CN113712410A - 节能保温杯 - Google Patents

节能保温杯 Download PDF

Info

Publication number
CN113712410A
CN113712410A CN202110939131.6A CN202110939131A CN113712410A CN 113712410 A CN113712410 A CN 113712410A CN 202110939131 A CN202110939131 A CN 202110939131A CN 113712410 A CN113712410 A CN 113712410A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cup
heat
cavity
heat exchange
corrugated wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110939131.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113712410B (zh
Inventor
张亮
曲平平
荆宇燕
张安龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanshan University
Original Assignee
Yanshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN202110939131.6A priority Critical patent/CN113712410B/zh
Publication of CN113712410A publication Critical patent/CN113712410A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113712410B publication Critical patent/CN113712410B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47G—HOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G19/00—Table service
    • A47G19/22—Drinking vessels or saucers used for table service
    • A47G19/2288—Drinking vessels or saucers used for table service with means for keeping liquid cool or hot
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47G—HOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G2200/00—Details not otherwise provided for in A47G
    • A47G2200/16—Temperature
    • A47G2200/163—Temperature indicator

Landscapes

  • Packages (AREA)
  • Table Devices Or Equipment (AREA)
  • Thermally Insulated Containers For Foods (AREA)

Abstract

本发明公开了一种节能保温杯，包括杯体、双层杯盖、温度显示屏、内胆、隔热层、波壁管、冷水腔、热水腔和换热腔，保温杯杯体为三个部分，冷水腔通过隔热层与余热利用的换热腔分开，隔热层上开口由开关控制；杯体中部包含波壁管，内部为纳米流体，利用热水腔的底部散热，蓄热以加热冷水或冰水形成温水，并将温水从开口倒入外杯盖，通过双金属温度计测温后由显示屏显示，让使用者决定是否立刻饮用；热水腔通过隔板与中部腔体分开。本发明装置造型新颖，有效解决了传统保温杯不能进行冷热调节的问题，采用波壁管和纳米流体，能强化换热效果，减少能量耗散；一个杯子能提供四种温度的饮用水，既方便携带，又节能环保，实用性较强。

