CN102947655B - 自冷容器及冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于储存饮料的容器,该容器具有容器体和封口并且限定内部舱室,内部舱室限定内部容量并且包括特定量的饮料。该容器进一步包括具有外壳的冷却装置,外壳限定外壳容量。冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,它们导致以化学计量数生成基本上无毒产物的熵增反应。最初包含在冷却装置中的所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物是相互分离的,并且引起熵增反应和饮料热能降低至少50焦耳/毫升饮料。冷却装置进一步包括用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的反应的启动器。
Description
几十年来饮料罐和饮料瓶被用于储存饮料,例如碳酸饮料,这包括啤酒、苹果汁、汽酒、碳酸矿泉水或各种软饮料,或者非碳酸饮料,例如非碳酸水,牛奶制品例如牛奶和酸奶,果酒或各种果汁。饮料容器,例如瓶子,特别是罐子,通常设计为用于盛装最多量的饮料,而使用最少量的材料,同时仍然确保饮料容器的机械稳定性。
大多数饮料具有显著低于典型储存温度的最佳饮用温度。饮料容器通常在室温下储存在超级市场、饭店、私人住所和储存设备中。对于大多数饮料而言最佳的饮用温度大约为5℃,因此需要在饮用饮料之前进行冷却。典型地,在饮用饮料之前就将饮料容器良好地放置在冰箱或冷藏室或类似场所中,以使得饮料在饮用前可以呈大约5℃的温度。因此,希望具有可迅速用于饮用的饮料的人们必须将他们的饮料长期储存在低温下。许多商业机构例如酒吧、饭店、超级市场和加油站需要使冰箱不断运转以能够满足消费者对冷饮的需要。这可看作是对能量的浪费,因为饮料罐在饮用前可能必须被储存很长时间。在当前上下文中,应当提到的是申请人公司独自配备了每年大约17000个冰箱用于提供冷饮,并且每个冰箱典型地具有大约200W的功率。
正如以上所述,通过冷藏来冷却饮料容器是非常缓慢的并且造成能量的浪费。有些人可能会通过在温度显著低于冰点的冷冻机或类似储存设备中将饮料容器储存较短的时间而减少冷却所需要的时间。然而这造成了安全隐患,因为如果饮料容器没有在其冷冻前很好地从冷冻机中取出,可能会由于饮料的膨胀而导致饮料罐破裂。或者,可使用一小桶冰和水来更有效地冷却饮料,因为水的导热性显著高于空气的导热性。
饮料容器本身包含冷却元件将是有利的,可以在饮用饮料前不久启动所述冷却元件以将饮料冷却到合适的低温。在饮料包装领域中,有关饮料罐冷却和自冷饮料罐的特定技术已经在不止于下列文献中进行了描述,US4403567、US7117684、EP0498428、US2882691、GB2384846、WO2008000271、GB2261501、US4209413、US4273667、US4303121、US4470917、US4689164、US20080178865、JP2003207243、JP2000265165、US3309890、WO8502009、US3229478、US4599872、US4669273、WO2000077463、EP87859(同族US4470917)、US4277357、DE3024856、US5261241(同族EP0498428)、GB1596076、US6558434、WO02085748、US4993239、US4759191、US4752310、WO0110738、EP1746365、US7117684、EP0498428、US4784678、US2746265、US1897723、US2882691、GB2384846、US4802343、US4993237、WO2008000271、GB2261501、US20080178865、JP2003207243、US3309890、US3229478、WO2000077463、WO02085748。
上述文献描述了通过化学反应,或者通过汽化产生冷却的技术。对于使用如上所述的这些技术而言,可以对饮料提供即时冷却并且避免了对预冷却的需求和对电能的消耗。在以上的技术中,冷却装置与饮料容器相比很大。换句话说,必须为了容纳少量的饮料而提供大的饮料容器,导致对材料和容量的浪费。因此,需要在饮料容器中产生更多冷却和/或占用更少空间的冷却装置。
本发明的目标是提供一种可用于饮料容器内以将饮料的温度从大约22℃降低至大约5℃的冷却装置,由此消除或至少显著降低对电动外部冷却的需要。
根据本发明的进一步优势在于饮料容器和冷却装置可以储放较长时间例如几周、几个月或几年,直到将要饮用饮料之前不久为止,此时启动冷却装置并将饮料冷却到合适的饮用温度。因此本发明的进一步目标是提供在将要饮用饮料之前不久启动冷却装置的启动器。
从下面对根据本发明的冷却装置的优选实施例的详细说明,上述目标以及许多其它目标将变得显而易见,以及根据本发明的第一方面通过一种用于储存饮料的容器而获得上述目标以及许多其它目标,所述容器具有容器体和封口并且确定了内部舱室,内部舱室确定了内部容量并且包括特定量的饮料,
所述容器进一步包括具有外壳的冷却装置,该外壳确定了不超过大约33%的特定量的饮料并且进一步不超过大约25%的内部容量的外壳容量,
冷却装置包含至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,从而以比反应物的化学计量数大了至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在冷却装置中,并且当在不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟,优选不超过3分钟,更优选不超过2分钟的时间内,引起饮料热能降低至少50焦耳/毫升饮料,优选至少70焦耳/毫升饮料,例如70-85焦耳/毫升饮料,优选大约80-85焦耳/毫升饮料,和
冷却装置进一步包括启动器用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的反应。
所述容器典型地为希望用于一次饮用的小容器,其容量为大约20-75厘升饮料。然而在一些情况下,可能在容器较大的情况下决定使用冷却装置,例如可以容纳一升饮料的大瓶子或器皿,或者是可以容纳五升或更多饮料的小桶。在这种情况下,冷却装置用来在第一次饮用饮料时将饮料即时冷却至合适的饮用温度,而在此之后可以将饮料保存在冰箱中以便以后的饮用。容器优选由铝制成,铝易于制造,即通过冲压成形,并且可以通过将容器熔融而以环境友好的方式将其重复利用。或者,可以用聚合物材料例如PET塑料制造可压扁或不可压扁的容器。又或者,容器可以是传统的玻璃瓶。
冷却装置优选固定到饮料容器,例如固定到容器底部或容器的盖子上。冷却装置应当具有外壳用于分离饮料和反应物。冷却装置不应占据饮料容器内部容量的太大部分,因为太大的冷却装置将导致饮料容器只能容纳较少量的饮料。这将要求生产更大的饮料容器或者更多的饮料容器用于容纳同等量的饮料,这两种选择在生态学和经济学上都是不可取的,因为要使用更多的原材料来制造容器,并且需要更多的储存和运输容量。已经预计到占有大约33%饮料量和25%饮料容器总内部容量的冷却装置外壳容量将是冷却效率和容纳的饮料量之间可接受的折衷。太小的冷却装置将不能使饮料冷却到足够低的温度。
在冷却装置中使用的两种反应物应当在启动冷却装置前分开存放,并且当启动冷却装置时,使两种反应物相互反应。反应物可例如通过容纳于两个分离的舱室中而分离存放,或者对两种反应物或其中之一提供涂层防止任何反应开始直至启动。两种反应物应当是基本上无毒的,无毒应当理解为表示:如果以在冷却装置中使用的相关用量发生意外饮用时是非致命的。还预计到可能有两种以上的反应物,例如三种或更多反应物。反应应当是熵增反应,即反应产物的数量应当大于反应物的数量。在本体系中,意外发现生成产物化学计量数比反应物化学计量数大至少3,优选4或更多,优选5的熵增反应将比较小的化学计量数产生更有效的冷却。化学计量数是产物数量除以反应物数量之间的关系。反应应当是不可逆的,即理解为表示不可能在没有重大困难的情况下将反应逆转,这种逆转将可能导致对饮料的重新加热。应当将饮料的温度降低至少15℃或优选20℃,对于基于水的饮料来说,这对应于大约50-85焦耳每升饮料的饮料热能降低。任何更低的温度或热能降低将不能对饮料产生足够的冷却,从而当化学反应结束且饮料即将被饮用时饮料将仍然为不合适的温热。优选,化学反应产生120-240J/ml的反应物热能降低,最优选240-330J/ml的反应物热能降低。这种冷却效率近似于将冰溶化成水所达到的冷却效率。化学反应优选应当尽可能快,然而还是要为热能传导容余一段时间以避免在冷却装置附近形成冰。已经预计到优选在不超过5分钟内,或更优选不超过2分钟内完成热能或温度的降低。这是在饮料饮用前可接受的时间段。在本上下文中可注意到碳酸饮料比非碳酸饮料典型地允许冷却装置能有更低的温度,因为在饮料中升起的CO2气泡的形成将增加对饮料的搅动量,从而使温度在饮料中更快达到平衡。
此外,术语不可逆的应当被理解为与词语非可逆的同意。术语不可逆反应应当被理解为表示反应产物与反应物不会通过简单改变反应物和/或反应产物的比例和/或外部条件例如压力、温度等而形成可逆化学平衡的反应。不可逆反应的实例包括其中反应产物构成络合物、沉淀物或气体的反应。形成平衡的化学反应,例如涉及盐溶解于液体例如水中以及盐离解为离子的反应,将在正向反应和逆向反应以相等的速率进行时自然停止。例如,在大多数的溶液或混合物中反应受到反应物溶解性的限制。以上定义的不可逆反应将持续进行直到所有的反应物都已经反应为止。
德国的公开专利申请DE2150305A1描述了一种用于冷却饮料瓶或罐的方法。一种含有可溶性盐的冷却套被包含在瓶或罐中。通过将盐溶解于特定量的水中而通过利用负溶解焓达到冷却效果。然而,通过利用以上提出的负溶解焓,假定初始温度为21℃,所达到的最低温度为大约12℃。实施例中没有一个实例达到大约5℃的所需温度。通过计算饮料的热能降低(Q=c*m*ΔT),实施例中的实例仅达到了大约15-38J/ml饮料的热能降低。实施例中的所有实例还要求反应物总量超过33%的饮料量。此外,上述文献中提出的所有反应都被认为是可逆的,因为反应可通过简单地从溶液中除去水而逆转。通过除去水,溶解的盐离子将重新结合并形成原来的反应物。
德国实用新型DE29911156U1公开了一种具有外部冷却元件的饮料罐。该冷却元件可通过施加压力而启动以混合置于其中的两种化学品。该文献仅描述了单一的化学反应,其包括氯化钾、硝酸钾和氯化铵盐溶解于和离解于水中,其中指出冷却元件达到了0℃或甚至-16℃的温度,尽管说明书中并没有说明冷却元件的起始温度。说明书也没有说明冷却元件所采用的尺寸以及饮料和反应物的用量。
许多不可逆的熵增反应本身已知。在下列英特网URL中找到了一个实例:
http://web.archive.org/web/20071129232734/http://chemed.chem.purdue.edu/demo/demosheets/5.1.html。上述参考文献指出了下列反应:
Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4SCN(s)→Ba(SCN)2+2NH3(g)+10H2O(l)
上述参考文献指出以上反应是吸热的熵增反应,并且产生低于水的冰点的温度。然而,没有指明上述反应可以用于与饮料冷却相关的领域,也没有有关需要用到的反应物数量的任何信息,也没有使用启动器引发反应。
与大多数溶液反应不同,应当注意以上反应可以不需要加入任何液态水而引发。有些其它的不可逆熵增反应仅需要一滴水而引发。
在本体系中使用氨不是优选的,因为氨可被认为是有毒的,并且万一其泄漏到饮料中,会使饮料产生非常不适的味道。优选地,所有的反应物以及反应产物除了是无毒的以外还应当在意外泄漏到饮料中的情况下具有中性的味道。
使用启动器引发反应物之间的化学反应,反应物可包括压力传送器用于将压力升高或者压力降低从饮料容器内传送到冷却装置以引发反应。压力降低典型地在饮料容器开启时获得,因此可以将冷却装置布置成在饮料容器开启时启动,或者可以使用机械启动器以引发化学反应。机械启动器可以构成线或棒,或者与饮料容器的外部联通用于启动化学反应。或者,可以将机械启动器安装成与容器封口相关以便当容器开启时,引发化学反应。可以通过使两种反应物相互接触而进行引发,即通过在不同的舱室中提供反应物,舱室由可破损的、可溶解的或可破裂的薄膜提供,可通过启动器使薄膜破损、溶解或破裂。例如可通过使用穿透元件而使薄膜破裂。反应产物以及反应物应当是基本上无毒的。
一种启动器公开于前面提到的DE2150305A1,这种启动器使用尖锐物穿透分离两种化学品的薄膜。US2008/0016882表明了启动器的又一实施例,该启动器通过可剥落的薄膜或小导管将两种化学品分离开。
产物的量基本上不应当超过反应物的量,因为不然的话,可能会使冷却装置在化学反应过程中发生爆炸。可提供3至5%的安全余地,或者排出孔。量的减少也应当避免。优选作为颗粒提供反应物,因为颗粒易于处理和混合。可为颗粒提供涂层以防止反应。该涂层可在启动过程中溶解,例如液体进入反应舱室中并溶解涂层。该液体可被称为活化剂,并且可构成例如水、丙二醇或酒精。进一步预计到可以使用反应控制剂,例如可选的吸附控制剂或温度设定的阻滞剂以降低反应速度,或者可以使用催化剂以增加反应速度。还预计到容器可包括引导元件用于将饮料流动导向冷却装置以提高冷却效率。本发明的冷却装置还可以用在所谓的聚会小桶中,这是一种具有内部加压和配送能力的饮料小桶。这样,相对较大的聚会小桶不必在使用前进行预冷却。冷却装置或者可以提供为一种在容器内可自由移动的小器具。这可能适合玻璃瓶,玻璃瓶难以提供固定的冷却装置。
根据本发明第一方面的又一实施例,两种单独的反应物包括一种或多种水合盐。已知水合盐通过释放水分子而产生熵增反应。在本体系中,通过进行实验室的实验而完成了对概念的证实。在上述实验室的实验中,通过使两种盐发生反应并且将结晶水释放为游离水而建立了显著的能量变化,这两种盐各自都具有加入到分子结构中的大数量的结晶水分子。在本发明的实验室实验中,尝试了下列化学反应:Na2SO4·10H2O+CaCl2·6H2O→2NaCl+CaSO4·2H2O+14H2O,反应式左侧包括共计两个分子,而反应式右侧包括二十个分子。因此熵要素-TΔS变得相当大,因为ΔS对应于k×In20/2。
上述化学反应在石膏水溶液中产生简单盐。因此可见该反应中的所有成分都是无毒的和无污染的。在本发明的实验中,64克的Na2SO4和34克的CaCl2,反应产生了20℃的降温,该降温维持稳定超过2小时。将样品啤酒生产为具有450ml的总容量,其中包括330ml的啤酒和含有两种反应物的100ml瓶子。在开启罐子之后,使反应物发生反应,导致饮料罐内啤酒的显著冷却。
根据本发明,基于两种或更多反应物之间的化学反应提供冷却装置。化学反应是由总熵的增加所驱动的自发的不可逆吸热反应。反应从周围环境中吸热,导致系统的热力学势能增加。ΔH是焓变并且对于吸热反应为正值。化学反应的自发性可以由吉布斯自由能ΔG的变化而得到确定。
在恒定温度下ΔG=ΔH-T*ΔS。反应的ΔG为负值表明反应是自发的。为了满足自发吸热反应的要求,反应的总熵增ΔS必须克服焓的增加ΔH。
根据本发明第一方面的又一实施例,至少两种分离的、基本上无毒的反应物包括第一反应物、第二反应物和第三反应物,第二和第三反应物作为分离的颗粒存在,第一反应物作为覆盖第二和第三反应物的颗粒的涂层而施加。通过用第一反应物涂覆第二和第三反应物,可以确保三种反应物保持分离,即使三种反应物混合在一起,因为通过第三反应物防止了第二和第三反应物发生反应。这样可以避免例如由于振动或者在少量的水进入反应舱室的情况下导致的化学反应的意外引发,因为涂层会保护第二和第三反应物,所以反应不会被引发。优选使用第一反应物作为涂层,因为非反应涂层将构成容量的浪费,并因此需要更大的冷却装置。
根据本发明第一方面的又一实施例,第二和第三反应物产生第一不可逆的熵增反应,生成中间反应产物,而第三反应物与中间反应产物发生反应,产生第二不可逆的熵增反应。在中间反应产物有毒或者使人不愉快,例如有难闻的气味的情况下,中间反应产物的消极效果可以通过使其与第三反应物发生反应并产生安全且不具有中间反应产物的任何缺点的最终产物而避免。
根据本发明第一方面的又一实施例,中间产物为气体,并且第二不可逆的熵增反应生成络合物或沉淀物。例如,中间产物可以是有毒或有气味的气体,其可能不适合用于本体系中。然后,该气体可以通过与第三反应物发生反应以形成安全的络合物或沉淀而得到安定。
根据本发明第一方面的又一实施例,第一反应物可以通过水或有机溶剂溶解,有机溶剂优选为液体例如水,通过涂层来防止第一、第二和第三反应物发生反应。在引发时,将能够至少部分溶解涂层的足够量的水引入冷却装置,由此使所有的三种反应物溶解并相互反应。
根据本发明第一方面的又一实施例,冷却装置容纳在容器内部。为确保高百分比的冷却能量用于冷却饮料而不会损耗到环境中,冷却装置可位于容器内,优选与饮料直接接触,更优选完全被饮料包围。
反应物
根据本发明的冷却装置包含至少两种分离的、基本上无毒的反应物,反应物相互间发生不可逆的熵增反应,以比反应物的化学计量数大至少3倍,优选4倍,更优选5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物。
反应物优选为固体,但预计到固-液、液-液和固-固-液反应物在本体系中,即在实施用于饮料容器中的冷却装置的情况下,也是相关的。固体反应物可以作为粉末、颗粒、削片等存在。
反应物和产物是基本上无毒的。
在本发明的情况下,无毒不应解释为字面意思,而是应当解释为在以根据本发明使用的数量和形式摄取时,适用于任何非致命的反应物或产物。合适的反应物形成这样的产物:a)其易溶于释放的结晶水中或者b)其不溶于释放的结晶水中。以下列举了易溶与较不易溶的盐产物:
其它合适的反应物如下:
NaAl(SO4)2,12H2O
NH4Al(SO4)2,12H2O
LiOHH2O
Na2SiO3
Na2SiO3.xH2O,x=5-9
Na2O.xSiO2x=3-5
Na4SiO4
Na6Si2O7
Li2SiO3
Li4SiO4
另外的反应物和反应物组列举在下面的表1和表2中:
盐产物优选为易溶的盐,尽管对于有毒的盐产物而言较不易溶的产物是优选的以使它们基本上无毒。
在不可逆的熵增反应过程中,体积的变化不超过±5%,优选不超过±4%,更优选不超过±3%,或者使冷却装置通向大气中,以使在不可逆的熵增反应中产生的任何过多气体能够排放到大气中。
根据本发明的合适的固体反应物是水合盐和水合酸。根据本发明的水合盐是有机水合盐或无机水合盐,优选无机水合盐。预计下面的一些盐仅以痕量出现用于控制选择性吸附。合适的有机水合盐可包括八水合苦味酸镁Mg(C6H2(NO2)3O)2·8H2O、六水合苦味酸锶Sr(C6H2(NO2)3O)2·6H2O、四水合酒石酸钠钾KNaC4H4O6·4H2O、六水合琥珀酸钠Na(CH2)2(COO)2·6H2O、一水合醋酸铜Cu(CH3COO)2·H2O等。根据本发明合适的无机水合盐是碱金属的水合盐,碱金属例如锂、钠和钾,以及碱土金属的水合盐,碱土金属例如铍、钙、锶和钡,以及过渡金属的水合盐,过渡金属例如铬、锰、铁、钴、镍、铜和锌,以及水合铝盐和水合镧盐。合适的碱金属水合盐例如是LiNO3·3H2O、Na2SO4·10H2O(芒硝)、Na2SO4·7H2O、Na2CO3·10H2O、Na2CO3·7H2O、Na3PO4·12H2O、Na2HPO4·12H2O、Na4P2O7·10H2O、Na2H2P2O7·6H2O、NaBO3·4H2O、Na2B4O7·10H2O、NaClO4·5H2O、Na2SO3·7H2O、Na2S2O3·5H2O、NaBr·2H2O、Na2S2O6·6H2O、K3PO4·3H2O等,优选合适的碱土金属水合盐例如是MgCl2·6H2O、MgBr2·6H2O、MgSO4·7H2O、Mg(NO3)2·6H2O、CaCl2·6H2O、CaBr2·6H2O、Ca(NO3)2·4H2O、Sr(NO3)2·4H2O、Sr(OH)2·8H2O、SrBr2·6H2O、SrCl2·6H2O、Srl2·6H2O、BaBr2·2H2O、BaCl2·2H2O、Ba(OH)2·8H2O、Ba(BrO3)2·H2O、Ba(ClO3)2·H2O等,合适的过渡金属水合盐例如是CrK(SO4)2·12H2O、MnSO4·7H2O、MnSO4·5H2O、MnSO4·H2O、FeBr2·6H2O、FeBr3·6H2O、FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、FeSO4·7H2O、Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O、FeNH4(SO4)2·12H2O、CoBr2·6H2O、CoCl2·6H2O、NiSO4·6H2O、NiSO4·7H2O、Cu(NO3)2·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O、CuSO4·5H2O、Zn(NO3)2·6H2O、ZnSO4·6H2O、ZnSO4·7H2O等,合适的水合铝盐例如是Al2(SO4)3·18H2O、AlNH4(SO4)2·12H2O、AlBr3·6H2O、AlBr3·15H2O、AlK(SO4)2·12H2O、Al(NO3)3·9H2O、AlCl3·6H2O等。合适的水合镧盐是LaCl3·7H2O。根据本发明合适的水合酸是水合有机酸,例如一水合柠檬酸。
水合盐或水合酸优选与另一种水合盐或水合酸反应,然而也可以与任何非水合的化合物反应,只要以足够量释放结晶水从而驱动关于熵贡献的吸热反应。
