电水壶
阅读：825发布：2020-05-13
专利汇可以提供电水壶专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种电 水 壶 ，包括壶底壁(1)和加热膜(4)，加热膜设置在壶底壁的底面，加热膜的面积与壶底壁的面积之比不小于3/5，加热膜对于壶底壁的功率 密度 不大于30W/cm2，且该电水壶还含有导热系数不大于60W/m.k的低导热系数材料板(10)，该低导热系数材料板设置于壶底壁和加热膜之间。在本发明的电水壶中，通过在壶底壁的底面设置加热膜，增大了设置于壶底壁的底面上的加热元件与壶底壁的热 接触 面积，有利于降低壶底壁的 过热 度，从而降低汽泡脱离壶底壁的 频率 ，减少汽泡在水中破裂的频次，达到显著的降噪效果。，下面是电水壶专利的具体信息内容。
1.一种电水壶，其特征在于，所述电水壶包括壶底壁(1)和加热膜(4)，所述加热膜(4)设置在所述壶底壁(1)的底面，所述加热膜(4)的面积与所述壶底壁(1)的面积之比不小于
3/5，所述加热膜(4)对于所述壶底壁(1)的功率密度不大于30W/cm2。
2.根据权利要求1所述的电水壶，其特征在于，所述加热膜(4)的面积与所述壶底壁(1)的面积之比不小于7/10且不大于9/10，所述加热膜(4)对于所述壶底壁(1)的功率密度不大于25W/cm2。
3.根据权利要求1所述的电水壶，其特征在于，所述加热膜(4)同心布置在所述壶底壁(1)的底面，或者，所述加热膜(4)相对于所述壶底壁(1)的底面中心对称布置。
4.根据权利要求3所述的电水壶，其特征在于，所述壶底壁(1)为圆形底壁，所述加热膜(4)呈圆盘形、方框形或环形布置在所述壶底壁(1)的底面。
5.根据权利要求4所述的电水壶，其特征在于，圆盘形、方框形或环形的所述加热膜(4)中还形成有直线形、环形或回形的切口。
6.根据权利要求1所述的电水壶，其特征在于，所述加热膜(4)为电热膜或厚膜，该电热膜或厚膜外覆盖有绝缘层(9)。
7.根据权利要求1所述的电水壶，其特征在于，所述电水壶还含有导热系数不大于60W/m.k的低导热系数材料板(10)，该低导热系数材料板(10)位于所述壶底壁(1)和所述加热膜(4)之间。
8.根据权利要求7所述的电水壶，其特征在于，所述加热膜(4)朝向所述壶底壁(1)的垂直投影区域位于所述低导热系数材料板(10)朝向所述壶底壁(1)的垂直投影区域内。
9.根据权利要求7所述的电水壶，其特征在于，所述低导热系数材料板(10)的厚度不小于0.5mm且不大于5mm。
10.根据权利要求7所述的电水壶，其特征在于，所述低导热系数材料板(10)为45#钢板、304不锈钢板、430不锈钢板或高锰钢板。
电水壶
技术领域
背景技术
[0002] 常规电水壶的壶底壁多采用水平壶底壁，电热盘安装于水平壶底壁的底面，直接对水平壶底壁进行加热，进而加热电水壶内的液体。其中，电热盘的热源来自电热管，通过电热管对水平壶底壁进行集中加热进而加热壶内液体。
[0003] 在电水壶工作时，电热管以接触导热方式将热量传导至壶底壁，接触面积较小，使壶底壁与电热管的热接触区域的过热度较大，从而使在该热接触区域生成的汽泡小且脱离频率高，脱离壶底壁的小汽泡在上升的过程中会将自身的热量传递给周边的液体，使小汽泡较易因失热而破裂，产生较大噪音。
发明内容
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种电水壶，该电水壶包括壶底壁和加热膜，所述加热膜设置在所述壶底壁的底面，所述加热膜的面积与所述壶底壁的面积之比不小于3/5，所述加热膜对于所述壶底壁的功率密度不大于30W/cm2。