Description

节能保温杯
技术领域
本发明涉及保温杯领域，具体地涉及一种利用余热实现冰水、冷水、温水、热水四种状态切换的保温杯。
背景技术
保温杯是一种冬季常用盛水容器，其由于能延长热水冷却时间而受到广大使用者的喜爱，尤其是对于一些特殊群体，如老人、孕妇、小孩等。与此同时，保温杯由于水温下降慢也会带来以下弊端：人们不能随时喝到适宜温度的水，炎热天气时需要另外携带一个装冷水的普通水杯，不够便利；水温不可预测可能会造成烫伤。除此之外，保温杯对散失的热量并未进行利用，造成了能量的浪费。综上，其整体实用性还有待完善。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种节能保温杯，包括外杯盖、内杯盖、内胆、开关、保温杯杯体、隔板、波壁管和隔热层，所述保温杯杯体分为冷水腔、换热腔和热水腔三个部分，冷水腔通过隔热层与换热腔分开，隔热层上设开口并通过开关控制，打开开关时冷水腔与换热腔连通；所述换热腔内设有波壁管，波壁管内部为比热容较高的储热介质，换热腔利用热水腔底部的热量加热冷水从而形成温水，换热腔侧壁设有温水出口，换热腔与热水腔间设有隔板；所述波壁管水平放置，与圆柱上下底面平行，波壁管的两端固定于保温杯杯体的圆弧面上；所述外杯盖底部安装双金属温度计，侧面有显示屏，与内杯盖采用扣压连接，所述内杯盖设有螺纹，与保温杯杯体采用旋紧方式连接；所述保温杯杯体与内胆为一体式结构，中部设有真空层。
优选地，所述波壁管采用正弦波壁管，凸圆弧半径与凹圆弧半径比值为1，各波壁管平行设置。
优选地，所述内杯盖底部设有密封圈进行密封，其顶部为双金属层，金属层内部采用无尾真空方法抽真空至1×10-3Pa，以减少热量流失。
优选地，所述波壁管与换热腔组合前，首先利用99％浓度的酒精进行超声波清洗，再利用高压泵进行不同流速的冲洗，最后放入高温箱烘干。
优选地，所述保温杯杯体与内胆均为不锈钢材质，外杯盖选用tritan材质。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明装置造型新颖，使用方便，有效解决了传统保温杯不能进行冷热调节的问题，满足了绝大部分人群的需求；
(2)采用波壁管和纳米流体，能够达到强化换热的效果，减少能量耗散，使热能得到充分利用；
(3)一个杯子能提供四种温度的饮用水，既方便携带，又节能环保，实用性较强。
附图说明
图1为本发明的保温杯装置的结构图；
图2为本发明的保温杯装置的侧剖图；
图3为本发明所利用波壁管的数值模拟图；
图4为本发明换热腔的三维模型图；
图5为本发明数值模拟结果图。
附图标记：
1、外杯盖；2、内杯盖；3、杯体；4、内胆；5、冷水腔；6、开关；7、换热腔；8、热水腔；9、隔板；10、波壁管；11、温水出口；12、隔热层；13、显示屏；14、双金属温度计；15、密封圈；16、开口；17、真空层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。通常在此处图中描述和展示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制本发明要求保护的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1与图2所示，一种新型节能保温杯包括外杯盖1、内杯盖2、杯体3、内胆4、冷水腔5、开关6、换热腔7、热水腔8、隔板9、波壁管10、温水出口11、隔热层12、显示屏13、双金属温度计14、密封圈15、开口16、真空层17，将保温杯杯体3分为三个部分，内胆4遍布杯身。冷水腔5有内胆4通过隔热层12与余热利用的换热腔7分开，隔热层12主要为防止热量加热冷水，其上开口16由开关6控制，需要时打开开关6让部分冷水进入中部换热，关闭开关6不影响冷水温度；杯体中部包含波壁管10，波壁管内部为比热容较高的储热介质，如纳米流体。换热腔7成为一个小型换热器，利用热水腔的底部散热，将热量收集起来以供加热冷水形成温水，也可加热冰水形成冷水或温水，并由温水出口11倒入外杯盖1进行饮用，不影响冷热水的使用；热水腔8通过隔板9与中部腔体分开，水杯出水口处均布置密封圈15防止泄露。
冷水腔5根据使用者具体使用情况，也可放冰水，夏季可直接饮用，冬季则可以进行换热后饮用。
波壁管10采用正弦波壁管，即凸圆弧半径与凹圆弧半径比值为1；为了便于加工以及安装，在波壁管10两端设计一段直管进行过渡。考虑到波壁管10放置在一个圆柱形容器内，为了增加换热面积提高换热效率，将波壁管10与圆柱上下底面水平放置；波壁管10两端固定在圆弧面上，为了便于安装以及易于清洗，设计成正方形排列。
波壁管10与换热腔7组合前，首先利用99％浓度的酒精进行超声波清洗，再利用高压泵进行不同流速的冲洗，最后放入高温箱烘干，保证其内外壁洁净。
保温杯杯体3与内胆4是双层金属，中部真空层17，真空不传递热量，就相当于切断热传导介质，做成一体式，内胆4作为内层用于保温，保温杯杯体作为外层用于隔热，防止烫手以及热量散失，材料选择不锈钢。
外杯盖1主要作用是盛放杯体内的水，方便饮用，可选择扣压形式。材料可选择食品级塑料材质，如tritan。经检测tritan材质不仅不含双酚A和双酚S，也不含有任何双酚类物质，是目前最安全的塑料材质。外杯盖底部安装双金属温度计14，倒入外杯盖的饮用水通过温度计测温后反馈给显示屏13，让使用者能实时精准的掌握即将饮用的水的温度。
内杯盖2由于直接与内部流体接触，故选择使用螺纹旋紧方式连接，而且利用密封圈15进行密封，顶部用双金属层内部抽真空进行固定以及保温，防止热量的流失。
图2为保温杯的侧剖图，展示出了密封圈的布置以及波壁管在换热层的排列方式。考虑到杯子的柱形结构，为了方便工艺制造，波壁管排布选择了正方形排列法。隔热层的开口16放在远离温水出口的一侧是为了增加换热时间，使冷水与波壁管充分接触换热。
图3为本发明一个实施例的波壁管的数值模拟图，基于数值模拟的方法，分析波壁管和直管的综合传热性能。结果表明：波壁管管内横截面上流体的湍动能大于直管，且波峰回流的存在，相同雷诺数下，正弦型波纹管的传热系数是直管的2.5～3.5倍。
图4为本发明换热腔的三维模型、图5为数值模拟结果图。在本发明的基础上，将换热腔7简化为杯体内部有一根波壁管，上下面分散布置饮用水进出口。查询资料可知，饮水机出口冷水温度为2～10℃，热水温度为80～90℃以及人体最佳饮水温度为20～40℃。故将模拟进口温度设置为7℃，考虑到热损耗，将波壁管壁面温度设置为50℃，通过计算得出该条件下经过换热流体出口温度变为32℃，通过对温度云图及矢量图的分析，发现利用波壁管能使流场扰动剧烈，延长换热时间，使流体与波壁管充分接触换热从而达到需要的温度，充分证明了利用换热腔余热加热冷流体的可行性以及节能效果。
此发明装置实现了空间的充分利用，使冰、冷、温、热四种温度的水在一个保温杯里存在，便于携带；并且可以通过增加换热腔，将保温杯的余热存储在波壁管介质内，减少了能量耗散，节能环保。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有而各种更改和变化。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。因注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (5)

