便攜式多功能熱水壺設(shè)計(jì)

魏媛杰 梁杰榮 呂天宇 李 琛*

（東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱150040）

科技的飛躍發(fā)展為人們提供了更優(yōu)越的物質(zhì)環(huán)境，隨著電氣科技的不斷更新，家用電器的科技水平也逐步提升，電器的功能日益增多，效率也逐步提高。電熱水壺是近年來受到大眾歡迎的小家電之一，以其時(shí)間短、耗能少、造型美觀、使用方便、傷害小等諸多優(yōu)點(diǎn)深受國內(nèi)市場追捧，甚至成為了現(xiàn)代生活的必需品?，F(xiàn)有產(chǎn)品中，大多數(shù)都是功能單一的，只能燒水，少數(shù)的擁有控溫功能的熱水器價(jià)格也十分高，而且不便于攜帶。

調(diào)查數(shù)據(jù)表明，電熱水壺消費(fèi)者在產(chǎn)品功能上的關(guān)注熱度比例高達(dá)20.1%，其中有34%的消費(fèi)者在售后評(píng)論中反映“熱水壺功能過于單一”這個(gè)問題。消費(fèi)者愿意為更顯人性化功能買單，廠家也能獲得更好附加值，從而也能提供更好的產(chǎn)品[1-3]。

該設(shè)計(jì)從拓展熱水壺的功能性入手，熱水壺的壺體與日常應(yīng)用的熱水壺相似，輕松實(shí)現(xiàn)燒水功能，壺頂部配置多功能噴氣頭，使其可實(shí)現(xiàn)空氣加濕器的功能，并可連接蒸汽噴頭，實(shí)現(xiàn)熨燙衣物的功能，由此，極大提高電熱水壺的實(shí)用性，使多種功能合為一體，為居家生活和外出旅行提供便利[4-5]。

1 熱水壺的材質(zhì)

該可折疊電熱水壺由3 種主材構(gòu)成：壺身采用硅膠，壺底用不銹鋼，手柄及壺蓋等部分是PP 材質(zhì)。壺身的硅膠材質(zhì)，選擇鉑金級(jí)硅膠材質(zhì)，在-40～230℃之間長期使用也不會(huì)變黃、破裂，更加安全耐用。壺底采用的不銹鋼是304 不銹鋼，這是國家認(rèn)可的食品級(jí)不銹鋼，確保飲用水安全。PP 材料選擇食品級(jí)，需要有美國FDA、中國3C 等認(rèn)證[6-8]。

2 多功能熱水壺的主要功能

2.1 加熱功能。水壺底部設(shè)有熱敏電阻，通過發(fā)熱管技術(shù)對(duì)水壺內(nèi)的冷水進(jìn)行加熱，短時(shí)間內(nèi)可以將水的溫度升高，達(dá)到沸騰。

2.2 保溫功能。當(dāng)水溫低于75℃時(shí)通過溫度傳感器，水壺會(huì)進(jìn)入保溫模式。方便使用。

2.3 防干燒功能。當(dāng)電熱水壺出現(xiàn)空燒現(xiàn)象，水壺感應(yīng)器會(huì)在15～20 秒內(nèi)斷開電源，防干燒系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷電源，保證使用者的安全。

2.4 折疊功能。閑置時(shí)按壓收攏，使用時(shí)拉伸展開，減小不使用時(shí)的占有空間，方便使用者攜帶。

2.5 空氣加濕功能。該產(chǎn)品使由于加熱而產(chǎn)生的蒸汽分子，進(jìn)入到內(nèi)水管后，通過風(fēng)機(jī)的作用，將其從噴氣頭噴出，從而實(shí)現(xiàn)空氣加濕的功能。

3 多功能熱水壺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

熱水壺的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1（a）所示。各個(gè)構(gòu)件連接緊密，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，方便使用。水壺主體頂部內(nèi)壁螺紋與壺蓋底部外側(cè)和水壺主體內(nèi)壁螺紋咬合，兩者旋合達(dá)到連接目的。水管內(nèi)設(shè)有TPUE 膜，且內(nèi)水管上和底部設(shè)有若干可供水蒸氣分子通過

