CN108378651A - 一种保温杯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保温杯,尤其涉及一种利用新型电路既可加热又可保温的保温杯。该一种保温杯:包括加温杯和相变储热杯底;所述加温杯包括保温杯盖、杯体真空保温层、蓄水内胆、加热层、磁性反射层、上导热片、接驳导热头、温控装置、电源接口;所述相变储热杯底包括下导热片、接驳导热槽、杯底真空保温层、相变电路层。该保温杯由于其杯底采用了一种相变材料构成的相变电路层,利用此相变材料的特性,将杯内温度维持在理想范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种保温杯,尤其涉及一种利用新型电路即可加热又可保温的保温杯。
背景技术
现有技术中已经出现了利用相变储热的保温杯,但是此类保温杯并没有利用即有的 相变材料生成加热功能,而仅利用相变材料的特性进行保温;而且,现有技术中的相变储热保温杯也没有将杯内温度长时间维持在一定温度区间的能力,随着时间的推移,杯 内温度会持续下降;另外,现有技术中保温杯保温的常用手段之一即为在杯壁上镀银达 到反射红外线的效果,但公知的是,银材料的成本很高。
因此,本发明涉及的保温杯采用了一种利用相变材料的新电路,以此取代了银材料, 达到了反射红外线的技术效果,同时,降低了保温杯的制造成本,而且,这种电路还能使保温杯既具备保温的功能,还具备加热的功能,更大程度上增加了保温效率,并且利 用该相变材料电路的特性,将杯内温度维持在一定范围内。
发明内容
本发明提供一种保温杯,利用相变储热材料的相变储热能力达到保温杯的降温及储 热效果;利用相变储热材料的导电能力制成交变加热电路达到保温杯的加热功能;利用相变储热材料的亲和特点,将过冷域较宽的相变储热材料集中在一个较小的温度区间内实现凝固散热,使保温杯在一个较长的时间内保证蓄水内胆内的温度保持在一个合适的范围内。
一种保温杯:包括加温杯和相变储热杯底;所述加温杯包括保温杯盖、杯体真空保温层、蓄水内胆、加热层、磁性反射层、上导热片、接驳导热头、温控装置、电源接口; 所述相变储热杯底包括下导热片、接驳导热槽、杯底真空保温层、相变电路层;所述加 温杯与所述相变储热杯底通过螺纹连接,连接后,所述接驳导热头和接驳导热槽相配合 连接,所述加温杯的杯体结构层层包覆,由内至外分别为蓄水内胆、磁性反射层、加热 层和杯体真空保温层。
进一步地,所述相变储热杯底为可替换的。
进一步地,所述加热层中固定有呈螺线管形状缠绕在所述磁性反射层外侧的线圈, 所述磁性反射层与所述蓄水内胆之间为真空或者由导热性很差的材料阻隔。
进一步地,所述线圈材料为液相金属,所述液相金属由绝缘材料定型并固定形状于 所述加热层内,所述液相金属为镓铟合金或镓铟锡合金。
进一步地,所述相变电路层由相变储热材料构成,所述相变储热材料为镓、铟、铋、锡、锌中的一种或数种材料组合而成,熔点区间为15.5-85℃,比热容为12× 103J/(kg*K),过冷温度区间为54-58℃,其中混杂有结晶核。
进一步地,所述磁性反射层的材料为镓铟合金,且混有2-10%重量比的镍。
进一步地,所述上导热片、下导热片、接驳导热头、接驳导热槽的材料为导热绝缘材料,所述导热绝缘材料为导热硅片或导热陶瓷。
进一步地,所述杯体真空保温层和所述杯底真空保温层为中空结构,而且所述杯体 真空保温层和所述杯底真空保温层内镀银。
进一步地,所述温控装置显示所述上导热片的温度,所述温控装置包含温度监测装 置和电流逆变装置,所述电源接口接通5V直流电源。
进一步地,所述相变电路层为导线螺旋包覆金属饼状物的电路,或简易电感电路,或螺旋状电路。
与现有技术相比,本发明具有以下优势:
1、现有技术中的相变储热装置没有加温效果,需要采取另外的方式进行加热,而本发明则同时利用相变储热材料达到储热及加热的双重效果。
2、现有技术中的相变储热装置只能达到储热的功能,但是其不能将温度长时间持续维持在一个稳定的区间内,而本发明则利用相变储热彩料相变时结晶的特性,将储蓄 的热能在一个稳定的温度区间进行放热维持。
3、利用带磁性的液相金属的物理性质,即良好的光反射率反射红外线,达到与现有技术中镀银层近似的保温效果,降低了成本。
