CN109916213A - 一种固液相变蓄热取暖袋 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固液相变蓄热取暖袋，属于取暖热水袋产品领域，所述取暖袋包括由固液相变材料和极性溶剂混合组成的蓄热材料，所述蓄热材料外依次包裹密封内胆层、中间强度层和可拆洗外套层；所述密封内胆层为气密耐高温透微波的薄膜；所述中间层为透微波高抗拉强度的布料。本发明根据固液相变潜热吸热大的原理，通过微波炉将固体材料转变为液体从而实现蓄热后作为热源实现取暖功能。该发明具有吸热量大，与传统电加热取暖袋相比加热时间短、放热持续时间长且使用时更加安全。

Description

一种固液相变蓄热取暖袋

技术领域

本发明属于取暖热水袋产品领域，具体地，涉及一种固液相变蓄热取暖袋。

背景技术

目前的取暖热水袋产品种类很多，大致可分为：灌水型、充电加热热水袋和由微波加热的热水袋。在微波加热的取暖袋中目前有三种形式。一种是由橡胶材料的袋子中内装自来水（普通水），通过微波炉加热，袋子中的水可更换或补充；另一种是棉织的袋子中装有植物的种子，在微波炉中加热时，种子吸热后取出再放热来取暖，如德国产的Fisher牌可披肩上的取暖袋；第三种是中国产的百敷宝、灸爱暖手宝，由圆形聚丙烯外壳内填充高分子材料，在微波炉中加热，取出后使用。

上述三种热暖产品均在微波炉中加热，由于微波炉本身加热时间控制精度高，可靠性强，一般不会像充电加热的热水袋出现漏电、短路、失控过热或爆破的危险。但这三种产品也各自存在一些缺点。充水后微波炉加热的要保持水充满，如有空气加热会膨胀，袋子中的水吸热有限，与传统的每次都灌入热水的热水袋的区别在于凉水可用微波加热；采用植物种子在微波炉加热的取暖袋是由于种子潮解而在微波作用下吸热，其吸热量非常有限，取出后使用中，放热温度低、放热时间短；第三种百敷宝牌暖手宝由于外壳是较硬的材料，取暖时与身体接触不像传统灌热水或充电那种柔和，使用时触感不舒服。

专利号CN201420378953.7，主题名称为 “一种新型微波炉加热取暖袋”的实用新型专利，其采用的壳体为硬质材料，使用时不舒服，适用性不强；相变材料为高分子聚合物，相变点温度单一，未提供相变材料组分优化比例，难以实施；若醋酸钠、聚乙二醇和石蜡三种组分中的其中一种含量低至2%以下，则无法实现其功能。

发明内容

为解决现有技术中有关取暖袋产品的缺点和不足，本发明从相变材料、组分配方、多层包覆材料等方面与现有技术均有不同并进行了改进，目的在于提供一种固液相变蓄热取暖袋，所述取暖袋采用内充可固液相变的烷烃并掺有一定量的极性溶剂作为蓄热材料，外依次包裹采用特定性能材料的三层防护层，通过微波使具有相变功能的蓄热材料吸热由固体变为液体，其蓄热量大，放热时间长，使用舒服。

一种固液相变蓄热取暖袋，所述取暖袋包括由固液相变材料和极性溶剂混合组成的蓄热材料，所述蓄热材料外依次包裹密封内胆层、中间层和可拆洗外套层；所述密封内胆层为气密耐高温透微波的薄膜；所述中间层为透微波高抗拉强度的布料。

作为对上述方案的进一步优化，所述固液相变材料包含质量百分数大于65%的直链烷烃，其余为非直链烷烃及少量杂质；进一步地，所述固液相变材料为单个碳原子数的单质直链烷烃或多个不同碳原子数的直链烷烃的混合物；进一步地，所述固液相变材料常温下为固体且其溶点低于90摄氏度。

