一種智能溫控高效保溫杯的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種保溫杯，尤其是一種智能溫控高效保溫杯。
【背景技術】
[0002] 目前，市場上的常見的保溫杯一般是由不銹鋼、玻璃或陶瓷構成的夾層式的真空 或中空保溫杯。由于其保溫性能很好，導致其杯中倒入的開水長時間處于高溫狀態(tài)而無法 及時飲用，同時，當杯中熱水降至飲用溫度（約50°c)后又在較短時間內快速降低，不利于 長時間內飲用。此外，對于泡茶用（如綠茶約80°C)以及兒童奶粉沖調（40至50°C)、飲奶 用（約40°C)的保溫杯，由于開水溫度過高導致茶葉和奶粉中有用成份變質，失去營養(yǎng)價 值，同時也無法迅速飲用。
[0003] 因此，日常生活中需要一種能夠將開水迅速降至所需溫度同時又能夠長時間保持 該溫度的高效保溫杯。
[0004] 相變材料（PCMs)是指物質發(fā)生相變時能夠吸收或放出熱量而該物質本身溫度不 變或變化不大的一種智能材料。由于其獨特的自適應環(huán)境溫度調控等功能，因而廣泛用于 太陽能利用、工業(yè)余熱廢熱回收、建筑節(jié)能、恒溫服飾、蓄冷蓄熱空調以及電器件恒溫等能 源、材料、航空航天、紡織、電力、醫(yī)學儀器、建筑等領域。
[0005] 氣凝膠材料，是一種分散介質為氣體的凝膠材料，是由膠體粒子相互聚積構成的 一種具有網(wǎng)絡結構的納米多孔性固體材料，該材料具有孔隙率高、比表面積大、密度小、熱 導率低（目前已知固體材料中熱導率最低）等顯著特點，在熱學、聲學、光學、微電子、粒子 探測等方面均有很廣闊的應用潛力。纖維增強氣凝膠復合材料是近年來極受重視的一種新 型輕質高效隔熱材料，已成功應用航天器熱防護系統(tǒng)中。但是，目前還沒有將氣凝膠材料 和相變材料結合應用于制造速冷保溫杯，因為一般認為相變材料在相變成液體或者氣體流 體材料時會進入到氣凝膠的微觀中，從而導致氣凝膠材料的隔熱性能劣化，從而導致速冷 保溫杯的速冷保溫性能無法長時間保持。另外，相對于其他隔熱措施，氣凝膠材料在速冷保 溫杯中的應用具有明顯的優(yōu)勢。例如，相對于其他材料，氣凝膠材料具有顯著優(yōu)越的隔熱性 能；相對于真空保溫措施，氣凝膠材料非常容易地使用，相反，真空保溫措施需要提供完全 密封的真空腔室，這樣的真空腔室一方面隨著使用可能容易漏進氣體，另一方面，在焊接制 作真空腔室時需要數(shù)百攝氏度的溫度，這樣的溫度容易導致對相變材料的不可逆破壞（例 如相變材料的揮發(fā)），從而造成相變材料的速冷和蓄熱性能的下降甚至喪失。
[0006] 中國專利CN92100602. 0及CN93201178. 0報道了一種速冷保溫容器，由容器的 內、外壁以及中間層的相變材料組成，該保溫容器廣泛采用了各種相變材料，但其中的無 機鹽類相變材料存在熱導率低、循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，其中的脂肪酸類相變材料存在腐蝕 內壁的現(xiàn)象，石蠟類相變材料存在熱導率低的問題，另外，該保溫杯未采用良好的保溫措 施，起不到良好的保溫效果，因此，該保溫容器實際應用效果有限；CN201110184586. 8報 道了一種分層保溫杯，由常規(guī)石蠟相變材料和普通保溫層組成，但其所用石蠟熱導率較 低，同時保溫層保溫效果一般，所以，該分層保溫杯存在杯內水溫降溫效率慢（8min降溫 至70°C、20min降溫至飲用溫度50°C)、水溫不可調控且保溫效果有限等明顯實用問題；CN201420208307. 6報道了一種加有嵌套式相變儲熱層的保溫杯，采用了由不銹鋼制成的 有雙層筒壁形成的密閉夾層側壁的圓筒相變儲熱層，該密閉夾層式儲熱層結構制備工藝 極其復雜，且存在夾層內相變材料因長期熔融與凝固過程中膨脹與收縮的交替反復導致 的儲熱層變形問題，進而影響與內筒壁緊密貼合，從而導致因杯內熱水向儲熱層傳熱效率 大大降低而形成的降溫效果有限的問題。另外，該儲熱層采用無機水合鹽類物質三水乙 酸鈉作為相變材料，其存在熱導率較低（約〇. 5W/mK)、不可調控且循環(huán)穩(wěn)定不好的問題； CN201320414844. 1報道了一種快速降溫保溫杯，由導熱層（保溫杯內壁）、合金類金屬相變 材料、隔熱層組成，由于采用了熱導率較高的金屬相變材料，使得杯內水溫降溫得到有效提 高，但該鉍、鎵、銦、錫合金類相變材料存在循環(huán)穩(wěn)定性差，且具有較強的腐蝕內壁作用和一 定的毒性，不易大批量應用。另外，該保溫杯采用真空玻璃、塑料或隔熱陶瓷等傳統(tǒng)的隔熱 方式，其中，真空玻璃制作工藝復雜且存在較大的安全隱患，塑料（〇. 2W/mK至0. 5W/mK)和 陶瓷（0. 5W/mK至5W/mK)的熱導率較高，隔熱性能較差，不宜長時間保溫。CN203953160U、 CN200320116231. 6以及其它公開報道的相變保溫杯，同樣存在上述類似的由于相變材料和 隔熱層材料等功能有限而達不到良好的實用效果。
