CN1188886A - 液体冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种用于冷却一定数量的液体的冷却装置,包括一个用来在压力下容纳和吸收一定数量的气体的吸收剂,气体在该冷却装置内从吸收剂中解吸将引起吸收剂和用来冷却液体的吸收质的温度降低,其中该冷却装置包括一个与待冷却液体以直接热接触方式放置的薄壁容器,该容器包括两张沿其周边连接在一起的相同薄板,从而在薄板之间形成一个用来容纳吸收剂的空腔。传热装置用来保证有效传递在容器壁与其中的吸收剂之间的热量。

Description

液体冷却装置

本发明涉及一种用来冷却液体特别是(但并不仅仅是)罐装或瓶装饮料的装置。更具体地说，本发明涉及这样一种液体冷却装置，在该冷却装置内气体从吸收剂中的解吸所造成的温度降低被用来冷却饮料，如同在欧洲专利0752564中所公开的冷却装置那样。

存在着对用来冷却罐装或瓶装饮料的冷却装置的需求，但它对现有饮料容器应以不需要再增大最小费用为条件。主要的制造厂商还要求一种不必对现有生产线作重大改变的冷却装置。

本发明的目的在于致力于满足这些要求。

因此，本发明提供了一种用于冷却一定数量的液体的冷却装置，包括一个用来在压力下容纳和吸收一定数量的气体的吸收剂，并且在该冷却装置内气体从吸收剂中的解吸将引起吸收剂和用来冷却液体的吸收质的温度降低，其中该冷却装置包括至少一个与待冷却液体以直接热接触方式放置的薄壁容器，以及其中该或每个容器包括两张尺寸和形状基本上相同的薄板，该两张薄板沿其周边连接在一起，从而在该板之间形成一个用来容纳吸收剂的空腔。

这样一种装置很容易用于饮料容器内，并且不需要为此对容器或生产线的设计作出重大改变。此外，这种冷却装置结构简单、费用低并且便于制造。而且，这种冷却容器相对于其容积具有较大的表面积，从而使其冷却效率相对于其容积达到最佳值。

因此，这种冷却容器的容积可以做成最小，使得它无需排换比为达到所要求的冷却效果而必须严格限定的饮料容积更大的饮料容积。

最好是，薄板(它可以是平的)是可以弹性变形的，以便冷却容器可以通过瓶子的颈部或者饮料罐的分配孔插入。

薄板可以用适合的铝或铝合金制成，这种薄板可以沿其周边方便地焊接在一起。另一种办法是，该容器可以包括一个涂敷包围在吸收剂上的酚醛树脂玻璃涂层。

形成冷却容器的薄板还可以通过点焊连接在一起，例如在不围绕其周边的一个或几个位置上。这种布置不但加固了冷却容器的结构，而且还增加了表面积。此外，这些附加的连接点应位于一条直线上以便形成折缝，使冷却容器可以围绕该折缝进行折叠，以便于把该装置插入到饮料容器中。

最好是，该冷却装置包括一个或几个长管，该或每个长管的一端与容器空腔及其中的吸收剂相连通，由此形成一条为从吸收剂中释放出的已吸收气体从中通过的通道。该或每个长管可使来自饮料或其他液体的热量传递给沿其长度流动的气体，该每个长管的长度基本上比容器的最大尺寸更长，后面这个特征使长管可以卷绕在可弹性变形的容器上，以便把它夹持成一个便于插入饮料容器中的紧紧地挤压在一起的构形，和/或使长管这样配置在容器中，使气体从其最远部分(即从离开分配孔最远的位置)流动到分配孔处，从而通过并冷却了容器中的大部分液体。

为了使冷却效果最佳，可以设置从形成冷却容器的薄板的一块或两块上延伸出的传热翅片。

众所周知，大部分吸收剂都是热能的不良导体。因此，由于传至该装在冷却装置内的吸收剂本体中心的吸收剂不良的传热，使得对于一个标准容量的饮料罐的冷却可能是很慢的，常常是一个口渴者所不能接受的。