[0006] 优选地，所述加热膜的面积与所述壶底壁的面积之比不小于7/10且不大于9/10，所述加热膜对于所述壶底壁的功率密度不大于25W/cm2。
[0007] 优选地，所述加热膜同心布置在所述壶底壁的底面，或者，所述加热膜相对于所述壶底壁的底面中心对称布置。
[0008] 优选地，所述壶底壁为圆形底壁，所述加热膜呈圆盘形、方框形或环形布置在所述壶底壁的底面。
[0009] 优选地，圆盘形、方框形或环形的所述加热膜中还形成有直线形、环形或回形的切口。
[0010] 优选地，所述加热膜为电热膜或厚膜，该电热膜或厚膜外覆盖有绝缘层，优选的，所述绝缘层为陶瓷层或微晶玻璃层。
[0011] 优选地，所述电水壶还含有导热系数不大于60W/m.k的低导热系数材料板，该低导热系数材料板位于所述壶底壁和所述加热膜之间。
[0012] 优选地，所述加热膜朝向所述壶底壁的垂直投影区域位于所述低导热系数材料板朝向所述壶底壁的垂直投影区域内，优选的，所述低导热系数材料板的外周缘超过所述加热膜的外周缘的径向宽度不大于10mm。
[0013] 优选地，所述低导热系数材料板的厚度不小于0.5mm且不大于5mm，优选为不小于0.5mm且不大于1mm。
[0015] 通过上述技术方案，在本发明的电水壶中，通过在壶底壁的底面设置加热膜，且该加热膜的面积与壶底壁的面积之比不小于3/5且不大于1，增大了设置于壶底壁的底面上的加热元件与壶底壁的热接触面积，有利于降低壶底壁的过热度，从而降低汽泡脱离壶底壁的频率，减少汽泡在水中破裂的频次，达到显著的降噪效果。
[0017] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0018] 图1为本发明的电水壶的主视图；
[0019] 图2为本发明的电水壶的整体剖视图；
[0020] 图3为图2中的A部分放大图；
[0021] 图4为现有技术中电热管安装于壶底壁的底面时的仰视图；
[0022] 图5为现有技术中电热管在壶底壁的加热区域以及可比较的本发明改进后的加热区域；
[0023] 图6为现有技术中电热管安装于壶底壁时的壶底壁的顶面汽泡示意图；
[0024] 图7为本发明中加热膜安装于壶底壁时的壶底壁的顶面汽泡示意图；
[0025] 图8为根据本发明的第一优选实施方式的加热膜设置于壶底壁时的仰视图；
[0026] 图9为根据本发明的第二优选实施方式的加热膜设置于壶底壁时的仰视图；
[0027] 图10为根据本发明的第三优选实施方式的加热膜设置于壶底壁时的仰视图；
[0028] 图11A至图11F为本发明的具有不同直线形切口的加热膜设置于壶底壁时的仰视图；
[0029] 图12A至图12C为本发明的具有不同环形切口的加热膜设置于壶底壁时的仰视图；
[0030] 图13A至图13C为本发明的具有不同回形切口的加热膜设置于壶底壁时的仰视图；
[0031] 图14为本发明的具有低导热系数材料板的壶底壁剖视图；
[0032] 图15为图14中的B部分放大图。
[0033] 附图标记说明：
[0034] 1 壶底壁 6 手柄
[0035] 2 壶身 7 蒸汽管
[0036] 3 壶盖 8 电热管
[0037] 4 加热膜 9 绝缘层
[0038] 5 外壳 10 低导热系数材料板具体实施方式
