一种基于热管原理的模块化变温水杯制造技术

本发明专利技术公开了一种基于热管原理的模块化变温水杯，由杯体、杯盖、降温模块、释冷模块与便携式加热/制冷器组成；杯体采用保温材料与真空隔热技术相结合的方式对杯内物质进行保温，同时运用了热管作为相变材料与水或液体饮料的传热装置；采用模块化设计，可根据使用条件的不同选择降温模块或释冷模块与杯体旋合以使水杯产生将沸水速冷保温或将常温水制冷的效果；便携式加热/制冷器可与杯体嵌合以对杯中液体进行快速加热和制冷。本发明专利技术相比传统设计，结构合理，使用方便，功能丰富，干净环保，可满足不同情况下人们对饮水温度的需求。

A modularized and variable temperature water cup based on the principle of heat pipe

The invention discloses a modular glass temperature based on the principle of heat pipe, comprises a cup body and a cup cover, cooling module, cold release module and portable heating / refrigerator; cup made of insulation materials and vacuum insulation technology combining the insulation substance in the cup, while the use of a heat pipe as a heat transfer device phase change materials with water or liquid beverage; modular design, modular or cold release module and the cup body is screwed to the boiling water cup has fast cooling insulation or normal temperature water cooling effect of cooling according to the different choice of the conditions of use; portable devices can be fitted with a heating / cup to the liquid in the cup quickly heating and cooling. Compared with the traditional design, the invention has the advantages of reasonable structure, convenient use, rich function, clean and environmental protection, and can meet people's demand for water temperature under different circumstances.

