本發(fā)明涉及保溫容器，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及能夠快速降溫的保溫容器用蓋子以及包括所述蓋子的保溫容器。

背景技術(shù)：

保溫容器一般是由陶瓷或不銹鋼加上真空層做成的容器例如密閉容器，例如用于盛水的密閉容器，如保溫杯或者保溫壺。由于真空絕熱層能使裝在內(nèi)部的液體例如水延緩散熱，因此，該類保溫容器具有長(zhǎng)時(shí)間高效保溫的作用。

目前，容量較大的保溫容器例如保溫杯或者保溫壺，尤其是旅行用的保溫杯或者保溫壺，一般都有一個(gè)飲水用蓋子，摘下蓋子，打開(kāi)密封閥，將熱水倒入蓋子中，然后飲用。但是，由于保溫杯或者保溫壺保溫性能很好，導(dǎo)致其剛倒入飲水用蓋子中的水溫較高而無(wú)法及時(shí)飲用，需要等待較長(zhǎng)的時(shí)間，起不到能夠立刻飲水止渴的效果。

因此，日常生活中的保溫杯或者保溫壺需要一種能夠?qū)㈤_(kāi)水迅速降至所需溫度(或可飲溫度)的快速降溫飲水保溫杯蓋或者保溫壺蓋。

相變材料(PCMs)是指物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)能夠吸收或放出熱量而該物質(zhì)本身溫度不變或變化不大的一種智能材料。由于其獨(dú)特的自適應(yīng)環(huán)境溫度調(diào)控等功能，因而廣泛用于太陽(yáng)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(diào)以及電器件恒溫等能源、材料、航空航天、紡織、電力、醫(yī)學(xué)儀器、建筑等領(lǐng)域。

對(duì)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(guò)程中無(wú)液態(tài)或汽態(tài)物質(zhì)產(chǎn)生而方便人們實(shí)際工程應(yīng)用，但由于其相變溫度范圍不適合飲用水杯用以及易產(chǎn)生塑晶現(xiàn)象而無(wú)法應(yīng)用于本發(fā)明所述的保溫杯；對(duì)于液-汽相變、固-汽相變等形式的相變材料，由于汽態(tài)物質(zhì)的產(chǎn)生而導(dǎo)致較大的內(nèi)部膨脹壓力，也無(wú)法應(yīng)用于本發(fā)明所述的保溫杯。所以，只有固-液形式的相變最適合本發(fā)明所述的保溫杯。對(duì)于固-液形式的相變材料，種類很多，其中的金屬類相變具有較強(qiáng)的腐蝕性和一定的毒性，無(wú)機(jī)水合鹽存在析晶、過(guò)冷、非協(xié)同效應(yīng)等問(wèn)題而導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定差，也不適合多次循環(huán)使用。為避免上述問(wèn)題，本發(fā)明采用了循環(huán)穩(wěn)定性好的高級(jí)脂肪烴、烷烴型石蠟和聚乙二醇等相變材料。

采用相變材料作為保溫杯的夾層材料可制作成相變降溫杯，如中國(guó)專利CN92100602.0、CN93201178.0、CN201110184586.8、CN201420208307.6、CN201320414844.1報(bào)道的相變降溫杯，目的是將倒入杯中的熱水降溫至飲用溫度，實(shí)現(xiàn)即倒即飲的效果。該種做法能夠?qū)⒈瓋?nèi)熱水一次性降溫，但不利于杯內(nèi)熱水長(zhǎng)時(shí)間保溫，且實(shí)現(xiàn)不了長(zhǎng)途旅行中既要將保溫杯或者保溫壺?zé)崴L(zhǎng)時(shí)間保溫，同時(shí)倒出適量熱水而即時(shí)飲用的效果。

CN201420135822.6公開(kāi)了一種新型相變保溫杯，其包括：一杯體，所述杯體由具有真空保溫功能的隔熱層和裝水的內(nèi)膽組成；一保溫杯內(nèi)蓋；一保溫杯外蓋，所述保溫杯外蓋由能瞬間降溫的吸熱層和裝水的內(nèi)膽組成；其中，所述杯體以真空保溫方式進(jìn)行保溫；所述保溫杯外蓋利用固液相變材料來(lái)達(dá)到速冷效果；所述保溫杯內(nèi)蓋可將保溫杯內(nèi)的高溫?zé)崴c空氣和外蓋隔絕；所述吸熱層填充熔點(diǎn)在25℃至50℃之間的固液相變材料，為金屬鎵、鎵基合金、Na₂SO4·10H₂O、Na₂PO₄·12H₂O、正葵酸、十二酸或石蠟。但是，其中所使用的金屬鎵或鎵基合金等金屬類相變材料具有較強(qiáng)的腐蝕性和一定的毒性，不適合于在飲水蓋這樣的飲水用具上使用；Na₂SO₄·10H₂O或Na₂PO₄·12H₂O等無(wú)機(jī)水合鹽存在析晶、過(guò)冷、非協(xié)同效應(yīng)等問(wèn)題而導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定差，不適合多次循環(huán)使用；正葵酸有不愉快的味道，變成液相時(shí)密封要求高，稍有泄漏會(huì)對(duì)諸如保溫容器的飲水蓋的使用造成嚴(yán)重的影響，即使不泄漏也容易引起不好的味道聯(lián)想；十二酸同樣對(duì)健康造成危害，尤其是有較強(qiáng)的刺激作用，誤服會(huì)引起胃腸不適，對(duì)水體可造成污染，制造廢水處理相當(dāng)麻煩；石蠟盡管無(wú)毒，但是存在熱導(dǎo)率差、降溫速度慢、不易于直接封裝等問(wèn)題。另外，該專利公開(kāi)的保溫杯蓋由于其使用的相變材料的相變溫度(如文中實(shí)施例所述一般為29～35℃)低于戶室外環(huán)境溫度而失去熔融相變吸熱功能，無(wú)法應(yīng)用于戶外旅行時(shí)的快速降溫用的飲水杯蓋。此外，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(jìn)氣體，另一方面，在焊接制作真空腔室時(shí)需要數(shù)百攝氏度的溫度，這樣的溫度容易導(dǎo)致對(duì)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。

