一種智能溫控高效保溫杯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種智能溫控高效保溫杯，所述保溫杯具有杯體，其特征在于，所述杯體從內向外依次包括內筒壁、導熱相變層、氣凝膠隔熱層和外筒壁。所述保溫杯由于采用了高導熱相變材料和氣凝膠材料，因此具有顯著的快速降溫至所需溫度并且能夠較長時間保持該溫度的特點。本發(fā)明的智能溫控高效保溫杯具有廣泛的用途，可代替日常的中空保溫杯、真空保溫杯用于日常飲水，還可用作泡茶杯、兒童飲奶杯等。
【專利說明】-種智能溫控高效保溫杯

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種保溫杯，尤其是一種智能溫控高效保溫杯。

【背景技術】
[0002] 目前，市場上的常見的保溫杯一般是由不鎊鋼、玻璃或陶瓷構成的夾層式的真空 或中空保溫杯。由于其保溫性能很好，導致其杯中倒入的開水長時間處于高溫狀態(tài)而無法 及時飲用，同時，當杯中熱水降至飲用溫度（約5(TC)后又在較短時間內快速降低，不利于 長時間內飲用。此外，對于泡茶用（如綠茶約8(TC) W及兒童奶粉沖調（40至5(TC)、飲奶 用（約4(TC)的保溫杯，由于開水溫度過高導致茶葉和奶粉中有用成份變質，失去營養(yǎng)價 值，同時也無法迅速飲用。
[0003] 因此，日常生活中需要一種能夠將開水迅速降至所需溫度同時又能夠長時間保持 該溫度的高效保溫杯。
[0004] 相變材料（PCMs)是指物質發(fā)生相變時能夠吸收或放出熱量而該物質本身溫度不 變或變化不大的一種智能材料。由于其獨特的自適應環(huán)境溫度調控等功能，因而廣泛用于 太陽能利用、工業(yè)余熱廢熱回收、建筑節(jié)能、恒溫服飾、蓄冷蓄熱空調W及電器件恒溫等能 源、材料、航空航天、紡織、電力、醫(yī)學儀器、建筑等領域。
[0005] 氣凝膠材料，是一種分散介質為氣體的凝膠材料，是由膠體粒子相互聚積構成的 一種具有網絡結構的納米多孔性固體材料，該材料具有孔隙率高、比表面積大、密度小、熱 導率低（目前已知固體材料中熱導率最低）等顯著特點，在熱學、聲學、光學、微電子、粒子 探測等方面均有很廣闊的應用潛力。纖維增強氣凝膠復合材料是近年來極受重視的一種新 型輕質高效隔熱材料，已成功應用航天器熱防護系統中。但是，目前還沒有將氣凝膠材料 和相變材料結合應用于制造速冷保溫杯，因為一般認為相變材料在相變成液體或者氣體流 體材料時會進入到氣凝膠的微觀中，從而導致氣凝膠材料的隔熱性能劣化，從而導致速冷 保溫杯的速冷保溫性能無法長時間保持。另外，相對于其他隔熱措施，氣凝膠材料在速冷保 溫杯中的應用具有明顯的優(yōu)勢。例如，相對于其他材料，氣凝膠材料具有顯著優(yōu)越的隔熱性 能；相對于真空保溫措施，氣凝膠材料非常容易地使用，相反，真空保溫措施需要提供完全 密封的真空腔室，該樣的真空腔室一方面隨著使用可能容易漏進氣體，另一方面，在焊接制 作真空腔室時需要數百攝氏度的溫度，該樣的溫度容易導致對相變材料的不可逆破壞（例 如相變材料的揮發(fā)），從而造成相變材料的速冷和蓄熱性能的下降甚至喪失。
[0006] 中國專利CN92100602. 0及CN93201178. 0報道了一種速冷保溫容器，由容器的 內、外壁W及中間層的相變材料組成，該保溫容器廣泛采用了各種相變材料，但其中的無 機鹽類相變材料存在熱導率低、循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，其中的脂肪酸類相變材料存在腐蝕 內壁的現象，石蠟類相變材料存在熱導率低的問題，另外，該保溫杯未采用良好的保溫措 施，起不到良好的保溫效果，因此，該保溫容器實際應用效果有限；CN201110184586. 