一种能够快速降温的保温容器用盖子及包括所述盖子的保温容器的制作方法

本发明涉及保温容器，更具体地说，本发明涉及能够快速降温的保温容器用盖子以及包括所述盖子的保温容器。

背景技术：

保温容器一般是由陶瓷或不锈钢加上真空层做成的容器例如密闭容器，例如用于盛水的密闭容器，如保温杯或者保温壶。由于真空绝热层能使装在内部的液体例如水延缓散热，因此，该类保温容器具有长时间高效保温的作用。

目前，容量较大的保温容器例如保温杯或者保温壶，尤其是旅行用的保温杯或者保温壶，一般都有一个饮水用盖子，摘下盖子，打开密封阀，将热水倒入盖子中，然后饮用。但是，由于保温杯或者保温壶保温性能很好，导致其刚倒入饮水用盖子中的水温较高而无法及时饮用，需要等待较长的时间，起不到能够立刻饮水止渴的效果。

因此，日常生活中的保温杯或者保温壶需要一种能够将开水迅速降至所需温度(或可饮温度)的快速降温饮水保温杯盖或者保温壶盖。

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。

对于相变材料，其相变方式主要有固-固相变、固-液相变、液-汽相变、固-汽相变等，其中固-固相变由于相变过程中无液态或汽态物质产生而方便人们实际工程应用，但由于其相变温度范围不适合饮用水杯用以及易产生塑晶现象而无法应用于本发明所述的保温杯；对于液-汽相变、固-汽相变等形式的相变材料，由于汽态物质的产生而导致较大的内部膨胀压力，也无法应用于本发明所述的保温杯。所以，只有固-液形式的相变最适合本发明所述的保温杯。对于固-液形式的相变材料，种类很多，其中的金属类相变具有较强的腐蚀性和一定的毒性，无机水合盐存在析晶、过冷、非协同效应等问题而导致其循环稳定差，也不适合多次循环使用。为避免上述问题，本发明采用了循环稳定性好的高级脂肪烃、烷烃型石蜡和聚乙二醇等相变材料。

采用相变材料作为保温杯的夹层材料可制作成相变降温杯，如中国专利CN92100602.0、CN93201178.0、CN201110184586.8、CN201420208307.6、CN201320414844.1报道的相变降温杯，目的是将倒入杯中的热水降温至饮用温度，实现即倒即饮的效果。该种做法能够将杯内热水一次性降温，但不利于杯内热水长时间保温，且实现不了长途旅行中既要将保温杯或者保温壶热水长时间保温，同时倒出适量热水而即时饮用的效果。

CN201420135822.6公开了一种新型相变保温杯，其包括：一杯体，所述杯体由具有真空保温功能的隔热层和装水的内胆组成；一保温杯内盖；一保温杯外盖，所述保温杯外盖由能瞬间降温的吸热层和装水的内胆组成；其中，所述杯体以真空保温方式进行保温；所述保温杯外盖利用固液相变材料来达到速冷效果；所述保温杯内盖可将保温杯内的高温热水与空气和外盖隔绝；所述吸热层填充熔点在25℃至50℃之间的固液相变材料，为金属镓、镓基合金、Na₂SO4·10H₂O、Na₂PO₄·12H₂O、正葵酸、十二酸或石蜡。但是，其中所使用的金属镓或镓基合金等金属类相变材料具有较强的腐蚀性和一定的毒性，不适合于在饮水盖这样的饮水用具上使用；Na₂SO₄·10H₂O或Na₂PO₄·12H₂O等无机水合盐存在析晶、过冷、非协同效应等问题而导致其循环稳定差，不适合多次循环使用；正葵酸有不愉快的味道，变成液相时密封要求高，稍有泄漏会对诸如保温容器的饮水盖的使用造成严重的影响，即使不泄漏也容易引起不好的味道联想；十二酸同样对健康造成危害，尤其是有较强的刺激作用，误服会引起胃肠不适，对水体可造成污染，制造废水处理相当麻烦；石蜡尽管无毒，但是存在热导率差、降温速度慢、不易于直接封装等问题。另外，该专利公开的保温杯盖由于其使用的相变材料的相变温度(如文中实施例所述一般为29～35℃)低于户室外环境温度而失去熔融相变吸热功能，无法应用于户外旅行时的快速降温用的饮水杯盖。此外，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。

