专利名称：速冷保温容器的制作方法
技术领域：
本发明属利用物质相变吸热、蓄热的速冷保温容器。
现有一般的杯子、奶瓶或盛汤、装菜容器，当倒入开水、热咖啡、刚煮沸的牛奶或刚烧好的汤、菜后，因冷却速度太慢，不能立即饮用或食用，且容器外壁烫手，不便取拿;而当冷至适宜饮用、食用的温度后，能保持该温度的时间太短。尤其在冬季环境温度较低的情况下，很快就变凉了，使用不太方便。现有保温瓶、保温杯又只能保温，不能速冷，开水到入后很久，仍因太烫而不能饮用，不能立即解人之渴。
本发明的目的是提供一种可使热体迅速冷却至适当温度，然后在此温度附近保持较长时间的速冷保温容器。
附
图1为本发明速冷保温容器的结构示意图。
这种速冷保温容器，由内层1、外层2及内层与外层之间充填相变物质的夹层3构成。所述相变物质可根据使用目的，选用具有所需相变温度、较大相变潜热(一般大于60KJ/kg)和较大导热系数(大于0.1W/m.K)的相应配方。
本发明采用在夹层内填充相变物质的方式，利用相变物质在相变过程中吸热、蓄热，使置于容器中的热体迅速冷却，并将所吸收的热量用于补偿低温段降温时的散热，从而达到延长保温时间的目的;相变物质在相变过程中能维持温度基本不变或变化很慢，可使容器中物体温度处于该相变温度附近很长时间。为保证较好的速冷保温效果，一般采用相变潜热大于60kJ/kg、导热系数大于0.1W/m·K的相变物质。相变潜热越大，速冷保温效果越好，且相变物质的使用量可减少，从而可使夹层做的较薄，减少容器的体积和重量;导热系数大，可使热传递快，速冷效果好。
相变物质的相变温度可根据使用目的、或使用者的爱好、习惯，通过选取适当配方来满足。
例如，作为速冷保温杯或速冷保温奶瓶，饮用温度在30-40℃为宜，可选取相变温度为30-40℃的相变物质;盛菜容器，保温温度以50～60℃为宜，则选用相变温度为50～60℃的相变物质;装汤容器，宜采用40～50℃保温温度，则可选用相变温度为40～50℃的相变物质。若用作恒温显影罐，一般可选取相变温度为20℃左右的相变物质。
部分可供选用的相变物质及其相变温度范围和配方列举如下相变温度(℃)配方材料配比(重量百分比)
(1) 20－22 四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O] 60-85硝酸钾[KNO3] 15-40
(2) 22-24 石蜡5913
(3) 28 六水氯化钙[CaCl2·6H2O] 85-99.5氯化钠[NaCl] 0.5-15
(4) 30 结晶乙酸钠[NaCH3COO·3H2O] 30-50尿素[CO(NH2)2] 50-70
(5) 31-33 癸酸
(6) 31－33 四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O] 50-80六水硝酸镁[Mg(NO3)2·6H2O] 20-50
(7) 30-32 芒硝[Na2SO4·10H2O] 85-90硼砂[(Borax)] 0.3-4聚羧酸(PCA)5－10格氏盐(六偏磷酸钠)[Na(PO3)6] 0.05-3
(8) 42-44 石蜡6106
(9) 46 六水硝酸镁[Mg(NO3)2·6H2O] 25-40六水氯化镁[MgCl2·6H2O] 20-35硝酸铵[NH4NO3] 30-55
(10) 48-50 石蜡5838
(11) 46－48 结晶乙酸钠[NaCH3COO·3H2O] 10-30结晶甲酸钠[NaHCOO·3H2O] 70-90
(12) 50 结晶乙酸钠[NaCH3COO·3H2O] 70-85结晶甲酸钠[NaHCOO·3H2O] 15-30
(13) 51 结晶乙酸钠[NaCH3COO·3H2O] 70-99二水溴化钠[NaBr·2H2O] 1-30