因此，本发明还提供了一种用于冷却一定数量的液体的冷却装置，它包括一个用来在压力下容纳和吸收一定数量的气体的吸收剂，并且在该冷却装置内气体从该吸收剂中的解吸将引起吸收剂和解吸气体的温度降低，该温度降低可用来冷却该液体，其中该冷却装置包括至少一个装有吸收剂并且以与待冷却液体直接热接触方式放置的薄壁容器和以与吸收剂以直接热接触的由传热材料制成的传热装置，该传热装置适合于传递在容器壁与其中吸收剂之间的热量。

利用这种结构该传热装置能够加速热量向吸收剂本体的中心的传递，以便更有效地发挥由于气体从吸收剂的解吸而造成的温度降低的作用，从而对给定数量的液体提供了更快的冷却。

最好吸收剂是颗粒的形状，例如活性碳颗粒，颗粒受到压紧或压缩以便使吸收剂所占据的容积最小，直到符合于保持一个大体上的多孔结构，从而使气体(在吸收剂是活性碳的情况下为二氧化碳)更易于从吸收剂本体的内部区域内的吸收剂中解吸。

在吸收剂是颗粒形状的场合，传热装置最好也是颗粒形状，并使传热颗粒的平均尺寸与吸吸剂颗粒的平均尺寸有显著的不同。这样一种合成物是特别有利的，因为在传热颗粒显著大于吸收剂颗粒的场合，可把传热颗粒一起组装成一个阵列并把吸收剂颗粒装入在相邻传热颗粒之间的空隙中。这样就可以产生一个其中具有多个在吸收剂本体与其外表面之间的有效传热通道的紧密的多孔结构。最好，传热颗粒通过吸收剂基本上均匀的散布，以便产生一个吸收剂和传热颗粒的基本上的均质体，以及传热颗粒是由铝或铝合金制成的。

另一个办法是，传热装置可以包括一个由传热材料制成的弹性薄板，该薄板以一定尺寸和形状进行配置，以便当设置在薄壁容器内时，在其至少一部分表面积上与容器壁相邻接。利用这种结构，该薄板就在装有吸收剂的容器的外壁与吸收剂的内部之间提供一条良好的传热通道。

在一个特别结构简单和费用低廉的实施例中，该冷却装置大致为一个圆筒形状，并且弹性薄板在放入其中后基本上采取字母“S”的形式。

另一个方法是，传热装置可以包括一个由传热材料制成的传热翅片装置，该翅片装置的尺寸和形状必须配置成当设置在薄壁容器内时，可以与容器的壁相接触。这种翅片装置可以通过把冷却装置的内部再分成几个用来容纳吸收剂的独立隔间而形成。

为了完成解吸过程(当吸收剂降低到大气压力时，通常还有大量吸收气体遗留着)或加速这个过程，冷却装置可以包括一个装有一种气体的容器，与“冷却”气体(例如氦、氙或氢都是优先于二氧化碳被活性碳所吸收的，因此使用氦作为冲洗气体可以降低在吸收剂周围的空隙中的二氧化碳的局部压力，由此引出更多的二氧化碳来解吸，从而提供了进一步的冷却)相比，该气体是由吸收剂所优先吸收的，该配置最好朝着解吸过程的末尾，释放该优先吸收的气体并且由吸收剂吸收，从而使吸收剂解吸该“冷却”气体。

所涉及的热量可以是很大的并且可能提供如通过把吸收剂的压力降低到大气压力所提供的冷却的1/3那么多的冷却。这种配置不但可以全部利用主冷却气体(该优先吸收的气体有利的是比主“冷却”气体具有较低的吸收热，从而使放热的吸收热大于吸热的解吸过程所需要的匹配热量)，而且还可以用来加速主解吸过程，从而加速了液体的冷却。

