CN105747847B - 一种速热型烧水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水加热装置领域，公开了一种速热型烧水装置，包括壳体1，壳体的顶部为开口，开口处设有顶盖2，速热型烧水装置还包括隔板3和加热部件4，隔板水平设于壳体内部并将壳体内部隔为上腔11和下腔12，隔板包括固定隔板套31和夹于固定隔板套中的活动隔板32，固定隔板套和活动隔板上分别设有若干过水孔33。上腔内设有竖直的旋转轴5，旋转轴的上端穿过顶盖中心并与电机6连接，旋转轴的下端穿过固定隔板套并与活动隔板的中心处连接。旋转轴的下端以及旋转轴位于上腔的部位上分别设有第一温度感应器71和第二温度感应器72。加热部件设于壳体内部底部。本发明的速热型烧水装置能够提升加热水的热交换速率，对水体实现快速加热。

Description

一种速热型烧水装置
技术领域
本发明涉及水加热装置领域，尤其涉及一种速热型烧水装置。
背景技术
随着现代社会的生活节奏越来越快，人们对于许多事物也更加追求便捷、高效率。
家用的电热水设备就是一个非常典型的例子，人们对于烧水的速度要求不断提高。目前市场上的速热型电热水设备通常是采用增大加热体与水的接触面积来实现的。如申请号为CN201220117789.5的中国专利公开了一种节能速热水壶，在壶体内沿其纵向贯穿设置有一过火通道，所述过火通道下端开口与壶体底部齐平，上端开口高于壶体上端部；所述过火通道由下往上逐渐变小呈一喇叭状。在壶体内设计过火通道，加大了受热面接，节约了烧水时间，同时也节约了能源。此外将过火通道设计成喇叭状，使得火焰充分并直接与过火通道壁接触，大大提高了加热效率。
虽然增大换热面积能够有效提升加热速率，但是单单通过增大换热面积这一因素来提升加热速率目前已到达瓶颈，很难再继续大幅提升。因此还需要配合其他因素来提升加热水的速率。
申请号为CN201020135345.5的中国专利公开了一种即开式热水壶，包括壶体，在壶体内设有冷水腔和速热腔，冷水腔和速热腔之间由进水管相连，速热腔连通固定在冷水腔中的沸腾管内腔，沸腾管顶部出口插入气水处理器，气水处理器上设有与冷水腔连通的排气孔，气水处理器的底部连通集水腔，集水腔与热出水管相连。本实用新型克服了现有技术中普通水壶加热速度慢、不能按需要用水量即刻得到开水以及造成能源浪费的缺陷，通过上述设计，能快速得到需要用水量的开水，具有结构简单、使用方便、快速节能、出水稳定、出水量大，可靠性强的优点。
上述热水壶的原理是在短时间内快速加热少量水，并将先加热完毕的热水进行使用，但是其并不能提升满负荷体积水量加热的速率，当一次性需要大量热水时，其仍无法满足需求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种速热型烧水装置。本发明的速热型烧水装置能够提升加热水的热交换速率，对水体实现快速加热。
本发明的具体技术方案为：一种速热型烧水装置，包括壳体，所述壳体的顶部为开口，所述开口处设有顶盖，所述速热型烧水装置还包括隔板和加热部件，所述隔板水平设于壳体内部并将壳体内部隔为上腔和下腔，隔板包括固定隔板套和夹于所述固定隔板套中的活动隔板，所述固定隔板套和活动隔板上分别设有若干过水孔；所述上腔内设有竖直的旋转轴，所述旋转轴的上端穿过所述顶盖中心并与电机连接，旋转轴的下端穿过固定隔板套并与活动隔板的中心处连接；所述旋转轴的下端以及旋转轴位于上腔的部位上分别设有第一温度感应器和第二温度感应器；所述加热部件设于壳体内部底部。
