CN108209425A - 一种相变控温杯具 - Google Patents

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詹万初
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    • A47G19/00—Table service
    • A47G19/22—Drinking vessels or saucers used for table service
    • A47G19/2205—Drinking glasses or vessels
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    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

Abstract

本发明公开了一种相变控温杯具，所述杯具包括：杯体；所述杯体的内壁和外壁之间形成空腔；所述空腔内填充有相变储热材料；在所述空腔内设置有启动装置，所述启动装置用于诱发所述相变储热材料放热。本发明提供的杯具改进了传统杯具的热量管理方式，能够实现对杯具承载物的温度的全面、合理调控。

Description

一种相变控温杯具
技术领域
本发明属于日用品技术领域，具体地说，涉及一种相变控温杯具。
背景技术
日常生活中，会用到各种杯具，如：水杯、咖啡杯、茶杯等等。随着生活水平的提高，人们对于各种杯具的要求也就越来越高。针对不同用途，需要杯具能够智能调温。
为了满足用户的需求，市场上已经出现了一些采用相变材料技术的能够实现快速降温并延长保温时间的杯具(例如：专利号为CN201610601363.X的“一种蓄热保温水杯”、专利号为CN201510975400.9的“一种装水杯”以及专利号为CN201510844665.5的“一种具有可快速降温及保温功能的多层饮水杯”)。这些杯子利用相变储热材料在相变过程中吸收或释放热量的性质，起到快速降温并保温的作用。
上述杯子虽然可以满足保温的需求，但是存在共同的缺陷：即不能在降温后加热。在实际生活中，正常情况下，人们不会一次性喝掉一满杯水，而是断断续续喝水。一旦喝水的持续时间超过了杯子的保温时效，水温就会变低，不适于饮用。如果杯子里盛放的是水，则可以通过加入热水来提升温度；而如果杯子里盛放的是饮品，那么添加热水会稀释饮品，进而影响饮品的品质。
专利号为CN201710293830.1的“无电源可重复加热饭盒”公开了一种利用醋酸钠的过冷特性，提前储热，再按需放热的饭盒。但该发明公开的技术方案专用于饭盒加热(即只针对冷却的饭菜进行加热)，并没有快速降温的功能；而且醋酸钠的相变点很高，过高的相变温度并不适于水杯降温。此外，在应用该加热饭盒时，还需要预先加热相变材料，操作步骤繁琐复杂，完全不适用于水杯及类似产品。
发明内容
为了解决现有保温水杯存在的问题，本发明利用水合无机盐相变储热材料特有的过冷特性，研发了一种相变控温杯具。
根据本发明的一个方面，提供一种相变控温杯具，所述杯具包括：杯体；
所述杯体的内壁和外壁之间形成空腔；
所述空腔内填充有相变储热材料；
在所述空腔内设置有启动装置，所述启动装置用于诱发所述相变储热材料放热。
根据本发明的一个具体实施方式，
所述空腔分成N个区域，至少一个所述区域内填充相变储热材料；
在填充有所述相变储热材料的区域内设置有所述启动装置；
其中，N不小于2。
根据本发明的另一个具体实施方式，所述相变储热材料的相变温度点在30℃～60℃之间。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述相变储热材料的相变温度点在30℃～50℃之间。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述相变储热材料的过冷度不小于15℃。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述相变储热材料的过冷度大于20℃。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述启动装置包括：吸耳球结构、金属杆、可变形金属片、记忆合金片。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述相变储热材料为无机相变储热材料。
根据本发明的又一个具体实施方式，所述空腔为真空腔。
本发明采用过冷度和相变点适宜的相变储热材料，并结合放热启动装置，最终实现杯具在温度较高时快速降温、在温度适合时长时间保温、在温度降低时实现升温。本发明利用杯具中的热水、热饮品等温度较高的承载物的热量，对相变储热材料进行蓄热。在相变储热材料蓄热的同时，实现承载物的快速降温。当降到适宜温度时，实现保温效果。由于本发明选用的相变储热材料具有较高的过冷度，因此在杯具内承载物温度较低时，只需触发该相变储热材料，即可实现对承载物的加温。
本发明提供的杯具能够对相变储热材料放热过程的按需可控，从而可实现杯具内承载物温度的可控，随时保障饮用温度适宜。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1所示为根据本发明提供的一种相变控温杯具的一个具体实施方式的结构示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
参见图1，图1所示为根据本发明提供的一种相变控温杯具的一个具体实施方式的结构示意图。所述杯具包括：杯体10。所述杯体10的内壁11和外壁12之间形成空腔14。优选的，所述杯具的内壁11采用金属材料制备，以便快速传热。为了延长保温时间，优选的，所述空腔14为真空腔。为了进一步起到保护和隔热的作用，优选的，所述杯具包括外套20，所述外套20设置于所述杯体10外部。优选的，所述外套20采用塑胶材质制备，塑胶材质易成型、无毒无害。
在所述空腔14内填充有相变储热材料。为了降低使用成本，以及符合杯具的制备标准，优选的，所述相变储热材料为无机相变储热材料。
可选的，所述相变储热材料的相变温度点在30℃～60℃之间，例如：40℃、51℃或者60℃。为了实现杯具内的承载物能够快速降温、快速升温或者长时间保持在适宜饮用的温度，更为优选的，所述相变储热材料的相变温度点在30℃～50℃之间，例如：35℃、41℃、45℃或者50℃。
由于降温和加热时，杯具里的承载物的温度与相变温度点有一定的温差，因此选择适宜的相变温度非常重要。以所述相变储热材料的相变温度为45℃为例，根据所需，杯具内的承载物既能快速降温至50℃～55℃，又能快速加热到35℃～40℃。
每一种物质都有自己的平衡结晶温度或者称为理论结晶温度，但是在实际结晶过程中，实际结晶温度有时低于理论结晶温度，这种现象称为过冷现象，两者的温度差值被称为过冷度。选择过冷度合适的相变储热材料，当其温度低于熔点时不结晶放热，仅当温度非常低，或有其它诱因(如振动、搅拌、加晶种)时才结晶放热，这样诱因是通过人的操作来实现，就实现了相变蓄热的释放受控，在有需要的时候才释放出来加热变冷了的水或饮品。基于降温阶段的要求，相变点一般不高于50℃，又要求过冷液体在室温(低于30℃)时不自发结晶，因此，优选的，所述相变储热材料的过冷度不小于15℃。更为优选的，所述相变储热材料的过冷度大于20℃时能实现结晶放热受控。
根据上述条件，优选的，所述相变储热材料的选择包括但不限于：四水合硝酸钙、七水合硫酸镁、海波、三水合醋酸钠等。根据所选相变储热材料的不同特性，为了控制其纯度，还需要调整其与水的质量比例和/或在其中添加增稠剂，以防止相分离；例如，海波水溶液中添加4-5％的羧甲基纤维素，其作用是增加体系粘稠度，防止相分离。
在所述空腔14内设置有启动装置13，所述启动装置13用于诱发所述相变储热材料放热，以实现对杯具内所盛放饮品的加温。进一步地，所述启动装置13用外加干扰因素替代现有技术中常用的成核剂，将手的操作转化为对过饱和溶液的扰动，诱发相变储热材料结晶放热。因此，启动装置13需要选择能对过饱和溶液产生干扰、引发结晶的结构。优选的，所述启动装置13包括：吸耳球结构、金属杆、可变形金属片、记忆合金片等。吸耳球结构，通过球体部分受挤压喷出液体，在饱和溶液里产生紊流，最终诱发相变储热材料放热。金属杆结构通过与内壁11发生摩擦诱发相变储热材料放热。
为了进一步精确控制加热时所述相变储热材料释放的热量，对温度掌控更加细化；以及对杯具加温更加均匀快速，优选的，将所述空腔14分成N个区域，至少一个所述区域内填充相变储热材料。为了对相变储热材料的放热进行控制，需要在填充有所述相变储热材料的区域内设置有所述启动装置。其中，N不小于2。可以理解，N的数值需要为自然数；且N的数值越大，对于温控就更加精准。
本发明中所述的杯具包括但不限于：保温杯、咖啡杯、差距、奶瓶、餐具等各种用于盛装物品的容器。
本发明提供的杯具改进了传统杯具的热量管理方式，能够实现对杯具承载物的温度的全面、合理调控。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (10)