【技术实现步骤摘要】
一种基于热管原理的模块化变温水杯
本专利技术涉及一种用于日常生活领域的变温水杯，具体地说，是涉及一种基于热管原理的模块化变温水杯。
技术介绍
水杯是一种可用于盛装液态饮料的日用器具，人们在使用水杯喝水时，在不同情况下往往有着不同的需求。在寒冷的冬季，人们倾向于饮用热水，但将沸水倒入水杯后，往往需要等待较长时间使水温降低到可接受程度才可饮用。在炎热的夏季，人们又希望能喝到冰凉刺激的冷饮，但普通的水杯并不能为饮料制冷，而且冷饮的长时间保温也是一个问题。人们在旅行途中也希望能享受到热饮或者冰饮，但通常意义下的冰箱或者加热器并不能随身携带，这使得人们的这一希望并不总是能实现。市售的保温杯通常使用保温材料制作，并采用了真空隔热技术，有着较好的保温效果。但在一些时候，人们恰恰希望水温能够快速降低，保温杯的效果反而与人们的期望背道而驰。同时，保温杯也不具备制冷的功能。专利技术专利CN104739155B公开了一种快速降温杯，其在杯体内填充了具有不同相变温度的相变材料，利用各部分的温差在杯内形成液体对流，可使水温快速下降至特定温度范围，且能长时间保持恒温。申请号为CN105310402A的专利技术专利申请公开了一种快速降温杯，在杯体隔层中加入了液态金属，通过液态金属的相变实现沸水的快速降温与长时间保温功能。以上的快速降温杯技术实现了沸水的快速降温与长时间保温功能，但由于相变材料的物性不具备可调节性，因此并不能实现制冷的功能，其用途比较单一，不能适应多种情况。水杯最为一种常用的饮水工具，如何在保证便携性与易用性的同时尽可能拓展其功能，以更好地为人们服务，是值得研究的问题。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于热管原理的模块化变温水杯方案，利用固相熔化为液相的相变吸热原理，将熔点不同的相变材料封装为降温模块与释冷模块，根据需求将不同模块安装于杯体上以实现沸水的速冷保温或常温水的制冷。同时设计了一个利用半导体制冷片的便携式加热/制冷器，可方便的对水杯中的水进行加热或制冷。杯体采用了保温材料以及真空隔热技术以减少水杯与外界的热量交换，内部设置热管以加强模块与水的换热。本专利技术达成目的的技术方案是：一种基于热管原理的模块化变温水杯，包括杯体、杯盖、降温模块、释冷模块和便携式加热/制冷器。杯体与杯盖采用螺纹连接且接合处应密封处理，当旋上杯盖后，杯盖与杯体中会形成密闭且与外界隔热的空间以盛放水或液体饮料。降温模块和释冷模块与杯体亦采用螺纹连接，模块内部装填有相变温度40～50℃或0℃的相变材料，根据需求选择相应的模块与杯体旋合，在储水室中装入沸水或常温水，水的热量将通过杯体中的热管迅速传导至模块的相变材料中，使其相变吸热以达到对水降温或制冷的效果。在使用降温模块时，当杯中的水温过低时，相变材料将通过热管对水放热，以达到保温的效果。携式加热/制冷器采用了半导体制冷片，通过变换正负极已达到切换加热/制冷工况的目的，其做成外凸形以可与杯体嵌合。所述杯体由储水室、第一热管、真空腔、杯体内壁、杯体外壁以及第一脚垫组成。杯体内壁由大热导率材料制成，优选为不锈钢，形状为圆筒形，底部加入隔片以使桶内形成一个凹形空间，该凹形空间与杯盖围成储水室，杯体内壁外侧与第一热管紧贴减小热阻，加强换热。杯体外壁采用小热导率材料制成，优选为玻璃或塑料，其制作成中空样式并抽真空形成真空腔，以减小杯内与外部环境的热交换。杯体外壁上部存在外螺纹以与杯盖接合，下部存在内螺纹以与降温模块或释冷模块接合。杯体外壁底端设置脚垫以防止水杯与桌面直接碰撞。所述杯盖由小热导率材料制成，优选为玻璃或塑料，其内侧制作有内螺纹以与杯体上部接合。当杯盖未旋合时，可通过杯体上部的开口向储水室注入水或液体饮料，当杯盖旋合后，杯盖与杯体形成密封的且与外部环境隔热的储水室以防止泄漏以及减小杯内与外部环境的换热。所述降温模块由第一相变材料、模块绝热壁以及模块导热壁组成。第一相变材料应选择熔点为40～50℃的材料，其材质有多种选择，比如液态金属等。模块导热壁由大导热率材料制成，优选为不锈钢，其制成封闭的圆筒状，内部填充第一相变材料，外部与第一热管贴合以加强第一相变材料与第一热管的换热。模块绝热壁由小导热率材料制成，优选为玻璃或塑料，其上部与模块导热壁嵌合以支撑模块导热壁同时减小热量耗散，其侧面制作有螺纹，可与杯体下部接合以固定降温模块。所述释冷模块由第二相变材料、模块绝热壁以及模块导热壁组成。