一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及到恒溫容器技術領域，具體涉及到一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器。該恒溫容器，所述恒溫容器由內膽、蓄熱層、隔熱層、外殼和底蓋構成。本發明涉及的一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，在保持與傳統容器相仿重量和外形的情況下，能夠對容器內部的液體兼顧快速冷卻和長時間保溫這兩個功能，同時還具有節能環保，使用方便等顯著功能。
【專利說明】
一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器
技術領域
[0001]本發明涉及到恒溫容器技術領域，具體涉及到一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器。
【背景技術】
[0002]液體容器是一種應用廣泛的日用器皿，如水杯、茶杯、茶壺、奶瓶、保溫杯、保溫瓶、臉盆、腳盆、浴盆等。除了用于盛裝液體外，容器的主要功能是用來把高溫液體冷卻到適飲或適用溫度，和/或用來對所盛液體進行長時保溫以備以后取用。不幸的是，目前市面上的絕大多數液體容器都不能同時兼顧快速冷卻和長時保溫這兩個功能。比如，普通水杯可以在較短的時間內把熱水冷卻到適飲溫度，但卻不能長時保溫。而真空保溫杯雖然可以長時保溫，但要把熱水冷卻到適飲溫度卻需要非常長的時間。不僅如此，現有容器中的高溫液體在被冷卻到適飲或適用溫度的過程中，其中含有的熱量會被釋放到周圍環境中，造成能量的浪費。同時，容器壁本身也會被高溫液體加熱，增加造成使用者燙傷的風險。因此，目前市場上急需一種能夠進行溫度自動調控的恒溫容器，其能夠將所盛高溫液體快速降溫到適飲或適用溫度，能夠將冷卻到適飲或適用溫度的液體長時間保持在這一溫度附近，能夠將所盛高溫液體在冷卻過程中釋放的熱量蓄存起來并在所盛液體變涼時再用來將其重新加熱到適飲或適用溫度。除此之外，該容器不應該消耗任何能源，也不應該在重量、外觀和使用方法上與現有容器有過大的差別。
[0003]將相變材料應用于液體容器可以實現上述一系列新穎功能。相變材料(PhaseChange Material，PCM)是一種利用相變潛熱來蓄存熱能的新型儲能材料，通常分為無機相變材料和有機相變材料兩類。無機相變材料包括結晶水合鹽、熔融鹽和金屬。結晶水合鹽的缺點是過冷度大且容易產生相分離，熔融鹽的相變溫度太高，而金屬的比重太大，因此均不適用于本發明。有機相變材料包括石蠟類和脂肪酸類，具有相變焓大、過冷度小、比重小、無腐蝕性、無毒性等優點，非常適用于本發明。
[0004]與實用新型專利201320414844.1和201420059274.8公開的一種快速降溫保溫杯相比，本發明的優點是具有接近傳統液體容器的較輕的重量，方便用戶使用；而上述兩個現有的實用新型或者使用金屬相變材料來儲存熱量，或者使用泡沫金屬來作為相變材料的導熱助劑，均大幅增加其產品的重量，造成使用者的不便。
[0005]與發明專利201410380281.8發表的一種基于吸熱溶液的快速降溫保溫杯相比，本發明的優點是使用相變蓄能材料將高溫液體冷卻過程中所釋放的熱量儲存起來并在所盛液體變冷時利用先前儲存的熱量將其重新加熱到適飲或適用溫度，既回收利用了熱量又增強了保溫效果；而上述現有的發明專利使用的是沒有相變蓄能作用的簡單吸熱溶液，其產品雖然能夠對所盛高溫液體進行快速冷卻，但卻無法將其釋放的熱量以潛熱的方式儲存起來，因此不能被有效地回收利用，至使產品的保溫效果不佳。
[0006]與實用新型專利201420321768.4發表的一種基于相變微膠囊的快速降溫保溫杯相比，本發明的優點是降溫速度更快和保溫時間更長。這是因為該實用新型使用的相變微膠囊乳液中占比高達50%以上的微膠囊壁材和微膠囊分散劑并沒有相變蓄能功效，在同樣蓄熱層空間內，本發明的有效相變蓄能材料含量要遠高于上述實用新型所述產品中的含量。
[0007]與傳統液體容器相比，本發明具有如下優點:1)能夠將所盛高溫液體快速冷卻到適飲或適用溫度，其冷卻速度甚至比普通的陶瓷杯還快；2)能夠將所盛液體長時間保持在適飲或適用溫度，其保溫時間甚至超過普通的真空保溫杯；3)能夠將高溫液體冷卻過程中所釋放的熱量儲存起來并在所盛液體變冷時利用先前儲存的熱量將其重新加熱到適飲或適用溫度，實現熱量的回收再利用，符合節能減排的理念。