本发明当设置有上述的冷却装置时，还可以包括一种液体储存器。

下面本发明将通过一个实例并参照附图来描述，附图中：

图1是本发明的冷却装置的第一实施例的示意图；

图1a是图1中的冷却装置的侧视立面图；

图2是本发明的冷却装置的第二实施例的示意图；

图3a，3b和3c是本发明的冷却装置的第三实施例的示意图；

图4是本发明的冷却装置的第四实施例的剖视简图；

图5是本发明的冷却装置的第五实施例的剖视简图；

图6a和6b是本发明的冷却装置的第六实施例的斜切的横断面平面简图；以及

图7是装有用于补充冷却的气体冲洗装置的冷却装置的示意图。

图1和2中所示的冷却装置包括用来盛装一种可以容纳和吸收某种气体(例如二氧化碳)的适当的吸收剂(例如活性碳)的薄壁容器2。该冷却作业过程(它本身不是本发明的特征)如下：把装有和被吸收气体一起的吸收剂的冷却容器2安置在承压液体储存器内，然后把该储存器密封；在打开该储存器时，在该储存器中的压力(通常约10巴)被释放，该压力降引起气体从吸收剂中的解吸。解吸气体被释放到大气压力，这个造成吸收剂和解吸气体的温度显著下降的吸热解吸过程对液体起了冷却作用。

图1和2中的安装在液体储存器(未示出)内部并且与待冷却液体直接热接触的冷却容器2是用两张矩形的薄铝(或铝合金)板4沿其周边边缘6焊接在一起而制成的。此外，还采用了点焊接点8把两张铝板4连接在一起以形成一个“床垫”型构形。这种结构型式不但可以使容器2加固，而且可以使每个点焊接点8的邻近区域的表面积增加。

示于图1和2中的容器2的构形能以所需要的最小容积有效地组合一个较大的表面积，该所需要的最小容积能盛装足够的吸收剂以便给出所要求的冷却效果并且允许冷却气体自由地吸收和解吸。使容器2的容积制成最小是很重要的，因为这样可以无需从其内存放有液体的储存器置换太多的液体。使容器2的表面积制成最大也是很重要的，因为这样可以使冷却效率最佳并且可以使冷却所要求数量的液体所化的时间减少。此外，表面积增加可使容器2在液体储存器内沿尽可能大的竖直距离上延伸，以便当打开液体储存器(通常此时它处于使分配孔位于最上方的一位置上)时，使从该容器的上部通过传导而冷却的液体的下降流最大，从而有助于提高冷却效率。

点焊接点8应这样配置，使得围绕它们所形成的折线C可以将容器2折叠成例如Z形折叠或者手风琴式折叠，以便易于把容器2例如通过液体储存器(未示出)的分配孔插入该储存器中。薄板4具有足够的弹性，以至可以使插入后的折叠着的容器2“张开”，这样就改进了待冷却液体在那里的流动并且能把冷却容器2在液体储存器内固定或楔紧就位。

沿着冷却容器2的一条边缘6上具有多个与长管12相连接的出口10。从容器2内的吸收剂释放出的气体经过出口10离开容器2并且穿过长管12，当该气体这样流动的同时就使液体冷却。长管12终止或邻接于液体储存器的分配孔(未示出)或该孔的附近位置，并且在储存器打开时通向大气以便分配。

长管12具有足够的长度以致可以穿过该储存器中相当大的部分的液体再伸出，从而使从其中通过的解吸气体的冷却效果达到最大。最好，长管12的长度足够长，以便允许冷却容器2安装在储存器中而使出口10位于离开储存器分配孔(未示出)尽可能远的位置上。

最好是，长管12的长度还足以卷绕在冷却容器2上，因而当容器被插入储存器内时，该长管就可以把该折缝或折叠的容器2暂时紧紧地夹持在一起，此后，该薄板4的弹性起作用，使容器2张开或展开，从而把容器在储存器中固定就位和/或防止它在分配作业期间不合要求地通过和/或阻塞分配孔。