[0039] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0040] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0042] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0043] 参照图1至图3，本发明提供了一种电水壶，包括构成壶体的壶底壁1、壶身2和壶盖3，壶底壁1的底部安装有用于给壶内液体加热的加热膜4，壶体外侧围设有外壳5，该外壳5上连接有手柄6，壶体内、手柄6中或者壶体与外壳5之间设有蒸汽管7，壶体的底部设有温控器，蒸汽管7将壶体内的蒸汽引导至温控器，当温控器检测到蒸汽温度达到预设值时通过双金属片变形以断开加热膜4的电源，或者在壶体上设有温度传感器，当温度传感器检测到壶内的温度达到预设值时，通过微处理芯片断开加热膜4的电源。
[0044] 在现有技术的电水壶中，参照图4，在壶底壁1的底面上设置用于加热壶内液体的电热管8，在电水壶的整个加热过程中，电热管8以接触导热方式将自身的热量传导至壶底壁1的底面，该热接触区域呈环形且面积较小，即图5的左部所示的现状加热区域，使壶底壁1与电热管8的热接触区域的热流密度较大，致使该热接触区域的过热度也较大。具体地，壶底壁1与电热管8的热接触区域的过热度越大，液体气化后产生的气体补充进入汽泡所产生的蒸发动力就越大，则该气体给予汽泡的垂直向上的抬升力也越大，进而不等该小汽泡长大就脱离壶底壁1，如此，当通过设置于壶底壁1的底面的电热管8对壶内液体进行加热时，在壶底壁1上生成的汽泡较难长大且脱离该壶底壁1的频率也较高，从而使脱离壶底壁1进入水中的汽泡小且密集，参见图6，且该小汽泡在上升的过程中也较易因失热而在水中破裂，产生较大噪音。
[0045] 有鉴于此，为降低壶底壁1的顶面的过热度，从而降低汽泡脱离壶底壁1的频率，达到降噪的效果，参照图2和图8，在本发明的电水壶中，加热膜4设置在壶底壁1的底面，且加热膜4的面积与壶底壁1的面积之比不小于3/5，加热膜4对于壶底壁1的功率密度不大于30W/cm2。如此设置增大了设置于壶底壁1的底面的加热元件与壶底壁1的热接触面积，即图
5的右部所示的本发明改进后加热区域，降低了位于壶底壁1底面的加热元件对于壶底壁1的功率密度，有利于降低壶底壁1的顶面的过热度，从而使液体气化产生的气体进入汽泡产生的蒸发动力也随之降低，相应地该气体给予汽泡的垂直向上的抬升力也随之减小，进而使汽泡可在壶底壁1上成长成较大的汽泡后再脱离该壶底壁1，参见图7，如此，可有效降低汽泡脱离壶底壁1的频率，减少汽泡在水中破裂的频次，从而降低电水壶工作时的噪音值，达到显著的降噪效果。
5的右部所示的本发明改进后加热区域，降低了位于壶底壁1底面的加热元件对于壶底壁1的功率密度，有利于降低壶底壁1的顶面的过热度，从而使液体气化产生的气体进入汽泡产生的蒸发动力也随之降低，相应地该气体给予汽泡的垂直向上的抬升力也随之减小，进而使汽泡可在壶底壁1上成长成较大的汽泡后再脱离该壶底壁1，参见图7，如此，可有效降低汽泡脱离壶底壁1的频率，减少汽泡在水中破裂的频次，从而降低电水壶工作时的噪音值，达到显著的降噪效果。
[0046] 进一步地，加热膜的面积与壶底壁1的面积之比不小于7/10且不大于9/10，加热膜4对于壶底壁1的功率密度不大于25W/cm2。可以理解地，加热膜4对于壶底壁1的功率密度与加热膜4在壶底壁1底面上的覆盖面积成反比，即设置于壶底壁1的底面的加热膜4的面积越大，则该加热膜4对于壶底壁1的功率密度就越小，壶底壁1的顶面的过热度也就越小，越有利于降噪。
