一種智能溫控高效保溫杯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種保溫杯，尤其是一種智能溫控高效保溫杯。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，市場(chǎng)上的常見的保溫杯一般是由不銹鋼、玻璃或陶瓷構(gòu)成的夾層式的真空 或中空保溫杯。由于其保溫性能很好，導(dǎo)致其杯中倒入的開水長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)而無法 及時(shí)飲用，同時(shí)，當(dāng)杯中熱水降至飲用溫度（約50°c)后又在較短時(shí)間內(nèi)快速降低，不利于 長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)飲用。此外，對(duì)于泡茶用（如綠茶約80°C)以及兒童奶粉沖調(diào)（40至50°C)、飲奶 用（約40°C)的保溫杯，由于開水溫度過高導(dǎo)致茶葉和奶粉中有用成份變質(zhì)，失去營(yíng)養(yǎng)價(jià) 值，同時(shí)也無法迅速飲用。
[0003] 因此，日常生活中需要一種能夠?qū)㈤_水迅速降至所需溫度同時(shí)又能夠長(zhǎng)時(shí)間保持 該溫度的高效保溫杯。
[0004] 相變材料（PCMs)是指物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)能夠吸收或放出熱量而該物質(zhì)本身溫度不 變或變化不大的一種智能材料。由于其獨(dú)特的自適應(yīng)環(huán)境溫度調(diào)控等功能，因而廣泛用于 太陽(yáng)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(diào)以及電器件恒溫等能 源、材料、航空航天、紡織、電力、醫(yī)學(xué)儀器、建筑等領(lǐng)域。
[0005] 氣凝膠材料，是一種分散介質(zhì)為氣體的凝膠材料，是由膠體粒子相互聚積構(gòu)成的 一種具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(dǎo)率低（目前已知固體材料中熱導(dǎo)率最低）等顯著特點(diǎn)，在熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、微電子、粒子 探測(cè)等方面均有很廣闊的應(yīng)用潛力。纖維增強(qiáng)氣凝膠復(fù)合材料是近年來極受重視的一種新 型輕質(zhì)高效隔熱材料，已成功應(yīng)用航天器熱防護(hù)系統(tǒng)中。但是，目前還沒有將氣凝膠材料 和相變材料結(jié)合應(yīng)用于制造速冷保溫杯，因?yàn)橐话阏J(rèn)為相變材料在相變成液體或者氣體流 體材料時(shí)會(huì)進(jìn)入到氣凝膠的微觀中，從而導(dǎo)致氣凝膠材料的隔熱性能劣化，從而導(dǎo)致速冷 保溫杯的速冷保溫性能無法長(zhǎng)時(shí)間保持。另外，相對(duì)于其他隔熱措施，氣凝膠材料在速冷保 溫杯中的應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢(shì)。例如，相對(duì)于其他材料，氣凝膠材料具有顯著優(yōu)越的隔熱性 能；相對(duì)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，這樣的真空腔室一方面隨著使用可能容易漏進(jìn)氣體，另一方面，在焊接制 作真空腔室時(shí)需要數(shù)百攝氏度的溫度，這樣的溫度容易導(dǎo)致對(duì)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(guó)專利CN92100602. 0及CN93201178. 0報(bào)道了一種速冷保溫容器，由容器的 內(nèi)、外壁以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(jī)鹽類相變材料存在熱導(dǎo)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(nèi)壁的現(xiàn)象，石蠟類相變材料存在熱導(dǎo)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(shí)際應(yīng)用效果有限；CN201110184586. 8報(bào) 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(dǎo)率較 低，同時(shí)保溫層保溫效果一般，所以，該分層保溫杯存在杯內(nèi)水溫降溫效率慢（8min降溫 至70°C、20min降溫至飲用溫度50°C)、水溫不可調(diào)控且保溫效果有限等明顯實(shí)用問題；CN201420208307. 6報(bào)道了一種加有嵌套式相變儲(chǔ)熱層的保溫杯，采用了由不銹鋼制成的 有雙層筒壁形成的密閉夾層側(cè)壁的圓筒相變儲(chǔ)熱層，該密閉夾層式儲(chǔ)熱層結(jié)構(gòu)制備工藝 極其復(fù)雜，且存在夾層內(nèi)相變材料因長(zhǎng)期熔融與凝固過程中膨脹與收縮的交替反復(fù)導(dǎo)致 的儲(chǔ)熱層變形問題，進(jìn)而影響與內(nèi)筒壁緊密貼合，從而導(dǎo)致因杯內(nèi)熱水向儲(chǔ)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(chǔ)熱層采用無機(jī)水合鹽類物質(zhì)三水乙 酸鈉作為相變材料，其存在熱導(dǎo)率較低（約〇. 5W/mK)、不可調(diào)控且循環(huán)穩(wěn)定不好的問題； CN201320414844. 1報(bào)道了一種快速降溫保溫杯，由導(dǎo)熱層（保溫杯內(nèi)壁）、合金類金屬相變 材料、隔熱層組成，由于采用了熱導(dǎo)率較高的金屬相變材料，使得杯內(nèi)水溫降溫得到有效提 高，但該鉍、鎵、銦、錫合金類相變材料存在循環(huán)穩(wěn)定性差，且具有較強(qiáng)的腐蝕內(nèi)壁作用和一 定的毒性，不易大批量應(yīng)用。另外，該保溫杯采用真空玻璃、塑料或隔熱陶瓷等傳統(tǒng)的隔熱 方式，其中，真空玻璃制作工藝復(fù)雜且存在較大的安全隱患，塑料（〇. 2W/mK至0. 5W/mK)和 陶瓷（0. 5W/mK至5W/mK)的熱導(dǎo)率較高，隔熱性能較差，不宜長(zhǎng)時(shí)間保溫。CN203953160U、 CN200320116231. 6以及其它公開報(bào)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(dá)不到良好的實(shí)用效果。
