CN108013703A - 散热水杯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种散热水杯，包括杯壁、导热机构和散热机构，所述散热机构包括多个散热柱，散热柱中空设置有内腔，所述内腔中填充有相变材料，所述散热柱与杯壁外表面之间留有间隙，散热柱沿杯壁周向设置。利用导热机构将杯体中热水的热量传导至散热柱的相变材料中，利用散热柱吸收热水热量，相变材料升温较慢，使得热水与散热柱之间一直保持较大的温差，热交换效率更大可以吸收更多热量。
Description
技术领域
本发明涉及饮用水杯，具体为一种散热水杯。
背景技术
水杯作为盛水和饮水容器成为人们日常生活的必备工具，目前水杯存在如下缺陷：
1、水杯散热能力较低，滚烫的开水在杯体内难以快速冷却。
2、杯壁具有导热性，开水灌入后，杯壁温度迅速上升，难以直接接触进行暖手或者持握，必须加装隔热套以避免使用者被烫伤。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种散热水杯，利用导热机构将杯体中热水的热量传导至散热柱的相变材料中，利用散热柱吸收热水热量，相变材料升温较慢，使得热水与散热柱之间一直保持较大的温差，热交换效率更大可以吸收更多热量。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种散热水杯，包括杯壁、导热机构和散热机构，所述散热机构包括多个散热柱，散热柱中空设置有内腔，所述内腔中填充有相变材料，所述散热柱与杯壁外表面之间留有间隙，散热柱沿杯壁周向设置。
优选的，所述相变材料为含有晶体的过饱和液体。
优选的，所述散热柱透明设置或者散热柱设有用于观察内腔的观察窗，观察窗透明设置。
优选的，所述散热柱均不透明设置，其中一个散热柱设有透明观察窗，带有观察窗的散热柱为观察柱，所述观察柱两侧或单侧设有用于手指或手掌伸入间隙的间隔，所述间隙大于10mm。
优选的，所述散热柱之间设有用于手指或手掌伸入间隙的间隔，所述间隙大于10mm。
优选的，所述导热机构包括导热壁和导热环，所述导热壁位于杯壁内部或杯壁表面，导热壁位于杯壁底部。
优选的，所述导热柱呈螺旋形，且导热柱由不锈钢制成；所述导热壁和导热环由铜制成。
优选的，所述导热壁位于杯壁内，导热壁与杯壁内表面分离设置。
优选的，所述导热环的厚度大于导热壁的厚度。
与现有技术相比，采用了上述技术方案的散热水杯，具有如下有益效果：
一、采用本发明的散热水杯，通过导热机构将热水中的热量由杯壁快速传导至散热柱内，快速将杯体中的热水进行冷却；其次带出的热量位于散热柱内，散热柱与杯壁之间留有间隙，切断热量返回的路径，避免热交换过程中热量重新回到杯壁内。
二、散热柱增加了散热面积，使得热量可以快速的散发到空气之中。
三、散热柱内腔中的相变材料，在小幅升温的基础上可以吸收更多的热量，而升温则较少，可用于使用者正常的持握和暖手用。
四、散热柱利用相变材料作为储能材料，相变材料在吸收热量时升温较少，使得散热柱与杯壁之间保持较大的温差，热交换效率高，散热柱持续吸收热量。
附图说明
图1为本发明散热水杯实施例1的结构示意图；
图2为本实施例1中导热机构的结构示意图；
图3为本实施例1中散热水杯的剖视图；
图4为图3中A处的局部放大图；
图5为图3中B处的局部放大图；
图6为本实施例2中散热水杯的结构示意图。
附图标记：1、杯壁；20、导热壁；21、导热环；22、导热柱；31、散热柱；32、观察柱；4、形变球；5、观察窗。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
实施例1：
如图1至6所示的散热水杯，包括杯壁1、导热机构和散热机构。
散热机构包括多个散热柱31，散热柱31中空设置有内腔，内腔中填充有相变材料，散热柱31与杯壁1外表面之间留有间隙，散热柱31沿杯壁1周向设置；
导热机构包括导热壁20、导热环21和多个导热柱22，导热壁20位于杯壁1内部或杯壁1表面，导热壁20位于杯壁1底部；导热柱22位于内腔中，导热柱22接触相变材料；导热环21将各个导热柱22与导热壁20连接；导热壁20、导热环21和导热柱22均具有导热性。
本实施例中，通过导热壁20对杯体中的热水间接接触，从热水中吸收热量，之后通过导热环21传输至导热柱22中。导热柱22位于散热柱31的内腔中，该内腔中填充的相变材料为含有晶体的过饱和液体，本实施例中相变材料选用过饱和的醋酸钠溶液。过饱和的醋酸钠溶液在低温时，其晶体会析出，而当温度上升，晶体在溶液中的溶解度上升，晶体溶解。选用该过饱和溶液的原因在于，等质量的晶体相变时吸收的热量更大，而温度上升则较低（举例：相变材料吸收400KJ热量，晶体溶解，温度上升为0℃；而当温度继续上升，相变材料400KJ热量，溶液吸收热量温度上升为10℃）。
通过上述材料，可以保证散热柱31在吸收热量时发生相变，仅有较低的温度上升，同时溶液的比热容也较大，可以吸收更大热量，保持散热柱31与杯壁1之间留有较大的温差，使得导热机构的导热能力处于较大的状态，热量传输更快，使得热水可以更快的自然冷却。