同时，上述公开专利所描述的类似相变材料也无法直接用于饮水保温杯或者保温壶盖中，其存在的问题主要有：(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。

技术实现要素：

为了解决一个或多个上述问题，本发明提供了一种能够快速降温的保温容器用盖子，例如一种用于保温杯或者保温壶的快速降温的饮水保温杯或者保温壶盖。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

1.一种用于保温容器的盖子，其特征在于，所述盖子从内向外依次包括内筒壁；由控温层材料形成的控温层；和外筒壁。

2.如技术方案1所述的盖子，其特征在于，在所述内筒壁和外筒壁之间设置有封闭腔室，所述控温层材料放置在所述封闭腔室的内部。

3.如技术方案1所述的盖子，其特征在于，所述盖子还包括位于在所述外筒壁的外侧的防护层。

4.如技术方案1或2所述的盖子，其特征在于，所述控温层材料包含相变材料和/或导热填料。

5.如技术方案4所述的盖子，其特征在于，所述相变材料选自由如下物质组成的组：碳原子数为18至26优选为18至22的高级脂肪烃；熔点为30℃至60℃优选为40℃至50℃的烷烃型石蜡；碳原子数为13至18优选为14至16的脂肪醇，优选为直链脂肪醇；分子量为800至6000优选为1500至2500更优选为2000的聚乙二醇。

6.如技术方案4或5所述的盖子，其特征在于，所述导热填料选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、碳纤维、石墨烯和膨胀石墨组成的组，优选选自由石墨粉、碳纤维、石墨烯和膨胀石墨组成的组，更优选为由碳纤维和膨胀石墨组成的组。

7.如技术方案1至6中任一项所述的盖子，其特征在于，所述内筒壁和/或外筒壁的材质选自由不锈钢、铝合金、钛合金、镁合金、铜、陶瓷、玻璃组成的组，优选为不锈钢。

8.如技术方案1所述的盖子，其特征在于，所述防护层的材质选自由塑料、橡胶、陶瓷、木头组成的组，优选为塑料。

9.如技术方案1所述的盖子，其特征在于，所述盖子包括用于与所述保温容器密封地连接的连接结构；更优选的是，所述连接结构通过螺纹连接与所述保温容器密封地连接；可选的是，所述连接结构通过卡扣配合与所述保温容器密封地连接。

10.如技术方案1至9中任一项所述的盖子，其特征在于，所述盖子还包括用于隔阻所述盖子的内部空间与保温容器的内部空间之间的热传递或内容物转移，优选的是，所述隔热密封件在边缘处与所述盖子的内部边缘处枢轴连接。

11.如技术方案10所述的盖子，其特征在于，所述隔热密封件的一侧具有可密封地与盖子连接的第一连接部，和/或所述隔热密封件的另一侧具有可密封地与保温容器连接的第二连接部。

12.如技术方案10或11所述的盖子，其特征在于，所述隔热密封件还设有连通盖子内部空间和保温容器内部空间的连通口。

13.如技术方案12所述的盖子，其特征在于，所述连通口通过封闭件和控制按钮在封闭状态和开放状态切换，所述封闭件在封闭状态时可以密封地将盖子内部空间和保温容器内部空间间隔开，所述控制按钮设置在所述盖子的外表面，用于控制所述封闭件在封闭状态和开放状态之间切换。

14.如技术方案10至13中任一项所述的盖子，其特征在于，所述隔热密封件在两侧通过设置在所述第一连接部和第二连接部中的O型密封圈分别与所述盖子的开口部和所述保温容器的开口部密封地连接。