同時(shí)，上述公開(kāi)專利所描述的類似相變材料也無(wú)法直接用于飲水保溫杯或者保溫壺蓋中，其存在的問(wèn)題主要有：(1)所采用的相變材料熱導(dǎo)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(zhǎng)期保溫性能不佳；(9)制造難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決一個(gè)或多個(gè)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能夠快速降溫的保溫容器用蓋子，例如一種用于保溫杯或者保溫壺的快速降溫的飲水保溫杯或者保溫壺蓋。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

1.一種用于保溫容器的蓋子，其特征在于，所述蓋子從內(nèi)向外依次包括內(nèi)筒壁；由控溫層材料形成的控溫層；和外筒壁。

2.如技術(shù)方案1所述的蓋子，其特征在于，在所述內(nèi)筒壁和外筒壁之間設(shè)置有封閉腔室，所述控溫層材料放置在所述封閉腔室的內(nèi)部。

3.如技術(shù)方案1所述的蓋子，其特征在于，所述蓋子還包括位于在所述外筒壁的外側(cè)的防護(hù)層。

4.如技術(shù)方案1或2所述的蓋子，其特征在于，所述控溫層材料包含相變材料和/或?qū)崽盍稀?/p>

5.如技術(shù)方案4所述的蓋子，其特征在于，所述相變材料選自由如下物質(zhì)組成的組：碳原子數(shù)為18至26優(yōu)選為18至22的高級(jí)脂肪烴；熔點(diǎn)為30℃至60℃優(yōu)選為40℃至50℃的烷烴型石蠟；碳原子數(shù)為13至18優(yōu)選為14至16的脂肪醇，優(yōu)選為直鏈脂肪醇；分子量為800至6000優(yōu)選為1500至2500更優(yōu)選為2000的聚乙二醇。

6.如技術(shù)方案4或5所述的蓋子，其特征在于，所述導(dǎo)熱填料選自由鋁粉、銅粉、石墨粉、納米氮化鋁、碳纖維、石墨烯和膨脹石墨組成的組，優(yōu)選選自由石墨粉、碳纖維、石墨烯和膨脹石墨組成的組，更優(yōu)選為由碳纖維和膨脹石墨組成的組。

7.如技術(shù)方案1至6中任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于，所述內(nèi)筒壁和/或外筒壁的材質(zhì)選自由不銹鋼、鋁合金、鈦合金、鎂合金、銅、陶瓷、玻璃組成的組，優(yōu)選為不銹鋼。

8.如技術(shù)方案1所述的蓋子，其特征在于，所述防護(hù)層的材質(zhì)選自由塑料、橡膠、陶瓷、木頭組成的組，優(yōu)選為塑料。

9.如技術(shù)方案1所述的蓋子，其特征在于，所述蓋子包括用于與所述保溫容器密封地連接的連接結(jié)構(gòu)；更優(yōu)選的是，所述連接結(jié)構(gòu)通過(guò)螺紋連接與所述保溫容器密封地連接；可選的是，所述連接結(jié)構(gòu)通過(guò)卡扣配合與所述保溫容器密封地連接。

10.如技術(shù)方案1至9中任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于，所述蓋子還包括用于隔阻所述蓋子的內(nèi)部空間與保溫容器的內(nèi)部空間之間的熱傳遞或內(nèi)容物轉(zhuǎn)移，優(yōu)選的是，所述隔熱密封件在邊緣處與所述蓋子的內(nèi)部邊緣處樞軸連接。

11.如技術(shù)方案10所述的蓋子，其特征在于，所述隔熱密封件的一側(cè)具有可密封地與蓋子連接的第一連接部，和/或所述隔熱密封件的另一側(cè)具有可密封地與保溫容器連接的第二連接部。

