CN113932561B - 一种储冷储热块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于新材料技术领域，提供了一种储冷储热块及其制备方法。本申请所提供的储冷储热块包括中空的导热壳体，至少一个贯通孔道贯穿该导热壳体，导热壳体的内侧壁与贯通孔道的外侧壁之间形成腔体，该腔体用于容纳高比热容液体和/或高比热容金属粉末；在导热壳体上设有使腔体密闭或与外界连通的填充口，填充口具有可插入或拔出的销体。本申请所提供的储冷储热块通过结构设计促进了吸热和放热过程中的热能传递，增大了换热效率；同时，在其腔体内容纳有高比热容液体和/或高比热容金属粉末，增加了储冷储热块的储冷或储热能力，延长了保冷或保热的时间，并可重复利用。
Description
技术领域
本发明属于新材料技术领域，特别涉及一种储冷储热块及其制备方法。
背景技术
传统的冷饮的获取方式通常有两种：将常温的饮品放入冰箱中冷藏或在饮品中加入冰块。前者降温过程所需的时间较长，而后者在冰块融化时将产生液态水，从而影响饮品的口感；尤其当被降温饮品是酒类时，后者的缺陷更为明显。
可重复使用的金属储冷块又名金属冰块，是一种具有中空结构的空心金属块，利用金属的可重复使用以及热传导两个特性，将其放置于冰箱冷冻柜中降温后实现储冷功能。在使用时直接取代传统冰块，放置于饮料中，可消除传统冰块融化过程冲淡饮料浓度的不足，因而在许多高级餐厅与家庭厨房中逐渐受到人们的喜爱。
然而，由于单纯使用单层金属的中空设计，加上未经热力学分析与计算，市售的金属储冷块都普遍存在储冷度不足、保冷时间短暂的缺点；此外，市售的金属储冷块只能用于储冷，用途单一。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种储冷储热块及其制备方法。
为解决上述技术问题，本申请的第一方面提供了一种储冷储热块，其包括中空的导热壳体，至少一个贯通孔道贯穿所述导热壳体，所述导热壳体的内侧壁与所述贯通孔道的外侧壁之间形成腔体，所述腔体用于容纳高比热容液体和/或高比热容金属粉末；在所述导热壳体上设有使所述腔体密闭或使所述腔体与外界连通的填充口，所述填充口具有可插入或拔出的销体。
相对于现有技术而言，本申请至少具有如下有益效果：
本申请所提供的储冷储热块，在导热壳体的基础上设置有贯通孔道，可有效增加储冷储热块的内部腔体与其内容物的接触面积，有利于吸热和放热过程中的热能传递，从而增大换热效率。本申请所提供的储冷储热块不仅可达到储冷效果、用于替代传统冰块对食物或饮品降温；也可达到储热效果、同于保温，并可重复应用于储冷或储热。此外，本申请所提供的储冷储热块，在其腔体内容纳有高比热容液体和/或高比热容金属粉末，在高比热容液体的基础上，高比热容金属粉末可增加储冷储热块的储冷或储热的能力，延长保冷或保热的时间。
优选地，所述导热壳体为金属壳体，金属壳体具有较好的导热性，例如，所述导热壳体的材料可以为不锈钢、银、铜、铝或其他导热性能良好的金属材料。
更优选地，所述导热壳体选自食用级不锈钢壳体或医用级不锈钢壳体。食用级或医用级不锈钢例如可以为奥氏体不锈钢304L、奥氏体不锈钢361L、或高氮无镍奥氏体不锈钢(X15CrMnMoN 17113)等，本申请所提供的储冷储热块可用于加入饮品、食品中实现制冷或保温，有可能接触人体的口腔、皮肤，采用食用级不锈钢或医用级不锈钢作为导热壳体的材料，更有利于食品安全。
优选地，所述导热壳体为正方体或长方体，正方体或长方体的导热壳体具有六个表面，其中两两表面相对，所述贯通孔道贯穿所述导热壳体任意两个相对的面。当导热壳体为正方体或长方体时，储冷储热块的外形与传统冰块的外形更为接近，更易于被大众接受。
优选地，所述贯通孔道的外侧壁上设有若干向所述腔体内部延伸的导热内肋片，在腔体内增设导热内肋，可进一步增大热交换过程中的接触面积，有利于吸热和放热过程中的热能传递，进一步增大换热效率，实现快速的制冷或保温效果。
更优选地，所述导热内肋片延伸至所述导热壳体的内侧壁，从而将储冷储热块的腔体分割成若干个换热区域，更进一步地增大换热效率。
另外，腔体中容纳的高比热容液体可以选自水、油或蜡中的至少一种；高比热容金属粉末可以选自铝粉、锌粉、锡粉或钛粉中的至少一种。
