CN111195047A - 温度存取自由的水杯及其密封空间的排真空方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度存取自由的水杯及其密封空间的排真空方法，排真空方法包括：利用注液孔对内胆与外壳之间的密封空间内注入低沸点液体；在完成注液之后，将水杯的杯口部分朝下放置，使低沸点液体流向杯口部分；对水杯进行加热，使低沸点液体发生气化，气化后气体的比重大于空气的比重，将密封空间内的空气向上抬起并经由注液孔排出密封空间；加热一段时间后，封闭注液孔，使密封空间内形成真空或半真空状态。传统抽真空的方式没法对常规暖手杯或者冰敷杯在装入导热液后进行抽真空，本发明巧妙地利用低沸点液体气化温度不高，气化后气体又比空气重的原理进行排真空，解决了传统抽真空工艺无法满足在密封空间注液后进行抽真空的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种日常生活用品，尤其涉及一种温度存取自由的水杯及其密封空间的排真空方法。
背景技术
常规暖手杯或者冰敷杯通常包括杯体内胆与外壳，杯体内胆与外壳之间通过焊接密封起来，在其内胆与外壳之间形成密封空间，密封空间为真空或者有部分空气，隔阻内胆的温度往外壳之间传递，起到保温的作用，在其密封空间。
传统抽真空的方式没法对常规暖手杯或者冰敷杯的密封空间进行抽真空。因为传统抽真空的方式会使密封空间形成真空的过程中会导致密封空间与外界形成压力差，会导致液态的导热液被抽出来。
发明内容
本发明主要是针对现有技术的不足，提供一种温度存取自由的水杯及其密封空间的排真空方法，解决了传统抽真空工艺无法满足在密封空间注液后进行抽真空的问题。
本发明所采用的技术方案为：一种温度存取自由的水杯，包括内胆和设于所述内胆外的外壳，所述内胆的顶部与所述外壳的顶部之间密封连接并形成杯口部分，于所述内胆与所述外壳的周身及底部之间形成供注入低沸点液体的密封空间，所述低沸点液体的沸点温度低于60摄氏度。
所述温度存取自由的水杯进一步的改进在于，所述低沸点液体的沸点温度介于30-60摄氏度之间。
所述温度存取自由的水杯进一步的改进在于，注入所述密封空间内的所述低沸点液体的液面在所述水杯正放时低于所述内胆的底面。
所述温度存取自由的水杯进一步的改进在于，所述外壳的底部通过开设注液孔向所述密封空间内注入所述低沸点液体。
所述温度存取自由的水杯进一步的改进在于，所述外壳的底部罩设有底部罩盖。
一种适用于温度存取自由的水杯的密封空间的排真空方法，所述水杯的外壳底部开设有注液孔，所述排真空方法包括：
利用所述注液孔对所述内胆与所述外壳之间的所述密封空间内注入低沸点液体，控制注入所述密封空间内的所述低沸点液体的液面在所述水杯正放时低于所述内胆的底面；
在完成注液之后，将所述水杯的杯口部分朝下放置，使所述低沸点液体流向所述杯口部分；
对所述水杯进行加热，使所述低沸点液体发生汽化，汽化后气体的比重大于空气的比重，将所述密封空间内的空气向上抬起并经由所述注液孔排出所述密封空间；
加热一段时间后，封闭所述注液孔，使所述密封空间内形成真空或半真空状态。
所述密封空间的排真空方法进一步的改进在于，在利用所述注液孔对所述密封空间进行注液时，控制注入的所述低沸点液体的液面在所述水杯正放时低于所述内胆的底面。
所述密封空间的排真空方法进一步的改进在于，所述低沸点液体的沸点温度介于30-60摄氏度之间。
所述密封空间的排真空方法进一步的改进在于，用焊锡焊接封闭所述注液孔。
本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：
1、传统抽真空的方式没法对常规暖手杯或者冰敷杯进行抽真空，本发明巧妙的利用低沸点液体气化温度不高，气化后气体又比空气重的原理进行排真空；
