CN208031363U - 一种暖手装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种暖手装置，该装置包括：上部子装置、下部子装置、发热体和电路控制模块；所述上部子装置和所述下部子装置均包括相互贴合的复合相变储热材料和外壳；所述发热体夹设在所述上部子装置和所述下部子装置的复合相变储热材料之间；所述电路控制模块与所述发热体相连，用于根据所述复合相变储热材料的温度控制所述发热体与电源的连通或断开；所述复合相变储热材料为包含液态金属的复合相变储热材料。使得该暖手装置的保温时间长、结构简单易于生产、使用安全可靠、使用寿命长、温度稳定性好、使用对象不受年龄限制、以及方便携带的优点，并且还可以通过对复合相变储热材料加入成份的调控，实现不同组份下的不同温度传热控制。

Description

一种暖手装置

技术领域

本实用新型涉及热量储存领域，更具体地，涉及一种暖手装置。

背景技术

暖手装置是运用物理原理研制的具有吸热、放热功能的取暖用品。该产品以其自动生热、有趣、实用等新颖独特的优势，深受大众欢迎，暖手装置具有自动取暖、理疗、御寒等多种功能。

现有的暖手装置采用双控温电热储能式结构，通过内部填充的保温棉来完成热能的逐渐释放，内设自动过热保护装置及自动保温指示装置，一个由PTC热敏电阻开关控制的小电炉，PTC是正温度系数的热敏电阻。当电流通过时自身会发热(电炉的热量也会传导给它)，当温度到达一定值时，它的电阻会急剧增大，可以视为断开，此时暖手装置停止消耗电能，之后靠保温棉吸收热量缓慢放热。在通电过程中，传热介质的导热率、热稳定性对装置达到目标温度所需的时间起着决定性作用，多次循环充电利用使得暖手装置对电能的消耗增多(暖手装置的功率通常为300W)。

现有的暖手装置热稳定性差、恒温性差，循环利用多次之后，充电时间增长、保温时间大幅变短、产品寿命降低，这些因素大大制约了产品的发展。

实用新型内容

针对上述的技术问题，本实用新型提供一种暖手装置。

根据本实用新型提供一种暖手装置，包括：上部子装置、下部子装置、发热体和电路控制模块；所述上部子装置和所述下部子装置均包括相互贴合的复合相变储热材料和外壳；所述发热体夹设在所述上部子装置和所述下部子装置的复合相变储热材料之间；所述电路控制模块与所述发热体相连，用于根据所述复合相变储热材料的温度控制所述发热体与电源的连通或断开；所述复合相变储热材料为包含液态金属的复合相变储热材料。

其中，在所述复合相变储热材料与所述外壳之间还包括：与所述复合相变储热材料及所述外壳均相贴合的陶瓷纤维棉。

其中，在所述陶瓷纤维棉与所述外壳之间还包括：与所述陶瓷纤维棉及所述外壳均相贴合的外层保护体。

其中，所述复合相变储热材料还包括具有高热导率的多孔材料，且所述液态金属或添加有纳米颗粒的液态金属分布于所述多孔材料孔道中。

其中，所述发热体包括：螺旋盘状的陶瓷发热体、铁铬铝电热合金的电热丝或镍铬电热合金的电热丝。

其中，所述陶瓷纤维棉为圆柱凹槽体，所述凹槽的深度与所述复合相变储热材料的厚度相同。

其中，所述外层保护体为从边缘向中部凹陷的锅状体；且所述外层保护体为铁或不锈钢。

其中，所述上部子装置和所述下部子装置的外壳结合在一起呈饼状，且在所述外壳的外表面涂有保护涂层。

其中，所述液态金属的熔点或固相线温度≤80℃；所述多孔材料的热导率在40～400W/(m·k)之间。

其中，所述液态金属包括：镓基合金、铟基合金、铋基合金中的一种或多种。

本实用新型提供的一种暖手装置，通过采用包含液态金属的复合相变储热材料作为储热介质，能够迅速完成吸热过程，使得该暖手装置具有充电时间短；且包含液态金属的复合相变储热材料的储能密度大，因此使得该暖手装置的保温时间长。同时该暖手装置还具有结构简单易于生产、使用安全可靠、节能环保、使用寿命长、温度稳定性好、使用对象不受年龄限制、以及方便携带的优点，并且还可以通过对复合相变储热材料加入成份的调控，实现不同组份下的不同温度传热控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的暖手装置的结构示意图；

