CN206026036U - 一种热水壶传热加速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热水壶传热加速装置，包括空气流转室，空气流转室的底部受热面上设有进水口，进水口连接输水管，输水管自下而上穿出空气流转室；输水管位于空气流转室内一段的侧壁设有输气管，输气管上设有输气阀，在空气流转室上还设有补气机构。本实用新型无需借助任何外来能源的驱动，也无需对壶体作任何改动，传热加速器即可在热水壶中自动运行。不断把壶底温度最高的水输送到壶中温度最低的水面中去，同时带动壶底的水在壶底作汇聚状流动，从而，大大提高热效率，节能效果明显，安全可靠。

Description

一种热水壶传热加速装置

技术领域

本实用新型涉及热水壶领域，具体是用于热水壶内部的一种热水壶传热加速装置。

背景技术

热水壶(又名热水壶)是已沿用了几百年的传统生活日用品，主要以电或者天然气为加热的热源，传热方式以热传导为主，其热效率较低。为了解决这个问题，人们曾试图对热水壶进行改革，通常的思路是设法增大热传导的面积。例如，把热水壶的受热面，即壶底设计成穹形，以增大受热面积；又如，把壶体设计成有几个贯穿壶体底部和顶部的通气孔，加热时，底部的火焰可以从通气孔往上冒，使热量得到充分吸收；等等，不一而足。以上这些设计都对传统热水壶都作了较大的改动，尽管理论上都具有增大热传导面积，提高热效率的效果，但是却又带来了使用不方便、不安全的弊端，而且还有损外形的美观，工艺也较复杂，因此，难以成为一个被市场接受的日用品。

电热热水壶由于具有环保、方便的特点，已得到广泛应用。特别是大功率的快热壶，烧一壶1.5L水，约只用6分钟左右，因此受到人们的青睐。但是，快热并不一定节能。这种电热壶之所以烧水时间短，主要是烧的水量少，只有普通热水壶水量的三分之一至四分之一，而加热的电功率一般为1500W以上。从传热学的角度来说，快速电热壶也是底部加热，主要通过热传导的方式传热，热效率较低。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种热水壶传热加速装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的一种热水壶传热加速装置，包括空气流转室，空气流转室的底部受热面上设有进水口，进水口连接输水管，输水管自下而上穿出空气流转室；输水管位于空气流转室内一段的侧壁设有输气管，输气管上设有输气阀，在空气流转室上还设有补气机构。空气流转室本身为密闭腔室，使用时放入热水壶内并固定，并使底部受热面与热水壶底部接触。由于热水壶的底面以及空气流转室的底部受热面在加工时都不可能绝对光滑，当热水壶的底面与空气流转室的底部受热面接触时，必然存在一定的缝隙，在壶中水压的作用下水就会从缝隙中流入后通过进水口进入输水管，并且水温迅速升高。同时，热水壶底部热源产生的热量使底部受热面受热温度升高，由此，使得空气流转室内的空气温度和压力增高，高压空气通过输气管进入输水管内，推动输水管内的热水向输水管上端运动从出水口涌出，热水与热水壶内上层水面的冷水混合后使冷水快速升温，通过不断循环，加快了热水壶内的水温升高速度，由此缩短加热时间。

其中，补气机构包括一端插入空气流转室内的补气管，补气管位于空气流转室内的空气出口处设有补气阀，补气管上端的空气入口高于热水壶中的水面。当停止加热或者重新加入凉水后，由于空气流转室温度降低，致使其内部空气压力比外部环境空气压力低，此时补气阀可被外部空气推开，自动向空气流转室补充空气，便于继续使用。