8報 道了一種分層保溫杯，由常規(guī)石蠟相變材料和普通保溫層組成，但其所用石蠟熱導率較 低，同時保溫層保溫效果一般，所W，該分層保溫杯存在杯內水溫降溫效率慢巧min降溫 至7(TC、20min降溫至飲用溫度5(TC )、水溫不可調控且保溫效果有限等明顯實用問題； CN201420208307.6報道了一種加有嵌套式相變儲熱層的保溫杯，采用了由不鎊鋼制成的 有雙層筒壁形成的密閉夾層側壁的圓筒相變儲熱層，該密閉夾層式儲熱層結構制備工藝 極其復雜，且存在夾層內相變材料因長期烙融與凝固過程中膨脹與收縮的交替反復導致 的儲熱層變形問題，進而影響與內筒壁緊密貼合，從而導致因杯內熱水向儲熱層傳熱效率 大大降低而形成的降溫效果有限的問題。另外，該儲熱層采用無機水合鹽類物質H水己 酸軸作為相變材料，其存在熱導率較低（約0. 5W/mK)、不可調控且循環(huán)穩(wěn)定不好的問題； CN201320414844. 1報道了一種快速降溫保溫杯，由導熱層（保溫杯內壁）、合金類金屬相變 材料、隔熱層組成，由于采用了熱導率較高的金屬相變材料，使得杯內水溫降溫得到有效 提高，但該餓、嫁、鋼、錫合金類相變材料存在循環(huán)穩(wěn)定性差，且具有較強的腐蝕內壁作用和 一定的毒性，不易大批量應用。另外，該保溫杯采用真空玻璃、塑料或隔熱陶瓷等傳統的隔 熱方式，其中，真空玻璃制作工藝復雜且存在較大的安全隱患，塑料（0. 2W/mK至0. 5W/mK) 和陶瓷（0. 5W/mK至5W/mK)的熱導率較高，隔熱性能較差，不宜長時間保溫。CN203953160U、 CN200320116231. 6 W及其它公開報道的相變保溫杯，同樣存在上述類似的由于相變材料和 隔熱層材料等功能有限而達不到良好的實用效果。
[0007] 上述公開專利所描述的類似基于相變材料儲熱的速冷保溫杯（容器）存在的問題 主要有：（1)所采用的相變材料熱導率低；（2)相變材料的相變潛熱有限；（3)相變材料的 循環(huán)穩(wěn)定性差；(4)相變材料的熱膨脹率大；（5)相變材料具有一定的毒性；(6)相變材料 昂貴；（7)速冷保溫杯保溫未采用隔熱保溫措施或采用的隔熱效果有限；(8)長期保溫性能 不佳；(9)制造難度大。


【發(fā)明內容】

[0008] 為了解決一個或多個上述問題，本發(fā)明提供了一種智能溫控高效保溫杯。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過W下技術方案來實現的：
[0010] 1. 一種智能溫控高效保溫杯，所述保溫杯具有杯體，其特征在于，所述杯體從內向 外依次包括內筒壁、導熱相變層、氣凝膠隔熱層和外筒壁。
[0011] 2.如技術方案1所述的保溫杯，其特征在于，所述杯體還包括位于所述導熱相變 層與氣凝膠隔熱層之間中間筒壁層。
[001引3.如技術方案1或2所述的保溫杯，其特征在于，所述導熱相變層由相變材料與導 熱填料混合或復合組成。
[001引4.如技術方案1至3任一項所述的保溫杯，其特征在于，所述相變材料選自由碳 原子數為18至50的高級脂肪姪、烙點為3(TC至85C的焼姪型石蠟、分子量為800至20000 的聚己二醇組成的組。
[0014] 5.如技術方案1至4任一項所述的保溫杯，其特征在于，所述導熱填料為選自由鉛 粉、銅粉、石墨粉、納米氮化鉛、導熱碳纖維、石墨帰、膨脹石墨組成的組。
[0015] 6.如技術方案1至5中任一項所述的保溫杯，其特征在于，所述氣凝膠隔熱層由纖 維與氣凝膠材料復合組成。
[0016] 7.如技術方案6所述的保溫杯，其特征在于，所述纖維選自由玻璃纖維、石英纖 維、高娃氧纖維、娃酸鉛纖維、莫來石纖維、玄武巖纖維、碳纖維、芳絕纖維、聚醋纖維、尼龍 纖維、丙絕纖維組成的組。
[0017] 8.如技術方案6所述的保溫杯，其特征在于，所述氣凝膠材料選自由二氧化娃氣 凝膠、氧化鉛氣凝膠、氧化鉛氣凝膠、碳氣凝膠、酷酵氣凝膠、纖維素氣凝膠組成的組。
