CN103830038A - 一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝 - Google Patents

Abstract

本发明属于日用取暖设备领域，特别涉及一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝。该暖手宝的正表面和反表面的边缘密封连接，构成一个腔体，分隔面夹在正表面和反表面之间，将所述腔体分隔成上下两个腔室，分别为上层和蓄热层；所述正表面和分隔面构成的上层中填充水基四氧化三铁磁流体，反表面和分隔面构成的蓄热层中充满填充了纳米微粒的相变蓄热材料。本发明直接利用太阳能作为能量供给，无需充电，只需放在阳光下数分钟即可使用，可以解决现有暖手宝外出使用不方便和充电易出事故等问题，既消除了安全隐患又节能环保；发热持续时间较长，无需更换内部介质可长期反复使用，此外对人体具有一定的磁保健效果。

Description

一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝

技术领域

本发明属于日用取暖设备领域，特别涉及一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝。

背景技术

现在市场上的暖手宝大多是通过灌热水或通电来发热的，其主要缺点是发热持续时间不够，尤其是高温状态持续时间短，于是人们在寒冷的冬季夜晚使用时，常常还没入睡就感觉到暖手宝温度已经不够理想。此外，灌热水时容易烫伤，而且为了延长发热持续的时间不得不加大热水的用量，每次使用又必须更换新的热水，造成了水资源的浪费。而电加热形式的暖手宝依赖于电源，在教室或者办公室等使用人多的场所电源插座有限，而且外出时使用不方便，另外用电也存在安全隐患。

CN102846427A公开了一种太阳能暖手宝，其特点是利用太阳能电池板将太阳能转化成电能进而加热暖手宝，暖手宝本体和太阳能电池板之间用导线连接，虽然实现了对太阳能的利用，但其结构相对复杂，携带很不方便且对于普通群众来说价格较贵，此外，光能先转化成电能再转化成热能的过程中也产生了能源的浪费。

发明内容

本发明针对普通暖手宝高温状态持续时间短的问题，从节能环保的角度出发，提供了一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝，有效地解决了暖手宝使用的局限性和安全性问题。

本发明采用以下技术方案：

正表面和反表面的边缘密封连接，构成一个腔体，分隔面夹在正表面和反表面之间，将所述腔体分隔成上下两个腔室，分别为上层和蓄热层；所述正表面和分隔面构成的上层中填充第一种储能介质，反表面和分隔面构成的蓄热层中填充第二种储能介质；

所述第一种储能介质是水基四氧化三铁磁流体；

所述第二种储能介质是填充了纳米微粒的相变蓄热材料。

所述正表面和分隔面均采用透明的塑胶材料，以保证其良好的透光性。

所述第一种储能介质中的四氧化三铁为粒径10～50nm的纳米材料，基体为去离子水，第一种储能介质中的四氧化三铁所占的体积比为3%～6%；该储能介质与水相比其导热系数大大提高，当接受太阳光照射时可迅速吸收热量使自身温度升高，实现了体吸收，相比仅依靠表面来吸收太阳能而言，吸热效果大大提高。

所述第二种储能介质中的纳米微粒为粒径10～50nm的四氧化三铁，所述相变蓄热材料为石蜡，第二种储能介质中的四氧化三铁所占的体积比为3%～6%。石蜡的相变温度在52～70℃范围内，当温度达到相变温度时将由固相变为液相，相变过程中继续吸收大量的相变潜热但温度保持恒定，起到存储一部分热量的作用，同时能保证温度不致过高。当上层温度低于石蜡相变温度时，石蜡将发生凝固，同时放出热量，起到热源的作用。在石蜡中填充四氧化三铁纳米微粒可以增大石蜡的导热系数，提高蓄热速度。

所述石蜡为52号、54号、56号、58号、60号、62号、64号、66号、68号、70号石蜡中的一种或多种。

本发明的有益效果为：

（1）本发明所述暖手宝无需充电，只需在阳光下放置数分钟，经“充热”后即可使用，具有较高的光热转化效率且方便快捷。所用材料均安全无毒，且相变过程为物理过程，因此整个使用过程中不发生化学反应，无毒无污染，绿色环保。