图2为图1所述暖手装置的主视剖视图；

图3为图1所述暖手装置的俯视剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的暖手装置的结构示意图，如图1所示，该暖手装置包括：上部子装置、下部子装置、发热体1和电路控制模块；所述上部子装置和所述下部子装置均包括相互贴合的复合相变储热材料2和外壳5；所述发热体1夹设在所述上部子装置和所述下部子装置的复合相变储热材料2之间；所述电路控制模块与所述发热体1相连，用于根据所述复合相变储热材料2的温度控制所述发热体1与电源的连通或断开；所述复合相变储热材料2为包含液态金属的复合相变储热材料。

其中，包含液态金属的复合相变储热材料具有较高的热导率，能够快速完成吸热过程；虽然单位质量液态金属的相变潜热比传统相变材料的小，但是其密度却比传统相变材料的大好几倍，所以该复合相变储热材料具有较大的储能密度。

具体地，暖手装置的上部子装置与下部子装置为相同的两部分，将发热体夹设在上部子装置与下部子装置之间后，再将其结合即可。电路控制模块与发热体1相连，例如，电路控制模块与发热体1串联，通过电路控制模块控制电源与发热体1接通，则发热体1通电产生热量，该热量将迅速传导至复合相变储热材料2，并储存在该复合相变储热材料2中。当复合相变储热材料2吸热完成相变，其温度达到预期值后，电路控制模块将发热体1与电流断开，完成通电加热过程。然后热量通过复合相变储热材料2储存，并传递至外壳5，人体就可以通过外壳5的热传导获得热能，从而实现取暖。

在本实用新型实施例中，通过采用包含液态金属的复合相变储热材料作为储热介质，能够迅速完成吸热过程，使得该暖手装置具有充电时间短；且包含液态金属的复合相变储热材料的储能密度大，因此使得该暖手装置的保温时间长。同时该暖手装置还具有结构简单易于生产、使用安全可靠、节能环保、使用寿命长、温度稳定性好、使用对象不受年龄限制、以及方便携带的优点，并且还可以通过对复合相变储热材料加入成份的调控，实现不同组份下的不同温度传热控制。

在上述实施例的基础上，结合图2和图3，在所述复合相变储热材料2与所述外壳5之间还包括：与所述复合相变储热材料2及所述外壳5均相贴合的陶瓷纤维棉3。

其中，陶瓷纤维棉是将高纯度的黏土熟料、氧化铝粉、硅石粉、铬英砂等原料在工业电炉中高温熔融，形成流体。然后采用压缩空气喷吹或用甩丝机甩丝成纤维状，经过集棉器集棉，形成陶瓷纤维棉。纤维棉可进一步加工成纤维毯、板、纸、布、绳等制品。陶瓷纤维是一种高效绝热材料，具有重量轻、强度高、抗氧化、导热率低、柔软性好、耐腐蚀、热容小及隔音等特点。

具体地，暖手装置的使用过程为：当复合相变储热材料2吸热完成相变后，热量通过液态金属复合相变储热材料2进行储存，并传递至陶瓷纤维棉3，例如，陶瓷纤维棉为硅酸铝纤维，其中，硅酸铝纤维是一种具有低导热率、优良的热稳定性及化学稳定性、不含粘结剂和腐蚀性的物质。然后，陶瓷纤维棉3再对热量进行储存，并传递至外壳5，然后人体就可以通过外壳5的热传导获得热能，从而实现取暖。

在本实用新型实施例中，通过在复合相变储热材料与外壳之间增加陶瓷纤维棉，使得该暖手装置的保温效果更好，从而使得被加热后的暖手装置的保温时间更长。

在上述实施例的基础上，结合图2，在所述陶瓷纤维棉3与所述外壳5之间还包括：与所述陶瓷纤维棉3及所述外壳5均相贴合的外层保护体4。

具体地，当复合相变储热材料2吸热完成相变后，热量通过复合相变储热材料2储存，并传递至陶瓷纤维棉3，陶瓷纤维棉3再对热量进行储存，并传递至外层保护层4。再通过外层保护层4的热传导作用将热量传递至外壳5，人体就可以通过外壳5的热传导获得热能，从而实现取暖。

在本实用新型实施例中，通过在陶瓷纤维棉和外壳之间设置外层保护体可以对整个暖手装置起到保护作用，增强暖手装置的安全性能。

在上述实施例的基础上，所述复合相变储热材料2还包括具有高热导率的多孔材料，且所述液态金属或添加有纳米颗粒的液态金属分布于所述多孔材料孔道中。

其中，多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。典型的孔结构有：一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构；由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料；更为普遍的是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构，通常称之为“泡沫”材料。