[0018] 9.如技術方案1至8中任一項所述的保溫杯，其特征在于，所述杯體中的內筒壁、 外筒壁W及中間筒壁材質選自由不鎊鋼、鉛合金、鐵合金、鎮(zhèn)合金、銅、塑料、陶瓷、玻璃組成 的組。
[0019] 10.如技術方案1所述的保溫杯，其特征在于，所述保溫杯還包括杯蓋。
[0020] 與其它已公開的各種中空保溫杯、真空保溫杯W及含有簡單相變材料的速冷保溫 杯（或保溫容器）相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點：
[0021] (1)本發(fā)明的保溫杯具有顯著的快速降溫至所需溫度并且能夠較長時間保持該溫 度的特點，因此，具有良好的實用價值。
[0022] (2)本發(fā)明所采用的相變材料相變溫度可調（30至85C )、相變潛熱高（160至 27化J/kg)、循環(huán)穩(wěn)定性好，更重要的是熱導率高且可調節(jié)（0. 2至20W/m 'K)，可真正實現保 溫杯的快速降溫W及某特定溫度下的長時保溫。
[0023] (3)本發(fā)明采用纖維復合氣凝膠材料作為隔熱層，熱導率低化01至0.03W/ m ? K)、隔熱性能優(yōu)異，保溫效果好。
[0024] (4)結構簡單，容易制造和使用。
[0025] 本發(fā)明的智能溫控高效保溫杯具有廣泛的用途，可代替日常的中空保溫杯、真空 保溫杯用于日常飲水，還可用作泡茶杯、兒童飲奶杯等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1顯示了根據本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式的智能溫控高效保溫杯的結構示 意圖。其中，附圖標記表示如下：1.外筒壁；2.纖維氣凝膠隔熱層；3.中間筒壁；4.導熱相 變層；5.內筒壁；6.杯蓋。

【具體實施方式】
[0027] 本發(fā)明提供了一種智能溫控高效保溫杯，所述保溫杯具有杯體，其特征在于，所述 杯體從內向外依次包括內筒壁、導熱相變層、氣凝膠隔熱層和外筒壁。
[002引對于相變材料，其相變方式主要有固-固相變、固-液相變、液-汽相變、固-汽相 變等，其中固-固相變由于相變過程中無液態(tài)或汽態(tài)物質產生而方便人們實際工程應用， 但由于其相變溫度范圍不適合飲用水杯用W及易產生塑晶現象而無法應用于本發(fā)明所述 的保溫杯；對于液-汽相變、固-汽相變等形式的相變材料，由于汽態(tài)物質的產生而導致較 大的內部膨脹壓力，也無法應用于本發(fā)明所述的保溫杯。所W，只有固-液形式的相變最 適合本發(fā)明所述的保溫杯。對于固-液形式的相變材料，種類很多，其中的金屬類相變具有 較強的腐蝕性和一定的毒性，無機水合鹽存在析晶、過冷、非協同效應等問題而導致其循環(huán) 穩(wěn)定差，也不適合多次循環(huán)使用。為避免上述問題，本發(fā)明采用了循環(huán)穩(wěn)定性好的高級脂肪 姪、焼姪型石蠟和聚己二醇等相變材料。
[0029] 在一些優(yōu)選的實施方式中，所述相變材料選自由碳原子數為18至50的高級脂肪 姪（例如 18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、32、34、36、38、40、42、44、46、47、48 或50個碳原子的高級脂肪姪）、烙點為3(TC至85°C的焼姪型石蠟（例如烙點為30、40、50、 60、70、80或85°C的焼姪型石蠟）、分子量為800至20000的聚己二醇（例如分子量為800、 900、1000、2000、4000、8000、10000或20000的聚己二醇）組成的組；更優(yōu)選的是，所述相變 材料選自由由碳原子數為18至50的高級脂肪姪和烙點為3(TC至85C的焼姪型石蠟組成 的組；進一步優(yōu)選的是，所述相變材料是烙點為3(TC至85C的焼姪型石蠟。