现有传统的烧水装置都是通过增加加热体与水的接触面积来实现快烧，虽然增大换热面积能够有效提升加热速率，但是单一通过增大换热面积这一因素来提升加热速率目前已到达瓶颈，很难再继续大幅提升。因此还需要配合其他因素来提升加热水的速率。
烧水装置的在工作时，实际原理上是对烧水装置内局部水先进行加热，然后通过水体流动将热量分散到全部水中。但是由于烧水装置内的水是相通的，不同部位的水产生温差后会迅速发生热传递，从而减少温差。我们知道，水之间的温差越大，其发生热交换的速率越快，但是由于烧水装置不同部位的水之间温差较小，因此其热交换的速度较慢，导致烧水速率不够快。
本发明的烧水装置内设有隔板，将壳体内部分隔为上、下腔，并且隔板包括固定隔板套和活动隔板，活动隔板能够旋转。在烧水前，先对下腔进行注水，控制水面与固定隔板套的底面之间留有一定空隙，空隙起到辅助隔板进行隔热的作用。然后旋转活动隔板使活动隔板与固定隔板套上的过水孔闭合，继续对上腔进行注水。最后关闭顶盖进行烧水。、
在烧水过程中，由于隔板的阻隔，下腔的水首先被加热，而上腔的水基本没有被加热，两者之间的温差较大。当下腔的水到达一定温度后，第一温度感应器将信号传递给顶盖上的电机，电机带动旋转轴旋转，接着活动隔板也发生旋转，活动隔板上的过水孔与固定隔板套上的过水孔重合，上、下腔相通，上腔的水在重力作用下向下位移，上下腔的水充分混合。由于两者之间的温差较大，因此热交换速率较大，缩短了水的煮沸时间。当水被完全烧开后，第二温度感应器将信号传递给加热部件，停止加热。
作为优选方案，所述加热部件包括驱动电机、旋转加热棒和旋转桨叶；所述驱动电机设于壳体底部的上表面，所述旋转加热棒竖直设于所述驱动电机的顶部，所述旋转桨叶固定于旋转加热棒的顶部。
旋转桨叶能够在烧水时增加下腔水的流动性，增加传热速率。在上腔水与下腔水混合后也能使水均匀混合。
作为优选方案，所述速热型烧水装置壳体的下腔内设有水平的底板，所述底板将下腔隔为上下两部分，所述驱动电机位于底板下方，所述旋转加热棒贯穿底板；壳体底部与底板下表面之间设有鼓气装置，所述鼓气装置的进气口设于壳体的侧壁上，鼓气装置的出气口设于底板上。
在烧水过程中当水被加热到一定温度后，水中的空气发生膨胀形成气泡而上浮，在气泡上浮过程中，能够加速热量的传递，使水的加热速率提高。但是普通水体中空气含量较低，在0.1-0.4％之间，因此水中的空气在短时间内就会形成气泡脱离水体，因此无法明显提升水体加热速率。
本发明在壳体底部设有鼓气装置，在烧水过程中，向水体中通以较小的速度通入空气，增加水体中空气含量，从而提高水体升温速率。
作为优选方案，所述鼓气装置设有多个出气口，所述出气口同心分布于以底板中心点为圆心的圆上。出气口均匀设置，避免局部气泡较多而产生负影响。
作为优选方案，所述固定隔板套以及活动隔板上的过水孔的形状、尺寸以及位置互相对应。
作为优选方案，所述过水孔呈扇叶状，且过水孔以固定隔板套或活动隔板的中心点为圆心同心分布。
作为优选方案，所述隔板将上腔、下腔分隔的体积比例为1:2至2:3。通过实验分析，严格设定上、下腔之间的体积比，从而使热交换速率达到最优效果。
作为优选方案，所述隔板为硅橡胶复合材料。
作为优选方案，所述硅橡胶复合材料的制备方法为：将10质量份的甲基硅橡胶生胶、10-20质量份的甲基乙烯基硅橡胶生胶、0.2-0.4质量份的天然沸石、0.5-2.5质量份的交联剂、0.1-0.2质量份的发泡剂、0.3-0.4质量份的硫化剂在20-40℃下混炼1-2h，再将混合物在室温下静置8-20h；将所得产物置于硫化设备中在160-200℃下硫化20-30min，制得硅橡胶复合材料。
