一种水杯
阅读说明:本技术 一种水杯 (Water cup ) 是由 胡再国 于 2020-07-13 设计创作,主要内容包括:一种水杯涉及日常用品领域,夏天需要一种能够快速散热,但是在适于饮用的温度段,又需要较好的保温效果。一种水杯,包括杯盖和杯体,杯体为密封的双层结构,双层结构的内层称为杯体内层、双层结构的外层称为杯体外层,其特征是:双层之间为水蒸气。建议:100摄氏度时,双层之间为水蒸气的气压为1个标准大气压。进一步改进:杯体内层的外侧为一层金属网格,网格内侧和杯体内层外侧之间存在0.1-0.2mm的缝隙。有益效果是:清洁环保,高温段散热快、低温段散热慢;附加质量能够忽略;易于重复使用。(A water cup relates to the field of daily supplies, and needs a temperature section which can quickly dissipate heat and is suitable for drinking and needs a better heat preservation effect in summer. The utility model provides a water cup, includes bowl cover and cup, and the cup is sealed bilayer structure, and bilayer structure's inlayer is called the cup inlayer, and bilayer structure's skin is called the cup skin, characterized by: water vapor is arranged between the two layers. And (4) proposing: at 100 ℃, the pressure of the water vapor between the two layers is 1 standard atmosphere. Further improvement: the outer side of the inner layer of the cup body is a layer of metal grid, and a gap of 0.1-0.2mm is formed between the inner side of the grid and the outer side of the inner layer of the cup body. The beneficial effects are that: the heat dissipation at the high-temperature section is fast, and the heat dissipation at the low-temperature section is slow; the additional mass can be neglected; is easy to be repeatedly used.)
技术领域
本发明涉及日常用品领域,特别是饮用水水杯。
背景技术
现在常用双层金属水杯,双层金属之间为高真空。有一种保温杯给出的参数为:室温20±2°C,开水温度95摄氏度;在1小时内测得温度在87摄氏度以上,6个小时,测定温度在71摄氏度以上,这说明现在的双层保温杯保温效果很好。
但是,适合于饮水的水温是与人体体温比较接近的温度,人体的体温在36摄氏度左右,能够畅快喝水的温度在30-50摄氏度。比较高的温度,则需要小口饮水(利用口腔内部的液体中和使水温在44摄氏度以下,44摄氏度以上有比较烫的感觉)。在夏天,由于室温温度高,在体温附近,人体容易出汗丢失水分,需要大量补水;开水有利于杀菌,减少细菌滋生,但是保温杯保温时间太长,不太能够充分提供适宜饮用水水温。现有的保温杯比较适合于冬季使用。不太适合于夏季使用。
现在有一种技术:采用石蜡填充在双层金属之间,利用石蜡融化吸热和石蜡冷却放热来实现较好的保温效果。主要存在的问题:(1)要实现较好的保温,那么石蜡层应该是被隔绝的,即应该是三层结构,内部两层之间容纳石蜡、外部两层之间为真空,使结构比较复杂;(2)石蜡不是纯净物,没有固定的熔点;(3)有一种报道,在70-80摄氏度,石蜡的溶解热为224KJ/Kg;水杯的水容量大致在400毫升(约等于400g),假定水温从95摄氏度降低到70摄氏度,即25摄氏度的降温,需要放出的热量为400*25*4.18/224=0.18Kg,即水杯需要额外增加180克,大致相当于水杯容量的一半的体积,导致水杯比较笨重;(4)在石蜡都熔化后,水温和石蜡的温度都大致在70-80摄氏度,那么这个温度还是比较高(不太适合于饮用),如果杯体为三层结构、那么水温将长时间保持在高温;如果杯体为双层结构,那么石蜡熔化前和熔化后,石蜡作为传热介质连接杯体内部的热水和外界的空气,将导致较快的散热,达不到保温的效果;(5)如果调节石蜡的结构(组成),即增大小分子量的含量以达到凝固点在室温附近,那么一方面要增加水杯的重量;另一方面在一杯水饮用后,由于石蜡还储存能量(液态),那么再次使用的快速降温效果将消失(保温效果反而增强),即重复性较差。