15.如技术方案10至14中任一项所述的盖子，其特征在于，所述隔热密封件为填充有气凝胶材料。

16.如技术方案10至15中任一项所述的盖子，其特征在于，所述盖子在外表面具有透明部和可从透明部观察到的刻度标记。

17.如技术方案16所述的盖子，其特征在于，所述刻度标记可以显示盖子内容物的体积和/或温度。

18.包括技术方案1至17中任一项所述的盖子的保温容器；优选的是，所述保温容器为盛水保温容器；更优选的是，所述保温容器为盛水保温容器，例如保温杯或者保温壶。

19.如技术方案18所述的保温容器，其特征在于，所述保温容器从内向外依次包括内壁、保温层和外壁。

20.如技术方案18或19中任一项所述的保温容器，其特征在于，所述保温层为气凝胶隔热层，该气凝胶隔热层由纤维与气凝胶材料复合组成。

21.如技术方案19或20所述的保温容器，其特征在于，所述纤维选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、丙纶纤维组成的组。

22.如技术方案19至21中任一项所述的保温容器，其特征在于，所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶、酚醛气凝胶、纤维素气凝胶组成的组。

23.如技术方案19至22中任一项所述的保温容器，其特征在于，所述保温容器的内壁、外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。

与其它已公开的各种密闭保温容器例如盛水用的密闭保温容器例如保温杯或者保温壶的盖子或保温容器相比，本发明有如下优点：

(1)本发明的盖子例如饮水保温杯或者保温壶的盖子具有显著的快速降温至所需温度的特点，可实现倒出的热水即时饮用的效果，尤其可满足人们在户外旅行过程中由于过度饥渴而需要从保温杯中倒出热水后立即饮用的需求。

(2)本发明所采用的相变材料相变温度可以在大的温度范围例如30至60℃范围内可调、相变潜热高(例如高达160至270kJ/kg)、循环稳定性好，而且因为热导率高且可以在大范围例如0.2至20W/m·K内可调节，可真正实现例如保温杯的饮水保温杯盖或者保温壶盖内热水快速降温的作用。

(3)本发明所述盖子例如饮水保温杯盖或者保温壶盖当饮水后无需冷却处理，将其盖在保温杯或者保温壶上即可。其夹层内相变材料所吸收的热量在饮水后通过外筒壁自动释放到环境中，从而确保下次饮水过程中热水的快速降温功能。

(4)结构简单，容易制造和使用。

本发明所述的盖子例如饮水保温杯盖或者保温壶盖可用于日常的保温杯或者保温壶的配套饮水器具，也可用作日常饮水杯等。

附图说明

图1显示了根据本发明的一个优选的实施方式的智能温控高效保温杯的结构示意图。其中，附图标记表示如下：1.外防护层；2.外筒壁；3.控温层；4.内筒壁；5.内筒壁上的螺纹。

图2显示了带有本发明一个实施方式的饮水盖的保温壶的结构的分解示意图。其中，附图标记表示如下：100.饮水盖；101.外防护层；102.外筒壁；103.控温层；104.内筒壁；105.外筒壁内表面上的内螺纹；106.隔热密封件；107.隔热密封件一侧的第一连接部；108.隔热密封件另一侧的第二连接部；109.控制按钮；110.封闭件；111.连通口；112.透明部；113.刻度标尺；114.温度计；200.壶体；201.外壁；202.保温层；203.内壁；204.外壁外表面上的外螺纹。

图3为隔热密封件的俯视图。

具体实施方式

本发明在第一方面提供了一种用于保温杯或者保温壶的快速降温的饮水保温杯或者保温壶盖，其特征在于，所述饮水保温杯或者保温壶盖从内向外依次包括内筒壁、控温层和外筒壁，以及用于外筒壁外的外防护层。

对于相变材料，如上所述，在例如保温杯或保温壶等饮具上使用时，很多相变材料并不适合。为避免各种相变材料存在的上述问题，本发明采用了循环稳定性好的高级脂肪烃、烷烃型石蜡、脂肪醇和聚乙二醇等相变材料。

在一些优选的实施方式中，所述相变材料选自由碳原子数为18至26的高级脂肪烃(例如18、19、20、21、22、23、24、25或26个碳原子的高级脂肪烃)、熔点为30℃至60℃的烷烃型石蜡(例如熔点为30、40、50或60℃的烷烃型石蜡)、碳原子数为13至18的脂肪醇(例如13、14、15、16、17或18个碳原子的脂肪醇)、分子量为800至6000的聚乙二醇(例如分子量为800、900、1000、2000、4000或60000的聚乙二醇)组成的组；更优选的是，所述相变材料选自由由碳原子数为18至26的高级脂肪烃和熔点为30℃至60℃的烷烃型石蜡组成的组；进一步优选的是，所述相变材料是熔点为30℃至60℃的烷烃型石蜡。

