CN112048287A - 环保型的制冷剂及其冷敷包、饮料罐 - Google Patents

环保型的制冷剂及其冷敷包、饮料罐 Download PDF

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Abstract

本发明的环保型的制冷剂，属于制冷剂的技术领域，解决现有技术的产品不环保的技术问题。该制冷剂采用三元化学反应物质作为制冷剂进行制冷，及其使用该制冷剂的冷敷包和饮料罐。三元化学反应所使用的原料及反应产物均不具爆炸性、安全环保和制冷性能优良。本发明用以完善制冷剂的功能，满足人们对制冷剂环保的要求。

Description

环保型的制冷剂及其冷敷包、饮料罐
技术领域
本发明属于制冷剂的技术领域，尤其涉及一种环保型的制冷剂及其冷敷包、饮料罐。
背景技术
制冷剂，又称冷媒、致冷剂、雪种，与人们的生活息息相关，例如，各种热机中借以完成能量转化的媒介物质。这些物质通常以可逆的相变，利用气-液相变的吸热性质制冷，需要消耗能源(电能)，属于物理制冷。日常生活中有一类应用例如，冷敷袋，可以采用内装冷块，或是，内装制冷剂，又例如，在饮料罐内放置制冷剂，来降低饮料的温度。这类应用属化学制冷，自发进行的一次性反应，不消耗能源。
现有技术中，公开号“CN202358496U”,公开了“可降温饮料带”，如图1所示，包括可降温饮料带为一个加厚的带状的带子,该加厚部分各分为多个独立的空间,该空间分别由隔板分隔开成为药兜,每个药兜内放有八水合氢氧化钡晶体粉末和氯化铵粉末,该两种晶体粉末由抽拉隔片隔开，在带子的两端分别设有可粘贴的粘条。该可降温饮料带结构简单,使用方便,很好的起到了降温制冷的作用,饮用方便,夏天使用口感更好。
现有技术中，常用的制冷剂为氢氧化钡和氯化铵在反应时进行吸收环境热量，从而进行降温。
本案发明人发现，现有技术中至少存在以下缺陷：
1.氢氧化钡和氯化铵在进行吸热反应的同时，反应产生氯化钡，氯化钡的物理特性为放置在湿空气中又重新吸收二分子结晶水，易溶于水，溶于甲醇，不溶于乙醇、乙酸乙酯和丙酮等，但是，氯化钡是剧毒品，作为制冷剂使用时，必须考虑人的安全，因此，现有技术的制冷剂未考虑环保和安全的问题。
2.氢氧化钡和氯化铵在进行吸热反应的同时，会生成氨气，氨气的物理特征是具有强刺激性，如果封装密封性差，氨气外漏，致使人吸入后产生头晕等现象，因此，现有技术的制冷剂未考虑环保的问题。
3.现有技术的制冷剂原料仍在使用的NH4NO3KNO3等原料属爆炸品，其中NH4NO3更是严格管控物资，应当禁止使用。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型的制冷剂，解决现有技术的产品不环保的技术问题。
一方面提供一种安全环保型的制冷剂，采用三元化学反应物质作为制冷剂进行制冷，例如，所述三元化学反应物质由A组物质、B组物质和C组物质混合而成，其中：
A组物质为制冷反应结晶水合物；B组物质为无机盐溶质；C组物质为带结晶水或不带结晶水的无机盐；
在A组物质与B组物质进行吸热反应过程中，C组物质能够将该吸热反应的产物进行转换；
其中，A组物质，提供冷媒反应必须的水合物原料；B组物质，溶解水合物，生成水并吸热；C组物质，促进冷媒反应完全，并对反应原料和反应产物进行无害化处理，满足安全环保的要求。
例如，氢氧化钡和氯化铵参与反应过程中产生氯化钡的和氨气，其产物氯化钡与硫酸钠反应，生成产物为无毒稳定沉淀硫酸钡，使反应产物无毒化。
在一个优选或可选的实施方式中，所述氢氧化钡为八水-氢氧化钡和/或所述硫酸钠为无水硫酸钠。反应生成的水也能吸收一次反应产物中的氨气，提高反应产物的环保安全性。
在一个优选或可选的实施方式中，A组物质为NaC2H3O2·3H2O、Na2HPO4·12H2O、Na3PO4·12H2O、Ba(OH)2·8H2 O、CaCl2·6H2O中的至少一种；
B组物质为(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2CO3、NH4HCO3、(NH4)3PO4、(NH4)H2PO4、(NH4)2HPO4中的至少一种；
C组物质是无机盐改进剂，为Na2SO4·10H2O、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O中的至少一种，或是为，Na2SO4、CuSO4、FeSO4、(NH4)2SO4、K2SO4中的至少一种。
在一个优选或可选的实施方式中，A组物质、B组物质和C组物质质量份数为(150～170)份：(75～85)份：(60～80)份，或是，或是，(65～75)份：(32～38)份：(30～35)份。
