一種蓄能保溫杯的設(shè)計

摘 要：本文設(shè)計了一款蓄能保溫杯，在水杯底座內(nèi)部引入蓄能液體，利用液體的氣化潛熱來實現(xiàn)蓄能目的，并進(jìn)一步基于氣體的狀態(tài)特性，通過蓄能液體上方空氣的體積改變來影響蓄能液體的氣化溫度，從而實現(xiàn)氣化溫度的調(diào)節(jié)。該保溫杯不需電能，即可實現(xiàn)高溫?zé)崴难杆倮鋮s并保持在固定溫度范圍內(nèi)，且保持溫度可調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：蓄能；保溫杯；蓄能液體

目前，在生活中使用的各種保溫杯，其主要功能就是對杯內(nèi)液體進(jìn)行保溫，以確保杯體內(nèi)的水或茶等飲用液體能夠在較長時間內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏囟?，人們在喝這些液體時比較舒適，為人們的生活提供較大的便利?，F(xiàn)有保溫杯通常是由陶瓷或不銹鋼加上真空層做成的盛水的容器，頂部有蓋，密封嚴(yán)實，真空絕熱層能使裝在內(nèi)部的水等液體延緩散熱，以達(dá)到保溫的目的。但是，現(xiàn)有保溫杯在使用時，仍然存在很多問題，具體如下：首先，現(xiàn)有保溫杯的溫度不可調(diào)整，在杯內(nèi)液體長時間存放之后，會緩慢散熱，最終回到室溫，保溫時間一般在24～48小時；其次，溫度可調(diào)保溫杯一般需要提供內(nèi)置電源，不能實現(xiàn)自動保溫。

針對此問題，本設(shè)計提供了一種不需要內(nèi)置電源、操控簡便、可實現(xiàn)熱水快速冷卻，飲用溫度可調(diào)并長期保持在飲用溫度的蓄能保溫杯。

如圖1所示，本設(shè)計的蓄能保溫杯主要由蓄能杯底座1，保溫杯體2，氣壓調(diào)節(jié)芯體3及旋鈕杯蓋4組成；其中保溫杯體固定于蓄能底座上，溫度調(diào)節(jié)芯體置于保溫杯體中并固定于蓄能底座中心，杯蓋通過螺紋旋接于保溫杯體上，蓄能底座為中空腔體結(jié)構(gòu)，中空腔體內(nèi)盛裝蓄能液體，溫度調(diào)節(jié)芯體為活塞式結(jié)構(gòu)，溫度調(diào)節(jié)芯體的外殼與蓄能底座座體密封連接，溫度調(diào)節(jié)芯體由設(shè)置于杯蓋上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制進(jìn)行活塞運動，從而控制蓄能底座的中空腔體內(nèi)蓄能液體上方氣體的壓力，控制蓄能液體的氣化溫度，進(jìn)而改變蓄能溫度，本設(shè)計的蓄能保溫杯在不需要電能的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)高溫?zé)崴难杆倮鋮s并保持在固定溫度范圍內(nèi)，且保持的溫度可以調(diào)節(jié)。

如圖2所示，蓄能底座1包括座體11、密封圈12。座體內(nèi)部為中空腔體，座體的頂部中心設(shè)有安裝溫度調(diào)節(jié)芯體的孔，孔與中空腔體連通，溫度調(diào)節(jié)芯體的外殼通過密封圈12與底座密封連接，座體上部外側(cè)面設(shè)置連接固定保溫杯體的外螺紋。座體的中空腔體用于盛放蓄能液體，蓄能液體可采用乙醇等無毒低沸點液體，通過密封圈實現(xiàn)蓄能液體和飲用水的隔離。

溫度調(diào)節(jié)芯體包括外擋塊、內(nèi)螺紋架、內(nèi)擋塊、密封滑閥、外殼和密封圈，其中，外殼為圓筒形，外殼底端通過外螺紋與底座固定連接，密封滑閥截面為“工”字結(jié)構(gòu)，下部為密封頭，上部為連接頭，中間為柱體，整體密封滑閥位于外殼內(nèi)部，密封頭外側(cè)面通過密封圈與外殼實現(xiàn)滑動密封連接，內(nèi)擋塊為帶孔的圓柱塊，內(nèi)擋塊置于外殼內(nèi)壁的臺階上，并托住密封滑閥的連接頭，密封滑閥的柱體穿于內(nèi)擋塊的孔中，內(nèi)螺紋架為具有螺紋盲孔的柱體，內(nèi)螺紋架通過螺紋盲孔與密封滑閥的連接頭連接，內(nèi)螺紋架上與盲孔相對的一側(cè)面上設(shè)置凹槽，凹槽用于連接旋鈕杯蓋上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動內(nèi)螺紋架轉(zhuǎn)動，內(nèi)螺紋架帶動密封滑閥上下移動，從而改變蓄能液體上方的氣體壓力，進(jìn)而改變蓄能液體的氣化溫度（沸點）。

旋鈕杯蓋包括旋轉(zhuǎn)桿，撥動塊，杯蓋體及壓縮彈簧，其中杯蓋體通過內(nèi)螺紋與保溫杯體連接，旋轉(zhuǎn)桿、撥動塊及壓縮彈簧構(gòu)成旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)桿為倒“T”形結(jié)構(gòu)，下端底面上設(shè)置與凹槽相匹配的凸起，上端穿過杯蓋體的中心孔固定連接撥動快，壓縮彈簧位于杯蓋體內(nèi)側(cè)頂面和旋轉(zhuǎn)桿之間，并且穿套于杯蓋體內(nèi)側(cè)頂面上設(shè)置立柱上；在壓縮彈簧的作用下旋轉(zhuǎn)桿通過凸起與內(nèi)螺紋架連接，并通過旋轉(zhuǎn)撥動塊，帶動旋轉(zhuǎn)桿和內(nèi)螺紋架旋轉(zhuǎn)，從而帶動密封滑閥上下移動。

如圖3所示，在杯子內(nèi)部加入水后，普通杯內(nèi)的水溫度會較快的降為室溫，而對于普通的保溫杯，溫度降低的較慢，這兩種情況下，對于水而言，適合于飲用溫度的時間段非常短。而本設(shè)計的保溫杯，由于蓄能底座內(nèi)裝有蓄能液體，在熱水放入后，蓄能液體迅速吸收熱量，溫度升高，當(dāng)達(dá)到氣化溫度后，蓄能液體通過氣化來吸收大量的熱量。由于蓄能液體的吸熱作用，飲用水的溫度迅速降低，達(dá)到蓄能液體的氣化溫度。而隨著時間的增加，飲用水散發(fā)熱量溫度降低，此時蓄能氣體會放出熱量，從而為飲用水提供熱量，保持水溫的恒定，直到蓄能氣體全部轉(zhuǎn)為液體后，蓄能液體和飲用水的溫度同時降低，本設(shè)計中飲用水的溫度可以長期保持在蓄能液體的沸點附近。根據(jù)氣體的狀態(tài)特性，可以通過降低液體上方的氣壓來降低液體的沸點溫度，本設(shè)計通過溫度調(diào)節(jié)芯體可以改變蓄能液體上方的壓力，從而調(diào)節(jié)蓄能液體的氣化溫度，便于不同需求的使用者使用。

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作者簡介：李柔嘉（2001），女，天津市耀華嘉誠國際中學(xué)。