本發(fā)明涉及熱敏墨水的消色領域，特別是學生用摩易擦筆字跡的擦除方面。

背景技術：

現(xiàn)在摩易擦筆使用的是熱敏墨水，在溫度比較高的時候，其字跡會消失。小學生為了卷面或者作業(yè)紙張表面的整潔，喜歡使用摩易擦筆進行書寫，在需要修改的時候，一般使用橡皮擦，通過摩擦生熱達到一個較高的溫度，使字跡消失。存在的問題是：使勁快速摩擦才能導致溫度較快升高，使勁快速摩擦容易導致紙張破損。

技術實現(xiàn)要素：

為避免紙張破損，本發(fā)明設計一種摩易擦筆使用的溫控擦除裝置。

本發(fā)明實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術方案是：摩易擦筆使用的溫控擦除裝置，其特征是：一個電源和兩個開關串聯(lián)，一個開關是溫度控制開關，簡稱為溫控開關，溫控開關為常閉開關，平時處于連通狀態(tài)，另一個開關是電源連通開關，簡稱電源開關，電源開關為常開開關，平時處于斷開狀態(tài)；溫控開關由一個加熱電阻片和一個雙金屬片組成，加熱電阻片在接通電源時產(chǎn)生熱量，雙金屬片在達到設計的溫度時斷開電路。設計的溫度為55-70攝氏度。

溫控擦除裝置的外殼由兩個套筒組成，為表述方便，稱為上方套筒和下方套筒，上方套筒和下方套筒之間在內側通過彈性件（金屬彈簧或者彈性塑料或者彈簧片等有彈性的部件）連接；上方套筒外側的下端有一圈金屬片作為電源開關的一個觸點，下方套筒外側的上端有一圈金屬片作為電源開關的另一個觸點，下壓上方套筒，壓縮彈性件使上方套筒外側的觸點和下方套筒外側的觸點接觸，接通電源開關（拆除外力后，彈性件使上方套筒和下方套筒分開，斷開電源開關）。

溫控開關的加熱電阻片為一薄片，其厚度為0.1-0.2微米，面積為0.5-1平方厘米。

加熱電阻片固定在上方套筒內部上端的外側，加熱電阻片的外表面距離上方套筒的端口為3-5mm，上方套筒的端口覆蓋一層網(wǎng)格。

電源為一節(jié)干電池或者充電電池，即電壓在1.5伏左右，電流能夠達到1安，位于上方套筒和下方套筒內側形成的中空的空間內。

上方套筒和下方套筒形成一個筆帽，筆帽下端有螺紋，筆帽能夠通過螺紋連接到摩易擦筆的上端。

加熱電阻片的兩側各有一層不導電的陶瓷片（陶瓷片為不良導體，即不導電，這是現(xiàn)有技術），陶瓷片的厚度在0.5-1毫米，位于內側的陶瓷片的中心有直徑2-3毫米的圓孔（圓形通孔）供雙金屬片（電極）的一端接觸加熱電阻片。

兩層陶瓷片的外側邊緣都有寬度1毫米、厚度0.05毫米的圓環(huán)形凹槽，兩個凹槽正對形成寬度1毫米、厚度在0.1毫米的圓環(huán)形空間，該圓環(huán)形空間布置一圈圓環(huán)形的銅質材料作為電極接觸加熱電阻片的邊緣。

上方套筒的上端面的圓周固定有滾珠。滾珠滾動摩擦較小、運動平滑，可以減少裝置端面與紙張之間接觸的摩擦力，滾動是一種現(xiàn)有技術，是能夠實現(xiàn)的。

本發(fā)明的有益效果是：最主要的優(yōu)點是不需要摩擦紙張的表面，因此不會導致紙張破損；摩易擦筆不再需要橡皮擦，減少了橡皮擦的使用，節(jié)約社會資源；本裝置能夠單獨使用，也能夠附著在摩易擦筆上使用，成為摩易擦筆的一部分，比如筆帽，現(xiàn)有的摩易擦筆的筆帽位置為橡皮擦，按動筆芯的裝置在側面，因此現(xiàn)有的摩易擦筆的上端可以制作螺紋，從而達到本裝置通過螺紋與摩易擦筆連接，因為可以拆卸，所以沒有必要每支筆都配備本裝置，能夠達到本裝置的經(jīng)濟性使用；成本低廉，易于制作，使用方便，易于使用；加熱時間短，能夠忍受；儲熱較少，不會灼傷皮膚。