作为对上述方案的进一步优化，所述极性溶剂为乙醇、辛醇、甲酰胺、乙二醇、吡咯烷酮和异丙醇中的一种，或其中的两种按1:1混合形成的混合溶剂。

作为对上述方案的更进一步优化，所述蓄热材料中固液相变材料的质量百分数为70-97%，其余为极性溶剂。

作为对上述方案的进一步优化，所述密封内胆层所用薄膜为聚四氟乙烯薄膜、可溶性聚四氟乙烯薄膜和氟化乙烯丙烯共聚物薄膜中的一种。

作为对上述方案的进一步优化，所述中间层所用材料为玻璃纤维高温布或纺纶布料。

有益效果：

1、本发明采用以直链烷烃为主要成分的相变材料，根据固液相变潜热吸热大的原理，通过微波炉将固体材料转变为液体从而实现蓄热后作为热源实现取暖功能。该发明具有吸热量大，与传统充电取暖袋相比放热持续时间长、加热时间短且使用时更加安全。可通过选择不同碳原子数的烷烃或多个不同原子数烷烃的混合物组合，改变其固液相变温度区间，针对不同取暖温度的需求进行组份调解，使其使用范围广。本发明不含任何电子元器件，在加热时和使用中没有安全隐患。在微波炉加热过程中，微波炉本身控制精度高，安全可靠，加热时间短，目前的家用微波炉均满足加热使其实现相变功能。在600瓦-1500瓦功率的微波炉中，每公斤相变材料加热到100摄氏度约为6-10分钟，根据温度需要可选择加长或缩短加热时间。所使用的材料无毒、无腐蚀性，安全环保。本发明可用来像以往热水袋那样取暖，也可以与有些药材合并起到理疗作用，具有很大的市场价值。

2、本发明在蓄热材料外依次包裹三层防护层，最内层为气密耐高温透微波的薄膜；中间包裹材料选择纺纶或玻璃纤维材料抗压、抗拉强度高且比较柔软，触感好；外层为可拆洗的柔软环保的棉布或绒布。最外层的目的在于缓冲热量或适度保温功能，并具有美观和贴身柔软等特点，且可拆洗或更换。

附图说明

图1是三种取暖热水袋放热时间对比图。

具体实施方式

所述取暖袋包括由固液相变材料和极性溶剂混合组成的蓄热材料，所述蓄热材料外依次包裹密封内胆层、中间层和可拆洗外套层；所述密封内胆层为气密耐高温透微波的薄膜；所述中间层为透微波高抗拉强度的布料。

所述固液相变材料以的直链烷烃为主要成分，含有质量百分数大于65%的直链烷烃，其余成分为非直链烷烃或正烷烃及少量杂质；所述固液相变材料为单个碳原子数的单质直链烷烃或多个不同碳原子数的直链烷烃的混合物；所述固液相变材料常温下为固体且其溶点低于90摄氏度。

所述极性溶剂为乙醇、辛醇、甲酰胺、乙二醇、吡咯烷酮和异丙醇中的一种，或其中的两种按1:1混合形成的混合溶剂。所述密封内胆层所用薄膜为聚四氟乙烯薄膜（PTFE）、可溶性聚四氟乙烯薄膜（PFA）和氟化乙烯丙烯共聚物薄膜（FEP）中的一种。所述中间层所用材料为玻璃纤维高温布或纺纶布料。所述外套层为可拆洗的柔软环保的棉布或绒布。

向固液相变材料中按照一定比例加入极性溶剂，混合制备蓄热材料，使得蓄热材料中固液相变材料的质量百分数为70-97%，其余百分比为极性溶剂，制备中可能会含有少量杂质。将混合好的蓄热材料装入密封内胆层（如可溶性聚四氟乙烯薄膜）袋中热封好后，再装入中间层，如纺纶（Kavla凯芙拉）袋中通过用高强度的纺轮线缝纫封口，外面再套上可拆洗的柔和布料的袋子即可。使用时将装有蓄热材料纺纶袋子从可拆洗外套布袋中取出，连同内部材料一起放入微波炉中，设置模式为微波模式，一般根据微波炉的功率大小加热5-10分钟达到烷烃或正烷烃由固体融化为液体即可从微波炉中取出，装入可拆洗的外套中即可使用。可根据取暖袋温度高低可下一次加热时适当增加或缩短加热时间。不装入最外层的可拆洗外套也可以使用。

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1 :

取800克固液相变材料，所述固液相变材料中主要成分为质量分数85%碳原子数为18-30的直链烷烃的混合物，其余15%为非直链烷烃及杂质；将所述固液相变材料装入25厘米长、20厘米宽的氟化乙烯丙烯共聚物薄膜（FEP）袋中，加入40克的辛醇和40克的乙二醇混合均匀所得的混合溶液。将FEP通过封口机热封，装入已制好25厘米长、20厘米宽的纺纶布袋中，用纺纶（kavla）线，在缝纫机上缝口。使用时，放入微波炉中加热6分钟，取出后装入26厘米长、21厘米宽的可拆洗棉绒布外套中即可取暖使用。