根据本发明合适的非水合化合物可包括酸、醇、有机化合物和非水合盐。酸可以是柠檬酸、富马酸、马来酸、丙二酸、甲酸、乙酸、冰醋酸等。醇可以是甘露糖醇、间苯二酚等。有机化合物可以是脲等。根据本发明的非水合盐可例如是无水碱金属盐、无水碱土金属盐、无水过渡金属盐、无水铝盐和无水锡盐和无水铅盐和无水氨盐和无水有机盐。合适的无水碱金属水合盐例如是NaClO3、NaCrO4、NaNO3、K2S2O5、K2SO4、K2S2O6、K2S2O3、KBrO3、KCl、KClO3、KlO3、K2Cr2O7、KNO3、KClO4、KMnO4、CsCl等。合适的无水碱土金属盐例如是CaCl2、Ca(NO3)2、Ba(BrO3)2、SrCO3、(NH4)2Ce(NO3)6等。合适的无水过渡金属盐例如是NiSO4、Cu(NO3)2。合适的无水铝盐是Al2(SO4)3等。合适的无水锡盐是SnI2(s)、SnI4(g)等。合适的无水铅盐是PbBr2、Pb(NO3)2等。合适的氨盐是NH4SCN、NH4NO3、NH4Cl、(NH4)2Cr2O7等。合适的无水有机盐例如是乙酸脲、甲酸脲、硝酸脲和草酸脲等。
还预计到以上列举的任何水合盐或水合酸的无水形式可以在根据本发明的反应中用作非水合的化合物。
根据本发明的液体反应物可以是液态盐,例如PBr3、SCl2、SnCl4、TiCl4、VCl4,或者液态有机化合物例如CH2CL2等。
参与反应的反应物数量至少为2。有些实施例可使用3种或更多的反应物。
根据本发明的一种可能反应是:
·Na2SO4·10H2O(s)+CaCl2·6H2O(s)→2Na+(aq)+2Cl-(aq)+CaSO4·2H2O(s)+14H2O(l)
ΔH=2*(-240kJ/mol)+2*(-167kJ/mol)+(-2023kJ/mol)+14*(-286kJ/mol)-((-4327kJ/mol)+(-2608kJ/mol))=94kJ/mol
ΔS=2*(58J/K*mol)+2*(57J/K*mol)+(194J/K*mol)+14*(70J/K*mol)-((592J/K*mol)+(365J/K*mol))=2.361kJ/K*mol
在室温下(T=298K)
ΔG=ΔH-T*ΔS=94kJ/mol-298K*0.447kJ/K*mol=-39kJ/mol
负值表明反应是自发的。
产物与反应物的化学计量数之比为19/2=9.5∶1。
根据本发明的另一种可能反应是:
·Na2SO4·10H2O(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)→BaSO4(s)+2Na+(aq)+2OH·(aq)+18H2O(l)
ΔH=-1473kJ/mol+2*(-240kJ/mol)+2*(-230kJ/mol)+18*(-286kJ/mol)-(-4327kJ/mol+(-3342kJ/mol))=108kJ/mol
对于这个反应在室温下(T=298K)的ΔG可以直接计算为:
ΔG=-1362kJ/mol+2*(-262kJ/mol)+2*(-157kJ/mol)+18*(-237kJ/mol)-(-3647kJ/mol+(-2793kJ/mol))=-26kJ/mol
因此这个反应是自发的。产物与反应物的化学计量数之比为23/2=11.5∶1。根据本发明又一可能的反应是:
·Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4SCN(s)→Ba(SCN)2+2NH3(g)+10H2O(l)
ΔH=102kJ/mol
ΔS=0.495kJ/K*mol
ΔG=ΔH-T*ΔS=102kJ/mol-298K*0.495kJ/K*mol=-45.5kJ/mol
该反应是自发的。产物与反应物的化学计量数之比为13/3=4.33∶1。
其它反应的实例是:
a)Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4NO3(s)→Ba(NO3)2+2NH3(g)+10H2O(l)
b)Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)→BaCl2+2NH3(g)+10H2O(l)
添加剂和活化剂
反应优选通过加入极性溶剂例如水、甘油、乙醇、丙二醇等而启动,但反应也可以简单地通过接触反应物而启动。
在一些反应中,反应物可以在接触或混合时是不反应的。对于这些反应可以使用合适的催化剂使反应能够发生。
在一些实施例中,对固体反应物进行涂覆或者将固体反应物装入微胶囊。合适的外部涂层是耐热的,但是在与能够溶解涂层的活化流体接触时是可以溶解的。合适的涂层包括碳水化合物,例如淀粉和纤维素,聚醚例如聚乙二醇(PEG),还有虫胶或塑料。合适的活化流体包括水、醇、有机溶剂、酸。作为涂层的替选方案,固体反应物也可以包埋于可溶性凝胶或泡沫中。
通过使用涂层,可以将反应物进行预混合以便增加反应速率。此外,反应物的涂层防止了由于饮料的储存条件或热处理而引起的冷却作用的过早启动。在一些实施例中,一部分反应团涂有较厚的涂层以便减慢反应并延长反应所提供的冷却。在其它的实施例中,可以将多于一种涂层施加到反应物上,或者可以将不同的涂层施加到不同的反应物或者反应团的多个部分上。取代涂层,还可以将反应物悬浮于非水流体例如有机溶剂中。
对于本发明可以使用具有合适的融化温度的温度设定的阻滞剂。合适的融化温度可以是这样的温度:温度设定的阻滞剂在高于冰点的温度或在对待冷却饮料产生所需冷却的任何合意温度下是液体,并且随着温度降低到冰点以下时固化从而阻滞反应以便防止饮料在饮料容器内冻结。根据本发明,温度设定的阻滞剂可以是具有高于水的冰冻温度的合适融化温度,例如0℃到+10℃之间的温度,例如2℃到6℃,的任何化合物,以使得温度设定的阻滞剂的固体形式降低反应的反应速率。合适的温度设定的阻滞剂的实例包括聚乙二醇、脂肪酸、或聚合物。
反应物可以为各种尺寸的颗粒形式以使反应速率适应具体应用。该颗粒也可以如上所述进行涂覆。
对于一些反应而言,优选将溶剂例如甘油或痕量的杂质加入,以防止产物晶体的形成覆盖剩余的反应物,进而抑制了进一步的反应。可以使用吸附剂以选择性地吸附产物,以便控制反应速率和/或确保完全反应。对于一些反应而言,用于引发反应的液体活化剂也可以充当选择吸附控制剂以控制反应。
在产生酸性或碱性产物的反应中,可以含有pH调节缓冲剂。该缓冲剂还可以用于促进产物以气体形式溶解。
预计到一种或多种反应物可以由前体在原位形成。在将冷却装置置于容器中之后,这对于防止冷却装置的过早启动或预启动可能是有利的。
进一步预计到在控制反应的情况下,下列添加剂对于一些反应可能是有利的:3,7-二氨氨基-5-苯酚基噻嗪乙酸酯、18冠6醚、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮。目前优选的反应
目前优选的反应是八水合氢氧化锶和硝酸铵之间的反应。为了保证最终产物的安全,加入六水合硝酸镁作为第三种反应物。最优选,六水合硝酸镁用作涂层用于将八水合氢氧化锶和硝酸铵分离开。上述反应物以一种主反应和一种NH3安定反应(pacificationreaction)而发生反应。具有高冷却效率的主反应如下:
3Sr(OH)2·8H2O(s)+6NH4NO3(s)→3Sr2++6NO3 -+6NH3+30H2O
由于NH3可能被认为是有毒的,或至少气味令人不悦,因此要通过进一步的反应进行安定。NH3安定反应的冷却效率低于主反应的冷却效率:
3Sr2++6NO3 -+6NH3+30H2O+Mg(NO3)2·6H2O(s)→3Sr2++8NO3 -+Mg(NH3)62++36H2O
最终产物是白色的凝胶,闻起来略有氨的气味,但完全是安全的。
需要88ml的上述反应物将330ml的饮料冷却20摄氏度。因此,普通的440ml饮料罐可用于容纳330ml的饮料和88ml的反应物。
饮料的冷却
分别取决于所采用的反应、反应混合物和饮料的热容、饮料的初始温度和饮料与反应物的数量,可以获得大范围的冷却效果。根据本发明的冷却装置可以含有任何数量的反应物,只要冷却装置的容量不超过30%的容器容量。
饮料容器中的冷却装置的冷却效果应当足以在不超过5分钟,优选不超过2分钟的时间内将一定量的饮料冷却至少10℃。
对于主要由水构成的饮料来说,其比热容可以近似于液态水的比热容:4.18kJ/kg·K。冷却饮料所需要的冷却效果q由下列等式给出:q=m·ΔT·Cp。因此,为了将1kg的饮料冷却20℃,冷却装置必须从待冷却的饮料中吸收83.6kJ的热能。因此在本发明中,在不超过5分钟,优选不超过3分钟,更优选不超过2分钟的时间段内,饮料的热能降低应当为至少50焦耳/毫升饮料,优选至少70焦耳/毫升饮料,例如70-85焦耳/毫升饮料,优选大约80-85焦耳/毫升饮料。
根据另外的实施例,容器体可包括容量为3-50升的聚合物或金属材料的饮料小桶,该小桶是可压扁的或者是刚性的,并且封口是小桶的耦合装置。或者,容器体可包括玻璃或聚合物材料的瓶子,瓶子具有0.2-3升的容量,并且该封口是螺旋盖、冠状盖或塞子。又或者,该容器体可包括金属材料的饮料罐和饮料盖子,优选铝或铝合金,罐具有0.2-1升的容量,封口由饮料盖的压纹区域构成。又或者,容器可包含袋子,优选作为盒中袋、袋中袋、或小桶中的袋的形式。
根据另外的实施例,容器包含引导元件用于引导来自容器体的饮料流动。引导元件可用于引导饮料经由冷却装置流向封口。冷却装置可位于容器内,或者冷却装置位于容器之外。容器体可构造成包括内壁或外壁的双层壁容器,而冷却装置可位于内壁和外壁之间。
根据另外的实施例,容器可包含压力产生装置,其容纳于容器内或者经由压力软管连接到容器。压力产生装置优选包括二氧化碳产生装置用于对饮料容器中的饮料加压。
根据另外的实施例,容器可包含放液管路和放液阀用于从饮料容器选择地配送饮料。饮料容器可以填充有碳酸饮料例如啤酒、苹果汁、软饮料、矿泉水、起泡酒,或者非碳酸饮料例如水果汁,牛奶产品例如牛奶和酸奶,饮用水、葡萄酒、蒸馏酒、冰茶,又或者是含有混合饮用品的饮料。
根据另外的实施例,冷却装置形成了饮料容器的组成部分或饮料容器顶部的一部分,或者是饮料容器的壁或底部的一部分。冷却装置固定到饮料容器的基座上、或容器的壁上、又或容器的顶部上,或者冷却装置构成一种小器具,其可在容器内自由移动。
根据另外的实施例,冷却装置可以构造为饮料罐尺寸的金属罐,或者构造为冷却盒用于接纳许多包含饮料的容器,或者构造为置于饮料瓶等中的冷却棒,或者构造为环绕容器的一部分如瓶颈或金属罐或瓶的本体的一部分的待放置的套,或者构造为瓶封口或瓶盖的一部分。
与水基饮料的冷却(通过包括与饮料接触的冷却装置)相关的问题在于水的相对较低的导热性和相对较高的热容量。这意味着水可以被看成热绝缘体。关于碳酸饮料,与非碳酸饮料相比,在饮料中生成的二氧化碳气泡将进一步降低碳酸饮料的导热率。因此,尽管冷却装置能够冷却紧邻冷却装置冷却壁的饮料,但任何远离冷却装置的饮料仍然是温的。通过传导冷却和对流冷却提供饮料容器中的主要冷却效应。在摇动饮料容器以允许冷却装置壁附近的冷饮料由远离冷却装置的较热的饮料替代的情况下,可能增加对流冷却,然而,不建议摇动包含碳酸饮料的饮料容器,这是因为其将在饮料内生成过多的二氧化碳气泡。除了使饮料在打开饮料容器时爆发之外,这种气泡的形成还恶化了传导冷却,这是因为二氧化碳气泡是良好的热绝缘体。因此,需要提升利用冷却装置的碳酸饮料的传导冷却。
因此,本发明的另一目的是提供一种能够在短时间内将碳酸饮料冷却至最佳饮用温度的冷却装置。
根据本发明的上述方面,上述目的和众多其他目的(这些目的将在下文的根据本发明的冷却装置的优选实施方式的详细说明中显而易见)通过存储饮料的容器实现,该容器具有容器体和封口并且限定内部舱室,内部舱室限定内部容量并且包括特定量的饮料,
所述容器进一步包括具有外壳的冷却装置,该外壳确定了不超过大约33%的特定量的饮料并且进一步不超过大约25%的内部容量的外壳容量,
冷却装置包含至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,从而以比反应物的化学计量数大了至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在冷却装置中,并且当在不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟,优选不超过3分钟,更优选不超过2分钟的时间内,引起饮料热能降低至少50焦耳/毫升饮料,优选至少70焦耳/毫升饮料,例如70-85焦耳/毫升饮料,优选大约80-85焦耳/毫升饮料,
冷却装置限定与饮料接触的外部冷却表面并且还包括用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的反应的启动器,及
该内部舱室限定包含饮料的内部上半空间以及包含饮料的内部下半空间,所述上半空间内的任一点限定至外部冷却表面上的邻接点的最大距离A,该最大距离A在0.5cm-2.0cm的量级上,例如0.5-1.5cm,优选地大约为1.0cm。
申请人惊喜地发现:可以通过改良冷却装置的外部表面而提升饮料内的传导冷却。同时,由于饮料容器的小容积,对流冷却发挥很小的作用。在冷却装置启动之后,外部冷却表面的温度将迅速下降到仅略高于冰点的温度。因此,位于冷却装置的外部冷却表面附近的饮料将迅速地呈现低温状态。冷却装置的外部冷却表面附近的冷饮料和远离外部冷却表面的饮料之间的热传导十分慢并由温度梯度确定。为了最大化热传导,温度梯度也应该被最大化。可以通过最小化冷却装置的外部冷却表面和远离外部冷却表面的饮料之间距离而最大化温度梯度。可以考虑不同形状的外部冷却表面(例如本文描述的形状),以实现冷却装置的外部冷却表面和远离外部冷却表面的饮料之间的较小距离,然而,这需要许多材料,并且,由于外部冷却接触表面导致的额外流体阻力,饮料的配给或灌注性能将受到影响。举例来说,流体阻力可能导致饮料的灌注速率明显下降,或者甚至可能导致一些饮料滞留在外部表面中并残留在饮料容器内。而用户将得不到这部分饮料。
因此,通过进行实验室实验,申请人确定:上半空间内的任一点至外部冷却表面上的邻接点的最大距离应该在0.5cm-2.0cm的量级上,从而实现快速冷却并同时允许饮料容器中的所有饮料的适当配给性能。
此外,可以通过将冷却装置置于饮料容器的顶部附近而提升对流热传导,而不需要摇动饮料容器。在这种方式中,饮料容器顶部附近的饮料(即,位于饮料容器的上半空间内)将略微地比饮料容器底部的饮料(即,位于饮料容器的下半空间内)更冷。由于冷饮料的密度比温饮料的密度高,顶部的冷饮料将朝着底部下降,替代底部的温饮料,而温饮料将朝着饮料容器顶部上升。在本文中,应该相对于饮料容器的常规静止位置来理解顶部和底部,例如,对于典型饮料容器来说(例如罐),顶部靠近饮料容器的开口。在饮料容器的开口附近具有冷却装置还有其他益处:还能够冷却即将被消耗或配给的饮料。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,下半空间内的任一点限定至外部冷却表面上的邻接点的最大距离A,或者优选地,内部舱室内的任一点限定至外部冷却表面上的邻接点的最大距离A。由于对流冷却在饮料的冷却中发挥的作用很少,冷却装置的外部冷却表面还可以延伸到饮料容器的下半空间内,以提升整个饮料容器的传导冷却。优选地,冷却装置的外部冷却表面延伸到饮料空间之外,例如,延伸到头部空间中,从而在饮料容器存储在任意位置或朝向不同于常规垂直朝向时(例如当饮料容器存储在水平位置),也能够提升饮料的传导冷却。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,内部舱室限定内部表面,外部冷却表面限定至少是所述内部表面的区域的3倍大的区域,优选地至少是所述内部表面的区域的4倍大,例如所述内部表面区域的5倍大。通过相对于饮料容器的内部舱室的内部表面增加外部冷却表面的面积,可以显著的提升传导冷却。内部表面限定内部舱室的容积,并由此限定将被冷却的饮料的量。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,冷却装置限定内部饮料空间,该内部饮料空间至少部分地由外部冷却表面封闭,内部饮料空间限定所述外部表面的邻接点之间的横向尺寸,该横向尺寸限定2A的最大距离。冷却装置可包括限定内部饮料空间的孔或缝。这种内部饮料空间的相对壁部分之前的距离应该使得外部表面上的邻接点或相对点之间的距离不超出2A,即,应该在1.0cm-4.0cm的量级上,例如1.0cm-3.0cm,优选地大约2.0cm。在这种方式中,满足了上述最大距离并且保持了较高的温度梯度。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,冷却装置的外部表面限定上表面、下表面和封闭上表面和下表面的大致呈圆柱形的表面。由于这种表面制造简便,圆柱形表面可能是优选的。举例来说,可通过将平坦的冷却装置相对缘连接在一起形成管而制造圆柱形表面。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,冷却装置的外部表面限定上表面、下表面和封闭上表面和下表面的波状表面。与圆柱形表面相比,波状表面(例如星形的表面)将产生更大的外部冷却表面。可以通过折叠平坦的冷却装置而制造这样的波状表面。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,冷却装置的外部表面限定上表面、下表面和封闭上表面和下表面的中间表面,该中间表面的形状呈环形、螺旋形、回转式或螺线形。其他形状可能具有更大的外部接触冷却表面,然而,相比于先前的实施方式,这样的冷却装置的制造可能涉及更多的步骤。具体地,上述的后三种形状涉及冷却装置的3D成形。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,最初包括在冷却装置中的至少两种分离的、基本上无毒的反应物通过水溶性膜彼此隔离,并且启动器包括由水或等同于饮料的水基溶液填充的第一启动器舱室。水优选地作为启动器的组分,这是由于水无毒且廉价。水也将有助于反应物在启动之后的混合并由此允许反应比在无水时更快地开始。水也作为本文描述的一些熵增反应的反应产物,并且水溶性膜的未被启动器的水溶解的任意部分将至少被作为反应产物产生的水溶解。第一启动器舱室应该最初与水溶性膜和反应物隔离。水溶性膜应该是在当保持干燥时是刚性的,而当与水接触时降解,举例来说,可以是淀粉。其他实施方式在详细说明书中描述。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,第一启动器舱室是柔性的、可变形的,并且通过压力激活密封件与水溶性膜隔离,冷却装置初始保持在低压状态,并且当压力激活密封件破裂时引发所述反应,该压力激活密封件在第一启动器舱室内的压力增加到特定高压之上时破裂,低压通常等于或低于大气压力,特定高压通常等于或高于大气压力。本实施方式对于手动启动来说是优选的,即当通过压缩第一启动器舱室将迫使第一启动器舱室的水与水溶性膜接触时。可选地,本实施方式可与真空容器一起使用,当打开时,该真空容器将承受增压。当密封件两侧的压力差超出特定值时,压力激活密封件打开。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,当第一启动器舱室封闭时,第一启动器舱室能够承受压力变化,启动器还包括由泡沫产生物质填充的第二启动器舱室,第二启动器舱室位于第一启动器舱室和水溶性膜之间,并且通过压力激活密封件与所述第一启动器舱室隔离,第二启动器舱室优选地通过一个或多个压力激活密封件与所述水溶性膜隔离。能够承受压力变化应该被理解为意味着压力激活密封件应该在第一启动器舱室发生任何明显变形之前打开。泡沫产生物允许水到达水溶性膜,不论启动器的朝向如何,这是由于泡沫将完全填充第一和第二启动器舱室并朝着水溶性膜传播。泡沫是水基的,并由此将溶解水溶性膜。优选地,在泡沫产生物和水溶性膜之间使用较弱的压力激活密封件,其将至少由泡沫产生的压力破裂密封件。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,饮料是碳酸饮料,并且第一启动器舱室由气化水或等同于饮料的通常构成碳酸水的气化水基溶液填充,冷却装置初始保持在高压状态,并且当压力激活密封件破裂时引发反应,该压力激活密封件在所述第一启动器舱室外的压力降低到特定低压之下时破裂,高压通常是碳酸饮料的压力,例如2-3巴,而特定低压通常是大气压力。本实施方式对于当打开包含碳酸饮料的容器时的自动启动来说是优选地,即,当通过释放初始施加到第一启动器舱室的压力而迫使第一启动器舱室的水与水溶性膜接触时。气化水以及具体的,碳化程度与饮料相同的碳酸水将以类似于饮料的方式响应于温度变化。在这种方式中,避免了由于温度变化而激活启动器。当饮料容器打开时,容器内的压力下降,而第一启动器舱室内的压力保持不变,由此使得压力激活密封件打开。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,第一启动器舱室包括封装在第二启动器舱室内的大体上刚性的安瓿。第一启动器舱室可以优选地是大体上刚性安瓿,其能够承受压力变化,并且该安瓿完全包含在第二启动器舱室内。举例来说,安瓿可以由薄玻璃制成。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,压力激活密封件包括可爆裂的膜或可选的塞子,有利的是液态金属的塞子,液态金属例如合金,包括镓和/或铟。镓和/或铟合金的小塞子可以用于确保第一和第二启动器舱室之间的适当密封。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,水溶性膜配置成层状结构,或者可选地,配置成蜂窝结构,再可选地,配置成涂层。优选地,可以将反应物以预先混合的配置布置,从而使熵增反应更快地启动。
根据本发明的上述方面的另一实施方式,冷却装置至少部分地由塑料箔制成。当前优选地使冷却装置至少部分地由塑料箔制成,优选地由层压塑料箔制成,在这种方式中,冷却装置可以变形,从而实现适配到饮料容器内的适当外部冷却表面。
根据本发明的上述方面,上述目的和众多其他目的(这些目的将在下文的根据本发明的冷却装置的优选实施方式的详细说明中显而易见)通过冷却装置实现,冷却装置优选地是冷却袋、冷却棒或冷却容器,
冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,熵增反应以比反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在冷却装置中,并且当在不可逆的熵增反应中相互反应时,导致热能降低,以及
冷却装置还包括用于引发至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的反应的启动器。
可以将上述的冷却装置提供为独立的部分,其可用作冷却袋或冷却棒以冷却各种不同的对象,其中一些在随附的点中涉及。这样的冷却袋可构成使用冰块的替代方式,这是由于冷却装置的冷却效率将大约等于冰块的冷却效率。
根据本发明的另一方面,上述目的和众多其他目的(这些目的将在下文的根据本发明的冷却装置的优选实施方式的详细说明中显而易见)通过一种生产根据第52-78点的任一点的冷却装置的方法来实现,该方法包括:
布置第一箔,
将第二箔布置在第一箔的相对侧,
将水溶性膜布置在第一箔和第二箔之间,
将第一反应物布置在第一箔和水溶性膜之间,
将第二反应物布置在水溶性膜和第二箔之间,以及
将由水填充的第一启动器舱室布置在水溶性膜附近。
上述方法可用于在连续过程中生产根据本发明的冷却装置。本领域的技术人员将理解,上述方法可以根据下文描述的具体实施方式发生变化。
根据本发明的另一方面,上述目的和众多其他目的(这些目的将在下文的根据本发明的冷却装置的优选实施方式的详细说明中显而易见)通过冷却装置实现,冷却装置优选地是冷却袋、冷却棒或冷却容器,
所述冷却装置包括至少两种基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,所述至少两种基本上无毒的反应物最初包含在所述冷却装置中,并且当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,导致热能降低,所述冷却装置还包括用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应的启动器,所述启动器包括:
包括有化学激活剂的外部舱室,该化学激活剂能够启动所述反应,并且通过第一膜与所述至少两种基本上无毒的反应物隔离,及
包括有能够加压所述化学激活剂的组分的内部舱室,所述内部舱室通过第二膜与所述外部舱室隔离,
所述冷却装置能够呈现:
未准备就绪状态,其中,所述第一膜和所述第二膜未破裂,从而防止所述化学激活剂和所述反应物之间以及所述组分和所述化学激活剂之间的任意接触,
准备就绪状态,其中,所述第一膜未破裂以防止所述化学激活剂和所述反应物之间的任意接触,而所述第二膜破裂,从而允许所述组分与所述化学激活剂发生反应并且使所述化学激活剂的压力升高,及
启动状态,其中,所述第一膜和所述第二膜均破裂,从而允许所述化学激活剂和所述反应物在所述不可逆的熵增反应中相互发生反应。
上述冷却装置能够利用两步激活程序呈现三个阶段:未准备就绪状态、准备就绪状态和启动状态。最初,冷却装置呈现未准备就绪状态。在未准备就绪状态中,可以在常规工作环境中(即,大气压下大约20摄氏度)处理冷却装置,而不会激活冷却装置。在这种方式中,冷却装置可以在远程制造并运输到安装位置,例如,酿酒厂。在将冷却装置安装在饮料容器期间,举例来说,与冲洗、填充、灭菌或任何其他在盖上饮料容器之后或之前进行的活动一起,通过破裂第二膜使冷却装置准备就绪,从而例如通过压力的突然增加而加压化学激活剂。化学激活剂的加压优选地是一个慢速化学反应,从而避免过早启动。优选地,化学激活剂包括水以及构成碳酸氢盐和柠檬酸的成分,从而在准备就绪之后,外部舱室填充有碳酸水,碳酸水的压力等于或略小于饮料的压力。应该理解的是,通过预先使碳酸氢盐和柠檬酸中的一种在外部舱室中与水相混合能够实现相同的结果。当饮料容器打开时,外部舱室外的压力将下降,并且外部舱室的第一膜将破裂以将化学激活剂(例如水)释放到反应物中,由此开始熵增反应。
附图说明
下面将参考所附的示意图更详细地描述本发明及其许多优点,出于说明的目的,附图显示了一些非限制性的实施例,其中:
图1显示了具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置具有气体可透过的薄膜。
图2是具有冷却装置的自冷容器,冷却装置具有辅助反应物舱室。
图3是具有冷却装置的自冷容器,冷却装置具有可溶解的塞子。
图4是具有冷却装置的自冷容器,冷却装置具有可穿透的薄膜。
图5是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置具有盖子。
图6是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置具有可破裂的隔膜。
图7是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置具有套筒阀。
图8是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置具有水溶性的隔膜。
图9是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置具有柔性的圆筒。
图10是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置具有一对盖子。
图11是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置具有盖子和可破裂的隔膜。
图12是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置具有可穿透的薄膜和可破裂的薄膜。
图13是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置构成小器具。
图14是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置构成小器具和动作控制流体。
图15是具有冷却装置的自冷饮料容器,冷却装置构成具有另外的反应物舱室的小器具。
图16是具有长方形形状的冷却盒,其包含具有罐形状的冷却装置。
图17是具有冠形状的冷却盒,其包括位于中间位置的冷却装置。
图18显示了自冷饮料容器的填充过程,自冷饮料容器具有安装在容器上的冷却装置。
图19显示了将冷却装置安装在容器上的自冷饮料容器的填充过程,自冷饮料容器具有构成小器具的冷却装置。
图20显示了将冷却装置安装在容器上的自冷饮料容器的填充过程,自冷饮料容器具有安装在冷却装置上的盖子。图21显示了自冷聚会小桶系统。
图22显示了具有小桶的饮料配送系统,小桶具有用于获得速冷的冷却装置。
图23显示了具有饮料小桶的饮料配送系统,饮料小桶具有冷却装置,冷却装置具有可穿透的薄膜。
图24显示了具有按钮启动的冷却装置的饮料瓶。
图25显示了具有压力启动的冷却装置的饮料瓶。
图26显示了盖子上安装有冷却装置的饮料瓶,该冷却装置由使用者启动。
图27显示了构成具有内部冷却装置的饮料棒的冷却装置。
图28显示了安装在饮料瓶颈部上的瓶套。
图29显示了围绕饮料瓶的瓶体安装的瓶套。
图30显示了在角部具有抑制生长的选择性吸附剂的反应晶体。
图31是用于容纳多个饮料罐的配送和冰箱系统。
图32是用于容纳多个饮料罐的冰箱系统。
图33是根据本发明的第一冷却装置在启动之前和之后的一系列示意图。
图34是根据本发明的第二冷却装置在启动之前和之后的一系列示意图。
图35是根据本发明的第三冷却装置在启动之前和之后的一系列示意图。
图36是根据本发明的第四冷却装置在启动之前和之后的一系列示意图。
图37是根据本发明的安装在饮料容器内部的冷却装置。
图38是示出了根据本发明的冷却装置的替代外部冷却表面的一系列视图。
图39是示出了根据本发明的冷却装置的另一外部冷却表面的一系列视图。
图40是示出了根据本发明的冷却装置的又一外部冷却表面的一系列视图。
图41是具有冷却装置保持器的冷却装置的视图。
图42是示出了根据本发明的填充饮料容器的一系列视图。
图43是如图33中所示的冷却装置的立体图。
图44是如图34中所示的冷却装置的立体图。
图45是如图35中所示的冷却装置的立体图。
图46是如图36中所示的冷却装置的立体图。
图47是用于制造如图43中所示的冷却装置的制造设施。
图48是用于制造如图43中所示的冷却装置的另一制造设施。
图49是如图43中所示的冷却装置的立体图,其中,冷却装置被模制形成泡罩包装。
图50是示出了冷却装置的另一实施方式的一系列视图。
图51是示出了包括有冷却装置的罐的冲洗、填充、加盖、巴氏灭菌的一系列视图。
图52是示出了一组冷却装置的折叠的一系列视图。
图53是示出了另一组冷却装置的折叠的一系列视图。
图54是示出了又一组冷却装置的折叠的一系列视图。
图55示出了用于制造冷却装置的制造设施。
具体实施方式
附图说明了根据本发明的冷却装置的多种示例性实施例。
图1a显示了根据本发明的自冷容器101的局部剖视图。自冷容器101包括由薄金属片例如铝或铝合金制成的饮料罐12。饮料罐12具有圆柱形的罐体,该罐体由饮料罐基座14和盖子16封闭。盖子16包括拉环和构成封口的压纹区域。(在本视图中拉环和压纹区域不可见。)饮料罐12包括冷却装置,该冷却装位于饮料罐12内部与饮料罐基座14并列的位置。冷却装置201包括类似于饮料罐12的薄金属片的圆筒,然而具有明显更小的尺寸。或者,冷却装置201可构成由涂有薄铝箔的塑料或类似的聚合物材料制成的层压制品。冷却装置的尺寸对应于大约20-30%的饮料罐12的总容量,优选为大约25%的饮料罐12容量,这是为了获得足够的冷却效率,同时又基本上不会减少可容纳于饮料罐12内的饮料量。将饮料,优选碳酸饮料例如啤酒、汽酒或各种软饮料,填充到饮料罐12中并且典型地占有70%的饮料罐12容量,在盖子16和饮料的上表面之间容许大约5%的空间。冷却装置201在底部22和顶部24之间延伸。底部22优选固定到饮料罐基座14上以使得冷却装置20在饮料罐12内呈稳定的位置。或者,冷却装置201构成饮料罐12的固有部分。例如,包括冷却装置20的饮料罐12可以由一张金属片冲压而成。冷却装置20的顶部24以及饮料罐12的盖子16构成单独的部件,该部件在相应的冷却装置201和饮料罐12进行填充之后再应用。冷却装置201的顶部24封闭冷却装置201的内部以使得没有饮料可以进入。顶部24包括气体可透过的薄膜26,该薄膜容许气体例如空气或二氧化碳,但防止液体例如饮料,进入冷却装置201的内部。冷却装置201的内部被分为与气体可透过薄膜26位置相邻的压力空间32,位于底部22附近的主反应物舱室28和位于压力空间32和主反应物舱室28之间的水舱室44。主反应物舱室28构成冷却装置201的较大部分并且填充有颗粒状反应物29。颗粒状反应物29包含至少两种单独的反应物,该反应物在相互反应时将从周围的饮料中吸收能量并因此导致饮料的冷却。反应典型地在两种反应物相互接触时被引发。反应物的确切组成将在以下本说明书的化学部分进行详细描述。化合物中的至少一种构成具有水溶性涂层的颗粒,该涂层防止反应物相互接触并由此防止了任何反应的开始。水溶性涂层可以例如是淀粉。在替选的实施例中,可通过将一种或多种颗粒包埋于可溶性凝胶或泡沫中来防止其发生反应。又或者,可将反应物提供为通过上述涂层、凝胶或泡沫而相互分离的薄且高度紧实的盘状物或片状物。
压力空间32与水舱室44由柔性隔膜30分开。柔性隔膜30具有漏斗形状并且从构成柔性隔膜30周边的圆形的圆周增强卷边34延伸到构成柔性隔膜30的中心的圆形壁40。圆形壁40将压力空间32与主反应物舱室28分开。圆形的圆周增强卷边34位置与垫片36并列,垫片36将圆形的圆周增强卷边密封到顶部24。通过刚性的杯形壁38将水舱室44与主反应物舱室28分开,该杯形壁从顶部24向内和向下延伸。柔性隔膜包括圆周夹紧法兰42,其在圆形壁40处向下延伸。圆周夹紧法兰42夹紧在杯形壁38的末端周围,从而将水舱室44与主反应物舱室28密封。
通过用反应物颗粒29填充主反应物舱室28并且用水填充水舱室44,然后将顶部安装并密封到冷却装置201上来制备冷却装置。随后,对饮料罐12填充饮料、加压并且用盖子16密封。饮料罐12中的压力确保冷却装置201不会启动,因为在饮料罐12内部和冷却装置201内部维持着相同的压力。
图1b显示了当饮料罐12已经开启并且冷却装置201中的化学反应已经启动时自冷容器101的局部剖视图。通过将拉环18由其正常的与盖子16并列的水平位置操作到相对于盖子16向外伸出的垂直位置而将饮料罐12开启。通过将拉环18操作到垂直位置,拉环18将突出到盖子16中的压纹部分中,导致压纹部分断裂并在饮料罐12中确定饮料出口(未显示)。当饮料罐12已经开启,饮料罐12内的高压CO2气体将逸出到外部大气。饮料罐12中的大气压将导致气体通过气体可透过的薄膜26从压力空间32缓慢地逸出到饮料罐12。同时,主反应物舱室28内部的高压会将压力施加到柔性隔膜30上,由此导致柔性隔膜30向顶部24移动。圆形的圆周增强卷边34和垫片36会密封压力空间32和主反应物舱室28使流体不能透过。当柔性隔膜30呈启动位置,即向顶部24移动时,圆周夹紧法兰42将从刚性的杯形壁38分离并容许水舱室44中含有的水流入主反应物舱室28。进入主反应物舱室的水将使反应物颗粒的水溶性涂层溶解并由此导致化学反应开始。该反应是吸热反应,其将从饮料中吸收能量,即当热能从饮料流向冷却装置201的同时饮料将变得更凉。有关化学反应的更多细节将紧跟在以下的说明书中。冷却装置201吸收的热能将使饮料罐12中的饮料变冷。在几秒钟之后,饮料的相对温度会降低大约10℃,典型地为20℃,饮料的消费者可在开启饮料罐12之后不久享受到变冷的饮料。在无冰箱的情况下存放在店铺中的饮料罐12典型地具有大约22℃的温度。在开启之后,考虑到热损失等,饮料会迅速冷却到大约6℃。变冷所需要的时间典型地小于5分钟,更典型地小于3分钟。当饮料消费者喝完饮料之后,饮料罐12可废弃而饮料罐12中的金属可以通过环境友好的方式进行回收。
图1c显示了在饮料罐12开启并且冷却装置201中的化学反应已经启动之后不久自冷容器101的替选方案的局部剖视图,其类似于图1b。图1c另外显示了第一局部放大图,其中显示了反应物舱室28的上部,以及第二局部放大图,其中显示了反应物舱室28的下部。从局部放大图中可以看出此时在图1c中用虚线表示的水已经与反应物舱室28上部的反应物颗粒29发生接触,而反应物舱室28的下部仍然保持干燥。
反应物颗粒29具有芯部和完全覆盖芯部的涂层。反应物颗粒29可划分为两种类型:一种类型的反应物颗粒29具有表示为29A的第一反应物涂层和表示为29B的第二反应物芯部,而另一种类型的反应物颗粒29具有表示为29A的第一反应物涂层和表示为29C的第三反应物芯部。
在显示了反应物舱室28下部的第二局部放大图中,化学反应不能启动,因为芯部29B和29C不能相互反应。在显示了反应物舱室28上部的第一局部放大图中,反应物颗粒29遇到水,涂层29c开始瓦解导致所有的三种反应物29ABC相互混合和反应。
反应物B和C可首先反应并且生成通过与反应物A发生反应而安定下来的反应产物。
图2a显示了包括图1的自冷容器101的所有特征的自冷容器1011又一实施例的局部剖视图。然而,本实施例的自冷容器1011进一步包括辅助的杯形壁46,其安装在主杯形壁38的外部和下方。构成主夹紧法兰42的延长部分的辅助夹紧法兰48以及辅助杯形壁46和主杯形壁38一起确定了辅助反应物舱室50。辅助反应物舱室50填充有辅助反应物颗粒,其构成反应的反应物之一。其它反应物位于主反应物舱室28中,由此消除了对反应物颗粒涂层的需要。
图2b显示了当饮料罐已经开启并且化学反应已经启动时图2a的自冷容器1011。在启动的状态下,圆周夹紧法兰已经从如图1a中所示的杯形壁38分离,由此容许水舱室44中的水流入主反应物舱室28。同时,辅助夹紧法兰48,其通过圆周夹紧法兰42连接到柔性隔膜30,将与辅助杯形壁46分离并且容许辅助反应物进入主反应物舱室28,由此启动化学反应。本实施例需要另外的舱室,但是具有不需要任何反应物颗粒涂层的优点,因为反应物储存在分离的舱室中。
图3a显示了类似于图2中所示的自冷容器1011的自冷容器10111。自冷容器10111具有压力空间32,然而在冷却装置20的顶部24中容纳的是水溶性塞子27,而不是气体可透过的薄膜。水溶性塞子27可以是任何水溶性的材料,该材料无毒并且可以形成具有足够刚性的耐压塞子,当塞子遭受水溶液例如饮料时其可在几分钟内溶解。认为无毒的含义是该材料例如被国家健康管理机构等批准用于消费品。这种材料可包括糖、淀粉或明胶。可溶性塞子27容许冷却装置20在用于饮料罐中之前较长的时间例如几天或几周被制备并加压。可溶性塞子27防止冷却装置20内,即主反应物舱室28、水舱室44和压力空间32内的压力通过顶部24逸出到外部。在本实施例中,柔性隔膜由橡胶制成并且包括也是由橡胶制成的支撑隔膜31,其位于与杯形壁38并列的位置,并且在圆形壁40和圆形的圆周增强卷边34之间延伸。为了使柔性隔膜30和支撑隔膜31之间的压力相等,压力入口52位于柔性隔膜上,以使压力在压力空间32和支撑隔膜31与柔性隔膜30间的空间之间相等。
图3b显示了在化学反应启动之前包括饮料罐12和位于饮料罐12内的冷却装置20的自冷容器10111。在对饮料罐12填充饮料和充二氧化碳气体/加压的同时,可溶性塞子26’将防止压力空间32内部的压力逸出到冷却装置20的外部。在一段时间之后或者在巴氏灭菌过程中,可溶性塞子26’溶解并且容许在饮料罐12的内部和冷却装置20的压力空间32之间的流体联通。饮料罐12内部的压力将冷却装置20111保持在其预启动的状态中,即化学反应未启动的状态。
图3c显示了当饮料罐12已经开启并且化学反应已经启动时根据图3b的自冷容器10111。当饮料罐12已经开启时,饮料罐12以及压力空间32内部的压力降低到饮料罐12外部的环境压力。如上对图2的有关描述,这导致冷却装置20中的化学反应启动。
图4a显示了自冷容器10IV的又一实施例。自冷容器10IV包括饮料罐12’,其类似于图1-3中对饮料罐的有关描述。饮料罐12’具有饮料罐基座14’、盖子16’和冷却装置20’,冷却装置20’固定到盖子16’上并且延伸到饮料罐12’内,冷却装置20IV包括向饮料罐基座14延伸的圆柱形铝管。在盖子16’中确定了压力入口52以容许外部大气压和压力空间32之间的流体联通,在冷却装置内部在盖子16’和隔膜30’之间确定了压力空间32。隔膜30’由柔性材料例如橡胶制成并且在压力空间32’和水舱室44’之间形成了对于流体密封的屏障。通过可破裂的隔膜54将水舱室44与主反应物舱室28’分开,可破裂的隔膜54由类似于隔膜30’的柔性材料制成。可破裂的隔膜54可发生破裂,即通过构成针的穿透元件56而不可逆地开启,穿透元件56位于主反应物舱室28’内并且指向可破裂的隔膜54。主反应物舱室28’填充有带涂层的反应物颗粒,类似于图1-3中对实施例的有关描述。通过底部22’将主反应物舱室28’与饮料罐12’分开,底部22’的位置接近但不接触饮料罐基座14’。底部22’由与冷却装置20的外壁相同的材料制成,即优选铝。底部22’通过皱折58连接到冷却装置20IV的外壁,皱折58使底部22’是可弯曲的和双稳的,即分别向内和向外鼓起的状态都能确定为机械稳定的。当对饮料罐12’进行填充和加压时,饮料罐12’内部的压力将导致底部22’、可破裂隔膜54’和隔膜30’以向内的方向鼓起。
图4b显示了包括饮料罐12’的自冷容器10IV,饮料罐12’通过操作拉环18而已经开启。通过操作拉环18,盖子16中的压纹发生断裂并且在盖子16中形成开口使饮料能够被倒出并且使压力能够逸出。当压力逸出时,冷却装置20IV的底部22’由于冷却装置20IV的内部压力将朝着饮料罐基座14鼓起。底部22’制造为双稳的,以使得当朝着饮料罐基座14鼓起时,在主反应物舱室28’中产生低于大气压的压力导致可破裂隔膜54和隔膜30朝着饮料罐基座14鼓起。可破裂隔膜54将因此鼓起到穿透元件56内导致可破裂隔膜54爆裂。可破裂隔膜54可以是可爆裂的隔膜或者具有预先确定的断裂点或者具有内设的张力,以使得当穿透元件56进入可破裂隔膜54时,在水舱室44’和主反应物舱室28’之间产生开口,导致水舱室44’中的水进入主反应物舱室28’中,由此启动化学反应产生饮料的冷却。化学反应将从周围的边界吸收能量并由此导致至少10℃,优选20℃或更多的相对冷却。
图5a显示了自冷容器10V,其类似于图4的自冷容器10IV。取代可破裂的隔膜,自冷容器10V具有由塑料材料制成的主盖子60,其将水舱室44和主反应物舱室28’分开。主盖子60通过主盖子支座62保持在合适位置上,主盖子支座62构成向内突起的法兰,该法兰固定到冷却装置20V的内壁并且将轻微的压力施加到主盖子60上。主盖子60构成薄的圆形塑料元件,在水舱室44’和主反应物舱室28’之间形成对于流体密封的连接。
图5b显示了根据图5a的自冷容器10V,类似于图4b中所述饮料罐,其已经开启并且启动。当饮料罐12’已经开启时,冷却装置20V的底部22’将朝着饮料罐基座14鼓起,这将导致主反应物舱室28’内部产生压降,引起主盖子60从主盖子支座62上弹出并且落入主反应物舱室28’中,由此容许水舱室44’和主反应物舱室28’之间流体联通。因此水将从水舱室44流入主反应物舱室28’,由此启动化学反应,导致饮料冷却。随着反应物颗粒发生溶解,主盖子60将向冷却装置20V的底部22’下落。
图6a显示了类似于图5中所示的自冷容器10V的自冷容器10VI,然而取代主盖子支座和主盖子,本实施例包括支承网66和可破裂的隔膜54,其将水舱室44’和主反应物舱室28’分开。支承网构成由金属或塑料制成的网格,其放置于与可破裂隔膜54并列的位置,其中隔膜面向主反应物舱室28而可破裂隔膜54面向水舱室44。可破裂隔膜54构成可爆裂的膜,其防止水舱室44’和主反应物舱室28’之间的流体联通。在主反应物舱室中的压力超过水舱室44中的压力的情况下,支承网58防止可破裂隔膜54’向上朝着压力入口52的方向鼓起和破裂。