本发明制备的硅橡胶复合材料具有较低的导热系数，是隔板起到良好的隔热效果，增加上、下腔中水的温差。同时该硅橡胶复合材料无毒害，具有较高的耐温性，在200℃以下均能够保持较好的性能。此外，天然沸石复合后，由于自身结构特点，不仅能够起到隔热作用，还能够对水中的铅、镉重金属离子进行有效吸附，净化水体。同时也能够对烧水时产生的噪音进行吸附降噪。天然沸石与硅橡胶复合后还能够增强其机械性能。
作为优选方案，所述天然沸石的粒径为150-300微米。该粒径下的天然沸石对重金属、噪音的吸附效果较佳，与硅橡胶的相容性也较好。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明的速热型烧水装置能够提升加热水的热交换速率，对水体实现快速加热。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明的隔板处于开启状态的俯视图；
图3是本发明的隔板处于关闭状态的俯视图；
图4是本发明的底板的俯视图。
附图标记为：壳体1，顶盖2，隔板3，加热部件4，旋转轴5，电机6，底板8，鼓气装置9，上腔11，下腔12，固定隔板套31，活动隔板32，过水孔33，驱动电机41，旋转加热棒42，旋转桨叶43，第一温度感应器71，第二温度感应器72，进气口91，出气口92。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1所示，一种速热型烧水装置，包括壳体1，所述壳体的顶部为开口，所述开口处设有顶盖2，所述速热型烧水装置还包括隔板3和加热部件4。
所述隔板水平设于壳体内部并将壳体内部隔为上腔11和下腔12，上腔、下腔分隔的体积比例为3:5。隔板包括固定隔板套31和夹于所述固定隔板套中的活动隔板32。如图2、图3所示，所述固定隔板套和活动隔板上分别设有多个过水孔33。所述固定隔板套以及活动隔板上的过水孔呈扇叶状，且尺寸相通，且过水孔以固定隔板套或活动隔板的中心点为圆心同心分布。
所述上腔内设有竖直的旋转轴5，所述旋转轴的上端穿过所述顶盖中心并与电机6连接，并且旋转轴可从电机上旋转脱离，从而能够打开顶盖。旋转轴的下端穿过固定隔板套并与活动隔板的中心处连接；所述旋转轴的下端以及旋转轴位于上腔的部位上分别设有第一温度感应器71和第二72温度感应器。所述加热部件设于壳体内部底部。所述加热部件包括驱动电机41、旋转加热棒42和旋转桨叶43。所述驱动电机设于壳体底部的上表面，所述旋转加热棒竖直设于所述驱动电机的顶部，所述旋转桨叶固定于旋转加热棒的顶部。
所述速热型烧水装置壳体的下腔内还设有水平的底板8，所述底板将下腔隔为上下两部分，所述驱动电机位于底板下方，所述旋转加热棒贯穿底板；壳体底部与底板下表面之间设有鼓气装置9，所述鼓气装置的进气口91设于壳体的侧壁上，鼓气装置的出气口92设于底板上。如图4所示，所述出气口同心分布于以底板中心点为圆心的圆上。
其中，所述隔板为硅橡胶复合材料，其制备方法为：将10质量份的二甲基硅橡胶生胶、15质量份的甲基乙烯基硅橡胶生胶、0.3质量份粒径为200微米左右的天然沸石、1.5质量份的过氧化二异丙苯、0.15质量份的偶氮二甲酰胺、0.35质量份的2,5-过氧化苯甲酰在30℃下混炼1.5h，再将混合物在室温下静置14h；将所得产物置于硫化设备中在180℃下硫化25min，制得硅橡胶复合材料。