4、利用带磁性的液相金属作为磁芯,提升金属导线的电感值,提升交变电场下的阻抗和生热效率。
附图说明
图1为本发明的实施例中保温杯的整体结构示意图。
图2A、2B、2C为本发明中的相变电路层的具体形式。
附图标记:1-保温杯盖、2-杯体真空保温层、3-蓄水内胆、4-加热层、5-磁性反射层、6-上导热片、7-下导热片、8-接驳导热头、9-接驳导热槽、10-杯底真空保温层、 11-相变电路层、12-温控装置、13-电源接口、100-加温杯、200-相变储热杯底。
具体实施方式
如图1所示的保温杯,包括加温杯100和相变储热杯底200;所述加温杯100包括 保温杯盖1、杯体真空保温层2、蓄水内胆3、加热层4、磁性反射层5、上导热片6、 接驳导热头8、温控装置12、电源接口13;所述相变储热杯底200包括下导热片7、接 驳导热槽9、杯底真空保温层10、相变电路层11;所述加温杯100与所述相变储热杯底 200通过螺纹连接,连接后,所述接驳导热头8和接驳导热槽9相配合连接,所述加温 杯100的杯体结构层层包覆,由内至外分别为蓄水内胆3、磁性反射层5、加热层4和 杯体真空保温层2。
进一步地,所述相变储热杯底200为可替换的。
上述相变储热杯底200可以根据需求更换为任意过冷域的杯底,可以理解为,相变储热杯底200内的相变储热材料属性决定了该保温杯可以在何种温度区间内维持温度, 因此,需维持的温度区间可以根据需求进行更换。当所述上下导热片6、7接驳后,相 变储热材料的温度即可与蓄水内胆3内的温度保持一致并进一步实现控温;接驳导热头 8与接驳导热槽9接驳后,加热层4与磁性反射层5生成的热量可以连接输入于杯底的 相变储热材料中。
进一步地,所述加热层4中固定有呈螺线管形状缠绕在所述磁性反射层5外侧的线圈,所述磁性反射层5与所述蓄水内胆3之间为真空或者由导热性很差的材料阻隔。
进一步地,所述线圈材料为液相金属,所述液相金属由绝缘材料定型并固定形状于 所述加热层4内,所述液相金属为镓铟合金或镓铟锡合金。
进一步地,所述相变电路层11由相变储热材料构成,所述相变储热材料为镓、铟、铋、锡、锌中的一种或数种材料组合而成,熔点区间为15.5-85℃,比热容为12× 103J/(kg*K),过冷温度区间为54-58℃,其中混杂有结晶核。
上述相变储热材料具有高导热性,高比热容,具备在一定温度区间内维持原本形态 的能力,即在上述过冷温度区间内,相变储热材料可以长时间维持放热或吸热的能力,同时,由于相变储热材料中混杂有结晶核,混杂结晶核用以减小过冷温度区间,即当材 料温度低于熔点后并不会迅速凝固,而维持液态的温度区间,可以理解为,该相变储热 材料具备长时间在54℃-58℃的温度区间内持续放热的能力,在优选的实施例中,材料 过冷温度为58℃。
进一步地,所述磁性反射层5的材料为镓铟合金,且混有2-10%重量比的镍。
上述磁性反射层材料具有很亮的金属光泽,即具有很好的反射率,可以有效反射红外线,避免杯内温度通过红外辐射的方式释放热量,同时,由于其具有磁性,所以磁 性反射层材料还可以看作是加热层4中的线圈磁芯,有效提高了加热层4中线圈的电感, 提高了交变电场下的阻抗,提升了交变电场下的加热效率。
进一步地,所述上导热片6、下导热片7、接驳导热头8、接驳导热槽9的材料为导 热绝缘材料,所述导热绝缘材料为导热硅片或导热陶瓷。
进一步地,所述杯体真空保温层2和所述杯底真空保温层10为中空结构,而且所述杯体真空保温层和所述杯底真空保温层内镀银。
进一步地,所述温控装置12显示所述上导热片6的温度,所述温控装置12包含温度监测装置和电流逆变装置,所述电源接口13接通5V直流电源。
在电源接口13接通电源的状况下,所述电流逆变装置会将电源接口13接入的5V直流电转为50Hz交流电供给于所述加热层4进行加温,当温度到达设置温度时,温控 装置会暂停电流供给,停止加温。
进一步地,所述相变电路层11为导线螺旋包覆金属饼状物的电路,或简易电感电路, 或螺旋状电路。
接下来详细描述本发明中保温杯的工作过程:
