中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，隨著消費(fèi)升級(jí)趨勢(shì)的持續(xù)深化，消費(fèi)者對(duì)飲用水安全的關(guān)注度不斷提升，喝開水的健康習(xí)慣推動(dòng)燒水壺成為家庭及出行必備電器。尤其在外出旅游、商務(wù)出差場景中，出于公共衛(wèi)生考量，便攜式燒水壺需求快速增長，據(jù)行業(yè)觀察，目前市面上已出現(xiàn)多種形態(tài)的便攜式燒水壺產(chǎn)品，其體積小、質(zhì)量輕、攜帶不漏水的特點(diǎn)滿足了移動(dòng)使用需求。但便攜式燒水壺的使用場景與傳統(tǒng)燒水壺差異顯著，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨新挑戰(zhàn) —— 燒水時(shí)壺內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量蒸汽，若排氣不及時(shí)或不暢，將導(dǎo)致內(nèi)部壓強(qiáng)急劇上升，引發(fā)沸水溢出、沖蓋甚至爆炸等安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，對(duì)便攜式燒水壺排氣技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)成為行業(yè)技術(shù)突破的關(guān)鍵方向。以下是2025年燒水壺行業(yè)技術(shù)分析。

  一、當(dāng)前便攜式燒水壺主流排氣技術(shù)及特點(diǎn)分析

  目前市面上的便攜式燒水壺雖形態(tài)多樣，但排氣方式主要可分為完全開蓋排氣、半開蓋排氣和不開蓋排氣三種，不同方案在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全性及成本方面各有差異，具體技術(shù)特點(diǎn)如下：

  (一)完全開蓋排氣的燒水壺技術(shù)方案

  《2025-2030年中國燒水壺市場專題研究及市場前景預(yù)測(cè)評(píng)估報(bào)告》指出，該方案要求使用時(shí)完全打開杯蓋，采用敞口式燒水，水蒸氣直接從杯口排出。實(shí)際設(shè)計(jì)中，杯蓋與杯身之間通常會(huì)設(shè)置磁控保護(hù)方案，即杯蓋上安裝磁鐵，杯身內(nèi)安裝磁感應(yīng)開關(guān)。當(dāng)杯蓋擰緊時(shí)，杯身內(nèi)的磁感應(yīng)開關(guān)閉合，控制板檢測(cè)到后判斷杯蓋處于擰緊狀態(tài)，樣機(jī)不工作無法燒水，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。此方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、成本低;缺點(diǎn)是安全性不足，因?yàn)榇鸥袘?yīng)開關(guān)僅在磁鐵處于其感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí)有效，若杯蓋未完全擰緊，磁控保護(hù)便會(huì)失效。此時(shí)若消費(fèi)者忘記打開杯蓋，樣機(jī)仍能啟動(dòng)工作，燒水過程中水蒸氣排出不暢，會(huì)導(dǎo)致水壺內(nèi)壓強(qiáng)急劇上升，進(jìn)而出現(xiàn)沸水溢出、沖蓋等現(xiàn)象，給消費(fèi)者帶來燙傷風(fēng)險(xiǎn)。

  (二)半開蓋排氣的燒水壺技術(shù)方案

  該方案原理與完全開蓋燒水方案類似，通常在燒水壺杯蓋上局部設(shè)計(jì)開口，如飲用吸管口、按鍵開關(guān)等，使用時(shí)無需打開杯蓋，但需打開局部開口，水蒸氣從局部開口排出。其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)與完全開蓋排氣方案基本相同，且受結(jié)構(gòu)與尺寸限制，大部分采用該方案的燒水壺產(chǎn)品無法設(shè)計(jì)磁控保護(hù)方案，這部分產(chǎn)品的安全性更低。

  (三)不開蓋排氣的燒水壺技術(shù)方案

  該方案一般在燒水壺杯蓋上設(shè)計(jì)透氣閥，使用時(shí)無需打開杯蓋，水蒸氣從透氣閥排出。透氣閥的核心部件是透氣膜，常用的透氣膜包括 PU(聚氨基甲酸酯)膜、TPU(熱可塑性聚氨酯)膜、PTFE(聚四氟乙烯)膜、ePTFE(膨體聚四氟乙烯)膜等。此方案的優(yōu)點(diǎn)是透氣不透水，密封性能良好，燒水時(shí)無需開蓋;缺點(diǎn)是透氣閥為多孔結(jié)構(gòu)，容易被果汁、豆?jié){以及外界異物等堵塞，一旦發(fā)生堵塞，透氣閥便會(huì)失效，可能引發(fā)水壺爆炸、沸水溢出等意外事故。

  二、提升便攜式燒水壺安全性的新型技術(shù)方案及工作原理

  針對(duì)當(dāng)前便攜式燒水壺行業(yè)排氣技術(shù)存在的用戶誤操作、透氣閥堵塞等安全隱患，行業(yè)研發(fā)出防誤操作系統(tǒng)和安全杯蓋組件兩種新型技術(shù)方案，可有效改善上述問題，大幅提升燒水壺的安全性，且兩種方案成本低，在市場中具備較好的推廣前景。