现有相变材料(包括具有例如熔点可控、价格便宜、无毒等优点的石蜡)普遍存在热导率低的问题，使得使用其作为速冷保温杯中的相变材料时存在无法使饮水保温杯或者保温壶盖内容物迅速冷却的问题。

在本发明中，可以使用的是具有高热导率的相变材料(本文有时称为导热相变材料或者高导热相变材料)。在一些优选的实施方式中，所述控温层的热导率为0.2至20W/m·K，例如为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。为了提高相变材料的热导率，以使得饮水保温杯或者保温壶盖能够使其中的内容物迅速冷却，本发明在一些优选的实施方式中通过利用具有高热导率的填料(本文有时称为“高导热填料”或者“导热填料”)与相变材料(例如上述的相变材料)混合或者复合而得到具有上述热导率的高导热相变材料。在这种情况下，上述控温层包含相变材料和导热填料。

在一些优选的实施方式中，所述导热填料为选自由铝粉、铜粉、石墨粉、纳米氮化铝、碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组。更优选的是，所述导热填料选自由碳纤维、石墨烯、膨胀石墨组成的组；进一步优选的是，所述导热填料选自由石墨烯和膨胀石墨组成的组，因为这样的材料具有片状结构，各片状结构相互搭接而存在于材料中，因此具有比例如以球状颗粒存在的材料具有更加优越的热导率，这可能是因为球状颗粒材料的各个颗粒之间接触面积较小，在材料内部有时甚至出现相邻颗粒之间没有相互接触的情况。

导热填料除可以提高热导率之外，还可以采用导热填料来改变相变材料的相变状态，例如可以使固液相变材料变成固固相变材料，从而减少了相变材料的流体。

例如，本发明中当高导热填料达到一定比例时，如膨胀石墨质量百分含量为10％以上、石墨烯质量百分含量5％以上、铜粉和铝粉质量百分含量40％以上，石墨粉和高导热纤维质量百分含量30％以上时，由于其较高的孔隙率和比表面积，与相变材料复合后形成的高控温层可转化为形式上的“固-固”相变，因此，可避免常规的固-液相变过程中液态相变材料在夹层内的流动。

于是，在一些优选的实施方式中，所述控温层中的所述相变材料的质量百分比含量为50％至100％，例如为50、60、70、80、85、90、95％；更优选为70％至95％；进一步优选为80％至90％。此外，所述控温层中的所述导热填料的质量百分比含量为5％至30％，例如为5、10、15、20、25或30％；更优选为10％至20％。所述相变材料和所述导热填料的质量百分含量可以热导率和相变相态的需要来选择。

另外，本发明的饮水保温杯或者保温壶盖也可根据需要增加一外防护层，可由塑料、橡胶、陶瓷、木头等材质制成，装配于外筒壁，起到防止烫手、增加手感或防挤压碰撞等作用。

另外，本发明对所述相变材料的熔融相变温度没有特别的限制，所选用相变温度越低，饮水保温杯或者保温壶盖内热水降温越低。一般情况下，所述熔融相变温度可以为30至60℃，例如30、40、50、60，主要是根据个人口感对热水适应性来选择。

在本发明中，优选选用具有高相变潜热的相变材料，以提高冷却和蓄热能力，尤其是在高容量的饮水保温杯或者保温壶盖的情况下。在一些优选的实施方式中，所述相变材料的相变潜热为160至270kJ/kg，例如为160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260或270kJ/kg。

本发明的对控温层的厚度没有特别限制，可以根据需要将控温层的厚度设置成1至10mm，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10mm；优选1至5mm，更优选2至3mm。