1.一种节能保温杯，包括外杯盖、内杯盖、内胆、开关、保温杯杯体、隔板、波壁管和隔热层，其特征在于：
所述保温杯杯体分为冷水腔、换热腔和热水腔三个部分，冷水腔通过隔热层与换热腔分开，隔热层上设开口并通过开关控制，打开开关时冷水腔与换热腔连通；
所述换热腔内设有波壁管，波壁管内部为比热容较高的储热介质，换热腔利用热水腔底部的热量加热冷水从而形成温水，换热腔侧壁设有温水出口，换热腔与热水腔间设有隔板；
所述波壁管水平放置，与圆柱上下底面平行，波壁管的两端固定于保温杯杯体的圆弧面上；
所述外杯盖与内杯盖采用扣压连接，所述外杯盖底部安装双金属温度计，侧面有显示屏，内杯盖设有螺纹，与保温杯杯体采用旋紧方式连接；
所述保温杯杯体与内胆为一体式结构，中部设有真空层。
2.根据权利要求1所述的节能保温杯，其特征在于，所述波壁管采用正弦波壁管，凸圆弧半径与凹圆弧半径比值为1，各波壁管平行设置。
3.根据权利要求1所述的节能保温杯，其特征在于，所述内杯盖底部设有密封圈进行密封，其顶部为双金属层，金属层内部采用无尾真空方法抽真空至1×10-3Pa，以减少热量流失。
4.根据权利要求1所述的节能保温杯，其特征在于，所述波壁管与换热腔组合前，首先利用99％浓度的酒精进行超声波清洗，再利用高压泵进行不同流速的冲洗，最后放入高温箱烘干。
5.根据权利要求1所述的节能保温杯，其特征在于，所述保温杯杯体与内胆均为不锈钢材质，外杯盖选用tritan材质。
CN202110939131.6A 2021-08-16 2021-08-16 节能保温杯 Active CN113712410B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110939131.6A CN113712410B (zh) 2021-08-16 2021-08-16 节能保温杯

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110939131.6A CN113712410B (zh) 2021-08-16 2021-08-16 节能保温杯

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113712410A true CN113712410A (zh) 2021-11-30
CN113712410B CN113712410B (zh) 2022-11-11

Family

ID=78676011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110939131.6A Active CN113712410B (zh) 2021-08-16 2021-08-16 节能保温杯

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113712410B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016169386A1 (zh) * 2015-04-19 2016-10-27 吴峰 环保型耐摔保温杯
CN107080425A (zh) * 2017-06-26 2017-08-22 无锡市南长街小学 一种冷热两用的小学生保温杯
CN209153239U (zh) * 2018-09-29 2019-07-26 广州市母贝儿妇幼用品有限公司 一种保温装置
CN209474296U (zh) * 2018-01-25 2019-10-11 唐泽玺 一种冷热两用的学生保温杯
CN110754892A (zh) * 2019-11-16 2020-02-07 邢盈盈 调温水杯
CN111121496A (zh) * 2019-12-12 2020-05-08 燕山大学 脉动流场下涡量强化纳米流体换热器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016169386A1 (zh) * 2015-04-19 2016-10-27 吴峰 环保型耐摔保温杯
CN107080425A (zh) * 2017-06-26 2017-08-22 无锡市南长街小学 一种冷热两用的小学生保温杯
CN209474296U (zh) * 2018-01-25 2019-10-11 唐泽玺 一种冷热两用的学生保温杯
CN209153239U (zh) * 2018-09-29 2019-07-26 广州市母贝儿妇幼用品有限公司 一种保温装置
CN110754892A (zh) * 2019-11-16 2020-02-07 邢盈盈 调温水杯
CN111121496A (zh) * 2019-12-12 2020-05-08 燕山大学 脉动流场下涡量强化纳米流体换热器

Also Published As

Publication number Publication date
CN113712410B (zh) 2022-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201768561U (zh) 一种石墨搅拌釜
CN206056006U (zh) 一种带压缩机制冷功能的液体加热器
CN105091651A (zh) 蓄能套管及蓄能电热水器
CN113712410B (zh) 节能保温杯
CN101773367B (zh) 半导体饮水机
CN201088403Y (zh) 带螺旋导管的水杯
CN2845651Y (zh) 液体加热器
CN202254389U (zh) 一种阳台壁挂卧式夹套自然循环热水***
CN213020607U (zh) 一种片剂定型烘干装置
CN102362783B (zh) 节能电热饮水机
CN109171395A (zh) 一种可制冷保温杯
CN202015089U (zh) 热饮快速冷却装置
CN209944733U (zh) 饮用沐浴一体式电热水器
CN205849291U (zh) 一种快速电热饮水机
CN203837302U (zh) 超导壁挂式单管循环太阳能热水器***
CN207428967U (zh) 一种快速制造凉白开的多功能加热***
CN208021302U (zh) 一种车用太阳能多功能保温暖菜柜
CN201052092Y (zh) 节电饮水机
CN210077290U (zh) 一种快速凉水杯
CN201203277Y (zh) 壁挂承压式太阳能热水器
CN214017201U (zh) 一种一体式节能蒸汽加热保温台
CN2225658Y (zh) 淋浴热水器
CN221403411U (zh) 一种制冷机组废热回收桶
CN216630433U (zh) 一种加热快降温快节能锅及节能乳化***
CN208090980U (zh) 一种新型防冻真空管承压分体式太阳能热水器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant