一种基于温差发电的自搅拌可储能双开口式水杯

技术领域

本发明涉及温差发电技术领域，具体涉及一种基于温差发电的自搅拌可储能双开口式水杯。

背景技术

现代人越来越追求高品质的生活，对生活的便利性要求越来越高，外出时便携式充电设备也成为必不可少的物品。同时，现代人也逐渐养成养生的习惯，多喝热水已经成为生活中多种问题的解决办法。

而本发明的发明人经过研究发现，一方面便携式充电设备会遇到电量耗尽的情况，如果周围没有固定式充电设备，会出现难以充电的问题；另一方面，生活中普通的喝水水杯不具有快速冷却功能，不能及时喝到适温的水；同时，如果使用普通的水杯进行粉末、颗粒或板块物质的冲泡，通常需要自备搅拌棒，会造成材料的浪费以及不必要的麻烦。因此，目前亟需一种实现快速冷却与保温功能兼具的多功能水杯。

发明内容

针对现有便携式充电设备电量耗尽若周围没有固定式充电设备会出现难以充电，普通喝水水杯不具有快速冷却功能不能及时喝到适温水，以及普通水杯进行粉末、颗粒或板块物质冲泡，通常需要自备搅拌棒会造成材料浪费以及不必要麻烦的技术问题，本发明提供一种基于温差发电的自搅拌可储能双开口式水杯。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于温差发电的自搅拌可储能双开口式水杯，包括上杯盖、杯身、下杯盖、微型电机和储能电池；其中，所述上杯盖与杯身的上端口通过螺纹配合稳固连接，所述下杯盖与杯身的下端口通过螺纹配合稳固连接，所述杯身包括外层杯身和内层杯身，所述外层杯身和内层杯身紧密贴合且可相对转动，所述外层杯身和内层杯身中均匀间隔分布有热电材料和隔热材料，所述外层杯身中的热电材料可转动至与内层杯身中的热电材料或隔热材料相对，对应所述外层杯身中的隔热材料转动至与内层杯身中的隔热材料或热电材料相对，所述杯身的下端口安装有接触电极，所述接触电极的正极与内层杯身中的热电材料连接，所述接触电极的负极与外层杯身中的热电材料连接；所述微型电机和储能电池均设置于下杯盖中，所述下杯盖的外壁设有充电接口，所述微型电机的电机轴上连接有用于对内层杯身中的水进行搅拌的搅拌系统，所述储能电池的电能输入端通过导线与接触电极连接，所述储能电池的电能输出端通过导线与微型电机和充电接口连接。