12.如技術(shù)方案10或11所述的蓋子，其特征在于，所述隔熱密封件還設(shè)有連通蓋子內(nèi)部空間和保溫容器內(nèi)部空間的連通口。

13.如技術(shù)方案12所述的蓋子，其特征在于，所述連通口通過(guò)封閉件和控制按鈕在封閉狀態(tài)和開(kāi)放狀態(tài)切換，所述封閉件在封閉狀態(tài)時(shí)可以密封地將蓋子內(nèi)部空間和保溫容器內(nèi)部空間間隔開(kāi)，所述控制按鈕設(shè)置在所述蓋子的外表面，用于控制所述封閉件在封閉狀態(tài)和開(kāi)放狀態(tài)之間切換。

14.如技術(shù)方案10至13中任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于，所述隔熱密封件在兩側(cè)通過(guò)設(shè)置在所述第一連接部和第二連接部中的O型密封圈分別與所述蓋子的開(kāi)口部和所述保溫容器的開(kāi)口部密封地連接。

15.如技術(shù)方案10至14中任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于，所述隔熱密封件為填充有氣凝膠材料。

16.如技術(shù)方案10至15中任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于，所述蓋子在外表面具有透明部和可從透明部觀察到的刻度標(biāo)記。

17.如技術(shù)方案16所述的蓋子，其特征在于，所述刻度標(biāo)記可以顯示蓋子內(nèi)容物的體積和/或溫度。

18.包括技術(shù)方案1至17中任一項(xiàng)所述的蓋子的保溫容器；優(yōu)選的是，所述保溫容器為盛水保溫容器；更優(yōu)選的是，所述保溫容器為盛水保溫容器，例如保溫杯或者保溫壺。

19.如技術(shù)方案18所述的保溫容器，其特征在于，所述保溫容器從內(nèi)向外依次包括內(nèi)壁、保溫層和外壁。

20.如技術(shù)方案18或19中任一項(xiàng)所述的保溫容器，其特征在于，所述保溫層為氣凝膠隔熱層，該氣凝膠隔熱層由纖維與氣凝膠材料復(fù)合組成。

21.如技術(shù)方案19或20所述的保溫容器，其特征在于，所述纖維選自由玻璃纖維、石英纖維、高硅氧纖維、硅酸鋁纖維、莫來(lái)石纖維、玄武巖纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、丙綸纖維組成的組。

22.如技術(shù)方案19至21中任一項(xiàng)所述的保溫容器，其特征在于，所述氣凝膠材料選自由二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠、氧化鋯氣凝膠、碳?xì)饽z、酚醛氣凝膠、纖維素氣凝膠組成的組。

23.如技術(shù)方案19至22中任一項(xiàng)所述的保溫容器，其特征在于，所述保溫容器的內(nèi)壁、外壁的材質(zhì)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。

與其它已公開(kāi)的各種密閉保溫容器例如盛水用的密閉保溫容器例如保溫杯或者保溫壺的蓋子或保溫容器相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明的蓋子例如飲水保溫杯或者保溫壺的蓋子具有顯著的快速降溫至所需溫度的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)倒出的熱水即時(shí)飲用的效果，尤其可滿足人們?cè)趹敉饴眯羞^(guò)程中由于過(guò)度饑渴而需要從保溫杯中倒出熱水后立即飲用的需求。

(2)本發(fā)明所采用的相變材料相變溫度可以在大的溫度范圍例如30至60℃范圍內(nèi)可調(diào)、相變潛熱高(例如高達(dá)160至270kJ/kg)、循環(huán)穩(wěn)定性好，而且因?yàn)闊釋?dǎo)率高且可以在大范圍例如0.2至20W/m·K內(nèi)可調(diào)節(jié)，可真正實(shí)現(xiàn)例如保溫杯的飲水保溫杯蓋或者保溫壺蓋內(nèi)熱水快速降溫的作用。

(3)本發(fā)明所述蓋子例如飲水保溫杯蓋或者保溫壺蓋當(dāng)飲水后無(wú)需冷卻處理，將其蓋在保溫杯或者保溫壺上即可。其夾層內(nèi)相變材料所吸收的熱量在飲水后通過(guò)外筒壁自動(dòng)釋放到環(huán)境中，從而確保下次飲水過(guò)程中熱水的快速降溫功能。

(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造和使用。

本發(fā)明所述的蓋子例如飲水保溫杯蓋或者保溫壺蓋可用于日常的保溫杯或者保溫壺的配套飲水器具，也可用作日常飲水杯等。

附圖說(shuō)明

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式的智能溫控高效保溫杯的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記表示如下：1.外防護(hù)層；2.外筒壁；3.控溫層；4.內(nèi)筒壁；5.內(nèi)筒壁上的螺紋。

圖2顯示了帶有本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的飲水蓋的保溫壺的結(jié)構(gòu)的分解示意圖。其中，附圖標(biāo)記表示如下：100.飲水蓋；101.外防護(hù)層；102.外筒壁；103.控溫層；104.內(nèi)筒壁；105.外筒壁內(nèi)表面上的內(nèi)螺紋；106.隔熱密封件；107.隔熱密封件一側(cè)的第一連接部；108.隔熱密封件另一側(cè)的第二連接部；109.控制按鈕；110.封閉件；111.連通口；112.透明部；113.刻度標(biāo)尺；114.溫度計(jì)；200.壺體；201.外壁；202.保溫層；203.內(nèi)壁；204.外壁外表面上的外螺紋。