其中，在输水管内设有气水配适器，气水配适器包括设于输水管内的多个叶片，多个叶片将输水管内部分割为多个空间。

其中，气水配适器下端位置不低于输水管与输气管连接处的膨胀气体出口的位置。热水壶存水加热后，壶中水温逐步升高，空气流转室内流出的膨胀气体的流量有一个由小到大的过程，其压力也有一个逐步升高的过程。多个叶片将输水管内部分割为多个小空间后，较低气压和流量的膨胀气体可通过其中一个空间推动热水向上涌出，待空气流转室内气压和流量升高后，即可推动热水通过所有空间喷出。这样可保证热水壶加热的起始阶段，热水也可以循环涌出，提高传热效率。

其中，多个叶片纵向等分输水管内腔。

其中，输气管与输水管连接的一端设有止水阀，用于进一步防止水通过输气管进入空气流转室内。

其中，止水阀包括挡水板以及连接于挡水板一侧的导杆，挡水板设于输水管与输气管连接处的膨胀气体出口处，导杆插入输气管内。当空气流转室内的空气推开挡水板，即可向输水管内通气，而当空气流转室内部气压变小时，在水压的作用下，挡水板可重新挡住膨胀气体出口。

其中，导杆端部设有挡板，输气管内壁设有挡圈，导杆上套装有复位弹簧，复位弹簧位于挡板与挡圈之间。输气管内气压大于外部气压时，推动挡水板与导杆运动，挡水板打开的同时，复位弹簧被压缩蓄力，当空气流转室内空气压力变小后，复位弹簧可推动挡板，进而带动挡水板与导杆运动，使挡水板能更可靠地挡住膨胀气体出口，进一步保证空气流转室不会进水。

其中，空气流转室内设置多个传热丝，各传热丝下端与底部受热面连接。传热丝将底部受热面的热量迅速传导并扩散到空气流转室，使空气流转室内的温度和气压快速升高，短时间内即能通过输气管输出高压气体，提高热水循环的速度。

其中，在空气流转室外部还设有固定支架。空气流转室置于水壶内时，固定支架支撑水壶内壁，将空气流转室固定在水壶底部。

有益效果：本实用新型的一种热水壶传热加速装置，具有以下有益效果：

1、无需借助任何外来能源的驱动，也无需对壶体作任何改动，传热加速器即可在热水壶中自动运行。不断把壶底温度最高的水输送到壶中温度最低的水面中去，同时带动壶底的水在壶底作汇聚状流动，从而，大大提高热效率。

2、热水壶不仅是一个家家户户都要使用的日用品，而且办公室、宾馆、学校等也都需要，有着巨大的市场需求，由于本实用新型具有明显的节能效果，可以实现节能10％，因此对于落实国家的节能减排政策具有重要意义。

3、本实用新型运行压力低，不会产生高压，使用绝对安全。

4、本实用新型没有任何污染物产生，不会对水质产生任何影响。

5、结构简单，体积小，重量轻，制作成本低，易于安装，无需对热水壶的结构和外观做任何改动，易于推广。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1中输水管的A向结构示意图；

图3为图1中的B处放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1、图2所示，一种热水壶传热加速装置，包括金属材料制成的密封的空气流转室2，空气流转室2的底部受热面5中部设置有进水口9，进水口9连接输水管16，输水管16自下而上穿出空气流转室2，其上部为出水口15，出水口15高于空气流转室2上表面，并且高于热水壶存水后的水面高度，输水管16设置在空气流转室2的中央位置。在输水管16位于空气流转室2的一段侧壁连接有输气管6，该输气管6的膨胀气体入口4处安装输气阀3，输气阀3为微型的单向阀，可避免热水壶内的水流入空气流转室2；在空气流转室2上还设置补气机构，补气机构包括一端插入空气流转室2内的补气管13，补气管13位于空气流转室2内的空气出口11处安装有补气阀12，补气管13上端为空气入口14，空气入口14高于热水壶的壶中水面。在输水管16内还装有气水配适器17，气水配适器17包括等角度设置在输水管16内的多个叶片18，多个叶片18将输水管16内部等分为多个空间，输气管6与其空间连通，而且，气水配适器17下端位置不低于输水管16侧壁上的膨胀气体出口8的位置。为使本实用新型的装置在热水壶内更稳定地放置，在空气流转室2外部还设置固定支架20，使用时固定支架20支撑住热水壶内壁。为使底部受热面5所吸收的热量更好地扩散到空气流转室2内，在空气流转室2内部设置多个传热丝，各传热丝10下端与底部受热面5连接。