图6b显示了当饮料罐12’已经开启时的自冷容器10VI。通过将饮料罐开启,饮料罐12’内部的压力降低,导致底部22’朝饮料罐基座14鼓起,由此降低主反应物舱室28’内部的压力。主反应物舱室28内部降低的压力导致可破裂隔膜54’朝饮料罐基座14’鼓起。可破裂隔膜54’是可爆裂的膜,其在不使用穿透元件的情况下发生破裂。可破裂的隔膜54’可构成无弹性的,其通过主反应物舱室28和水舱室44’之间的压力差而爆裂,由此在水舱室54’和主反应物舱室28’之间建立流体联通。从水舱室44’进入主反应物舱室28’的水将启动化学反应,如上在图4-5中所述对周围的饮料产生冷却作用。
图7a显示了类似于图6的自冷容器10VI的自冷容器10VII,然而取代可破裂的隔膜和穿透元件,套筒阀68将水舱室44’和主反应物舱室28’分开。套筒阀68构成多个阀元件69、70、71,阀元件构成圆形的圆柱法兰元件。具有最大直径的第一阀元件69固定到冷却装置20VII的内壁,第一阀元件69略微朝向冷却装置20VII的底部22’突起,并且构成向内突起的卷边(bead)。第二阀元件70构成法兰元件,该法兰元件具有上部向外突起的卷边,其对第一阀元件密封,和向内突起的卷边,其对第一阀元件69的向外突起的卷边密封。第三阀元件71构成杯形元件,杯形元件具有上部向外突起的卷边,其对第二阀元件70的向外突起的卷边密封,和下部的水平表面,其对第二阀元件70的下部向内突起的卷边密封。
图7b显示了当饮料罐12’已经开启时图7a的自冷容器10VII。如以上图6b中所述,饮料罐12’的开启导致冷却装置20’的底部22向外鼓起,由此导致主反应物舱室28’中的压力降低,由此导致第二和第三阀元件70、71在朝向冷却装置20VII的底部22的方向上移动,从而使第二阀元件70的向外突起的卷边对第一阀元件71的向内突起的卷边密封,并且第三阀元件71的向外突起的卷边对第二阀元件70的向内突起的卷边密封。第二和第三阀元件70、71设有圆周分布的阀孔72,其容许水舱室44’和主反应物舱室28’之间的流体联通。因此,水能够从水舱室44流到主反应物舱室28。
图8a显示了包括类似于如图4中有关描述的自冷容器10IV的自冷容器10VIII,然而在水舱室44’和主反应物舱室28’之间提供有辅助反应物舱室50’。通过支架74和可破裂隔膜54”将水舱室44’与辅助反应物舱室50分开。支架74在冷却装置20’的内壁和可破裂隔膜54之间密封,可破裂隔膜54位于中间位置并且覆盖下降管76,下降管76向主反应物舱室28’伸出。通过水溶性隔膜78将辅助反应物舱室50’和主反应物舱室28’分离开。
图8b显示了当饮料罐已经开启时如图8a中所述的自冷容器10VIII。饮料罐的开启导致冷却装置20’的底部22向外鼓起,如以上图4-7的有关描述。主反应物舱室28’中降低的压力导致水溶性隔膜78向底部22’鼓起,由此在辅助反应物舱室50’中引起的低压导致可破裂隔膜54”爆裂并容许水舱室44’中的水进入下降管76并流向水溶性隔膜78。当水溶性隔膜被来自下降管的水溶解时,辅助反应物,其构成启动化学反应所需要的两种反应物的第一种并且储存在辅助反应物舱室50中,将能够与主反应物发生反应,主反应物构成启动化学反应所需要的两种反应物中的第二种并且储存在主反应物舱室28’中。通过反应物的相互接触引起了由此产生的化学反应的启动。反应产生冷却效果。
图9a显示了类似于图4的自冷容器10IV的自冷容器10IX,然而其包括完全由聚合物材料制成的冷却装置20IX。冷却装置20”构成具有三部分的聚合物圆筒,第一部分是固定到饮料罐12’的盖子16上的刚性圆筒部分80。盖子是气密的,因此不在外部和上部的刚性圆筒部分80之间提供任何流体联通。上部的刚性圆筒部分80伸入饮料罐12’并且连接到构成中间的柔性圆筒82的第二圆筒部分,第二圆筒部分依次连接到构成下部的刚性圆筒部分81的第三圆筒部分,下部的刚性圆筒部分81在饮料罐基座14附近封闭。上部的刚性圆筒部分80构成水舱室而下部的刚性圆筒部分填充有反应物颗粒。当对饮料罐12’进行填充和加压时,压力将导致中间的柔性圆筒受挤压而闭合,形成挤压阀(squeezeoffvalve),这是由于与饮料罐12中的压力相比,冷却装置20IX内部的压力较低。
图9b显示了当饮料罐12’已经开启时图9a的自冷容器10IX。饮料罐12’中较低的压力将导致中间的柔性圆筒82呈未挤压状态,容许上部的刚性圆筒部分80和下部的刚性圆筒部分81之间流体联通。这样,中部的圆筒82形成通道从而使上部的刚性圆筒部分中含有的水流入下部的刚性圆筒部分,由此活化储存在下部的刚性圆筒部分81中的带涂层的反应物颗粒。
图9c显示了包括饮料罐12’的自冷容器10IX,该饮料罐12’具有类似于图9a和图9b的冷却装置20IX,然而另外提供了可选的圆周夹紧部件83,其位于中间的柔性圆筒82的内壁上。夹紧部件83容纳分离元件84,其构成塑料材料的小型盘状元件,小型盘状元件在上部的刚性圆筒部分80中储存的水和下部的刚性圆筒部分81中储存的反应物颗粒之间提供了更可靠的密封。夹紧部件83和分离元件84优选由基本上刚性的塑料制成。夹紧部件83包括可与分离元件83上的相应卷边发生联锁的夹紧元件。
图9d显示了当饮料罐12’是未开启和加压的状态时图9c的夹紧部件83和分离元件84的局部放大图。
图9e显示了图9d的局部放大图,此时饮料罐12’已经开启,来自中间的柔性圆筒82外部的减小的压力导致中间的柔性圆筒82的壁分离并且导致分离元件与夹紧部件83脱离,因此容许在上部的刚性圆筒部分80和下部的刚性圆筒部分81之间流体联通。通过使用夹紧部件83和分离元件84,当冷却装置20”启动并且中间的柔性圆筒82的壁分离时,在上部的刚性圆筒部分80和下部的刚性圆筒部分81之间完成了明确的分离。
图10a显示了类似于图5的冷却装置10V的冷却装置10X。冷却装置20X具有辅助反应物舱室50’,其位于水舱室44’和主反应物舱室28’之间。辅助反应物舱室50’通过主盖子60’和主盖子支座62’而与主反应物舱室28’分离。辅助反应物舱室通过辅助盖子86和辅助盖子支座88而与水舱室44’分离。主盖子支座62和主盖子60以及辅助盖子支座88和辅助盖子86以与结合图5描述的主盖子支座和主盖子相同的方式工作。
图10b显示了当饮料罐12已经开启并且冷却装置20X的底部22’已经由于饮料罐12’内部降低的压力而向外鼓起时的图10a的自冷容器10X。这导致辅助盖子62和主盖子60’由于压力在朝向底部22’的方向上向下掉落,这导致水、辅助反应物和主反应物混合,并由此启动化学反应。
图11a显示了与结合图10描述的自冷容器10X类似的自冷容器10XI,然而取代辅助盖子支座和辅助盖子,提供了支承网66和可破裂隔膜54’。支承网66和可破裂隔膜54’以与上述图6中的自冷容器10VI相同的方式工作。
图11b显示了当饮料罐12’已经开启并且冷却装置20XI已经启动时图11a的自冷容器10XI。
图12a和图12b显示了类似于自冷容器10X的自冷容器10XII,其中图4的可破裂隔膜54和穿透元件56已经与图6的支承网66和可破裂隔膜54’进行了组合。
图13a显示了包括饮料罐12”的自冷容器10XIII,该饮料罐12”具有构成冷却小器具的浸入式冷却装置20XII。冷却装置20XII确定了优选为聚合物材料的圆筒,其可在饮料罐12”内部的饮料中自由移动。冷却装置20”包括压力空间32”、水舱室44”和主反应物舱室28”。压力空间32”包括容许少量饮料进入冷却装置20”的压力入口52’。压力空间32’和水舱室44”通过柔性隔膜40”分开,水舱室44”和主反应物舱室28’通过塞子支座90和位于塞子支座90中间的主塞子89分开。塞子支座90在主塞子89和冷却装置20”的内壁之间密封,主塞子89连接到隔膜30”。饮料罐12’中的过压使隔膜30”维持在松弛和未启动的状态中,主塞子89将水舱室44”中的水和主反应物舱室28”中的反应物颗粒分开。
图13b显示了当饮料罐12”已经开启时如图13a中所述的自冷容器10XIII。当饮料罐12”已经开启时,饮料罐12”和压力空间32”内部的压力降低而水舱室44”中的压力导致隔膜30”朝向压力入口52”鼓起。当隔膜30”朝向压力入口52’鼓起时,连接到隔膜30”上的主塞子89将与塞子支座90断开连接并且在水舱室44”和主反应物舱室28”之间实现流体联通,容许水进入主反应物舱室44并且启动导致饮料冷却的化学反应。
图14a显示了类似于图13中所示的自冷容器10XIII的自冷容器10XIV,然而其中的冷却装置20XIV另外包括辅助反应物舱室50”,辅助反应物舱室50”中包括用于减少反应时间的反应控制流体。辅助反应物舱室50”位于水舱室44”和主反应物舱室28”之间。水舱室44”和辅助反应物舱室50”通过主塞子支座90和主塞子89支撑,而辅助反应物舱室50”和主反应物舱室28”通过辅助的塞子支座94和辅助的塞子92支撑。辅助的塞子92连接到主塞子89上。
图14b显示了当饮料罐12”已经开启时图14a的自冷容器10XIV。开启饮料罐12”时的压力损失将导致隔膜30朝向压力入口22’鼓起。因为主塞子89和辅助塞子92两者都连接到隔膜30”上,水舱室44”和辅助反应物舱室50”两者都将建立与主反应物舱室28”的流体联通。这导致水舱室44’中的水和辅助反应物舱室50”中的反应控制流体流入主反应物舱室28”,主反应物舱室28”填充有带涂层的反应物颗粒。当两种反应物在水中混合在一起时,化学反应启动并引发冷却。反应控制流体延长了冷却效果并且可用于例如防止饮料罐12内部形成冰。
图15a和15b显示了类似于图14所示的自冷容器10XIV的自冷容器10XV,然而取代使用流动控制流体,第二反应物储存在辅助反应物舱室50”中,因此排除了使用反应物涂层。当通过开启饮料罐12”而建立了启动,并且主反应物舱室28中的第一反应物颗粒在水溶液中与第二反应物颗粒混合时,化学反应启动。
图16a显示了构成冷却盒的自冷容器10XVI,其包括由刚性绝缘材料,例如泡沫聚苯乙烯等制成的绝缘承载体96。绝缘承载体96具有空腔97,其确定了适合容纳六个标准饮料罐12”’的空间,标准饮料罐12”’即典型尺寸的饮料罐,其形状对应于以上描述的并且表示为附图标记12的饮料罐,然而不包括冷却装置。内部的空腔97确定了平整的底表面和内部的连续侧壁,侧壁具有确定了多个互相连接的圆弧的凸起部98,圆弧对应于六个饮料罐的外表面并且当以公知的3×2“六件包”结构放置时确定了单独放置饮料罐12”’的位置,以便实现稳定和可靠的定位。内部的空腔97因此构造为以两排的方式容纳六个饮料罐12”’,每排三个饮料罐12”’。提供了隔离件99用于填满六个饮料罐12”’之间的内部空间以获得增加的稳定性,隔离件99优选由非热绝缘或弱热绝缘的材料例如塑料、金属或硬纸板制成。在自冷容器10XVI中,饮料罐12”’之一由冷却装置20XVI代替,冷却装置20XVI具有对应于饮料罐12”’的外部形状。冷却装置20XVI具有启动按钮100,按压启动按钮100以启动冷却装置20XVI内的化学反应。除了通过来自外部的机械动作执行启动,即通过按压按钮100,之外,冷却装置20XVI的内部可对应于图1-15中所示的上述任何冷却装置。按钮可直接耦合到例如分离两种反应物的可破裂隔膜等上,因此通过按压按钮隔膜发生破裂,容许两种反应物相互接触。或者按钮100可对压力空间起作用,压力的变化导致柔性隔膜移动并且启动化学反应。
图16b显示了自冷容器10XVI的俯视图,其包括容纳五个饮料罐12和冷却装置20XVI的绝缘承载体96。自冷容器10XVI可以储存在室温下。当饮料罐中的饮料即将饮用时,按压冷却装置20XVI上的启动按钮100并启动冷却。可在绝缘承载体96上提供可选的外盖作为另外的绝缘。
图17a显示了自冷容器10XVII,其构成自冷容器10XVI的替选结构。对应于图16的冷却装置20XVI的冷却装置20XVII容纳于位于中间位置的隔离件99中,而六个饮料容器围绕隔离件99容纳于绝缘承载体96’中。绝缘承载体96’具有圆的外部形状和内部的空腔97’,内部的空腔97’具有凸起部98’用于围绕位于中间位置的隔离件99以圆周构造容纳六个饮料罐12”’。
图17b和c分别显示了自冷容器10XVI的透视图和俯视图。
图18a-f显示了对图1-3中所示类型的饮料罐12进行填充和加压的步骤,饮料罐12包括图1-3所示类型的冷却装置20。
图18a显示了在填充之前对饮料罐12进行换气的过程。饮料罐12包括冷却装置20和盖子法兰104。饮料罐典型地通过插入换气管102并将二氧化碳(CO2)注入饮料罐12而换气三次,二氧化碳将取代饮料罐12中的空气,饮料罐12内部任意量的残余空气将导致饮料变质。在换气之后,如图20b所示对饮料罐12填充饮料。
图18b显示了饮料填充过程,其中将填充管103插入并且将饮料注入饮料罐12中。饮料已预先充有二氧化碳并且具有仅比冰点高几摄氏度的低温,用于容纳溶解于饮料中的最大量的二氧化碳。
图18c显示了当填充管103已经移除时填充的饮料罐12。饮料保存在二氧化碳的气氛中具有仅略高于冰点的温度从而能够被二氧化碳饱和而不需要高压环境。
图18d显示了饮料罐12,其中盖子16已经密封到盖子法兰104上。盖子16折叠到盖子法兰104上形成耐压密封。
图18e显示了在巴氏灭菌装置106内部的饮料罐12。巴氏灭菌装置包括大约70摄氏度的水浴,巴氏灭菌过程公知用于阻止食物产品中的任何微生物的生长。在巴氏灭菌过程中,由于对饮料的加热和由此导致的二氧化碳从饮料中的释放,饮料罐内部的压力将升高到大约6巴。冷却装置应当被制造为足够刚性以能够承受这种高压。另外,冷却装置内部使用的反应物应保持为不受升高的温度和压力的影响,即它们应当不会燃烧、反应、熔融、沸腾或以其它方式改变其状态,使以后引发反应变得不可能或无效。还应当注意到对于未巴氏灭菌的饮料,例如矿泉水,反应物在高至至少30-35摄氏度的温度下应当仍然保持不受影响,这个温度是可能在室内或室外储存过程中达到的温度。
图18f显示了在室温下的饮料罐12。饮料罐12内部的压力为大约3-5巴,该压力足以防止冷却装置20的启动。当饮料罐开启时,内部压力将逸出到周围大气中,饮料罐12将呈1巴的大气压,而冷却装置20将如图1-15所述而启动。
图19a-e显示了对图13-15中所示类型的饮料罐12进行填充和加压的步骤,饮料罐包括图13-15所示类型的冷却装置。该过程类似于以上图18描述的有关填充过程,除了图19c中的冷却装置20的放置以外,所述放置发生在填充之后但在施加盖子16之前。
图20a至20f显示了对图4-12中所示类型的饮料罐12进行填充和加压的步骤,饮料罐包括图4-12所示类型的冷却装置。由于冷却装置20附接于盖子16,所以冷却装置和盖子在图20d中以整体方式附接于饮料罐12。
图21a显示了聚会小桶系统110,其具有内设的加压系统和自冷饮料容器。聚会小桶构成简单的饮料配送系统,典型地用于一次性使用并容纳大约3-10升饮料,典型地为5升饮料。聚会小桶通常用于较小的社交活动,例如私人聚会等。聚会小桶通常包括加压和充碳酸气系统,并且一种这类聚会小桶系统已经描述于审理中的且还未公开的欧洲专利申请08388041.9中。然而在08388041.9中提到的聚会小桶没有提供任何内部冷却,因此需要外部冷却直到饮料即将饮用。聚会小桶110包括外壳112,其优选由轻质的绝缘材料,例如聚苯乙烯泡沫等制成。外壳包含上部空间114和下部空间116,这两个空间通过封口118(closure)分离。含有合适量饮料的饮料小桶120容纳于下部空间116中并且固定到封口118。饮料小桶120具有向上定向的开口122,其通过固定法兰123固定到封口118。放液管路(tappingline)124通过开口122延伸到饮料小桶120中,放液管路构成上升管并且通过封口118经由上部空间114延伸到外壳112的外部。在外壳112外部,使用放液阀126以控制饮料通过放液阀126的流动。当放液阀126处于开启的位置时,饮料将流过放液管路124并经由饮料龙头127离开聚会小桶系统110,而饮料可被收集在玻璃杯等中。垫片128将放液管路124密封到封口118。压力产生器130位于上部空间114中,压力产生器可以是加压二氧化碳的供应小桶,或者是化学压力产生器。压力产生器130通过加压管132连接到饮料小桶120,加压管132经由开口122连接到饮料小桶120的内部并且通过垫片128密封到封口118。在压力产生器130和外壳112外部之间延伸的加压钮用于引发饮料小桶120的加压。饮料小桶120填充有饮料并且另外容纳有冷却装置20XXI,冷却装置包括主反应物舱室28和辅助反应物舱室50,两者通过水溶性隔膜78分开。流体入口136处于水溶性隔膜附近,流体入口136将容许加压流体进入冷却装置20XXI。流体入口136包括止回阀138,其防止任何反应物由于饮料小桶120中的压力变化而从流体入口136流出并接触饮料。
图21b显示了当通过操作加压钮134已经将系统启动时图23a中的聚会小桶系统110。当已经操作加压钮134时,加压的二氧化碳将进入饮料小桶120并且对其中容纳的饮料进行加压,因而饮料将进入冷却装置20XXI的流体入口136并且溶解水溶性隔膜78,这导致位于主反应物舱室28中的主反应物与位于辅助反应物舱室50中的辅助反应物混合并由此启动冷却反应。冷却装置20的功能原理类似于图8的冷却装置20VIII的功能原理,然而方向相反,即图8的冷却装置20VIII通过压力的降低而启动,而图21的冷却装置20XXI通过压力的增加而启动。这样,聚会小桶系统110不必进行预先冷却并且可以储存在室温下。当饮料即将被饮用时,操作者按压加压钮,其自动引发冷却反应并且在几分钟之后,可通过操作放液阀126配送冷却的饮料。还预计到聚会小桶系统的外壳可以省略或者用更简单的外壳替换,例如如果不需要绝缘的话。
图22a显示了用于私人或专业用途的饮料配送系统140。这种饮料配送系统在本领域中是公知的并且先前已经在国际PCT申请2007/019853中描述。饮料配送系统140包括可枢转的罩子142,其附接于基座板144。罩子142的内部确定了压力舱室146,压力舱室146通过压力盖子148与基座板144分开。压力盖子148通过密封件150而关于基座板144密封,压力盖子148向内面向压力舱室146的一侧构成耦合法兰152,耦合法兰152用于固定饮料小桶120’,其容纳于压力舱室146内并且填充其较大部分。饮料小桶120’构成可压扁的小桶,其容许配送饮料的同时由于压力而压扁。将冷却和加压产生器156连接到压力舱室146用于为位于饮料小桶146内部的饮料提供冷却和加压。放液管路124’将压力舱室146连接到放液阀126,放液管路124面向压力舱室146的末端提供有插管151用于穿过耦合法兰152以容许饮料小桶120’内部和放液阀126之间的流体联通。放液手柄154用于在关闭位置和饮料配送位置之间操作放液阀126。在饮料配送位置中,手柄154从其正常的垂直方位移动到水平方位,并容许饮料流过放液阀126并且通过饮料龙头127’离开饮料配送系统140。饮料小桶120’的内部容纳饮料和冷却装置20XXII。通过固定杆158固定的冷却装置120XXII包括主反应物舱室28和辅助反应物舱室50,主反应物舱室28和辅助反应物舱室50被可破裂隔膜54分开。冷却装置20XXI的顶部提供有与穿透元件56相连的柔性隔膜30,穿透元件56朝着可破裂隔膜54延伸。
图22b显示了图24a的饮料配送系统140并且已经对压力舱室146进行了加压。压力舱室146中的压力起作用使饮料小桶120变形并使柔性隔膜30向内朝着可破裂隔膜54鼓起,因此伸出的穿透元件56使可破裂隔膜54爆裂,并且启动提供冷却的化学反应。这样,完成了饮料小桶120’内部饮料的快速冷却,并且可以在启动之后几分钟内通过操作放液手柄154从饮料小桶126’中配送冷却的饮料。这样,饮料小桶不必被冷却并且避免了容许饮料以传统方式冷却而需要的较长等待时间。当饮料小桶已经安装时,冷却装置20XXII将快速冷却饮料。
图23a显示了饮料配送系统140’,除了冷却装置20XXIII之外,其类似于图24中所示的饮料配送系统140,冷却装置20XXIII类似于图21中的冷却装置进行工作。冷却装置20包括主反应物舱室28和辅助反应物舱室50,两者通过水溶性隔膜78而分离。水溶性隔膜78通过启动通道160连接到耦合法兰152上。耦合法兰152包括双重密封薄膜162,其使启动通道160相对饮料小桶120’的内部和耦合法兰152的外部密封。图23a显示了当罩子142摇起以容许访问压力舱室146时饮料小桶120’的安装程序。
图25b显示了当压力盖子148已经附接到罩子142上,并且罩子142已经摇回到封闭压力舱室146的正常位置时的饮料配送系统140。当附接了压力盖子148时,双重密封薄膜162被穿透并容许流体进入启动通道60和放液管路124’。当对压力舱室146进行加压时,饮料将进入启动通道160并溶解在启动通道160末端的水溶性薄膜78。因此如图22中所讨论的,启动完成并且化学反应将启动以对饮料产生冷却。
图24显示了具有整合了冷却装置20XXVI的瓶盖166的瓶子164。瓶盖166具有盖子法兰170,其安装在瓶子164口部附近的扣纹168上。冷却装置20XXVI固定到瓶盖166上并且伸入瓶子164中,冷却装置20XXVI具有启动按钮96’用于在将瓶盖166从瓶子164上移除之前启动冷却。
图25显示了具有冷却装置的瓶子164,该冷却装置类似于图26a中所示的冷却装置,除了在冷却装置20的底部提供柔性隔膜30之外。当拧动瓶盖166以容许加压气体从瓶子164中逸出时,柔性隔膜30将向外鼓起并由此引发化学反应,类似于图4a所示的自冷饮料容器。
图26a显示了具有瓶盖166和外盖172的瓶子164。外盖172连接到齿状棒上,该齿状棒位于冷却装置20XXVI内,中间隔膜174将冷却装置20内的两种反应物分开。
图26b显示了当外盖172被拧动时图27的瓶子164。通过拧动外盖,齿状棒176使中间隔膜174破裂,由此混合两种反应物并且启动化学反应以产生冷却。在几分钟之后,可以将外盖172及瓶盖166移除并且得到冷却的饮料。
