CN219742361U - 一种多功能水杯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能水杯，涉及保温杯技术领域，具体为一种多功能水杯，包括外壳和设置在其内的杯子内胆，所述外壳的侧壁设置有温控模块，所述杯子内胆的侧壁上设置有温度传感器，所述外壳的底壁内侧和杯子内胆的底壁之间分别设置有热量回收电源、温差发电片和散热片，所述温差发电片和散热片均呈环状，所述温差发电片的上侧与杯子内胆的底壁抵接；通过利用贝塞克温差发电效应，杯子还能够将85摄氏度及以上的热水进行快速物理降温至55摄氏度左右，减少等待热水降温的时间，同时降温过程的热量转化为电能并存储起来，避免能源损耗。相较于寻常保温杯真空工艺，不仅减少了材料的浪费更降低了技艺的门槛。

Description

一种多功能水杯

技术领域

本实用新型涉及保温杯技术领域，尤其涉及基于塞贝克效应将水杯余热转化为电能的水杯，具体为一种多功能水杯。

背景技术

一．国内磁力搅拌杯类课题的当前研究现状及分析

当前的磁力搅拌杯大部分通过结合高速电机和磁体联动的方式，在水杯腔体内嵌入一枚磁力胶囊，水杯底部则内置了一颗高速直流小电机，并且带有一定续航能力的锂电池，或者通过普通五号电池供电，起到搅拌的作用。但是能源为非绿色能源，并且如果对电池没有进行合理的回收，还会造成环境污染。

二．国内保温杯类课题的当前研究现状及分析

目前的保温杯基本上都是由陶瓷或不锈钢加上真空层做成的盛水的容器，顶部有盖，密封严实，真空绝热层能使装在内部的水等液体延缓散热，以达到保温的目的。虽然真空技术保温有很好的效果，但是真空技艺难度高，成本价格高昂等原因使得品质好的保温杯价格居高不下。

三．国内对温差发电水杯类课题的当前研究现状及分析

在河南科技总670期第8期的学术期刊上由安阳工学院朱登雷所写的文章中谈到了对温差发电搅拌杯的初步设想，并对温差发电搅拌杯外观进行了初步的设计。但是对于内部设计的真空散热的设想可能并不能达到所预期的效果，由于双层真空的原因，导致热量无法快速的传播并散失掉（基于对人们日常生活所需，将水温保持在55摄氏度更适宜人们饮用，也可以对人们的口腔肠道进行保护，避免烫伤）。热量的堆积就可能会导致温差发电片的工作效率直线下降，从而无法实现预期的供电和搅拌功能。

综上所述，为此我们设计了一款方便日常生活、改进普通水杯的缺点且更加绿色环保的温差发电的多功能水杯。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种多功能水杯，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种多功能水杯，包括外壳和设置在其内的杯子内胆，所述外壳的侧壁设置有温控模块，所述杯子内胆的侧壁上设置有温度传感器，所述外壳的底壁内侧和杯子内胆的底壁之间分别设置有热量回收电源、温差发电片和散热片，所述温差发电片和散热片均呈环状，所述温差发电片的上侧与杯子内胆的底壁抵接，所述温差发电片的下侧与散热片抵接，所述杯子内胆的外侧壁排布设置有碳纤维加热丝；所述热量回收电源分别与温差发电片、碳纤维加热丝电连接；所述温控模块分别与所述温度传感器、热量回收电源电连接。

可选的，所述外壳的底壁内侧和杯子内胆的底壁下方处还设置有旋转马达，所述旋转马达与热量回收电源电连接，所述旋转马达的转子端固定连接有第二磁力棒，所述杯子内胆的内部放置有第一磁力棒，第二磁力棒能够对第一磁力棒产生磁力作用。

