便携式多功能热水壶设计

魏媛杰 梁杰荣 吕天宇 李 琛*

（东北林业大学，黑龙江 哈尔滨150040）

科技的飞跃发展为人们提供了更优越的物质环境，随着电气科技的不断更新，家用电器的科技水平也逐步提升，电器的功能日益增多，效率也逐步提高。电热水壶是近年来受到大众欢迎的小家电之一，以其时间短、耗能少、造型美观、使用方便、伤害小等诸多优点深受国内市场追捧，甚至成为了现代生活的必需品。现有产品中，大多数都是功能单一的，只能烧水，少数的拥有控温功能的热水器价格也十分高，而且不便于携带。

调查数据表明，电热水壶消费者在产品功能上的关注热度比例高达20.1%，其中有34%的消费者在售后评论中反映“热水壶功能过于单一”这个问题。消费者愿意为更显人性化功能买单，厂家也能获得更好附加值，从而也能提供更好的产品[1-3]。

该设计从拓展热水壶的功能性入手，热水壶的壶体与日常应用的热水壶相似，轻松实现烧水功能，壶顶部配置多功能喷气头，使其可实现空气加湿器的功能，并可连接蒸汽喷头，实现熨烫衣物的功能，由此，极大提高电热水壶的实用性，使多种功能合为一体，为居家生活和外出旅行提供便利[4-5]。

1 热水壶的材质

该可折叠电热水壶由3 种主材构成：壶身采用硅胶，壶底用不锈钢，手柄及壶盖等部分是PP 材质。壶身的硅胶材质，选择铂金级硅胶材质，在-40～230℃之间长期使用也不会变黄、破裂，更加安全耐用。壶底采用的不锈钢是304 不锈钢，这是国家认可的食品级不锈钢，确保饮用水安全。PP 材料选择食品级，需要有美国FDA、中国3C 等认证[6-8]。

2 多功能热水壶的主要功能

2.1 加热功能。水壶底部设有热敏电阻，通过发热管技术对水壶内的冷水进行加热，短时间内可以将水的温度升高，达到沸腾。

2.2 保温功能。当水温低于75℃时通过温度传感器，水壶会进入保温模式。方便使用。

2.3 防干烧功能。当电热水壶出现空烧现象，水壶感应器会在15～20 秒内断开电源，防干烧系统会自动切断电源，保证使用者的安全。

2.4 折叠功能。闲置时按压收拢，使用时拉伸展开，减小不使用时的占有空间，方便使用者携带。

2.5 空气加湿功能。该产品使由于加热而产生的蒸汽分子，进入到内水管后，通过风机的作用，将其从喷气头喷出，从而实现空气加湿的功能。

3 多功能热水壶的结构设计

热水壶的结构示意图，如图1（a）所示。各个构件连接紧密，结构稳定，方便使用。水壶主体顶部内壁螺纹与壶盖底部外侧和水壶主体内壁螺纹咬合，两者旋合达到连接目的。水管内设有TPUE 膜，且内水管上和底部设有若干可供水蒸气分子通过

图1 多功能热水壶结构图

2.6 熨烫衣物功能。通过固定环形通道，使喷气头喷出的蒸汽进入蒸汽管后传送至熨烫头。通过高温水蒸气，衣物减少原有应力残余，达到衣物平整的效果。的孔洞，方便水蒸气流通。壶盖结构如图1（b）所示，壶盖上环形内槽与旋转盒底部螺纹咬合，达到稳定效果。图1（c）为熨烫头和蒸汽管连接的结构示意图，通过此连接实现熨烫衣物，加湿空气的功能。图1（d）为多功能热水壶的熨烫头正面示意图，该示意图展示熨烫头的孔眼，排列规整，喷气均匀，符合大众需求。

4 主要组建介绍

4.1 内水管：内水管是传送水蒸气的通路，内设有TPUE膜，且内水管上和底部设有若干可供水蒸气分子通过的孔洞，有效避免水分子喷出将衣物浸湿。

4.2 风机：风机通过提高气体压力排送水蒸气，将产生的水蒸气充分排净，为人们提供便利。

4.3 蒸汽管：蒸汽管为连接壶身与喷气的连接元件，在整体设备中起到关键作用。

4.4 喷气头：通过该器件实现衣物熨烫及空气净化，是本产品的新颖点所在，气孔均匀，出气匀称，适合使用者的操作，熨烫效果优良，空气净化清新。

5 多功能热水壶工作原理简介

在使用该带有多功能结构的热水壶时，先从水壶主体的顶部加入适量的冷水，将壶盖通过底部设有的螺纹旋转拧紧在水壶主体的顶部，从电源接头处连接电源线，通过热敏电阻的作用，可以将水壶主体内的冷水慢慢加热并煮沸，通过把手将水壶主体拿起，并从水壶主体上设有的滤片和倒水口将水倾斜倒出，实现热水壶的烧水功能。

水壶主体内的水在煮沸后，变成蒸汽分子，通过内水管上设有的蒸汽分子孔洞进入到内水管内，并通过风机的作用，将蒸汽分子从内水管顶部的喷气头喷出，从而实现空气加湿的功能。

在需要熨衣服的时候，将旋转盒通过壶盖上设有的环形通道旋转固定，喷气头喷出的蒸汽进而进入到旋转盒顶部的蒸汽管内，再运动到蒸汽管端头处连接的熨烫头，从而对需要熨烫的衣服进行熨衣服功能，水壶主体底部设有的干烧保护器可以在水烧干的时候对设备进行保护，并且水壶主体内设有滤网可以保护水壶主体底部的电器组件，防止其和滤网上方设有的其它组件进行接触，进保证工作过程的安全。

6 结论

电热水壶已经成为现代生活的必备器具之一, 现有热水壶功能单一，存在较多的安全隐患, 需要使用者实时关注。该产品做到资源最大化利用，更便于人们携带使用。该带有多功能结构的热水壶通过水壶主体底部设有的热敏电阻来对水壶内的冷水进行加热，水壶内部内水管可以将蒸汽通过喷气头喷出，实现空气加湿的功能，并通过蒸汽管将蒸汽运输到熨烫头，实现衣物熨烫。在后续研究中，可以对结构尺寸优化和器件材料改良方面进行深入探讨，确定最优尺寸结构。