其中，液态金属和多孔材料之间有很大的接触面积，且多孔材料的内壁一般粗糙多孔，这有助于液态金属在凝固时的异质形核，减小液态金属的过冷度。此外，纳米颗粒的添加也能够有效抑制液态金属的过冷现象，从而能够确保该相变储热材料在设定的温度下完成吸放热过程。并且可根据实际工况的需要，对相变材料加入成份进行调控，从而实现不同组份下的不同温度传热控制。

具体地，在电路控制模块将发热体1与电源接通后，发热体1通电后开始发热，从而使得复合相变储热材料2被发热体1加热。由于复合相变储热材料2为由具有高热导率多孔材料为支撑骨架，液态金属或添加有纳米颗粒的液态金属分布于该多孔材料的孔道中构成，例如，该复合相变储热材料的尺寸大约为8mm～25mm，厚度为0.6mm～0.8mm。由于复合相变储热材料2的特殊结构使得该复合相变储热材料2的定形性较好，使其无论是在固态还是液态都不会有明显的形态变化，发生相变时液态金属体积的变化也较小；并且该复合相变储热材料不存在多次吸放热循环后储热效率下降的问题。

因此，该暖手装置在被加热的过程中不会出现较大的体积变化，也不存在对次循环使用后储热效果差的问题，提高该暖手装置的安全性和稳定性。且该复合相变储热材料还具有较高的热导率，使得暖手装置能够在较短时间内被加热。

在上述实施例的基础上，所述发热体1包括：螺旋盘状的陶瓷发热体、铁铬铝电热合金的电热丝或镍铬电热合金的电热丝。

其中，电热合金是利用物质的电阻特性制造的发热体。电热合金主要有两大类：一类是铁素体组织的铁铬铝合金；另一类是奥氏体组织的镍铬合金。这两类合金由于组织结构不同，在性能上也不尽相同。但作为电热材料，它们都各自具备较多的优点，因而在各国得到大量的生产和广泛的使用。铁铬铝电热合金简称铁铬铝是目前使用最J’一的一种电热合金，具有电阻率大，电阻温度系数小，抗氧化性好，使用温度高的特点。

具体地，在暖手装置中发热体1通过与电源连通则开始发热，从而来加热复合相变储热材料2，通过采用螺旋盘状的陶瓷发热体、铁铬铝电热合金的电热丝或镍铬电热合金的电热丝，有利于发热体1扇热，同时还可以让发热体1与复合相变储热材料2有较多的接触，进而可以快速的将发热体1的热量传递给复合相变储热材料2，从而使得复合相变储热材料能够被快速加热。

例如，在本实用新型实施例中，采用材质为0Cr21Al6Nb的发热丝，但并不用于限制本实用新型的保护范围。该发热丝的直径为3～5mm，展开全长为400～600mm，常温时电阻为48Ω，最高耐温为1100℃，通过该发热丝与电源通电后发热并加热复合相变储热材料2。被加热的复合相变储热材料2对热量进行存储，并将热量传递至陶瓷纤维棉3，然后陶瓷纤维棉3对进行存储，并将热量传递至外层保护体4，直至外层保护体4将热量传递至外壳5，人体即可使用该暖手装置进行取暖。

在上述实施例的基础上，所述陶瓷纤维棉3为圆柱凹槽体，所述凹槽的深度与所述复合相变储热材料2的厚度相同。

具体地，通过将陶瓷纤维棉3设置为圆柱凹槽体，且凹槽的深度与复合相变储热材料2的厚度相同，这样使得陶瓷纤维棉3可以与复合相变储热材料2刚好贴合，有利于将复合相变储热材料2的热量传递给陶瓷纤维棉3。例如，陶瓷纤维棉3为直径为100mm～200mm、厚度为10mm～50mm的圆柱凹槽体，凹槽深度与复合相变储热材料2的厚度一致。

在上述实施例的基础上，所述外层保护体4为从边缘向中部凹陷的锅状体；且所述外层保护体4为铁或不锈钢。所述上部子装置和所述下部子装置的外壳5结合在一起呈饼状，且在所述外壳5的外表面涂有保护涂层。