[0030] 現有相變材料（包括具有例如烙點可控、價格便宜、無毒等優(yōu)點的石蠟）普遍存在 熱導率低的問題，使得使用其作為速冷保溫杯中的相變材料時存在無法使保溫杯內容物迅 速冷卻的問題。
[0031] 在本發(fā)明中，使用的是具有高熱導率的相變材料（本文有時稱為導熱相變材料或 者高導熱相變材料）。在一些優(yōu)選的實施方式中，所述導熱相變層的熱導率為0. 2至20W/ m ? K，例如為 0. 2、0. 4、0. 8、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19 或 20W/ m，1(。為了提高相變材料的熱導率，W使得保溫杯能夠使其中的內容物迅速冷卻，本發(fā)明在 一些優(yōu)選的實施方式中通過利用具有高熱導率的填料（本文有時稱為"高導熱填料"或者 "導熱填料"）與相變材料（例如上述的相變材料）混合或者復合而得到具有上述熱導率的 高導熱相變材料。在該種情況下，上述導熱相變層包含相變材料和導熱填料。
[0032] 在一些優(yōu)選的實施方式中，所述導熱填料為選自由鉛粉、銅粉、石墨粉、納米氮化 鉛、導熱碳纖維、石墨帰、膨脹石墨組成的組。更優(yōu)選的是，所述導熱填料選自由導熱碳纖 維、石墨帰、膨脹石墨組成的組；進一步優(yōu)選的是，所述導熱填料選自由石墨帰和膨脹石墨 組成的組，因為該樣的材料具有片狀結構，各片狀結構相互搭接而存在于材料中，因此具有 比例如W球狀顆粒存在的材料具有更加優(yōu)越的熱導率，該可能是因為球狀顆粒材料的各個 顆粒之間接觸面積較小，在材料內部有時甚至出現相鄰顆粒之間沒有相互接觸的情況。
[0033] 導熱填料除可W提高熱導率之外，還可W采用導熱填料來改變相變材料的相變狀 態(tài)，例如可W使固液相變材料變成固固相變材料，從而減少了相變材料的流體相對用于隔 熱保溫的氣凝膠材料隔熱材料（將在下文進行更加詳細的描述）性能的不利影響或者避免 了對在隔熱層和相變材料層之間設置中間筒壁的需要。
[0034] 例如，本發(fā)明中當高導熱填料達到一定比例時，如膨脹石墨質量百分含量為10% W上、石墨帰質量百分含量5 % W上、銅粉和鉛粉質量百分含量40 % W上，石墨粉和高導熱 纖維質量百分含量30% W上時，由于其較高的孔隙率和比表面積，與相變材料復合后形成 的高導熱相變層可轉化為形式上的"固-固"相變，因此，可避免常規(guī)的固-液相變過程中 液態(tài)相變材料對氣凝膠材料納米孔結構的破壞，提高其循環(huán)使用性能穩(wěn)定性。
[0035] 于是，在一些優(yōu)選的實施方式中，所述導熱相變層中的所述相變材料的質量百分 比含量為50%至100%，例如為50、60、70、80、85、90、95% ;更優(yōu)選為70%至95% ;進一步 優(yōu)選為80%至90%。此外，所述導熱相變層中的所述導熱填料的質量百分比含量為5%至 30%，例如為5、10、15、20、25或30% ;更優(yōu)選為10%至20%。所述相變材料和所述導熱填 料的質量百分含量可W熱導率和相變相態(tài)的需要來選擇。
[0036] 為了防止相變材料吸熱相變之后所積蓄的熱量不會散失過快而影響到保溫杯的 保溫性能，本發(fā)明還在導熱相變層之外設置了氣凝膠隔熱層。在一些優(yōu)選的實施方式中，所 述氣凝膠隔熱層采用纖維復合氣凝膠隔熱材料，氣凝膠材料例如維復合氣凝膠隔熱材料是 目前為止隔熱性能最好的纖維復合氣凝膠隔熱材料，其隔熱性能遠遠高于常規(guī)的棉租、塑 料、泡沫、陶瓷等，因此，具有良好的保溫效果。由于可w采用導熱填料來改變相變材料的相 變相態(tài)，因此在相變材料經過采用導熱填料填充后變?yōu)楣坦滔嘧儾牧系那闆r下，可W在無 需在導熱相變層和氣凝膠隔熱層之間設置任何阻擋層（例如下文所述的中間筒壁層）。由 此，本發(fā)明采用導熱相變層材料和隔熱性能優(yōu)異的纖維復合氣凝膠材料，實現高效傳熱與 高效隔熱的有機結合，進而獲得一種真正意義上的快速降溫且控溫的高效保溫杯。作為替 代方式，也可W設置阻擋層而結合使用固液相變材料和所述氣凝膠隔熱層。
