CN216221093U - 一种可自动冷却或加热的水杯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可自动冷却或加热的水杯，包括杯体、杯盖、电热丝、温度检测模块、热电转换模块和充电电池；杯体包括热交换杯壁和杯底，热交换杯壁内存放有工质液体和电热丝，杯底内部设置有杯底空腔；热电转换模块与充电电池电连接，充电电池与电热丝电连接；热电转换模块与充电电池均设置在杯底空腔内；杯盖空腔内设有温度检测模块。本实用新型自然冷却过程中损失的热能与低沸点工质液体通过杯内壁间壁式换热，可快速冷却杯中饮用水的同时，利用该部分热能发电并储存至充电电池中，在杯中饮用水温度过低时，充电电池进行放电，电能转换成热能从而加热杯中饮用水至合适温度，该水杯实现了装置的供电自给，能量利用率高。

Description

一种可自动冷却或加热的水杯

技术领域

本实用新型涉及一种饮用水杯，具体涉及一种可自动冷却或加热的水杯。

背景技术

在我国大部分公共场所供给的饮用水多为100℃沸水，温度较高，需进行较长时间自然冷却才可引用。而经研究表明最佳饮水温度是35～38℃，这一温度区间最接近人体体温。 饮用水过冷或者过热，都容易给口腔、牙齿、胃等带来不良刺激，不利于健康。

目前人们常接触到的水杯多为保温杯，直接接用沸水需冷却较长时间才可饮用。而市场上大部分的可加热水杯需进行充电才可使用，不能充分利用热水冷却过程中自然损失的热能的同时，也不能将杯中热水快速冷却至正常饮用水温，能量利用效率较低。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种可自动冷却或加热的水杯，本可自动冷却或加热的水杯自然冷却过程中损失的热能与低沸点工质液体通过杯内壁间壁式换热，可以快速冷却杯中饮用水的同时，利用该部分热能发电并储存至充电电池中，在杯中饮用水温度过低时，充电电池可进行放电，电能转换成热能从而加热杯中饮用水至合适温度，该水杯实现了装置的供电自给，能量利用率高。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种可自动冷却或加热的水杯，包括杯体、杯盖、电热丝、温度检测模块、热电转换模块和充电电池；

所述杯体包括热交换杯壁和杯底，所述热交换杯壁的底部固定连接有杯底，所述热交换杯壁包括杯内壁和杯外壁，所述杯内壁和杯外壁之间设有间隙，所述间隙内存放有工质液体和电热丝，所述杯内壁和杯外壁的顶部连接，杯内壁和杯外壁的底部连接，所述杯底内部设置有杯底空腔，所述杯底空腔位于杯内壁底部下方；

所述热电转换模块与充电电池电连接，所述充电电池与热交换杯壁的间隙内的电热丝电连接；所述热电转换模块与充电电池均设置在杯底空腔内，所述充电电池设置在杯底空腔左侧，且充电电池与杯内壁底部之间设有隔热层，所述热电转换模块位于杯底空腔右侧；

所述杯盖包括杯盖壳体，所述杯盖壳体的内部设置有杯盖空腔，所述温度检测模块包括温度传感器、温度控制器以及显示器，所述显示器设置在杯盖壳体上，所述温度传感器和温度控制器均设置在杯盖空腔内部，所述温度传感器紧贴所述杯盖壳体底部内壁，所述温度传感器与温度控制器电连接，所述温度控制器与显示器电连接；

所述杯体的顶部设有环状凹槽，所述环状凹槽内设置有内螺纹，所述杯盖壳体的四周设置有用于旋入环状凹槽内的环状凸起，所述环状凸起的四周设置有用于与内螺纹配合连接的外螺纹，所述环状凸起的底部设置有导电触点一，所述导电触点一与杯盖空腔内的温度检测模块电连接；所述环状凹槽内的底壁上设置有导电触点二，所述导电触点二与热交换杯壁的间隙内的电热丝电连接；