1.一种相变控温杯具，其特征在于，所述杯具包括：杯体；
所述杯体的内壁和外壁之间形成空腔；
所述空腔内填充有相变储热材料；
在所述空腔内设置有启动装置，所述启动装置用于诱发所述相变储热材料放热。
2.根据权利要求1所述的相变控温杯具，其特征在于，
所述空腔分成N个区域，至少一个所述区域内填充相变储热材料；
在填充有所述相变储热材料的区域内设置有所述启动装置；
其中，N不小于2。
3.根据权利要求1所述的相变控温杯具，其特征在于，所述相变储热材料的相变温度点在30℃～60℃之间。
4.根据权利要求3所述的相变控温杯具，其特征在于，所述相变储热材料的相变温度点在30℃～50℃之间。
5.根据权利要求1所述的相变控温杯具，其特征在于，所述相变储热材料的过冷度不小于15℃。
6.根据权利要求5所述的相变控温杯具，其特征在于，所述相变储热材料的过冷度大于20℃。
7.根据权利要求1所述的相变控温杯具，其特征在于，所述启动装置包括：吸耳球结构、金属杆、可变形金属片、记忆合金片。
8.根据权利要求1所述的相变控温杯具，其特征在于，所述相变储热材料为无机相变储热材料。
9.根据权利要求1所述的相变控温杯具，其特征在于，所述空腔为真空腔。
10.根据权利要求1所述的相变控温杯具，其特征在于，所述相变储热材料包括：四水合硝酸钙、七水合硫酸镁、海波和/或三水合醋酸钠。
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