圖3為隔熱密封件的俯視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明在第一方面提供了一種用于保溫杯或者保溫壺的快速降溫的飲水保溫杯或者保溫壺蓋，其特征在于，所述飲水保溫杯或者保溫壺蓋從內(nèi)向外依次包括內(nèi)筒壁、控溫層和外筒壁，以及用于外筒壁外的外防護(hù)層。

對(duì)于相變材料，如上所述，在例如保溫杯或保溫壺等飲具上使用時(shí)，很多相變材料并不適合。為避免各種相變材料存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明采用了循環(huán)穩(wěn)定性好的高級(jí)脂肪烴、烷烴型石蠟、脂肪醇和聚乙二醇等相變材料。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述相變材料選自由碳原子數(shù)為18至26的高級(jí)脂肪烴(例如18、19、20、21、22、23、24、25或26個(gè)碳原子的高級(jí)脂肪烴)、熔點(diǎn)為30℃至60℃的烷烴型石蠟(例如熔點(diǎn)為30、40、50或60℃的烷烴型石蠟)、碳原子數(shù)為13至18的脂肪醇(例如13、14、15、16、17或18個(gè)碳原子的脂肪醇)、分子量為800至6000的聚乙二醇(例如分子量為800、900、1000、2000、4000或60000的聚乙二醇)組成的組；更優(yōu)選的是，所述相變材料選自由由碳原子數(shù)為18至26的高級(jí)脂肪烴和熔點(diǎn)為30℃至60℃的烷烴型石蠟組成的組；進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述相變材料是熔點(diǎn)為30℃至60℃的烷烴型石蠟。

現(xiàn)有相變材料(包括具有例如熔點(diǎn)可控、價(jià)格便宜、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)的石蠟)普遍存在熱導(dǎo)率低的問(wèn)題，使得使用其作為速冷保溫杯中的相變材料時(shí)存在無(wú)法使飲水保溫杯或者保溫壺蓋內(nèi)容物迅速冷卻的問(wèn)題。

在本發(fā)明中，可以使用的是具有高熱導(dǎo)率的相變材料(本文有時(shí)稱為導(dǎo)熱相變材料或者高導(dǎo)熱相變材料)。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述控溫層的熱導(dǎo)率為0.2至20W/m·K，例如為0.2、0.4、0.8、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20W/m·K。為了提高相變材料的熱導(dǎo)率，以使得飲水保溫杯或者保溫壺蓋能夠使其中的內(nèi)容物迅速冷卻，本發(fā)明在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中通過(guò)利用具有高熱導(dǎo)率的填料(本文有時(shí)稱為“高導(dǎo)熱填料”或者“導(dǎo)熱填料”)與相變材料(例如上述的相變材料)混合或者復(fù)合而得到具有上述熱導(dǎo)率的高導(dǎo)熱相變材料。在這種情況下，上述控溫層包含相變材料和導(dǎo)熱填料。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱填料為選自由鋁粉、銅粉、石墨粉、納米氮化鋁、碳纖維、石墨烯、膨脹石墨組成的組。更優(yōu)選的是，所述導(dǎo)熱填料選自由碳纖維、石墨烯、膨脹石墨組成的組；進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述導(dǎo)熱填料選自由石墨烯和膨脹石墨組成的組，因?yàn)檫@樣的材料具有片狀結(jié)構(gòu)，各片狀結(jié)構(gòu)相互搭接而存在于材料中，因此具有比例如以球狀顆粒存在的材料具有更加優(yōu)越的熱導(dǎo)率，這可能是因?yàn)榍驙铑w粒材料的各個(gè)顆粒之間接觸面積較小，在材料內(nèi)部有時(shí)甚至出現(xiàn)相鄰顆粒之間沒(méi)有相互接觸的情況。

導(dǎo)熱填料除可以提高熱導(dǎo)率之外，還可以采用導(dǎo)熱填料來(lái)改變相變材料的相變狀態(tài)，例如可以使固液相變材料變成固固相變材料，從而減少了相變材料的流體。

例如，本發(fā)明中當(dāng)高導(dǎo)熱填料達(dá)到一定比例時(shí)，如膨脹石墨質(zhì)量百分含量為10％以上、石墨烯質(zhì)量百分含量5％以上、銅粉和鋁粉質(zhì)量百分含量40％以上，石墨粉和高導(dǎo)熱纖維質(zhì)量百分含量30％以上時(shí)，由于其較高的孔隙率和比表面積，與相變材料復(fù)合后形成的高控溫層可轉(zhuǎn)化為形式上的“固-固”相變，因此，可避免常規(guī)的固-液相變過(guò)程中液態(tài)相變材料在夾層內(nèi)的流動(dòng)。