2、通过低沸点液体的相变使内胆与外壳之间密封空间的压强改变，来降低或者升高导热材质的沸点温度，来实现温度的迅速传导；
3、抽真空以后密封空间的压强比较低，此时低沸点液体气化温度会降低，使其接触高温的内胆时气化过程比常压状态要迅速，所吸收的热量也更多更迅速；同时迅速的气化导致密封空间内充斥着大量气体，使密封空间内的压强迅速升高，使低沸点液体气化后的导热气体的液化温度升高，使导热气体更容易液化，液化释放大量的热，使外壳温度迅速升高，从而达到将内胆的热量快速传导至外壳的效果；
4、密封空间气压可改变，静置时低于正常大气压，装入温度超过低沸点液体沸点温度的溶液到内胆后，摇晃杯体，气压会高于正常大气压。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的温度存取自由的水杯的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
参阅图1所示，本发明实施例提供了一种温度存取自由的水杯，其主要包括内胆11和外壳12两部分，内胆11和外壳12的形状均呈圆柱形杯体状，顶部开口、底部封闭、四周周身呈圆柱形。内胆11的围度小于外壳12的围度，将内胆11置于外壳12的内部，两者的开口顶部采用焊接密封连接在一起，形成水杯的杯口部分，较佳地，内胆11和外壳12的开口顶部焊接一体后向上延伸形成一环形的杯口部分，且杯口部分的外部罩设有一杯盖13，用于对内胆11内容置的溶液进行保暖或保冷。杯口部分和杯盖13之间的连接为保温杯的常规设计，如螺纹拧合。
内胆11的高度小于外壳12的高度，在两者杯口部分焊接后，于内胆11与外壳12的周身及底部之间形成一密封空间14，该密封空间14将内胆11和外壳12相互隔开，密封空间14内为真空或者半真空状态，隔阻内胆11的温度往外壳12传递，起到保温的作用。在该密封空间14内注入有低沸点液体15，该低沸点液体15的高度(低沸点液体的量)应满足在水杯正放时，液面不能接触到内胆11，故当正放水杯的时候，使密封空间14将低沸点液体15与内胆11之间隔开，起到保温的作用，使置于内胆11内的液体长时保温。
其中，低沸点液体15的沸点温度(常温常压时)应低于60摄氏度，优选地，低沸点液体15的沸点温度介于30-60摄氏度之间，这样的低沸点液体15可选用比如：全氟己酮，低沸点的全氟己酮等液体在加热汽化后比重大于空气比重。内胆11、外壳12的材料可选用：比如不锈钢、铝、铜等材质。外壳12的底部通过开设注液孔16向密封空间14内注入该低沸点液体15，并且当注入低沸点液体15以后，注液孔16不是马上密封，而是将水杯倒置(杯口部分朝下)，使低沸点液体15位于杯口部分，通过对水杯加热，使低沸点液体15逐步气化或者部分气化，因低沸点液体15气化后气体的比重大于空气的比重，会将密封空间14内的空气往上抬，当空气大部分或者全部排出密封空间14以后，在封住注液孔16使得密封空间14内部形成真空或者半真空状态。从而有效解决了传统抽真空工艺无法在密封空间14注液后进行抽真空的问题，因为传统抽真空在使密封空间14形成真空的过程中，会导致密封空间14与外界大气压形成压力差，会导致液态的低沸点液体15被抽出来。又因为真空环境气压低，低沸点液体15的沸点温度会降低，从而更容易跟随空气一起被抽出来，这样就不能在保证抽真空处理后，密封空间内有足够量的低沸点液体被留下，进而破坏水杯的保温效果。
低沸点液体15的沸点温度在优选范围30-60摄氏度这个温度段的效果最佳。其中，沸点上限设置为60℃，是因为热饮超过60℃就不适宜直接饮用易造成食管损伤；沸点下限设置为30℃，是因为低于30℃其实效果就不那么好了，如果水温低于人体体温还要继续放热的话，水温会变的很低，同时保温效果也会变差，保温效果受外界温度影响会变的很大。