[0008]與現有的電加熱溫度自動調控恒溫容器相比，本發明的優點是無須消耗電能，使用更方便、更經濟，更環保。
【發明內容】
[0009]為了克服【背景技術】中存在的缺陷，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，所述恒溫容器由內膽、蓄熱層、隔熱層、外殼和底蓋構成，所述蓄熱層緊貼內膽的外壁，所述內膽與外殼在容器口處固定連接在一起。
[0010]優選地所述內膽和外殼由不銹鋼材料制成，所述外殼和底蓋與蓄熱層之間設有隔熱層。
[0011]優選地所述內膽和外殼由不銹鋼材料制成，所述外殼為雙層結構，外殼內部形成真空隔熱腔，所述外殼緊貼蓄熱層，所述底蓋與蓄熱層之間設有隔熱層。
[0012]所述內膽的內壁表面涂有或未涂有食品級保護涂層，所述內膽的膽壁可以被加工成波浪形狀或連接有換熱翅片，所述蓄熱層由高相變焓和導熱率的復合相變材料構成，所述復合相變材料是添加有1-15% (按重量)的準石墨烯導熱助劑或膨脹石墨導熱助劑的石蠟類或脂肪酸類有機相變蓄熱材料，所述隔熱層可以由絕熱材料、低導熱材料或真空層構成。
[0013]總之，本發明涉及一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，在保持與傳統容器相仿重量和外形的情況下，能夠同時實現對所盛液體快速冷卻和長時間保溫兩個功能，同時還具有節能環保，使用方便等顯著功能。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和實施例對發明進一步說明。
[0015]圖1是本發明一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器實施例一的結構示意圖；
[0016]圖2是同樣體積和同樣初始溫度的開水被分別倒入普通陶瓷杯、真空保溫杯和本發明恒溫容器實施例一內水的溫度隨時間變化曲線圖；
[0017]圖3是本發明一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器實施例二的結構示意圖；
[0018]圖4是開水被倒入本發明恒溫容器實施例二內水的溫度隨時間變化曲線圖；
[0019]其中:1、內膽；2、蓄熱層；3、隔熱層；4、外殼；5、底蓋；6、真空隔熱腔。
【具體實施方式】
[0020]現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。附圖為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
[0021]具體實施例一:請參閱圖1，一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，其特征在于:所述恒溫容器由內膽1、蓄熱層2、隔熱層3、外殼4和底蓋5構成，所述蓄熱層2緊貼內膽I的外壁，所述內膽I與外殼4在容器口處固定連接在一起，所述內膽I和外殼4由不銹鋼材料制成，所述外殼4和底蓋5與蓄熱層2之間設有隔熱層3，所述內膽I的內壁表面涂有食品級保護涂層，所述內膽I的膽壁可以被加工成波浪形狀，所述蓄熱層2由高相變焓和導熱率的復合相變材料構成，所述復合相變材料是添加有1-15% (按重量)的準石墨烯導熱助劑的石蠟類有機相變蓄熱材料，所述隔熱層3可以由低導熱材料構成。
[0022]本發明恒溫容器的工作原理是:將熱水倒入內膽I中，其熱量會通過內膽將蓄熱層2中的復合相變材料迅速加熱到其相變溫度范圍^2-68°C )，令石蠟發生固-液相變；相變過程中，復合相變材料的溫度會保持上述相變溫度區間內，而熱水會持續降溫到上述相變溫度范圍內，其間熱水冷卻過程中釋放的熱量被以相變潛熱的形式儲存起來；當內膽I中的水被環境冷卻到相變溫度以下時，復合相變材料中的液態石蠟將發生液-固相變，儲存的相變潛熱將被釋放出來，對內膽I加熱，從而減緩其內盛水的降溫速度。隔熱層3會阻隔蓄熱層中的熱量通過外殼4向環境中的散失，保證其內大部分蓄積的熱量可用于對水的再加熱，這進一步延長了保溫時間。