附圖說明

圖1是電路原理圖；圖2是溫控開關示意圖；圖3是裝置整體示意圖；圖4電路連接的示意圖；

其中，1、電源；2、溫控開關；3、電源開關；4、加熱電阻片；5、雙金屬片；6、上方套筒；7、下方套筒；8、彈性件；9、金屬片。

具體實施方式

熱敏墨水隨著配方的變化，其顯色和消色的溫度也會發(fā)生變化。下面是網(wǎng)絡搜尋到的一種熱敏墨水的參數(shù)：墨水常溫為有色，加熱至50℃-60℃消色，冷卻到零下5℃-零下20℃顯色，具有可逆性。具體開始消色溫度為45℃左右，完全消色溫度為55℃左右。開始顯色溫度為零下5℃左右，完全顯色溫度為零下20℃左右。墨水中的微膠囊平均細度為2-3微米。

摩易擦筆使用的溫控擦除裝置，包括一個電源1和兩個開關，電源1和兩個開關串聯(lián)，為方便區(qū)分兩個開關，一個開關是溫度控制開關，簡稱為溫控開關2，一個開關是電源連通開關，簡稱電源開關3，就是常用電路控制開關，是一種接通電源的現(xiàn)有技術；溫控開關是本發(fā)明的主要部件，由一個加熱電阻片4和一個雙金屬片5組成，加熱電阻片4因為電阻值較大，在接通電源時產(chǎn)生熱量使溫度升高，雙金屬片在達到設計的溫度時斷開電路。根據(jù)現(xiàn)有的熱敏墨水的參數(shù)，設計的溫度為55-70攝氏度比較合適。根據(jù)人體耐受高溫的生理限制，在55-70攝氏度對人體皮膚有灼傷的風險，采用避險方式：第一種，將熱源（即加熱電阻片4遠離人體的皮膚，類似電吹風的方式，即在熱源外側設置圍欄，加熱電阻片通過空氣傳熱到有字跡的紙面，由于空氣的比熱比較小，而皮膚含水較多、比熱較大，熱風短時間對皮膚的灼傷較小，比如電吹風的風口溫度較高，但短時間一般不會灼傷皮膚，比如：加熱電阻片4固定在上方套筒6內部上端的外側，加熱電阻片4的外表面距離上方套筒6的端口為3-5mm，上方套筒6的端口覆蓋一層網(wǎng)格；第二種，限制加熱電阻片4所容納的熱量，即減小加熱電阻片4的面積和減小加熱電阻片4的厚度。

溫控擦除裝置的外殼由兩個套筒組成，為表述方便，一個稱為上方套筒6、一個稱為下方套筒7，上方套筒和下方套筒之間在內側通過彈性件8連接，常用的彈性件為金屬彈簧或者彈性塑料或者彈簧片等；上方套筒6外側的下端有一圈金屬片9作為電源開關3的一個觸點，下方套筒7外側的上端有一圈金屬片作為電源開關3的另一個觸點，下壓上方套筒6，壓縮彈性件8使上方套筒6外側的觸點和下方套筒7外側的觸點接觸，接通電源開關3；拆除外力后，彈性件8使上方套筒6和下方套筒7分開，斷開電源開關3。

溫控開關的加熱電阻片4為一薄片，其厚度為0.1-0.2微米，面積為0.5-1平方厘米，其體積很小，0.1毫升水大致相當于1滴水的體積，平時也經(jīng)常會被開水濺到手上，比如鍋里燒菜會被接近100攝氏度的水濺到手上，從熱水瓶到熱水時也會經(jīng)常出現(xiàn)幾滴水倒在手上（熱水瓶的溫度大多數(shù)在70度左右），這些一般都不會帶來多大的傷害，主要在于量不大，另外人體也主要含水分，對少量的高溫水會迅速冷卻。加熱電阻片屬于金屬，自然界水的熱容量是最大的，金屬的熱容量遠遠小于水的熱容量，因此，本設計的加熱電阻片4所儲存的熱量不會大于1滴70度水的熱量，不會帶來對皮膚的傷害。

