电加热梯级固液蓄热取暖袋的制作方法

本发明涉及一种热水袋领域，具体的涉及一种固液相变梯级蓄热取暖袋。

背景技术：

目前，市场上对取暖袋的需求越来越大，消费者对取暖袋各方面的性能要求也越来越高，除了要求其具有稳定的供热性能外，还需要在人体感知舒适的情况下具有供热时间长、使用方便、安全性高等市场需求。

市场上充电加热型热水袋主要有两种形式：一种是电极式热水袋，一种是电热丝式热水袋。电极式热水袋因为其中的电解质溶液是处于带电工作状态，因此一旦发生漏液，便有触电危险；另外，电极直接和液体接触，容易发生短路和爆炸，安全性较低并且国家已经禁止销售；而电热丝式热水袋不和液体直接接触，线圈也由绝缘材料和液体隔离，确保了安全，但是断电后体感舒适温度维持时间短、散热快，若想持续保温则需要不断充电，加剧了安全隐患。

专利号cn201910245077.8，主题为“一种固液相变蓄热取暖袋”，其通过微波炉加热然后取出进行取暖，其为单级蓄热、储放热较小，维持体感舒适温度时间较短，所选材料相变温度单一，而且微波炉加热温度不宜控制并且加热之后温度较高不易取出。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明从蓄热结构、相变材料的选取、相变材料的热物性以及相变材料的配比等方面出发，目的在于提供一种热量保持时间更长、更符合使用需求的电加热梯级固液蓄热取暖袋。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种电加热梯级固液蓄热取暖袋，具有一个用于取暖的袋体，所述袋体内具有空腔，空腔与注水口相连接，所述空腔内部设有显热储热部和两个潜热储热部及电热组件构成梯级蓄热，潜热储热部内设有相变材料，电热组件由缠绕在相变材料上的电热丝、超温保险丝、封装在外壳内的熔断器、封装在密封件内的温控元件依次连接而成，温控元件安装在电热组件用于监控潜热储热部温度；所述蓄热取暖袋充电之后，所述电热组件将电能转换为热能，达到预定温度后，使具有相变功能的相变材料吸热并依次由固态变为液态进行蓄热，进而作为热源进行取暖，通过梯级蓄热可以延长体感舒适温度的维持时间。

进一步，所述袋体正面朝上设有双插座，双插座与电源连接进行充电，超温保险丝用于监控显热储热部的温度，插座与温控开关相连接，插座经密封在电加热组件内的导线分别与电加热组件上的温控器、熔断器相连接。

进一步，所述显热储热部蓄热部由传热介质构成，所述潜热储热部由相变材料与添加剂或改性剂构成。

进一步，所述显热储热部的传热介质为具有热传导性的液体或添加化学剂的液体；所述潜热储热部为质量百分数大于60％的固液相变材料，其余为部分改性剂或者添加剂或者支撑材料。

进一步，所述显热储热部的温度≤70℃，一个所述潜热储热部为相变温度在30℃-41℃、潜热为50j/g-105j/g范围内的相变材料；另一个所述潜热储热部为相变温度在45℃-62℃、潜热100j/g-182j/g范围内的相变材料。

进一步，所述潜热储热部中的相变材料用导热包装层进行包裹，外部缠绕电热丝，外部用保护层包裹。

进一步，所述导热包装层为具有导热性与密封性的金属材料层、复合材料层、高分子材料层中的一种.

进一步，所述保护层为具有优异的抗电强度与热传导效率的聚酰亚胺电热薄膜、均苯型聚酰亚胺薄膜、联苯型聚酰亚胺薄膜中的一种。

进一步，所述电热丝为充电式电热丝，插头为双充电式插头。

进一步，所述袋体采用橡胶材质并在表面设有凸起的条纹，可以增大阻力防滑落，增加散热量并且对热量产生缓冲作用以免烫伤。

本发明的有益效果：

本发明所述的梯级蓄热取暖袋，根据固液相变潜热吸热大的原理，通过加热使相变材料由固态变为液态进行蓄热进而作为热源进行取暖，其分为三级储热部，与单级蓄热相比，其储热效率高；与普通电加热取暖袋相比，其储存热量大，放热时间长，可以延长体感舒适温度的维持时间；与微波炉固液相变蓄热取暖袋相比，其加热方便，温度易于控制，安全性高，在三级储热部共同作用下，克服了现有技术中断电后温度下降快的弊端，延长保温性能。

附图说明

图1为本发明的电加热梯级固液蓄热取暖袋结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种电加热梯级固液蓄热取暖袋，包括袋体3、电热组件。袋体3表面带条纹的扁平状，袋体3内具有空腔6，注水口2与空腔3相连接，空腔3内部具有一个显热储热部13和左右对称的潜热储热部一11与潜热储热部二12，潜热储热部内为相变材料和电热组件，两个潜热储热部分别被电热丝10缠绕构成蓄热部，电热组件由缠绕在相变材料上的电热丝10、超温保险丝、封装在电热元件外壳内的熔断器、封装在密封件内的温控器依次连接而成，袋体正面朝上为双插座7，与电源连接进行充电，超温保险丝监控显热储热部的温度，温控开关与插座7连接，插座7经密封在电热元件内的导线分别与电加热组件上的温控器8、熔断器相连接。潜热储热部内充可固液相变的有机类、无机类或有机-无机混合物构成蓄热材料，潜热储热部外依次包裹采用特定性能材料的保护层，将热水袋充电之后，热水袋内的电子元件将电能转换为热能，达到预定温度后，使具有相变功能的储热材料吸热并依次由固态变为液态，梯级储热其蓄热量大，放热时间长，能长时间维持体感舒适温度，使用舒服。

