节能热水壶.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010455874.1 (22)申请日 2020.05.26 (71)申请人 浙江大学 地址 310013 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 冯舒毅戴馥徐友权吕柯健 (74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限 公司 33224 代理人 胡红娟 (51)Int.Cl. A47J 27/21(2006.01) (54)发明名称 一种节能热水壶 (57)摘要 本发明公开了一种节能热水壶， 包括壶体、 壶盖和壶柄， 所述壶盖转动连接于壶体顶部， 所 述壶体内。

2、设置有伸缩桶， 所述伸缩桶顶部连接于 壶盖上， 伸缩桶底部通过弹性件与壶体底部连 接， 所述壶盖内设置有用于伸缩桶内水流出的通 道； 所述伸缩桶底部连接有可在壶体外部上下移 动的滑块， 滑块、 伸缩桶和弹性件三者状态被配 置为： 当弹性件处于自然状态下， 伸缩桶为拉伸 状态， 滑块位于最高点； 当滑块位于最低点时， 伸 缩桶收缩到壶盖内， 弹性件为拉伸状态； 所述壶 盖内设置有相连接的加热器和换热器， 所述换热 器通过管道分别与壶体及伸缩桶连通。 本发明具 有节省能耗、 降低热量散失的优点。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 111802912 A 2020.10.23 CN 111。

3、802912 A 1.一种节能热水壶， 包括壶体、 壶盖和壶柄， 所述壶盖转动连接于壶体顶部， 其特征在 于： 所述壶体内设置有伸缩桶， 所述伸缩桶顶部连接于壶盖上， 伸缩桶底部通过弹性件与壶 体底部连接， 所述壶盖内设置有用于伸缩桶内水流出的通道； 所述伸缩桶底部连接有可在壶体外部上下移动的滑块， 滑块、 伸缩桶和弹性件三者状 态被配置为： 当弹性件处于自然状态下， 伸缩桶为拉伸状态， 滑块位于最高点； 当滑块位于 最低点时， 伸缩桶收缩到壶盖内， 弹性件为拉伸状态； 所述壶盖内设置有相连接的加热器和换热器， 所述换热器通过管道分别与壶体及伸缩 桶连通。 2.根据权利要求1所述的节能热水壶，。

4、 其特征在于： 所述的壶盖包括第一壶盖和第二壶 盖， 所述第二壶盖转动连接于壶体顶部， 所述第一壶盖转动连接于第二壶盖顶部； 所述的加 热器和换热器设置于第一壶盖内。 3.根据权利要求1所述的节能热水壶， 其特征在于： 所述的滑块套设在壶柄上， 壶柄顶 部弯折处设置有定滑轮， 通过过定滑轮的绳子连接滑块和伸缩桶。 4.根据权利要求1所述的节能热水壶， 其特征在于： 所述的弹性件为三个弹簧。 5.根据权利要求4所述的节能热水壶， 其特征在于： 所述的三个弹簧呈等边三角形分 布。 6.根据权利要求1所述的节能热水壶， 其特征在于： 所述的壶体内底部设置有压力传感 器。 7.根据权利要求1所述的节能。

5、热水壶， 其特征在于： 所述的加热器为管道加热器， 所述 管道加热器内设置有温控开关， 管道加热器进、 出水口设置有电磁阀。 8.根据权利要求7所述的节能热水壶， 其特征在于： 所述的温控开关的动作温度为100 5， 复位温度为7015。 9.根据权利要求1所述的节能热水壶， 其特征在于： 所述的管道为橡皮软管。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111802912 A 2 一种节能热水壶 技术领域 0001 本发明涉及热水壶技术领域， 具体涉及一种节能热水壶。 背景技术 0002 小型电热水壶已经成为家中必备的一款电器。 电热水壶的基本加热原理是接通电 源后以电热丝加热水， 约5分钟水温逐步。