在一个可选并且优选的实施方式中，所述保温容器为盛水保温容器，可以根据盖子的尺寸，根据如下公式来选择相变材料及其用量：

W×E＝4.2T_d

T_d(℃)为水的初温与相变材料的相变温度的差值，W(kg)为相变材料的重量，E(kJ/kg)为相变材料的相变潜热，由于相变材料相变过程中温差较小，故忽略了相变材料的显热热容。可以挑选具有合适的相变潜热的相变材料，从而调节所用相变材料的体积和重量，以配合合适重量或体积的导热填料形成预期厚度的控温层。

在一些优选的实施方式中，所述饮水保温杯或者保温壶盖的内筒壁、外筒壁材质选自由不锈钢、铝合金、钛合金、镁合金、铜、陶瓷、玻璃组成的组；优选为不锈钢、铝合金、陶瓷，更优为选不锈钢。筒壁厚度没有特殊要求，与现有饮水保温杯或者保温壶盖相同即可。

现在参照图1对本发明所述的饮水保温杯或者保温壶盖进行说明。

图1显示了根据本发明的一个优选实施方式的饮水保温杯或者保温壶盖的结构示意图，包括外防护层1、外筒壁2、控温层3，内筒壁4，内筒壁上的螺纹(或卡扣)5。控温层3紧贴内筒壁4，实现饮水保温杯或者保温壶盖内热水热量向控温层的快速传递。

在一些实施方式中，所述盖子还包括用于将所述盖子内部空间与保温容器内部空间间隔开的隔热密封件。所述隔热密封件可以在一侧具有可密封地与保温容器连接的第一连接部，和/或所述隔热密封件的另一侧具有可密封地与所述盖子密封地连接的第二连接部。在一些实施方式中，所述隔热密封件在两侧分别与所述保温容器的开口和所述盖子的开口密封地连接。例如，所述隔热密封件可以在一侧具有带有O型密封圈的第一连接部，使得在将第一连接部压入保温容器开口部时所述第一连接部密封保温容器的内部空间。类似地，所述隔热密封件在另一侧可以具有带有O型密封圈的第二连接部，使得所述第二连接部压入盖子开口部时密封所述盖子的开口部。另外，所述隔热密封件可以在其边缘部枢轴连接至所述盖子的内部边缘。在一个可选的实施方式中，所述隔热密封件也可以在其边缘部枢轴连接至保温容器的内部边缘。在另外一些可选的实施方式中，所述隔热密封件可以分为第一隔热密封件和第二隔热密封件，所述盖子包括第一密封件，并且保温容器包括第二密封件，所述第一隔热密封件和所述第二隔热密封件在它们的边缘部分别枢轴连接盖子和保温容器的内部边缘处，用于分别密封盖子内部空间和保温容器内部公开，并且将盖子内部空间和保温容器内部空间间隔开，以防止保温容器内部空间的内容物的温度下降和盖子的控温层材料中的相变材料发生相变。

另外，所述盖子在外筒壁的内表面可以带有内螺纹，使得其可以与保温容器开口部的外壁上的外螺纹进行螺纹连接。另外，盖子外筒壁开口部的内表面上的内螺纹部可以设有O型密封圈，使得在将保温容器开口部的外螺纹拧入盖子开口部的内螺纹时盖子与保温容器实现密封连接。

在一些实施方式中，所述隔热密封件还设有连通盖子内部空间和保温容器内部空间的连通口或者通道。所述连通口或者通道可以通过封闭件和控制按钮在封闭状态和开放状态之间切换，所述封闭件在封闭状态时可以密封地将盖子内部空间和保温容器内部空间间隔开，所述控制按钮设置在所述盖子的外表面，用于控制所述封闭件在封闭状态和开放状态之间切换。

在一些实施方式中，所述隔热密封件为填充有气凝胶材料。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。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，因此稍有将气凝胶材料和相变材料组合应用于保温容器。另一方面，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。总而言之，气凝胶材料作为隔热材料使用时具有很大的优势。

在一些实施方式中，所述盖子在外表面具有透明部和可从透明部观察到的刻度标记。在一些实施方式中，所述刻度标记可以显示盖子内容物的体积和/或温度。例如，所述刻度可以是并列的两排刻度，例如类似于“非”字的形状，一侧表示温度，一侧表示水位。另外，所述刻度也可以是一排刻度，同样的，一侧表示温度，一侧表示水位。

