不锈钢材料制作而成，壶体2也为厚度均匀的不锈钢材料制作而成。
进一步的，如图1所示，所述热感底座4的中部连接有一底座连接件6，所述底座连接件6与所述控制器、所述控制电路连接，所述底座连接件6与所述热感底座4之间设有隔热保护层，防止所述底座连接件6被所述热感底座4损坏，所示加热装置、控制器和控制电路均封闭的设置在所述热感底座4内，所述底座连接件6上安装有一控制轴承5，所述控制轴承5与所述控制器、所述控制电路连接，所述控制轴承5的上端与所述壶盖3连接，并设有复位弹簧9，所述复位弹簧9根据所述控制轴承5的转动控制所述壶盖3的开启或关闭，热感底座4为加热装置提供了较大加热表面积，能够提高传热温差平均值，增大传热面积。
进一步的，如图1和图2所示，所述隔热隔板8采用低热导材料制作，低热导材料为食用硅胶，由上隔热隔板和下隔热隔板组成，所述上隔热隔板和所述下隔热隔板的中心均开设有轴承安装孔812，所述轴承安装孔812套设在所述控制轴承5上，并与所述控制轴承5转动连接，隔热隔板通过采用低热导材料制作，并分为上隔热隔板和下隔热隔板，有效的避免了冷水流入下腔时造成的回锅水。
进一步的，如图2和图3所示，所述上隔热隔板包括上隔热隔板本体811、均匀的设置在上隔热隔板本体811内的多个上隔热隔板通孔813，所述下隔热隔板包括下隔热隔板本体821、均匀的设置在下隔热隔板本体821内的多个下隔热隔板通孔823，当所述上隔热隔板通孔813与所述下隔热隔板通孔823至少部分重叠时隔热隔板为开启状态，此时，上腔102的冷水会流入下腔101内，当所述上隔热隔板通孔813与所述下隔热隔板通孔823完全不重叠时隔热隔板为复位状态。
进一步的，所述控制开关10与所述加热装置、所述控制器和所述控制电路连接，采用发条扭动计时器，分为三个档位，分别为停止加热的1挡、立即加热的2档、一定时间后再加热的3档，3档可以设定为5分钟、10分钟、15分钟、或30分钟后再加热。
进一步的，如图1所示，所述壶盖3与所述控制轴承5滑动连接，所述复位弹簧9的上端与所述壶盖3连接，所述控制轴承5位于所述复位弹簧9的下端设有一阻挡销，所述阻挡销限位于所述复位弹簧9向所述壶盖3的一侧伸缩。
进一步的，如图1所示，所述金属感温形变开关7与所述加热装置、所述控制器和所述控制电路连接，当隔热隔板为复位状态时，所述金属感温形变开关7检测到所述下腔101内水沸腾时，所述隔热隔板8旋转开启至开启状态，所述上腔102内水流入所述下腔101内继续加热后，所述金属感温形变开关7检测到此时下腔101内水沸腾时，所述复位弹簧9将所述壶盖3弹开，所述上腔102与下腔101的体积比为3:1，位于所述上腔102的壶体2上设有进水口(附图未示出)，位于所述下腔101的壶体2上设有进水口(附图未示出)和出水口(附图未示出)。
综上所述，本发明设计的一种基于化工热传导的隔板式热水壶，使用方便，通过热感底座的设计，能够提高传热温差平均值，增大传热面积，隔热隔板通过采用低热导材料制作，并分为上隔热隔板和下隔热隔板，有效的避免了冷水流入下腔时造成的回锅水，通过复位弹簧和壶盖的设计，可以有效地过滤有毒化学物质，通过控制轴承和控制开关的设计实现了热水壶的自动化，具有较高的实用价值，易于推广应用。
以上所述，仅为本发明优选的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于化工热传导的隔板式热水壶，其特征在于：包括底座(1)、设置在底座(1)上并与底座(1)一体连接的壶体(2)、设置在壶体(2)上端口并与壶体(2)弹性配合的壶盖(3)、设置在壶体(2)外侧表面的把手(11)，所述底座(1)的中部设有一与底座(1)一体连接的热感底座(4)，所述热感底座(4)内设有加热装置、控制器和控制电路，所述壶体(2)的内部空腔内设有隔热隔板(8)，隔热隔板(8)将内部空腔分为下腔(101)和上腔(102)，所述下腔(101)设有一金属感温形变开关(7)，所述把手(11)上设有控制开关(10)；
所述热感底座(4)的中部连接有一底座连接件(6)，所述底座连接件(6)与所述控制器、所述控制电路连接，所述底座连接件(6)与所述热感底座(4)之间设有隔热保护层，防止所述底座连接件(6)被所述热感底座(4)损坏；
