CN1233578A - 带有嵌套式冷却剂腔室和饮料腔室的自冷却液体容器 - Google Patents

Abstract

一种包含一个饮料腔和一个嵌套式冷却剂腔的自冷却饮料容器。由于膨胀的冷却剂与饮料腔之间进行热传递,因而可利用释放冷却剂来对饮料产生冷却。冷却剂腔室完全独立并贴合于形成在饮料腔室内的凹部中,从而不但增强了饮料腔室与冷却剂腔室之间热传递,而且增强了盛装受压冷却剂的壁厚及壁的强度。

Description

带有嵌套式冷却剂腔室和饮料 腔室的自冷却液体容器

本发明涉及对自冷却液体容器的改进，比如对饮料容器。

已知的自冷却液体容器通常包括盛装被冷却饮料的第一腔室，与第一腔室热接触用来盛装冷却剂的第二腔室，一个具有为从第二腔室释放出的冷却剂提供膨胀空间的第三腔室的冷却剂扩散装置，和一个用来在冷却剂区到扩散区之间形成流体通道的冷却触发装置。作为在扩散区的冷却剂和饮料腔室中液体之间热接触的结果，通过从第二腔室释放冷却剂来绝热冷却第一腔室中的液体。

美国Aitchison等人的专利NOs.5,214,933和Oakley的专利NOs.5,555,741都委托了本发明的代理人并且本申请参考了这两篇专利，均公开了自冷却容器。

Aitchison等人的专利公开了一种延伸到饮料容器内部液体区的盒型冷却剂腔室，此设计在被冷却液体与冷却剂盒之间提供了一定的热传递面积。但是，必须防止冷却剂泄漏到液体容器中的可能，虽然可能性很小。

Oakley的专利公开了一种与饮料盛装腔底部为一整体的冷却剂腔室。这种一体化设计省去了分开制造，储存及组装配套构件的必要。但是，整体冷却剂腔的腔壁必须足够厚以安全地盛装受压冷却剂，从而增加了容器的成本。另外，在制造过程中一体化设计需要把相对较昂贵的冷却剂，在巴氏灭菌和最后质量控制检验之前装入容器。如果一个容器被发现有某些缺陷，它将被从生产线上除去，而其中填充的冷却剂要么被抛弃，要么被回收，造成巨大的浪费。

法国Sterne的专利NO.513,015公开了一种用一个密封式腔室来盛装化学物质的饮料瓶或者其他液体容器，该化学物质混合后发生反应来加热或冷却与该腔室接触的液体。这种密封式腔室是一个位于液体容器内相似形状凹槽中的常规独立圆柱结构。密封式腔室中的物质保留于腔室内，甚至在它们混合并开始化学反应后也保留于腔室内。因而化学物质泄漏到液体腔中是一个潜在的危险。另外，这种腔室不能从液体容器中拿出，使得其必须与容器一起制造。还有，密封式腔室在化学反应发生后不能被重复使用。腔室的处理也将是个问题，它取决于该腔室的完整性和其内装化学物质的性质。另外，该腔室也没有被设计用来承受液态冷却剂和其他受压物质特有的储存压力。

因此，提供一种具有一个与饮料盛装腔完全分离并可拆装冷却剂腔室的自冷却液体容器，是在自冷却液体容器技术上的一个改进。

图1表示了本发明的自冷却液体容器，它是与常规饮料容器，比如软饮料罐，在大小和形状上大体相同的优化结构。本发明的饮料容器与Aitchison等人和Oakley的专利中所公开的大体相似，只是增加了一些附加特征，即一个嵌套贴合在饮料腔上形成的凹部中的完全独立并可重复利用的冷却剂腔室，和一个布置于容器底部圆形空腔内的冷却触发装置。

一种典型的自冷却液体容器包括由其器壁形成内部液体区的第一腔室，由其器壁形成内部冷却剂区的第二腔室，带有形成与第一、第二腔室相邻接扩散区装置的冷却剂扩散装置，以及一个冷却触发装置，可选择性地形成一个从第二腔室的冷却剂区到扩散区的流体通道。扩散区包括一个与冷却剂区相邻接并由冷却剂腔室壁的邻接部分隔开的第一部分，和一个与液体区相邻接并由液体腔室壁的邻接部分隔开的第二部分。扩散区和液体区通过所述液体腔室壁的邻接部分导热连接。扩散区大体封闭但与容器外部相连通。冷却剂流体通道由冷却剂腔室壁的邻接部分形成。

根据本发明，第一腔室包括一个至少从第一腔室壁部分延伸到第一腔室液体区的凹入部分。第二腔室适合以嵌套结构贴合在第一腔室的凹入部分内，并且还适合从第一腔室的凹入部分取出和装入。

