一种智能温控高效保温杯制造技术

本实用新型专利技术提供了一种智能温控高效保温杯，所述保温杯具有杯体，其特征在于，所述杯体从内向外依次包括内筒壁、导热相变层、气凝胶隔热层和外筒壁。所述保温杯由于采用了高导热相变材料和气凝胶材料，因此具有显著的快速降温至所需温度并且能够较长时间保持该温度的特点。本实用新型专利技术的智能温控高效保温杯具有广泛的用途，可代替日常的中空保温杯、真空保温杯用于日常饮水，还可用作泡茶杯、儿童饮奶杯等。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种保温杯，尤其是一种智能温控高效保温杯。
技术介绍
目前，市场上的常见的保温杯一般是由不锈钢、玻璃或陶瓷构成的夹层式的真空 或中空保温杯。由于其保温性能很好，导致其杯中倒入的开水长时间处于高温状态而无法 及时饮用，同时，当杯中热水降至饮用温度（约50°c)后又在较短时间内快速降低，不利于 长时间内饮用。此外，对于泡茶用（如绿茶约80°C)以及儿童奶粉冲调（40至50°C)、饮奶 用（约40°C)的保温杯，由于开水温度过高导致茶叶和奶粉中有用成份变质，失去营养价 值，同时也无法迅速饮用。 因此，日常生活中需要一种能够将开水迅速降至所需温度同时又能够长时间保持 该温度的高效保温杯。 相变材料（PCMs)是指物质发生相变时能够吸收或放出热量而该物质本身温度不 变或变化不大的一种智能材料。由于其独特的自适应环境温度调控等功能，因而广泛用于 太阳能利用、工业余热废热回收、建筑节能、恒温服饰、蓄冷蓄热空调以及电器件恒温等能 源、材料、航空航天、纺织、电力、医学仪器、建筑等领域。 气凝胶材料，是一种分散介质为气体的凝胶材料，是由胶体粒子相互聚积构成的 一种具有网络结构的纳米多孔性固体材料，该材料具有孔隙率高、比表面积大、密度小、热 导率低（目前已知固体材料中热导率最低）等显著特点，在热学、声学、光学、微电子、粒子 探测等方面均有很广阔的应用潜力。纤维增强气凝胶复合材料是近年来极受重视的一种新 型轻质高效隔热材料，已成功应用航天器热防护系统中。但是，目前还没有将气凝胶材料 和相变材料结合应用于制造速冷保温杯，因为一般认为相变材料在相变成液体或者气体流 体材料时会进入到气凝胶的微观中，从而导致气凝胶材料的隔热性能劣化，从而导致速冷 保温杯的速冷保温性能无法长时间保持。另外，相对于其他隔热措施，气凝胶材料在速冷保 温杯中的应用具有明显的优势。例如，相对于其他材料，气凝胶材料具有显著优越的隔热性 能；相对于真空保温措施，气凝胶材料非常容易地使用，相反，真空保温措施需要提供完全 密封的真空腔室，这样的真空腔室一方面随着使用可能容易漏进气体，另一方面，在焊接制 作真空腔室时需要数百摄氏度的温度，这样的温度容易导致对相变材料的不可逆破坏（例 如相变材料的挥发），从而造成相变材料的速冷和蓄热性能的下降甚至丧失。 中国专利CN92100602. 0及CN93201178. 0报道了一种速冷保温容器，由容器的 内、外壁以及中间层的相变材料组成，该保温容器广泛采用了各种相变材料，但其中的无 机盐类相变材料存在热导率低、循环稳定性差的问题，其中的脂肪酸类相变材料存在腐蚀 内壁的现象，石蜡类相变材料存在热导率低的问题，另外，该保温杯未采用良好的保温措 施，起不到良好的保温效果，因此，该保温容器实际应用效果有限；CN201110184586. 8报 道了一种分层保温杯，由常规石蜡相变材料和普通保温层组成，但其所用石蜡热导率较 低，同时保温层保温效果一般，所以，该分层保温杯存在杯内水温降温效率慢（8min降温 至70°C、20min降温至饮用温度50°C)、水温不可调控且保温效果有限等明显实用问题；CN201420208307. 6报道了一种加有嵌套式相变储热层的保温杯，采用了由不锈钢制成的 有双层筒壁形成的密闭夹层侧壁的圆筒相变储热层，该密闭夹层式储热层结构制备工艺 极其复杂，且存在夹层内相变材料因长期熔融与凝固过程中膨胀与收缩的交替反复导致 的储热层变形问题，进而影响与内筒壁紧密贴合，从而导致因杯内热水向储热层传热效率 大大降低而形成的降温效果有限的问题。