[0037] 在使用纖維復合氣凝膠隔熱材料的情況下，所述纖維復合氣凝膠隔熱材料由纖 維與氣凝膠材料復合組成。在一些優(yōu)選的實施方式中，所述氣凝膠隔熱層的熱導率為0.01 至 0. 03W/m ? K，例如為 0. 01、0. 02 或 0. 03W/m ? K。
[0038] 另外，優(yōu)選所述纖維為選自由玻璃纖維、石英纖維、高娃氧纖維、娃酸鉛纖維、莫來 石纖維、玄武巖纖維、碳纖維、芳絕纖維、聚醋纖維、尼龍纖維、丙絕纖維組成的組；更優(yōu)選的 是，所述纖維選自由玻璃纖維、石英纖維、高娃氧纖維、娃酸鉛纖維、玄武巖纖維組成的組； 進一步優(yōu)選的是，所述纖維選自由玻璃纖維和高娃氧纖維組成的組。另外優(yōu)選的是，所述 氣凝膠材料選自由二氧化娃氣凝膠、氧化鉛氣凝膠、氧化鉛氣凝膠、碳氣凝膠、酷酵氣凝膠、 纖維素氣凝膠組成的組；更優(yōu)選的是，所述氣凝膠材料選自由二氧化娃氣凝膠、氧化鉛氣凝 膠、氧化鉛氣凝膠組成的組，進一步優(yōu)選的是，所述氣凝膠材料為二氧化娃氣凝膠。
[0039] 另外，本發(fā)明對所述相變材料的烙融相變溫度沒有特別的限制，前提是所述烙融 相變溫度要符合保溫杯的目標用途。一般情況下，所述烙融相變溫度可W為30至85C，例 如30、40、50、60、70、80或85°C。例如，對于飲水用保溫杯或者奶瓶，飲用溫度在30至4(TC 為宜，因此可W選取烙融相變溫度為3(TC至4(TC。同樣的，作為盛菜容器時可W選取烙融 相變溫度為5(TC至85C的相變材料。盛湯容器可W選取烙融相變溫度為例如4(TC至55C 的相變材料。
[0040] 在本發(fā)明中，優(yōu)選選用具有高相變潛熱的相變材料，W提高冷卻和蓄熱能力，尤其 是在高容量的保溫杯的情況下。在一些優(yōu)選的實施方式中，所述相變材料的相變潛熱為160 至 270kJ/kg，例如為 160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260 或 270kJ/kg。
[0041] 在導熱填料含量較低的情況下，導熱相變材料可能仍然為固液相變材料，在該種 情況下，為了防止相變材料發(fā)生相變之后對氣凝膠隔熱層中的氣凝膠材料的微觀結構造成 不利影響，可W在所述導熱相變層與氣凝膠隔熱層之間設置中間筒壁層。當然，即使所述導 熱相變材料為固固相變材料，也可W設置該中間筒壁層。
[0042] 另外，本發(fā)明所述的保溫杯還可W包括杯蓋，該杯蓋可W與普通保溫杯杯蓋的結 構和功能相同。杯蓋與杯體之間的連接可為例如螺紋連接。
[0043] 在一個替代的實施方式中，所述保溫杯還可W包括與所述內筒壁的外側空間連通 的開口和用于封閉所述開口的密封件。W便可W根據需要增加、減少或者更換其中的相變 材料。
[0044] 本發(fā)明的對導熱相變層的厚度和氣凝膠隔熱層的厚度沒有特別限制，可W根據需 要將導熱相變層的厚度和/或氣凝膠隔熱層的厚度設置成1至10mm，例如1、2、3、4、5、6、7、 8、9或10mm ;優(yōu)選1至5mm，更優(yōu)選2至3mm。
[0045] 在一些優(yōu)選的實施方式中，所述保溫杯的杯體中的內筒壁、外筒壁W及中間筒壁 材質選自由不鎊鋼、鉛合金、鐵合金、鎮(zhèn)合金、銅、塑料、陶瓷、玻璃組成的組；優(yōu)選為不鎊鋼、 鉛合金、陶瓷，更優(yōu)為選不鎊鋼。杯體筒壁厚度沒有特殊要求，與現有保溫杯相同即可。
[0046] 現在參照圖1對本發(fā)明所述的保溫杯進行說明。