图27a显示了饮料棒180,其构成具有整合的冷却装置20的冷却棒。饮料棒180包括可以用作手柄的圆块182和用于容纳冷却装置的细长的柔性存储装置184。冷却装置20包括可破裂存储装置186,可破裂存储装置186包括第一反应物。第二反应物容纳于可破裂存储装置186外部的细长的柔性存储装置184中。
图27b显示了图28a的饮料棒180的启动。饮料棒180通过沿箭头的方向弯曲饮料棒180而启动。通过弯曲饮料棒180,使可破裂的存储装置186破裂,第一反应物与第二反应物混合,由此启动产生冷却效果的化学反应。
图27c显示了当可破裂存储装置已经破裂并且化学反应已经启动时图28b的饮料棒180。
图27d显示了当饮料棒180被插入瓶子164中时图28c的饮料棒180。瓶子164可以是含有具有室温的啤酒或软饮料的传统饮料瓶。由于饮料棒180的冷却效果,瓶164中的饮料被冷却到显著低于室温的温度。还预计到饮料棒180可以与其它的饮料容器一起使用以为任何饮料提供即时冷却。例如可以在酒吧中提供饮料棒180用于冷却的大杯饮料,例如金汤力(ginandtonic),以容许饮料保持较长时间的冷却。
在替选实施例中,上述饮料棒180可具有圆锥形状并且与制冰模具一起使用以通过将启动的饮料棒插入填充有水的制冰模具中而即时生产小方冰块。或者,饮料棒可以具有立方体形状以直接用作饮料等中的小方冰块。
图28a显示了瓶套188的第一实施例,瓶套188适合应用于瓶子164的外部以例如用作酒冷却器。瓶套188包括主反应物舱室28和水舱室44,两者被可破裂隔膜54分开。瓶套188通过固定环189固定到瓶子,固定环189对应于瓶套188中的第一槽190。固定环189紧固地附接到瓶子164上。第一槽190位于与主反应物舱室28并列的位置,第二槽191位于第一槽190上方与水舱室44并列。
图28b显示了当通过沿箭头的方向向下推动瓶套188而将其启动时的瓶套188。通过向下推动瓶套188,固定环189将从第一槽190脱离并被容纳在第二槽191中。由此,固定环189使可破裂隔膜54破裂,并且水舱室44中的水将与主反应物舱室28中的反应物混合并启动冷却反应。
图28c显示了带有附接的瓶套190的瓶子164的透视图。
图29a显示了构成具有扁平结构的酒冷却器192的瓶套。酒冷却器192包括外层193、内层194和位于外层和内层之间的可破裂隔膜54。外层和可破裂隔膜之间的空间构成水舱室44,可破裂隔膜和内层194之间的空间构成主反应物舱室28。外层和内层192和194是柔性的并且构成双稳层,双稳层具有图29a中所示的扁平结构的第一稳定位置。
图29b显示了处于其第二双稳位置中的酒冷却器192,其形成圆套形,其中外层193面向外而内层194面向内。第二稳定位置可以通过对酒冷却器192施加轻微的弯曲力而实现。当呈第二结构,即圆形结构时,可破裂隔膜54发生破裂,因此水和反应物发生混合以产生冷却。
图29c显示了酒冷却器192的透视图。
图29d显示了附接到饮料瓶164外部的酒冷却器192。饮料瓶164内部的饮料因此被有效地冷却到饮用温度。
预计到上述自冷饮料容器和冷却装置的效率强烈取决于冷却装置的热传导性质(热传导系数)。热传导系数可以通过改变冷却装置的几何形状,特别是与饮料接触的表面积而改变,例如通过将金属翅片提供到冷却装置上,热传导系数可增加,由此增加冷却效率。因此,通过将冷却装置包封于例如聚苯乙烯泡沫或疏水材料中,热传导系数可降低,即冷却效率降低。或者可使用催化剂以增加化学冷却反应的效率,或者可使用选择性吸附控制剂以降低化学冷却反应的效率。
还预计到整个冷却装置可以是柔性材料的,例如橡胶或塑料,并且其本身构成柔性隔膜。
冷却装置的变形可以通过拉动与通过冷却装置的混合部件相连的绳而启动。
冷却装置成形为管中管的结构以利用内管和外管之间的空间中的反应室来冷却流过内管的饮料。
冷却装置成形为可安装在放液管路周围以冷却流过放液管的饮料。
冷却装置可以具有可破损的密封件以避免意外启动。
冷却装置包括解除保险装置,该解除保险装置包括可渗透饮料的薄膜、饱和盐溶液和将盐溶液与冷却装置内部分离的非渗透性薄膜。当将冷却装置浸入容器中时,来自饮料的水通过渗透作用通过可渗透的薄膜进入饱和盐溶液,饱和盐溶液体积增加,因此将压力施加到薄膜上,该压力传递给冷却装置内部导致升高的内部压力,该升高的内部压力如上所述可用于启动反应。
图30显示了根据本发明的简化的立方晶体195,该晶体作为不可逆熵增反应的不溶解产物而产生。晶体195具有共计6个晶面,其中一个晶面由附图标记196表示,此外晶体195确定了共计8个角,其中一个由附图标记198表示。在晶体195的晶面196上存在着生长物,生长物之一由附图标记197表示。在角198上晶体的生长受到沉积物的抑制,沉积物之一由附图标记199表示。沉积物由选择性吸附剂形成,其选择地粘着到晶体195的角198上。在多个反应中表明使用选择性吸附剂来防止晶体生长,在这些反应中非溶解性产物随着其形成而可将剩余的反应物包封由此中止反应过程。
在图31中,显示了根据本发明的配送和冰箱系统,其由附图标记200整体表示。该系统包括冰箱柜202,冰箱柜202包括柜子,在柜子中在图31中下部右手部分如所示地限定了内部空间,图中显示了冰箱柜202的局部剖开图,其中显示了多个饮料罐,饮料罐中的一个由附图标记204表示,其支撑在饮料罐滑动斜槽上,滑动斜槽中的一个由附图标记206表示并且支撑了共计八个饮料罐204。在冰箱柜202中,致冷器单元208和加热器单元210被内封,分别用作冷却和加热的目的,冰箱柜202的内部舱室用于在冰箱柜202的内部舱室中提供特定的和预设的恒温控制的温度,例如16-20℃的温度,特别是接近于或略高于或略低于环境温度的温度。
如果环境温度基本恒定并且高于某一下限,则加热器单元210可省略,因为冰箱柜202的内部舱室被长期冷却到略低于环境温度的温度。由于冰箱柜202的内部温度设定在特定的恒温控制的温度下,所以每个饮料罐204可包括根据本发明的教导而实施的冷却装置,用于在相当短的时间内,例如几分钟如1-5分钟,优选约2分钟的时间内,提供从饮料罐储存在冰箱柜202内的温度至特定的冷却温度,例如5℃温度的冷却。
图31中所示的冰箱柜202提供有配送口212,该配送口与配送器斜槽相连,该配送器斜槽由附图标记216表示。图31中所示的系统200有利地设有另外的公知元件或组件,例如硬币接受器或卡或芯片读取器以操作包含在冰箱柜202内的配送机构,用于控制饮料罐204从系统200中的配送,在证实付款或证实接收到特定数量的转帐确认之后一次配送一个。
通过提供恒温控制的冰箱柜202,其中单个饮料罐204储存在优选略低于环境温度的预设和恒定的温度下,与传统的饮料罐配送器相比来自供电干线的总电能消耗得到显著的降低,在传统的饮料罐配送器中饮料罐全部被冷却至特定的使用低温,即例如+5℃的温度,用于向使用者提供方便冷却饮料的饮料罐。通过将冷却减少至环境温度或略低于环境温度的温度,与传统的饮料罐冰箱和配送器系统相比,如图31所示的根据本发明的饮料配送系统将只使用一小部分电能消耗。传统的饮料罐配送器和冰箱系统必须将饮料罐从例如25℃或甚至更高的环境温度冷却到5℃的温度,然而根据本发明的系统200仅用于将饮料罐冷却到例如20℃的温度,与将饮料罐从25℃冷却到5℃的传统配送器和冰箱系统相比,粗略估算将能量消耗降低至少80%。
在图32中,显示了根据本发明的冰箱系统,其整体表示为附图标记200’。应当理解图31中显示的饮料配送器系统200可改型为具有可开启的前门203’的传统冷藏箱或冰箱,通过可开启的前门203’,单个的饮料罐204可被支撑在多套架子206’上,饮料罐204搁在架子206’上,并且在开启冰箱前门202’之后使用者可以从架子上拿取饮料罐204。
除了冰箱系统200’包括冰箱柜门203’之外,冰箱系统200’类似于图31的冰箱系统200,而该冰箱柜门可以开启从而露出冰箱柜的内部。多个饮料瓶,其中一个由附图标记204’表示,和饮料小桶,其中一个表示为204”,被支撑在饮料罐架子上,饮料罐架子中的一个由附图标记206’表示。架子206’替代结合图31描述的系统斜槽。在冰箱柜202’中,致冷器单元208和加热器单元210被内封,分别用作冷却和加热的目的,冰箱柜202’的内部舱室用于在冰箱柜内部舱室中提供特定的和预设的恒温控制的温度,例如16-20℃的温度,特别是接近于或略高于或略低于环境温度的温度。
通过将如上所述包含在冰箱柜内或传统冷藏箱内的单个饮料罐冷却到特定的和预设的温度,包含在单个饮料罐中的并且根据本发明的教导而实施的冷却装置可以设计为对单个饮料罐提供预设的和精确的冷却,将其从冰箱柜内的温度冷却至使用者饮用饮料或将饮料从饮料罐中倒出的温度。
下面的附图33-48示出了根据本发明的一些具体优选实施方式。
图33a示出了根据本发明的冷却装置300I的示意图。冷却装置300I包括填充有第一反应物304的第一反应物舱室302。冷却装置300I还包括位于第一反应物舱室302附近的第二反应物舱室306。第二反应物舱室306由第二反应物308填充。第一反应物304和第二反应物308应当能够在上述的不可逆的熵增反应中相互反应,该反应是从周围环境中吸取能量的吸热反应。以颗粒状的形式提供反应物304、308。可选地,可包括抗结剂以防止反应物粘在一起,还包括苦味化合物以使用户检测任意意外泄漏到饮料中的反应物。第一反应物舱室302和第二反应物舱室306由水溶性膜310隔开。水溶性膜310由当遇水或水溶液(例如饮料)时溶解的材料的薄膜组成。举例来说,水溶性膜可包括淀粉、诸如LiC17H35COO和Zn(C17H35COO)2的水溶性金属皂、虫胶、盐或类似物。只要不遇到水,水溶性膜310将阻止反应物304、308产生反应。冷却装置300I应该具有平坦且长的形状,从而第一反应物舱室302和第二反应物舱室306具有由水溶性膜310分隔开的大的接触表面。第一反应物舱室302和第二反应物舱室306的壁应该是柔性的,即,能够通过变形传送压力变化。优选地,整个冷却装置封装在阻挡层(例如CO2阻挡层)之中。
冷却装置还包括启动器312。启动器312包括第一启动器舱室314和第二启动器舱室318。第一启动器舱室314的壁应该是非柔性的,即,能够抵抗由温度变化而产生的压力变化而不变形。第一启动器舱室314填充有碳酸水316,碳酸水316的碳化水平对应于饮料容器内的饮料的碳化水平。因此,饮料是碳酸饮料,例如:啤酒、汽水、可乐、奎宁水或类似物。第一启动器舱室314内的压力应该对应于与冷却装置300I一起使用的填充和密封的饮料容器中的压力。因此,第一启动器舱室314中的压力在室温下大约为2-3巴。第一启动器舱室314位于第二启动器舱室318附近。第二启动器舱室318通过可爆裂的膜322与第一启动器舱室314分隔开。可爆裂的膜322可以是当薄膜两侧的压力差超出预定值时破裂或爆裂的塑料或金属薄膜。第二启动器舱室由泡沫产生物320填充。优选地,以颗粒的形式提供泡沫产生物320。泡沫产生物320应该是当与水混合时产生大量水基泡沫的物质。这样的材料的实例是NaC12H23SO4。另一实例是NaC12H23SO3和NaC12H23C6H4SO3。第一启动器舱室314和第二启动器舱室318具有相同的加压。碳酸水316应该与饮料相平衡。第二反应物舱室306位于第一反应物舱室302和第二反应物308附近。第二启动器舱室318还包括可选的位于水溶性膜310附近的分隔膜324。分隔膜324将第二启动器舱室318与第一反应物舱室302、第二反应物舱室306分开,从而防止反应物304、308和泡沫产生物320的任意混合。分隔膜324是可以比上述的可爆裂的膜322弱的可爆裂的膜。在替代实施方式中,分隔膜324是类似于水溶性膜310的水溶性膜。可以设想,在一些实施方式中,水溶性膜310和分隔膜324可以由单一的共同水溶性膜组成。
在图33a中,当冷却装置300I经受的外部压力等于碳酸水316的压力时,冷却装置300I处于未启动。举例来说,外部压力可以是饮料容器(现在示出)内的压力,其在图中由向内的箭头表示。外部压力通过分隔膜324或第二启动器舱室318的柔性部分传送给可爆裂的膜322。
图33b示出了当移去外部压力时图33a的冷却装置300I,举例来说,当饮料容器打开时,可能移去外部压力。当移去外部压力时,即,当冷却装置300I经受大气的环境压力时,碳酸水316内的压力将使得可爆裂的膜322破裂。此外,组成可爆裂的膜的可选的分隔膜324将破裂。可爆裂的膜322的破裂将使得碳酸水316与泡沫产生物320混合,这导致在启动器312内部形成大量泡沫326。水基的泡沫326将到达分隔膜324,在分隔膜324还未破裂的情况下,此时其将破裂。在分隔膜324由水溶性膜组成的情况下,泡沫326将导致分隔膜324溶解。当分隔膜324已经破裂时,水基的泡沫326将继续至少部分地溶解水溶性膜310。水溶性膜324将第一反应物舱室302和第二反应物舱室306分隔开。水溶性膜310的溶解将使得第一反应物304与第二反应物308反应并由此启动冷却装置300I。泡沫326将继续溶解水溶性膜310,从而在一段时间后,所有的第一反应物304都与第二反应物308产生反应。在一些实施方式中,第一反应物304和第二反应物308将作为反应产物产生水,水将有助于溶解水溶性膜310。在这种方式中,泡沫自身必须仅溶解水溶性膜310的一小部分,从而启动反应,并且因此启动器312可以更小。启动器312的典型尺寸在5-10mm的范围内。作为安全性特征,反应物可包括胶凝剂,例如:白明胶、氧相二氧化硅(aerosil)、聚丙烯酸脂,在吸热反应完成之后,胶凝剂将用过的反应物转化成凝胶。在这种方式中,防止了对用过的反应物的任何滥用,并且可以利用标准罐压缩机压缩饮料罐。
图34a示出了类似于图33a的冷却装置300I的冷却装置300II。冷却装置300II与先前实施方式中的冷却装置300I的不同之处在于其包括不同的启动器312’。启动器312’包括由泡沫产生物320填充的第二启动器舱室318’。第二启动器舱室318’还包括第一启动器舱室314’,该第一启动器舱室314’是柔性的并且完全封装在第二启动器舱室318’内。第一启动器舱室314组成了由碳酸水316填充的非柔性安瓿(ampoule),该碳酸水316的压力与周围饮料的压力相同。第一启动器舱室314’能够在不变形的情况下承受由温度变化导致的压力变化。还利用塞子328将第一启动器舱室314’进一步密封以与第二启动器舱室318’隔开。塞子优选地由液态金属制成,例如镓/铟珠,其熔点大约为66摄氏度以提供高的密封性能。可选地,也可以使用由蜡制成的塞子。第二启动器舱室318’由柔性材料制成,因此,施加在第二启动器舱室318’上的压力被传送给第一启动器舱室314’。第二启动器舱室318’中的压力保持固定到第一启动器舱室314’上的塞子328。
图34b示出了当移去外部压力时(即,当饮料容器打开时)的冷却装置300II。当移去外部压力时,由于第二启动器舱室318’的柔性壁,第二启动器舱室318’内的压力也将下降。保持在第一启动器舱室314’内的由碳酸水316引起的较高压力以及第一启动器舱室314’的不变形壁将使塞子328从第一启动器舱室314’上脱落,由此允许碳酸水316进入第二启动器舱室318’并接触泡沫产生物320。当水316接触泡沫产生物320时,将产生水基泡沫326,其将如上述实施方式中描述的那样溶解水溶性膜324和310。
图35a示出了与先前两个实施方式类似的冷却装置300III的另一实施方式,除了使用的启动器312”的另一种变体。启动器312”类似于图34a和b中的启动器312’,然而,在本实施方式中,构成小袋的第一启动器舱室314”的材料自身也构成可爆裂的膜322”。和前述实施方式一样,第一启动器舱室314”由碳酸水316填充并被加压到与碳酸饮料(冷却装置与该碳酸饮料一起使用)差不多的压力。只要外部压力(由箭头表示)高,则第二启动器舱室318”内的压力将保持为高,并且第一启动器舱室314”不会爆裂。
图35b示出了当移去外部压力时(即,当饮料容器打开时)的冷却装置300III。当移去外部压力时,第二启动器舱室318”内的压力将下降,并且第一启动器舱室314”内的加压将导致可爆裂的膜322’破裂,并且第一启动器舱室内的碳酸水316将接触位于第二启动器舱室318”内的泡沫产生物320。在可选实施方式中,第一启动器舱室314”可以完全地由薄玻璃制成。
图36a示出了与先前实施方式类似的冷却装置300IV,除了使用另一种可选的启动器312”’。启动器312”’与先前实施方式类似,除了启动器312”’仅包括由非碳酸水330填充的第一启动器舱室314”’。已经略去了第二启动器舱室和泡沫产生物。第一启动器舱室314的壁由柔性材料制成,这是和先前的实施方式相比的不同之处。此外,图36a示出了当不经受加压时的冷却装置300IV。冷却装置300IV包括分隔膜324,其将第一启动器舱室314”’与水溶性膜310分开。分隔膜324构成了与结合图33-35描述的可爆裂的膜322类似的爆裂膜。
图36b示出了当承受如箭头所示的外部压力时的冷却装置300IV。当承受外部压力时,第一启动器舱室314”’将被压缩,而可爆裂的膜322将破裂,从而允许非碳酸水330接触水溶性膜310,如前述实施方式中所示,水溶性膜310允许第一反应物304接触第二反应物308,由此启动熵增反应。应该注意到,本实施方式与前面三个实施方式的不同之处在于其由外部压力的增加而启动,而前面三个实施方式由外部压力的降低而启动。因此,本实施方式可以有利地与存储的且低压的产物(例如饮料或真空下的其他产品包装)一起使用。此外,本实施方式可以用作手动启动的冷却装置,例如先前描述的冷却棒或冷却套。这样的装置可以由用户手动的启动,例如通过用户的手或拇指在第一启动器舱室314”’上施加压力。
图37示出了饮料容器334和具有外部冷却表面301的冷却装置300的组装。冷却装置300可以是结合图33-36描述的类型。该冷却装置300在图中被示为具有环形的外部冷却表面301。冷却装置300的外部尺寸应该使得其能够插入通过饮料容器334的开口335。外部冷却表面301的长度小于饮料容器344的长度,因此,冷却装置300在容器334由相对朝向的支撑件332、332’保持就位,支撑件连接到外部冷却表面301的相对端上。支撑件332构成了适于绕着外部冷却表面301固定的环331和远离外部冷却表面301朝向的多个腿333。支撑件332朝向上,并且可选地,其腿333比向下朝向(即开口335的相对方向)的支撑件332短。在这种方式中,外部冷却表面301可以容纳在上半部空间内,即靠近饮料容器301的开口335。首先,将外部冷却表面301容纳在饮料容器334的上半部空间刚将允许上半部空间内的饮料(即最接近开口335的饮料)先被冷却,其次,还允许饮料容器内的温差,从而将在饮料容器334的下半部空间内提升饮料的对流冷却,这是由于饮料容器334底部附近的温饮料将朝着靠近饮料容器334的顶部的冷饮料上升。盖336用于密封开口335。盖具有可移除的拉环338,可将拉环移去以配给饮料并启动冷却装置300。
用于冷却装置的两个参考标号300和301仅用于区分分别与冷却装置的内部工作原理以及冷却装置的外部接触冷却表面有关的方面。
图37b示出了当外部冷却表面301已经安装在饮料容器334内部时的容器344。支撑件332的腿333通过将外部冷却表面301支撑在容器334的内壁上而将外部冷却表面301保持在容器334内的适当位置。如上所述,外部冷却表面301优选地位于靠近盖336的地方,而不是位于容器344的相对的底部,从而冷却盖336附近的饮料(即,将要被消耗的饮料)。此外,通过在容器内引入微小的温差,可以提升对流效应。
图38a示出了具有超环状或管状形状的外部冷却表面301I。超环状或管状将允许一些饮料容纳在外部冷却表面301的内部空间338中。在这种方式中,增加了冷却装置对饮料的外部接触表面。与圆柱形冷却装置相比,增加的外部接触表面将增加饮料的传导冷却。启动器312位于外部冷却表面301I的侧面。
图38b示出了外部配置与前述实施方式略微不同的外部冷却表面301II的另一实施方式,然而,其仍然可以具有根据冷却装置300的任一前述实施方式的工作原理。外部冷却表面301II具有螺旋体,允许一些饮料容纳在内部空间338’中。在该实施方式中,启动器312位于外部冷却表面301II的中央。
图38c示出了具有波形外部表面(即星形)的冷却装置301III,与环形圆柱体相比,其将展现出明显更大的外部冷却接触表面。启动器312位于冷却装置的中央。
图38d示出了外部冷却表面301IV,其具有波形或星形的形状,并且还具有内部空间338,其将展现出比前述实施方式更大的外部冷却表面。相比于冷却装置的容积,上述所有的实施方式301I至301IV的外部表面都是大的,由此,这种冷却装置的冷却效应将大于形状为扁圆形圆柱的冷却装置。
图39示出了具有盖336和冷却装置300的饮料容器334。冷却装置300具有外部冷却表面301V,其由位于饮料容器334内的细长条带构成。条带应该是柔性且自我支撑的,从而展现出较大的冷却表面。条带优选地呈螺旋状。
图40示出了包括冷却装置300的饮料容器334。冷却装置300可以是上文中结合图1描述的类型,并且具有外部冷却表面301VI,外部冷却表面301VI具有从饮料容器的底部延伸到饮料容器的盖336的螺旋形形状,从而具有与饮料的较大接触表面。
可以设想,可以以上述的所有冷却装置形状301提供冷却装置300。
图41a示出了冷却装置300的启动器312和外部冷却表面301的组装。冷却装置300可以可选地容纳在套子中,套子例如是冷却装置保持器340。冷却装置保持器340可以由具有阻挡层的非渗透性材料制成(例如复合袋),从而防止任何反应物从冷却装置300泄漏至饮料中并且防止任何CO2或饮料泄漏至冷却装置300中。冷却装置保持器340可以是由铝或类似材料制成的容器或箔。
图41b示出了组装的启动器312和冷却装置保持器340,其中冷却装置(未示出)位于冷却装置保持器内。
图41c示出了与结合图1a示出的启动器类似的启动器的断面图。
图41d示出了呈螺旋形的冷却装置300的俯视断面图。冷却装置300具有朝向外的第一反应物舱室302、朝向内的第二反应物舱室304以及位于其间的水溶性膜310,该水溶性膜310将第一反应物舱室302和第二反应物舱室304分开。