进一步参阅图1所示，外壳12的底面形成有供开设注液孔16的且向外壳12内部凹陷的凹坑17，凹坑17数量可以为一个或多个，凹坑17呈圆锥台形状，且其内径自外壳12的底部向内部逐渐减小，在打注液孔时，有导向和定位的作用，有利于快速打孔到位。较佳地，还可以在该凹坑17的圆锥台台面的中间位置形成继续向外壳12内部凹陷的定位顶尖171，呈尖头状，匹配于打孔器械，如钻孔机的钻杆顶尖形状，可以更好地定位打孔位置，避免打偏。而且通过设置上述凹坑17，可使打孔位置被限制在凹坑范围内，不至于损坏凹坑外部的外壳底部的其它部分，对水杯起到保护作用。
另外，在外壳12的底部外侧还罩设有一底部罩盖18，用于将水杯制作过程中***作的外壳底部遮盖起来，起到美观和进一步防漏的效果。
传统抽真空的方式没法对常规暖手杯或者冰敷杯在装入导热液后进行抽真空，本发明巧妙地利用低沸点液体15气化温度不高，气化后气体又比空气重的原理进行排真空，具体的做法如下：
首先，在水杯的外壳12底部开设注液孔16，可通过预先设置在外壳12底部的凹坑17来快速且准确地开设注液孔16；
接着，采用注液机械***注浆孔16，利用该注液孔16对内胆11与外壳12之间的密封空间14的内部注入低沸点液体15，并控制注入密封空间14内的低沸点液体15的液面在水杯正放时低于内胆11的底面，即控制低沸点液体15不与内胆11接触，因为接触后装入热水会导致低沸点液体15汽化从而失去保温的效果，内胆11会持续放热；
在完成注液之后，将水杯的杯口部分朝下放置，使低沸点液体15流向位于下方的杯口部分；
然后，对注有低沸点液体15的水杯整体进行加热，优选地，可对此时倒置时水杯下方的杯口部分进行加热，因为低沸点液体更靠近杯口部分，使低沸点液体15发生气化，汽化后变为气态的低沸点液体，低沸点液体采优选采用沸点温度介于30-60摄氏度之间的全氟己酮等低沸点液体，在汽化后，比重大于空气的比重，会将密封空间14内的空气向上抬起并经由所述注液孔排出密封空间14；
加热一段时间后，用焊锡焊接密封注液孔16，使密封空间内形成真空或半真空状态。
其中，加热时间与加热温度、内胆形状设计及杯体材料选择等有关，具体的数据通过设计出来的杯体进行反复试验可得，同时确保密封空间可达到真空或半真空状态。
因此，本发明一方面提出了一种新的温度存取自由的水杯结构，结构简单，但功能齐全，兼具保温、保冷、暖手和冰敷的作用。另一方面，还提供了一种适用于该类温度存取自由的水杯内的密封空间在注液后进行排真空的方法。
另外，由于低沸点液体气化温度不高，气化较容易，其气液相变可使水杯的内胆和外壳之间密封空间的压强改变较快，来降低或者升高低沸点液体的沸点温度，来实现水杯内胆和外壳之间的温度的迅速传导。抽真空以后密封空间内的压强比较低，此时低沸点液体气化温度会降低，使其接触高温的内胆时气化过程比常压状态要迅速，所吸收的热量也更多更迅速。同时迅速的气化导致密封空间内充斥着大量气体，使密封空间内的压强迅速升高，使低沸点液体气化后的导热气体的液化温度升高，使导热气体更容易液化，液化释放大量的热，使外壳温度迅速升高，从而达到将内胆的热量快速传导至外壳的效果。
具体来说，低沸点液体15因其处于低压状态(密封空间的真空或半真空状态)，其沸点温度比常温常压状态要低，使其比常压下气化更容易，气化过程更迅速。因为低沸点液体15在气化过程会吸收大量的热量，所以使得低沸点液体15气化过程更迅速，气化时候所吸收的热量变化更大，使得低沸点液体15气化后气体在传导热量时更快速，从而加速在内胆与外壳之间的热量传导。
当我们往水杯的内胆内盛装热液(温度高于60摄氏度或者高于低沸点液体15的沸点温度至100摄氏度)，水杯正向放置的时候，因其内胆和外壳之间的密封空间处于真空或者半真空状态，可以长时间保温。