可选的，所述温差发电片采用新型半导体材料制成。

可选的，所述散热片周侧设置有多个翅片。

本实用新型提供了一种多功能水杯，具备以下有益效果：

1、该一种多功能水杯，通过温差发电片的设置，温差发电片采用新型半导体材料制成，不同于旧版的金属材料（热电优值系数大多低于3.0）作为导电中介，使用新型半导体材料（十八烷/N型和P型半导体材料混合）代替金属材料发电，将半导体材料的热电优值系数突破3.0大关，达到5.3的高ZT值，从而实现水杯依靠自身供电的目的。

2、该一种多功能水杯，通过旋转马达、第二磁力棒和第一磁力棒的配合设置，在使用的过程中可以旋转马达旋转，旋转马达转子端的第二磁力棒对第一磁力棒产生磁力作用（第二磁力棒的N级与第一磁力棒的S级对应，第二磁力棒的S级与第一磁力棒的N级对应，N级与S级相吸），使第一磁力棒在杯子内胆中旋转，从而起到了对液体进行搅拌的作用，通过搅拌液体加速散热，磁力搅拌也可以方便日常生活中的咖啡或药剂冲泡，丰富水杯功能。

3、该一种多功能水杯，通过利用贝塞克温差发电效应，杯子还能够将85摄氏度及以上的热水进行快速物理降温至55摄氏度左右，减少等待热水降温的时间，同时降温过程的热量转化为电能并存储起来，避免能源损耗。相较于寻常保温杯真空工艺，不仅减少了材料的浪费更降低了技艺的门槛。

附图说明

图1为本实用新型一种多功能水杯的立体结构示意图；

图2为本实用新型一种多功能水杯的剖视结构示意图；

图3为本实用新型一种多功能水杯的保温原理示意图。

图中：1、外壳；2、温控模块；3、杯子内胆；4、碳纤维加热丝；5、温差发电片；6、散热片；7、热量回收电源；8、旋转马达；9、第一磁力棒；10、第二磁力棒。

实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1至图3，本实用新型提供技术方案：一种多功能水杯，包括外壳1和设置在其内的杯子内胆3，所述外壳1的侧壁设置有温控模块2，所述杯子内胆3的侧壁上设置有温度传感器，所述外壳1的底壁内侧和杯子内胆3的底壁之间分别设置有热量回收电源7、温差发电片5和散热片6，散热片6呈环形且周侧设置有多个翅片，温差发电片5和散热片6均呈环状，温差发电片5的上侧与杯子内胆3的底壁抵接，温差发电片5的下侧与散热片6抵接，温差发电片5采用新型半导体材料制成。杯子内胆3的外侧壁排布设置有碳纤维加热丝4；热量回收电源7分别与温差发电片5、碳纤维加热丝4电连接；温控模块2分别与温度传感器、热量回收电源7电连接。外壳1的底壁内侧和杯子内胆3的底壁下方处还设置有旋转马达8，旋转马达8与热量回收电源7电连接，旋转马达8的转子端固定连接有第二磁力棒10，杯子内胆3的内部放置有第一磁力棒9，第二磁力棒10能够对第一磁力棒9产生磁力作用。

在具体应用过程中，当旋转马达8转子端第二磁力棒10转动时，由于磁力的互相作用（第二磁力棒的N级与第一磁力棒的S级对应，第二磁力棒的S级与第一磁力棒的N级对应，N级与S级相吸），位于杯子内胆3中的第一磁力棒9受磁力影响，被迫发生旋转（第一磁力棒9具备磁性，且其磁极与第二磁力棒10磁极适配，能够在第二磁力棒10磁力影响下转动）。温差发电片5采用新型半导体材料制成，不同于旧版的金属材料（热电优值系数大多低于3.0）作为导电中介，使用新型半导体材料（十八烷/N型和P型半导体材料混合）代替金属材料发电，将半导体材料的热电优值系数突破3.0大关，达到5.3的高ZT值。