图41e示出了螺旋形冷却装置300的另一实施方式。该冷却装置300包括大量的六面体单元,这些六面体单元具有蜂窝结构并且构成了第一反应物舱室302或第二反应物舱室304。六面体单元由水溶性膜310分隔开。本实施方式的优势在于反应物预先混合配置在一起,从而只要水溶性膜310溶解,就允许反应物之间的较大接触表面,进而允许两种反应物之间的快速和完全反应。还设想可以以颗粒的形式提供反应物,其中颗粒单独地涂覆有水溶性膜。
图41g示出了冷却装置300的另一实施方式,其中,多个第一和第二反应物舱室以层叠结构彼此堆叠并且由多个在径向方向延伸的水溶性膜310分隔开。
图42a示出了在填充饮料之前对饮料容器334的冲洗。为了防止在填充之前在饮料容器334之中存在任何氧气,冲洗管342插入到饮料容器334中并且饮料容器334由二氧化碳冲洗,如图中箭头所示。
图42b示出了由饮料346填充饮料容器334。在冲洗之后,填充管344被插入到饮料容器334中,并且适量的饮料进入到饮料容器334中。当冷却装置300的外部接触表面301容纳在填充的饮料容器334中时,适量应该仍然允许出现小的头部空间347。可以在常规高速填充机器中进行冲洗和填充。
图42c示出了压力锁348和填充站354。在进入填充站354之前,饮料容器344存储在压力锁348中。饮料容器334包括饮料346和头部空间347。头部空间347的容积应该不小于冷却装置300的总容积,从而消除任何溢出。压力锁348包括第一门350和第二门352,通过该第一门350引入饮料容器,饮料容器通过该第二门352进行填充站354。在饮料容器334容纳在压力锁348中之后,第一门和第二门都保持关闭,并且压力锁中的压力从大气压力增加到与饮料的碳化压力对应的加压。
在填充站354内,冷却装置300固定地位于引导管356中。引导管356将支撑件的腿保持在收缩状态,这对应于饮料容器334的开口的宽度。盖336位于冷却装置300之上。
图42d示出了当冷却装置300已经释放到饮料容器334中时的填充站354。当冷却装置300进入饮料容器334时,支撑件332的腿将展开并将冷却装置300固定在饮料容器334内部。
图42e示出了巴氏灭菌站356。巴氏灭菌站356填充有热水357,其温度大约为72摄氏度,从而杀死饮料内的大量微生物。由于巴氏灭菌的温度增加,饮料容器334内的压力也将增加。然而,取决于压力增加的温度不会影响冷却装置300的启动器(未示出),这是因为启动器的温度约等于饮料的温度。因此,由于冷却装置300的启动器内部的碳酸水的存在,冷却装置300的启动器内的压力的增加量将大约等于冷却装置外部的压力。因此,巴氏灭菌或类似的取决于压力变化的温度将不会影响启动器。
图42f示出了当准备好运输给消费者时的包括有冷却装置300的饮料容器334。
图43a示出了制造过程中的冷却装置300I。冷却装置300I的制造可以是一个连续的过程。冷却装置300I包括柔性塑料材料的第一箔358、位于第一箔之下的薄膜或薄板形式的水溶性膜310以及位于水溶性膜310之下的柔性塑料材料的第二箔360。水溶性膜310的宽度略小于第一箔358和第二箔360,从而这两个箔完全地密封水溶性膜310。第一箔358和水溶性膜310之间的空间由第一反应物304填充,而水溶性膜310和第二箔360之间的空间由第二反应物308填充。以颗粒的形式提供反应物304、308。可选地,可以以棒、板或块的形式提供反应物304、308。
启动器312位于冷却装置300I的一个端部的边缘附近,该端部不存在反应物。第一箔358和第二箔360也覆盖位于冷却装置300I的一个边缘附近的启动器312。启动器312包括由泡沫产生物320填充的第二启动器舱室318。第二启动器舱室318通过分隔膜324(构成弱的可爆裂的膜)与第一和第二反应物304、308分开并且与水溶性膜310分开。第二启动器舱室还通过可爆裂的膜322与第一启动器舱室314分隔开。第一启动器舱室314由碳酸水316填充,碳酸水316的碳化压力大体上等于碳酸饮料的碳化压力。第一启动器舱室314由第一加强箔和相对于第二加强箔462、464覆盖,以增加第一启动器舱室314的刚性,从而与冷却装置300I的其余部分相比,第一启动器舱室314的柔性较小并且可以在不变形的情况下承受较高的压力。
图43b示出了处于未启动状态的冷却装置300I的侧面剖视图,其中,启动器312承受的压力大体上等于饮料容器(未示出)内的压力,即,平衡时的碳酸饮料的压力。
图43c示出了当已经通过将启动器312外部的压力降低至大约一个大气压而启动启动器312时的冷却装置300I,例如,通过打开饮料容器(未示出)而启动。如上所述,启动器312的第一启动器舱室314外部和内部的压差足以使可爆裂的膜322破裂并且允许第一启动器舱室314中的水与泡沫产生物320混合。随后,泡沫将穿透分隔膜324并溶解水溶性膜310,从而允许反应物304、308反应。
图44a示出了与前述实施方式类似的冷却装置300II,除了第一启动器舱室314’构成碳酸水316的安瓿,其由塞子(未示出)密封。因此,第一启动器舱室位于第二启动器舱室318’内。
图44b示出了处于未启动状态的冷却装置300II的侧面剖视图,其中,第一启动器舱室314’外部和内部的压力大体上是相等的,并且塞子(未示出)密封第一启动器舱室314’。
图44c示出了处于启动状态的冷却装置300II的侧面剖视图,其中,第一启动器舱室314’外部的压力降低,并且第一启动器舱室314’内部的压力使得塞子(未示出)弹出。
图45a示出了与上文中结合图44描述的实施方式类似的冷却装置300III,冷却装置300III具有完全封装在第二启动器舱室318”中的第一启动器舱室314”,然而,不同于构成具有塞子的安瓿的第一启动器舱室314,本实施方式的第一启动器舱室314”构成由可破裂的薄膜材料制成的袋或安瓿。举例来说,该材料可以是玻璃。
图45b示出了处于未启动状态的冷却装置300III,其中,第一启动器舱室314”内部与外部的压力大致相等。
图45c示出了处于启动状态的冷却装置300II的侧面剖视图,其中,第一启动器舱室314”外部的压力降低,并且第一启动器舱室314”内部的压力使得第一启动器舱室314”破裂,从而允许第一启动器舱室314”内的水接触泡沫产生物320。
图46a示出了冷却装置300IV,其中,第二启动器舱室已经被省略,而第一启动器舱室314”通过可爆裂的膜324与水溶性膜310隔开。
图46b示出了处于未启动状态的冷却装置300,其中,第一启动器舱室314”是非压缩的。
图46c示出的处于启动状态的冷却装置300,其中,第一启动器舱室314”被压缩,由于第一启动器舱室314”中的压力升高,可爆裂的膜324已经爆裂,并且水溶解隔离反应物的水溶性膜310。
图47示出了用于生产冷却装置300I的生产设施365。该生产设施包括从各自的辊上连续地提供的第一箔358和第二箔360。第一反应物配给器366将一层第一反应物304涂覆到第一箔358上,而第二反应物配给器368将一层第二反应物308涂覆到第二箔360上。第一箔358和第二箔360的将形成启动的一部分将不具有反应物。标号均为370的两个辊随后在各自的第一和第二箔358、360上压缩并固定第一和第二反应物304、308。随后,第一和第二箔358、360并置,从而第一和第二反应物304、308面向彼此,并且水溶性膜310的箔位于第一和第二反应物304、308之间。随后,焊接辊372将第一箔和第二箔焊接在一起,形成反应物舱室302、306以及启动器舱室314、318。泡沫产生物配给器376将一定量的泡沫产生物填充到第二启动器舱室318,并且水配给器374将一定量的碳酸水填充到第一启动器舱室314。最后,模具378用于成形并密封第一和第二反应物舱室314、318。冷却装置300I的制造以及后续的存储应该在与碳酸饮料压力相对应的加压(例如比大气压力高2或3巴)下进行,从而避免冷却装置300I的过早启动。
可以通过允许第一和第二启动器舱室314、318的焊接以及第二启动器舱室318和水溶性膜310之间的焊接而实现可爆裂的膜,可爆裂的膜上具有预定的将要在启动时打开的破裂点。可以通过焊接两种不完全相容的材料(即,形成的焊接的强度小于周围箔材料的强度)实现这样的预定破裂点。第一加强箔和第二加强箔可以可选的设置在第一箔358和第二箔360的顶部。可选的,箔358、360可以在第一启动器舱室处被预加强。
图48示出了替代制造设施365’的立体图。替代制造设施365类似于图47的制造设施365,然而,以预制箔的形式从辊366’、368’提供第一和第二反应物。此外,以预制箔的形式从辊376’提供泡沫产生物。在这种方式中,由于可以省去一些辊,制造设施可以建造得更紧凑。
图49示出了在制造时的冷却装置300I的变体的立体图。该替代的冷却装置300I类似于图43的冷却装置300I,然而,第一和第二箔358、360形成泡罩包装(blisterpack),即,第二箔360是平的并且是非柔性的,而第一箔358是柔性的并且限定用于存储反应物、水和泡沫产生物的腔室。
图50示出了冷却装置300V的另一实施方式,该冷却装置类似于结合图33-36描述的冷却装置300I-IV。冷却装置300V与前述实施方式的不同之处在于:除了未启动状态和启动状态之外,该冷却装置还可呈现准备就绪(armed)且未启动的状态。
图50a示出了处于其未准备就绪状态的另一冷却装置300V的侧面剖视图。冷却装置300I包括填充有第一反应物304和第二反应物308的混合物的共有反应物舱室380。第一反应物304和第二反应物308应该能够如上所述地在不可逆的熵增反应中相互反应,该反应是从外界吸取能量的吸热反应。以颗粒的形式提供反应物304、308。可选地,可包括抗结剂以防止反应物粘在一起,还包括苦味化合物以使用户检测任意意外泄漏到饮料中的反应物。由于即使少量的水也会启动第一反应物304和第二反应物308之间的反应,因此,应该在完全无水的环境中处理第一反应物304和第二反应物308的混合物。可选地,如前所述,第一反应物304和第二反应物308可以由水溶性膜(此处未示出)隔离。
冷却装置300V还包括启动器312IV。启动器312IV包括第一启动器舱室314IV以及第二启动器舱室318IV。第一启动器舱室314IV通过具有预定破裂点386的壁或者具有可爆裂膜的壁而与共有反应物舱室380隔离。第一启动器舱室314IV填充有非碳酸水316’,并且可以可选地包括泡沫产生物(例如表面活性剂)。泡沫产生物320应该是当与水混合时生成大量水基泡沫的物质。这种材料的实例是NaC12H23SO4。其他实例是NaC12H23SO3和NaC12H23C6H4SO3。水316还可包括胶凝剂、涂层或在水中表现出低溶解度的成分,从而减慢反应和/或包括在冷却装置中的化学成分的溶解。在防水剂中表现出低溶解度的成分是下述中的一种:碳酸钙、碳酸铁、碳酸锶以及表现出低溶解度的酸(例如丙酸、丁烯酸、戊烯磺酸、丙氨酸、亮氨酸)。胶凝剂可包括羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素(MC)、白明胶、刺槐、豆胶,并可能混合有黄原胶。
第二启动器舱室318IV通过可穿透的爆裂膜322’与第一启动器舱室314IV隔离。可穿透的爆裂膜322’可以是塑料或金属薄膜,当薄膜两侧的压力差超出预定值时,该薄膜破裂或爆裂。可选地,第二启动器舱室318IV包括穿透元件382,该穿透元件以尖端的形式导向可穿透的爆裂膜322’,当薄膜两侧的压力差超出预定值时,该尖端被驱使到可穿透的爆裂膜322’中。应该理解的是,前述的启动器312’-312”’中的任意一个均可包括穿透元件,从而实现任意可爆裂的膜的更稳固且预定的破裂压力。第二启动器舱室由CO2生成成分384(例如柠檬酸和碳酸氢盐的混合物)填充。可选的,上述胶凝胶和/或泡沫产生物包括在第二启动器舱室318IV中。
图50b示出了当准备就绪时的另一冷却装置300V的侧面剖视图。通过使冷却装置300V经受向内的压力而使其准备就绪。压力将使得可穿透的爆裂膜322’向内变形并由穿透元件382刺破。第一启动器舱室314IV将不会破裂,这是由于其仅由非压缩液体填充。可爆裂的膜322’的破裂将使得CO2生成成分384与非碳酸水316’混合,从而形成碳酸水316。上述胶凝剂或可选的水溶性涂层可以用于减慢碳化过程,从而直到在向冷却装置300V施加压力后的数分钟之后,冷却装置300V才完全地准备就绪,由此避免了冷却装置300V的过早启动。压力(在图50b中由箭头表示)可以连同下述步骤一起进行或者在下述步骤过程中进行:饮料容器的CO2冲洗、饮料容器的饮料填充或者饮料容器的灭菌。可以机械地施加压力,或者可以通过与上述步骤关联的内在压力增加而施加压力。可选地,可爆裂的膜322’由溶膜替代,该溶膜会在特定温度(例如在灭菌时的60摄氏度)时破裂。
图50c示出了在完全准备就绪后的冷却装置300V。CO2生成成分384已经与水反应,生成的碳酸水的水的碳化水平对应于或稍低于饮料容器内的饮料的碳化水平。饮料随后成为碳酸饮料,例如啤酒、汽水、可乐、奎宁水或类似物。第一启动器舱室314IV内的压力应该对应于或稍低于与冷却装置300I一起使用的填充且密封的饮料容器(未示出)内的压力。饮料的压力由从外侧(饮料)指向冷却装置的箭头表示,而从启动器312IV指向外的箭头表示碳酸水316中的压力。因此,第一启动器舱室314IV内的压力在室温时大约为2-3巴并且随着温度以及饮料的压力的变化而变化。碳酸水316应该与饮料压力平衡。第二反应物舱室306位于第一反应物舱室302和第二反应物舱室308附近。
图50示出了当移去饮料的外部压力时的图50c的冷却装置300V。举例来说,当打开饮料容器时,可以移去外部压力。当移去外部压力时(即,当冷却装置300V承受大气压力时),碳酸水316中的压力将使得第一启动器舱室314IV的壁在预定破裂点386处破裂。可选地,如上所述,使用可爆裂的膜。第一启动器舱室314IV的破裂将使得碳酸水316与第一反应物304和第二反应物308混合,使其发生反应,由此启动冷却装置300I。可选地,泡沫产生物产生大量泡沫,由此增加反应速率。在一些实施方式中,第一和第二反应物304、308将作为反应产物生成水,而水将驱动反应。作为安全性特征,反应物可包括胶凝剂,例如:白明胶、氧相二氧化硅、聚丙烯酸脂,在吸热反应完成之后,胶凝剂将用过的反应物转化成凝胶。在这种方式中,防止了对用过的反应物的任何滥用,并且可以利用标准罐压缩机压缩饮料罐。
图51a-f示出了填充和加压图1-3中示出的饮料罐12的一系列步骤,饮料罐12包括图50中示出的冷却装置300V。本实施方式示出了在灭菌期间将冷却装置准备就绪,然而,如上所述,尤其是对于未灭菌饮料来说,也可能在连同饮料容器的CO2冲洗或饮料容器的饮料填充步骤一起或者在这些步骤期间将冷却装置准备就绪。
图51示出了在填充前利用CO2换气或冲洗饮料罐12的过程。饮料罐12现在不包括冷却装置300V,然而,在替代实施方式中,冷却装置300V可以在由CO2冲洗前包括在饮料罐12中。通常通过插入换气管102并将压力大约为3巴的二氧化碳(CO2)注入饮料罐12而将饮料罐冲洗或换气三次。冲洗期间的压力足以使冷却装置300V(如果存在的话)准备就绪。二氧化碳将取代饮料罐12中的空气。饮料罐12内部任意量的残余空气将导致饮料变质。在换气之后,如图51b所示对饮料罐12填充饮料。
图51b显示了饮料填充过程,其中将填充管103插入并且将饮料注入饮料罐12中。饮料已预先充有二氧化碳并且具有仅比冰点高几摄氏度的低温,用于容纳溶解于饮料中的最大量的二氧化碳。
图51c显示了当填充管103已经移除时填充的饮料罐12。饮料保存在温度仅略高于冰点的二氧化碳的环境中,从而能够被二氧化碳饱和而不需要高压环境。在前述视图中,未准备就绪的、未启动的冷却装置300V已经位于饮料容器内。
图51d显示了饮料罐12,其中盖子16已经密封到盖子法兰104上。盖子16折叠到盖子法兰104上,形成耐压密封。
图51e显示了在巴氏灭菌装置106内部的饮料罐12。巴氏灭菌装置包括大约70摄氏度的水浴,巴氏灭菌过程公知用于阻止食物产品中的任何微生物的生长。在巴氏灭菌过程中,由于对饮料的加热和由此导致的二氧化碳从饮料中的释放,饮料罐12内部的压力将升高到大约6巴。冷却装置应当被制造为足够刚性以能够承受这种高压。另外,冷却装置内部使用的反应物应保持为不受升高的温度和压力的影响,即它们应当不会燃烧、反应、熔融、沸腾或以其它方式改变其状态,使以后引发反应变得不可能或无效。还应当注意到对于未巴氏灭菌的饮料,例如矿泉水,反应物在高至至少30-35摄氏度的温度下应当仍然保持不受影响,这个温度是可能在室内或室外储存过程中达到的温度。在本实施方式中,冷却装置的准备就绪发生在巴氏灭菌期间、当饮料容器内和共有反应舱室内的压力引起作用在可穿透的爆裂膜322上的压力时,该可穿透的爆裂膜322将向内变形,从而穿透元件382穿透可穿透的爆裂膜并且CO2生成成分384与非碳酸水316’混合以生成碳酸水316。
图51f显示了在室温下的饮料罐12。饮料罐12内部的压力为大约3-5巴,该压力足以防止冷却装置20的启动。当饮料罐开启时,饮料罐12的内部压力将逸出到周围大气中,并且饮料罐12将呈1巴的大气压。由此,启动器312IV中的碳酸水316的压力将大于环境压力,并且第一启动器舱室314IV的壁将在预定破裂点386处爆裂,从而允许水与第一和第二反应物304、308在共有反应舱室中混合。由此启动冷却装置300V。
图52a示出了由三个冷却装置300V形成的冷却装置组388的实施方式,这三个冷却装置300V通过外部表面301V连接。冷却装置组388的每个冷却装置300V均包括独立的启动器312。冷却装置组388优选地形成为单一的叠层,如结合图55描述的那样。构成细长的扁平主体的冷却装置300V由位于两个相邻的冷却装置的长端处的薄联合件隔离,从而允许冷却装置组388的冷却装置如箭头所示的那样折叠。
图52b示出了处于折叠“三角”状态的冷却装置组388。
图52c示出了位于饮料容器12内的折叠的冷却装置组388。
图53a-c示出了冷却装置组388’的外部表面301VI的替代实施方式,其类似于结合图52所示的实施方式,其中,通过位于每个冷却装置300VI的短端的联合件390’连接冷却装置300V。联合件390’允许通过如箭头所示地向内折叠每个冷却装置300VI而将冷却装置折叠到折叠“三角”状态。联合件390包括孔392,以允许饮料从冷却装置300VI之间流出。
图54a-c示出了冷却装置组388’的外部表面301VII的替代实施方式,其类似于结合图53描述的实施方式,其中,通过位于每个冷却装置300V的短端的联合件390’连接冷却装置300VII。图54a-c的实施方式与图53的实施方式的不同之处在于:仅两个冷却装置300VII通过外部表面301VII连接在冷却装置组388”中。可以如箭头所示地折叠冷却装置组388”,从而形成适于配合到饮料罐12中的折叠状态。
图55示出了用于生产冷却装置300V的生产设施365’。该生产设施365’包括从各自的辊上连续地提供的第一箔358’和第二箔360’。反应物配给器366’将第一反应物304和第二反应物308的混合物的层或块394’涂覆到第一箔358’上。在本实施方式中,提供三个相邻的块394’以在第一箔358’上形成一排块394’。优选地第一箔358’具有用于接收反应物的舱室。在舱室已经填充有反应物的块394’之后,启动器312V被置于反应物的每个块394’中。可选地,在将反应物304、308置于舱室中之前,将启动器312IV置于第一箔358’的每个舱室中。还可选地,可以通过下述方法在第一箔中形成启动器:通过将第一和第二膜焊接到第一箔而形成内部启动器舱室和外部启动器舱室,并且如图50所示的那样填充各自的舱室。
随后,附图标记为370’的热辊将第一和第二箔358’、360’焊接在一起以形成密闭封装。辊370’的形状使得不会在启动器312V上施加过多的压力,从而避免了冷却装置的预先启动。可选地,切割器396将箔切割成条带,每个条带由冷却装置组388构成。
虽然在上面参考多种特定的和有利的饮料容器、饮料罐、瓶子、冷却装置、配送和冷却系统等实施例对本发明进行了描述,但应当理解本发明绝不局限于以上描述的有利实施例的公开内容,以上鉴别的自冷容器实施例中的特征以及以上描述的冷却装置实施例中的特征可进行合并,以提供自冷容器和冷却装置的其它实施例。其它实施例都应解释为本发明的一部分。此外,本发明应当理解为包含任何等同或类似的上述结构并且还包含表征本发明的下列特征点所限定的范围,进一步下列权利要求限定了本专利申请的保护范围。本领域内的技术人员应该理解,启动器314-314IV中的任意一个可以与冷却装置300I-300V中的任意一个一起使用。此外,还可以设想,可以使用除上述反应物之外的其他反应物,例如氢氧化锶、六甲基四胺(hexametyltetramin)以及可选地尿素之间的反应,或者氢氧化锶、胍和尿素之间的反应。此外,可以设想,可以使用除了上述添加剂之外的其他添加剂。
图1-32中所使用的附图标记:
10.自冷饮料容器 | 84.分离元件 |
12.饮料罐 | 86.辅助盖子 |
14.饮料罐基座 | 88.辅助盖子支座 |
16.盖子 | 89.主塞子 |
18.拉环 | 90.塞子支座 |
20.冷却装置 | 92.辅助的塞子 |
22.底部 | 94.辅助的塞子支座 |
24.顶部 | 96.绝缘承载体 |
26.气体可透过的薄膜 | 97.内部的空腔 |
28.主反应物舱室 | 98.凸起部 |
30.柔性隔膜 | 99.隔离件 |
31.支撑隔膜 | 100.启动按钮 |
32.压力空间 | 102.换气管 |
34.圆形的圆周增强卷边 | 103.填充管 |
36.垫片 | 104.盖子法兰 |
38.刚性的杯形壁 | 106.巴氏灭菌装置 |
40.圆形壁 | 110.聚会小桶系统 |
42.圆周夹紧法兰 | 112.外壳 |
44.水舱室 | 114.上部空间 |
46.辅助杯形壁 | 116.下部空间 |
48.辅助夹紧法兰 | 118.封口 |
50.辅助反应物舱室 | 120.饮料小桶 |
52.压力入口 | 122.开口 |
54.可破裂隔膜 | 123.固定法兰 |