本发明的第二方面提供了第一方面所述的储冷储热块的制备方法，包括：采用金属粉末注射成形工艺分别形成所述储冷储热块的多个局部生坯体，将所述多个局部生坯体组合后烧结，得到完整坯体；所述完整坯体包括中空的导热壳体，至少一个贯通孔道贯穿所述导热壳体，所述导热壳体的内侧壁与所述贯通孔道的外侧壁之间形成腔体；通过所述导热壳体上的填充口向所述腔体内填充高比热容液体和/或高比热容金属粉末，将所述销体插入所述填充口并焊接，即制得储冷储热块。
其中，在金属粉末注射成形工艺中，可对储冷储热块的外形和内部结构进行精密的计算和设计，并可自由选择各种适用的安全性金属材料，来进行生坯体的制作，并可以利用阿基米德原理进行材料密度的调整，以使本申请的储冷储热块可以至少有1/4～1/5体积浮于特定饮品的液面之上，达到类似传统冰块的浮冰的效果。
进一步地，在将所述销体插入填充口并进行焊接后，还可以包括对导热壳体的外表面抛光、在导热壳体的外表面激光雕刻标牌、对导热壳体的外表面真空镀膜着色步骤中的一种或几种。
附图说明
图1为根据本发明第一实施方式的储冷储热块的立体结构示意图；
图2为根据本发明第一实施方式的储冷储热块的爆炸图；
图3为根据本发明第一实施方式的储冷储热块的纵向剖面图；
图4为根据本发明第二实施方式的储冷储热块的纵向剖面图；
图5为根据本发明第三实施方式的储冷储热块的爆炸图；
图6为根据本发明第三实施方式的储冷储热块的纵向剖面图；
图7为根据本发明第四实施方式的储冷储热块的纵向剖面图。
具体实施方式
为了能够更清楚理解本发明的目的、特点和优势，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。所用材料未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而非对本发明及其应用的限制。
本发明的第一实施方式提供一种储冷储热块，其立体结构示意图如图1所示，附图2为图1所示的储冷储热块的爆炸图，图3为图1所示的储冷储热块的纵向剖面图。具体地，如图2和图3所示，本实施方式的储冷储热块包括中空的导热壳体1，至少一个贯通孔道2贯穿所述导热壳体1，所述导热壳体1的内侧壁10与所述贯通孔道2的外侧壁9之间形成腔体3，所述腔体3用于容纳高比热容液体。在所述导热壳体1上设有使所述腔体3密闭或使所述腔体3与外界连通的填充口4，所述填充口4具有可插入或拔出的销体5。
在本实施方式中，所述导热壳体1为食用级不锈钢壳体；所述导热壳体1的外形为正方体，所述贯通孔道2贯穿正方体导热壳体1的两个相对的面；腔体3内的高比热容液体为水。
本实施方式的储冷储热块可采用如下方法制备：采用金属粉末注射成形工艺分别形成本实施方式的储冷储热块的上半部分的生坯体和下半部分的生坯体，将所述两个生坯体组在一起，烧结，得到完整坯体；所述完整坯体包括中空的导热壳体，至少一个贯通孔道贯穿所述导热壳体，所述导热壳体的内侧壁与所述贯通孔道的外侧壁之间形成腔体；通过所述导热壳体上的填充口向腔体内填充高比热容液体水，将销体插入填充口并焊接，还可以包括对导热壳体的外表面抛光、在导热壳体的外表面激光雕刻标牌、对导热壳体的外表面真空镀膜着色步骤中的一种或几种，即制得储冷储热块。此外，还可以利用阿基米德原理进行材料密度的调整，以使本实施方式的储冷储热块可以至少有1/4～1/5体积浮于特定饮品的液面之上，达到类似传统冰块的浮冰的效果
本实施方式的储冷储热块中，贯通孔道的设置有效地增加了储冷储热块内部腔体与其内容物的接触面积，有利于吸热和放热过程中的热能传递，从而增大了换热效率。并且，本实施方式中的储冷储热块不仅可达到储冷效果、用于替代传统冰块对食物或饮品制冷降温；也可达到储热效果、用于对食物、饮品等保温，并可重复利用。
本发明的第二实施方式是对第一实施方式的储冷储热块的一种改进，图4为本实施方式的储冷储热块的纵向剖面图。如图4所示，在导热壳体1内的腔体3的内部，除了容纳高比热容液体之外，还容纳高比热容金属粉末7；并且通过销体5将高比热容液体和高比热容金属粉末7一起密封在腔体3的内部。
在本实施方式中，所述导热壳体1为医用级不锈钢壳体；腔体3内的高比热容液体为水、高比热容金属粉末为铝粉。
本实施方式中的储冷储热块，在其腔体内同时容纳有高比热容液体和高比热容金属粉末，在高比热容液体的基础上，高比热容金属粉末可增加储冷储热块的储冷或储热的能力，延长制冷或保热的时间。