[0047] 其中，为使加热膜可更均匀地通过壶底壁1加热壶内液体，加热膜4应为同心布置在壶底壁1的底面，或者，该加热膜4相对于壶底壁1的底面中心对称布置。具体地，设置于圆形壶底壁1的底面的加热膜可以是各种适当的形状，例如呈圆盘形、方框形或环形(参见图8至图10)。当然，附着于壶底壁1的底面的加热膜还可以设计成具有缺口的形状，如在圆盘形、方框形或环形的电热膜中还形成有直线形切口(参见图11A至图11F)、环形缺口(参见图12A至图12C)或回型缺口(参见图13A至图13C)，在此不再一一赘述。
[0048] 具体地，设置于壶底壁1下方的加热膜4可以为附着于壶底壁1的底面的电热膜(即红外加热膜4)或厚膜，还可以为设置在壶底壁1的下方的线圈盘或PTC加热片，当然也可以为其它与壶底壁1的热接触面积较大的加热元件。其中，为避免带电的电热膜或厚膜与壶内的其它部件接触而使该电热膜或厚膜中的电被引导至电水壶的外壳5，对用户造成电击或触电的危险，参照图2和图3，在电热膜或厚膜外覆盖绝缘层9。同理，在PTC加热片外也覆盖有绝缘层9。其中，覆盖于电热膜、厚膜或PTC加热片外的绝缘材料可选择诸如陶瓷、微晶玻璃等类型的耐高温且绝缘的材质。
[0049] 另外，为使壶底壁1受热更均匀，进一步降低壶底壁1顶面的过热度，参照图14和图15，在壶底壁1和加热膜4之间还设有导热系数不大于60W/m.k的低导热系数材料板10，如此设置，使加热膜的热量先经由低导热系数材料板10向上传导至壶底壁1，再经壶底壁1向上传导至壶内液体，热接触区域的厚度的增加，减缓了沿壶底壁1厚度方向的导热，同时增大壶底壁1的横向受热区域，有利于壶底壁1的横向受热均匀，从而使壶底壁1的顶面的过热度降低，有利于降噪。当然，低导热系数材料板10可以为各种适当的材质，例如45#钢板、304不锈钢板、430不锈钢板或高锰钢板，其导热系数应不大于60W/m.k。
[0050] 其中，加热膜4朝向壶底壁1的垂直投影区域位于低导热系数材料板10朝向壶底壁1的垂直投影区域内，即低导热系数材料板10的外周缘应对齐或超出加热膜4的外周缘。进一步地，低导热系数材料板10的外周缘超过加热膜4的外周缘的径向宽度不大于10mm。具体地，低导热系数材料板10的外周缘超过加热膜4的外周缘的径向宽度值越小，则设置于壶底壁1的加热膜4的面积就越大，则壶底壁1的顶面的过热度就越小，越有利于降噪。
[0051] 具体地，低导热系数材料板10的厚度应不小于0.5mm且不大于5mm。进一步地，低导热系数材料板10的厚度应不小于0.5mm且不大于1mm，但不限于此。可以理解地，低导热系数材料板10越厚，则壶底壁1的热流密度就越小，相应地壶底壁1的顶面的过热度也越小，越有利于降噪，但生产成本却也随之增加。
[0052] 以下以三种优选实施方式来具体阐述本发明。
[0053] 在如图8所示的第一种优选实施方式中，在电水壶的壶底壁1的底面上设有呈圆盘形的电热膜，且该电热膜的面积与壶底壁1的面积的比值为4/5，在该电热膜外还覆盖有陶瓷层(即绝缘层9)。当然，还可在壶底壁1和电热膜之间设置低导热系数材料板10(如高锰钢板)，以此减缓沿壶底壁1厚度方向的导热，使壶底壁1的顶面的过热度降低。
[0054] 在如图9所示的第二种优选实施方式中，在电水壶的壶底壁1的底面上设有呈方框形的电热膜，该电热膜的面积与壶底壁1的面积的比值为3/5，在该电热膜外覆盖有微晶玻璃层(即绝缘层9)。当然，还可在壶底壁1和电热膜之间设置低导热系数材料板10(如高锰钢板)，以此减缓沿壶底壁1厚度方向的导热，使壶底壁1的顶面的过热度降低。