  (一)防誤操作系統(tǒng)：規(guī)避燒水壺用戶誤操作風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)方案

  完全開蓋排氣和半開蓋排氣方案的主要安全隱患源于用戶操作不當(dāng)，可能引發(fā)沸水溢出、沖蓋等事故，因此改善方向聚焦于防止用戶誤操作。防誤操作系統(tǒng)主要由觸發(fā)模塊、檢測(cè)模塊、處理模塊、執(zhí)行模塊、報(bào)警模塊組成。具體到產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，觸發(fā)模塊由杯蓋組件、磁鐵構(gòu)成，檢測(cè)模塊由金屬件、磁感應(yīng)開關(guān)構(gòu)成，處理模塊由主控板構(gòu)成，執(zhí)行模塊由發(fā)熱盤構(gòu)成，報(bào)警模塊包括顯示燈、蜂鳴器等。其中，檢測(cè)模塊中的金屬件可使觸發(fā)模塊吸附在檢測(cè)模塊的指定區(qū)域內(nèi)，避免丟失。

  1. 防誤操作系統(tǒng)的工作原理

  第一步，產(chǎn)品通電后，檢測(cè)模塊開始檢測(cè)觸發(fā)模塊，并產(chǎn)生信號(hào)傳輸給處理模塊。檢測(cè)模塊中的磁感應(yīng)開關(guān)在有無磁場作用下會(huì)呈現(xiàn)兩種狀態(tài)：當(dāng)觸發(fā)模塊處于檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，磁感應(yīng)開關(guān)閉合(或斷開)，向處理模塊傳輸閉合(或斷開)信號(hào);當(dāng)觸發(fā)模塊不在檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，磁感應(yīng)開關(guān)斷開(或閉合)，向處理模塊傳輸斷開(或閉合)信號(hào)。

  第二步，處理模塊接收到檢測(cè)模塊的信號(hào)后，判斷觸發(fā)模塊是否處于指定區(qū)域(即檢測(cè)模塊的檢測(cè)范圍)。

  第三步，若處理模塊判斷觸發(fā)模塊在指定區(qū)域，執(zhí)行模塊工作，燒水壺正常運(yùn)行;若判斷觸發(fā)模塊不在指定區(qū)域，報(bào)警模塊工作，燒水壺不啟動(dòng)。

  2. 防誤操作系統(tǒng)技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)

  一是防密封系統(tǒng)通過將觸發(fā)模塊設(shè)置在杯蓋組件上，檢測(cè)模塊設(shè)置在杯蓋組件需取下的指定區(qū)域或位置，只有識(shí)別到觸發(fā)模塊在指定區(qū)域或位置時(shí)，燒水壺才會(huì)工作，避免因用戶誤操作導(dǎo)致便攜式加熱容器在工作過程中完全密封而產(chǎn)生危險(xiǎn);二是檢測(cè)模塊配備金屬塊，在磁場力作用下可使觸發(fā)模塊吸附在指定區(qū)域，不易弄丟;三是觸發(fā)模塊可直接設(shè)置在杯蓋組件上，無需為產(chǎn)品單獨(dú)配備杯蓋及杯組件，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)提升了燒水壺的安全性與便攜性。

  (二)安全杯蓋組件：解決燒水壺透氣閥堵塞問題的技術(shù)方案

  不開蓋排氣方案的安全隱患主要來自透氣閥堵塞，可能導(dǎo)致沸水溢出、沖蓋等事故，因此改善方向?yàn)榉乐雇笟忾y堵塞。常規(guī)燒水壺主要由杯蓋組件和壺身組件組成，安全杯蓋組件方案則在杯蓋組件基礎(chǔ)上，增加透氣閥組件、安全閥、防渣網(wǎng)，形成新型安全杯蓋結(jié)構(gòu)。

  其中，透氣閥組件上下兩端分別用于進(jìn)氣與出氣，內(nèi)部設(shè)有透氣膜，氣體可通過，液體則被阻隔;安全閥類似傘形閥，采用硅膠材質(zhì)，中間的安裝孔用于安裝透氣閥組件，安全閥的唇邊在氣壓作用下可頂開排氣，實(shí)現(xiàn)泄壓，不同唇邊厚度對(duì)應(yīng)不同氣壓值，可通過設(shè)計(jì)唇邊厚度控制泄壓值(即安全閾值);杯蓋上設(shè)有一個(gè)安裝孔與若干個(gè)泄壓孔;防渣網(wǎng)為側(cè)壁與底部帶有若干個(gè)孔的結(jié)構(gòu)，可通過設(shè)計(jì)孔的直徑調(diào)整過濾效果。

