CN1094432A

CN1094432A - 冰箱功能外延伸用的蓄冷剂

Info

Publication number: CN1094432A
Application number: CN 93103757
Authority: CN
Inventors: 李大珍; 董少诗; 王鸿儒; 林中华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1994-11-02

Abstract

本发明涉及电冰箱功能外延伸用的蓄冷剂，一种蓄冷剂由硬脂酸盐和表面活性剂及水组成，另一种含有硬脂酸盐和表面活性剂、氯化铵和水，这二种蓄冷剂可以提供不同的低温温度范围，可单独使用；配合使用时，使维持其熔点深低温的时间可大大延长，本蓄冷剂可用于旅行中保鲜食品、饮料，运输疫苗，本发明的蓄冷剂蓄冷量大，冻固时膨胀度小，性质稳定，无毒、无气味，便于反复使用，配制方法简单，成本低，价格便宜。

Description

本发明涉及伴随物理状态变化产生热效应的材料，更确切地说是电冰箱功能外延伸用的蓄冷剂。

目前，电冰箱、电冰柜逐渐普及，进入了千家万户。但电冰箱、电冰柜不能携至户外使用。

在旅行中为了保鲜食品或卫生防疫部门为了运输疫苗，需要家用便携式小冰箱、卫生防疫部门用的小型深低温运输箱。这些装置中均需要蓄冷剂。一般民用及卫生防疫等部门所需要的小型低温环境的冷源之温度范围大约在0℃至-20℃之间。

中国专利文献CN1065878A报道了一种保冷液，是将聚醚与TDI以一定的比例在70℃至120℃的温度范围内反应生成聚合物，再与过量的乙二醛在有机溶剂中反应10小时，冷却后加入抗老化剂、稳定剂、发泡剂而制成高聚体。该高聚体再与盐水混合而制成保冷液。

中国专利文献CN1063302A是将在水中充分膨胀的聚乙烯醇和硼砂交联反应生成立体形结构，然后吸收大量水分，膨胀成半透明易流动的凝胶，用作蓄冷剂。

上述的二种蓄冷剂的缺点是制造工艺复杂，成本高，产品的价格贵。

在专利文献中也有以氯化钾的水溶液为蓄冷液的报导（见中国专利文献CN1061790A），其优点是配制方便，但氯化钾价格较高，温度只能达到-12℃，不能达到更低的温度。

本发明的目的就在于研究配制出具有固定的或窄范围的凝固温度或熔化温度的蓄冷液。本发明的蓄冷液可以提供不同的低温温度范围。因此采用本发明的蓄冷液作为冷源可以把电冰箱、电冰柜的功能分不同低温温度区段向外延伸，使得所提供的低温范围与一般民用及卫生防疫等部门的需求相符。将本发明的几种不同的蓄冷液分别在电冰箱、电冰柜的不同低温冰室中冻固后，单独使用或配合使用，可作为不同低温的小型便携保冷用装置的“冷源”，配合使用时，可延长深低温的保冷时间。本发明的另一个目的是研制出蓄冷量大、化学及物理性质稳定、又可以安全地多次反复使用的蓄冷液，而且使其配制工艺方法简单、易行，成本低廉，产品价格便宜。

本发明以传热学、溶解学、以及热力学的“相平衡”有关原理为依据，研制了几种组成相似而浓度范围不同的蓄冷液，选定一合适的浓度时，它们可具有确定的或窄范围的凝固温度及熔化温度，例如可分别为0℃至-0.5℃，-13℃至-14℃，-16℃至-17℃。这几种蓄冷液在相变过程中所能提供的低温温度区段，正是在0℃至-20℃之间，可分别用一般电冰箱、电冰柜方便地将其冻固而蓄冷。

本发明的一种蓄冷液，由0.0002%～1.0%（重量百分数）的硬脂酸盐，0.0004%～2.0%（重量百分数）的表面活性剂，其余为水所组成。这种蓄冷液简称DW₁系列。

本发明的另一种蓄冷液，含有0.0002～1.0%（重量百分数）的硬脂酸盐，0.0004%～2.0%（重量百分数）的表面活性剂，10%～29%（重量百分数）的氯化铵或氯化钠和水。这种蓄冷液简称DW₂系列。

为了使蓄冷液的凝固点（或熔点）更有所降低，降低至-18℃左右，以在蓄冷液DW₂中加入5%-28%（重量百分数）硝酸钾为佳，从而形成蓄冷液DW₃系列。在DW₁系列中的一种蓄冷液以由0.015%～0.7%（重量百分数）的硬脂酸盐，0.015%-1.0%（重量百分数）的表面活性剂，其余为水所组成为佳。在DW₂系列中的蓄冰液又以含有0.015%～0.7%（重量百分数）的硬脂酸盐，0.015-1.0%（重量百分数）的表面活性剂，10-27.5%（重量百分数）的氯化铵或氯化钠和水为佳。