如图3所示，输气管6与输水管16连接的一端设置止水阀。止水阀包括挡水板7以及连接于挡水板7一侧的导杆21，挡水板7设置在输水管16与输气管6连接处的膨胀气体出口8处，导杆21插入输气管6内。导杆21端部固定连接有挡板22，输气管6内壁安装有挡圈19，导杆21上套装有复位弹簧23，复位弹簧23位于挡板22与挡圈19之间。挡板22的尺寸小于输气管6的内部尺寸，但是大于挡圈19的尺寸。输气管6内气压大于外部气压时，推动挡水板7与导杆21运动，挡水板7打开的同时，复位弹簧23被压缩蓄力，当空气流转室2内空气压力变小后，复位弹簧23可推动挡板22，进而带动挡水板7与导杆21运动，使挡水板7能更可靠地挡住膨胀气体出口8，进一步保证空气流转室2不会进水。

空气流转室2本身为密闭腔室，使用时放入热水壶内并使底部受热面5与热水壶底部接触。由于热水壶的底面以及空气流转室2的底部受热面5在加工时不可能也没有必要做到绝对光滑，当热水壶的底面与空气流转室2的底部受热面5接触时，必然存在一定的缝隙，水会从缝隙中流入后通过进水口9进入输水管16，并且水温迅速升高。同时，热水壶底部产生的热量使得底部受热面5受热温度升高，由此，使得空气流转室2内的空气温度和压力增高，高压空气通过输气管6进入输水管16内，推动输水管16内的热水向输水管16上端出水口15不断涌出，热水与壶内上层的冷水混合后使冷水快速升温，通过不断循环，加快了热水壶内的水温升高速度，由此缩短加热时间。停止加热或者重新加入凉水后，空气流转室2温度降低，其内部空气压力比外部环境空气压力低，此时补气阀12可被外部空气推开，自动向空气流转室2补充空气，便于下次继续使用。

热水壶存水加热后，壶中水温逐步升高，空气流转室内流出的膨胀气体的流量有一个由小到大的过程，其压力也有一个逐步升高的过程。气水配适器17将输水管16内部分割为多个空间，当膨胀空气的流量和压力较低时，气体可通过其中一个空间推动热水向上喷出，当膨胀空气的流量和压力升高后，即可推动热水通过所有空间喷出。这样可确保在加热的整个过程中，热水都可以循环喷出，提高循环效率。传热丝10将底部受热面的热量迅速传导并扩散在空气流转室，使空气流转室2内的温度和气压快速升高，短时间内即能通过输气管6输出高压气体，提高热水循环的速度。

本实用新型在使用时，整体置于热水壶内，用固定支架20固定好，并接触热水壶底部的发热面，底部受热面5和壶底发热面之间自然存在有缝隙，该缝隙可为底部受热面5和壶底发热面之间自然形成的间隙。其具体工作过程如下：

1、当热水壶通过壶底发热面(燃气加热或电加热)向壶中的水传递热量，水温逐步升高时，本实用新型的热水壶传热加速装置1的底部受热面5不断将热量传递给空气流转室2中的空气，其传热过程通过传热丝10得到强化，空气流转室2中的空气受热膨胀，空气压力不断增加。在这过程中，输气阀3和补气阀12都处于关闭状态，挡水板7关闭住膨胀气体出口8。

2、当空气流转室2内的空气压力达到一定值时，补气阀12关闭，输气阀3打开，膨胀空气从膨胀空气入口4经过输气阀3进入输气管6，再经过止水阀7从膨胀空气出口8进入输水管16。

3、膨胀空气进入输水管16中后，迅速膨胀，同时在空气流转室2内空气压力的继续作用下，推动输水管16中的水经气水适配器17向上运动，从出水口15涌出流向壶水的水面，使壶中水从壶底(高温处)直接流向水面(壶中水温最低处)。