6、上升到100度， 水蒸汽使顶部蒸汽感温元件的双金 属片变形， 顶开开关触点断开电源停止加热。 在使用电热水壶烧水的过程中， 水壶吸收的热 量在传递给水时有一部分耗散在空气中， 并且随着水温逐渐上升， 水和环境温差逐渐加大 而水壶材料又是极好的热导体， 这使得水通过热传导又有一部分热量耗散在空气中。 0003 目前， 比较常见的做法是， 在热水壶外层做防烫处理， 以及设计双层的节能热水 壶， 即在原有壶体的基础上增加一个内胆， 在外层和内胆间加隔热材料。 例如公开号为 CN201602615U的专利说明书中公开了一种电热水壶， 包括壶体、 设于壶体上的发热元件和 壶盖， 所述壶体包括外胆和安装于。

7、外胆内的内胆， 外胆和内胆之间形成一空腔， 所述空腔内 灌装有导热介质， 所述外胆外壁涂覆有隔热保温材料， 上述方案虽然增加了保温效果， 但是 这些材料工艺难度普遍较高， 成本较高， 有些还会增加重量， 导致操作不方便， 并且， 虽然加 了保温材料， 但是内部仍然是沸水， 和环境的温差依旧较大， 漏热依旧较多， 这些物理隔热 方法的节能效果依然有限。 0004 有采用沸水与冷水混合的方法， 使内部成为温水， 减少漏热， 由于冷水没有经过高 温灭菌， 会导致水无法直接饮用， 功能十分局限。 0005 也有采用将热水壶内部隔开， 每次只烧一半的水， 当一半水煮沸后， 其热能将传导 给另一半， 这样。

8、在下一次煮热水时就可以起到节能的作用。 例如公开号为CN103431757B的 专利说明书中公开了一种换热式三仓节能电热水壶， 包括壶体、 壶盖、 壶柄及壶嘴， 所述的 壶体包括三个仓室， 所述的三个仓室自上而下依次为冷水仓、 加热仓与换热仓； 所述的换热 仓还设有与壶嘴相通的出水口； 所述的冷水仓与加热仓之间、 加热仓与换热仓之间分别设 置有隔热板， 所述的隔热板上设有电磁阀； 还包括导热棒， 所述的导热棒依次穿过冷水仓、 加热仓与换热仓； 在所述加热仓内的导热棒上还包裹有隔热套； 在所述的加热仓内还设有 加热装置， 但是这个方案导致热水壶的空间利用率非常低， 每次只能利用三分之一的空间， 。

9、热水壶不够轻便。 发明内容 0006 针对现有技术的不足， 本发明提供了一种节省能耗、 降低热量散失的节能热水壶。 0007 一种节能热水壶， 包括壶体、 壶盖和壶柄， 所述壶盖转动连接于壶体顶部， 所述壶 体内设置有伸缩桶， 所述伸缩桶顶部连接于壶盖上， 伸缩桶底部通过弹性件与壶体底部连 接， 所述壶盖内设置有用于伸缩桶内水流出的通道； 0008 所述伸缩桶底部连接有可在壶体外部上下移动的滑块， 滑块、 伸缩桶和弹性件三 者状态被配置为： 当弹性件处于自然状态下， 伸缩桶为拉伸状态， 滑块位于最高点； 当滑块 说明书 1/4 页 3 CN 111802912 A 3 位于最低点时， 伸缩桶收。

10、缩到壶盖内， 弹性件为拉伸状态； 0009 所述壶盖内设置有相连接的加热器和换热器， 所述换热器通过管道分别与壶体及 伸缩桶连通。 0010 本方案将热水壶内的水分成两个区块， 利用弹性件弹力拉伸缩桶将壶体内一部分 的水运至加热区域， 先煮沸一部分的水， 使煮沸的水和下一部分的冷水进行热交换， 将冷水 变成温水， 再加热温水部分， 此时加热温水所耗费的能量大大小于直接加了冷水的能量， 加 热沸腾的温水再次与下一部分的冷水进行热交换， 如此循环， 直至所有水烧完， 大大节省了 能量消耗， 并且可以直接得到可以引用的温水， 同时温水与外界温度存在较小的温差， 大大 降低热量的散失。 0011 作为。