袋体3采用橡胶材质并在表面有凸起的条纹，可以增大阻力防滑落，增加散热量并且对热量产生缓冲作用以免烫伤。

取暖袋为三级蓄热，三级蓄热分别为显热储热部13、潜热储热部一11、潜热储热部二12。

显热储热部为传热介质或添加化学剂的传热介质，潜热储热部可以为有机相变材料、无机相变材料、复合材料与添加剂或支撑材料组成，每级储热材料分别用导热材料进行包裹，外部缠绕电热丝，然后统一用保护层包裹。

潜热储热部一11、潜热储热部二12中蓄热材料包含的固液相变材料为60％-95％，其余为添加剂或改性剂或支撑材料。

以质量分数为65％-90％的有机相变材料与5％-10％的改性剂或添加剂通过物理化学法配制，最终制成蓄热材料储热部一11；

质量分数为65％-95％的有机相变材料与5％-10％的改性剂或支撑材料混合，制成储热部二12。

预定温度为相变温度，固液相变材料常温下为固体且其相变温度不超过70摄氏度。

导热包装层可以为性能良好的金属材料层、复合材料层、高分子材料层，本实例中优选为铝箔层，其具有良好的耐高温性、导电性、耐油性、封闭性、无毒无味、阻隔性等。

保护层为高导热型聚酰亚胺薄膜电热膜。袋体3正面安装有排气孔4与孔塞1。温控开关设有温控开关密封层。

实施例1：

取300克有机相变材料，所述有机相变材料中储热部2主要成分为熔点在28℃-40℃之间的高级烷烃类或脂肪酸、醇类物质，改性剂可以为埃洛石纳米管、多壁碳纳米管、金属纳米颗粒等可增强复合材料性能的物质，将所述有机相变材料装入铝箔层中，制成相变温度为30℃-41℃的储热部2；储热部3中，取300克有机相变材料，主要成分为相变温度为40-60℃之间的高级烷烃类或脂肪酸、醇类等有机或者有机-无机复合材料，添加剂可以为纳米al2o3、纳米si3n4、纳米fe等,或者选用石墨烯纳米片、介孔sio2、膨润土等支撑材料，经过改性后可得到相变温度在45℃-62℃的相变材料，装入铝箔层内，制成潜热储热部二12。潜热储热部一11与潜热储热部二12分别用导热性能强的导热性材料如铝箔层包裹，然后将外部缠绕电热丝，再装入耐高温的聚酰亚胺薄膜电热膜内封装好。

本热水袋在首次使用时，先将塞子1取出，从注水口2注入适量的水，然后盖紧塞子，从排气孔4将多余的气体排出再璇紧排气孔。通过袋体朝上的插座7与电源相连开始充电加热。此时三个储热部将开始升温，一段时间后，当储热部二12达到了预定温度，温控开关8将自动断开，停止加热，若温控器8发生故障的话，显热储热部13会持续升温，超温保险丝15就会断开，停止加热，若温控器8与超温保险丝1)都发生故障，此时电加热元件会持续加热升温，熔断器14就会起作用，断电停止加热。潜热储热部二12原理一样，当潜热储热部一11与潜热储热部二12完成相变储热之后，拔掉电源。在使用过程中，首先显热储热部13开始释放显热，一段时间后显热储热部13的温度下降，取暖袋的温度降至显热储热部13的相变温度，此时潜热储热部二12开始放热，潜热储热部二12放热一段时间后热量减少，显热储热部13温度再次降低，等取暖袋的温度降至潜热储热部一11的相变温度时，潜热储热部一11开始释放潜热，继续为人们提供舒适的温度。梯级蓄热要比单级蓄热释放的热量多并且储热效率高，使取暖袋可以长时间维持舒适的体感温度。

本发明使用时注水简单，排汽方便，采用三级储热装置，储热量大，维持体感舒适温度时间长，采用充电电热丝式加热，加热方便，采用温控器、超温保险丝、熔断器三重保护，安全可靠，袋体采用条纹形式，可以防止滑落，增加散热量并有缓冲热量的作用，以免烫伤。

以上所述，仅是本发明的一个实施案例，并未对本发明做任何形式上的限制，虽然本实施案例只是相对较好的方案之一，在不脱离本发明取暖袋内部结构技术方案范围内，可适当利用本发明中的结构或内容做出适当的优化，或修饰为等同变化效果的等效实施方案。但凡未脱离本发明中的结构技术方案内容，依据本发明的技术实质对上述案例进行简单的修改、优化，等同变化与修饰，均属本发明方案技术范围内。