(14) 52 六水硝酸镁[Mg(NO3)2·6H2O] 50-90硝酸铵[NH4NO3] 10-50
(15) 56 铵矾[Ammonium alum] 35-55硝酸铵[NH4NO3] 40-48活性白土5－20
(16) 57－58 结晶乙酸钠[NaCH3COO·3H2O] 90-96水0.5-5.5十水焦磷酸钠[Na4P2O7·10H2O] 0.5-2液体石蜡1.0丙酮0.5-2.5聚乙烯醇0.4-1.4
(17) 58-60 石蜡6035
(18) 59.1 六水硝酸镁[Mg(NO3)2·6H2O] 55-70六水氯化镁[MgCl2·6H2O] 30-45
相变物质的用量及容器夹层容积的大小，可根据所设定容器盛装的需速冷恒温物质的类型、数量及相变物质的性质，按下述方法确定设容器所盛液体体积或内层容积为V1(m3)，密度为ρL(kg/m3)、比热为CL(J/kg·℃)，初始温度为To(℃);相变物质的相变潜热为L(J/kg)，密度为ρ(kg/m3)，相变温度为Tc(℃)，则所需填充相变物质的量为m = (ρLV1CL(TO-TC))/(L) ·η容器夹层的容积为V＝ (m)/(ρ)式中η为修正因子。考虑到相变物质的显热吸热、以及牛奶、咖啡、开水、汤、菜等不同物质的比热稍有差异和环境温度Ts的影响，η一般可取为0.7-0.8。
内层一般可选用不锈钢、铝及其合金、白铁皮、薄壁玻璃或陶瓷等材料来制作。可做成圆筒形、瓶胆形、碗型或其它形状。内层材料的导热性能越好，则速冷效果越好。
所述内层和/或外层可尽量选用与夹层中充填的相变物质具有相同或相近涨缩性能、或具有较好韧性或延展性的材料制作，或将其做成可伸缩性的结构4，例如凹凸形结构或弯曲皱折、波纹形结构。以避免因相变物质在相变过程中体积变化导致应力过大造成容器壳壁破损的可能性。
容器可配盖子或不带盖子。若配以夹层充填相变物质的盖子，则速冷保温效果会更好。
附图1中所示盖子5为夹层中充填相变物质的塞盖。
附图2是本发明作为速冷保温奶瓶的实施方式示意图。为保证婴幼儿使用的绝对安全，采用外层2不留开孔的全封闭方式，即在夹层中充填相变物质[例如充填上列配方(7)的相变物质]后，把内层1和外层2连成一个整体，将夹层3中的相变物质封在其中。瓶口配用奶嘴6。外层外表面还可附贴一片以液晶显示温度的液晶显片17，以便根据液晶显示片色彩变化提示奶瓶中温度情况，便于喂奶。
附图3是本发明作为速冷保温杯的一种实施方式示意图。本实施例中，内层1采用厚2mm的玻璃做成半径19mm，深125mm的园筒，夹层3厚8mm，充填如上述配方(7)的相变物质，其相变潜热约为220KJ/kg。外层2采用厚1mm的聚乙烯。外层2上靠近把手8的上方，开有供充填相变物质用的孔10，该孔在充填完相变物质后，可用带密封垫圈的旋盖9封闭。环状杯口12把内层1和外层2相对固定以留出中间夹层3并将其封闭。杯口12可做成环状旋盖、旋塞，或将内层1和外层2旋紧固定，也可以热压方式固定。杯口12上部有螺纹7，以与旋盖5上的螺纹7相配合。杯口12和旋盖5都用聚苯乙烯制作。
在环境温度Ts＝9℃时，上述速冷杯内装140ml初始温度为76.2℃的热水，在静止不晃动的情况下，测得热水的温降数据以及作为对照装在普通有盖玻璃杯中热水的温降数据如下表1所示
表1.(环境温度 ts＝9℃)时间(分钟)水温1(℃)水温2(℃)0.0 76.2 76.21.2 60.0 75.42.4 54.0 72.23.6 48.4 70.74.8 46.1 69.16.0 43.7 67.77.2 42.3 66.48.4 41.1 65.09.6 39.5 64.110.8 38.5 62.812.0 38.3 61.218.0 35.6 55.924.0 34.4 51.730.0 33.7 47.042.0 32.7 39.554.0 32.3 33.760.0 31.8 31.172.0 31.3 27.490.0 31.3 22.7