第二相变材料应选择熔点为0℃左右的材料，其材质有多种选择，比如纯水或乙二醇溶液等。模块导热壁由大导热率材料制成，优选为不锈钢，其制成封闭的圆筒状，内部填充第二相变材料，外部与第一热管贴合以加强第二相变材料与第一热管的换热。模块绝热壁由小导热率材料制成，优选为玻璃或塑料，其上部与模块导热壁嵌合以支撑模块导热壁并减小热量耗散，其侧面制作有螺纹，可与杯体下部接合以固定释冷模块。所述便携式加热/制冷器由上盖、导热块、托架、下盖、第二脚垫、温度传感器、第二热管、半导体制冷片、出风口、风扇、进风口、控制器、按钮一、按钮二、电源线以及插头组成。上盖制成与模块导热壁类似的圆柱形以与杯体嵌合，半导体制冷片工作面与第二热管紧密贴合以加强传热，散热面与导热快紧密贴合以加强散热。风扇与导热快紧贴用以强制风冷。控制器用于对便携式加热/制冷器进行控制，可通过按钮一和按钮二控制机器的工作模式以及开关。插头可插入插座，插头内部设有变压镇流装置以为机器提供合适的电源。相比现有的变温水杯，本专利技术具有如下优点：采用模块化设计，在使用不同模块的情况下可适用于多种工况，转换方便，且可重复使用，干净环保。采用热管作为相变材料与水或液体饮料的传热装置，结构简单，传热效率高。采用保温材料与真空隔热技术相结合的方式对杯内物质进行保温，结构合理，保温效果好。采用半导体制冷片作为插电式加热/制冷器，体积小，使用方便。附图说明图1一种基于热管原理的模块化变温水杯剖面结构示意图图2杯体剖面结构示意图图3降温模块剖面结构示意图图4释冷模块剖面结构示意图图5便携式加热/制冷器结构示意图具体实施方式本实施例是一种基于热管原理的模块化变温水杯。如图1所示，一种基于热管原理的模块化变温水杯，包括储水室1、第一热管2、真空腔3、第一相变材料4、模块绝热壁5、杯盖6、杯体内壁7、杯体外壁8、模块导热壁9和第一脚垫10。图中所示的是安装降温模块的状态。杯盖6可与杯体外壁8上部的螺纹旋合以密封储水室1，模块绝热壁5可与杯体外壁8下部的螺纹旋合以起到支撑作用。如图2所示，杯体包括储水室1、第一热管2、真空腔3、杯体内壁7、杯体外壁8和第一脚垫10。真空腔3由杯体外壁所围而成，其内抽真空以抑制换热。第一热管2嵌入杯体外壁8内侧的凹槽内，杯体内壁7与第一热管2紧贴以加强换热，储水室1由杯体内壁7与杯盖6所围而成。第一脚垫10贴于杯体外壁8下侧。如图3所示，降温模块包括第一相变材料4、模块绝热壁5和模块导热壁9。第一相变材料4封装于模块导热壁9中。降温模块工作时，模块导热壁9与第一热管2紧贴以加强换热。模块导热壁9嵌合于模块绝热壁5上部的凹槽中，模块绝热壁5侧面制作有螺纹以与杯体外壁旋合。如图4所示，释冷模块包括第二相变材料11、模块绝热壁5和模块导热壁9。第二相变材料11封装于模块导热壁9中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热管原理的模块化变温水杯，其特征在于：包括杯体、杯盖、降温模块、释冷模块和便携式加热/制冷器；杯盖和杯体可以旋合以形成密封的储水室，可根据不同的需要将降温模块或释冷模块与杯体组合以使水杯工作于不同的模式，便携式加热/制冷器可与杯体嵌合以对杯中液体进行快速加热和制冷。

【技术特征摘要】
1.一种基于热管原理的模块化变温水杯，其特征在于：包括杯体、杯盖、降温模块、释冷模块和便携式加热/制冷器；杯盖和杯体可以旋合以形成密封的储水室，可根据不同的需要将降温模块或释冷模块与杯体组合以使水杯工作于不同的模式，便携式加热/制冷器可与杯体嵌合以对杯中液体进行快速加热和制冷。2.根据权利要求1所述的基于热管原理的模块化变温水杯，其特征在于：杯体由储水室、热管、真空腔、杯体内壁、杯体外壁和脚垫组成；杯体内壁由大热导率材料制成，形状为带底面的圆筒形，其外侧与热管紧贴；杯体外壁采用小热导率材料制成，其制作成中空样式并抽真空形成真空腔；杯体外壁上部存在外螺纹以与杯盖接合，下部存在内螺纹以与降温模块或制冷模块接合；脚垫设置于杯体外壁底端。3.根据权利要求1所述的基于热管原理的模块化变温水杯，其特征在于：降温模块由第一相变材料、模块绝热壁和模块导热壁组成；第一相变材料选择熔点为40～50℃的材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭庆，罗凯，冯凯，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61