当我们希望杯内温度迅速降低到适宜饮用的温度或者希望用水杯来暖手的时候，我们可以摇晃水杯，使其低沸点液体15与内胆11接触，内胆11将热量传导给低沸点液体15，使其低沸点液体15迅速气化，气化后的导热气体充满密封空间14，使其内胆11与外壳12通过低沸点液体15气化产生的气体传导热量，将杯内热液的热量传导出来，使其温度快速降低到适宜饮用的温度，同时外壳12的温度升高，把水杯握在手中可以起到暖手的效果。
因为气态的低沸点液体15气体会急剧增加密封空间14内的压强，使得低沸点液体15气化气体的液化温度升高，当低沸点液体15气化气体接触外壳12时，气态低沸点液体15会跟外壳12进行热交换，使其气态低沸点液体15与外壳12接触的地方温度与外壳12相同，同时都低于内胆11内所盛放溶液的温度，因为外壳12温度通常低于导热液15的液化温度，所以当我们停止摇晃水杯且正面放置的时候，低沸点液体15气体会迅速液化成低沸点液体15，液化过程是一个放热的过程，会释放大量的热，被温度相对较低的外壳12吸收，从而使得整个导热过程变得非常迅速。低沸点液体15气体液化成液态沉积在密封空间14底部，使其密封空间14又呈现出真空或者半真空状态，起到很好的保温效果。
当往内胆11内装入冰水、冷水或者冰水混合物后，装入物可以长时保持低温，当我们想要冰敷的时候摇晃杯身，使其低沸点液体15在内胆11与外壳12之间来回接触，将内胆11的低温传递到外壳12，使其外壳12的温度降低，将水杯置于需要冰敷的位置即可进行舒适的冰敷了。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种温度存取自由的水杯，其特征在于：包括内胆和设于所述内胆外的外壳，所述内胆的顶部与所述外壳的顶部之间密封连接并形成杯口部分，于所述内胆与所述外壳的周身及底部之间形成供注入低沸点液体的密封空间，所述低沸点液体的沸点温度不高于60摄氏度。
2.如权利要求1所述的温度存取自由的水杯，其特征在于：所述低沸点液体的沸点温度介于30-60摄氏度之间。
3.如权利要求1所述的温度存取自由的水杯，其特征在于：注入所述密封空间内的所述低沸点液体的液面在所述水杯正放时低于所述内胆的底面。
4.如权利要求1所述的温度存取自由的水杯，其特征在于：所述外壳的底部通过开设注液孔向所述密封空间内注入所述低沸点液体。
5.如权利要求1所述的温度存取自由的水杯，其特征在于：所述外壳的底部罩设有底部罩盖。
6.一种适用于如权利要求1～5中任一项所述的温度存取自由的水杯的密封空间的排真空方法，所述水杯的外壳底部开设有注液孔，其特征在于，所述排真空方法包括：
利用所述注液孔对所述内胆与所述外壳之间的所述密封空间内注入低沸点液体，控制注入所述密封空间内的所述低沸点液体的液面在所述水杯正放时低于所述内胆的底面；
在完成注液之后，将所述水杯的杯口部分朝下放置，使所述低沸点液体流向所述杯口部分；
对所述水杯进行加热，使所述低沸点液体发生汽化，汽化后气体的比重大于空气的比重，将所述密封空间内的空气向上抬起并经由所述注液孔排出所述密封空间；
加热一段时间后，封闭所述注液孔，使所述密封空间内形成真空或半真空状态。
7.如权利要求6所述的密封空间的排真空方法，其特征在于：在利用所述注液孔对所述密封空间进行注液时，控制注入的所述低沸点液体的液面在所述水杯正放时低于所述内胆的底面。
8.如权利要求6所述的密封空间的排真空方法，其特征在于：所述低沸点液体的沸点温度介于30-60摄氏度之间。
9.如权利要求6所述的密封空间的排真空方法，其特征在于：用焊锡焊接封闭所述注液孔。
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2020
- 2020-02-24 CN CN202010110953.9A patent/CN111195047A/zh active Pending
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