通过杯子内热水与室温的温度差异产生塞贝克(Seebeck)效应，直接将热能转化为电能，通过热量回收电源（可以采用锂电池等）将电能储存起来用于给旋转马达8（也指图3中磁力搅拌发电机）、温控模块2（即指图3中温控模块）和碳纤维加热丝4供电。将温控模块2和碳纤维加热丝4电连接，当温度高于53°C时停止对加热丝供电，温度低于50°C（具体温度值可根据实际情况需要设定）开始对碳纤维加热丝供电，碳纤维加热丝在有电时产生热量并对杯子内胆供热，实现保温功能。使温度持续保持在不凉不热的状态。搅拌杯外部包裹一层外壳，内外壳的缝隙中加入温度控制器和电源进行温度实时监控和储存能源。

本实用新型多功能水杯所示的温差发电片采用温差发电半导体发电，温差半导体发电将热能直接转换成电能：将P型和N型结合的半导体元件组成的器件的一侧维持在低温（图2中散热片6处为低温侧），另一侧维持在高温（图2中杯子内胆3底壁处为高温侧），这样器件高温侧就会向低温侧传导热能并产生热流。即热能从高温侧流入器件内，通过器件将热能从低温侧排出时，流入器件的一部分热能不能放热，并在器件内变成电能，输出直流电压和电流。通过连接多个这样的器件便能获得较大的电压，器件即为本技术方案所示温差发电片5。

散热片6呈环形且周侧设置有多个翅片，采用铜铝结合环形散热设计，散热效率高，水杯可可连续反复高效使用，通过特制的散热片极大提高了吸收热源面积，特制镂空设计更极大提高了散热效率和热点转化效率。温控模块2可以采用单片机，单片机内搭载有逻辑程序，能够实现逻辑控制。

在实际的应用过程中，本技术方案所示一种多功能水杯也包括微型显示屏，微型显示屏分别与热量回收电源7、温控模块2、温度传感器电连接，用于显示水的温度状态。

热量回收电源7用于储存温差发电片5产生的电能，并对旋转马达8、碳纤维加热丝4等实施供电。旋转马达8用于通过带动第二磁力棒10磁力驱动第一磁力棒9转动，第一磁力棒9在转动的过程中搅拌杯子内胆3中水体，热水在搅拌时加快散热。由于杯子内胆3中水放置一段时间后，水温趋于室温，可能会变凉，不利于用户饮用，所以通过采用碳纤维加热丝4对杯子内胆3进行加热升温，进而实现保温效果。

说明，温度传感器及温控模块2的设置不会对碳纤维加热丝4在杯子内胆3中的排布造成影响。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多功能水杯，其特征在于：包括外壳(1)和设置在其内的杯子内胆(3)，所述外壳(1)的侧壁设置有温控模块(2)，所述杯子内胆(3)的侧壁上设置有温度传感器，所述外壳(1)的底壁内侧和杯子内胆(3)的底壁之间分别设置有热量回收电源(7)、温差发电片(5)和散热片(6)，所述温差发电片(5)和散热片(6)均呈环状，所述温差发电片(5)的上侧与杯子内胆(3)的底壁抵接，所述温差发电片(5)的下侧与散热片(6)抵接，所述杯子内胆(3)的外侧壁排布设置有碳纤维加热丝(4)；所述热量回收电源(7)分别与温差发电片(5)、碳纤维加热丝(4)电连接；所述温控模块(2)分别与所述温度传感器、热量回收电源(7)电连接；

所述外壳(1)的底壁内侧和杯子内胆(3)的底壁下方处还设置有旋转马达(8)，所述旋转马达(8)与热量回收电源(7)电连接，所述旋转马达(8)的转子端固定连接有第二磁力棒(10)，所述杯子内胆(3)的内部放置有第一磁力棒(9)，第二磁力棒(10)能够对第一磁力棒(9)产生磁力作用。

2.根据权利要求1所述的一种多功能水杯，其特征在于：所述温差发电片(5)采用新型半导体材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种多功能水杯，其特征在于：所述散热片(6)周侧设置有多个翅片。