所述底座连接件(6)上安装有一控制轴承(5)，所述控制轴承(5)与所述控制器、所述控制电路连接，所述控制轴承(5)的上端与所述壶盖(3)连接，并设有复位弹簧(9)，所述复位弹簧(9)根据所述控制轴承(5)的转动控制所述壶盖(3)的开启或关闭；
所述隔热隔板(8)采用低热导材料制作，低热导材料为食用硅胶，由上隔热隔板和下隔热隔板组成，所述上隔热隔板和所述下隔热隔板的中心均开设有轴承安装孔(812)，所述轴承安装孔(812)套设在所述控制轴承(5)上，并与所述控制轴承(5)转动连接；
所述上隔热隔板包括上隔热隔板本体(811)、均匀的设置在上隔热隔板本体(811)内的多个上隔热隔板通孔(813)，所述下隔热隔板包括下隔热隔板本体(821)、均匀的设置在下隔热隔板本体(821)内的多个下隔热隔板通孔(823)；
当所述上隔热隔板通孔(813)与所述下隔热隔板通孔(823)至少部分重叠时隔热隔板为开启状态，此时，上腔(102)的冷水会流入下腔(101)内，当所述上隔热隔板通孔(813)与所述下隔热隔板通孔(823)完全不重叠时隔热隔板为复位状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于化工热传导的隔板式热水壶，其特征在于：所述控制开关(10)与所述加热装置、所述控制器和所述控制电路连接，采用发条扭动计时器，分为三个档位，分别为停止加热的1挡、立即加热的2档、一定时间后再加热的3档，3档可以设定为5分钟、10分钟、15分钟、或30分钟后再加热。
3.根据权利要求2所述的一种基于化工热传导的隔板式热水壶，其特征在于：所述壶盖(3)与所述控制轴承(5)滑动连接，所述复位弹簧(9)的上端与所述壶盖(3)连接，所述控制轴承(5)位于所述复位弹簧(9)的下端设有一阻挡销，所述阻挡销限位于所述复位弹簧(9)向所述壶盖(3)的一侧伸缩。
4.根据权利要求3所述的一种基于化工热传导的隔板式热水壶，其特征在于：所述金属感温形变开关(7)与所述加热装置、所述控制器和所述控制电路连接，当隔热隔板为复位状态时，所述金属感温形变开关(7)检测到所述下腔(101)内水沸腾时，所述隔热隔板(8)旋转开启至开启状态，所述上腔(102)内水流入所述下腔(101)内继续加热后，所述金属感温形变开关(7)检测到此时下腔(101)内水沸腾时，所述复位弹簧(9)将所述壶盖(3)弹开。
5.根据权利要求4所述的一种基于化工热传导的隔板式热水壶，其特征在于：所述上腔(102)与下腔(101)的体积比为3:1，位于所述上腔(102)的壶体(2)上设有进水口，位于所述下腔(101)的壶体(2)上设有进水口和出水口。
6.一种如权利要求1所述的基于化工热传导的隔板式热水壶的加热方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，避免回锅水产生步骤，当所述上隔热隔板通孔(813)与所述下隔热隔板通孔(823)至少部分重叠时隔热隔板为开启状态，此时，上腔(102)的冷水会流入下腔(101)内，当所述上隔热隔板通孔(813)与所述下隔热隔板通孔(823)完全不重叠时隔热隔板为复位状态；
步骤二，计时换挡加热步骤，所述控制开关(10)与所述加热装置、所述控制器和所述控制电路连接，采用发条扭动计时器，分为三个档位，分别为停止加热的1挡、立即加热的2档、一定时间后再加热的3档，3档可以设定为5分钟、10分钟、15分钟、或30分钟后再加热；
步骤三，防止形变步骤，所述金属感温形变开关(7)与所述加热装置、所述控制器和所述控制电路连接，当隔热隔板为复位状态时，所述金属感温形变开关(7)检测到所述下腔(101)内水沸腾时，所述隔热隔板(8)旋转开启至开启状态，所述上腔(102)内水流入所述下腔(101)内继续加热后，所述金属感温形变开关(7)检测到此时下腔(101)内水沸腾时，所述复位弹簧(9)将所述壶盖(3)弹开。
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