圖1 多功能熱水壺結(jié)構(gòu)圖

2.6 熨燙衣物功能。通過固定環(huán)形通道，使噴氣頭噴出的蒸汽進(jìn)入蒸汽管后傳送至熨燙頭。通過高溫水蒸氣，衣物減少原有應(yīng)力殘余，達(dá)到衣物平整的效果。的孔洞，方便水蒸氣流通。壺蓋結(jié)構(gòu)如圖1（b）所示，壺蓋上環(huán)形內(nèi)槽與旋轉(zhuǎn)盒底部螺紋咬合，達(dá)到穩(wěn)定效果。圖1（c）為熨燙頭和蒸汽管連接的結(jié)構(gòu)示意圖，通過此連接實(shí)現(xiàn)熨燙衣物，加濕空氣的功能。圖1（d）為多功能熱水壺的熨燙頭正面示意圖，該示意圖展示熨燙頭的孔眼，排列規(guī)整，噴氣均勻，符合大眾需求。

4 主要組建介紹

4.1 內(nèi)水管：內(nèi)水管是傳送水蒸氣的通路，內(nèi)設(shè)有TPUE膜，且內(nèi)水管上和底部設(shè)有若干可供水蒸氣分子通過的孔洞，有效避免水分子噴出將衣物浸濕。

4.2 風(fēng)機(jī)：風(fēng)機(jī)通過提高氣體壓力排送水蒸氣，將產(chǎn)生的水蒸氣充分排凈，為人們提供便利。

4.3 蒸汽管：蒸汽管為連接壺身與噴氣的連接元件，在整體設(shè)備中起到關(guān)鍵作用。

4.4 噴氣頭：通過該器件實(shí)現(xiàn)衣物熨燙及空氣凈化，是本產(chǎn)品的新穎點(diǎn)所在，氣孔均勻，出氣勻稱，適合使用者的操作，熨燙效果優(yōu)良，空氣凈化清新。

5 多功能熱水壺工作原理簡介

在使用該帶有多功能結(jié)構(gòu)的熱水壺時(shí)，先從水壺主體的頂部加入適量的冷水，將壺蓋通過底部設(shè)有的螺紋旋轉(zhuǎn)擰緊在水壺主體的頂部，從電源接頭處連接電源線，通過熱敏電阻的作用，可以將水壺主體內(nèi)的冷水慢慢加熱并煮沸，通過把手將水壺主體拿起，并從水壺主體上設(shè)有的濾片和倒水口將水傾斜倒出，實(shí)現(xiàn)熱水壺的燒水功能。

水壺主體內(nèi)的水在煮沸后，變成蒸汽分子，通過內(nèi)水管上設(shè)有的蒸汽分子孔洞進(jìn)入到內(nèi)水管內(nèi)，并通過風(fēng)機(jī)的作用，將蒸汽分子從內(nèi)水管頂部的噴氣頭噴出，從而實(shí)現(xiàn)空氣加濕的功能。

在需要熨衣服的時(shí)候，將旋轉(zhuǎn)盒通過壺蓋上設(shè)有的環(huán)形通道旋轉(zhuǎn)固定，噴氣頭噴出的蒸汽進(jìn)而進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)盒頂部的蒸汽管內(nèi)，再運(yùn)動(dòng)到蒸汽管端頭處連接的熨燙頭，從而對(duì)需要熨燙的衣服進(jìn)行熨衣服功能，水壺主體底部設(shè)有的干燒保護(hù)器可以在水燒干的時(shí)候?qū)υO(shè)備進(jìn)行保護(hù)，并且水壺主體內(nèi)設(shè)有濾網(wǎng)可以保護(hù)水壺主體底部的電器組件，防止其和濾網(wǎng)上方設(shè)有的其它組件進(jìn)行接觸，進(jìn)保證工作過程的安全。

6 結(jié)論

電熱水壺已經(jīng)成為現(xiàn)代生活的必備器具之一, 現(xiàn)有熱水壺功能單一，存在較多的安全隱患, 需要使用者實(shí)時(shí)關(guān)注。該產(chǎn)品做到資源最大化利用，更便于人們攜帶使用。該帶有多功能結(jié)構(gòu)的熱水壺通過水壺主體底部設(shè)有的熱敏電阻來對(duì)水壺內(nèi)的冷水進(jìn)行加熱，水壺內(nèi)部內(nèi)水管可以將蒸汽通過噴氣頭噴出，實(shí)現(xiàn)空氣加濕的功能，并通過蒸汽管將蒸汽運(yùn)輸?shù)届贍C頭，實(shí)現(xiàn)衣物熨燙。在后續(xù)研究中，可以對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化和器件材料改良方面進(jìn)行深入探討，確定最優(yōu)尺寸結(jié)構(gòu)。