所用的硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸锌、硬脂酸镁其中一种，又以硬脂酸镁为更佳。

所使用的表面活性剂可以是阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂，非离子型表面活性剂其中的一种或洗衣粉、洗涤灵其中的一种。阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸铵、二萘基甲烷二磺酸钠其中的一种，阳离子型表面活剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基吡啶盐酸盐其中的一种;非离子型表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、三甘油单硬脂酸酯其中的一种。选用硬脂酸盐（例如硬脂酸镁），这种价廉无毒的细粉状物均匀地悬浮于水中，其大量微粉在水冻固时干扰冰晶中水分子的规则排列，使冻胀程度下降，从而免除蓄冷液容器的损坏，有利于多次反复使用，表面活性剂的功用是使硬脂酸盐（例如硬脂酸镁）能在水中稳定悬浮。

DW₁、DW₂、DW₃的配制方法如下：

DW₁的配制法，将规定量的硬脂酸盐（例如硬脂酸镁）和规定量的表面活性剂（例如十二烷基苯磺酸钠）一齐（或一先一后）倾入容器（例如玻璃烧杯或配制罐）中，再加入需要量的水（自来水、蒸馏水、离子交换水其中的一种），搅拌（例如用电搅拌器搅拌）至形成均匀的乳白色半透明液，而成DW₁蓄冷液，其搅拌速度对产品质量没有什么影响。

DW₂的配制法，将规定量的氯化铵或氯化钠置于容器（例如玻璃烧杯或配制罐）中，再向容器中加入规定量的已配制好的DW₁液，边加入DW₁液边进行搅拌，搅拌至氯化铵或氯化钠溶解完全为止，若还需要加水，则加入需要量的水，搅拌混合均匀，搅拌速度对产品质量没有什么影响。

DW₃的配制法，将规定量的氯化铵或氯化钠和规定量的硝酸钾置于容器中，加入规定量的已配制好的DW₁液，边加入DW₁液边进行搅拌，搅拌至氯化铵或氯化钠及硝酸钾完全溶解为止，若还需要加水，则加入需要量的水，搅拌混合均匀，搅拌速度对产品质量没有什么影响。

蓄冷液DW₁、DW₂、DW₃系列作为“冷源”而将电冰箱、电冰柜的功能向外延伸的工作原理为：当把蓄冷液DW₁等放入温度比其凝固点低5度以上的电冰箱、电冰柜中冻固时，因生成特定组成的固态混合物（等同于或近似于低共熔混合物），而放出大量的凝固热及结晶热，从而“蓄冷”;把冻固了的蓄冷液由电冰箱、电冰柜移出，放入小型保温器后，在蓄冷液逐渐熔化的过程中将吸入大量的熔化热及溶解热，并且其温度一直保持在其熔点附近的低温范围内，从而起到“保冷”的作用。根据具体的保冷需求，可以单独使用DW₁、DW₂及DW₃其中的一种，也可将DW₂或DW₃深低温蓄冷液与DW₁配合使用。因为放置DW₂、DW₃冷源的保温容器不能绝对隔热，外界温度的影响不能完全杜绝，而DW₂及DW₃的熔化温度相当低，例如可以是-13℃至-14℃及-16℃至-17℃。以外界气温为25℃为例，则熔化温度与外界温度差过大，散热与熔化过程必然进行得相当快，而导致冷源维持其熔点附近深低温的时间较短。若与DW₁配合使用，将DW₁冷源置于DW₂或DW₃冷源的外围，使深低温冷源在DW₁所提供的0℃左右的环境中熔化，大大减小了温差，使熔化过程大大减缓，因而维持其熔点深低温的时间将大大延长。

本发明的蓄冷液的优点在于：

1.本发明的蓄冷液具有固定或窄范围的凝固温度或熔化温度，可以提供不同的低温温度范围，而且所提供的低温范围与一般民用及卫生防疫等部门的要求相符，

2.本发明的蓄冷液蓄冷量大，DW₁的蓄冷量大于330kJ/kg，DW₂的蓄冷量大于300kJ/kg，DW₃的蓄冷量近于300kJ/kg。

3.本发明的蓄冷液冻固时的膨胀度比纯水结冰时的膨胀度小，减少了容器冻裂的可能性，有利于蓄冷液安全多次地反复使用。

4.本发明的蓄冷液的化学及物理性质稳定，无毒，无气味。在配制及使用过程中均无环境污染。

5.本发明的几种蓄冷液的配制工艺方法简单，易行，成本低廉，产品价格便宜。

6.本发明的几种蓄冷液可以配合使用，例如可以将DW₁与DW₂或DW₃配合使用。若将DW₁冷冻置于DW₂或DW₃冷源的外围，使深低温冷源在DW₁所提供的接近0℃的环境中熔化，可大大地减小温差，使熔化过程大大减缓，因而维持其熔点深低温的时间将大大延长。