进一步，所述杯身的上端口处设有与上杯盖紧密贴合的上密封垫圈，所述杯身的下端口处设有与下杯盖紧密贴合的下密封垫圈。

进一步，所述外层杯身的外壁固定设置有冷热转换突钮。

进一步，所述热电材料为有机热电材料或无机热电材料。

进一步，所述隔热材料为热反射材料、多孔材料和真空材料中的一种或多种。

进一步，所述下杯盖的外壁还安装有与微型电机电连接的搅拌开关。

进一步，所述微型电机的电机轴延伸至内层杯身中，所述搅拌系统为固定连接于电机轴末端的搅拌扇叶。

进一步，所述搅拌扇叶为单叶、双叶和多叶中的一种。

进一步，所述微型电机的电机轴位于下杯盖中，所述搅拌系统包括磁性材料和搅拌子，所述磁性材料固定连接于电机轴末端，所述搅拌子位于内层杯身中并与磁性材料相对设置。

进一步，所述内层杯身底部可拆卸安装有罩设于搅拌系统外的多孔金属网。

与现有技术相比，本发明提供的基于温差发电的自搅拌可储能双开口式水杯具有以下技术效果：

1、杯身中设置有热电材料，可实现杯中水温与环境温度之间温度差的热电效应，加速杯中水的冷却，同时可产生电能供给微型电机带动搅拌系统转动，实现水杯的自搅拌功能；

2、杯身中热电材料产生的电能可通过接触电极储存在储能电池中，而储能电池通过连接的充电接口例如USB接口达到对外输出电能，实现便携式充电设备的功能；

3、杯身的双层结构可通过捏住冷热转换突钮旋转外层杯身，以控制外层杯身和内层杯身进行相对转动，可实现水杯在温差发电状态和保温状态之间自由转换，实现水杯的多功能性；

4、通过多孔金属网的设置，一方面防止大颗粒等物质进入搅拌扇叶工作区，影响搅拌扇叶正常运行，实现搅拌扇叶的安全可靠运转；另一方面防止搅拌子从杯底掉出；

5、通过上下杯盖的设计，满足了水杯的双开口特点，可不定期对水杯整个内部进行拆卸清洗，多孔金属网可自由拆卸，可清洗搅拌扇叶，实现水杯的干净卫生。

附图说明

图1是本发明提供的第一种基于温差发电的自搅拌可储能双开口式水杯结构示意图。

图2是本发明提供的第二种基于温差发电的自搅拌可储能双开口式水杯结构示意图。

图3是图1和图2中水杯在温差发电状态时热电材料和隔热材料的位置关系示意图。

图4是图1和图2中水杯在保温状态时热电材料和隔热材料的位置关系示意图。

图中，1、上杯盖；2、杯身；21、外层杯身；22、内层杯身；23、热电材料；24、隔热材料；25、冷热转换突钮；3、下杯盖；4、微型电机；5、储能电池；6、接触电极；7、充电接口；8、上密封垫圈；9、下密封垫圈；10、搅拌开关；11、搅拌扇叶；12、磁性材料；13、搅拌子；14、多孔金属网。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1至图4所示，本发明提供一种基于温差发电的自搅拌可储能双开口式水杯，包括上杯盖1、杯身2、下杯盖3、微型电机4和储能电池5；其中，所述上杯盖1与杯身2的上端口通过螺纹配合稳固连接，所述下杯盖3与杯身2的下端口通过螺纹配合稳固连接，所述杯身2包括外层杯身21和内层杯身22，所述外层杯身21和内层杯身22紧密贴合且可相对转动，所述外层杯身21和内层杯身22中均匀间隔分布有热电材料23和隔热材料24，所述外层杯身21中的热电材料23可转动至与内层杯身22中的热电材料23或隔热材料24相对，对应所述外层杯身21中的隔热材料24转动至与内层杯身22中的隔热材料24或热电材料23相对，即当外层杯身21中的热电材料23转动至与内层杯身22中的热电材料23相对时，对应所述外层杯身21中的隔热材料24转动至与内层杯身22中的隔热材料24相对，此时水杯处于温差发电状态；当外层杯身21中的热电材料23转动至与内层杯身22中的隔热材料24相对时，对应所述外层杯身21中的隔热材料24转动至与内层杯身22中的热电材料23相对，此时水杯处于保温状态；所述杯身2的下端口安装有接触电极6，所述接触电极6的正极与内层杯身22中的热电材料23连接，所述接触电极6的负极与外层杯身21中的热电材料23连接；所述微型电机4和储能电池5均设置于下杯盖3中，所述下杯盖3的外壁设有充电接口7，所述微型电机4的电机轴上连接有用于对内层杯身22中的水进行搅拌的搅拌系统，所述储能电池5的电能输入端通过导线与接触电极6连接，由此通过接触电极6可将热电材料23产电储存到储能电池5中，所述储能电池5的电能输出端通过导线与微型电机4和充电接口7连接，由此当需要充电时，充电接口7外接电路形成通路，储能电池5对外释放输出电能实现充电功能。

作为具体实施例，请参考图1和图2所示，所述杯身2的上端口处设有与上杯盖1紧密贴合的上密封垫圈8，所述杯身2的下端口处设有与下杯盖3紧密贴合的下密封垫圈9，由此可更好避免杯中的水向外渗出。作为具体实施方式，所述密封垫圈可选用现有的硬质垫圈或软质垫圈来实现。

作为具体实施例，所述外层杯身21的外壁固定设置有冷热转换突钮25，由此捏住冷热转换突钮25旋转外层杯身21，可以控制外层杯身21和内层杯身22进行相对转动，进而可自由实现水杯在温差发电状态和保温状态之间转换。当然，本领域技术人员在前述实施例的基础上，还可以采用其他方式来实现内外层杯身的相对转动。

