CN102266184A - 分层相变保温杯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分层相变保温杯，包括杯盖、带螺纹的杯口、外杯体、置于外杯体内的保温层、置于保温层内的相变材料填充层，其特征在于，该保温杯的相变材料填充层由多个环形分层隔板隔开。所述的相变材料填充层为石蜡。本发明的有益效果是，本发明结构简单、成本低廉，满足人们健康饮水的需求，本发明能自动将杯内开水温度快速调至适合饮用的温度范围内且保持恒温，并比普通的保温杯、真空杯之类保温更长的时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种保温杯，尤其是一种分层相变保温杯。
背景技术
在我国，饮茶已经成为一种生活习惯，用保温杯泡茶也屡见不鲜。保温杯大都是采用密闭方式来进行保温的，由于茶叶本身的构造，会在密闭的情况下被发酵，发酵之后的茶叶会产生一些对人体有害的物质。茶叶富含蛋白质、脂肪、糖、维生素以及矿物质等营养成分，是一种天然的保健饮料，其中所含的茶多酚、咖啡碱、单宁、茶色素等，又具有多种药理作用，茶叶长时间浸泡于高温水中，就像温火煎煮一样，茶多酚、单宁等物质会大量浸出，使茶水颜色浓重，有苦涩味。维生素C等营养物质在水温超过80℃时就会被破坏,长时间高温浸泡会使其损失过多,从而降低了茶的保健功能。同时，由于一直保持很高的水温，茶中的芳香油会很快大量挥发，鞣酸、茶碱大量渗出，这样不仅降低了茶叶的营养价值，减少了茶香，还使有害物质增多。如果长期饮用这种茶，就会危害健康，导致消化、心血管、神经和造血系统的多种疾病发生。
目前市场上的保温杯一般是由陶瓷或不锈钢加上真空层作成的盛水的容器，顶部有盖，密封性差。真空绝热层能使装在内部的水等液体延缓散热，以达到保温的目的。同类设计的蓄能保温杯，采用的蓄能材料只是简单的放在杯体的内外壳之间，或是没有考虑材料体积变化带来的降温冷热不均，或是没有考虑降温后热水的温度分布给正常饮水带来的问题等。
很多厂家制作了不锈钢保温杯，但是均无法在适宜水温下正常维持保温工作，市场上还没有专门的应用相变材料来制作保温杯的产品。目前相关公开的专利主要有：
1.成都云杉科技有限公司的许廷森发明的一种防烫的保温杯，专利号201020162906。
2.浙江省宁波市宁波高新科技园区的黄文聪;叶路发明的一次性纸塑保温杯，专利号200920148189。
3.上海保温瓶一厂的林昌；施敏申发明的保温杯，专利号91302972。
4.浙江省仙居县城关朱墙头一路6-6的薛潇涵发明的自控恒温保温杯，专利号200620140372。
5.江苏省南京市的王森;蒋希铨发明的即饮保温杯，专利号CN99229124.0（无法克服体积变化及温度分布）。
6.湖北省武汉市汉的戴伟发明的蓄能保温杯，专利号CN200320116231.6（无法克服体积变化及温度分布）。
7.河北省秦皇岛市河北大街西段438号燕山大学西校区国家重点实验室B315室 冯忠贤快冷保温杯 申请（专利）号: CN200710301012.8。
以上保温杯均能达到保温的目的，或利用了保温蓄能材料，或是采用了相变材料，然而它们都存在材料体积变化引起杯内温度分布不均等缺点，给人们正常饮水带来一定的不舒适性，本发明提出的分层相变保温杯能使水温快速降低达到适合饮用的温度范围，保证维生素C等营养物质不被破坏，并能长时间保持恒温。
发明内容
为了克服现有的保温杯都存在材料体积变化引起杯内温度分布不均等缺点，给人们正常饮水带来一定的不舒适性的缺点，本发明提出一种分层相变保温杯，利用相变材料的固有属性，保证温度很快降到适宜水温，然后长时间保持这一温度不变的同时，根据杯体结构的特殊设计，使杯内的热水温度成小差额的梯形分布，满足人们饮水时的舒适健康及营养要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，包括杯盖、带螺纹的杯口、外杯体、置于外杯体内的保温层、置于保温层内的相变材料填充层，该保温杯的相变材料填充层由多个环形分层隔板隔开。