用以下实施例对本发明的产品及其工艺方法作进一步的说明，将有助于对本发明及其优点的理解，而不作为对本发明保护范围的限定，本发明的保护范围由权利要求来决定。

实施例1

本实施例中的蓄冷液为DW₁系列中的一种蓄冷液，它由0.03%（重量百分数）的硬脂酸镁，0.10%（重量百分数）的十二烷基苯磺酸钠（表面活性剂），其余为水所组成。

将0.3克硬脂酸镁和1克十二烷基苯磺酸钠一齐放入2000毫升的烧杯中，再加入998.7克自来水，用电搅拌器搅拌至形成均匀的乳白色半透液。实验表明该蓄冷液于-10℃（可在-5℃至-12℃冻固）冻固后，体积膨胀比纯水冻成冰的体积膨胀量下降约20%。在气温25℃至29℃的条件下，在盛有550克已冻固的DW₁作“冷源”的小型的可密闭的双层塑料箱中放入3500克初温为6℃的饮料，可使饮料保持清凉适口的12℃以下的时间长达17个小时，该蓄冷液在-0.5℃至0℃熔化时，熔化热为332kJ/kg。

实施例2

本实施例中的蓄冷液为DW₂系列中的蓄冷液。它含有0.03%（重量百分数）的硬脂酸镁，0.10%（重量百分数）的十二烷基苯磺酸钠（表面活性剂），19%（重量百分数）的氯化铵和水

用实施例1所述的方法，用0.3克硬脂酸镁，1克十二烷基苯磺酸钠和808.7克自来水，配成DW₁蓄冷液。

将190克氯化铵置于2000毫升的烧杯中，将配制好的DW₁蓄冷液加入到盛有190克氯化铵的2000毫升的烧杯中，边加入DW₁液，边进行搅拌（例如用电搅拌器搅拌），搅拌至氯化铵完全溶解。

为了疫苗的运输，需要-20℃至0℃或-20℃至8℃的低温环境。实验表明，每支2立方厘米的玻璃瓶封装的疫苗共100支，以塑料方瓶盛装的720克DW₂蓄冷液冻固后作为主冷源，外围配用冻固了的1100克DW₁蓄冷液，共同置于双层塑料便携提箱中携出。在气温为22℃的条件下，箱内保持-14℃至0℃的时间为10小时，保持-14℃至8℃的时间约为23小时。实验结果表明该DW₂蓄冷液在-14℃至-13℃的范围内熔化时，熔化热为303kJ/kg。

实施例3

本实施例中的蓄冷液为DW₃系列中的蓄冷液。它含有0.03%（重量百分数）的硬脂酸镁，0.1%（重量百分数）的十二烷基苯磺酸钠（表面活性剂），16%（重量百分数）的氯化铵，8%（重量百分数）的硝酸钾和水。

用实施例1所述的方法，用0.3克硬脂酸镁，1克十二烷基苯磺酸钠和758.7克自来水配制成DW₁蓄冷液。

再将160克氯化铵和80克硝酸钾置于2000毫升的烧杯中，将配制好的DW₁蓄冷液加入到盛有160克氯化铵和80克硝酸钾的2000毫升的烧杯中，边加入DW₁液，边进行搅拌（例如用电搅拌器搅拌），搅拌至氯化铵和硝酸钾完全溶解。实验测得该DW₃蓄冷液在-17℃至-16℃熔化时，熔化热为298kJ/kg.

Claims

1、一种蓄冷液，其特征是，由0.0002%～1.0%(重量百分数)的硬脂酸盐，0.0004%～2.0%(重量百分数)的表面活性剂，其余为水所组成。

2、根据权利要求1的一种蓄冷液，其特征是，所说的硬脂酸盐为硬脂酸镁。

3、根据权利要求1的一种蓄冷液，其特征是，所说的表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂其中的一种或洗衣粉、洗涤灵其中的一种。

4、根据权利要求3的一种蓄冷液，其特征是，所说的阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸铵、二萘基甲烷二磺酸钠其中的一种，阳离子型表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基吡啶盐酸盐其中的一种，非离子型表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、三甘油单硬脂酸酯其中的一种。

5、另一种蓄冷液，其特征是，含有0.0002%～1.0%（重量百分数）的硬脂酸盐，0.0004%～2.0%（重量百分数）的表面活性剂，10%～29%（重量百分数）的氯化铵或氯化钠和水。

6、根据权利要求5的另一种蓄冷液，其特征是，所说的硬脂酸盐为硬脂酸镁。

7、根据权利要求5或6的另一种蓄冷液，其特征是，还含有5%～28%（重量百分数）的硝酸钾。

8、根据权利要求5的另一种蓄冷液，其特征是，所说的表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂其中的一种或洗衣粉、洗涤灵其中的一种。

9、根据权利要求8的另一种蓄冷液，其特征是，所说的阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸铵、二萘基甲烷二磺酸钠其中的一种，阳离子型表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基吡啶盐酸盐其中的一种，非离子型表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、三甘油单硬脂酸酯其中的一种。