56.穿透元件 | 124.放液管路 |
58.皱折 | 126.放液阀 |
60.主盖子 | 127.饮料龙头 |
62.主盖子支座 | 128.垫片 |
66.支承网 | 130.压力产生器 |
68.套筒阀 | 132.加压管 |
69.第一阀元件 | 134.加压钮 |
70.第二阀元件 | 136.流体入口 |
71.第三阀元件 | 138.止回阀 |
72.阀孔 | 140.饮料配送系统 |
74.支架 | 142.罩子 |
76.下降管 | 144.基座板 |
78.水溶性隔膜 | 146.压力舱室 |
80.上部的刚性圆筒部分 | 148.压力盖子 |
81.下部的刚性圆筒部分 | 150.密封件 |
82.中间的柔性圆筒 | 152.耦合法兰 |
83.夹紧部件 | 154.放液手柄 |
156.冷却和加压产生器 | 191.第二槽 |
158.固定杆 | 192.酒冷却器 |
160.启动通道 | 193.外层 |
162.双重密封薄膜 | 194.内层 |
164.瓶子 | 195.立方晶体 |
166.瓶盖 | 196.晶面 |
168.纹 | 197.晶体生长物 |
170.盖子法兰 | 198.角 |
172.外盖 | 199.沉积物 |
174.中间隔膜 | 200.配送和冰箱系统 |
176.齿状棒 | 202.冰箱柜 |
180.饮料棒 | 204.饮料罐 |
182.圆块 | 206.滑动斜槽 |
184.细长的柔性存储装置 | 208.致冷器单元 |
186.可破裂存储装置 | 210.加热器单元 |
188.瓶套 | 212.配送口 |
189.固定环 | 216.配送器斜槽 |
190.第一槽 |
图33-48中所使用的附图标记:
300.冷却装置 | 347.头部空间 |
301.冷却装置的外部表面 | 348.压力锁 |
302.第一反应物舱室 | 350.第一门 |
304.第一反应物 | 352.第二门 |
306.第二反应物舱室 | 354.填充站 |
308.第二反应物 | 355.引导管 |
310.水溶性膜 | 356.巴氏灭菌设施 |
312.启动器 | 357.热水 |
314.第一启动器舱室 | 358.第一箔 |
316.碳酸水 | 360.第二箔 |
318.第二启动器舱室 | 362.第一加强箔 |
320.泡沫生成颗粒 | 364.第二加强箔 |
322.可爆裂的膜 | 365.生产设施 |
324.水溶性膜 | 366.第一反应物配给器 |
326.泡沫 | 368.第二反应物配给器 |
328.塞子 | 370.辊 |
330.非碳酸水 | 372.焊接器 |
331.环 | 374.水配给器 |
332.支撑件 | 376.泡沫产生物配给器 |
333.腿 | 378.模具 |
334.饮料容器 | 380.共有反应物舱室 |
335.开口 | 382.穿透元件 |
336.盖 | 384.CO2发生器 |
338.内部空间 | 386.预定破裂点 |
340.冷却装置保持器 | 388.冷却装置组 |
342.冲洗管 | 390.联合件 |
344.填充管 | 392.孔 |
346.饮料 | 394.反应物块 |
表1
表2:
反应物 | -每摩尔冷却值[千卡/克摩尔] |
NH4C1 | -3,82 |
(NH4),SO4,H2O | -4,13 |
H3BO3 | -5,4 |
CaCl2,6H2O | -4,11 |
Ca(NO3)2,4H2O | -2,99 |
Fe(NO3)2,9H2O | -9,1 |
LiCl,3H2O | -1,98 |
Mg(NO3),6H2O | -3,7 |
MgSO4,7H2O | -3,18 |
Mn(NO3)2,6H2O | -6,2 |
K Al(SO4),12H2O | -10,1 |
K Cl | -4,94 |
KI | -5,23 |
KNO3 | -8,633 |
K2C2O4 | -4,6 |
K2C2O4,H2O | -7,5 |
K2S2O5,1/2H2O | -10,22 |
K2S2O5 | -11,0 |
K2SO4 | -6,32 |
K2S2O6 | -13,0 |
K2S2O3 | -4,5 |
Na2B4O7,10H2O | -16,8 |
Na2CO3,7H2O | -10,81 |
Na2CO3,10H2O | -16,22 |
MaI,2H2O | -3,89 |
NaNO3 | -5,05 |
NaNO2 | -3,6 |
Na3PO4,12H2O | -15,3 |
Na HPO4,7H2O | -12,04 |
Na2HPO4,12H2O | -23,18 |
Na4,P2O7,10H2O | -11,7 |
Na2H2P2O7,6H2O | -14,0 |
Na2SO3,7H2O | -11,1 |
Na2S2O6,2H2O | -11,86 |
Na2S2O3,5H2O | -11,30 |
Sr(NO3)2,4H2O | -12,4 |
Zn(NO3)2,6H2O | -6,0 |
乙酰脲C2H6N2O2 | -6,812 |
苯甲酸 | -6,501 |
草酸 | -8,485 |
蜜三糖C18H32O1615H2O | -9,7 |
酒石酸钾,4H2O | -12,342 |
草酸脲 | -17,806 |
表征本发明的特征点
1、一种用于储存饮料的容器,所述容器具有容器体和封口并且限定内部舱室,所述内部舱室限定内部容量并包含特定量的所述饮料,
所述容器进一步包括具有外壳的冷却装置,所述外壳限定不超过大约33%的所述特定量的所述饮料且进一步不超过大约25%的所述内部容量的外壳容量,
所述冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在所述冷却装置中,并且当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟,优选不超过3分钟,更优选不超过2分钟的时间内,引起所述饮料的热能降低至少50焦耳/毫升饮料,优选至少70焦耳/毫升饮料,例如70-85焦耳/毫升饮料,优选大约80-85焦耳/毫升饮料,和
所述冷却装置进一步包括启动器,所述启动器用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应。
2、根据第1点的容器,所述启动器包括压力传送器,例如气体可渗透的薄膜或者柔性的薄膜,用于将所述内部舱室中的压力升高传送到所述冷却装置用于引发所述反应,或者用于将所述内部舱室中的压力降低传送到所述冷却装置用于引发所述反应。
3、根据第2点的容器,所述启动器包括机械启动器,用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应。
4、根据第1-3点中任一点的容器,所述反应物包含在所述冷却装置中的分离的舱室内,由可破损的、可溶解的或可破裂的薄膜分离,该薄膜通过所述启动器而导致破损、溶解或破裂,或者被可移位的塞子分离。
5、根据第4点的容器,所述启动器包括薄膜破损装置或穿透装置用于使所述薄膜破裂或穿透所述薄膜。
6、根据第3-5点中任一点的容器,所述启动器相对于所述容器从外部可接入并且优选通过所述封口启动。
7、根据第1-6点中任一点的容器,所述不可逆的熵增反应从所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物到所述基本上无毒的产物产生体积的变化,体积的变化不超过±5%,例如优选不超过±4%,进一步优选不超过±3%,或者所述冷却装置接通大气以容许在所述不可逆的熵增反应中还原的任何过多气体能够排放到大气中。
8、根据第1-7点中任一点的容器,所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物作为分离的颗粒存在或者作为至少一种颗粒和至少一种液体存在或者作为分离的液体存在。
9、根据第8点的容器,通过一种或多种外部涂层(例如淀粉涂层)、可溶性塑料涂层等防止所述一种或多种颗粒发生反应,所述一种或多种外部涂层可被水或优选为液体的有机溶剂溶解,例如水溶性涂层,或者所述一种或多种颗粒通过包埋于可溶性凝胶或泡沫中而被防止发生反应。
10、根据第1-9点中任一点的容器,所述冷却装置进一步包括化学活化剂,例如水、有机溶剂如酒精、丙二醇或丙酮。
11、根据第9点的容器,所述液体活化剂还用作反应控制剂例如选择性吸附控制剂,或温度设定的阻滞剂。
12、根据前述任一点的容器,所述容器体包括容量为3-50升的聚合物或金属材料的饮料小桶,该小桶是可压扁的或者是刚性的,并且封口是小桶的耦合装置。
13、根据前述任一点的容器,所述容器体包括玻璃或聚合物材料的瓶子,瓶子具有0.2-3升的容量,并且该封口是螺旋盖、冠状盖或塞子。
14、根据前述任一点的容器,所述容器体包括金属材料的饮料罐和饮料盖子,优选铝或铝合金,罐具有0.2-1升的容量,并且所述封口由饮料盖的压纹区域构成。
15、根据前述任一点的容器,所述容器包含袋子,优选作为盒中袋、袋中袋、或小桶中的袋。
16、根据前述任一点的容器,所述容器包含用于引导饮料从容器体流动的引导元件。
17、根据第16点的容器,所述引导元件用于引导饮料经由所述冷却装置流向所述封口。
18、根据第1-17点中任一点的容器,其中,所述冷却装置位于所述容器内。
19、根据第1-17点中任一点的容器,其中,所述冷却装置位于所述容器之外。
20、根据前述任一点的容器,其中,所述容器体构造成包括内壁和外壁的双层壁容器,而冷却装置可位于内壁和外壁之间。
21、根据前述任一点的容器,所述容器还包含压力产生装置,其容纳于所述容器内或者经由压力软管连接到所述容器,所述压力产生装置优选包括二氧化碳产生装置,用于对所述饮料容器中的所述饮料加压。
22、根据前述任一点的容器,所述容器还包含放液管路和放液阀,用于从饮料容器选择性地配送饮料。
23、根据前述任一点的容器,所述饮料容器填充有碳酸饮料(例如啤酒、苹果汁、软饮料、矿泉水、起泡酒),或者非碳酸饮料(例如水果汁),牛奶产品(例如牛奶和酸奶),饮用水、葡萄酒、蒸馏酒、冰茶,又或者是含有混合饮用品的饮料。
24、根据第1-23点中任一点的容器,其中,所述冷却装置在将饮料填充到饮料容器之前容纳在饮料容器内。
25、根据第1-23点中任一点的容器,所述容器包括,其中所述冷却装置形成了饮料容器的组成部分。
26、根据第1-23点中任一点的容器,其中,所述冷却装置构成了饮料容器顶部的一部分,或者构成了饮料容器的壁或底部的一部分。
27、根据第1-23点中任一点的容器,其中,所述冷却装置固定到饮料容器的基座上、或容器的壁上、又或容器的顶部上。
28、根据第1-23点中任一点的容器,其中,所述冷却装置构成一种小器具,其可在容器内自由移动。
29、根据第1-28点中任一点的容器,所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物包括一种或多种水合盐,优选无机水合盐,其在所述不可逆的熵增反应中释放大量的自由水分子。
30、根据第29点的容器,所述一种或多种水合盐选自碱金属的水合盐(碱金属例如锂、钠和钾),以及碱土金属的水合盐(碱土金属例如铍、钙、锶和钡),以及过渡金属的水合盐(过渡金属例如铬、锰、铁、钴、镍、铜和锌),以及水合铝盐和水合镧盐,优选地是LiNO3·3H2O、Na2SO4·10H2O(芒硝)、Na2SO4·7H2O、Na2CO3·10H2O、Na2CO3·7H2O、Na3PO4·12H2O、Na2HPO4·12H2O、Na4P2O7·10H2O、Na2H2P2O7·6H2O、NaBO3·4H2O、Na2B4O7·10H2O、NaClO4·5H2O、Na2SO3·7H2O、Na2S2O3·5H2O、NaBr·2H2O、Na2S2O6·6H2O、K3PO4·3H2O,优选地是MgCl2·6H2O、MgBr2·6H2O、MgSO4·7H2O、Mg(NO3)2·6H2O、CaCl2·6H2O、CaBr2·6H2O、Ca(NO3)2·4H2O、Sr(OH)2·8H2O、SrBr2·6H2O、SrCl2·6H2O、Sr(NO3)2·4H2O、SrI2·6H2O、BaBr2·2H2O、BaCl2·2H2O、Ba(OH)2·8H2O、Ba(BrO3)2·H2O、Ba(ClO3)2·H2O、CrK(SO4)2·12H2O、MnSO4·7H2O、MnSO4·5H2O、MnSO4·H2O、FeBr2·6H2O、FeBr3·6H2O、FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、FeSO4·7H2O、Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O、FeNH4(SO4)2·12H2O、CoBr2·6H2O、CoCl2·6H2O、NiSO4·6H2O、NiSO4·7H2O、Cu(NO3)2·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O、CuSO4·5H2O、Zn(NO3)2·6H2O、ZnSO4·6H2O、ZnSO4·7H2O、Al2(SO4)3·18H2O、AlNH4(SO4)2·12H2O、AlBr3·6H2O、AlBr3·15H2O、AlK(SO4)2·12H2O、Al(NO3)3·9H2O、AlCl3·6H2O和/或LaCl3·7H2O。
31、一种提供容器的方法,该容器包括第一温度的饮料,第一温度构成特定低温,例如大约5℃,所述容器具有容器体和封口并且限定内部舱室,所述内部舱室限定内部容量并且包括特定量的所述饮料,
所述容器还包括冷却装置,该冷却装置具有限定外壳容量的外壳,该外壳容量不超过大约33%的所述特定量的所述饮料且进一步不超过大约25%的所述内部容量,
所述冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在所述冷却装置中,并且当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟,优选不超过3分钟,更优选不超过2分钟的时间内,使所述饮料从第二温度冷却至所述第一温度,该第二温度构成大致高于所述第一温度的温度,优选地构成等于或略低于平均环境温度的温度,及
所述冷却装置进一步包括启动器以当打开所述容器时引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应,该方法包括:
i)提供密闭箱体,该密闭箱体限定内部箱体舱室,该舱室用于存储多个所述容器并具有配给开口以用于配给所述容器,一次配给一个容器,或者可选地,该舱室具有可打开的门,用于为所述内部箱体舱室提供通道,以将一个或多个所述容器从所述内部箱体舱室中移走,
ii)将所述内部箱体舱室中的温度恒定地控制在所述第二温度,
iii)将所述多个容器存储在所述内部箱体舱室中较长时间,以允许每个所述容器中包含的饮料稳定在所述第二温度,
iv)从所述内部箱体舱室配给所述容器,以及
v)打开所述容器以引发所述不可逆的熵增反应并使得包含在所述容器中的所述饮料冷却至所述第一温度。
32、一种提供容器的系统,该容器包括第一温度的饮料,第一温度构成特定低温,例如大约5℃,该系统包括:
i)限定内部箱体舱室的密闭箱体,该舱室用于存储多个所述容器并具有配给开口以用于配给所述容器,一次配给一个容器,或者可选地,该舱室具有可打开的门,用于为所述内部箱体舱室提供通道,以将一个或多个所述容器从所述内部箱体舱室中移走,所述密闭箱体具有恒温受控温度控制装置,用于将所述内部箱体舱室中的温度维持在第二温度,该第二温度构成与所述第一温度相比时的升温,优选地构成等于或略低于平均环境温度的温度,
ii)多个所述容器,
每一个所述容器具有容器体和封口并且限定内部舱室,所述内部舱室限定内部容量并且包括特定量的所述饮料,
每一个所述容器还包括冷却装置,该冷却装置具有限定外壳容量的外壳,该外壳容量不超过大约33%的所述特定量的所述饮料且进一步不超过大约25%的所述内部容量,
所述冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在所述冷却装置中,并且当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟,优选不超过3分钟,更优选不超过2分钟的时间内,使所述饮料从第二温度冷却至所述第一温度,该第二温度构成大致高于所述第一温度的温度,优选地构成等于或略低于平均环境温度的温度,及
所述冷却装置进一步包括启动器以当打开所述容器时引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应。
33、一种冷却装置,用于储存饮料的容器中或与该容器联合使用,所述容器具有容器体和封口并且限定内部舱室,所述内部舱室限定内部容量并且包括特定量的所述饮料,
所述冷却装置具有限定外壳容量的外壳,该外壳容量不超过大约33%的所述特定量的所述饮料且进一步不超过大约25%的所述内部容量,
所述冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在所述冷却装置中,并且当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟,优选不超过3分钟,更优选不超过2分钟的时间内,引起所述饮料的热能降低至少50焦耳/毫升饮料,优选至少70焦耳/毫升饮料,例如70-85焦耳/毫升饮料,优选大约80-85焦耳/毫升饮料,和
所述冷却装置进一步包括启动器用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应。
34、根据第33点的冷却装置,所述启动器包括压力传送器,例如气体可渗透的薄膜或者柔性的薄膜,用于将所述内部舱室中的压力升高传送到所述冷却装置以用于引发所述反应,或者用于将所述内部舱室中的压力降低传送到所述冷却装置以用于引发所述反应。
35、根据第33点的冷却装置,所述启动器包括机械启动器用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应。
36、根据第33-35点中任一点的冷却装置,所述反应物包含在所述冷却装置中的分离的舱室中,被可破损的、可溶解的或可破裂的薄膜分离,该薄膜通过所述启动器而导致破损、溶解或破裂,或者被可移位的塞子分离。
37、根据第36点的冷却装置,所述启动器包括薄膜破损装置或穿透装置用于使所述薄膜破裂或穿透所述薄膜。
38、根据第33-37点中任一点的冷却装置,所述启动器相对于所述容器从外部可接入并且优选通过所述封口启动。
39、根据第33-38点中任一点的冷却装置,所述不可逆的熵增反应从所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物到所述基本上无毒的产物产生体积的变化,体积的变化不超过±5%,例如优选不超过±4%,进一步优选不超过±3%,或者所述冷却装置接通大气以容许在所述不可逆的熵增反应中减少的任何过多气体能够排放到大气中。
40、根据第33-39点中任一点的冷却装置,所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物作为分离的颗粒存在或者作为至少一种颗粒和至少一种液体存在或者作为分离的液体存在。
41、根据第40点的冷却装置,通过一种或多种外部涂层例如淀粉涂层、可溶性塑料涂层等防止所述一种或多种颗粒发生反应,所述一种或多种外部涂层可被水或优选为液体的有机溶剂溶解,例如水溶性涂层,或者所述一种或多种颗粒通过包埋于可溶性凝胶或泡沫中而被防止发生反应。
42、根据第33-41点中任一点的冷却装置,所述冷却装置进一步包括化学活化剂例如水、有机溶剂如酒精、丙二醇或丙酮。
43、根据第42点的冷却装置,所述液体活化剂还用作反应控制剂例如选择性吸附控制剂,或温度设定的阻滞剂。
44、根据前述任一点的冷却装置,所述容器体包括容量为3-50升的聚合物或金属材料的饮料小桶,该小桶是可压扁的或者是刚性的,并且封口是小桶的耦合装置。
45、根据第33-44点中任一点的冷却装置,所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物包括一种或多种水合盐,优选无机水合盐,其在所述不可逆的熵增反应中释放大量的自由水分子。
46、根据第45点的冷却装置,所述一种或多种水合盐选自碱金属的水合盐(碱金属例如锂、钠和钾),以及碱土金属的水合盐(碱土金属例如铍、钙、锶和钡),以及过渡金属的水合盐(过渡金属例如铬、锰、铁、钴、镍、铜和锌)以及水合铝盐和水合镧盐,优选地是LiNO3·3H2O、Na2SO4·10H2O(芒硝)、Na2SO4·7H2O、Na2CO3·10H2O、Na2CO3·7H2O、Na3PO4·12H2O、Na2HPO4·12H2O、Na4P2O7·10H2O、Na2H2P2O7·6H2O、NaBO3·4H2O、Na2B4O7·10H2O、NaClO4·5H2O、Na2SO3·7H2O、Na2S2O3·5H2O、NaBr·2H2O、Na2S2O6·6H2O、K3PO4·3H2O,优选地是MgCl2·6H2O、MgBr2·6H2O、MgSO4·7H2O、Mg(NO3)2·6H2O、CaCl2·6H2O、CaBr2·6H2O、Ca(NO3)2·4H2O、Sr(OH)2·8H2O、SrBr2·6H2O、SrCl2·6H2O、Sr(NO3)2·4H2O、SrI2·6H2O、BaBr2·2H2O、BaCl2·2H2O、Ba(OH)2·8H2O、Ba(BrO3)2·H2O、Ba(ClO3)2·H2O、CrK(SO4)2·12H2O、MnSO4·7H2O、MnSO4·5H2O、MnSO4·H2O、FeBr2·6H2O、FeBr3·6H2O、FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、FeSO4·7H2O、Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O、FeNH4(SO4)2·12H2O、CoBr2·6H2O、CoCl2·6H2O、NiSO4·6H2O、NiSO4·7H2O、Cu(NO3)2·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O、CuSO4·5H2O、Zn(NO3)2·6H2O、ZnSO4·6H2O、ZnSO4·7H2O、Al2(SO4)3·18H2O、AlNH4(SO4)2·12H2O、AlBr3·6H2O、AlBr3·15H2O、AlK(SO4)2·12H2O、Al(NO3)3·9H2O、AlCl3·6H2O和/或LaCl3·7H2O。