于是，在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述控溫層中的所述相變材料的質(zhì)量百分比含量為50％至100％，例如為50、60、70、80、85、90、95％；更優(yōu)選為70％至95％；進(jìn)一步優(yōu)選為80％至90％。此外，所述控溫層中的所述導(dǎo)熱填料的質(zhì)量百分比含量為5％至30％，例如為5、10、15、20、25或30％；更優(yōu)選為10％至20％。所述相變材料和所述導(dǎo)熱填料的質(zhì)量百分含量可以熱導(dǎo)率和相變相態(tài)的需要來(lái)選擇。

另外，本發(fā)明的飲水保溫杯或者保溫壺蓋也可根據(jù)需要增加一外防護(hù)層，可由塑料、橡膠、陶瓷、木頭等材質(zhì)制成，裝配于外筒壁，起到防止?fàn)C手、增加手感或防擠壓碰撞等作用。

另外，本發(fā)明對(duì)所述相變材料的熔融相變溫度沒(méi)有特別的限制，所選用相變溫度越低，飲水保溫杯或者保溫壺蓋內(nèi)熱水降溫越低。一般情況下，所述熔融相變溫度可以為30至60℃，例如30、40、50、60，主要是根據(jù)個(gè)人口感對(duì)熱水適應(yīng)性來(lái)選擇。

在本發(fā)明中，優(yōu)選選用具有高相變潛熱的相變材料，以提高冷卻和蓄熱能力，尤其是在高容量的飲水保溫杯或者保溫壺蓋的情況下。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述相變材料的相變潛熱為160至270kJ/kg，例如為160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260或270kJ/kg。

本發(fā)明的對(duì)控溫層的厚度沒(méi)有特別限制，可以根據(jù)需要將控溫層的厚度設(shè)置成1至10mm，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10mm；優(yōu)選1至5mm，更優(yōu)選2至3mm。

在一個(gè)可選并且優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述保溫容器為盛水保溫容器，可以根據(jù)蓋子的尺寸，根據(jù)如下公式來(lái)選擇相變材料及其用量：

W×E＝4.2T_d

T_d(℃)為水的初溫與相變材料的相變溫度的差值，W(kg)為相變材料的重量，E(kJ/kg)為相變材料的相變潛熱，由于相變材料相變過(guò)程中溫差較小，故忽略了相變材料的顯熱熱容?？梢蕴暨x具有合適的相變潛熱的相變材料，從而調(diào)節(jié)所用相變材料的體積和重量，以配合合適重量或體積的導(dǎo)熱填料形成預(yù)期厚度的控溫層。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述飲水保溫杯或者保溫壺蓋的內(nèi)筒壁、外筒壁材質(zhì)選自由不銹鋼、鋁合金、鈦合金、鎂合金、銅、陶瓷、玻璃組成的組；優(yōu)選為不銹鋼、鋁合金、陶瓷，更優(yōu)為選不銹鋼。筒壁厚度沒(méi)有特殊要求，與現(xiàn)有飲水保溫杯或者保溫壺蓋相同即可。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1對(duì)本發(fā)明所述的飲水保溫杯或者保溫壺蓋進(jìn)行說(shuō)明。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的飲水保溫杯或者保溫壺蓋的結(jié)構(gòu)示意圖，包括外防護(hù)層1、外筒壁2、控溫層3，內(nèi)筒壁4，內(nèi)筒壁上的螺紋(或卡扣)5?？販貙?緊貼內(nèi)筒壁4，實(shí)現(xiàn)飲水保溫杯或者保溫壺蓋內(nèi)熱水熱量向控溫層的快速傳遞。

在一些實(shí)施方式中，所述蓋子還包括用于將所述蓋子內(nèi)部空間與保溫容器內(nèi)部空間間隔開(kāi)的隔熱密封件。所述隔熱密封件可以在一側(cè)具有可密封地與保溫容器連接的第一連接部，和/或所述隔熱密封件的另一側(cè)具有可密封地與所述蓋子密封地連接的第二連接部。在一些實(shí)施方式中，所述隔熱密封件在兩側(cè)分別與所述保溫容器的開(kāi)口和所述蓋子的開(kāi)口密封地連接。例如，所述隔熱密封件可以在一側(cè)具有帶有O型密封圈的第一連接部，使得在將第一連接部壓入保溫容器開(kāi)口部時(shí)所述第一連接部密封保溫容器的內(nèi)部空間。類似地，所述隔熱密封件在另一側(cè)可以具有帶有O型密封圈的第二連接部，使得所述第二連接部壓入蓋子開(kāi)口部時(shí)密封所述蓋子的開(kāi)口部。另外，所述隔熱密封件可以在其邊緣部樞軸連接至所述蓋子的內(nèi)部邊緣。在一個(gè)可選的實(shí)施方式中，所述隔熱密封件也可以在其邊緣部樞軸連接至保溫容器的內(nèi)部邊緣。在另外一些可選的實(shí)施方式中，所述隔熱密封件可以分為第一隔熱密封件和第二隔熱密封件，所述蓋子包括第一密封件，并且保溫容器包括第二密封件，所述第一隔熱密封件和所述第二隔熱密封件在它們的邊緣部分別樞軸連接蓋子和保溫容器的內(nèi)部邊緣處，用于分別密封蓋子內(nèi)部空間和保溫容器內(nèi)部公開(kāi)，并且將蓋子內(nèi)部空間和保溫容器內(nèi)部空間間隔開(kāi)，以防止保溫容器內(nèi)部空間的內(nèi)容物的溫度下降和蓋子的控溫層材料中的相變材料發(fā)生相變。