本发明的第三实施方式是对第一实施方式的储冷储热块的另一种改进。图5为本实施方式的储冷储热块的爆炸图；图6为本实施方式的储冷储热块的纵向剖面图。如图5～6所示，本实施方式的储冷储热块同样包括中空的导热壳体1，至少一个贯通孔道2贯穿所述导热壳体1，所述导热壳体1的内侧壁与所述贯通孔道2的外侧壁之间形成腔体3，所述腔体3用于容纳高比热容液体。在所述导热壳体1上设有使所述腔体3密闭或使所述腔体3与外界连通的填充口4，所述填充口4具有可插入或拔出的销体5。与第一实施方式不同之处在于，贯通孔道2的外侧壁9上设有若干向腔体3内部延伸的导热内肋片6，并且所述导热内肋片6延伸至所述导热壳体1的内侧壁10。在本实施方式中，所述导热壳体1为食用级不锈钢壳体；腔体3内的高比热容液体为油。
本实施方式的储冷储热块，在腔体3内增设导热内肋6，腔体3被分割成若干个换热区域，可进一步增大热交换过程中的接触面积，有利于吸热和放热过程中的热能传递，进一步增大换热效率，使储冷储热块更快速、更显著地达到制冷或保温的效果。
本发明的第四实施方式是对第三实施方式的储冷储热块的一种改进，图4为本实施方式的储冷储热块的纵向剖面图。如图7所示，在导热壳体1内的腔体3的内部，除了容纳高比热容液体之外，还容纳了高比热容金属粉末7；通过销体5将高比热容液体和高比热容金属粉末一起密封在腔体3的内部。
在本实施方式中，所述导热壳体1为医用级不锈钢壳体；腔体3内的高比热容液体为油、高比热容金属粉末为锌粉。
相对于第三实施方式，本实施方式的储冷储热块，在其腔体内同时容纳有高比热容液体和高比热容金属粉末，在高比热容液体的基础上，高比热容金属粉末可增加储冷储热块的储冷或储热的能力，延长储冷或储热的时间。也就是说，本实施方式的储冷储热块不但能快速地实现降温或保温，并且具有较长的保冷或保热有效时间。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种储冷储热块，其特征在于，包括中空的导热壳体(1)，至少一个贯通孔道(2)贯穿所述导热壳体(1)，所述导热壳体(1)的内侧壁(10)与所述贯通孔道(2)的外侧壁(9)之间形成腔体(3)，所述腔体(3)用于容纳高比热容液体和高比热容金属粉末；
在所述导热壳体(1)上设有使所述腔体(3)密闭或使所述腔体(3)与外界连通的填充口(4)，所述填充口(4)具有可插入或拔出的销体(5)；
所述高比热容液体选自水、油或蜡中的至少一种，所述高比热容金属粉末选自铝粉、锌粉、锡粉或钛粉中的至少一种；
所述贯通孔道(2)的外侧壁(9)上设有若干向所述腔体(3)内部延伸的导热内肋片(6)，所述导热内肋片(6)延伸至所述导热壳体(1)的内侧壁(10)；
所述储冷储热块采用如下方法制备：
采用金属粉末注射成形工艺分别形成所述储冷储热块的多个局部生坯体，将所述多个局部生坯体组合后烧结，得到完整坯体；所述完整坯体包括中空的导热壳体(1)，至少一个贯通孔道(2)贯穿所述导热壳体(1)，所述导热壳体(1)的内侧壁(10)与所述贯通孔道(2)的外侧壁(9)之间形成腔体(3)；所述贯通孔道(2)的外侧壁(9)上设有若干向所述腔体(3)内部延伸的导热内肋片(6)，所述导热内肋片(6)延伸至所述导热壳体(1)的内侧壁(10)；在所述导热壳体(1)上设有使所述腔体(3)密闭或使所述腔体(3)与外界连通的填充口(4)，将销体(5)插入所述填充口(4)并焊接，即制得储冷储热块。
2.根据权利要求1所述的储冷储热块，其特征在于，所述导热壳体(1)为金属壳体。
3.根据权利要求2所述的储冷储热块，其特征在于，所述导热壳体(1)选自食用级不锈钢壳体或医用级不锈钢壳体。
4.根据权利要求1所述的储冷储热块，其特征在于，所述导热壳体(1)为正方体或长方体，所述贯通孔道(2)贯穿所述导热壳体(1)任意两个相对的面。
5.根据权利要求1所述的储冷储热块，其特征在于，所述储冷储热块的制备方法中，在将所述销体(5)插入所述填充口(4)并进行焊接后，还包括对导热壳体(1)的外表面抛光、在导热壳体(1)的外表面激光雕刻标牌、对导热壳体(1)的外表面真空镀膜着色步骤中的至少一种。
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2020
- 2020-07-13 CN CN202010669115.5A patent/CN113932561B/zh active Active
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