张昊铭

摘要：一名高中住校生根据生活中的实际感触，设计了一款新型的可实时显示水位水温的保温暖瓶。

关键词：保温瓶；水温；水位；实时显示

一、设计目的

保温暖瓶是每个人生活中的必需品，目前市面上都是传统意义上的暖瓶，没有直观实时的水位、水温的显示。如若有一种既能显示水温又能显示水位的暖瓶，可给我们的生活带来许多便利。

二、设计方案

（1）常规保温瓶设计：保温瓶的构造并不复杂。中间为双层玻璃瓶胆，两层之间抽成真空状态，并镀银或铝，真空状态可以避免热对流，玻璃本身是热的不良导体，镀银的玻璃则可以将容器内部向外辐射的热能反射回去。

（2）常規保温瓶胆制作工艺：常规保温瓶的核心部件是瓶胆，制造瓶胆需经以下4个步骤：①瓶坯制备。保温瓶用的玻璃材质属常用的钠钙硅酸盐玻璃。取均匀无杂质的高温玻璃液，在金属模具中分别吹成壁厚为1～2mm的玻璃内瓶坯和外瓶坯（见玻璃制造）。②制胆坯。内瓶置于外瓶之中，瓶口连封成一体，并在外瓶底设置供镀银、抽气操作的导管，这种玻璃构造体称为瓶胆坯。制玻璃瓶胆坯主要有拉底封口法、缩肩封口法和腰接封口法 3种。拉底封口法是将内瓶坯割口，外瓶坯割口割底，内瓶从外瓶底端套入并用石棉塞镶垫固定，再将外瓶底收圆封闭，接小尾导管，两瓶口部熔封。缩肩封口法是将内瓶坯割口，外瓶坯割口，内瓶从外瓶上端套入并用石棉塞镶垫固定，外瓶缩径收成瓶肩并熔封两瓶口，接小尾导管。腰接封口法是将内瓶坯割口，外瓶坯割口并把腰部割成两段，内瓶放入外瓶，将腰部重新熔接，接小尾导管。③镀银。将一定数量银氨络合物溶液和作为还原剂的醛类溶液通过小尾导管灌入瓶胆坯夹层中，进行银镜反应，银离子被还原沉积在玻璃表面形成一镜面银膜薄层。④抽真空。将已镀银层的双层瓶胆坯的尾管与真空系统连接，加热至300～400℃，促使玻璃释放出所吸附的各种气体和残余水分。同时用真空泵抽气，瓶胆夹层空间的真空度达103～104mmHg时熔封尾管。

（3）保温瓶可视水位设计：利用连通器的原理，在内瓶和外胆之间的空隙中加一个毛细导管，连接内胆的上下两部分，导出极少量的水，外胆形状仍旧按照传统工艺设计。关键步骤是在瓶胆镀银过程中，增加的毛细导管和与导管对应部分的外胆保留透明玻璃，外胆透明玻璃处可设计刻度尺，用于反映暖瓶内的水位情况。暖瓶外壳同样进行透明设计，金属外壳对应部分材质可采用透明有机玻璃，塑料外壳此部分可采用透明塑料。瓶胆设计如图1所示。

（4）保温瓶可视水温设计：①测温元件安装及工艺：在暖瓶内胆与外胆底部安装测温元件，该元件紧贴内胆，将引线导出至外胆外，引线导出部分的封工艺可参考传统保温瓶胆制作的抽真空部分。工艺部分先将测温元件固定好，引线导出外胆后进行融封，融封处可做加厚处理。温度部分安装设计示意图见图2。

（5）测量误差：水位测量由于采用连通管原理，连通管在内外胆之间，没有显示误差，只有视觉误差，并且保证了保温的效果。温度测量由于数字式测温，AD转换，准确度较高。测温三极管测量误差±0.5℃。

三、结论

通过对传统保温瓶制作的工艺研究，在制作工艺上增加水温水位实时显示两项功能完全可能。目前电子电路发展迅速，电子产品价格便宜，该项设计电路简单，用到的电子元器件很少且均可从市场买到，可以批量生产，因此暖瓶制作成本增加很少，但是在功能上完全颠覆了人们的理念，具有创新思想。如果能够进入市场，前景定会广阔。

参考文献：

[1]张毅刚，彭喜元.单片机原理及接口技术.人民邮电出版社，2008.

[2]华成英.数字电子技术.清华大学出版社，2006.

[3]闫石.模拟电子技术.高等教育出版社，2006.