使用复合相变材料系统的快速降温保温杯的制作方法

本实用新型涉及一种使用复合相变材料系统的快速降温保温杯。适用于生活用品领域。

背景技术：

目前市场上有很多保温杯，大多是带有真空层或隔热层的保温杯，其主要通过减少杯体内外的热量交换来起到对杯体内热水的保温作用，但这类保温杯有一个局限性，那就是只能对杯中水长时间保温，热水过烫时不能及时饮用。也有一些设计者通过引入无机盐相变材料，该相变材料能够通过熔化/凝固吸收或释放能量，达到快速降温和保温的功能。但是无机盐相变材料的热传导效率过低，以此开发的相变储能杯实际的使用效果并不如意。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、制作方便、成本较低的使用复合相变材料系统的快速降温保温杯，以快速降低杯内热水的温度，达到快速饮用的目的，并长时间将热水保持咋适合饮用的温度。

本实用新型所采用的技术方案是：一种使用复合相变材料系统的快速降温保温杯，其特征在于：具有杯体，该杯体包括杯子状的隔热外壳和设置于隔热外壳内的内胆层，内胆层与隔热外壳之间形成密闭的空腔，该空腔内设有包裹层，包裹层将空腔分隔成密闭的腔室Ⅰ和腔室Ⅱ，其中腔室Ⅰ形成于包裹层与内胆层之间；所述腔室Ⅰ内充填合金相变材料，腔室Ⅱ内充填非金属相变材料。

所述包裹层包裹所述内胆层的下部及底部。

所述包裹层横截面的轮廓呈齿轮形状，包裹层侧壁具有若干向外突起的突棱。

所述合金相变材料为镓基合金、铋基合金或锡基合金。

所述非金属相变材料为石蜡材料、脂肪酸/脂类或水合盐类。

所述隔热外壳的材质为隔热塑料、隔热玻璃或隔热陶瓷。

所述内胆层的材质为不锈钢。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结合并发挥合金相变材料高导热的特点和非金属相变储能材料高能量密度的优势，设计高效的符合相变储能体系，开发综合性能最为优异的具有快速降温保温功能的相变储能杯。本实用新型通过包裹层将合金相变材料包裹在内胆层上，并将包裹层设计为齿轮形结构，有效增加了合金相变材料与非金属相变材料的热传导界面，达到快速吸热降温的作用。

附图说明

图1为本实用新型的纵剖图。

图2为本实用新型的横剖图。

图3为本实用新型中杯中冲入95℃的热水后杯内温度随时间变化图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型为一种使用复合相变材料系统的快速降温保温杯，该保温杯杯体包括隔热外壳5和内胆层1，内单层1的材质为不锈钢，隔热外壳5的材质为隔热塑料、隔热玻璃、隔热陶瓷等。在内胆层1下部及底部套装有包裹层3，在包裹层3与内胆层1之间形成密闭的腔室Ⅰ；内胆层1及包裹层3一起置于隔热外壳5内，在隔热外壳5与内胆层1及包裹层3之间形成密闭的腔室Ⅱ。

本实用新型在腔室Ⅰ内充填合金相变材料2，合金相变材料2包裹在内胆层1的下部及底部，合金相变材料2为镓基合金、铋基合金或锡基合金，熔点在30℃-65℃之间。在腔室Ⅱ内充填非金属相变材料4，非金属相变材料4包裹在内胆层1及包裹层3外，非金属相变材料4为熔化温度在50℃-65℃之间的石蜡材料、脂肪酸/脂类、水合盐类等。

为增加合金相变材料2与非金属相变材料4的热传导界面，本实用新型中包裹层3横截面的轮廓呈齿轮形状，包裹层侧壁具有若干向外突起的突棱。

假设杯子的容量为350ml，热水初始温度为95℃，目标温度为50℃，为使降温保温效果达到最佳，本实用新型兼顾杯体的结构尺寸与两种相变材料的用量，达到快速吸热降温的作用，本实用新型中杯体的具体内容如下：

合金相变材料2质量m1范围为：50～100g；非金属相变材料4的质量m2为80～120g；内胆层1半径r1为：23mm～33mm；包裹层3凹处半径r2为：r1+(0～1)mm；包裹层3凸处(突棱处)半径r3为：r1+(2～4)mm；隔热外壳5半径r4为：r1+(4～7)mm；包裹层3突棱外宽a为8～12mm，内宽b为5～10mm，其倒角半径r0为1～3mm，突棱数量n为5～12；杯体中合金相变材料的高度h1为80～150mm，非金属相变材料的高度h2为160～230mm。

所设定的目标温度为50℃，共进行了5组实施例，见表1、表2：

表1：

表2：

分别将上述5组实施例的快速降温保温杯中冲入95℃的热水，并统计杯内温度随时间的变化，见下图3。如图3所示，本实用新型能快速将热水降到合适温度，并将水长时间保持在这个适合人饮用的温度。

本实用新型中保温杯的制备方法为：先按配方配比合金相变材料2，然后以真空感应熔炼炉来熔炼合金相变材料2。将配料放入熔炼坩埚，对真空感应熔炼炉进行抽真空处理，待炉内压强低于5×10^-3Pa，然后向真空感应熔炼炉内加入惰性气体(氮气或者氩气)作为保护气体，加压至0.5-0.8个大气压，开始通电熔炼。熔炼完毕后，降温至室温状态，然后从炉中取出熔炼获得的合金相变材料2。按照尺寸制作好保温杯杯体，利用水浴加热的方法将合金相变材料2熔化，倒入腔室Ⅰ中，再将非金属相变材料4熔化装入腔室Ⅱ中，最后将保温杯焊接封口，形成成品。

当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的范围内，做出的变化、改添加或替换，都应属于本实用新型的保护范围。