[发明专利]蓄热系统和降温保温容器

说明书

本发明涉及蓄热系统和降温保温容器。公开了一种容器，包括内腔、内壁层、蓄热层、第二壁层，该蓄热层包括相变材料和传热栅，该蓄热层在内壁层与第二壁层之间，传热栅的结构基本为周期性的方波，其顶部与第一壁层紧密接触。

技术领域

本发明涉及一种蓄热系统和一种降温保温容器，尤其是含有这种蓄热系统的降温保温杯。

背景技术

一种比较理想的保温容器是能够将倒入容器中的液体，比如开水、稀饭或高温饮料，在短时间内降温到一个合适饮用的温度，然后长时间地保持在这一温度附近。这一温度随使用者、饮料而不同。例如，成人的饮水大约在45-60℃之间，而婴儿的配方奶大约在35-45℃之间。除了温度点、降温速度和保温时长外，使用者同时希望保温容器重量低、使用轻便、制造成本低、市场价格便宜。

现有的加速降温和增加保温时长的方法包括在杯子的内层外面增加一个蓄热夹层，在蓄热夹层中放入合适熔点的相变材料。相变材料在升温熔化过程中大量吸热，加速了液体的降温；在降温固化过程中大量放热，增加了保温时长。不幸的是，目前的相变材料各有各的缺点，难以满足使用要求。例如含水无机盐有过冷和相分离问题，难以重复多次准确地进行相变循环。金属相变材料重量大、成本高，难以大量使用。有机相变材料导热性差，无法在相变材料中快速传递热量。实用新型专利申请201520781639.8提出了在蓄热层中增加热管和热管翅片来提高蓄热层的热传导，其中热管翅片以导热胶固定、焊接、金属钢圈固定或螺丝固定在热管上。热管的使用增加了这一热传导辅助方案的重量，同时热量需要通过热管的传导，增加了整个系统的热传导时间。热管翅片在热片上固定的这几种方式也增加了材料和部件的数目，提高了工艺的复杂性和成本。

液体中的热传导是降温中的一个重要过程。热量要先从液体的中心部位传导出来，到达内杯壁。大部分的液体主要成分是水，而水的导热性能差。目前的一些产品要求使用者摇晃杯子，通过提高对流来提高液体中的热传导。这增加了使用程序，有时候不方便。实用新型201620338554.7提供了一种在杯盖上装有一个降温棒，棒内有相变蓄热材料的杯子。这一降温棒增加了液体的传热面积，提高了传热效率。但是这一设计增加了整个杯子的独立部件数目，以及杯盖的复杂度和重量。降温棒的长度也使杯盖使用起来不方便。

发明内容

为了获得降温速度快、保温时间长、重量轻、成本低、使用方便的降温保温杯，本发明提供了多项新技术，大幅提高了蓄热层和液体的热传导性能，简化了制作工艺和成本，提高了使用方便性。

为了克服现有技术中蓄热层热传导速度慢、热传导辅助系统复杂难制作等缺陷，本发明的一项创新提供了一种新的蓄热系统。这一蓄热系统传热快、结构简单、部件数目少、材料数目少、制作方便、成本低。新蓄热系统包含内壁层、蓄热层、外壁层，其中蓄热层包含相变材料和传热栅，传热栅的内侧与内壁层大面积紧密接触，有良好的热传递。在一个实施中，传热栅的外侧与外壁层紧密接触，这样传热栅被紧夹在内壁层和外壁层之间，与内外壁层有良好的大面积接触和热传导。传热栅使用热导性能良好的材料，例如金属。相变材料可以由本领域技术人员根据需要选择。蓄热系统的主要传热途径为：内壁层-＞传热栅-＞相变材料。一个优选方案是，传热栅在平直段采用周期性的方波结构，在弯曲段采用近似方波结构。方波的顶部和底部都基本平直，与内壁层和外壁层有大面积的接触，有良好的传热效率。方波的间距小于方波的高度，这样相邻的栅格间的相变材料的厚度小，可以大幅地小于内壁和外壁的距离，也就是如果没有传热栅时相变材料的厚度。这时候热量的主要传输途径是从内壁层到传热栅的顶部，再到传热栅的侧边，再到相变材料，可以大幅地减低传热所需要的时间。周期性的方波结构中栅格的距离基本不变，协助不同部位的相变材料同步传热，提高传热效率。在另一个实施中，传热栅采用周期性的梯形波结构。梯形结构中顶部和侧边的夹角、底部和侧边的夹角都为钝角，在一些工艺中便于制造。