一种差热式冷热双腔小厨宝

摘要

本发明涉及水加热装置领域，公开了一种差热式冷热双腔小厨宝，包括壳体，内胆和发热管，内胆的顶部和底部分别设有进水管和出水管。所述内胆中设有上、下隔板，上、下隔板将内胆隔为冷水腔、空气层和热水腔，上、下隔板包括固定隔板套和活动隔板，固定隔板套和活动隔板上分别设有过水孔；内胆中设有旋转轴，旋转轴上端与电机连接，旋转轴下端与上、下隔板的活动隔板连接；旋转轴上分别设有第一温度感应器和第二温度感应器；发热管设于热水腔内。本发明的差热式冷热双腔小厨宝能够提升加热水的热交换速率，对水体实现快速加热。

说明书

技术领域

本发明涉及水加热装置领域，尤其涉及一种差热式冷热双腔小厨宝。

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，本发明提供了一种差热式冷热双腔小厨宝。本发 明的差热式冷热双腔小厨宝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：一种差热式冷热双腔小厨宝，包括壳体，设于 所述壳体内的圆柱型的内胆，以及设于所述内胆中的发热管，所述内胆的顶部 和底部分别设有进水管和出水管。所述内胆中设有上隔板和下隔板，所述上、 下隔板将内胆由上至下隔为冷水腔、空气层和热水腔，上、下隔板包括固定隔 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；所述内胆中设有竖直的旋转轴，所述旋转轴的上端穿过内胆 顶壁中心并与设于壳体与内胆之间的电机连接，旋转轴的下端穿过上、下隔板 并与上、下隔板的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 冷水腔的部位上分别设有第一温度感应器和第二温度感应器；所述发热管设于 热水腔内。

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。

本发明的小厨宝内设有上、下隔板，将内胆内部分隔为冷水腔、空气层和 热水腔，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， 先对热水腔进行注水，注满后隔板的过水孔闭合，空气层起到辅助隔板进行隔 热的作用。继续对冷水腔进行注水，最后进行烧水。

在烧水过程中，由于隔板的阻隔，热水腔的水首先被加热，而冷水腔的水 基本没有被加热，两者之间的温差较大。当热水腔的水到达一定温度后，第一 温度感应器将信号传递给电机，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，冷、热水腔相通，冷 水腔的水在重力作用下向下位移，冷、热水腔的水充分混合。由于两者之间的 温差较大，因此热交换速率较大，缩短了水的加热时间。当水到达指定温度后， 第二温度感应器将信号传递给发热管，停止加热。

作为优选方案，所述壳体与内胆顶部之间还设有增气泵，所述增气泵的进 气管穿过壳体与大气相通，增气泵的出气管穿过进水管并且出气口向上。

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。

本发明设有增气泵，在注水时，在进水管的水进行鼓泡增气，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，所述进水管内设有扰流丝网，所述扰流丝网位于所述进水 管的出气口上方。扰流丝网的作用是使水与气体混合前进行扰流，增加气体与 水的接触面积，从而提高空气含量。

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，所述冷水腔、空气层、热水腔的体积比例为4:1:8～12。通 过实验分析，严格设定各个空间之间的体积比，从而使热交换速率达到最优效 果。

作为优选方案，所述内胆外壁上设有保温层。

作为优选方案，所述保温层为聚氨酯基复合泡沫，所述聚氨酯基复合泡沫 制备方法为：将10质量份聚醚多元醇，14-16质量份异氰酸酯，0.5-1.5份石 棉纤维，0.5-1.5质量份海泡石粉，0.5-1质量份阻燃剂，0.02-0.04质量份催 化剂和0.1-0.3质量份水混合均匀进行发泡，在40-50℃下熟化25-35min，制 得聚氨酯基复合泡沫。

本发明制备的聚氨酯基复合泡沫具有较好的保温性、隔音性和耐高温性。 且该复合泡沫质轻，具有较低的导热率，良好的阻燃性和绝缘性，能够确保电 器的安全使用。

作为优选方案，所隔板为硅橡胶复合材料，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，增加冷水、热水腔中水的温差。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：本发明的差热式冷热双腔小厨宝 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是本发明的上隔板或下隔板处于开启状态的俯视图；

图3是本发明的上隔板或下隔板处于关闭状态的俯视图。

附图标记为：壳体1，内胆2，进水管3，出水管4，上隔板5，下隔板6， 冷水腔7，空气层8，热水腔9，固定隔板套10，活动隔板11，过水孔12，旋 转轴13，电机14，第一温度感应器15，第二温度感应器16，发热管17，增气 泵20，进气管21，出气管22，扰流丝网23，保温层24。

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，一种差热式冷热双腔小厨宝，包括壳体1，设于所述壳体内的 圆柱型的内胆2，以及设于所述内胆中的发热管17。所述内胆的顶部和底部分 别设有进水管3和出水管4，所述内胆外壁上设有保温层24。

所述内胆中设有上隔板5和下隔板6，所述上、下隔板将内胆由上至下隔为 冷水腔7、空气层8和热水腔9，所述冷水腔、空气层、热水腔的体积比例为 4:1:10。上、下隔板包括固定隔板套10和夹于所述固定隔板套中的活动隔板11， 所述固定隔板套和活动隔板上分别设有多个过水孔12；如图2、图3所示，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。