[0007] 上述公開專利所描述的類似基于相變材料儲熱的速冷保溫杯（容器）存在的問題 主要有：（1)所采用的相變材料熱導率低；（2)相變材料的相變潛熱有限；（3)相變材料的 循環(huán)穩(wěn)定性差；(4)相變材料的熱膨脹率大；（5)相變材料具有一定的毒性；(6)相變材料 昂貴；（7)速冷保溫杯保溫未采用隔熱保溫措施或采用的隔熱效果有限；(8)長期保溫性能 不佳；(9)制造難度大。 【實用新型內容】
[0008] 為了解決一個或多個上述問題，本實用新型提供了一種智能溫控高效保溫杯。
[0009] 本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：
[0010] 1. 一種智能溫控高效保溫杯，所述保溫杯具有杯體，其特征在于，所述杯體從內向 外依次包括內筒壁、導熱相變層、氣凝膠隔熱層和外筒壁。
[0011] 2.如技術方案1所述的保溫杯，其特征在于，所述杯體還包括位于所述導熱相變 層與氣凝膠隔熱層之間的中間筒壁層。
[0012] 3.如技術方案1或2所述的保溫杯，其特征在于，所述保溫杯還包括杯蓋。
[0013] 4.如技術方案1至3中任一項所述的保溫杯，其特征在于，所述保溫杯還包括與所 述內筒壁的外側空間連通的開口和用于封閉所述開口的密封件。
[0014] 5.如技術方案1至4中任一項所述的保溫杯，其特征在于，所述導熱相變層的厚度 和/或所述氣凝膠隔熱層的厚度為1?1〇_。
[0015] 6.如技術方案5所述的保溫杯，其特征在于，所述導熱相變層的厚度和/或所述氣 凝膠隔熱層的厚度為1?5mm〇
[0016] 7.如技術方案6所述的保溫杯，其特征在于，所述導熱相變層的厚度和/或所述氣 凝膠隔熱層的厚度為2?5mm〇
[0017] 8.如技術方案1至7中任一項所述的保溫杯，其特征在于，所述杯體中的內筒壁、 外筒壁和/或中間筒壁的材質選自由不銹鋼、鋁合金、鈦合金、鎂合金、銅、塑料、陶瓷、玻璃 組成的組。
[0018] 9.如技術方案8所述的保溫杯，其特征在于，所述杯體中的內筒壁、外筒壁和/或 中間筒壁的材質選自由不銹鋼、鋁合金、陶瓷組成的組。
[0019] 10.如技術方案1或2所述的保溫杯，其特征在于，所述內筒壁的材質的熱導率高 于所述外筒壁的材質的熱導率。
[0020] 與其它已公開的各種中空保溫杯、真空保溫杯以及含有簡單相變材料的速冷保溫 杯（或保溫容器）相比，本實用新型有如下優(yōu)點：
[0021] (1)本實用新型的保溫杯具有顯著的快速降溫至所需溫度并且能夠較長時間保持 該溫度的特點，因此，具有良好的實用價值。
[0022] (2)本實用新型所采用的相變材料相變溫度可調（30至85°C)、相變潛熱高（160 至270kJ/kg)、循環(huán)穩(wěn)定性好，更重要的是熱導率高且可調節(jié)（0. 2至20W/m?K)，可真正實 現(xiàn)保溫杯的快速降溫以及某特定溫度下的長時保溫。
[0023] (3)本實用新型采用纖維復合氣凝膠材料作為隔熱層，熱導率低（0. 01至0. 03W/ m?K)、隔熱性能優(yōu)異，保溫效果好。
[0024] (4)結構簡單，容易制造和使用。
[0025] 本實用新型的智能溫控高效保溫杯具有廣泛的用途，可代替日常的中空保溫杯、 真空保溫杯用于日常飲水，還可用作泡茶杯、兒童飲奶杯等。
【附圖說明】
[0026] 圖1顯示了根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選的實施方式的智能溫控高效保溫杯的結 構示意圖。其中，附圖標記表示如下：1.外筒壁；2.纖維氣凝膠隔熱層；3.中間筒壁；4.導 熱相變層；5.內筒壁；6.杯蓋。
【具體實施方式】
[0027] 本實用新型提供了一種智能溫控高效保溫杯，所述保溫杯具有杯體，其特征在于， 所述杯體從內向外依次包括內筒壁、導熱相變層、氣凝膠隔熱層和外筒壁。
[0028] 對于相變材料，其相變方式主要有固-固相變、固-液相變、液-汽相變、固-汽相 變等，其中固-固相變由于相變過程中無液態(tài)或汽態(tài)物質產生而方便人們實際工程應用， 但由于其相變溫度范圍不適合飲用水杯用以及易產生塑晶現(xiàn)象而無法應用于本實用新型 所述的保溫杯；對于液_汽相變、固-汽相變等形式的相變材料，由于汽態(tài)物質的產生而導 致較大的內部膨脹壓力，也無法應用于本實用新型所述的