[0023]從圖2中可以看到，如果把68°C到38°C定義為適飲溫度，把保持在該溫度區間的時間定義為適飲時間，把將沸水冷卻到68°C的時間定義為適飲冷卻時間。那么三者的適飲冷卻時間分別為:本發明恒溫容器實施例一為3分鐘，如曲線100所示；普通陶瓷杯為10分鐘，如曲線101所示；真空保溫杯為65分鐘，如曲線102所示；三者的適飲時間分別為:本發明恒溫容器實施例一為3小時，如曲線100所示；普通陶瓷杯為0.9小時，如曲線101所示；真空保溫杯為4.9小時，如曲線102所示。因此，與普通陶瓷杯和真空保溫杯相比，本發明恒溫容器實施例一的適飲冷卻時間最短，可以實現立等可喝。同時，其適飲時間長達3小時，盡管稍短于真空保溫杯，但明顯長于普通陶瓷杯。這為使用者帶來很大的便利和舒適。
[0024]具體實施例二:請參閱圖3，一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，所述恒溫容器由內膽1、蓄熱層2、隔熱層3、外殼4和底蓋5構成，所述蓄熱層2緊貼內膽I的外壁，所述內膽I與外殼4在容器口處固定連接在一起，所述內膽I和外殼4由不銹鋼材料制成，所述外殼為雙層結構，外殼內部形成真空隔熱腔6，所述外殼4緊貼蓄熱層2，所述底蓋5與蓄熱層2之間設有隔熱層3，所述內膽I的內壁表面未涂有食品級保護涂層，所述內膽I的膽壁可以被加工成連接有換熱翅片，所述蓄熱層2由高相變焓和導熱率的復合相變材料構成，所述復合相變材料是添加有1-15% (按重量)的膨脹石墨導熱助劑的脂肪酸類有機相變蓄熱材料，所述隔熱層3可以由真空層構成。
[0025]如圖4所示的開水被倒入本發明恒溫容器實施例二內水的溫度隨時間變化曲線圖。與在實施例一中描述的恒溫容器相似，本發明恒溫容器實施例二把沸水冷卻到適飲溫度僅需2分鐘，同時，受益于其真空隔熱腔6更好的隔熱效果，恒溫容器實施例二的適飲時間增加到8小時，比真空保溫杯還延長了 3小時。
[0026]總之，本發明涉及的一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，在保持與傳統容器相仿重量和外形的情況下，能夠對容器內部的液體兼顧快速冷卻和長時間保溫這兩個功能，同時還具有節能環保，使用方便等顯著功能。
[0027]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，其特征在于:所述恒溫容器由內膽(1)、蓄熱層(2)、隔熱層(3)、外殼(4)和底蓋(5)構成，所述蓄熱層(2)緊貼內膽(I)的外壁，所述內膽(I)與外殼(4)在容器口處固定連接在一起。2.根據權利要求1所述的一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，其特征在于:所述內膽⑴和外殼⑷由不銹鋼材料制成，所述外殼⑷和底蓋(5)與蓄熱層(2)之間設有隔熱層(3)。3.根據權利要求1所述的一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，其特征在于:所述內膽(I)和外殼(4)由不銹鋼材料制成，所述外殼為雙層結構，外殼內部形成真空隔熱腔(6)，所述外殼(4)緊貼蓄熱層(2)，所述底蓋(5)與蓄熱層(2)之間設有隔熱層⑶。4.根據權利要求1、2或3所述的一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，其特征在于:所述內膽(I)的內壁表面涂有或未涂有食品級保護涂層。5.根據權利要求1、2或3所述的一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，其特征在于:所述內膽(I)的膽壁可以被加工成波浪形狀或連接有換熱翅片。6.根據權利要求1所述的一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，其特征在于，所述蓄熱層(2)由高相變焓和導熱率的復合相變材料構成。7.根據權利要求6所述的一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，其特征在于，所述復合相變材料是添加有1-15% (按重量)的準石墨烯導熱助劑或膨脹石墨導熱助劑的石蠟類或脂肪酸類有機相變蓄熱材料。8.根據權利要求1所述的一種利用相變材料對溫度進行自動調控的恒溫容器，其特征在于，所述隔熱層(3)可以由絕熱材料、低導熱材料或真空層構成。
【文檔編號】A47G19/22GK105982481SQ201510082552
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月12日
【發明人】劉偉杰, 劉莫娜
【申請人】蘇州偉納節能科技有限公司