上表中水温1为速冷保温杯中的水温数据，水温2为作为对照的普通玻璃杯中的水温数据。
上述水温(℃)随时间(分钟)的变化曲线如图4所示，符号“▲”所示曲线①为速冷保温杯中水的降温曲线，符号“◆”所示曲线②为普通玻璃杯中水的降温曲线。
由上述数据及曲线可知，在环境温度9℃时，初始温度为76.2℃的热水降温至47℃，在速冷保温杯中仅用了不到5分钟，而在普通玻璃杯中要用半小时;速冷保温杯将水温保持在33.7℃至31.1℃范围内达一个多小时，而普通玻璃杯只能保持6分钟。
在环境温度ts＝25.5℃时，改用初始温度84.3℃的热水作对比试验，数据见表2。其冷却曲线见图5。
表2.(环境温度 ts＝25.5℃)时间(分钟)水温1(℃)水温2(℃)0.0 84.3 84.31.2 63.7 78.32.4 55.0 76.83.6 49.9 75.44.8 46.5 74.36.0 44.1 73.07.2 42.1 71.88.4 40.5 70.79.6 39.7 69.510.8 38.7 68.312.0 38.0 67.518.0 35.9 62.624.0 35.0 58.430.0 34.5 54.742.0 34.1 48.954.0 33.8 44.366.0 33.5 40.678.0 33.3 38.090.0 32.9 35.7114.0 32.6 32.6132.0 32.3 31.1
上表中水温1为速冷保温杯中的水温数据，水温2为作为对照的普通玻璃杯中的水温数据。符号“▲”所示曲线③为速冷保温杯中水的降温曲线，符号“◆”所示曲线④为普通玻璃杯中水的降温曲线。
由表2和图5可知，水从84.3℃降至45℃，在速冷保温杯中只需5分多钟，而在普通玻璃杯中需要50多分钟;速冷保温杯可将水温保持在35.7℃至32.6℃达90分钟以上，而普通玻璃杯仅能保持24分钟。
以上是在静置不晃动情况下的测试结果。若晃动，则速冷保温杯的速冷效果将更明显，而普通杯的冷却效果变化不大。从以上对比实验结果还可看出，速冷保温杯与普通玻璃杯相比，在环境温度较高时，速冷保温杯的速冷效果更为明显;在环境温度较低时，速冷保温杯的保温效果更为明显。
可将外层2直接作为容器外壳，也可另外套一层外壳11，以对容器起保护作用，并增加速冷保温容器的外观装饰美感。外壳11可采用铝或铝合金，搪瓷等材料制作。
附图6是本发明作为盛汤、装菜容器的一种实施方式示意图，可做成碗形或罐形，可带盖或不带盖。本实施例中将充填相变物质用的孔10开在容器外层2的底部中央，以带密封圈的旋塞9将孔10封闭。这种开孔方式的好处是，可根据消费者的爱好习惯或特殊要求，灵活选择具有适宜相变温度的相变物质来更换、充填。设计在外层2中上部的可伸缩性结构4可做成波纹状，或结合装饰图案做成凹凸相间的浮雕状，既可用于防止体积胀缩造成的应力，又可起到增加摩擦，避免端捧容器时打滑的作用，还可以增加容器的美观。若带盖子，容器内层1上端可做成与盖子5相配合起支承作用的凹槽13。
盖子5的外层2中央开孔14用以充填相变物质，并以带有抓手头的螺栓状旋塞15旋紧封闭。旋塞15的下端与设计在盖子内层1内壁上的凸起螺母16配合旋紧，以增加机械强度和封闭稳定性。
本发明为人们提供了一种可使热体特别是液体迅速冷却、并可较长时间保持在所需温度的容器，具有现有容器所没有的速冷和保温两种功能，可做成速冷保温饮具，装菜、盛汤容器，速冷保温奶瓶等，且外壁不烫手，便于取拿。为婴幼儿喂奶、为解人急渴、饮食舒适提供了方便，也可作为恒温显影罐及用于其它需要速冷保温的场合，本发明为方便人们生活和工作提供了一种新的用具，具有良好的社会效益和广阔的应用前景。