本实施例采用的硅橡胶复合材料的导热系数为0.059W/mK。本实施例的烧水装置与传统相同功率、相通容量的烧水装置相比，烧水速度能够提升8-12％。
实施例2
一种速热型烧水装置，包括壳体1，所述壳体的顶部为开口，所述开口处设有顶盖2，所述速热型烧水装置还包括隔板3和加热部件4。
所述隔板水平设于壳体内部并将壳体内部隔为上腔11和下腔12，上腔、下腔分隔的体积比例为1:2。隔板包括固定隔板套31和夹于所述固定隔板套中的活动隔板32，所述固定隔板套和活动隔板上分别设有多个过水孔33。所述固定隔板套以及活动隔板上的过水孔呈扇叶状，且尺寸相通，且过水孔以固定隔板套或活动隔板的中心点为圆心同心分布。
所述上腔内设有竖直的旋转轴5，所述旋转轴的上端穿过所述顶盖中心并与电机6连接，旋转轴的下端穿过固定隔板套并与活动隔板的中心处连接；所述旋转轴的下端以及旋转轴位于上腔的部位上分别设有第一温度感应器71和第二72温度感应器。所述加热部件设于壳体内部底部。所述加热部件包括驱动电机41、旋转加热棒42和旋转桨叶43。所述驱动电机设于壳体底部的上表面，所述旋转加热棒竖直设于所述驱动电机的顶部，所述旋转桨叶固定于旋转加热棒的顶部。
所述速热型烧水装置壳体的下腔内还设有水平的底板8，所述底板将下腔隔为上下两部分，所述驱动电机位于底板下方，所述旋转加热棒贯穿底板；壳体底部与底板下表面之间设有鼓气装置9，所述鼓气装置的进气口91设于壳体的侧壁上，鼓气装置的出气口92设于底板上。所述出气口同心分布于以底板中心点为圆心的圆上。
其中，所述隔板为硅橡胶复合材料，其制备方法为：将10质量份的二甲基硅橡胶生胶、10质量份的甲基乙烯基硅橡胶生胶、0.2质量份粒径为150微米的天然沸石、0.5质量份的过氧化二异丙苯、0.1质量份的偶氮二甲酰胺、0.3质量份的2,5-过氧化苯甲酰在20℃下混炼2h，再将混合物在室温下静置8h；将所得产物置于硫化设备中在160℃下硫化30min，制得硅橡胶复合材料。
本实施例采用的硅橡胶复合材料的导热系数为0.065W/mK。本实施例的烧水装置与传统相同功率、相通容量的烧水装置相比，烧水速度能够提升6-11％。
实施例3
一种速热型烧水装置，包括壳体1，所述壳体的顶部为开口，所述开口处设有顶盖2，所述速热型烧水装置还包括隔板3和加热部件4。
所述隔板水平设于壳体内部并将壳体内部隔为上腔11和下腔12，上腔、下腔分隔的体积比例为2:3。隔板包括固定隔板套31和夹于所述固定隔板套中的活动隔板32，所述固定隔板套和活动隔板上分别设有多个过水孔33。所述固定隔板套以及活动隔板上的过水孔呈扇叶状，且尺寸相通，且过水孔以固定隔板套或活动隔板的中心点为圆心同心分布。
所述上腔内设有竖直的旋转轴5，所述旋转轴的上端穿过所述顶盖中心并与电机6连接，旋转轴的下端穿过固定隔板套并与活动隔板的中心处连接；所述旋转轴的下端以及旋转轴位于上腔的部位上分别设有第一温度感应器71和第二72温度感应器。所述加热部件设于壳体内部底部。所述加热部件包括驱动电机41、旋转加热棒42和旋转桨叶43。所述驱动电机设于壳体底部的上表面，所述旋转加热棒竖直设于所述驱动电机的顶部，所述旋转桨叶固定于旋转加热棒的顶部。
所述速热型烧水装置壳体的下腔内还设有水平的底板8，所述底板将下腔隔为上下两部分，所述驱动电机位于底板下方，所述旋转加热棒贯穿底板；壳体底部与底板下表面之间设有鼓气装置9，所述鼓气装置的进气口91设于壳体的侧壁上，鼓气装置的出气口92设于底板上。所述出气口同心分布于以底板中心点为圆心的圆上。