另外，所述蓋子在外筒壁的內(nèi)表面可以帶有內(nèi)螺紋，使得其可以與保溫容器開(kāi)口部的外壁上的外螺紋進(jìn)行螺紋連接。另外，蓋子外筒壁開(kāi)口部的內(nèi)表面上的內(nèi)螺紋部可以設(shè)有O型密封圈，使得在將保溫容器開(kāi)口部的外螺紋擰入蓋子開(kāi)口部的內(nèi)螺紋時(shí)蓋子與保溫容器實(shí)現(xiàn)密封連接。

在一些實(shí)施方式中，所述隔熱密封件還設(shè)有連通蓋子內(nèi)部空間和保溫容器內(nèi)部空間的連通口或者通道。所述連通口或者通道可以通過(guò)封閉件和控制按鈕在封閉狀態(tài)和開(kāi)放狀態(tài)之間切換，所述封閉件在封閉狀態(tài)時(shí)可以密封地將蓋子內(nèi)部空間和保溫容器內(nèi)部空間間隔開(kāi)，所述控制按鈕設(shè)置在所述蓋子的外表面，用于控制所述封閉件在封閉狀態(tài)和開(kāi)放狀態(tài)之間切換。

在一些實(shí)施方式中，所述隔熱密封件為填充有氣凝膠材料。氣凝膠材料是一種分散介質(zhì)為氣體的凝膠材料，是由膠體粒子相互聚積構(gòu)成的一種具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(dǎo)率低(目前已知固體材料中熱導(dǎo)率最低)等顯著特點(diǎn)，在熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、微電子、粒子探測(cè)等方面均有很廣闊的應(yīng)用潛力。纖維增強(qiáng)氣凝膠復(fù)合材料是近年來(lái)極受重視的一種新型輕質(zhì)高效隔熱材料，已成功應(yīng)用航天器熱防護(hù)系統(tǒng)中。因?yàn)橐话阏J(rèn)為相變材料在相變成液體或者氣體流體材料時(shí)會(huì)進(jìn)入到氣凝膠的微觀中，從而導(dǎo)致氣凝膠材料的隔熱性能劣化，從而導(dǎo)致速冷保溫杯的速冷保溫性能無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持，因此稍有將氣凝膠材料和相變材料組合應(yīng)用于保溫容器。另一方面，相對(duì)于其他隔熱措施，氣凝膠材料在速冷保溫杯中的應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢(shì)。例如，相對(duì)于其他材料，氣凝膠材料具有顯著優(yōu)越的隔熱性能；相對(duì)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(jìn)氣體，另一方面，在焊接制作真空腔室時(shí)需要數(shù)百攝氏度的溫度，這樣的溫度容易導(dǎo)致對(duì)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?？偠灾?，氣凝膠材料作為隔熱材料使用時(shí)具有很大的優(yōu)勢(shì)。

在一些實(shí)施方式中，所述蓋子在外表面具有透明部和可從透明部觀察到的刻度標(biāo)記。在一些實(shí)施方式中，所述刻度標(biāo)記可以顯示蓋子內(nèi)容物的體積和/或溫度。例如，所述刻度可以是并列的兩排刻度，例如類似于“非”字的形狀，一側(cè)表示溫度，一側(cè)表示水位。另外，所述刻度也可以是一排刻度，同樣的，一側(cè)表示溫度，一側(cè)表示水位。

在使用時(shí)，隔熱密封件可以借助于蓋子和保溫容器的螺紋連接而將第一連接部和第二連接部分別壓入蓋子的開(kāi)口部和保溫容器的開(kāi)口部，并且借助于其上的O型密封圈分別將蓋子的內(nèi)部空間和保溫容器的內(nèi)部空間密封并隔熱地間隔開(kāi)，使得保溫容器中的內(nèi)容物例如水的熱量無(wú)法逸出到蓋子的內(nèi)部空間中或者保溫容器的其他外部空間中，從而能夠保持保溫容器中的內(nèi)容的溫度并且防止其中的熱量影響到蓋子的控溫層材料中的相變材料的降溫性能。