所述杯盖壳体与杯体螺纹连接后，导电触点一和导电触点二相互接触进而使得充电电池能通过电热丝、导电触点二和导电触点一为温度检测模块供电。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述热电转换模块包括热发电装置和整流稳压电路，所述热发电装置通过整流稳压电路与充电电池电连接，所述热发电装置紧贴所述杯内壁的底部。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述热发电装置采用TEP1-142T300温差发电片。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述充电电池采用锂电池。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述导电触点一与环状凸起的底部绝缘连接，所述导电触点二与环状凹槽内的底壁绝缘连接且绝缘连接位置涂设有密封胶粘剂，所述电热丝为绝缘电热丝。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述电热丝贯穿热交换杯壁底部且通过导线与杯底空腔内的充电电池电连接，所述导线与电热丝连接位置设置有用于防止工质液体流出的密封层且该密封层紧贴热交换杯壁底部。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述密封层采用密封胶粘剂，所述密封胶粘剂涂设在所述热交换杯壁底部以及导线与电热丝连接位置四周。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述杯底的底部设有弧形凹槽，所述弧形凹槽上设置有电源开关，所述充电电池通过电源开关与电热丝电连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述杯底的底部开设有与杯底空腔导通的散热孔；所述隔热层采用聚氨酯泡沫。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述杯盖顶部设置有口槽，所述口槽内穿送有绳带。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型利用热水自然冷却过程中损失的热能与低沸点工质液体通过杯内壁间壁式换热，可以快速冷却杯中饮用水的同时，利用该部分热能发电并储存至充电电池中，在杯中饮用水温度过低时，打开电源开关，充电电池可进行放电，加热绝缘电热丝以提高工质液体温度，工质液体与杯中冷水实现热交换，将杯中冷水的温度升高，当显示器显示的温度为40度左右（即正常饮用水温），关闭电源开关，实现了装置的供电自给，能量利用率高。杯底上设置散热孔，有利于充电电池散热，防止充电电池温度过高而工作异常，同时，杯盖上设置温度显示器，在加热杯内水时能实时观察杯中温度变化，方便人们使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

如图1所示，一种可自动冷却或加热的水杯，包括杯体10、杯盖1、电热丝14、温度检测模块、热电转换模块和充电电池21。

如图1所示，所述杯体10包括热交换杯壁和杯底23，所述热交换杯壁的底部固定连接有杯底23，所述热交换杯壁包括杯内壁12和杯外壁11，所述杯内壁12和杯外壁11之间设有间隙15（即密封空间），密封空间的2/3的体积填充沸点为40摄氏度左右且导热性能较好的工质液体13，工质液体13内有电热丝14，所述杯内壁12和杯外壁11的顶部密封固定连接为一体结构，杯内壁12和杯外壁11的底部密封固定连接为一体结构，所述杯底23内部设置有杯底空腔27，所述杯底空腔27位于杯内壁12底部下方。

所述热电转换模块与充电电池21电连接，所述充电电池21与热交换杯壁的间隙15内的电热丝14电连接用于组成闭环回路；所述热电转换模块与充电电池21均设置在杯底空腔27内，所述充电电池21设置在杯底空腔27左侧，且充电电池21与杯内壁12底部之间设有隔热层19，所述热电转换模块位于杯底空腔27右侧。

所述杯盖1包括用于与杯体10螺纹连接并密封杯子的杯盖壳体2，所述杯盖壳体2的内部设置有杯盖空腔3，所述温度检测模块包括温度传感器6、温度控制器5以及显示器4，所述显示器4设置在杯盖壳体2上，所述温度传感器6和温度控制器5均设置在杯盖空腔3内部，所述温度传感器6与温度控制器5电连接，所述温度控制器5与显示器4电连接；温度传感器6器紧贴杯盖壳体2底部内壁（即靠近水的一侧壁），杯盖1与杯体10螺纹连接后，打开电源开关26，电热丝14工作，同时杯体10内的水加热杯内空气（或者有些水蒸气），通过杯盖壳体2底壁导热至温度传感器6，温度传感器6测量温度后，经温度控制器5处理数据，可在杯盖壳体2上的显示器4处实时观察温度传感器6测量的温度，当显示的温度为40度左右时，关闭电源开关26，电热丝14停止工作，方便人们使用。

所述杯体10的顶部设有环状凹槽18，所述环状凹槽18内设置有内螺纹17，所述杯盖壳体2的四周设置有用于旋入环状凹槽18内的环状凸起7，所述环状凸起7的四周设置有用于与内螺纹17配合连接的外螺纹，所述环状凸起7的底部设置有导电触点一8，所述导电触点一8与杯盖空腔3内的温度检测模块电连接；所述环状凹槽18内的底壁上设置有导电触点二16，所述导电触点二16与热交换杯壁的间隙15内的电热丝14电连接。导电触点一8和导电触点二16外部均包裹有绝缘层，用于与杯盖壳体和热交换杯壁绝缘连接。