具体地，将外层保护体4设置为从边缘向中部凹陷的锅状体，可以将陶瓷纤维棉3与外层保护体4及外壳5能较好的贴合在一起。例如，外层保护体4取直径为95mm～200mm、厚度为0.5mm～2mm的优质不锈钢。使上部子装置和下部子装置的外壳5结合在一起呈饼状，能够较好的将复合相变储热材料2以及陶瓷纤维棉3包裹在外层保护体4内，并且用户在使用该暖手装置时，能够较方面的将其放置在手中。以及在外壳5的外表面涂有保护涂层，能够对外壳5起到一定的保护作用，使其不易被破坏。例如，外壳5采用类似Q235性能的材料，尺寸为105mm～205mm，深度为12mm～55mm，厚度为1mm～2mm，外壳5表面涂有类似油漆的保护涂层。

在上述实施例的基础上，所述液态金属的熔点或固相线温度≤80℃；所述多孔材料的热导率在40～400W/(m·k)之间；所述液态金属包括：镓基合金、铟基合金、铋基合金中的一种或多种。

其中，镓基合金就是以镓为基础，加入其他的金属，比如钨、钴、钛、铁等金属，做成镓为基础的合金。铋基合金就是以铋为基础，加入其他的金属。铟基合金就是以铟为基础，加入其他的金属。

具体地，镓基合金、铟基合金、铋基合金均为低熔点液态金属，通过将复合相变储热材料选为低熔点的液态金属，且将其熔点设置为≤80℃，使得在加热暖手装置的过程中，复合相变储热材料能够快速的熔化被加热；以及将多孔材料的热导率设置在40～400W/(m·k)之间，使得复合相变储热材料2的热量能够较好的传递给陶瓷纤维棉3，然后陶瓷纤维棉3将热量进行存储并传递至外层保护体4，最后外层保护体4将热量传递至外壳5，用户即可使用暖手装置进行取暖。

上述各实施例提供的暖手装置，通过采用包含液态金属的复合相变储热材料作为储热介质，能够迅速完成吸热过程，使得该暖手装置具有充电时间短；且包含液态金属的复合相变储热材料的储能密度大，因此使得该暖手装置的保温时间长。同时该暖手装置还具有结构简单易于生产、使用安全可靠、节能环保、使用寿命长、温度稳定性好、使用对象不受年龄限制、以及方便携带的优点，并且还可以通过对复合相变储热材料加入成份的调控，实现不同组份下的不同温度传热控制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种暖手装置，其特征在于，包括：上部子装置、下部子装置、发热体和电路控制模块；

所述上部子装置和所述下部子装置均包括相互贴合的复合相变储热材料和外壳；

所述发热体夹设在所述上部子装置和所述下部子装置的复合相变储热材料之间；

所述电路控制模块与所述发热体相连，用于根据所述复合相变储热材料的温度控制所述发热体与电源的连通或断开；

所述复合相变储热材料为包含液态金属的复合相变储热材料。

2.根据权利要求1所述的暖手装置，其特征在于，在所述复合相变储热材料与所述外壳之间还包括：与所述复合相变储热材料及所述外壳均相贴合的陶瓷纤维棉。

3.根据权利要求2所述的暖手装置，其特征在于，在所述陶瓷纤维棉与所述外壳之间还包括：与所述陶瓷纤维棉及所述外壳均相贴合的外层保护体。

4.根据权利要求1所述的暖手装置，其特征在于，所述复合相变储热材料还包括具有高热导率的多孔材料，且所述液态金属或添加有纳米颗粒的液态金属分布于所述多孔材料孔道中。

5.根据权利要求1所述的暖手装置，其特征在于，所述发热体包括：螺旋盘状的陶瓷发热体、铁铬铝电热合金的电热丝或镍铬电热合金的电热丝。

6.根据权利要求2所述的暖手装置，其特征在于，所述陶瓷纤维棉为圆柱凹槽体，所述凹槽的深度与所述复合相变储热材料的厚度相同。

7.根据权利要求3所述的暖手装置，其特征在于，所述外层保护体为从边缘向中部凹陷的锅状体；且所述外层保护体为铁或不锈钢。

8.根据权利要求1所述的暖手装置，其特征在于，所述上部子装置和所述下部子装置的外壳结合在一起呈饼状，且在所述外壳的外表面涂有保护涂层。

9.根据权利要求4所述的暖手装置，其特征在于，所述液态金属的熔点或固相线温度≤80℃；所述多孔材料的热导率在40～400W/(m·k)之间。

10.根据权利要求2所述的暖手装置，其特征在于，所述液态金属包括：镓基合金、铟基合金、铋基合金中的一种。