其中，所述隔板为硅橡胶复合材料，其制备方法为：将10质量份的二甲基硅橡胶生胶、20质量份的甲基乙烯基硅橡胶生胶、0.4质量份粒径为300微米的天然沸石、2.5质量份的过氧化二异丙苯、0.2质量份的偶氮二甲酰胺、0.4质量份的硫化剂在40℃下混炼1h，再将混合物在室温下静置20h；将所得产物置于硫化设备中在200℃下硫化20min，制得硅橡胶复合材料。
本实施例采用的硅橡胶复合材料的导热系数为0.071W/mK。本实施例的烧水装置与传统相同功率、相通容量的烧水装置相比，烧水速度能够提升9-10％。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种速热型烧水装置，包括壳体(1)，所述壳体的顶部为开口，所述开口处设有顶盖(2)，其特征在于：所述速热型烧水装置还包括隔板(3)和加热部件(4)，所述隔板水平设于壳体内部并将壳体内部隔为上腔(11)和下腔(12)，隔板包括固定隔板套(31)和夹于所述固定隔板套中的活动隔板(32)，所述固定隔板套和活动隔板上分别设有若干过水孔(33)；所述上腔内设有竖直的旋转轴(5)，所述旋转轴的上端穿过所述顶盖中心并与电机(6)连接，旋转轴的下端穿过固定隔板套并与活动隔板的中心处连接；所述旋转轴的下端以及旋转轴位于上腔的部位上分别设有第一温度感应器(71)和第二温度感应器(72)；所述加热部件设于壳体内部底部；
所述加热部件包括驱动电机(41)、旋转加热棒(42)和旋转桨叶(43)；所述驱动电机设于壳体底部的上表面，所述旋转加热棒竖直设于所述驱动电机的顶部，所述旋转桨叶固定于旋转加热棒的顶部；
所述速热型烧水装置壳体的下腔内设有水平的底板(8)，所述底板将下腔隔为上下两部分，所述驱动电机位于底板下方，所述旋转加热棒贯穿底板；壳体底部与底板下表面之间设有鼓气装置(9)，所述鼓气装置的进气口(91)设于壳体的侧壁上，鼓气装置的出气口(92)设于底板上。
2.如权利要求1所述的一种速热型烧水装置，其特征在于，所述鼓气装置设有多个出气口，所述出气口同心分布于以底板中心点为圆心的圆上。
3.如权利要求1所述的一种速热型烧水装置，其特征在于，所述固定隔板套以及活动隔板上的过水孔的形状、尺寸以及位置互相对应。
4.如权利要求3所述的一种速热型烧水装置，其特征在于，所述过水孔呈扇叶状，且过水孔以固定隔板套或活动隔板的中心点为圆心同心分布。
5.如权利要求1所述的一种速热型烧水装置，其特征在于，所述隔板将上腔、下腔分隔的体积比例为1:2至2:3。
6.如权利要求1或3或4所述的一种速热型烧水装置，其特征在于，所述隔板为硅橡胶复合材料。
7.如权利要求6所述的一种速热型烧水装置，其特征在于，所述硅橡胶复合材料的制备方法为：将10质量份的甲基硅橡胶生胶、10-20质量份的甲基乙烯基硅橡胶生胶、0.2-0.4质量份的天然沸石、0.5-2.5质量份的交联剂、0.1-0.2质量份的发泡剂、0.3-0.4质量份的硫化剂在20-40℃下混炼1-2h，再将混合物在室温下静置8-20h；将所得产物置于硫化设备中在160-200℃下硫化20-30min，制得硅橡胶复合材料。
8.如权利要求7所述的一种速热型烧水装置，其特征在于，所述天然沸石的粒径为150-300微米。
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