便攜式多功能熱水壺設計

魏媛杰 梁杰榮 呂天宇 李 琛*

（東北林業大學，黑龍江 哈爾濱150040）

科技的飛躍發展為人們提供了更優越的物質環境，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，以其時間短、耗能少、造型美觀、使用方便、傷害小等諸多優點深受國內市場追捧，甚至成為了現代生活的必需品。現有產品中，大多數都是功能單一的，只能燒水，少數的擁有控溫功能的熱水器價格也十分高，而且不便于攜帶。

調查數據表明，電熱水壺消費者在產品功能上的關注熱度比例高達20.1%，其中有34%的消費者在售后評論中反映“熱水壺功能過于單一”這個問題。消費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品[1-3]。

該設計從拓展熱水壺的功能性入手，熱水壺的壺體與日常應用的熱水壺相似，輕松實現燒水功能，壺頂部配置多功能噴氣頭，使其可實現空氣加濕器的功能，并可連接蒸汽噴頭，實現熨燙衣物的功能，由此，極大提高電熱水壺的實用性，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

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

2 多功能熱水壺的主要功能

2.1 加熱功能。水壺底部設有熱敏電阻，通過發熱管技術對水壺內的冷水進行加熱，短時間內可以將水的溫度升高，達到沸騰。

2.2 保溫功能。當水溫低于75℃時通過溫度傳感器，水壺會進入保溫模式。方便使用。

2.3 防干燒功能。當電熱水壺出現空燒現象，水壺感應器會在15～20 秒內斷開電源，防干燒系統會自動切斷電源，保證使用者的安全。

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

2.5 空氣加濕功能。該產品使由于加熱而產生的蒸汽分子，進入到內水管后，通過風機的作用，將其從噴氣頭噴出，從而實現空氣加濕的功能。

3 多功能熱水壺的結構設計

熱水壺的結構示意圖，如圖1（a）所示。各個構件連接緊密，結構穩定，方便使用。水壺主體頂部內壁螺紋與壺蓋底部外側和水壺主體內壁螺紋咬合，兩者旋合達到連接目的。水管內設有TPUE 膜，且內水管上和底部設有若干可供水蒸氣分子通過

圖1 多功能熱水壺結構圖

2.6 熨燙衣物功能。通過固定環形通道，使噴氣頭噴出的蒸汽進入蒸汽管后傳送至熨燙頭。通過高溫水蒸氣，衣物減少原有應力殘余，達到衣物平整的效果。的孔洞，方便水蒸氣流通。壺蓋結構如圖1（b）所示，壺蓋上環形內槽與旋轉盒底部螺紋咬合，達到穩定效果。圖1（c）為熨燙頭和蒸汽管連接的結構示意圖，通過此連接實現熨燙衣物，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，排列規整，噴氣均勻，符合大眾需求。

4 主要組建介紹

4.1 內水管：內水管是傳送水蒸氣的通路，內設有TPUE膜，且內水管上和底部設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 風機：風機通過提高氣體壓力排送水蒸氣，將產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，在整體設備中起到關鍵作用。

4.4 噴氣頭：通過該器件實現衣物熨燙及空氣凈化，是本產品的新穎點所在，氣孔均勻，出氣勻稱，適合使用者的操作，熨燙效果優良，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構的熱水壺時，先從水壺主體的頂部加入適量的冷水，將壺蓋通過底部設有的螺紋旋轉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，并從水壺主體上設有的濾片和倒水口將水傾斜倒出，實現熱水壺的燒水功能。

水壺主體內的水在煮沸后，變成蒸汽分子，通過內水管上設有的蒸汽分子孔洞進入到內水管內，并通過風機的作用，將蒸汽分子從內水管頂部的噴氣頭噴出，從而實現空氣加濕的功能。

在需要熨衣服的時候，將旋轉盒通過壺蓋上設有的環形通道旋轉固定，噴氣頭噴出的蒸汽進而進入到旋轉盒頂部的蒸汽管內，再運動到蒸汽管端頭處連接的熨燙頭，從而對需要熨燙的衣服進行熨衣服功能，水壺主體底部設有的干燒保護器可以在水燒干的時候對設備進行保護，并且水壺主體內設有濾網可以保護水壺主體底部的電器組件，防止其和濾網上方設有的其它組件進行接觸，進保證工作過程的安全。

6 結論

電熱水壺已經成為現代生活的必備器具之一, 現有熱水壺功能單一，存在較多的安全隱患, 需要使用者實時關注。該產品做到資源最大化利用，更便于人們攜帶使用。該帶有多功能結構的熱水壺通過水壺主體底部設有的熱敏電阻來對水壺內的冷水進行加熱，水壺內部內水管可以將蒸汽通過噴氣頭噴出，實現空氣加濕的功能，并通過蒸汽管將蒸汽運輸到熨燙頭，實現衣物熨燙。在后續研究中，可以對結構尺寸優化和器件材料改良方面進行深入探討，確定最優尺寸結構。