所述杯盖壳体2与杯体10螺纹连接后，导电触点一8和导电触点二16相互接触进而使得充电电池21能通过电热丝14、导电触点二16和导电触点一8为温度检测模块供电。杯盖壳体2与杯体10密封盖合后，打开电源开关26，温度检测模块、导电触点一8、导电触点二16、电热丝14与充电电池21组成闭合回路，充电电池21可为温度检测模块供电，同时电热丝14工作。

本实施例中，所述热电转换模块包括热发电装置24和整流稳压电路25，所述热发电装置24通过整流稳压电路25与充电电池21电连接，所述热发电装置24紧贴所述杯内壁12的底部。

本实施例中，所述热发电装置24采用TEP1-142T300温差发电片。温度检测模块可采用XH-W1209数显温控器中使用的温度传感器、MCU单片机和显示模块。

本实施例中，所述充电电池21采用5V锂电池。

本实施例中，所述导电触点一8与环状凸起7的底部绝缘连接，所述导电触点二16与环状凹槽18内的底壁绝缘连接且绝缘连接位置涂设有密封胶粘剂进而实现密封，以防工质液体13漏出，所述电热丝14为绝缘电热丝。

本实施例中，两根所述电热丝14对称分布于工质液体13中并以导线22与充电电池21相连，盖合杯盖1并打开电源开关26，两根所述电热丝14、温度检测模块和充电电池21形成闭合回路，可实现加热杯内水的同时还具有温度检测功能。电热丝14贯穿热交换杯壁底部且通过导线22与杯底空腔27内的充电电池21电连接，导线22与电热丝14连接位置设置有用于防止工质液体13流出的密封层20且该密封层20紧贴热交换杯壁底部。导线22与电热丝14连接位置位于热交换杯壁底部。

本实施例中，所述密封层20采用密封胶粘剂，所述密封胶粘剂涂设在所述热交换杯壁底部以及导线22与电热丝14连接位置四周，以防工质液体13流出。

本实施例中，所述杯底23的底部设有弧形凹槽，所述弧形凹槽上设置有电源开关26，所述充电电池21通过电源开关26与电热丝14电连接。

本实施例中，所述杯底23的底部开设有与杯底空腔27导通的散热孔，该散热孔也可用于观察充电电池21的工作状态。所述隔热层19采用聚氨酯泡沫。

本实施例中，所述杯盖1顶部设置有口槽9，所述口槽9内穿送有绳带。

杯中较高温度的热水经杯内壁12与杯外壁11之间的低沸点工质液体13间壁式换热，快速降低杯中热水温度，以便于饮用。热发电装置24与杯体10中热水通过热交换杯壁的底壁实现良好的间壁式换热，热发电装置24吸收杯中热量转换为电能，经整流滤波电路25后储存至充电电池21中，充电电池21用于为电热丝14加热以加热工质液体13，杯中饮用水与工质液体13间壁式换热以提高温度，实现了装置的供电自给。

本实施例的可自动冷却或加热水杯具有两种工作状态：1、冷却工作：杯体10内倒放有沸水，利用低沸点工质液体13与沸水进行间壁式换热，实现快速冷却沸水的同时热电转换模块吸收杯内热能转换为电能储存至充电电池21中。2、加热工作：饮用杯内水发现水冷时，将杯盖1与杯体10密封盖合，此时导电触点一8和导电触点二16接触，打开电源开关26，使得两根电热丝14、温度检测模块和充电电池21形成闭合回路，充电电池21进行放电，加热绝缘电热丝以提高工质液体13温度，工质液体13与杯中冷水实现热交换，将杯中冷水的温度升高，当显示器显示的温度为40度左右（即可饮用水温），关闭电源开关26。温度传感器6用于测量杯中热水温度，经温度控制器5处理数据，可在杯盖壳体2上的显示器4处实时观察杯中所加热水的温度。本实施例利用了热水自然冷却损失的热量，快速冷却热水同时将此部分热能转换为电能并存储，用以后续加热工作，实现了装置的供电自给，能量利用率较高，工作效率高。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种可自动冷却或加热的水杯，其特征在于：包括杯体（10）、杯盖（1）、电热丝（14）、温度检测模块、热电转换模块和充电电池（21）；