[0047] 圖1顯示了根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式的智能溫控高效保溫杯的結構示意 圖，該保溫杯包括外筒壁1，氣凝膠隔熱層2,中間筒壁3,導熱相變層4,內筒壁5, W及可選 的杯蓋6。導熱相變層4緊貼內筒壁5,實現杯內熱水熱量向導熱相變層的快速傳遞。氣凝 膠隔熱層2設置于導熱相變層4和外筒壁1之間，防止導熱相變層4吸收的熱量向外擴散， 實現保溫功能。此外，可W根據需要在導熱相變層4與氣凝膠隔熱層2之間設置一層中間 筒壁3,目的是防止在相變材料為流體相（例如液相）時（例如當導熱相變層4中導熱填料 含量低時由于相變材料烙融后滲出的液體時）對氣凝膠隔熱層2造成的不利影響。另外， 所述保溫杯還可選地包括杯蓋6。
[0048] 在一些優(yōu)選的實施方式中，所述所述保溫杯的杯底可W向上凹進，從而在放置杯 子時在杯底存在空氣，W進一步提高保溫效果。
[0049] 在一些優(yōu)選的實施方式中，所述內筒壁具有比所述外筒壁高的導熱性能，從而有 利于提供杯子的速冷和保溫作用。
[0050] 在一些優(yōu)選的實施方式中，所述所述保溫杯設置可W用于更換、增加或減少相變 材料的開口，密封所述開口的密封件，由此可W根據需要通過所述開口減少、增加、更換相 變材料，并且在使用的過程中利用密封件封閉所述開口。
[0051] 本發(fā)明提供了一種智能高效保溫杯，所述保溫杯的一個優(yōu)點在于采用高導熱相變 材料作為儲熱層，利用相變材料的烙融相變過程吸收大量相變潛熱的原理，實現了杯內水 溫能夠快速降至所需溫度，滿足飲水者在較短時間內即可飲用的需求。同時，隨著時間的延 長，當水溫下降后，儲熱層發(fā)生凝固相變過程并釋放之前吸收的大量熱于杯內水中，避免水 溫大幅度下降，起到維持水溫在飲用溫度范圍內的作用。因此，該保溫杯具有智能溫控的功 能。另外，該保溫杯采用目前熱導率最低、隔熱效果最好的氣凝膠材料作為隔熱層，進一步 實現保溫杯長時間保溫的效果，克服了其他隔熱材料存在的隔熱性能不足或者真空隔熱制 造工藝復雜W及在形成真空腔室過程中對相變材料的破壞。
[0052] 本發(fā)明的保溫杯另一個優(yōu)點是通過將相變材料與導熱填料復合后獲得熱導率可 調的導熱相變層，W滿足不同場合對不同降溫速率的需求。所采用的相變材料的相變溫度 具有可選擇性，滿足不同場合對不同飲用溫度的需求。所采用的相變材料具有較高的相變 潛熱，滿足儲熱層儲熱能力大的需求，因而可減少儲熱層所占保溫杯容積和重量的比例；所 采用的相變材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，滿足保溫杯日常中多次重復使用的需求。此外，相 變材料與導熱填料復合后形成的復合相變層的體積膨脹率低，避免了因相變材料工作過程 中的膨脹-收縮的反復過程對保溫杯造成的變形的影響。
[005引另外需要指出的是，在本文中，除非另有說明，否則術語"選自由……組"是指 選自所述組的任意一種，或者是所述組中任意兩種W上的任意組合。另外除非另有說明，否 則本專利申請文件中所述及的原材料均可從市場上直接采購。
[0054] 實施例
[00巧]下文將W實施例的形式對本發(fā)明作進一步說明。然而，該些實施例只是就本發(fā)明 的優(yōu)選實施方式進行舉例說明，本發(fā)明的保護范圍不應解釋為僅限于該些實施例。
[0056] 實施例1 :
[0057] 制造一種智能溫控高效保溫杯，其中采用不鎊鋼作為外筒壁和內筒壁，內筒壁外 緊貼2mm導熱相變層，導熱相變層外緊貼2mm玻璃纖維復合二氧化娃氣凝膠隔熱層，氣凝 膠隔熱層外為外筒壁。其中導熱相變層由烙點6(TC的石蠟與膨脹石墨按質量百分含量 90%與10%復合而成，熱導率為lOW/m ? K，烙點6(TC石蠟的相變溫度為60。相變潛熱為 210kJ/kg。