[0007] 上述公開專利所描述的類似基于相變材料儲(chǔ)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(dǎo)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(zhǎng)期保溫性能 不佳；(9)制造難度大。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 為了解決一個(gè)或多個(gè)上述問題，本實(shí)用新型提供了一種智能溫控高效保溫杯。
[0009] 本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)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(nèi)向 外依次包括內(nèi)筒壁、導(dǎo)熱相變層、氣凝膠隔熱層和外筒壁。
[0011] 2.如技術(shù)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(dǎo)熱相變 層與氣凝膠隔熱層之間的中間筒壁層。
[0012] 3.如技術(shù)方案1或2所述的保溫杯，其特征在于，所述保溫杯還包括杯蓋。
[0013] 4.如技術(shù)方案1至3中任一項(xiàng)所述的保溫杯，其特征在于，所述保溫杯還包括與所 述內(nèi)筒壁的外側(cè)空間連通的開口和用于封閉所述開口的密封件。
[0014] 5.如技術(shù)方案1至4中任一項(xiàng)所述的保溫杯，其特征在于，所述導(dǎo)熱相變層的厚度 和/或所述氣凝膠隔熱層的厚度為1?1〇_。
[0015] 6.如技術(shù)方案5所述的保溫杯，其特征在于，所述導(dǎo)熱相變層的厚度和/或所述氣 凝膠隔熱層的厚度為1?5mm〇
[0016] 7.如技術(shù)方案6所述的保溫杯，其特征在于，所述導(dǎo)熱相變層的厚度和/或所述氣 凝膠隔熱層的厚度為2?5mm〇
[0017] 8.如技術(shù)方案1至7中任一項(xiàng)所述的保溫杯，其特征在于，所述杯體中的內(nèi)筒壁、 外筒壁和/或中間筒壁的材質(zhì)選自由不銹鋼、鋁合金、鈦合金、鎂合金、銅、塑料、陶瓷、玻璃 組成的組。
[0018] 9.如技術(shù)方案8所述的保溫杯，其特征在于，所述杯體中的內(nèi)筒壁、外筒壁和/或 中間筒壁的材質(zhì)選自由不銹鋼、鋁合金、陶瓷組成的組。
[0019] 10.如技術(shù)方案1或2所述的保溫杯，其特征在于，所述內(nèi)筒壁的材質(zhì)的熱導(dǎo)率高 于所述外筒壁的材質(zhì)的熱導(dǎo)率。
[0020] 與其它已公開的各種中空保溫杯、真空保溫杯以及含有簡(jiǎn)單相變材料的速冷保溫 杯（或保溫容器）相比，本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0021] (1)本實(shí)用新型的保溫杯具有顯著的快速降溫至所需溫度并且能夠較長(zhǎng)時(shí)間保持 該溫度的特點(diǎn)，因此，具有良好的實(shí)用價(jià)值。
[0022] (2)本實(shí)用新型所采用的相變材料相變溫度可調(diào)（30至85°C)、相變潛熱高（160 至270kJ/kg)、循環(huán)穩(wěn)定性好，更重要的是熱導(dǎo)率高且可調(diào)節(jié)（0. 2至20W/m?K)，可真正實(shí) 現(xiàn)保溫杯的快速降溫以及某特定溫度下的長(zhǎng)時(shí)保溫。
[0023] (3)本實(shí)用新型采用纖維復(fù)合氣凝膠材料作為隔熱層，熱導(dǎo)率低（0. 01至0. 03W/ m?K)、隔熱性能優(yōu)異，保溫效果好。
[0024] (4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造和使用。
[0025] 本實(shí)用新型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。
【附圖說明】
[0026] 圖1顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式的智能溫控高效保溫杯的結(jié) 構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)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(dǎo) 熱相變層；5.內(nèi)筒壁；6.杯蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本實(shí)用新型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(nèi)向外依次包括內(nèi)筒壁、導(dǎo)熱相變層、氣凝膠隔熱層和外筒壁。
[0028] 對(duì)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(zhì)產(chǎn)生而方便人們實(shí)際工程應(yīng)用， 但由于其相變溫度范圍不適合飲用水杯用以及易產(chǎn)生塑晶現(xiàn)象而無法應(yīng)用于本實(shí)用新型 所述的保溫杯；對(duì)于液_汽相變、固-汽相變等形式的相變材料，由于汽態(tài)物質(zhì)的產(chǎn)生而導(dǎo) 致較大的內(nèi)部膨脹壓力，也無法應(yīng)用于本實(shí)用新型所述的