所述内胆中设有竖直的旋转轴13，所述旋转轴的上端穿过内胆顶壁中心并 与设于壳体与内胆之间的电机14连接，旋转轴的下端穿过上、下隔板并与上、 下隔板的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冷水腔的 部位上分别设有第一温度感应器15和第二温度感应器16；所述发热管设于热水 腔内。

此外，所述壳体与内胆顶部之间还设有增气泵20，所述增气泵的进气管21 穿过壳体与大气相通，增气泵的出气管22穿过进水管并且出气口向上。所述进 水管内设有扰流丝网23，所述扰流丝网位于所述进水管的出气口上方。

其中，所上下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。

所述保温层为聚氨酯基复合泡沫，制备方法为：将10质量份聚醚多元醇， 15质量份异氰酸酯，1份石棉纤维，1质量份海泡石粉，0.75质量份甲磷酸三 丁酯，0.03质量份二月桂酸二丁基锡和0.2质量份水混合均匀进行发泡，在45 ℃下熟化30min，制得聚氨酯基复合泡沫。

本实施例采用的硅橡胶复合材料的导热系数为0.058W/mK，聚氨酯基复合泡 沫的导热系数为0.017W/mK。本实施例的小厨宝与传统相同功率、相通容量的小 厨宝相比，烧水速度能够提升9-14％。

实施例2

如图1所示，一种差热式冷热双腔小厨宝，包括壳体1，设于所述壳体内的 圆柱型的内胆2，以及设于所述内胆中的发热管。所述内胆的顶部和底部分别设 有进水管3和出水管4，所述内胆外壁上设有保温层24。

所述内胆中设有上隔板5和下隔板6，所述上、下隔板将内胆由上至下隔为 冷水腔7、空气层8和热水腔9，所述冷水腔、空气层、热水腔的体积比例为4:1:8。 上、下隔板包括固定隔板套10和夹于所述固定隔板套中的活动隔板11，所述固 定隔板套和活动隔板上分别设有多个过水孔12；如图2、图3所示，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。

所述内胆中设有竖直的旋转轴13，所述旋转轴的上端穿过内胆顶壁中心并 与设于壳体与内胆之间的电机14连接，旋转轴的下端穿过上、下隔板并与上、 下隔板的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冷水腔的 部位上分别设有第一温度感应器15和第二温度感应器16；所述发热管设于热水 腔内。

此外，所述壳体与内胆顶部之间还设有增气泵20，所述增气泵的进气管21 穿过壳体与大气相通，增气泵的出气管22穿过进水管并且出气口向上。所述进 水管内设有扰流丝网23，所述扰流丝网位于所述进水管的出气口上方。

其中，所述上下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。

所述保温层为聚氨酯基复合泡沫，制备方法为：将10质量份聚醚多元醇， 14质量份异氰酸酯，0.5份石棉纤维，0.5质量份海泡石粉，0.5质量份甲磷酸 三丁酯，0.02质量份辛酸亚锡和0.1质量份水混合均匀进行发泡，在40℃下熟 化25min，制得聚氨酯基复合泡沫。

本实施例采用的硅橡胶复合材料的导热系数为0.066W/mK，聚氨酯基复合泡 沫的导热系数为0.020W/mK。本实施例的小厨宝与传统相同功率、相通容量的小 厨宝相比，烧水速度能够提升8-13％。

实施例3

如图1所示，一种差热式冷热双腔小厨宝，包括壳体1，设于所述壳体内的 圆柱型的内胆2，以及设于所述内胆中的发热管。所述内胆的顶部和底部分别设 有进水管3和出水管4，所述内胆外壁上设有保温层24。

所述内胆中设有上隔板5和下隔板6，所述上、下隔板将内胆由上至下隔为 冷水腔7、空气层8和热水腔9，所述冷水腔、空气层、热水腔的体积比例为4:1: 12。上、下隔板包括固定隔板套10和夹于所述固定隔板套中的活动隔板11，所 述固定隔板套和活动隔板上分别设有多个过水孔12；如图2、图3所示，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。

所述内胆中设有竖直的旋转轴13，所述旋转轴的上端穿过内胆顶壁中心并 与设于壳体与内胆之间的电机14连接，旋转轴的下端穿过上、下隔板并与上、 下隔板的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冷水腔的 部位上分别设有第一温度感应器15和第二温度感应器16；所述发热管设于热水 腔内。

此外，所述壳体与内胆顶部之间还设有增气泵20，所述增气泵的进气管21 穿过壳体与大气相通，增气泵的出气管22穿过进水管并且出气口向上。所述进 水管内设有扰流丝网23，所述扰流丝网位于所述进水管的出气口上方。

其中，所述上下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。

所述保温层为聚氨酯基复合泡沫，制备方法为：将10质量份聚醚多元醇， 16质量份异氰酸酯，1.5份石棉纤维，1.5质量份海泡石粉，1质量份甲磷酸三 丁酯，0.04质量份辛酸亚锡和0.3质量份水混合均匀进行发泡，在50℃下熟化 35min，制得聚氨酯基复合泡沫。

本实施例采用的硅橡胶复合材料的导热系数为0.070W/mK，聚氨酯基复合泡 沫的导热系数为0.021W/mK。本实施例的小厨宝与传统相同功率、相通容量的小 厨宝相比，烧水速度能够提升7-11％。

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。