作为具体实施例，所述热电材料23为现有的有机热电材料或无机热电材料，所述隔热材料24为现有的热反射材料、多孔材料和真空材料中的一种或多种。请参考图3和图4所示，现以热电材料23为P型半导体热电材料、隔热材料为真空隔热材料为例来说明温差发电和保温状态的工作原理：当杯中盛满热水时，水的高温与环境温度在杯身内外侧形成一个温度差，若将冷热转换突钮25旋转置于快速冷却即发电状态，则此时杯身中热电材料热端空穴的浓度较高，空穴从高温端向低温端扩散；在开路情况下，P型半导体两端即形成空间电荷(热端为负电荷，冷端为正电荷)，同时在P型半导体内部形成一个电场；当扩散作用与电场的漂移作用相互抵消即达到稳定状态时，半导体两端就会出现由于温度梯度所引起的电动势—温差电动势，若此时将开路闭合形成通路，即可将此温差形成的电能储存到储能电池5中供外界使用。当欲使水杯转换为保温状态时，只需要捏住冷热转换突钮25旋转，将杯身2中的双层结构(内层杯身和外层杯身)进行相对转动，使杯身2整体均处在真空隔热材料包围之下，由于真空不传递热量，即相当于切断了传导介质，因而实现了充分保温。

作为具体实施例，请参考图1和图2所示，所述下杯盖3的外壁还安装有与微型电机4电连接的搅拌开关10，由此通过该搅拌开关10可控制微型电机4的开闭。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述微型电机4的电机轴延伸至内层杯身22中，所述搅拌系统为固定连接于电机轴末端的搅拌扇叶11，由此通过搅拌扇叶11可对杯中的水进行充分搅拌。作为具体实施方式，所述搅拌扇叶11为单叶、双叶和多叶中的一种，优选所述搅拌扇叶11为三叶结构。具体地，所述微型电机4的具体结构为本领域技术人员所公知，其内部包含产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子，当对微型电机供电并通过启动按钮启动时，电能转变为机械能，在定子绕组旋转磁场的作用下，其在定子绕组有效边中有电流通过并受磁场的作用而使其转动，进而通过电机轴带动搅拌扇叶11转动，从而实现水杯的自搅拌功能。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述微型电机4的电机轴位于下杯盖3中，所述搅拌系统包括磁性材料12和搅拌子13，所述磁性材料12固定连接于电机轴末端，所述搅拌子13位于内层杯身22中并与磁性材料13相对设置，由此当磁性材料13通过微型电机4带动旋转时，磁性材料产生的磁力将带动内层杯身22中的搅拌子13转动搅拌杯中的水，从而实现搅拌功能。作为具体实施方式，所述磁性材料12可选用磁钢或其他磁性材料，所述搅拌子13为圆形、圆柱形、橄榄形和十字形中的一种。

作为具体实施例，请参考图1和图2所示，所述内层杯身22底部可拆卸安装有罩设于搅拌系统外的多孔金属网14，在实际生产中所述多孔金属网14可设计为单层或双层结构，从而可防止大颗粒等物质进入搅拌扇叶工作区影响搅拌扇叶11正常运行，或防止搅拌子13从杯底掉出。

与现有技术相比，本发明提供的基于温差发电的自搅拌可储能双开口式水杯具有以下技术效果：

1、杯身中设置有热电材料，可实现杯中水温与环境温度之间温度差的热电效应，加速杯中水的冷却，同时可产生电能供给微型电机带动搅拌系统转动，实现水杯的自搅拌功能；

2、杯身中热电材料产生的电能可通过接触电极储存在储能电池中，而储能电池通过连接的充电接口例如USB接口达到对外输出电能，实现便携式充电设备的功能；

3、杯身的双层结构可通过捏住冷热转换突钮旋转外层杯身，以控制外层杯身和内层杯身进行相对转动，可实现水杯在温差发电状态和保温状态之间自由转换，实现水杯的多功能性；

4、通过多孔金属网的设置，一方面防止大颗粒等物质进入搅拌扇叶工作区，影响搅拌扇叶正常运行，实现搅拌扇叶的安全可靠运转；另一方面防止搅拌子从杯底掉出；

5、通过上下杯盖的设计，满足了水杯的双开口特点，可不定期对水杯整个内部进行拆卸清洗，多孔金属网可自由拆卸，可清洗搅拌扇叶，实现水杯的干净卫生。

作为具体实施例，本领域技术人员在前述水杯实施方案基础上，还可以通过对水杯杯身进行自由设计，如在杯身设置防滑外层、个性涂鸦、加设纹路等，由此可增强水杯整体美观性及实用性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。