在一种情形下,当加温杯100与相变储热杯底200接驳后,电源接口13接通5V直 流电源,温控装置12将直流电源转为交流电源供给于加热层4,加热层4开始工作,磁 性反射层5提高了加热层4的交流阻抗,提升了加温效率,加热层4产生的热量通过接 驳导热头8及接驳导热槽9导入由相变储热材料构成的相变电路层11中,相变电路层 11升温并将热量通过上下导热片6、7导入蓄水内胆3内,为蓄水内胆3内的水加热,当 到达指定温度时(设指定温度为优选的58℃),则温控装置12反馈,将接入电源断路,阻 止相变电路层11继续加温。
在另一种情形下,假设环境温度为25℃,在蓄池内胆3内倒入95℃的热水,蓄池内胆3内水的热量通过上下导热片6、7导入相变电路层11中,相变电路层11由于有良 好的导热性及比热容,使得组成电路的相变储热材料迅速升温,同时蓄池内胆3内的水温 迅速降低,最终,蓄池内胆3中的水温降为58℃,而热量被储存于相变电路层11中缓 慢释放。
上述两种情形下,蓄池内胆3中的水温都将在54-58℃间维持很长一段时间。而且,54-58℃的水温非常适合人群饮用。
本发明中的相变电路层11的实现方式有很多种,只需在电路中形成简易电感元件或 者采用电涡流式产热。以下示出了几种具体形式:
图2A所示为导线包覆金属饼状物的相变电路层,导线正负极分别在饼状物的两边, 且导线螺旋包覆金属饼状物,当导线接通交变电流时,交变电场产生交变磁场,交变磁场 在金属饼状物内产生涡流电流产热。
图2B所示为一个简易电感电路,该电路也能产生交变电流,进而交变电场中的电感能产生很大的热量。
图2C所示为螺旋状相变电路层,将相变储热材料制成的导线旋成螺旋状,即可以当做电路中的电感,也可以有效产生交变磁场,增大交变电路中的阻抗,提升产热。
Claims (10)
1.一种保温杯,其特征在于:
包括加温杯(100)和相变储热杯底(200);
所述加温杯(100)包括保温杯盖(1)、杯体真空保温层(2)、蓄水内胆(3)、加热层(4)、磁性反射层(5)、上导热片(6)、接驳导热头(8)、温控装置(12)、电源接口(13);
所述相变储热杯底(200)包括下导热片(7)、接驳导热槽(9)、杯底真空保温层(10)、相变电路层(11);
所述加温杯(100)与所述相变储热杯底(200)螺纹连接,连接后,所述接驳导热头(8)和接驳导热槽(9)配合连接,所述加温杯(100)由内至外分别为蓄水内胆(3)、磁性反射层(5)、加热层(4)和杯体真空保温层(2)。
2.如权利要求1所述的保温杯,其特征在于:
所述相变储热杯底(200)为可替换的。
3.如权利要求1所述的保温杯,其特征在于:
所述加热层(4)中固定有呈螺线管形状缠绕在所述磁性反射层(5)外侧的线圈,所述磁性反射层(5)与所述蓄水内胆(3)之间为真空或者由导热性很差的材料阻隔。
4.如权利要求3所述的保温杯,其特征在于:
所述线圈材料为液相金属,所述液相金属由绝缘材料定型并固定形状于所述加热层(4)内,所述液相金属为镓铟合金或镓铟锡合金。
5.如权利要求1所述的保温杯,其特征在于:
所述相变电路层(11)由相变储热材料构成,所述相变储热材料为镓、铟、铋、锡、锌中的一种或数种材料组合而成,熔点区间为15.5-85℃,比热容为12×103J/(kg*K),过冷温度区间为54-58℃,其中混杂有结晶核。
6.如权利要求1或3所述的保温杯,其特征在于:
所述磁性反射层(5)的材料为镓铟合金,且混有2-10%重量比的镍。
7.如权利要求1所述的保温杯,其特征在于:
所述上导热片(6)、下导热片(7)、接驳导热头(8)、接驳导热槽(9)的材料为导热绝缘材料,所述导热绝缘材料为导热硅片或导热陶瓷。
8.如权利要求1所述的保温杯,其特征在于:
所述杯体真空保温层(2)和所述杯底真空保温层(10)为中空结构,且所述杯体真空保温层(2)和所述杯底真空保温层(10)内镀银。
9.如权利要求1所述的保温杯,其特征在于:
所述温控装置(12)显示所述上导热片(6)的温度,所述温控装置(12)包含温度监测装置和电流逆变装置,所述电源接口(13)接通5V直流电源。
10.如权利要求1-9中任一项所述的保温杯,其特征在于:
所述相变电路层(11)为导线螺旋包覆金属饼状物的电路,或简易电感电路,或螺旋状电路。
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