專利名稱：速冷保溫容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬利用物質(zhì)相變吸熱、蓄熱的速冷保溫容器。
現(xiàn)有一般的杯子、奶瓶或盛湯、裝菜容器，當(dāng)?shù)谷腴_水、熱咖啡、剛煮沸的牛奶或剛燒好的湯、菜后，因冷卻速度太慢，不能立即飲用或食用，且容器外壁燙手，不便取拿;而當(dāng)冷至適宜飲用、食用的溫度后，能保持該溫度的時(shí)間太短。尤其在冬季環(huán)境溫度較低的情況下，很快就變涼了，使用不太方便?，F(xiàn)有保溫瓶、保溫杯又只能保溫，不能速冷，開水到入后很久，仍因太燙而不能飲用，不能立即解人之渴。
本發(fā)明的目的是提供一種可使熱體迅速冷卻至適當(dāng)溫度，然后在此溫度附近保持較長(zhǎng)時(shí)間的速冷保溫容器。
附

圖1為本發(fā)明速冷保溫容器的結(jié)構(gòu)示意圖。
這種速冷保溫容器，由內(nèi)層1、外層2及內(nèi)層與外層之間充填相變物質(zhì)的夾層3構(gòu)成。所述相變物質(zhì)可根據(jù)使用目的，選用具有所需相變溫度、較大相變潛熱(一般大于60KJ/kg)和較大導(dǎo)熱系數(shù)(大于0.1W/m.K)的相應(yīng)配方。
本發(fā)明采用在夾層內(nèi)填充相變物質(zhì)的方式，利用相變物質(zhì)在相變過程中吸熱、蓄熱，使置于容器中的熱體迅速冷卻，并將所吸收的熱量用于補(bǔ)償?shù)蜏囟谓禍貢r(shí)的散熱，從而達(dá)到延長(zhǎng)保溫時(shí)間的目的;相變物質(zhì)在相變過程中能維持溫度基本不變或變化很慢，可使容器中物體溫度處于該相變溫度附近很長(zhǎng)時(shí)間。為保證較好的速冷保溫效果，一般采用相變潛熱大于60kJ/kg、導(dǎo)熱系數(shù)大于0.1W/m·K的相變物質(zhì)。相變潛熱越大，速冷保溫效果越好，且相變物質(zhì)的使用量可減少，從而可使夾層做的較薄，減少容器的體積和重量;導(dǎo)熱系數(shù)大，可使熱傳遞快，速冷效果好。
相變物質(zhì)的相變溫度可根據(jù)使用目的、或使用者的愛好、習(xí)慣，通過選取適當(dāng)配方來滿足。
例如，作為速冷保溫杯或速冷保溫奶瓶，飲用溫度在30-40℃為宜，可選取相變溫度為30-40℃的相變物質(zhì);盛菜容器，保溫溫度以50～60℃為宜，則選用相變溫度為50～60℃的相變物質(zhì);裝湯容器，宜采用40～50℃保溫溫度，則可選用相變溫度為40～50℃的相變物質(zhì)。若用作恒溫顯影罐，一般可選取相變溫度為20℃左右的相變物質(zhì)。
部分可供選用的相變物質(zhì)及其相變溫度范圍和配方列舉如下相變溫度(℃)配方材料配比(重量百分比)
(1) 20－22 四水硝酸鈣[Ca(NO3)2·4H2O] 60-85硝酸鉀[KNO3] 15-40
(2) 22-24 石蠟5913
(3) 28 六水氯化鈣[CaCl2·6H2O] 85-99.5氯化鈉[NaCl] 0.5-15
(4) 30 結(jié)晶乙酸鈉[NaCH3COO·3H2O] 30-50尿素[CO(NH2)2] 50-70
(5) 31-33 癸酸
(6) 31－33 四水硝酸鈣[Ca(NO3)2·4H2O] 50-80六水硝酸鎂[Mg(NO3)2·6H2O] 20-50
(7) 30-32 芒硝[Na2SO4·10H2O] 85-90硼砂[(Borax)] 0.3-4聚羧酸(PCA)5－10格氏鹽(六偏磷酸鈉)[Na(PO3)6] 0.05-3