另外，在使用時(shí)，可以在不打開(kāi)蓋子的情況下，通過(guò)控制按鈕按壓所述封閉件使得其處在開(kāi)放狀態(tài)，然后例如傾斜或者倒置保溫容器使得保溫容器中的水通過(guò)封閉件的連通口或通道流到蓋子的內(nèi)部空間，并且可以透過(guò)所述透明部觀察刻度標(biāo)記顯示的水位，待達(dá)到預(yù)期的水位時(shí)，松開(kāi)控制按鈕使得封閉件回復(fù)到封閉狀態(tài)，然后將保溫容器正置，擰下蓋子，拔出隔熱密封件，此時(shí)蓋子內(nèi)部空間的水會(huì)迅速降溫，從而即倒即飲的效果。當(dāng)然，也可以不拔出隔熱密封件，而是通過(guò)按壓控制按鈕，使封閉件處于開(kāi)放狀態(tài)，然后通過(guò)連通口或通道飲用。如此可以在完全封閉的情況下完成倒水、降溫、飲用等一系列操作，如此既可以防止操作帶來(lái)的麻煩例如灑掉水等問(wèn)題，又保證了衛(wèi)生，這在例如旅游的過(guò)程中碰到例如風(fēng)沙環(huán)境的條件下尤其有用。

本發(fā)明第二方面提供了一種包括本發(fā)明第一方面所述蓋子的保溫容器。優(yōu)選的是，所述保溫容器為盛水保溫容器；更優(yōu)選的是，所述保溫容器為保溫杯或者保溫壺。

在一些實(shí)施方式中，所述保溫容器從內(nèi)向外依次包括內(nèi)壁、保溫層和外壁。所述保溫層可以為真空層或者氣凝膠隔熱層。在所述保溫層為氣凝膠隔熱層的情況下，相對(duì)于真空層，該氣凝膠隔熱層可以具有如上針對(duì)氣凝膠的所述好處。在一些實(shí)施方式中，所述氣凝膠隔熱層由纖維與氣凝膠材料復(fù)合組成。在一些實(shí)施方式中，所述纖維可以選自由玻璃纖維、石英纖維、高硅氧纖維、硅酸鋁纖維、莫來(lái)石纖維、玄武巖纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、丙綸纖維組成的組。在一些實(shí)施方式中，所述氣凝膠材料選自由二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠、氧化鋯氣凝膠、碳?xì)饽z、酚醛氣凝膠、纖維素氣凝膠組成的組。

在一些實(shí)施方式中，所述保溫容器中的內(nèi)壁、外壁的材質(zhì)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。

在不需要高溫的水的情況下，所述保溫容器可以在內(nèi)壁和保溫層之間包括如針對(duì)本發(fā)明第一方面所述的控溫層，如果可以儲(chǔ)備大量即刻可以飲用的水。

本發(fā)明的例如飲水保溫杯或者保溫壺蓋的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于采用高導(dǎo)熱相變材料作為儲(chǔ)熱層，利用相變材料的熔融相變過(guò)程吸收大量相變潛熱的原理，實(shí)現(xiàn)了飲水保溫杯或者保溫壺蓋內(nèi)水溫能夠快速降至所需溫度，滿足飲水者在較短時(shí)間內(nèi)即可飲用的需求。

本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)將相變材料與導(dǎo)熱填料復(fù)合后獲得熱導(dǎo)率可調(diào)的控溫層，以滿足不同場(chǎng)合對(duì)不同降溫速率的需求。所采用的相變材料的相變溫度具有可選擇性，滿足不同場(chǎng)合對(duì)不同飲用溫度的需求。所采用的相變材料具有較高的相變潛熱，滿足儲(chǔ)熱層儲(chǔ)熱能力大的需求，因而可減少儲(chǔ)熱層所占飲水保溫杯或者保溫壺蓋容積和重量的比例；所采用的相變材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，滿足保溫杯日常中多次重復(fù)使用的需求。此外，相變材料與導(dǎo)熱填料復(fù)合后形成的復(fù)合相變層的體積膨脹率低，避免了因相變材料工作過(guò)程中的膨脹-收縮的反復(fù)過(guò)程對(duì)保溫杯造成的變形的影響。

另外需要指出的是，在本文中，除非另有說(shuō)明，否則術(shù)語(yǔ)“選自由……組”是指選自所述組的任意一種，或者是所述組中任意兩種以上的任意組合。另外除非另有說(shuō)明，否則本專利申請(qǐng)文件中所述及的原材料均可從市場(chǎng)上直接采購(gòu)。

實(shí)施例

下文將以實(shí)施例的形式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。然而，這些實(shí)施例只是就本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)解釋為僅限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1

制造一種飲水保溫杯蓋，其中采用不銹鋼作為外筒壁和內(nèi)筒壁，內(nèi)筒壁外緊貼2mm控溫層，控溫層外為外筒壁。其中控溫層材料由熔點(diǎn)40℃的石蠟與膨脹石墨按質(zhì)量百分含量90％與10％復(fù)合而成，熱導(dǎo)率為8W/m·K，熔點(diǎn)40℃石蠟的相變溫度為40℃，相變潛熱為210kJ/kg。

向該飲水保溫杯蓋中倒入保溫杯中的90℃熱水，不到10秒鐘就達(dá)到了可以飲用的50℃的溫度。飲水后，將飲水保溫杯蓋蓋在保溫杯上，夾層內(nèi)相變材料通過(guò)外筒壁向環(huán)境釋放所吸收的熱量，回復(fù)初始狀態(tài)，下次可繼續(xù)使用。