[005引向該智能溫控高效保溫杯中倒入95C W上的熱水，Imin后杯內熱水降至8(TC左 右，3min后杯內熱水降至6(TC左右，達到了初步飲用的溫度。杯蓋蓋緊的狀態(tài)下，杯內熱水 維持在60至55C達比，而后杯內溫度緩慢下降。該實施例所述的保溫杯可用于日常飲水 的保溫杯。
[005引 實施例2 :
[0060] 制造一種智能溫控高效保溫杯，其中采用采用不鎊鋼作為外筒壁和內筒壁，內筒 壁外緊貼2mm導熱相變層，導熱相變層外緊貼3mm玻璃纖維復合二氧化娃氣凝膠隔熱層，纖 維復合氣凝膠隔熱層外為外筒壁。其中導熱相變層由烙點8(TC的石蠟與石墨帰按質量百分 含量95%與5%復合而成，其熱導率為5W/m ? K，其中烙點8(TC石蠟的相變溫度為8(TC，相 變潛熱為250kJ/kg。
[0061] 向該智能溫控高效保溫杯中倒入95C W上的熱水，Imin后杯內熱水降至8(TC左 右，達到了泡茶（綠茶）的溫度。杯蓋蓋緊的狀態(tài)下，杯內熱水維持在80?7(TC達到了比， 而后杯內溫度緩慢下降。該實施例所述的智能溫控高效保溫杯可用于日常泡茶飲茶水用的 保溫杯。
[006引 實施例3 :
[0063] 制造一種智能溫控高效保溫杯，其中采用玻璃作為外筒壁和內筒壁，內筒壁外緊 貼2mm導熱相變層。其中導熱相變層由烙點4(TC的石蠟與膨脹石墨按質量百分含量80 % 與20%復合而成，其熱導率為20W/m ? K，其中烙點4(TC石蠟的相變溫度為4(TC，相變潛熱 為 220kJ/kg。
[0064] 向該智能溫控高效保溫杯中倒入7(TC左右的熱水，2min后杯內熱水降至4(TC左 右，達到了沖泡奶粉的溫度。杯蓋蓋緊的狀態(tài)下，杯內熱水維持在40?35C達到了 0.化， 而后杯內溫度緩慢下降。該實施例所述的智能溫控高效保溫杯可用于日常兒童沖泡奶粉飲 奶用的保溫杯。
[0065] 實施例4至16
[0066] 除下表1所列內容之外，實施例4至16采用與實施例1相同的方式實施。
[0067] 為了驗證保溫杯的循環(huán)穩(wěn)定性，對實施例17至22所得到的保溫杯進行100次試 驗測試（初始水溫為95C )。結果表明，實施例17至實施例20的保溫杯內的熱水降溫速 率和保溫時間無明顯變化，表明其具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。對于實施例17和18,推測是由 于實施例17至實施例18中高導熱相變層中的導熱填料作用形成"固-固"形式相變而未 對氣凝膠隔熱材料造成不利影響；對于實施例19至實施例20,推測是由于高導熱相變層與 氣凝膠隔熱層之間設置了中間筒壁層而避免了相變后的液態(tài)相變材料對氣凝膠隔熱層造 成的破壞作用。實施例21和22的保溫杯在第二次使用時，保溫時間由1.化縮短至0.化； 第五次使用時，其已無明顯的保溫過程，推測是由于導熱填料較少，導熱相變層相變時產生 的液態(tài)物質對氣凝膠材料的孔洞結構產生明顯的破壞作用，致使其隔熱性能大大下降，表 現為保溫杯的保溫時間大大縮短，降低了實用性能。
[0068] 本文中所描述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施例所作的舉例說明。本發(fā)明所 屬【技術領域】的技術人員可W根據本發(fā)明所公開的內容對所描述的實施例進行各種修改，但 是由此修改而得到的沒有偏離本發(fā)明的實質的技術方案仍然落在所附權利要求書所限定 的范圍之內。
[0069]

【權利要求】
1. 一種智能溫控高效保溫杯，所述保溫杯具有杯體，其特征在于，所述杯體從內向外依 次包括內筒壁、導熱相變層、氣凝膠隔熱層和外筒壁。
2. 如權利要求1所述的保溫杯，其特征在于，所述杯體還包括位于所述導熱相變層與 所述氣凝膠隔熱層之間的中間筒壁層。