(8) 42-44 石蠟6106
(9) 46 六水硝酸鎂[Mg(NO3)2·6H2O] 25-40六水氯化鎂[MgCl2·6H2O] 20-35硝酸銨[NH4NO3] 30-55
(10) 48-50 石蠟5838
(11) 46－48 結(jié)晶乙酸鈉[NaCH3COO·3H2O] 10-30結(jié)晶甲酸鈉[NaHCOO·3H2O] 70-90
(12) 50 結(jié)晶乙酸鈉[NaCH3COO·3H2O] 70-85結(jié)晶甲酸鈉[NaHCOO·3H2O] 15-30
(13) 51 結(jié)晶乙酸鈉[NaCH3COO·3H2O] 70-99二水溴化鈉[NaBr·2H2O] 1-30
(14) 52 六水硝酸鎂[Mg(NO3)2·6H2O] 50-90硝酸銨[NH4NO3] 10-50
(15) 56 銨礬[Ammonium alum] 35-55硝酸銨[NH4NO3] 40-48活性白土5－20
(16) 57－58 結(jié)晶乙酸鈉[NaCH3COO·3H2O] 90-96水0.5-5.5十水焦磷酸鈉[Na4P2O7·10H2O] 0.5-2液體石蠟1.0丙酮0.5-2.5聚乙烯醇0.4-1.4
(17) 58-60 石蠟6035
(18) 59.1 六水硝酸鎂[Mg(NO3)2·6H2O] 55-70六水氯化鎂[MgCl2·6H2O] 30-45
相變物質(zhì)的用量及容器夾層容積的大小，可根據(jù)所設(shè)定容器盛裝的需速冷恒溫物質(zhì)的類型、數(shù)量及相變物質(zhì)的性質(zhì)，按下述方法確定設(shè)容器所盛液體體積或內(nèi)層容積為V1(m3)，密度為ρL(kg/m3)、比熱為CL(J/kg·℃)，初始溫度為To(℃);相變物質(zhì)的相變潛熱為L(zhǎng)(J/kg)，密度為ρ(kg/m3)，相變溫度為Tc(℃)，則所需填充相變物質(zhì)的量為m = (ρLV1CL(TO-TC))/(L) ·η容器夾層的容積為V＝ (m)/(ρ)式中η為修正因子?？紤]到相變物質(zhì)的顯熱吸熱、以及牛奶、咖啡、開水、湯、菜等不同物質(zhì)的比熱稍有差異和環(huán)境溫度Ts的影響，η一般可取為0.7-0.8。
內(nèi)層一般可選用不銹鋼、鋁及其合金、白鐵皮、薄壁玻璃或陶瓷等材料來制作?？勺龀蓤A筒形、瓶膽形、碗型或其它形狀。內(nèi)層材料的導(dǎo)熱性能越好，則速冷效果越好。
所述內(nèi)層和/或外層可盡量選用與夾層中充填的相變物質(zhì)具有相同或相近漲縮性能、或具有較好韌性或延展性的材料制作，或?qū)⑵渥龀煽缮炜s性的結(jié)構(gòu)4，例如凹凸形結(jié)構(gòu)或彎曲皺折、波紋形結(jié)構(gòu)。以避免因相變物質(zhì)在相變過程中體積變化導(dǎo)致應(yīng)力過大造成容器殼壁破損的可能性。
容器可配蓋子或不帶蓋子。若配以?shī)A層充填相變物質(zhì)的蓋子，則速冷保溫效果會(huì)更好。
附圖1中所示蓋子5為夾層中充填相變物質(zhì)的塞蓋。
附圖2是本發(fā)明作為速冷保溫奶瓶的實(shí)施方式示意圖。為保證嬰幼兒使用的絕對(duì)安全，采用外層2不留開孔的全封閉方式，即在夾層中充填相變物質(zhì)[例如充填上列配方(7)的相變物質(zhì)]后，把內(nèi)層1和外層2連成一個(gè)整體，將夾層3中的相變物質(zhì)封在其中。瓶口配用奶嘴6。外層外表面還可附貼一片以液晶顯示溫度的液晶顯片17，以便根據(jù)液晶顯示片色彩變化提示奶瓶中溫度情況，便于喂奶。