发明内容
夏天需要一种能够快速散热,但是在适于饮用的温度段,又需要较好的保温效果。
本发明实现发明目的采用的技术方案是:一种水杯,包括杯盖和杯体,杯体为密封的双层结构,双层结构的内层称为杯体内层、双层结构的外层称为杯体外层,其特征是:双层之间为水蒸气。
建议:100摄氏度时,双层之间为水蒸气的气压为1个标准大气压。进一步改进:杯体内层的外侧为一层金属网格,网格内侧和杯体内层外侧之间存在0.1-0.2mm的缝隙。再进一步改进:杯体倒置,一个圆环形隔板布置在杯体内层外侧和杯体外层内侧之间、从而使杯体内层外侧和杯体外层内侧之间形成一个容器,隔板为容器的底部,容器中为液态水,液态水淹没杯体内层杯底外侧1-2cm,液态水在双层杯体之间的部分的深度为2-5cm;杯体内层外侧底部与杯体外层内侧底部之间的距离为3-4cm;隔板有一个孔洞密封连接管道,管道连通隔板的上方和下方。
本发明的有益效果是:
(1)水蒸气,是水(H2O)的气体形式,清洁环保,如果发生杯体损坏带来的泄露,不会带来健康风险;密封在双层之间的水蒸汽,受到杯体内部水温的加热,也不可能存在细菌和病毒;
(2)在100摄氏度,水蒸气的饱和气压为105Pa(接近于一个标准大气压);在90摄氏度,水蒸气的饱和气压为0.7*105Pa;在80摄氏度,水蒸气的饱和气压为0.5*105Pa;在70摄氏度,水蒸气的饱和气压为0.32*105Pa;在60摄氏度,水蒸气的饱和气压为0.20*105Pa;在50摄氏度,水蒸气的饱和气压为0.12*105Pa;在40摄氏度,水蒸气的饱和气压为0.075*105Pa;在30摄氏度,水蒸气的饱和气压为0.043*105Pa;从这些参数可以看出,随着杯体内层内部水温温度降低,双层之间的气压也在急剧下降(以部分水蒸气凝聚成水的方式实现),而气体分子的运动速度也在降低(气体分子运动速度与温度相关),气体分子的运动是实现散热的方式之一(对流),因此,随着水温的降低、双层之间的水蒸气的气压下降、保温效果逐渐增强(对流散热方式逐渐减弱);
(3)相对于石蜡保温方式,本发明的水蒸气含量少,附加质量能够忽略;
(4)增加水量,水杯倒置,由于热水上浮、冷水下沉的原理,在杯底设置水容器能够加快散热(水杯内部装满水效果更佳),在水温比较合适后,再正放、由于水温降低、双层之间的气压也在急剧下降、有利于保温;
(5)易于重复使用。
附图说明
图1是杯体示意图(没有画出杯盖);图2是纵剖示意图;
其中,1、杯体内层;2、杯体外层;3、隔板;4、水位线;5、管道;6、金属网格。
具体实施方式
一种水杯,包括杯盖(图1没有画出杯盖,杯盖作为现有技术的常用部件,在本发明中的作用是相同的,本发明主要涉及杯体的改进)和杯体,杯体为密封的双层结构,双层结构的内层称为杯体内层1、双层结构的外层称为杯体外层2,其特征是:双层之间为水蒸气。
建议:100摄氏度时,双层之间为水蒸气的气压为1个标准大气压(为延长春季和秋季的保温时间,气压的大小可以减小为其它压强,比如0.5个大气压)。
进一步改进:杯体内层1的外侧紧贴一层金属网格6(摇动促使水分喷洒在杯体内层1的外侧,由于网格内侧和杯体内层1外侧之间存在0.1-0.2mm的缝隙、以及液体的表面张力效应,液体能够依附在内层杯体外侧与网格之间的缝隙中(不滴落),促使水分充分接触杯体内层1外侧、使外侧水分受热容易挥发成气体(气态水,从而带走热量),气体(水)运动到杯体外层2的内侧,通过接触散热到杯体外层2外侧的空气。
进一步改进:杯体倒置,杯体内层1外侧和杯体外层2内侧之间形成一个容器,即一个圆环形的隔板3内侧(内圈)和外侧(外圈)分别焊接在杯体内层1外侧和杯体外层2的内侧,容器中为液态水,液态水淹没杯体内层1杯底外侧1-2cm,液态水在双层杯体之间的部分的深度为2-5cm(即图2的隔板3下方与杯体内层1底部外侧面之间的距离为2-5cm);杯体内层1外侧底部与杯体外层2内侧底部之间的距离为3-4cm;隔板3有一个孔洞密封连接管道5,管道5连通隔板的上方和下方,冷凝水能够从管道5流到隔板3的下方。建议水位为2.5cm,即水位线4距离杯体外层2内侧底部处于水平时的距离为2.5cm。水杯平放,容器中的部分水能够通过管道5流到图2的隔板3的上方。隔板3上方有网格6,隔板3下方无网格6。
或者简化为,杯体倒置,杯体内层1外侧、杯体外层2内侧之间为液态水,水位高度可以达到杯体内层1外侧底部(此时建议杯体外层2内侧圆的直径与杯体内层1外侧圆的直径只差在1-2mm,水杯正放时,液位低于杯体内层1外侧底部)。
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