在使用时，隔热密封件可以借助于盖子和保温容器的螺纹连接而将第一连接部和第二连接部分别压入盖子的开口部和保温容器的开口部，并且借助于其上的O型密封圈分别将盖子的内部空间和保温容器的内部空间密封并隔热地间隔开，使得保温容器中的内容物例如水的热量无法逸出到盖子的内部空间中或者保温容器的其他外部空间中，从而能够保持保温容器中的内容的温度并且防止其中的热量影响到盖子的控温层材料中的相变材料的降温性能。

另外，在使用时，可以在不打开盖子的情况下，通过控制按钮按压所述封闭件使得其处在开放状态，然后例如倾斜或者倒置保温容器使得保温容器中的水通过封闭件的连通口或通道流到盖子的内部空间，并且可以透过所述透明部观察刻度标记显示的水位，待达到预期的水位时，松开控制按钮使得封闭件回复到封闭状态，然后将保温容器正置，拧下盖子，拔出隔热密封件，此时盖子内部空间的水会迅速降温，从而即倒即饮的效果。当然，也可以不拔出隔热密封件，而是通过按压控制按钮，使封闭件处于开放状态，然后通过连通口或通道饮用。如此可以在完全封闭的情况下完成倒水、降温、饮用等一系列操作，如此既可以防止操作带来的麻烦例如洒掉水等问题，又保证了卫生，这在例如旅游的过程中碰到例如风沙环境的条件下尤其有用。

本发明第二方面提供了一种包括本发明第一方面所述盖子的保温容器。优选的是，所述保温容器为盛水保温容器；更优选的是，所述保温容器为保温杯或者保温壶。

在一些实施方式中，所述保温容器从内向外依次包括内壁、保温层和外壁。所述保温层可以为真空层或者气凝胶隔热层。在所述保温层为气凝胶隔热层的情况下，相对于真空层，该气凝胶隔热层可以具有如上针对气凝胶的所述好处。在一些实施方式中，所述气凝胶隔热层由纤维与气凝胶材料复合组成。在一些实施方式中，所述纤维可以选自由玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、丙纶纤维组成的组。在一些实施方式中，所述气凝胶材料选自由二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、碳气凝胶、酚醛气凝胶、纤维素气凝胶组成的组。

在一些实施方式中，所述保温容器中的内壁、外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。

在不需要高温的水的情况下，所述保温容器可以在内壁和保温层之间包括如针对本发明第一方面所述的控温层，如果可以储备大量即刻可以饮用的水。

本发明的例如饮水保温杯或者保温壶盖的一个优点在于采用高导热相变材料作为储热层，利用相变材料的熔融相变过程吸收大量相变潜热的原理，实现了饮水保温杯或者保温壶盖内水温能够快速降至所需温度，满足饮水者在较短时间内即可饮用的需求。

本发明的另一个优点是通过将相变材料与导热填料复合后获得热导率可调的控温层，以满足不同场合对不同降温速率的需求。所采用的相变材料的相变温度具有可选择性，满足不同场合对不同饮用温度的需求。所采用的相变材料具有较高的相变潜热，满足储热层储热能力大的需求，因而可减少储热层所占饮水保温杯或者保温壶盖容积和重量的比例；所采用的相变材料具有良好的循环稳定性，满足保温杯日常中多次重复使用的需求。此外，相变材料与导热填料复合后形成的复合相变层的体积膨胀率低，避免了因相变材料工作过程中的膨胀-收缩的反复过程对保温杯造成的变形的影响。

另外需要指出的是，在本文中，除非另有说明，否则术语“选自由……组”是指选自所述组的任意一种，或者是所述组中任意两种以上的任意组合。另外除非另有说明，否则本专利申请文件中所述及的原材料均可从市场上直接采购。

实施例

下文将以实施例的形式对本发明作进一步说明。然而，这些实施例只是就本发明的优选实施方式进行举例说明，本发明的保护范围不应解释为仅限于这些实施例。

实施例1

制造一种饮水保温杯盖，其中采用不锈钢作为外筒壁和内筒壁，内筒壁外紧贴2mm控温层，控温层外为外筒壁。其中控温层材料由熔点40℃的石蜡与膨胀石墨按质量百分含量90％与10％复合而成，热导率为8W/m·K，熔点40℃石蜡的相变温度为40℃，相变潜热为210kJ/kg。