附圖3是本發(fā)明作為速冷保溫杯的一種實(shí)施方式示意圖。本實(shí)施例中，內(nèi)層1采用厚2mm的玻璃做成半徑19mm，深125mm的園筒，夾層3厚8mm，充填如上述配方(7)的相變物質(zhì)，其相變潛熱約為220KJ/kg。外層2采用厚1mm的聚乙烯。外層2上靠近把手8的上方，開有供充填相變物質(zhì)用的孔10，該孔在充填完相變物質(zhì)后，可用帶密封墊圈的旋蓋9封閉。環(huán)狀杯口12把內(nèi)層1和外層2相對(duì)固定以留出中間夾層3并將其封閉。杯口12可做成環(huán)狀旋蓋、旋塞，或?qū)?nèi)層1和外層2旋緊固定，也可以熱壓方式固定。杯口12上部有螺紋7，以與旋蓋5上的螺紋7相配合。杯口12和旋蓋5都用聚苯乙烯制作。
在環(huán)境溫度Ts＝9℃時(shí)，上述速冷杯內(nèi)裝140ml初始溫度為76.2℃的熱水，在靜止不晃動(dòng)的情況下，測(cè)得熱水的溫降數(shù)據(jù)以及作為對(duì)照裝在普通有蓋玻璃杯中熱水的溫降數(shù)據(jù)如下表1所示
表1.(環(huán)境溫度 ts＝9℃)時(shí)間(分鐘)水溫1(℃)水溫2(℃)0.0 76.2 76.21.2 60.0 75.42.4 54.0 72.23.6 48.4 70.74.8 46.1 69.16.0 43.7 67.77.2 42.3 66.48.4 41.1 65.09.6 39.5 64.110.8 38.5 62.812.0 38.3 61.218.0 35.6 55.924.0 34.4 51.730.0 33.7 47.042.0 32.7 39.554.0 32.3 33.760.0 31.8 31.172.0 31.3 27.490.0 31.3 22.7
上表中水溫1為速冷保溫杯中的水溫?cái)?shù)據(jù)，水溫2為作為對(duì)照的普通玻璃杯中的水溫?cái)?shù)據(jù)。
上述水溫(℃)隨時(shí)間(分鐘)的變化曲線如圖4所示，符號(hào)“▲”所示曲線①為速冷保溫杯中水的降溫曲線，符號(hào)“◆”所示曲線②為普通玻璃杯中水的降溫曲線。
由上述數(shù)據(jù)及曲線可知，在環(huán)境溫度9℃時(shí)，初始溫度為76.2℃的熱水降溫至47℃，在速冷保溫杯中僅用了不到5分鐘，而在普通玻璃杯中要用半小時(shí);速冷保溫杯將水溫保持在33.7℃至31.1℃范圍內(nèi)達(dá)一個(gè)多小時(shí)，而普通玻璃杯只能保持6分鐘。
在環(huán)境溫度ts＝25.5℃時(shí)，改用初始溫度84.3℃的熱水作對(duì)比試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表2。其冷卻曲線見圖5。
表2.(環(huán)境溫度 ts＝25.5℃)時(shí)間(分鐘)水溫1(℃)水溫2(℃)0.0 84.3 84.31.2 63.7 78.32.4 55.0 76.83.6 49.9 75.44.8 46.5 74.36.0 44.1 73.07.2 42.1 71.88.4 40.5 70.79.6 39.7 69.510.8 38.7 68.312.0 38.0 67.518.0 35.9 62.624.0 35.0 58.430.0 34.5 54.742.0 34.1 48.954.0 33.8 44.366.0 33.5 40.678.0 33.3 38.090.0 32.9 35.7114.0 32.6 32.6132.0 32.3 31.1