权利要求
1.一种速冷保温容器，由内层、外层及其之间的夹层构成，其特征在于所述夹层内充填具有所需相变温度、相变潜热大于60KJ/kg和导热系数大于0.1W/m.K的相变物质，内层由导热性能良好的材料制成。
2.如权利要求1所述速冷保温容器，特征在于其夹层可选择充填如下相变温度范围及其配方的相变物质相变温度(℃)配方材料配比(重量百分比)(1) 20－22 四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O] 60-85硝酸钾[KNO3] 15-40(2) 22-24石蜡5913(3) 28 六水氯化钙[CaCl2·6H2O] 85-99.5氯化钠[NaCl] 0.5-15(4) 30 结晶乙酸钠[NaCH3COO·3H2O] 30-50尿素[CO(NH2)2] 50-70(5) 31-33 癸酸(6) 31－33 四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O] 50-80六水硝酸镁[Mg(NO3)2·6H2O] 20-50(7) 30-32 芒硝[Na2SO4·10H2O] 85-90硼砂[Borax] 0.3-4聚羧酸［PCA］ 5-10格氏盐(六偏磷酸钠)[Na(PO3)6] 0.05-3(8) 42-44 石蜡6106(9) 46 六水硝酸镁[Mg(NO3)2·6H2O] 25-40六水氯化镁[MgCl2·6H2O] 20-35硝酸铵[NH4NO3] 30-55(10) 48-50 石蜡5838(11) 46－48 结晶乙酸钠[NaCH3COO·3H2O] 10-30结晶甲酸钠[NaHCOO·3H2O] 70-90(12) 50 结晶乙酸钠[NaCH3COO·3H2O] 70-85结晶甲酸钠[NaHCOO·3H2O] 15-30(13) 51 结晶乙酸钠[NaCH3COO·3H2O] 70-99二水溴化钠[NaBr·2H2O] 1-30(14) 52 六水硝酸镁[Mg(NO3)2·6H2O] 50-90硝酸铵[NH4NO3] 10-50(15) 56 铵矾[Ammonium alum] 35-55硝酸铵[NH4NO3] 40-48活性白土5－20(16) 57－58 结晶乙酸钠[NaCH3COO·3H2O] 90-96水0.5-5.5十水焦磷酸钠[Na4P2O7·10H2O] 0.5-2液体石蜡1.0丙酮0.5-2.5聚乙烯醇0.4-1.4(17) 58-60 石蜡6035(18) 59.1 六水硝酸镁[Mg(NO3)2·6H2O] 55-70六水氯化镁[MgCl2·6H2O] 30-45
3.如权利要求1所述速冷保温容器，特征在于其外层设有预防相变物质体积变化应力的可伸缩性结构。
4.如权利要求1所述速冷保温容器，特征在于其外层可开有充填相变物质用的孔，该孔可用盖子密封;也可不开孔，由内外层将夹层整体封闭。
5.如权利要求1所述速冷保温容器，特征在于其外层外表面可附贴一片以色彩显示温度的液晶显示片。
全文摘要
一种速冷保温容器，由外层、导热性能良好的内层及其之间的夹层构成。该夹层中充填具有所需相变温度、较大相变潜热和较大导热系数的相变物质。装入该速冷保温容器内的热体可迅速冷却，并可在相变物质的相变温度附近保温较长时间。该速冷保温容器可做成速冷保温杯，速冷保温奶瓶、盛汤、装菜容器，以及恒温显影罐等。
文档编号B65D81/38GK1074878SQ9210060
公开日1993年8月4日 申请日期1992年1月28日 优先权日1992年1月28日
发明者张寅平, 孔祥冬, 葛新石, 梁新刚 申请人:张寅平, 孔祥冬, 葛新石, 梁新刚