  該方案中，透氣閥組件的透氣膜推薦使用 ePTFE 膜，與 PU 膜、TPU 膜、PTFE 膜相比，ePTFE 膜的防水和透氣性能均為最佳。不過，ePTFE 膜雖具備優(yōu)異的防水性能，但當(dāng)水壓足夠高時(shí)，水仍可透過防水膜，因此透氣閥的防水性能可通過拉普拉斯方程估算：Δρ=r2γ=d4γcosθ，式中△ρ為防水透氣膜所能承受的最大水壓，γ為水的表面張力，r為彎曲液面的曲率半徑，θ為水在聚四氟乙烯表面的接觸角(約 130°)，d為防水透氣膜的微孔孔徑(1~1.5 μm 不等)。

  1. 安全杯蓋組件的工作原理

  第一步，燒水壺啟動(dòng)后，杯內(nèi)液體在發(fā)熱盤加熱作用下開始汽化，杯內(nèi)壓強(qiáng)逐漸上升。

  第二步，正常情況下，杯內(nèi)氣體通過透氣閥組件正常排出，此時(shí)杯內(nèi)壓強(qiáng)與外界大氣壓基本一致，保持動(dòng)態(tài)平衡(即正常工作模式)。

  第三步，當(dāng)出現(xiàn)異常情況，如杯內(nèi)某些食材瞬間釋放大量氣體、透氣閥組件堵塞等，導(dǎo)致透氣閥組件排氣不及時(shí)或不暢時(shí)，杯內(nèi)氣壓會(huì)急劇上升。當(dāng)杯內(nèi)氣壓值超過安全閾值時(shí)，安全閥唇邊打開，氣體通過特定路徑排出，實(shí)現(xiàn)安全泄壓(即異常工作模式)。

  2. 安全杯蓋組件技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)

  一是采用自動(dòng)泄壓原理，實(shí)現(xiàn)燒水壺免開蓋操作。該方案設(shè)置單向排氣結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計(jì)不同厚度的唇邊控制安全閾值，當(dāng)杯內(nèi)氣壓小于閾值時(shí)，安全閥不工作;當(dāng)杯內(nèi)氣壓超過閾值時(shí)，安全閥自動(dòng)排氣泄壓，防止杯內(nèi)壓力過高。

  二是具備安全閥雙重泄壓保護(hù)結(jié)構(gòu)。安全閥正常工作狀態(tài)下，通過壓力抬升唇邊(E 端)進(jìn)行排氣泄壓;當(dāng)杯蓋氣壓過大或排氣孔堵塞，杯內(nèi)氣壓達(dá)到安全閾值時(shí)，安全閥頂部(F 端)打開進(jìn)行輔助排氣，進(jìn)一步提升安全保障。

  三是設(shè)計(jì)防堵塞結(jié)構(gòu)。在燒水壺工作過程中，杯內(nèi)液體不斷撞擊杯蓋，杯蓋排氣孔容易被液體中的食物顆粒堵塞，通過設(shè)置防護(hù)蓋可阻擋沖擊，防止顆粒堵塞排氣閥，保障排氣通暢。

  三、便攜式燒水壺安全排氣技術(shù)發(fā)展總結(jié)

  當(dāng)前便攜式燒水壺在排氣技術(shù)方面存在用戶誤操作導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)(如完全開蓋、半開蓋排氣方案)以及透氣閥堵塞引發(fā)的安全隱患(如不開蓋排氣方案)，這些問題制約了產(chǎn)品安全性與用戶使用體驗(yàn)。防誤操作系統(tǒng)和安全杯蓋組件兩種新型技術(shù)方案的出現(xiàn)，針對(duì)性地解決了上述痛點(diǎn)：防誤操作系統(tǒng)通過觸發(fā)模塊與檢測(cè)模塊的協(xié)同作用，確保燒水壺僅在觸發(fā)模塊處于指定區(qū)域時(shí)才啟動(dòng)工作，有效規(guī)避用戶誤操作風(fēng)險(xiǎn);安全杯蓋組件則通過透氣閥組件與安全閥的雙重保護(hù)，結(jié)合防堵塞結(jié)構(gòu)，解決了透氣閥堵塞導(dǎo)致的壓強(qiáng)過高問題。

  兩種技術(shù)方案均保留了原方案的部分優(yōu)勢(shì)，同時(shí)彌補(bǔ)了安全短板，且具有成本低、安全性高的特點(diǎn)，在市場推廣中具備較強(qiáng)競爭力。從行業(yè)發(fā)展來看，便攜式燒水壺安全排氣技術(shù)的革新不僅提升了產(chǎn)品安全性能，也為行業(yè)技術(shù)升級(jí)提供了新思路，未來還可進(jìn)一步探索更多技術(shù)方案，持續(xù)優(yōu)化燒水壺的安全與使用體驗(yàn)，推動(dòng)整個(gè)燒水壺行業(yè)向更安全、更便捷的方向發(fā)展。

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