在图1和2中示出的容器2同样可以适用于罐装或瓶装饮料。图1中的容器2最好围绕折缝C以平行于其短边的方式进行折叠，或者围绕一条平行于该短边的轴线卷成螺旋形，以便在使设置有出口10的这条边缘处于最前面的情况下把容器2通过液体储存器的分配孔插入该储存器中，从而使该边缘在容器装入后处于与分配孔相距最远的位置上。图2中的容器2最好围绕折缝C折叠，或者围绕一条平行于容器2的长边的轴线卷成螺旋形，以便插入液体储存器中。

上述冷却装置具有许多优点；它的结构简单，并且便于制造。它便于插入现有的液体储存器中，即使要通过很小的孔进入其中也行，并且不需要改变标准储存器的结构就能简单地插入。因此，例如就在该储存器用液体充满的前夕，无需对现有生产线作重大改变就可以实现这种冷却装置的插入。这种冷却装置的形状和结构也保证了在使用时的快速和有效。

根据本发明的这个方面的特征，上面已经介绍了两个具体的实施例，本领域技术熟练的人将会理解到，本发明还可以包括其他不同的变更方案。例如，在图3a中所示的冷却装置包括了一组冷却容器2’，每个容器都具有相同的尺寸和形状以及每个容器都装有一个相同形状和尺寸的具有一个星形中央切口的活性碳吸收剂20的“块”(见图3b)。冷却容器2’包括薄铝板4制成的圆盘，这些圆盘围绕其圆周连接在一起从而形成了一个圆筒形容器2’，这些板4在吸收剂20与在储存器24中的液体22之间形成了一条传热通路。另一个办法是，一组吸收剂“块”可以装在一个单独的圆筒形容器中：在这样的配置中，每块吸收剂的上和/或下表面上都加工有凹槽以便允许解吸气体朝向容器的圆周壁作自由运动。最好是，每个吸收剂“块”的圆柱表面都经过研磨，使气体沿圆筒形容器壁容易通过，因而提高了传热和冷却效率。

该薄板4不一定需要形成如图1和图2中示出的矩形，它们可以用任何形状所取代，只要该形状适合于形成对于某个具体用途是合适的任何形状的容器。因此，该薄板可以圆形的、圆筒形的(即形成一个具有一个开口端的圆筒体的容器)或者任何其他的形状。本发明并不只限于具有冷拔状态的平板4的冷却装置，并且应当对词“板”作出相应的解释。例如，该容器可以通过直接把酚醛树脂玻璃涂层沉淀在吸收剂上而制成，它可以作成任何适当形状(例如在图3a-3c中所示的形状)。出口的数目和布置也不需要如附图中所示出的那样，因为例如在某些用途中，与通过多个出口以形成快速的情况相反，只需要提供一个单独的出口和提供缓慢的冷却。薄板4(虽然便于用铝或铝合金制成)也可以用其他材料制成，如前所述，本发明特别适合于冷却罐装或瓶装饮料，但并不受此限制。因此，本发明的冷却装置不但能够冷却除饮料外的其他液体和除液体外的实际物质(例如固体或半固体食品或药品或化学制品等)，而且它还适合于用最小的改变提供了热效应(对此本领域技术熟练的人将很容易理解)。根据以上所述，该词“液体”当用于权利要求书中时应当作出相应的解释。

图4示出了一个配置在一个标准的饮料罐(具体地用虚线5示出)内的冷却装置1，该冷却装置包括一个用铝制成的薄壁圆筒形容器3。冷却装置1具有一个气体释放阀7，该阀可使气体从置于容器3内的吸收剂中解吸以便产生冷却作用。薄壁容器3中装有吸收剂9(例如活性碳)的颗粒，并将尺寸小很多的铝或铝合金11的颗粒插入在相邻吸收剂颗粒9之间的空隙中(为图形清晰起见，这些颗粒的尺寸都已放大并且用大体上的球形来表示它们)。这些碳和铝颗粒9，11装填在一起，从而在容器3的壁与容器中部的吸收剂之间提供了多条良好的传热通道，同时保持了足够的多孔结构，以便让从中通过的气体进行解吸。