所述杯体（10）包括热交换杯壁和杯底（23），所述热交换杯壁的底部固定连接有杯底（23），所述热交换杯壁包括杯内壁（12）和杯外壁（11），所述杯内壁（12）和杯外壁（11）之间设有间隙（15），所述间隙（15）内存放有工质液体（13）和电热丝（14），所述杯内壁（12）和杯外壁（11）的顶部连接，杯内壁（12）和杯外壁（11）的底部连接，所述杯底（23）内部设置有杯底空腔（27），所述杯底空腔（27）位于杯内壁（12）底部下方；

所述热电转换模块与充电电池（21）电连接，所述充电电池（21）与热交换杯壁的间隙（15）内的电热丝（14）电连接；所述热电转换模块与充电电池（21）均设置在杯底空腔（27）内，所述充电电池（21）设置在杯底空腔（27）左侧，且充电电池（21）与杯内壁（12）底部之间设有隔热层（19），所述热电转换模块位于杯底空腔（27）右侧；

所述杯盖（1）包括杯盖壳体（2），所述杯盖壳体（2）的内部设置有杯盖空腔（3），所述温度检测模块包括温度传感器（6）、温度控制器（5）以及显示器（4），所述显示器（4）设置在杯盖壳体（2）上，所述温度传感器（6）和温度控制器（5）均设置在杯盖空腔（3）内部，所述温度传感器（6）紧贴所述杯盖壳体（2）底部内壁，所述温度传感器（6）与温度控制器（5）电连接，所述温度控制器（5）与显示器（4）电连接；

所述杯体（10）的顶部设有环状凹槽（18），所述环状凹槽（18）内设置有内螺纹（17），所述杯盖壳体（2）的四周设置有用于旋入环状凹槽（18）内的环状凸起（7），所述环状凸起（7）的四周设置有用于与内螺纹（17）配合连接的外螺纹，所述环状凸起（7）的底部设置有导电触点一（8），所述导电触点一（8）与杯盖空腔（3）内的温度检测模块电连接；所述环状凹槽（18）内的底壁上设置有导电触点二（16），所述导电触点二（16）与热交换杯壁的间隙（15）内的电热丝（14）电连接；

所述杯盖壳体（2）与杯体（10）螺纹连接后，导电触点一（8）和导电触点二（16）相互接触进而使得充电电池（21）能通过电热丝（14）、导电触点二（16）和导电触点一（8）为温度检测模块供电。

2.根据权利要求1所述的可自动冷却或加热的水杯，其特征在于：所述热电转换模块包括热发电装置（24）和整流稳压电路（25），所述热发电装置（24）通过整流稳压电路（25）与充电电池（21）电连接，所述热发电装置（24）紧贴所述杯内壁（12）的底部。

3.根据权利要求2所述的可自动冷却或加热的水杯，其特征在于：所述热发电装置（24）采用TEP1-142T300温差发电片。

4.根据权利要求3所述的可自动冷却或加热的水杯，其特征在于：所述充电电池（21）采用锂电池。

5.根据权利要求1所述的可自动冷却或加热的水杯，其特征在于：所述导电触点一（8）与环状凸起（7）的底部绝缘连接，所述导电触点二（16）与环状凹槽（18）内的底壁绝缘连接且绝缘连接位置涂设有密封胶粘剂，所述电热丝（14）为绝缘电热丝。

6.根据权利要求5所述的可自动冷却或加热的水杯，其特征在于：所述电热丝（14）贯穿热交换杯壁底部且通过导线（22）与杯底空腔（27）内的充电电池（21）电连接，所述导线（22）与电热丝（14）连接位置设置有用于防止工质液体（13）流出的密封层（20）且该密封层（20）紧贴热交换杯壁底部。

7.根据权利要求6所述的可自动冷却或加热的水杯，其特征在于：所述密封层（20）采用密封胶粘剂，所述密封胶粘剂涂设在所述热交换杯壁底部以及导线（22）与电热丝（14）连接位置四周。

8.根据权利要求1所述的可自动冷却或加热的水杯，其特征在于：所述杯底（23）的底部设有弧形凹槽，所述弧形凹槽上设置有电源开关（26），所述充电电池（21）通过电源开关（26）与电热丝（14）电连接。

9.根据权利要求8所述的可自动冷却或加热的水杯，其特征在于：所述杯底（23）的底部开设有与杯底空腔（27）导通的散热孔；所述隔热层（19）采用聚氨酯泡沫。

10.根据权利要求1所述的可自动冷却或加热的水杯，其特征在于：所述杯盖（1）顶部设置有口槽（9），所述口槽（9）内穿送有绳带。

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