[0055] 在如图10所示的第三种优选实施方式中，在电水壶的壶底壁1的底面上设有呈环形的厚膜，且该电热膜的面积与壶底壁1的面积的比值为7/10，在该电热膜外还覆盖有陶瓷层(即绝缘层9)。当然，还可在壶底壁1和电热膜之间设置低导热系数材料板10(如高锰钢板)，以此减缓沿壶底壁1厚度方向的导热，使壶底壁1的顶面的过热度降低。
[0056] 以上三种实施方式的电水壶在对壶内液体进行加热的过程中，通过在壶底壁1的底面设置面积较大的电热膜或厚膜(即与壶底壁1的面积之比介于3/5至1之间的加热膜4)，增大了设置于壶底壁1的底面上的加热元件与壶底壁1的热接触面积，有利于降低壶底壁1的过热度，从而降低汽泡脱离壶底壁1的频率，达到显著的降噪效果。
[0057] 具体实施例1：采用图8所示的电水壶结构，即在电水壶的壶底壁1的底面上设有呈圆盘形的电热膜，且在该电热膜外还覆盖有陶瓷层(即绝缘层9)。其中，电热膜的加热功率为1800W，壶内水量为1.7L。
[0058] 测试步骤：
[0059] 1)、壶内放入最高水位的水量；
[0060] 2)、温度传感器置于水壶中心的水位高度的中间处；
[0061] 3)、按“启动”键开始计时测量；
[0062] 4)、壶内水温上升到80℃时停止计时测量；
[0063] 5)、剔除声功率值≤45dB的噪声值，对测试噪声值进行A计权，取平均声功率作为判定值。
[0064] 获得在不同的电热膜的面积与壶底壁1的面积之比下，该电热膜对于壶底壁1的功率密度数据及电水壶工作时的噪音数据如下方表1。
[0065] 表1：不同面积之比下的功率密度及噪音数据表
[0066]
[0067]
[0068] 对比例1：采用图4所示的电水壶结构，电热管8呈环状盘绕安装于壶底壁1的底面上，此外，其它的实验参数与实施例1中的一致。
[0069] 测试结果：获得电水壶工作时的最大声功率值为68.1dB，平均声功率值为64.8dB，且该电热管8对于壶底壁1的功率密度为91.7W/cm2。
[0070] 对比实施例1和对比例1可知，相较于在壶底壁1的底面设置电热管8，在壶底壁1底面设置与该壶底壁1的面积之比不小于3/5的电热膜的电水壶，该电热膜对于壶底壁1的功率密度远小于91.7W/cm2，且其最大声功率值也均明显小于68.1dB，平均声功率值也均小于64.8dB，降噪效果明显。其中，当电热膜的面积与壶底壁1的面积之比为3/5时，该电热膜对于壶底壁1的功率密度小于30W/cm2，电水壶工作时发出的噪音值处于用户较能接收的范围(即平均声功率值小于60dB，最大声功率值小于62dB)。此外，电热膜的面积与壶底壁1的面积之比越大，则相应的该电热膜对于壶底壁1的功率密度就越小，该电水壶工作时发出的噪声值也随之降低，也就越有利于降噪；但该面积之比的比值越大，则对于相同面积的壶底壁
1而言，所需的电热膜的面积就越大，相应的生产电水壶所需的电热膜的成本也越高，因此，为平衡电热膜的面积与壶底壁1的面积之比对电水壶工作时发出的噪音和电水壶的生产成本的影响，电热膜的面积与壶底壁1的面积之比优选为不小于7/10且不大于9/10。
1而言，所需的电热膜的面积就越大，相应的生产电水壶所需的电热膜的成本也越高，因此，为平衡电热膜的面积与壶底壁1的面积之比对电水壶工作时发出的噪音和电水壶的生产成本的影响，电热膜的面积与壶底壁1的面积之比优选为不小于7/10且不大于9/10。
[0072] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0073] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
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