向该饮水保温杯盖中倒入保温杯中的90℃热水，不到10秒钟就达到了可以饮用的50℃的温度。饮水后，将饮水保温杯盖盖在保温杯上，夹层内相变材料通过外筒壁向环境释放所吸收的热量，回复初始状态，下次可继续使用。

实施例2至21

除了下表所示的内容之外，采用与实施例1所述类似方法制造保温壶盖，并测量盛满90℃的水后水温在室温(25℃)条件下降温到50℃所需要的时间。

实施例22

制造一种保温壶(参见图2)，其包括饮水盖100和壶体200，所述饮水盖从内向外依次包括不锈钢内筒壁104、由控温层材料形成的控温层103和不锈钢外筒壁102，在所述内筒壁和外筒壁之间设置有封闭腔室，所述控温层材料放置在所述封闭腔室的内部，并且所述控温层材料的组成与实施例3中所述的相同，厚度为2mm。饮水盖100还包括位于在所述外筒壁102的外侧的塑料防护层101。饮水盖100在开口部的外筒壁103的内表面上带有内螺纹105，用于与壶体200开口部的外壁的外表面上带有的外螺纹204密封地连接。饮水盖100还包括用于将饮水盖内部空间与壶体内部空间间隔开的内部填充有气凝胶材料的隔热密封件106，该隔热密封件106的一侧具有带有O型密封圈的第一连接部107，在另一侧具有带有O型密封圈的第二连接部108，并且还设有连通饮水盖内部空间和壶体内部空间的连通口111，该连通口通过封闭件110和控制按钮109在封闭状态和开放状态切换，在封闭状态时该封闭件110将饮水盖内部空间和壶体内部空间间隔开，控制按钮109设置在饮水盖100的外表面，用于控制封闭件110在封闭状态和开放状态之间切换，隔热密封件106在边缘部与饮水盖的内部边缘枢轴连接，并且在两侧通过第一连接部107和第二连接部108上的O型密封圈分别与壶体200的开口部和饮水盖100的开口部密封地连接。另外，饮水盖100在外表面具有透明部112以及可从透明部112观察到的显示其中内容物的体积的刻度标记113和显示温度刻度的温度计114，刻度标记113和/或温度计可以倒置地显示饮水盖100内部的水位和温度。壶体200从内向外依次包括不锈钢内壁203、保温层202和不锈钢外壁201。在所述保温层为气凝胶隔热层的情况下，保温层202中的气凝胶和隔热密封件106中填充的气凝胶一样，都是由石英纤维与二氧化硅气凝胶材料复合组成。壶体200的容积为3L，饮水盖100的容积为150mL。使用该带有饮水盖100的水壶进行如下测试：

(1)将壶体装满95℃以上的水，然后拧上所述隔热密封件，再拧上所述饮水盖的其他部分。5个小时和15个小时之后测量壶中的水的温度，同样实验重复五次，发现5个小时之后，水温从90℃降到82.3℃，15个小时之后，水温降到65.4℃。

(2)将壶体装满95℃以上的水，然后拧上所述饮水盖的其他部分，但是不拧上所述隔热密封件。5个小时之后测量壶中的水的温度，同样实验重复五次，发现5个小时之后，水温从90℃降到51.4℃，15个小时之后，水温降到了47.4℃。

(3)将壶体装满95℃以上的水，然后拧上所述隔热密封件，再拧上所述饮水盖的其他部分。倾斜水壶，按下控制按钮，使100ml的水流入到饮水盖中，然后测量水位达到100ml至水温降到50℃需要的时间，实验重复5次，发现水温从90℃降低到50℃的相变温度仅需要11.2秒的时间。

实施例23

制造与实施例22基本相同的带有饮水盖的水壶，不同的是，控温层材料采用与实施例11所述相同的材料，然后进行与实施例22第(3)部分的测试，竟然发现杯盖内的水温从95℃降低到50℃的相变温度仅需要18.6秒的时间，比40秒左右的预期时间足足缩短了两倍还多。