47、根据第43-46点中任一点的冷却装置,所述装置构造为具有饮料罐尺寸的金属罐,或者构造为用于接纳若干含有饮料的容器的冷却盒,或者构造为置于饮料瓶等的内部的冷却棒,或者构造为环绕容器的一部分例如瓶颈或者金属罐或瓶的本体部分的套,或者构造为瓶封口或瓶盖的一部分。
48、一种用于存储饮料的容器,所述容器具有容器体和封口并且限定内部舱室,所述内部舱室包括特定量的所述饮料,所述容器还包括冷却装置,冷却装置限定的容量不超出所述饮料的所述量的30%,所述冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在所述冷却装置中,并且当打开所述容器时两种反应物相互反应,从而引起所述不可逆的熵增反应,并在不超过5分钟,优选不超过3分钟,更优选不超过2分钟的时间内将所述液体冷却至少20℃,并且使所述冷却持续至少10分钟,优选地持续至少15分钟,更优选地持续至少20分钟。
49、根据第48点的容器,还具有根据第2-30点中任一点的容器的任意特征。
50、一种冷却装置,用于储存饮料的容器中或与该容器联合使用,所述容器具有容器体和封口并且限定内部舱室,所述内部舱室限定内部容量并且包括特定量的所述饮料,所述冷却装置还限定不超出所述饮料的所述量的30%的容量,所述冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在所述冷却装置中,并且当打开所述容器时两种反应物相互反应,从而引起所述不可逆的熵增反应,并在不超过5分钟,优选不超过3分钟,更优选不超过2分钟的时间内将所述液体冷却至少20℃,并且使所述冷却持续至少10分钟,优选地持续至少15分钟,更优选地持续至少20分钟。
51、根据第50点的冷却装置,还具有根据第33-47点中任一点的冷却装置的任意特征。
52、一种用于存储饮料的容器,所述容器具有容器体和封口并且限定内部舱室,所述内部舱室限定内部容量并且包括特定量的所述饮料,
所述容器还包括冷却装置,所述冷却装置具有限定外壳容量的外壳,该外壳容量不超过大约33%的所述特定量的所述饮料且进一步不超过大约25%的所述内部容量,
所述冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在所述冷却装置中,并且当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟,优选不超过3分钟,更优选不超过2分钟的时间内,引起所述饮料的热能降低至少50焦耳/毫升饮料,优选至少70焦耳/毫升饮料,例如70-85焦耳/毫升饮料,优选大约80-85焦耳/毫升饮料,
所述冷却装置限定与所述饮料接触的外部冷却表面,并且还包括用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应的启动器,以及
所述内部舱室限定包含饮料的内部上半空间以及包含饮料的内部下半空间,所述上半空间内的任一点限定至所述外部冷却表面上的邻接点的最大距离A,所述最大距离A在0.5cm-2.0cm的量级上,例如0.5-1.5cm,优选地大约为1.0cm。
53、根据第52点的容器,其中,所述下半空间内的任一点限定至所述外部冷却表面上的邻接点的最大距离A,或者,优选地,所述内部舱室内的任一点限定至所述外部冷却表面上的邻接点的最大距离A。
54、根据第52或53点的容器,其中,所述内部舱室限定内部表面,所述外部冷却表面限定至少是所述内部表面的区域的3倍大的区域,优选地至少是所述内部表面的区域的4倍大,例如所述内部表面区域的5倍大。
55、根据第52-54点中任一点的容器,其中,所述冷却装置限定内部饮料空间,该内部饮料空间至少部分地由所述外部冷却表面封闭,所述内部饮料空间限定所述外部表面的邻接点之间的横向尺寸,所述横向尺寸限定2A的最大距离。
56、根据第52-55点中任一点的容器,其中,所述冷却装置的所述外部表面限定上表面、下表面和封闭所述上表面和下表面的大致呈圆柱形的表面。
57、根据第52-55点中任一点的容器,其中,所述冷却装置的所述外部表面限定上表面、下表面和封闭所述上表面和下表面的波状表面。
58、根据第52-55点中任一点的容器,所述冷却装置的所述外部表面限定上表面、下表面和封闭所述上表面和下表面的中间表面,该中间表面的形状呈环形、螺旋形、回转式或螺线形。
59、根据第52-58点中任一点的容器,其中,包括在所述冷却装置中的所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物通过水溶性膜彼此隔离,并且所述启动器包括由水或等同于所述饮料的水基溶液填充的第一启动器舱室。
60、根据第59点的容器,其中,所述第一启动器舱室是柔性的、可变形的,并且通过压力激活密封件与所述水溶性膜隔离,所述冷却装置初始保持在低压状态,并且当所述压力激活密封件破裂时引发所述反应,该压力激活密封件在所述第一启动器舱室内的压力增加到特定高压之上时破裂,所述低压通常等于或低于大气压力,所述特定高压通常等于或高于大气压力。
61、根据第59点的容器,其中,当所述第一启动器舱室封闭时,所述第一启动器舱室能够承受压力变化,所述启动器还包括由泡沫产生物质填充的第二启动器舱室,所述第二启动器舱室位于所述第一启动器舱室和所述水溶性膜之间,并且通过压力激活密封件与所述第一启动器舱室隔离,所述第二启动器舱室优选地通过一个或多个压力激活密封件与所述水溶性膜隔离。
62、根据第61点的容器,其中,所述饮料是碳酸饮料,并且所述第一启动器舱室由气化水或等同于所述饮料的通常构成碳酸水的气化水基溶液填充,所述冷却装置初始保持在高压状态,并且当所述压力激活密封件破裂时引发所述反应,该压力激活密封件在所述第一启动器舱室内的压力降低到特定低压之下时破裂,所述高压通常是碳酸饮料的压力,例如2-3巴,而所述特定低压通常是大气压力。
63、根据第61-62点中任一点的容器,其中,所述第一启动器舱室包括封装在所述第二启动器舱室内的大体上刚性的安瓿。
64、根据第60-63点中任一点的容器,其中,所述压力激活密封件包括可爆裂的膜或可选的塞子,有利的是液态金属的塞子,液态金属例如合金,包括镓和/或铟。
65、根据第59-64点中任一点的容器,其中,所述水溶性膜配置成层状结构,或者可选地,配置成蜂窝结构,再可选地,配置成涂层。
66、根据前述任一点的容器,其中,所述冷却装置至少部分地由塑料箔制成。
67、一种冷却装置,优选地是冷却袋、冷却棒或冷却容器,
所述冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在所述冷却装置中,并且当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,导致热能降低,并且
所述冷却装置还包括用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应的启动器。
68、根据第67点的冷却装置,其中,所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初通过水溶性膜相互分离地包含在所述冷却装置中,并且所述启动器包括由水或等同于所述饮料的水基溶液填充的第一启动器舱室。
69、根据第67-68点中任一点的冷却装置,其中,所述第一启动器舱室是柔性的、可变形的,并且通过压力激活密封件与所述水溶性膜隔离,所述冷却装置初始保持在低压状态,并且当所述压力激活密封件破裂时引发所述反应,该压力激活密封件在所述第一启动器舱室内的压力增加到特定高压之上时破裂,所述低压通常等于或低于大气压力,所述特定高压通常等于或高于大气压力。
70、根据第67-68点中任一点的冷却装置,其中,当所述第一启动器舱室封闭时,所述第一启动器舱室能够承受压力变化,所述启动器还包括由泡沫产生物质填充的第二启动器舱室,所述第二启动器舱室位于所述第一启动器舱室和所述水溶性膜之间,并且通过压力激活密封件与所述第一启动器舱室隔离,所述第二启动器舱室优选地通过一个或多个压力激活密封件与所述水溶性膜隔离。
71、根据第70点的冷却装置,其中,所述第一启动器舱室由气化水填充,气化水例如碳酸水,所述冷却装置初始保持在高压状态,并且当所述压力激活密封件破裂时引发所述反应,该压力激活密封件在所述第一启动器舱室外的压力降低到特定低压之下时破裂,所述高压通常是碳酸饮料的压力,例如2-3巴,而所述特定低压通常是大气压力。
72、根据第69-71点中任一点的冷却装置,其中,所述压力激活密封件包括可爆裂的膜。
73、根据第69-71点中任一点的冷却装置,其中,所述压力激活密封件包括塞子,有利的是液态金属的塞子,液态金属例如合金,包括镓和/或铟。
74、根据第70-73点中任一点的冷却装置,其中,所述第一启动器舱室包括封装在所述第二启动器舱室内的大体上刚性的安瓿。
75、根据第68-74点中任一点的冷却装置,其中,所述水溶性膜配置成层状结构,或者可选地,配置成蜂窝结构,再可选地,配置成涂层。
76、根据第68-74点中任一点的冷却装置,其中,所述冷却装置由塑料箔制成。
77、根据第67-76点中任一点的冷却装置,其中,所述冷却装置构成适于治疗运动伤的冷却袋,或者用在饮品中的冷却棒,或者用于延长双组分胶或油漆的适用期的冷却容器。
78、一种生产根据第52-78点中任一点的冷却装置的方法,包括以下步骤:
布置第一箔,
将第二箔布置在所述第一箔的相对侧,
将水溶性膜布置在所述第一箔和第二箔之间,
将第一反应物布置在所述第一箔和所述水溶性膜之间,
将第二反应物布置在所述水溶性膜和所述第二箔之间,以及
将由水填充的第一启动器舱室布置在所述水溶性膜附近。
79、一种冷却装置,优选地是冷却袋、冷却棒或冷却容器,
所述冷却装置包括至少两种基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍,优选至少4倍,更优选至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
所述至少两种基本上无毒的反应物最初包含在所述冷却装置中,并且当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,导致热能降低,所述冷却装置还包括用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应的启动器,所述启动器包括:
包括有化学激活剂的外部舱室,该化学激活剂能够启动所述反应,并且通过第一膜与所述至少两种基本上无毒的反应物隔离,及
包括有能够加压所述化学激活剂的组分的内部舱室,所述内部舱室通过第二膜与所述外部舱室隔离,
所述冷却装置能够呈现:
未准备就绪状态,其中,所述第一膜和所述第二膜未破裂,从而防止所述化学激活剂和所述反应物之间以及所述组分和所述化学激活剂之间的任意接触,
准备就绪状态,其中,所述第一膜未破裂,以防止所述化学激活剂和所述反应物之间的任意接触,而所述第二膜破裂,从而允许所述组分与所述化学激活剂发生反应并且使所述化学激活剂的压力升高,及
启动状态,其中,所述第一膜和所述第二膜均破裂,从而允许所述化学激活剂和所述反应物在所述不可逆的熵增反应中相互发生反应。
80、根据第79点的冷却装置,其中,当所述内部舱室外的压力增加到预定值之上时,所述第二膜破裂。
81、根据第79点的冷却装置,其中,当所述第二膜的温度增加到预定值之上或降低到预定值之下时,所述第二膜破裂。
82、根据第79-81点中任一点的冷却装置,其中,当所述外部舱室外的压力降低到特定值之下时,所述第一膜破裂。
83、根据第79-82点中任一点的冷却装置,其中,所述反应物由水溶性膜隔离。
84、根据第79-83点中任一点的冷却装置,其中,所述内部舱室和/或外部舱室还包括胶凝剂。
85、根据第79-84点中任一点的冷却装置,其中,所述,所述内部舱室和/或外部舱室还包括发泡剂。
85、根据第79-85点中任一点的冷却装置,其中,所述内部舱室和/或外部舱室还包括用于降低所述组分的溶解度的药剂。
86、根据第79-85点中任一点的冷却装置,其中,所述组分包括柠檬酸和碳酸氢盐的混合物。
87、根据第79-86点中任一点的冷却装置,其中,所述化学激活剂包括水。
88、根据第79-87点中任一点的冷却装置,其中,所述第二膜由穿透元件破裂。
89、根据第79-87点中任一点的冷却装置,其中,所述第一膜在预定破裂点处破裂。
90、根据第79-89点中任一点的冷却装置,其中,以颗粒的形式提供所述反应物和所述组分。
91、根据第79-90点中任一点的冷却装置,其中,所述冷却装置由塑料层压板制成。
92、一种冷却装置组,其包括多个,例如两个或三个根据第79-91点中任一点的冷却装置,所述冷却装置可折叠地连接在一起,从而适配在饮料容器内部。
93、一种饮料容器,其包括饮料和根据第79-91点中任一点的冷却装置或者根据第92点的冷却装置组。
94、根据第93点的饮料容器,其中,所述第二膜在用二氧化碳冲洗所述容器时,在将所述饮料填充到所述饮料容器中时,或者在所述饮料的巴氏灭菌时破裂。
95、根据第93-94点中任一点的饮料容器,其中,所述第一膜在打开所述饮料容器时破裂。
96、一种生产冷却装置的方法,所述方法包括下述步骤:
提供第一箔,
将由水填充的启动器置于所述第一箔的预定位置,
将第一反应物和第二反应物置于所述第一箔的所述预定位置上,
将第二箔布置在所述第一箔的相对侧,及
通过绕着所述预定位置焊接而封闭所述第一和第二箔。
97、一种生产冷却装置的方法,所述方法包括下述步骤:
提供第一可破裂的膜,
通过将第二可破裂的膜置于所述第一可破裂的膜之上而在所述第一可破裂的膜上形成内部舱室,
利用能够加压化学激活剂的组分填充所述内部舱室,
通过将所述第一可破裂的膜焊接到所述第二可破裂的膜上而封闭所述内部舱室,
提供第一箔,
通过将所述第一可破裂的膜置于所述第一箔上并使得所述第二可破裂的膜面向所述第一箔而在所述第一箔上形成外部舱室,
利用所述化学激活剂填充所述外部舱室,
通过将所述第一可破裂的膜焊接到所述第一箔上而封闭所述外部舱室,
将第一反应物和第二反应物置于所述第一箔上靠近所述外部舱室的位置,
将第二箔布置在所述第一箔的相对侧,及
通过绕着所述外部舱室焊接而封闭所述第一和第二箔。
98、根据第96点的方法,其中,所述方法还包括:
将水溶性膜置于所述第一反应物和所述第二物之间。
99、根据第96-98点中任一点的方法,其中,所述方法还包括第79-91点中任一点的特征。
Claims (34)
1.一种用于存储饮料的容器,所述容器具有容器体和封口并且限定内部舱室,所述内部舱室限定内部容量并且包括特定量的所述饮料,
所述容器还包括冷却装置,所述冷却装置具有限定外壳容量的外壳,该外壳容量不超过33%的所述特定量的所述饮料且进一步不超过25%的所述内部容量,
所述冷却装置包括至少两种分离的、基本上无毒的反应物,当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少3倍的化学计量数生成基本上无毒的产物,
所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物最初相互分离地包含在所述冷却装置中,并且当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟的时间内,引起所述饮料的热能降低至少50焦耳/毫升饮料,
所述冷却装置限定与所述饮料接触的外部冷却表面,并且还包括用于引发所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物之间的所述反应的启动器,以及
所述内部舱室限定包含饮料的内部上半空间以及包含饮料的内部下半空间,所述上半空间内的任一点限定至所述外部冷却表面上的邻接点的最大距离A,所述最大距离A在0.5cm-2.0cm的范围内。
2.根据权利要求1所述的容器,其中,所述下半空间内的任一点限定至所述外部冷却表面上的邻接点的最大距离A。
3.根据权利要求1或2所述的容器,其中,所述内部舱室限定内部表面,所述外部冷却表面限定至少是所述内部表面的区域的3倍大的区域。
4.根据权利要求1或2所述的容器,其中,所述冷却装置限定内部饮料空间,该内部饮料空间至少部分地由所述外部冷却表面封闭,所述内部饮料空间限定所述外部表面的邻接点之间的横向尺寸,所述横向尺寸限定2A的最大距离。
5.根据权利要求1或2所述的容器,其中,所述冷却装置的所述外部表面限定上表面、下表面和封闭所述上表面和下表面的大致呈圆柱形的表面。
6.根据权利要求1或2所述的容器,其中,所述冷却装置的所述外部表面限定上表面、下表面和封闭所述上表面和下表面的波状表面。
7.根据权利要求1或2所述的容器,其中,所述冷却装置的所述外部表面限定上表面、下表面和封闭所述上表面和下表面的中间表面,该中间表面的形状呈环形、螺旋形、回转式或螺线形。
8.根据权利要求1或2所述的容器,其中,最初包括在所述冷却装置中的所述至少两种分离的、基本上无毒的反应物通过水溶性膜彼此隔离,并且所述启动器包括由水或等同于所述饮料的水基溶液填充的第一启动器舱室。
9.根据权利要求8的容器,其中,所述第一启动器舱室是柔性的、可变形的,并且通过压力激活密封件与所述水溶性膜隔离,所述冷却装置初始保持在低压状态,并且当所述压力激活密封件破裂时引发所述反应,该压力激活密封件在所述第一启动器舱室内的压力增加到特定高压之上时破裂,所述低压等于或低于大气压力,所述特定高压等于或高于大气压力。
10.根据权利要求8的容器,其中,当所述第一启动器舱室封闭时,所述第一启动器舱室能够承受压力变化,所述启动器还包括由泡沫产生物质填充的第二启动器舱室,所述第二启动器舱室位于所述第一启动器舱室和所述水溶性膜之间,并且通过压力激活密封件与所述第一启动器舱室隔离。
11.根据权利要求10的容器,其中,所述饮料是碳酸饮料,并且所述第一启动器舱室由气化水或等同于所述饮料的构成碳酸水的气化水基溶液填充,所述冷却装置初始保持在高压状态,并且当所述压力激活密封件破裂时引发所述反应,该压力激活密封件在所述第一启动器舱室外的压力降低到特定低压之下时破裂,所述高压是碳酸饮料的压力,而所述特定低压是大气压力。
12.根据权利要求10-11中任一权利要求的容器,其中,所述第一启动器舱室包括封装在所述第二启动器舱室内的大体上刚性的安瓿。
13.根据权利要求9-11中任一权利要求的容器,其中,所述压力激活密封件包括可爆裂的膜或塞子。
14.根据权利要求8所述的容器,其中,所述水溶性膜配置成层状结构。
15.根据权利要求1或2所述的容器,其中,所述冷却装置至少部分地由塑料箔制成。
16.根据权利要求1所述的容器,其中当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少4倍的化学计量数生成基本上无毒的产物。
17.根据权利要求1所述的容器,其中当所述反应物相互发生反应时引起不可逆的熵增反应,所述熵增反应以比所述反应物的化学计量数大至少5倍的化学计量数生成基本上无毒的产物。
18.根据权利要求1所述的容器,其中当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟的时间内,引起所述饮料的热能降低至少70焦耳/毫升饮料。
19.根据权利要求1所述的容器,其中当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟的时间内,引起所述饮料的热能降低70-85焦耳/毫升饮料。
20.根据权利要求1所述的容器,其中当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过5分钟的时间内,引起所述饮料的热能降低80-85焦耳/毫升饮料。
21.根据权利要求1所述的容器,其中当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过3分钟的时间内,引起所述饮料的热能降低至少50焦耳/毫升饮料。
22.根据权利要求1所述的容器,其中当在所述不可逆的熵增反应中相互反应时,在不超过2分钟的时间内,引起所述饮料的热能降低至少50焦耳/毫升饮料。
23.根据权利要求1所述的容器,其中所述最大距离A在0.5cm-1.5cm的范围内。
24.根据权利要求1所述的容器,其中所述最大距离A是1.0cm。
25.根据权利要求1所述的容器,其中所述内部舱室内的任一点限定至所述外部冷却表面上的邻接点的最大距离A。
26.根据权利要求1或2所述的容器,其中,所述内部舱室限定内部表面,所述外部冷却表面限定至少是所述内部表面的区域的4倍大的区域。
27.根据权利要求1或2所述的容器,其中,所述内部舱室限定内部表面,所述外部冷却表面限定至少是所述内部表面的区域的5倍大的区域。
28.根据权利要求10的容器,其中,所述第二启动器舱室通过一个或多个压力激活密封件与所述水溶性膜隔离。
29.根据权利要求11所述的容器,其中,所述碳酸饮料的压力是2-3巴。
30.根据权利要求13所述的容器,其中,所述塞子是液态金属的塞子。
31.根据权利要求30所述的容器,其中,所述液态金属是合金。
32.根据权利要求30所述的容器,其中,所述液态金属包括镓和/或铟。
33.根据权利要求8所述的容器,其中,所述水溶性膜配置成蜂窝结构。
34.根据权利要求8-所述的容器,其中,所述水溶性膜配置成涂层。
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