11、优选， 所述的壶盖包括第一壶盖和第二壶盖， 所述第二壶盖转动连接于壶体 顶部， 所述第一壶盖转动连接于第二壶盖顶部； 所述第一壶盖转动连接于第二壶盖顶部； 所 述的加热器和换热器设置于第一壶盖内。 0012 第一壶盖还能够作为安装加热器和换热器的载体， 第二壶盖还用于容置压缩后的 伸缩桶， 更高的空间利用率， 使得热水壶体积不至过大， 便于携带。 0013 作为优选， 所述的滑块套设在壶柄上， 壶柄顶部弯折处设置有定滑轮， 通过过定滑 轮的绳子连接滑块和伸缩桶。 0014 滑块套设在壶柄上使其能够沿直线有规律滑动， 从而使得伸缩桶拉伸、 收缩更加 平滑， 同时采用定滑轮传动， 减小摩擦。 00。

12、15 作为优选， 所述的弹性件为三个弹簧， 进一步优选， 所述的三个弹簧呈等边三角形 分布。 0016 设置三个弹簧增加弹性件的弹性， 使其有足够大的拉力拉动伸缩桶对壶体内的水 进行挤压， 同时等边三角形分布使得伸缩桶受力更加均匀。 0017 作为优选， 所述的壶体内底部设置有压力传感器。 0018 通过伸缩桶接触压力传感器来控制加热器停止工作， 来实现热水壶的智能控制。 0019 作为优选， 所述的加热器为管道加热器， 所述管道加热器内设置有温控开关， 管道 加热器进、 出水口设置有电磁阀。 0020 进一步优选， 所述的温控开关的动作温度为1005， 复位温度为7015。 0021 通过温。

13、控开关及电磁阀来实现加热器的智能控制， 从而实现热水壶的智能控制， 对水加热实现精确控制。 0022 作为优选， 所述的管道为橡皮软管。 0023 橡皮软管具有一定弹性， 保证第一壶盖在转动过程中不会拉伤第一管道和第二管 道。 0024 本发明的有益效果： 0025 (1)将热水壶内的水分成待加热水和可饮用水两个区块， 通过先煮沸的水与待加 进行热传递， 使得后续加热的冷水变成温水， 大大节省了能量消耗， 并且可以直接得到可以 引用的温水， 同时温水与外界温度存在较小的温差， 大大降低热量的散失。 0026 (2)利用被加热的水的重力以及弹簧的拉力将壶体内待加热的水压至换热器内， 代替了传统的。

14、泵抽水的方式， 大大节省了能源消耗。 说明书 2/4 页 4 CN 111802912 A 4 附图说明 0027 图1为本发明伸缩桶拉伸状态结构示意图； 0028 图2为本发明伸缩桶压缩状态结构示意图； 0029 图3为本发明俯视剖视图； 0030 图4为本发明旋动第一壶盖状态结构示意图； 0031 图5为本发明旋动第一壶盖状态俯视图。 具体实施方式 0032 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明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发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获。

15、得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0033 如图1-4所示， 一种节能热水壶， 包括壶体1、 壶盖2和壶柄3， 壶盖2包括第一壶盖21 和第二壶盖22， 第二壶盖22可沿水平方向转动连接于壶体1顶部， 第一壶盖21可沿水平方向 转动连接于第二壶盖22顶部； 壶体1为待加热冷水盛放区。 0034 壶体1内设置有伸缩桶4， 伸缩桶4顶部连接于第二壶盖22上， 伸缩桶4底部通过三 个呈等边三角形分布的弹簧5与壶体1底部连接， 伸缩桶4为可饮用水盛放区， 通过旋动第一 壶盖21， 即可将可饮用水倒出， 即第二壶盖22顶部为未封闭状态， 作为水流出的通道， 如图5 所示； 伸缩桶4具体结。

16、构包括不锈钢底板、 设在在底板上多层金属圈支撑架以及包覆在底板 和金属圈上的锡箔材料， 通过金属圈的伸缩可实现伸缩桶4的拉伸和收缩。 0035 壶柄3上套设有滑块6， 壶柄3顶部弯折处设置有定滑轮7， 通过过定滑轮7的绳子连 接滑块6和伸缩桶4， 当弹簧5处于自然状态下， 伸缩桶4为拉伸状态， 同时通过绳子将滑块6 拉伸至最高点， 当用外力向下拉滑块6至最低点时， 绳子拉动伸缩桶4使其收缩到第二壶盖 22内， 弹簧5此时处于拉伸状态， 且拉力最大。 0036 第一壶盖21内设置有加热器8和换热器9， 第一壶盖21包括一个加热区和一个热交 换区， 加热器8和换热器9均采用常规的管道加热器和管式换。