上表中水溫1為速冷保溫杯中的水溫?cái)?shù)據(jù)，水溫2為作為對(duì)照的普通玻璃杯中的水溫?cái)?shù)據(jù)。符號(hào)“▲”所示曲線③為速冷保溫杯中水的降溫曲線，符號(hào)“◆”所示曲線④為普通玻璃杯中水的降溫曲線。
由表2和圖5可知，水從84.3℃降至45℃，在速冷保溫杯中只需5分多鐘，而在普通玻璃杯中需要50多分鐘;速冷保溫杯可將水溫保持在35.7℃至32.6℃達(dá)90分鐘以上，而普通玻璃杯僅能保持24分鐘。
以上是在靜置不晃動(dòng)情況下的測(cè)試結(jié)果。若晃動(dòng)，則速冷保溫杯的速冷效果將更明顯，而普通杯的冷卻效果變化不大。從以上對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可看出，速冷保溫杯與普通玻璃杯相比，在環(huán)境溫度較高時(shí)，速冷保溫杯的速冷效果更為明顯;在環(huán)境溫度較低時(shí)，速冷保溫杯的保溫效果更為明顯。
可將外層2直接作為容器外殼，也可另外套一層外殼11，以對(duì)容器起保護(hù)作用，并增加速冷保溫容器的外觀裝飾美感。外殼11可采用鋁或鋁合金，搪瓷等材料制作。
附圖6是本發(fā)明作為盛湯、裝菜容器的一種實(shí)施方式示意圖，可做成碗形或罐形，可帶蓋或不帶蓋。本實(shí)施例中將充填相變物質(zhì)用的孔10開在容器外層2的底部中央，以帶密封圈的旋塞9將孔10封閉。這種開孔方式的好處是，可根據(jù)消費(fèi)者的愛好習(xí)慣或特殊要求，靈活選擇具有適宜相變溫度的相變物質(zhì)來更換、充填。設(shè)計(jì)在外層2中上部的可伸縮性結(jié)構(gòu)4可做成波紋狀，或結(jié)合裝飾圖案做成凹凸相間的浮雕狀，既可用于防止體積脹縮造成的應(yīng)力，又可起到增加摩擦，避免端捧容器時(shí)打滑的作用，還可以增加容器的美觀。若帶蓋子，容器內(nèi)層1上端可做成與蓋子5相配合起支承作用的凹槽13。
蓋子5的外層2中央開孔14用以充填相變物質(zhì)，并以帶有抓手頭的螺栓狀旋塞15旋緊封閉。旋塞15的下端與設(shè)計(jì)在蓋子內(nèi)層1內(nèi)壁上的凸起螺母16配合旋緊，以增加機(jī)械強(qiáng)度和封閉穩(wěn)定性。
本發(fā)明為人們提供了一種可使熱體特別是液體迅速冷卻、并可較長(zhǎng)時(shí)間保持在所需溫度的容器，具有現(xiàn)有容器所沒有的速冷和保溫兩種功能，可做成速冷保溫飲具，裝菜、盛湯容器，速冷保溫奶瓶等，且外壁不燙手，便于取拿。為嬰幼兒喂奶、為解人急渴、飲食舒適提供了方便，也可作為恒溫顯影罐及用于其它需要速冷保溫的場(chǎng)合，本發(fā)明為方便人們生活和工作提供了一種新的用具，具有良好的社會(huì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種速冷保溫容器，由內(nèi)層、外層及其之間的夾層構(gòu)成，其特征在于所述夾層內(nèi)充填具有所需相變溫度、相變潛熱大于60KJ/kg和導(dǎo)熱系數(shù)大于0.1W/m.K的相變物質(zhì)，內(nèi)層由導(dǎo)熱性能良好的材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述速冷保溫容器，特征在于其夾層可選擇充填如下相變溫度范圍及其配方的相變物質(zhì)相變溫度(℃)配方材料配比(重量百分比)(1) 