在一个优选或可选的实施方式中，所述氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠的质量比为：(29～31)：(15～18)：(13.5～14.5)。
在一个优选或可选的实施方式中，所述A组物质为氢氧化钡、所述B组物质为氯化铵和所述C组物质为无水硫酸钠，其质量份数为：(150～170)份：(75～85)份：(70～80)份，或是，
所述A组物质为氢氧化钡、所述B组物质为氯化铵和所述C组物质为十水硫酸钠，其质量份数为(65～75)份：(32～38)份：(30～35)份。
另一方面提供一种冷敷包，包括以上部分或全部所述的环保型制冷剂。
另一方面提供一种饮料罐，包括壳体(5)，壳体(5)上设置有顶盖(1)和载液部(2)，在所述壳体(5)内设置有分隔膜(6)、盒体(3)，所述分隔膜(6)至于所述盒体(3)上方，其中：
分隔膜(6)上盛放如以上部分或全部所述环保型制冷剂中的一种或两种物质，另外二种或一种物质放置在所述盒体(3)内，或是，所述制冷剂均放置在所述盒体(3)内，所述盒体(3)内设有凸起(31)；所述盒体(3)与所述壳体(5)活动连接：
推动所述盒体(3)，所述凸起(31)能够刺破所述分隔膜(6)，所述制冷剂的各个组分得以接触，以降低所述载液部(2)内液体的温度，或是，
推动所述盒体(3)，所述凸起(31)能够刺破所述分隔膜(6)，手持所述壳体(5)摇晃，以降低所述载液部(2)内液体的温度。
在一个优选或可选的实施方式中，所述盒体(3)与所述壳体(5)之间设置有复位件(32)，所述复位件(32)，在所述壳体(5)与所述盒体(3)产生相对位移时，通过所述复位件(32)复位；
所述复位件(32)以弹性材料制成；所述盒体(3)以一端开个结构设置，开口端设有密封膜。
在一个优选或可选的实施方式中，所述复位件(32)以弧形型结构设置，弧形型结构的一端与嵌入所述壳体(5)内壁，另一端嵌入所述盒体(3)侧壁底端。
一方面提供一种环保型制冷剂，由氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠组成。
在氢氧化钡和氯化铵反应产生氯化钡的和氨气的过程中，其产物氯化钡与硫酸钠反应，其产物为硫酸钡，硫酸钡的物理特征是无毒无污染，因此，该组分能够进一步的反应，中和一次反应的污染产物氯化钡。
在一个优选或可选的实施方式中，所述氢氧化钡为八水-氢氧化钡和/或所述硫酸钠为无水硫酸钠。能够中和一次反应的中氨气。
在一个优选或可选的实施方式中，所述氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠的质量比为：(29～31)：(15～18)：(13.5～14.5)，合理配比，经济性高，降低生产成本。
在一个优选或可选的实施方式中，所述氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠的质量份数为：(150～170)份：(75～85)份：(70～80)份，
或是，(65～75)份：(32～38)份：(30～35)份。
在一个优选或可选的实施方式中，所述氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠均为粉末。粉末的目的在于，便于存放，缩短反应时间。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：
本案所采用采用三元化学反应物质作为制冷剂进行制冷，对反应原料和反应产物进行无害化处理，满足安全环保的要求。
另一方面提供一种冷敷袋，例如，家中或出行时携带，冷敷袋内放置以上物质，使用时，摇晃冷敷袋即可制冷，且不污染环境。
另一方面，提供一种饮料罐，包括壳体，壳体上设置有顶盖和载液部，在所述壳体内设置有分隔膜、盒体，所述分隔膜至于所述盒体上方，分隔膜上盛放以上部分或全部所述制冷剂中的一种或两种物质，另外二种或一种物质放置在所述盒体内，或是，所述制冷剂均放置在所述盒体内，所述盒体内设有凸起；所述盒体与所述壳体活动连接：推动所述盒体，所述凸起能够刺破所述分隔膜，所述制冷剂的各个组分得以接触，以降低所述载液部内液体的温度，或是，推动所述盒体，所述凸起能够刺破所述分隔膜，手持所述壳体摇晃，以降低所述载液部内液体的温度。使用该组合物的饮料罐，在保证制冷的同时且无污染物，更加的环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的饮料罐示意图；
图2为本发明的饮料罐的示意图；