本发明可用来像以往热水袋那样取暖，也可以与有些药材合并起到理疗作用。图1给出了本发明实施例1(微波相变)、电加热和直接灌热水的三种取暖袋的放热时间对比数据。从图1中可以看出在相同起始温度和同样存放环境中，本发明实施例1制备的固液相变蓄热取暖袋放热时间最长，电加热热水袋次之，灌热水的热水袋放热时间最短。

实施例2

取900克固液相变材料，所述固液相变材料中主要成分为质量分数70%的正二十八烷，其余30%成分为非正二十八烷及少量杂质；将所述固液相变材料装入已制造好的30厘米长、25厘米宽的可溶性聚四氟乙烯薄膜（PFA）袋中，再加入90克的乙二醇并与固液相变材料混合均匀。采用热压封口机热封后，装入32厘米长、2 6厘米宽的玻璃纤维高温布袋中，用耐高温的高强度细线在缝纫机缝合后再放入输出功率为1000瓦微波炉里加热7分钟后，取出装入33厘米长、27厘米宽的可拆洗的棉布外套中即可使用。其放热时间在4.5h以上。

实施例3

取1000克固液相变材料，所述固液相变材料中主要成分为质量分数80%的正四十一烷，其余20%为非正四十一烷烃及少量杂质；将所述固液相变材料装入已制造好的30厘米长、25厘米宽的氟化乙烯丙烯共聚物薄膜(FEP)）袋中，再加入70克的吡咯烷酮和70克的辛醇并与正四十一烷烃混合均匀。采用热压封口机热封后，装入32厘米长、26厘米宽的纺轮纤维布袋中，用耐高温的高强度纺轮细线在缝纫机缝合后再放入输出功率为1500瓦微波炉里加热8分钟后，取出装入33厘米长、27厘米宽的可拆洗的棉布外套中即可使用。

本发明外形可以制作任意形状和大小，一般要考虑所加热微波炉的容量，就是加热时方便放入盒取出，不能太大，微波炉放不下，但可以折叠放入。本发明不含任何电子元器件，在加热时和使用中没有安全隐患。在微波炉加热过程中，控制精度高，安全可靠，加热时间短，在600瓦-1500瓦功率的微波炉中，每公斤相变材料加热到100摄氏度左右约为6-10分钟，根据温度需要可选择加长或缩短加热时间。所使用的材料无毒、无腐蚀性，安全环保。

需要说明的是，以上所述的实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种固液相变蓄热取暖袋，其特征在于：所述取暖袋包括由固液相变材料和极性溶剂混合组成的蓄热材料，所述蓄热材料外依次包裹密封内胆层、中间层和可拆洗外套层；所述密封内胆层为气密耐高温透微波的薄膜；所述中间层为透微波高抗拉强度的布料。

2.如权利要求1所述的一种固液相变蓄热取暖袋，其特征在于：所述固液相变材料包含质量百分数大于65%的直链烷烃,其余部分为非直链烷烃及少量杂质。

3.如权利要求2所述的一种固液相变蓄热取暖袋，其特征在于：所述固液相变材料常温下为固体且其溶点低于90摄氏度。

4.如权利要求2所述的一种固液相变蓄热取暖袋，其特征在于：所述固液相变材料为单原子数单质烷烃或多个不同原子数烷烃的混合物。

5.如权利要求1所述的一种固液相变蓄热取暖袋，其特征在于：所述极性溶剂为乙醇、辛醇、甲酰胺、乙二醇、吡咯烷酮和异丙醇中的一种，或其中的两种按1:1混合形成的混合溶剂。

6.如权利要求1-5任意一种所述的固液相变蓄热取暖袋，其特征在于：所述蓄热材料中固液相变材料的质量百分数为70-97%，其余为极性溶剂。

7.如权利要求1所述的一种固液相变蓄热取暖袋，其特征在于：所述密封内胆层所用薄膜为聚四氟乙烯薄膜、可溶性聚四氟乙烯薄膜和氟化乙烯丙烯共聚物薄膜中的一种。

8.如权利要求1所述的一种固液相变蓄热取暖袋，其特征在于：所述中间层所用材料为纺纶纤维布料或玻璃纤维高温布。