下面描述參數(shù)設計的依據(jù)：對于Cr20Ni80(含鉻Cr20%含鎳Ni 80%)合金電阻絲，其電阻率1.09*10^-6歐姆*米，比熱0.5焦耳/（克*攝氏度），密度8克/立方厘米，面積為0.5平方厘米的圓形的直徑大約為4毫米，假定圓的邊緣為一個電極，中心為一個電極，設計中心電極的接觸點的直徑為2毫米，其電阻的估計為（1.09*10^-6歐姆*米*dr/(2*3.14*r*d)），其中r為半徑，d為厚度，2*3.14*r*d為圓環(huán)的面積，其積分為（1.09*10^-6歐姆*米/(2*3.14 *d)*ln(r2/r1)）其中r2=4毫米，r1=2毫米/2=1毫米，ln(r2/r1)= ln（4）=1.386，現(xiàn)有的干電池或者充電電池大致能夠提供1安培左右的電流，電壓大約在1-1.5伏，因此電阻大約需要1.5歐姆，1.09*10^-6歐姆*米/(2*3.14 *d)*1.386=1.5歐姆，則d=0.16微米，對于這么薄的電阻片，最好的方式是兩側夾持陶瓷片（可以通過在陶瓷片上真空鍍膜來實現(xiàn)），陶瓷片的熱容量一般使用0.84*10^3J/(kg℃)（干泥土的熱容量，因為陶瓷一般由泥土燒制）進行估計。

下面估計溫度升高所需要的時間：功率=1.5伏*1.5伏/1.5歐姆=1.5瓦，假定陶瓷片的厚度為1毫米，分成兩層，直徑按照1cm計算，面積=3.14*5毫米*5毫米=78平方毫米，體積78立方毫米，密度按照泥土2.4克/立方厘米，其質量大約0.078*2.4=0.2克，升高1度需要的熱量0.84*10^3J/(kg℃)*0.2克*（℃）=0.168 J；對于合金電阻絲構成的加熱電阻片4，由于其比熱0.5焦耳/（克*攝氏度）比0.84*10^3J/(kg℃)= 0.84J/(g℃)=0.84焦耳/（克*攝氏度）小，而厚度很小，因此可以忽略，那么1.5瓦*1秒/(0.168 J/度)=9度，即每秒能夠升高9度，平時的室溫大約20攝氏度，升高到60度，大約需要4-5秒。對于其熱量的估計1.5瓦*5秒/(4.2焦耳/（克*度）)=1.8克*度，一克水大約20滴，1.8克*度=36滴*度=1滴*36度，室溫到60度，大約40度的溫差，因此，本裝置儲熱大致相當于1滴60攝氏度的水降低到環(huán)境溫度20攝氏度釋放的熱量，因此不會造成對皮膚的傷害。

電源1為一節(jié)干電池或者充電電池，位于上方套筒6和下方套筒7內側的空間內。

上方套筒6和下方套筒7形成一個筆帽，筆帽下端有螺紋，筆帽能夠通過螺紋連接到摩易擦筆的上端。

兩層陶瓷片的外側邊緣都有寬度1毫米、厚度在0.05毫米的圓環(huán)形凹槽，兩個凹槽正對形成寬度1毫米、厚度在0.1毫米的空間，該空間布置一圈圓環(huán)形的銅質材料作為電極接觸加熱電阻片4的邊緣，使加熱電阻片4導電比較均勻，從而使溫度分布更均勻。從本設計看電流向中心流動，中心位置電流密度比邊緣高，因此溫度略高，但是由于金屬和陶瓷是比較好的導熱材料，能夠保證溫度基本均勻。