图3为本发明的饮料罐中盒体的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
为使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
一方面提供本案一种安全环保型的制冷剂，采用三元化学反应物质作为制冷剂进行制冷，例如，所述三元化学反应物质由A组物质、B组物质和C组物质混合而成，其中：
A组物质为制冷反应结晶水合物；B组物质为无机盐溶质；C组物质为带结晶水或不带结晶水的无机盐；
在A组物质与B组物质进行吸热反应过程中，C组物质能够促进该吸热反应并对反应产物进行无害化转换。
进行转换；
其中，A组物质，提供冷媒反应必须的水合物原料；B组物质，溶解水合物，生成水并吸热；C组物质，促进冷媒反应完全，并对反应原料和反应产物进行无害化处理，满足安全环保的要求。
需要指出的是C组物质可以是含结晶水的盐，也可以是不含结晶水的盐，当为不含结晶水的盐时，由于A组物质采用带结晶水多的物质，加大A组物质反应用量，确保A组物质能够与B组物质反应充分。C组物质为是含结晶水的盐时，可以提供晶体水，能够促进A组物质能够与B组物质的吸热反应，并且确保吸热反应产物转换为无毒物质。
在一个优选或可选的实施方式中，A组物质为NaC2H3O2·3H2O、Na2HPO4·12H2O、Na3PO4·12H2O、Ba(OH)2·8H2O、CaCl2·6H2O中的至少一种；
B组物质为(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2CO3、NH4HCO3、(NH4)3PO4、(NH4)H2PO4、(NH4)2HPO4中的至少一种；
C组物质是无机盐改进剂，为Na2SO4·10H2O、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O中的至少一种，或是为，Na2SO4、CuSO4、FeSO4、(NH4)2SO4、K2SO4中的至少一种。
三元反应不一定是单一的三原料种进行反应，考虑到经济性和降低吸热反应的时间和制冷效果，A组物质、B组物质或C组物质采用各组的一种或几种物质混合后，进行反应。
在一个优选或可选的实施方式中，A组物质、B组物质和C组物质质量份数为(150～170)份：(75～85)份：(60～80)份，或是，或是，(65～75)份：(32～38)份：(30～35)份。提供一组最优的C组物质含有结晶水和不含结晶水的配比，反应时间短。
在一个优选或可选的实施方式中，所述氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠的质量比为：(29～31)：(15～18)：(13.5～14.5)。
在一个优选或可选的实施方式中，所述A组物质为氢氧化钡、所述B组物质为氯化铵和所述C组物质为无水硫酸钠，其质量份数为：(150～170)份：(75～85)份：(70～80)份，或是，
所述A组物质为氢氧化钡、所述B组物质为氯化铵和所述C组物质为十水硫酸钠，其质量份数为(65～75)份：(32～38)份：(30～35)份，如下，
制冷剂采用由氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠组成。在氢氧化钡和氯化铵反应产生氯化钡的和氨气的过程中，其产物氯化钡与硫酸钠反应，其产物为硫酸钡，硫酸钡的物理特征是无毒无污染，因此，该组分能够进一步的反应，转换一次反应的污染产物氯化钡为硫酸钡。
作为可选的实施方式，氢氧化钡为八水-氢氧化钡和/或硫酸钠为无水硫酸钠。该组分的设置，反应后的产物为粘稠状，反应生成的水也能吸收一次反应产物中的氨气，因此，降低包装产物密封性的要求。
作为可选的实施方式，氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠的质量比为：(29～31)：(15～18)：(13.5～14.5)，例如，氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠的质量份数为：(150～170)份：(75～85)份：(70～80)份，或是，(65～75)份：(32～38)份：(30～35)份。
进一步的，作为本案组分质量优选的配比为：(29.8～30)：(15～18)：(13.5～14.2)，通过以下实验数据进行说明：通过三组物质的混合并搅拌后，降低外围水的温度实验：
在实验一：实验配比如表一，以降低外围水的温度为例，水的容积为250ml；
A为8水-氢氧化钡粉末；
B为氯化铵粉末；