3. 如權利要求1或2所述的保溫杯，其特征在于，所述保溫杯還包括杯蓋；優(yōu)選的是， 所述杯蓋與所述杯體螺紋連接。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的保溫杯，其特征在于，所述保溫杯還包括與所述內 筒壁的外側空間連通的開口和用于封閉所述開口的密封件。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的保溫杯，其特征在于： 所述導熱相變層的厚度和/或所述氣凝膠隔熱層的厚度為1至l〇mm，優(yōu)選1至5mm，更 優(yōu)選2至3_。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的保溫杯，其特征在于： 所述導熱相變層由相變材料與導熱填料混合或復合而成；優(yōu)選的是，所述導熱相變層 的熱導率為〇. 2至20W/m ? K。
7. 如權利要求6所述的保溫杯，其特征在于： 所述相變材料的熔融相變溫度為30至85°C ;和/或 所述相變材料的相變潛熱為160至270kJ/kg ; 所述相變材料選自由碳原子數為18至50的高級脂肪烴、熔點為30°C至85°C的烷烴型 右蠟、分子量為800至20000的聚乙二醇組成的組；更優(yōu)選的是，所述相變材料選自由由碳 原子數為18至50的高級脂肪烴和熔點為30°C至85°C的烷烴型石蠟組成的組；進一步優(yōu)選 的是，所述相變材料是熔點為30°C至85°C的烷烴型石蠟；和/或 所述導熱相變層中的所述相變材料的質量百分比含量為50 %至100%，更優(yōu)選為70% 至95%，進一步優(yōu)選為80%至90%。
8. 如權利要求6或7所述的保溫杯，其特征在于：所述導熱填料為選自由鋁粉、銅粉、 石墨粉、納米氮化鋁、導熱碳纖維、石墨烯、膨脹石墨組成的組；優(yōu)選的是，所述導熱填料選 自由導熱碳纖維、石墨烯、膨脹石墨組成的組；更優(yōu)選的是，所述導熱填料選自由石墨烯和 膨脹石墨組成的組；和/或 所述導熱相變層中的所述導熱填料的質量百分比含量為5 %至30 %，更優(yōu)選為10 %至 20%。
9. 如權利要求1至8中任一項所述的保溫杯，其特征在于： 所述氣凝膠隔熱層為由纖維與氣凝膠材料復合組成的纖維復合氣凝膠隔熱層； 優(yōu)選的是，所述氣凝膠隔熱層的熱導率為〇. 01至〇. 〇3W/m. K ; 另外優(yōu)選的是，所述纖維為選自由玻璃纖維、石英纖維、高硅氧纖維、硅酸鋁纖維、莫來 石纖維、玄武巖纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、丙綸纖維組成的組；更優(yōu)選的 是，所述纖維選自由玻璃纖維、石英纖維、高硅氧纖維、硅酸鋁纖維、玄武巖纖維組成的組； 進一步優(yōu)選的是，所述纖維選自由玻璃纖維和高硅氧纖維組成的組；和/或 另外優(yōu)選的是，所述氣凝膠材料選自由二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠、氧化鋯氣凝 膠、碳氣凝膠、酚醛氣凝膠、纖維素氣凝膠組成的組；更優(yōu)選的是，所述氣凝膠材料選自由二 氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠、氧化鋯氣凝膠組成的組，進一步優(yōu)選的是，所述氣凝膠材料 為二氧化硅氣凝膠。
10.如權利要求1至9中任一項所述的保溫杯，其特征在于，所述杯體中的內筒壁、外筒 壁和/或中間筒壁的材質選自由不銹鋼、鋁合金、陶瓷組成的組；優(yōu)選的是，所述內筒壁的 材質的熱導率高于所述外筒壁的材質的熱導率。
【文檔編號】A47G19/22GK104398095SQ201410767411
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權日:2014年12月15日
【發(fā)明者】金兆國, 彭磊, 鄒軍鋒, 詹萬初, 張?zhí)煜? 趙英民, 馬榮萍 申請人:航天特種材料及工藝技術研究所