4、当膨胀空气推动输水管16中的水从出水口15流出后，空气流转室2内的压力和外界达到平衡，输气阀3和挡水板7又处于关闭状态，这时，在壶内水压的作用下，壶中水从壶底四周，经由底部受热面5和壶底加热面之间的缝隙，从进水口9进入输水管16，在这过程中，流动的水迅速升温。

5、当空气流转室2内的空气压力再次升高到可以打开输气阀3时，进入下一个运行过程。随着壶内水温的升高，膨胀空气的流量越来越大，膨胀空气从膨胀空气出口8流出的频率也越来越高，从出水口9涌出的水量也越来越大，直至将壶中的水烧开。

6、当重新加入凉水时或者停止加热后，空气流转室2的温度降低，直至空气流转室2内的空气压力低于外界空气压力，补气阀12打开，外界空气从空气入口14经由补气管13和补气阀12，从空气出口11进入空气流转室2，使空气流转室2内的空气量不断得到补充。

本实用新型的热水壶传热加速装置，在热水壶中的运行，使得原来静止的水在壶中流动起来了，特别是将壶底温度最高的水不断输送到水面温度最低处来，这就改变了原来以热传导为主的传热方式，变成以对流换热为主的传热方式，对流换热主要是由于水的位移而产生的传热，其传热系数大大高于以热传导为主的传热方式，水的位移越剧烈，传热系数就越高。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种热水壶传热加速装置，其特征在于：包括空气流转室(2)，空气流转室(2)的底部受热面(5)上设有进水口(9)，进水口(9)连接输水管(16)，输水管(16)自下而上穿出空气流转室(2)；输水管(16)位于空气流转室(2)内一段的侧壁设有输气管(6)，输气管(6)上设有输气阀(3)，在空气流转室(2)上还设有补气机构。

2.根据权利要求1所述的一种热水壶传热加速装置，其特征在于：其中，补气机构包括一端插入空气流转室(2)内的补气管(13)，补气管(13)位于空气流转室(2)内的空气出口(11)处设有补气阀(12)，补气管(13)上端的空气入口(14)高于热水壶中的水面。

3.根据权利要求1所述的一种热水壶传热加速装置，其特征在于：其中，在输水管(16)内设有气水配适器(17)，气水配适器(17)包括设于输水管(16)内的多个叶片(18)，多个叶片(18)将输水管(16)内部分割为多个空间。

4.根据权利要求3所述的一种热水壶传热加速装置，其特征在于：其中，气水配适器(17)下端位置不低于输水管(16)与输气管(6)连接处的膨胀气体出口(8)的位置。

5.根据权利要求3所述的一种热水壶传热加速装置，其特征在于：其中，多个叶片(18)纵向等分输水管(16)内腔。

6.根据权利要求1所述的一种热水壶传热加速装置，其特征在于：其中，输气管(6)与输水管(16)连接的一端设有止水阀。

7.根据权利要求6所述的一种热水壶传热加速装置，其特征在于：其中，止水阀包括挡水板(7)以及连接于挡水板(7)一侧的导杆(21)，挡水板(7)设于输水管(16)与输气管(6)连接处的膨胀气体出口(8)处，导杆(21)插入输气管(6)内。

8.根据权利要求7所述的一种热水壶传热加速装置，其特征在于：其中，导杆(21)端部设有挡板(22)，输气管(6)内壁设有挡圈(19)，导杆(21)上套装有复位弹簧(23)，复位弹簧(23)位于挡板(22)与挡圈(19)之间。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种热水壶传热加速装置，其特征在于：其中，空气流转室(2)内设置多个传热丝，各传热丝(10)下端与底部受热面(5)连接。

10.根据权利要求1-8任一项所述的一种热水壶传热加速装置，其特征在于：其中，在空气流转室(2)外部还设有固定支架(20)。