图5中所示的冷却装置1’也包括一个具有气体释放装置7和装有适当的吸收剂13的薄壁容器3。在该实施例中，一个铝合金的弹性薄板15装入容器3中以便呈弹簧状变形，此图中示出的是字母“S”形。薄板或弹簧15在容器3的中央区域内的吸收剂13与容器3的壁之间，特别是在那些壁与弹簧相接触的区域(17，19，21)处提供了一条传热通道。

图6a和6b中示出的冷却装置1”也包括一个薄壁容器3，该容器通过几个翅片33被再分成几个独立的隔间，每个隔间都装有吸收剂13(翅片的数目和布置是一个简单的设计问题，并且可以不象如图中所示的情况)。翅片33中的每个翅片都与容器3的壁相接触，并且至少相互间沿轴35作热接触。可以看出，图6中示出的是一个基本上为圆筒形的冷却装置1”(图6a是一个平面图)，在本领域技术熟练的人都知道这种结构可以通过铝或铝合金经挤压而成，并且只要把它们切成一定长度，装满吸收剂，封闭其端部以及装上用来可选择地释放已吸收气体的适当的气体释放装置就可以形成一个廉价的和热效率高的冷却装置。

图7示出了一个形成一个饮料罐(用虚线示出)的一部分的冷却装置47，在其中驱动一个位于该罐底部的阀41就可推动一个装有承压氦气的气筒42向上，该筒位于一个管43内，该管的顶部被弯向一侧。氦气筒42具有一个当与管43的弯曲端接触时易于折断的脆性的颈部44。颈部44的断裂将造成氦气被释放到活性碳吸收剂45中，因而引起了二氧化碳的解吸。块46表示吸收剂块的螺纹末端，以便与冷却装置3的壁保持良好的热接触，并且可以增加气体的通道。

对于在本领域技术熟练的人来说显而易见的是，在图4至图7中所示的实施例仅仅是对本发明的一般原理的说明，即对于提供用来传递在冷却装置内的吸收剂内部区域与表面之间的热量的传热装置和提供用来进一步促进和/或加速却冷却气体的解吸的冲洗装置的说明，并且上述所说明和图示的简单实施例可以单独使施用，也可以以任何组合形式使用。此外，该冷却装置适用于可脱开地装配在饮料容器中的一个特殊形状的凹座内(即不与液体直接热接触)，从而使两个或更多个这样的冷却装置可以用来连续地冷却该饮料，因而实际上把容器置于与液体直接热接触并不是必需的，说得确切些，这是一个较佳的特征。

Claims (29)

1.一种用于冷却一定数量的液体的冷却装置，包括一个用来在压力下容纳和吸收一定数量的气体的吸收剂，并且在该冷却装置内气体从该吸收剂中的解吸将引起该吸收剂和用来冷却该液体的吸收质的温度降低，其中该冷却装置包括至少一个与该待冷却液体以热接触方式放置的薄壁容器，以及其中该或每个容器包括两张尺寸和形状基本上相同的薄板，该两张薄板沿其周边连接在一起，从而在该薄板之间形成一个用来容纳该吸收剂的空腔。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，该薄板是平的。

3.如权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，该薄板是可弹性变形的。

4.如权利要求1-3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，该薄板用铝或铝合金制成。

5.如权利要求4中所述的冷却装置，其特征在于，该薄板是沿其周边焊接在一起的。

6.如前述任一项权利要求所述的冷却装置，其特征在于，该薄板除沿其周边边缘外，还在一点或多点位置上补充连接在一起。

7.如权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，所述的点排成一直线，以便形成该容器可以围绕其折叠的折缝。

8.如前述任一项权利要求所述的冷却装置，其特征在于，该冷却装置包括一个或几个长管，该或每个长管在一端与该容器空腔及在其中的该吸收剂相连通，由此形成一条在已吸收气体从该吸收剂中释放时该气体从中通过的通道。