C为无水-硫酸钠；进行搅拌后的数据为：
Figure BDA0002687895870000091
Figure BDA0002687895870000101
表一表二为该配比在不同时间内的外围水温度变化，加粗部分为最低温度；
Figure BDA0002687895870000102
表二
在实验误差允许范围内，在C做消毒剂的情况下，A与B的配比在2：1和60：31时制冷效果无差别，水的起始温度为30℃时，至少需要A＝170g的配比，可使外围水温度在5min之内下降到10℃以内；
需要大于A＝150g的配比，可使外围水温度在6min内下降到10℃以内。可以得出，为满足时间上的要求，避免使用时等待时间过程，A＝150g的配比，即为上述所述的质量配比；
在外围水的起始温度为20℃时，需要至少A＝65g的配比，可使外围水温度在5min之内下降到10℃以内。
在大于A＝75g的配比时,A对制冷有略微抑制作用，在A为75g配比到170g之间，可使最低温少下降0到1℃左右之间：
在小于A＝75g的配比时，A对制冷有略微促进作用，可使最低温多下降0到1℃左右之间。
实验二：为节约经济成本，实验得出精确的实验质量配比，见下表格三和四：
Figure BDA0002687895870000111
Figure BDA0002687895870000121
表三
Figure BDA0002687895870000131
表四
表三和表四，得出最优选C的配比用量，实验说明，并非C的用量越多越好，如下：
1.加粗数据为外围水达到的最低温度；
2. 28.5g的C的体积近似等于10g的A、5g的B和4.7g的C的总体积，目的在于对比增加A＝10g的制冷配比与增加等体积的A的制冷差别；
可以得出如下结论：
1.在标准配比的基础上过量28.5g的C，均不同程度的减缓反应速率，随着配比量的增大而越加缓慢反应。配比量为A＝60g时减缓程度不明显，在配比量达到A＝150g时完全反应所需时间大概增长1min；
2.外围水制冷至最低温11℃左右的前提下，在标准配比的基础上过量28.5g的C，均使得制冷最低温少下降1℃左右；
3.外围水制冷至最低温11℃左右的前提下，在标准配比的基础上,C过量越多，对制冷最低温和反应的快慢的抑制越强。基础配比量越大，此现象愈加明显；
4.在制冷至十度以内时，确保充分除钡的情况下，尽量减少C的投料。
因此，在确定八水-氢氧化钡、氯化铵和无水-硫酸钠的质量配比为：(29.8～30)：(15～18)：(13.5～14.2)是最佳的质量配比。
在一个优选或可选的实施方式中，氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠均为粉末。粉末状更加利用反应的充分，一般的，通过摇晃这三种物质，可以反应的更充分，缩短反应时间。
另一方面提供一种冷敷包，包括以上部分或全部的环保型制冷剂。本案所提供的冷敷包为一次性用，使用时，通过摇晃使其三种物质反应更充分，以制成在烫伤或碰撞导致的肿胀时用的冷敷包。
另一方面提供一种饮料罐，如图2和图3所示，包括壳体5，壳体5上设置的顶盖1和载液部2，在壳体5内设置有分隔膜6、盒体3，载液部2在分隔膜6上方，分隔膜6，例如，铝膜，分隔膜6至于盒体3上方，分隔膜6上盛放以上部分或全部制冷剂中的一种或两种物质，另外二种或一种物质放置在盒体内，或是，制冷剂均放置在盒体内3，盒体3内设有凸起31，盒体3与壳体5活动连接：推动盒体3，凸起31能够刺破分隔膜6，制冷剂的各个组分得以接触，以降低载液部内液体的温度，或是，推动盒体3，凸起31能够刺破分隔膜，手持壳体摇晃，以降低载液部内液体的温度。
盒体3与壳体5活动连接，例如，盒体3与壳体5之间设置有复位件32，盒体3，例如，一端开口的圆柱体，开口部分密封。在壳体5与盒体3产生相对位移时，通过复位件32复位。通过设置复位件32，能够使盒体3复位，复位后的盒体再次推动，凸起31与分隔膜6再次接触，致使在分割膜6上形成孔的直径增大，使得被分隔膜6分开的物质，在盒体3内进行接触并进行吸热，从而降低载液部2内液体的温度，载液部2内放置纯净水或啤酒或饮料或牛奶等。
作为可选的实施方式，盒体3与壳体5之间设置有复位件32，复位件32，在壳体3与盒体5产生相对位移时，通过复位件复位32，复位件32以弹性材料制成，并且盒体3以一端开个结构设置，开口端设有密封膜。复位件32以弧形型结构设置，弧形型结构的一端与嵌入壳体5内壁，另一端嵌入盒体5侧壁底端，例如，复位件32以弧形型结构设置，例如，采用倒“U”型结构设置，“U”型结构设置可以是面状结构，或是线装结构设置，采用“U”型结构设置为面状结构，面状结构的所产生的弹力大，易于饮料罐在使用时的操作。如，盒体3放置粉末时，复位件32以盒体3为轴对称设置，在盒体3侧壁底端设置孔34，“U”型结构一端嵌入孔34内与盒体3连接为一体，另一端与壳体5内壁固定。