實(shí)施例2至21

除了下表所示的內(nèi)容之外，采用與實(shí)施例1所述類似方法制造保溫壺蓋，并測(cè)量盛滿90℃的水后水溫在室溫(25℃)條件下降溫到50℃所需要的時(shí)間。

實(shí)施例22

制造一種保溫壺(參見(jiàn)圖2)，其包括飲水蓋100和壺體200，所述飲水蓋從內(nèi)向外依次包括不銹鋼內(nèi)筒壁104、由控溫層材料形成的控溫層103和不銹鋼外筒壁102，在所述內(nèi)筒壁和外筒壁之間設(shè)置有封閉腔室，所述控溫層材料放置在所述封閉腔室的內(nèi)部，并且所述控溫層材料的組成與實(shí)施例3中所述的相同，厚度為2mm。飲水蓋100還包括位于在所述外筒壁102的外側(cè)的塑料防護(hù)層101。飲水蓋100在開(kāi)口部的外筒壁103的內(nèi)表面上帶有內(nèi)螺紋105，用于與壺體200開(kāi)口部的外壁的外表面上帶有的外螺紋204密封地連接。飲水蓋100還包括用于將飲水蓋內(nèi)部空間與壺體內(nèi)部空間間隔開(kāi)的內(nèi)部填充有氣凝膠材料的隔熱密封件106，該隔熱密封件106的一側(cè)具有帶有O型密封圈的第一連接部107，在另一側(cè)具有帶有O型密封圈的第二連接部108，并且還設(shè)有連通飲水蓋內(nèi)部空間和壺體內(nèi)部空間的連通口111，該連通口通過(guò)封閉件110和控制按鈕109在封閉狀態(tài)和開(kāi)放狀態(tài)切換，在封閉狀態(tài)時(shí)該封閉件110將飲水蓋內(nèi)部空間和壺體內(nèi)部空間間隔開(kāi)，控制按鈕109設(shè)置在飲水蓋100的外表面，用于控制封閉件110在封閉狀態(tài)和開(kāi)放狀態(tài)之間切換，隔熱密封件106在邊緣部與飲水蓋的內(nèi)部邊緣樞軸連接，并且在兩側(cè)通過(guò)第一連接部107和第二連接部108上的O型密封圈分別與壺體200的開(kāi)口部和飲水蓋100的開(kāi)口部密封地連接。另外，飲水蓋100在外表面具有透明部112以及可從透明部112觀察到的顯示其中內(nèi)容物的體積的刻度標(biāo)記113和顯示溫度刻度的溫度計(jì)114，刻度標(biāo)記113和/或溫度計(jì)可以倒置地顯示飲水蓋100內(nèi)部的水位和溫度。壺體200從內(nèi)向外依次包括不銹鋼內(nèi)壁203、保溫層202和不銹鋼外壁201。在所述保溫層為氣凝膠隔熱層的情況下，保溫層202中的氣凝膠和隔熱密封件106中填充的氣凝膠一樣，都是由石英纖維與二氧化硅氣凝膠材料復(fù)合組成。壺體200的容積為3L，飲水蓋100的容積為150mL。使用該帶有飲水蓋100的水壺進(jìn)行如下測(cè)試：

(1)將壺體裝滿95℃以上的水，然后擰上所述隔熱密封件，再擰上所述飲水蓋的其他部分。5個(gè)小時(shí)和15個(gè)小時(shí)之后測(cè)量壺中的水的溫度，同樣實(shí)驗(yàn)重復(fù)五次，發(fā)現(xiàn)5個(gè)小時(shí)之后，水溫從90℃降到82.3℃，15個(gè)小時(shí)之后，水溫降到65.4℃。

(2)將壺體裝滿95℃以上的水，然后擰上所述飲水蓋的其他部分，但是不擰上所述隔熱密封件。5個(gè)小時(shí)之后測(cè)量壺中的水的溫度，同樣實(shí)驗(yàn)重復(fù)五次，發(fā)現(xiàn)5個(gè)小時(shí)之后，水溫從90℃降到51.4℃，15個(gè)小時(shí)之后，水溫降到了47.4℃。

(3)將壺體裝滿95℃以上的水，然后擰上所述隔熱密封件，再擰上所述飲水蓋的其他部分。傾斜水壺，按下控制按鈕，使100ml的水流入到飲水蓋中，然后測(cè)量水位達(dá)到100ml至水溫降到50℃需要的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次，發(fā)現(xiàn)水溫從90℃降低到50℃的相變溫度僅需要11.2秒的時(shí)間。

實(shí)施例23

制造與實(shí)施例22基本相同的帶有飲水蓋的水壺，不同的是，控溫層材料采用與實(shí)施例11所述相同的材料，然后進(jìn)行與實(shí)施例22第(3)部分的測(cè)試，竟然發(fā)現(xiàn)杯蓋內(nèi)的水溫從95℃降低到50℃的相變溫度僅需要18.6秒的時(shí)間，比40秒左右的預(yù)期時(shí)間足足縮短了兩倍還多。