（2）本发明利用纳米流体来高效地吸收太阳光使之转化成热能，以实现暖手宝温度的升高，同时利用相变蓄热材料进行相变蓄热，以使暖手宝存储更多的热能进而延长发热时间，高温状态持续时间长。

（3）本发明消除了灌热水及用电加热带来的安全隐患；同时对人体具有磁保健作用。

（4）本发明结构简单，容易制造，成本低廉。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中标号：

1-正表面；2-反表面；3-分隔面；4-第一种储能介质；5-第二种储能介质。

具体实施方式

本发明提供了一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明所述的暖手宝正表面1和分隔面3均为一层透明塑胶材料，反表面2为一层具有任意图案和颜色的非透明塑胶材料，三者四周边缘对齐后经高温压合密封，内部形成了两个袋状空间，分别称为上层和蓄热层。上层填充第一种储能介质4，为水基四氧化三铁磁流体，其中四氧化三铁为粒径20nm的纳米微粒，流体基质为去离子水，第一种储能介质4中的四氧化三铁微粒所占的体积比为5%。蓄热层内充满了第二种储能介质5，为填充了纳米微粒的相变蓄热材料，所述纳米微粒为粒径20nm的四氧化三铁，相变蓄热材料为66号石蜡，其相变温度为66℃，常温下为固体，第二种储能介质5中四氧化三铁微粒所占的体积比为4%。

将暖手宝正面朝上，放置在阳光下，当暖手宝温度达到66℃时，蓄热层内的材料继续吸收大量的热并由固体慢慢转变成液体，达到“充热”的目的。当蓄热层内材料全部变为液态时即为该暖手宝最适合开始使用的时刻。随着使用，暖手宝向外放热，同时蓄热层内相变蓄热材料发生凝固，向上层放热，起到热源的作用。待蓄热材料全部凝固后，随着继续放热，暖手宝温度逐渐降低。相变过程温度保持不变，这就保证了暖手宝可以维持更久的高温状态（66℃），同时达到了延长使用时间的目的。

储能介质中填充的四氧化三铁微粒为纳米级，其粒径越小则对材料导热系数的提高越多，纳米流体体吸收的效果越明显，充热速度越快。蓄热层内所需石蜡选用66号石蜡，则随着蓄热层相变过程进行暖手宝温度一直保持在66℃左右，充热过程中当蓄热层内石蜡全部变为液态后暖手宝温度将由66℃起继续上升，放热过程中当蓄热层内石蜡全部变为固态后暖手宝温度将由66℃起继续下降。蓄热层内所需石蜡可以选用52号、54号、56号、58号、60号、62号、64号、66号、68号、70号不同牌号的石蜡，此时暖手宝在充热、放热过程中的温度变化特征同理，保持在对应相变温度的时间最长，具体持续时间与材料的用量有关。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中表述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝，其特征在于：正表面（1）和反表面（2）的边缘密封连接，构成一个腔体，分隔面（3）夹在正表面（1）和反表面（2）之间，将所述腔体分隔成上下两个腔室，分别为上层和蓄热层；所述正表面（1）和分隔面（3）构成的上层中填充第一种储能介质（4），反表面（2）和分隔面（3）构成的蓄热层中填充第二种储能介质（5）；

所述第一种储能介质（4）是水基四氧化三铁磁流体；

所述第二种储能介质（5）是填充了纳米微粒的相变蓄热材料。

2.根据权利要求1所述的一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝，其特征在于：所述正表面（1）和分隔面（3）均采用透明的塑胶材料。

3.根据权利要求1所述的一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝，其特征在于：所述第一种储能介质（4）中的四氧化三铁为粒径10～50nm的纳米材料，基体为去离子水；第一种储能介质（4）中的四氧化三铁所占的体积比为3%～6%。

4.根据权利要求1所述的一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝，其特征在于：所述第二种储能介质（5）中的纳米微粒为粒径10～50nm的四氧化三铁，所述相变蓄热材料为石蜡；第二种储能介质（5）中的四氧化三铁所占的体积比为3%～6%。

5.根据权利要求4所述的一种利用四氧化三铁磁流体的太阳能蓄热型暖手宝，其特征在于：所述石蜡为52号、54号、56号、58号、60号、62号、64号、66号、68号、70号石蜡中的一种或多种。

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