而散热柱31的温度相对杯体中的热水温度会低很多，此时使用者可以自如的抓握散热柱31，用来持握杯体，或者用来暖手，不会烫伤使用者。多个散热柱31增加了散热柱31接触空气的面积，散热更为迅速。
如图2所示，导热柱22呈螺旋形，有效增加了导热柱22与相变材料的接触面积。导热壁20主要为了快速的对热量进行传导，故导热壁20和导热环21由铜制成，杯壁1采用塑料或者陶瓷等制成，使得导热壁20和导热环21处于不接触液体和氧气的环境中，铜制品不易氧化，故赋予其最大的导热性。而导热柱22则是直接与相变材料接触的，若导热柱22采用铜合金和纯铜，则极易氧化发黑发蓝，造成脏污，故本实施例中导热柱22由不锈钢制成，提高美观度，同时延长使用寿命，保证导热性良好。
导热环21的厚度大于导热壁20的厚度，用于增加导热壁20底部的结构强度，避免导热环21断裂。
导热壁20可以位于杯壁1内表面或者外表面等部位，对温度进行传导，在本实施例中，导热壁20位于杯壁1内部，导热壁20与杯壁1内表面分离设置，导热壁20与杯壁1内表面的液体不接触，有效避免了导热壁20的氧化和老化，同时更为卫生干净。
如图1所示，散热柱31均不透明设置，其中一个散热柱31设有透明观察窗5，带有观察窗5的散热柱31为观察柱32，观察柱32的内腔中还设有形变球4，形变球4由弹性材料制成，形变球4内部设有封闭的空腔，空腔内填充有气体；散热柱31透明设置或者散热柱31设有用于观察内腔的观察窗5。
如图5所示，透过观察窗5，使用者可以清楚的观察到散热柱31内腔中的形变球4。形变球4中部留有空气，当形变材料温度升高时，由于晶体的溶解，液体的颜色会由乳白色变为透明，使用者可以通过观察溶液颜色的变化，判断杯体中液体的冷却情况。同时在升温过程中，由于晶体的溶解，整个过饱和溶液的粘稠度会有所下降，同时溶液的密度随之上升，而形变球4空腔中的气体受热膨胀，使得形变球4密度变小，同时浮力变大，形变球4上浮位于观察窗5的上方；当温度下降，溶液中晶体析出，密度略微下降，形变球4空腔变小，密度下降，形变球4下降。
形变球4中部留有空腔，空腔内可以适量的填充一部分铁砂等颗粒物，平衡形变球4的密度，使得形变球4可以在过饱和溶液的晶体受热溶解时悬浮在溶液之中（用于表示该温度属于适中的温度，杯体中水温适合饮用）；而温度较低时，过饱和溶液中的晶体析出，密度下降，形变球4位于观察窗5下方（表示温度过低，杯体水温较低）。当使用者观察到溶液透明，且形变球4位于上方时，则表示液体温度过高，杯中液体水温依旧较高，不宜直接饮用。
通过该形变球4和观察窗5对水杯中的液体进行间接观察，使用者无需直接接触饮料即可得知温度是否适中，是否适合饮用。避免饮料烫伤嘴唇，尤其适用于婴幼儿的奶粉等饮料。
实施例2：
如图6所示，散热柱31均不透明设置，其中一个散热柱31设有透明观察窗5，带有观察窗5的散热柱31为观察柱32，观察柱32两侧设有用于手指或手掌伸入间隙的间隔，散热柱31与杯壁1之间的间隙大于10mm。
通过在杯壁1表面增设隔热的薄膜等，避免杯壁1直接接触使用者皮肤，同时使用者可以通过间隔将手探入间隙中，用来暖手等。
观察柱32位于中部，使用者可以通过观察形变球4的状态对液体温度进行判断，进行饮用。
以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.散热水杯，其特征在于：包括杯壁（1）、导热机构和散热机构，
所述散热机构包括多个散热柱（31），散热柱（31）中空设置有内腔，所述内腔中填充有相变材料，所述散热柱（31）与杯壁（1）外表面之间留有间隙，散热柱（31）沿杯壁（1）周向设置。
2.根据权利要求1所述的散热水杯，其特征在于：所述相变材料为含有晶体的过饱和液体。
3.根据权利要求1所述的散热水杯，其特征在于：所述散热柱（31）之间设有用于手指或手掌伸入间隙的间隔，所述间隙大于10mm。
4.根据权利要求2所述的散热水杯，其特征在于：所述散热柱（31）透明设置或者散热柱（31）设有用于观察内腔的观察窗（5），观察窗（5）透明设置。
5.根据权利要求2所述的散热水杯，其特征在于：所述散热柱（31）均不透明设置，其中一个散热柱（31）设有透明观察窗（5），带有观察窗（5）的散热柱（31）为观察柱。
6.根据权利要求1所述的散热水杯，其特征在于：所述导热机构包括导热壁（20）和导热环（21），所述导热壁（20）位于杯壁（1）内部或杯壁（1）表面，导热壁（20）位于杯壁（1）底部。
7.根据权利要求6所述的散热水杯，其特征在于：所述导热壁（20）和导热环（21）由铜制成。
8.根据权利要求6所述的散热水杯，其特征在于：所述导热壁（20）位于杯壁（1）内，导热壁（20）与杯壁（1）内表面分离设置。
9.根据权利要求6所述的散热水杯，其特征在于：所述导热环（21）的厚度大于导热壁（20）的厚度。
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Publications (1)
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2018
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