17、热器结构， 具体可参照现有结 构进行自加工， 具体地， 换热器9的冷流体入口通过穿过第二壶盖22的橡皮软管(图中未示 出)与壶体1底部连通， 换热器9的冷流体出口与加热器8的进水口连通， 加热器8的出水口与 换热器9热流体进口连通， 换热器9热流体出口通过穿过第二壶盖22的橡皮软管与伸缩桶4 连通， 换热时， 流入换热器9煮沸的水的体积等于流入换热器9待加热水的体积， 以保证换热 后的待加热水刚好是加热器8要加热的量， 使得加热过程与换热过程达到同步。 0037 加热器8内设置有温控开关， 温控开关的动作温度为1005， 复位温度为7015 ， 加热器8进、 出水口还设置有电磁阀。 0038 。

18、壶体1内底部设置有压力传感器10， 通过伸缩桶4接触压力传感器10来控制加热器 8停止工作。 0039 本发明的工作过程及原理： 0040 初始状态下， 如图1所示， 伸缩桶4处于拉伸状态， 弹簧5处于自然状态， 滑块6位于 壶柄3的最高点， 用外力将滑块6拉到壶柄3的最低点， 此时伸缩桶4收缩到第二壶盖22内， 弹 簧5处于拉伸状态， 如图2所示； 说明书 3/4 页 5 CN 111802912 A 5 0041 旋动第二壶盖22使得壶体1漏出一缺口， 将待加热水注入到壶体1内， 合上第二壶 盖22； 0042 打开加热器8进水口的电磁阀， 释放滑块6， 伸缩桶4在弹簧5拉力作用下将壶体1。

19、内 待加热水经橡皮软管压至换热器9中(此波水还未被加热， 因此只是通过了换热器， 并没有 真正的进行热交换)并最终进入加热器8内， 加热器8注满水后关闭进水口电磁阀进行第一 波水加热； 0043 当水加热至沸腾后， 加热器8的进、 出口电磁阀均打开， 煮沸后的水流出加热器8进 入换热器9内， 与此同时， 伸缩桶4在弹簧5拉力作用下继续将壶体1内待加热水压至换热器9 中， 此时沸水与待加热水在换热器9中进行热交换， 待加热水变成待加热的温水进入加热器 8中继续加热， 沸水则变成可直接饮用的温水注入到伸缩桶4内； 0044 如此循环， 直至壶体1内待加热水全部烧开并全部送至伸缩桶4内， 此过程加热。

20、器8 始终处于加热状态， 直到伸缩桶4下端接触到压力传感器10， 加热器8停止工作， 旋动第一壶 盖21， 即可倒出可饮用的温水。 0045 下面通过节能效率的理论计算来具体说明本发明的节能效果： 0046 设加热器8进水口进水温度为t1100， 出水口出水温度为t140； 换热器9 冷流体入口进水温度为t220， 冷流体出口出水温度为t2 ， 换热的冷热水流量分别为 0047则根据换热器计算的热平衡方程式有： 0048 因为换热物质均为水， 所以c1c2。 0049假设此时换热的冷热水流量相等， 即 0050 则有(t1-t1)(t2-t2)。 0051 可求出冷端出水温度t280。 005。

21、2 此时煮沸水的热量仅需将水温从80升高到100， t20， 原来煮沸水需将 水从20升高到100， t080。 0053所以节能效率为 0054 本发明烧水时间的理论计算： 0055 因为烧水过程和热交换过程是同时进行的， 所以可以粗略的认为加热时间仅为将 水从80加热到100的时间。 0056 由体积可算共需加热水3.2L， 电加热丝的功率为1500W， 设加热水至沸腾的时间为 t。 0057 有cmt/pt 0058 其中c4200J/(Kg)； m3.2Kg 0059 经计算可得时间t为179.2s， 约为3分钟。 0060 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 对于本领域的技术人员来说， 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等 同替换,凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本 发明的保护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 111802912 A 6 图1 说明书附图 1/3 页 7 CN 111802912 A 7 图2 图3 说明书附图 2/3 页 8 CN 111802912 A 8 图4 图5 说明书附图 3/3 页 9 CN 111802912 A 9 。