所述的相变材料填充层为石蜡。
本发明的有益效果是，本发明结构简单、成本低廉，满足人们健康饮水的需求，本发明能自动将杯内开水温度快速调至适合饮用的温度范围内且保持恒温，并比普通的保温杯、真空杯之类保温更长的时间。
附图说明：
图1为本发明的外形结构剖视图；
图2为本发明的局部结构立体图；
图3为分层相变保温杯内温度分布测试效果图；
图4为相同条件下未采用分层相变保温杯内温度分布测试效果图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
由图1、图2所示，一种分层相变保温杯，包括杯盖1、带螺纹的杯口4、外杯体6、置于外杯体6内的保温层5、置于保温层5内的相变材料填充层2，该保温杯的相变材料填充层2由多个环形分层隔板3隔开，相变材料填充层2由环形分层隔板3分成若干层，目的是防止材料的相变引起的过度杯底集中，这样能克服普通相变保温杯中杯体下部温度下降过快，同时杯体上部的水温不能快速降至适宜饮用温度的缺点，使杯中的水按一定的次序达到适宜温度，这种次序也是舒适生活所需求的，使水温都能处在适宜温度，好的保温杯离不开良好的密封系统，杯口用带螺纹的盖子防止杯体热量的散失。
保温杯的传热系统是杯子设计的重要一环。它包含了杯子本体所用的材料，本体所盛的液体以及内夹层的相变材料填充层2。杯子本体我们也用了现在普遍使用的不锈钢，它是热的良导体。本体中的载体也就是我们平时所喝的开水了。考虑到实际应用性，选择合适的相变材料填充层2至关重要，材料应该具有以下几个特点：
（1）熔化潜热高，使其在相变中能贮藏或放出较多的热量；
（2）相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少；
（3）有合适的相变温度，能满足需要控制的特定温度；
（4）导热系数大，密度大，比热容大；
（5）相变材料无毒，无腐蚀性，成本低，制造方便。
鉴于以上因素，我们决定使用石蜡作为保温杯的内夹层材料。其中传热过程可以简单概括为三个阶段：
（1）90摄氏度左右的热水倒入保温杯，石蜡由固态变为液态吸收热水热量；
（2）水温迅速降到70摄氏度左右；
（3）石蜡由液态变为固态放出热量，使水温长时间维持在50摄氏度左右。
由图3、图4所示，本发明已在实验室中完成了性能测试，通过和普通保温杯以及没有分层的相变保温杯相比，效果明显，性能稳定。采用分层相变的保温杯，可以明显改善未采用分层相变保温杯杯内温度分布不均的现象，在有效温度段内，较长时间内降温速度平缓且相同条件下保温效果优于普通相变保温杯。该发明能达到快速饮用热水的目的，可很好的利用相变材料独有的属性，稳定性高，具有较强的实用性。
考虑到杯子要做成一种轻巧、便于人们携带的产品，所以我们就在有限的空间下想办法增加杯子的受热面积，把本体设计成螺纹状的可以有效地增大热传导的面积。
保温杯是人们日常活动中必不可少的生活用品，普及程度广泛。从社会发展的总体趋势看，越方便越简洁的产品越能得到人们的青睐。本发明从人们生活实际出发，具有实用、轻巧、廉价，惠民的特点，市场前景广阔。
Claims (2)
1.一种分层相变保温杯，包括杯盖（1）、带螺纹的杯口（4）、外杯体（6）、置于外杯体（6）内的保温层（5）、置于保温层（5）内的相变材料填充层（2），其特征在于，该保温杯的相变材料填充层（2）由多个环形分层隔板（3）隔开。
2.根据权利要求1所述的分层相变保温杯，其特征在于，所述的相变材料填充层（2）为石蜡。
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