另外，该储热层采用无机水合盐类物质三水乙 酸钠作为相变材料，其存在热导率较低（约〇. 5W/mK)、不可调控且循环稳定不好的问题； CN201320414844. 1报道了一种快速降温保温杯，由导热层（保温杯内壁）、合金类金属相变 材料、隔热层组成，由于采用了热导率较高的金属相变材料，使得杯内水温降温得到有效提 高，但该铋、镓、铟、锡合金类相变材料存在循环稳定性差，且具有较强的腐蚀内壁作用和一 定的毒性，不易大批量应用。另外，该保温杯采用真空玻璃、塑料或隔热陶瓷等传统的隔热 方式，其中，真空玻璃制作工艺复杂且存在较大的安全隐患，塑料（〇. 2W/mK至0. 5W/mK)和 陶瓷（0. 5W/mK至5W/mK)的热导率较高，隔热性能较差，不宜长时间保温。CN203953160U、 CN200320116231. 6以及其它公开报道的相变保温杯，同样存在上述类似的由于相变材料和 隔热层材料等功能有限而达不到良好的实用效果。 上述公开专利所描述的类似基于相变材料储热的速冷保温杯（容器）存在的问题 主要有：（1)所采用的相变材料热导率低；（2)相变材料的相变潜热有限；（3)相变材料的 循环稳定性差；(4)相变材料的热膨胀率大；（5)相变材料具有一定的毒性；(6)相变材料 昂贵；（7)速冷保温杯保温未采用隔热保温措施或采用的隔热效果有限；(8)长期保温性能 不佳；(9)制造难度大。
技术实现思路
为了解决一个或多个上述问题，本技术提供了一种智能温控高效保温杯。 本技术的目的是通过以下技术方案来实现的： 1. 一种智能温控高效保温杯，所述保温杯具有杯体，其特征在于，所述杯体从内向 外依次包括内筒壁、导热相变层、气凝胶隔热层和外筒壁。 2.如技术方案1所述的保温杯，其特征在于，所述杯体还包括位于所述导热相变 层与气凝胶隔热层之间的中间筒壁层。 3.如技术方案1或2所述的保温杯，其特征在于，所述保温杯还包括杯盖。 4.如技术方案1至3中任一项所述的保温杯，其特征在于，所述保温杯还包括与所 述内筒壁的外侧空间连通的开口和用于封闭所述开口的密封件。 5.如技术方案1至4中任一项所述的保温杯，其特征在于，所述导热相变层的厚度 和/或所述气凝胶隔热层的厚度为1?1〇_。 6.如技术方案5所述的保温杯，其特征在于，所述导热相变层的厚度和/或所述气 凝胶隔热层的厚度为1?5mm〇 7.如技术方案6所述的保温杯，其特征在于，所述导热相变层的厚度和/或所述气 凝胶隔热层的厚度为2?5mm〇 8.如技术方案1至7中任一项所述的保温杯，其特征在于，所述杯体中的内筒壁、 外筒壁和/或中间筒壁的材质选自由不锈钢、铝合金、钛合金、镁合金、铜、塑料、陶瓷、玻璃 组成的组。 9.如技术方案8所述的保温杯，其特征在于，所述杯体中的内筒壁、外筒壁和/或 中间筒壁的材质选自由不锈钢、铝合金、陶瓷组成的组。 10.如技术方案1或2所述的保温杯，其特征在于，所述内筒壁的材质的热导率高 于所述外筒壁的材质的热导率。 与其它已公开的各种中空保温杯、真空保温杯以及含有简单相变材料的速冷保温 杯（或保温容器）相比，本技术有如下优点： (1)本技术的保温杯具有显著的快速降温至所需温度并且能够较长时间保持 该温度的特点，因此，具有良好的实用价值。 (2)本技术所采用的相变材料相变温度可调（30至85°C)、相变潜热高（160 至270kJ/kg)、循环稳定性好，更重要的是热导率高且可调节（0. 2至20W/m?K)，可真正实 现保温杯的快速降温以及某特定温度下的长时保温。 (3)本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能温控高效保温杯，所述保温杯具有杯体，其特征在于，所述杯体从内向外依次包括内筒壁、导热相变层、气凝胶隔热层和外筒壁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金兆国，彭磊，邹军锋，詹万初，张天翔，赵英民，马荣萍，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11