9.如权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，该或每个长管基本上比该容器的最大尺寸更长。

10.如前述任一项权利要求所述的冷却装置，其特征在于，该冷却装置包括一个或多个从至少一张薄板向外延伸的传热翅片。

11.如前述任一项权利要求所述的冷却装置，其特征在于，该冷却装置包括多个配置成一组的容器。

12.如权利要求11所述的冷却装置，其特征在于，每个容器具有相同的尺寸和/或结构和形状。

13.如前述任一项权利要求所述的冷却装置，其特征在于，该冷却装置包括以与该吸收剂直接热接触的方式由传热材料制成的传热装置，该装置适合于传递在该容器壁与其中的该吸收剂之间的热量。

14.一种用于冷却一定数量的液体的冷却装置，它包括一个用来在压力下容纳和吸收一定数量的气体的吸收剂，并且在该冷却装置内气体从该吸收剂中的解吸将引起该吸收剂和解吸气体的温度降低，该温度降低可用来冷却该液体，其中该冷却装置包括至少一个装有该吸收剂的薄壁容器和以与该吸收剂直接热接触方式由传热材料制成的传热装置，该传热装置适合于传递在该容器壁与其中的该吸收剂之间的热量。

15.如权利要求13或14所述的冷却装置，其特征在于，该吸收剂以压缩颗粒形式存在。

16.如权利要求15所述的冷却装置，其特征在于，该传热装置以颗粒形式存在，该传热颗粒的平均尺寸与该吸收剂颗粒的平均尺寸是显著不同的。

17.如权利要求16所述的冷却装置，其特征在于，该传热颗粒基本上均匀地散布在该吸收剂中。

18.如权利要求13-17中任一项所述的冷却装置，其特征在于，该传热装置包括一个至少在容器的一部分表面积上与该容器壁接触的由传热材料制成的弹性薄平板。

19.如权利要求18所述的冷却装置，其特征在于，在该容器内的该弹性薄板基本上以字母“S”的形状存在。

20.如权利要求13-19中任一项所述的冷却装置，其特征在于，该传热装置包括一个由传热材料制成的翅片装置，该翅片装置以一定尺寸和形状配置在该容器内，以便提供至少两个与该容器的该壁相接触的点。

21.如权利要求20所述的冷却装置，其特征在于，该翅片装置以一定的尺寸和形状配置在该容器内，以便基本上把该容器的内部再分成容纳该吸收剂的几个独立的隔间。

22.如权利要求20或21所述的冷却装置，其特征在于，该翅片装置是由弹性材料制成的。

23.如前述任一项权利要求所述的冷却装置，其特征在于，该传热材料是铝或铝合金。

24.如前述任一项权利要求所述的冷却装置，其特征在于，该容器适合于以与待冷却液体直接接触的方式放置。

25.如前述任一项权利要求所述的冷却装置，其特征在于，该冷却装置包括用于把第二气体释放到该吸收剂中的装置，该第二气体比该第一气体更优先地为该吸收剂吸收，由此加速和/或完成了该第一气体的解吸。

26.一种用于冷却一定数量的液体的冷却装置，包括一个用来在压力下容纳和吸收一定数量的第一气体的吸收剂，并且该第一气体在该容器内从该吸收剂中的解吸将引起该吸收剂和该解吸的第一气体的温度降低，该温度降低可用来冷却该液体，其中该冷却装置包括用于把第二气体释放到该吸收剂中的装置，该第二气体比该第一气体更优先地为该吸收剂吸收，由此加速和/或完成了该第一气体的解吸。

27.如权利要求25或26所述的冷却装置，其特征在于，该第一和第二气体以及该吸收剂处于这样的关系，使得该第一气体的解吸的比热不小于该第二气体的吸收的比热。

28.一种装有如前述任一项权利要求所述的冷却装置的液体容器。

29.一种基本上如上文所说明和附图所示的冷却装置。

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