推动盒体3向上移动时，凸起31刺破分隔膜6，此时，“U”型结构一端发生弹性形变，如，“U”型结构一端向上发生位移并产生弹性形变，人手脱离盒体3时，由于弹力作用，盒体3在“U”型结构作用下，向下移动实现复位，使得上述的环保型制冷剂得以接触，或是，摇晃壳体5后，使凸起31刺破分隔膜6，放置3-5分钟后，即可使用。
作为可选的实施方式，壳体5底部设有底盖，底盖上设有易拉环。
以上对本发明所提供的方法及其产品进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明创造原理的前提下，还可以对发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种安全环保型的制冷剂，其特征在于，采用三元化学反应物质作为制冷剂进行制冷。
2.根据权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，所述三元化学反应物质由A组物质、B组物质和C组物质混合而成，其中：
A组物质为制冷反应结晶水合物；B组物质为制冷反应无机盐溶质或是结晶水溶质；C组物质为带结晶水或不带结晶水的无机盐；
在A组物质与B组物质进行吸热反应过程中，C组物质能够促进该吸热反应并对反应产物进行无害化转换。
3.根据权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，A组物质为NaC2H3O2·3H2O、Na2HPO4·12H2O、Na3PO4·12H2O、Ba(OH)2·8H2O、CaCl2·6H2O中的至少一种；
B组物质为(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2CO3、NH4HCO3、(NH4)3PO4、(NH4)H2PO4、(NH4)2HPO4中的至少一种；
C组物质是制冷反应的无机盐改进剂，为Na2SO4·10H2O、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O中的至少一种，或是为，Na2SO4、CuSO4、FeSO4、(NH4)2SO4、K2SO4中的至少一种。
4.根据权利要求1或2或3所述的环保型制冷剂，其特征在于，A组物质、B组物质和C组物质质量份数为(150～170)份：(75～85)份：(60～80)份，或是，或是，(65～75)份：(32～38)份：(30～35)份。
5.根据权利要求4所述的环保型制冷剂，其特征在于，所述氢氧化钡、氯化铵和硫酸钠的质量比为：(29～31)：(15～18)：(13.5～14.5)。
6.根据权利要求2、3、4、5或6所述的环保型制冷剂，其特征在于，所述制冷反应原料为均匀粉状。
7.一种冷敷包，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的环保型制冷剂。
8.一种饮料罐，包括壳体(5)，壳体(5)上设置有顶盖(1)和载液部(2)，其特征在于，在所述壳体(5)内设置有分隔膜(6)、盒体(3)，所述分隔膜(6)至于所述盒体(3)上方，其中：
分隔膜(6)上盛放如权利要求1至6任意一项所述环保型制冷剂中的一种或两种物质，另外二种或一种物质放置在所述盒体(3)内，或是，所述制冷剂均放置在所述盒体(3)内，所述盒体(3)内设有凸起(31)；所述盒体(3)与所述壳体(5)活动连接：
推动所述盒体(3)，所述凸起(31)能够刺破所述分隔膜(6)，所述制冷剂的各个组分得以接触，以降低所述载液部(2)内液体的温度，或是，
推动所述盒体(3)，所述凸起(31)能够刺破所述分隔膜(6)，手持所述壳体(5)摇晃，以降低所述载液部(2)内液体的温度。
9.根据权利要求8所述的饮料罐，其特征在于，所述盒体(3)与所述壳体(5)之间设置有复位件(32)，所述复位件(32)，在所述壳体(5)与所述盒体(3)产生相对位移时，通过所述复位件(32)复位；
所述复位件(32)以弹性材料制成；所述盒体(3)以一端开个结构设置，开口端设有密封膜。
10.根据权利要求9所述的饮料罐，其特征在于，所述复位件(32)以弧形型结构设置，弧形型结构的一端与嵌入所述壳体(5)内壁，另一端嵌入所述盒体(3)侧壁底端。
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