20－22 四水硝酸鈣[Ca(NO3)2·4H2O] 60-85硝酸鉀[KNO3] 15-40(2) 22-24石蠟5913(3) 28 六水氯化鈣[CaCl2·6H2O] 85-99.5氯化鈉[NaCl] 0.5-15(4) 30 結(jié)晶乙酸鈉[NaCH3COO·3H2O] 30-50尿素[CO(NH2)2] 50-70(5) 31-33 癸酸(6) 31－33 四水硝酸鈣[Ca(NO3)2·4H2O] 50-80六水硝酸鎂[Mg(NO3)2·6H2O] 20-50(7) 30-32 芒硝[Na2SO4·10H2O] 85-90硼砂[Borax] 0.3-4聚羧酸［PCA］ 5-10格氏鹽(六偏磷酸鈉)[Na(PO3)6] 0.05-3(8) 42-44 石蠟6106(9) 46 六水硝酸鎂[Mg(NO3)2·6H2O] 25-40六水氯化鎂[MgCl2·6H2O] 20-35硝酸銨[NH4NO3] 30-55(10) 48-50 石蠟5838(11) 46－48 結(jié)晶乙酸鈉[NaCH3COO·3H2O] 10-30結(jié)晶甲酸鈉[NaHCOO·3H2O] 70-90(12) 50 結(jié)晶乙酸鈉[NaCH3COO·3H2O] 70-85結(jié)晶甲酸鈉[NaHCOO·3H2O] 15-30(13) 51 結(jié)晶乙酸鈉[NaCH3COO·3H2O] 70-99二水溴化鈉[NaBr·2H2O] 1-30(14) 52 六水硝酸鎂[Mg(NO3)2·6H2O] 50-90硝酸銨[NH4NO3] 10-50(15) 56 銨礬[Ammonium alum] 35-55硝酸銨[NH4NO3] 40-48活性白土5－20(16) 57－58 結(jié)晶乙酸鈉[NaCH3COO·3H2O] 90-96水0.5-5.5十水焦磷酸鈉[Na4P2O7·10H2O] 0.5-2液體石蠟1.0丙酮0.5-2.5聚乙烯醇0.4-1.4(17) 58-60 石蠟6035(18) 59.1 六水硝酸鎂[Mg(NO3)2·6H2O] 55-70六水氯化鎂[MgCl2·6H2O] 30-45
3.如權(quán)利要求1所述速冷保溫容器，特征在于其外層設(shè)有預(yù)防相變物質(zhì)體積變化應(yīng)力的可伸縮性結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述速冷保溫容器，特征在于其外層可開有充填相變物質(zhì)用的孔，該孔可用蓋子密封;也可不開孔，由內(nèi)外層將夾層整體封閉。
5.如權(quán)利要求1所述速冷保溫容器，特征在于其外層外表面可附貼一片以色彩顯示溫度的液晶顯示片。
全文摘要
一種速冷保溫容器，由外層、導(dǎo)熱性能良好的內(nèi)層及其之間的夾層構(gòu)成。該夾層中充填具有所需相變溫度、較大相變潛熱和較大導(dǎo)熱系數(shù)的相變物質(zhì)。裝入該速冷保溫容器內(nèi)的熱體可迅速冷卻，并可在相變物質(zhì)的相變溫度附近保溫較長(zhǎng)時(shí)間。該速冷保溫容器可做成速冷保溫杯，速冷保溫奶瓶、盛湯、裝菜容器，以及恒溫顯影罐等。
文檔編號(hào)B65D81/38GK1074878SQ9210060
公開日1993年8月4日 申請(qǐng)日期1992年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月28日
發(fā)明者張寅平, 孔祥冬, 葛新石, 梁新剛 申請(qǐng)人:張寅平, 孔祥冬, 葛新石, 梁新剛