冷却剂腔室适合盛装及释放受压材料，比如液态冷却剂。冷却剂腔室最好是一个至少有一个可以装入和释放受压材料开口的盒形容器。在最佳实施例中，冷却剂盒适合于在受压材料从中释放后可重复利用。

冷却触发装置被选择性地与冷却剂腔室的扩散区相接触，以便在冷却剂盒上打开一个开口并从此处释放冷却剂。

第一腔室的凹入部分最好沿着第一腔室和容器的主轴延伸。冷却剂腔室和饮料腔室的凹入部分在尺寸和形状上大体相同，以便相应腔室的相应壁部能嵌套在一起，并具有象单层壁结构那样盛装受压冷却剂的功能。在最佳实施例中，冷却剂盒和第一腔室的凹入部分的壁从主轴以一个额定的角度略微倾斜，以便冷却剂盒方便地从凹入部分拔出和插入。

在另一个最佳实施例中，冷却剂盒和第一腔室的凹入部分之间用导热材料填充，以增强冷却剂和饮料之间的热传递。

通过参考下面的详细描述并结合附图来阅读，本发明的这些及其他特征将被充分理解。

本发明通过下面的说明书及附图做进一步描述：

图1是依据本发明的自冷却饮料容器的透视图；

图2是图1所示自冷却饮料容器的剖视图。

图1表示了一个自冷却饮料容器10，比如盛装果汁，碳酸软饮料，啤酒及类似物。此容器在其顶壁上有普通的开口薄片，并且通常与此类容器常规的外部尺寸及形状相似。本发明的每一种构件最好从铝，钢，铝和钢或其他金属或金属合金，塑料或任何具有足够强度、导热性并便于回收的其他材料中选择。

如图2中清晰所示，本发明的容器10被分为两个腔室，包括一个一般用来盛装饮料的液体腔室12的外腔室，和一个形成冷却剂腔室14的内腔室。

饮料容器12由圆柱型侧壁16限定，通常还包括顶壁17，具有拱曲形状的环形底壁18，和第一腔室的凹入部分20，该凹入部分最好从底壁18至少部分延伸到第一腔室的液体区内。凹入部分20最好在饮料腔室内大体呈同心布置并与该腔室主轴X同轴。

冷却剂腔室14通常最好是由圆拱端部形成的圆柱型以提供足够的强度来盛装受压材料，比如液态冷却剂。在冷却剂腔室14底部有一个开口19，通过它冷却剂可以被引入和被释放。该开口可以是一个可用刺穿装置穿透的可再封薄膜，或一个可选择地触发来释放冷却剂腔室中物质的阀。

冷却剂腔室应适合于贴合在凹入部分20中，如图2中非常清楚的表示，以便在冷却剂腔室和液体容器之间提供最大的接触，从而得到最大量的热传递。

凹入部分20和冷却剂腔室14的壁最好能与主轴X平行的竖轴Y以一个额度的角度θ倾斜，以便冷却剂腔室能从凹入部分较方便地拔出和插入。这种结构常用于可套叠的容器，比如纸杯及其类似物。在最佳实施例中，相对于标称竖轴Y的倾角θ至少应约等于1度。

冷却触发装置22布置在容器的圆顶形底18下面。更详细地说，为了从开口处释放冷却剂并开始冷却液体容器12中的物质，冷却触发装置22可选择性地与冷却剂腔室14的下部接触从而打开冷却剂腔室的开口19。

在最佳实施例中，冷却触发装置22与冷却剂腔室底部螺纹连接。在图1所示实施例中，刺穿装置26与冷却剂腔室的开口19充分对准。朝着冷却剂腔室方向旋动冷却触发装置22将导致刺穿装置26穿透开口，并使得冷却剂腔室中的物质通过该开口释放到扩散区24，扩散区24在冷却触发装置22和液体容器与冷却剂腔室底部之间形成。在另一个实施例中，冷却触发装置可以被选择地通过向上推而与冷却剂腔室接合，并接触，在开口19已被打开用来释放冷却剂后，允许容器底部的自然弹力作用使得冷却触发装置恢复到原来既定位置。

扩散区24占据了液体容器圆顶形底18下面体积的绝大部分，这种结构使得从冷却剂腔室释放出的受压冷却剂可以扩散和汽化。在最佳实施例中，扩散区24与液体容器12真正地导热接触，以便在扩散的冷却剂和液体容器12内的饮料之间产生热传递。扩散区24虽然被大体上密闭但包含有一个或多个与容器外部连通的排气孔28，用来在汽化的冷却剂温度大体达到周围温度后将汽化的冷却剂排到空气中。

冷却剂腔室14事际上是一个独立装置，可以根据需要从饮料容器的凹入部分20拔出或插入，比如在饮料容器制造和回收过程中。

冷却剂腔室14和饮料容器的凹入部分20都最好由没有接缝的连续结构制造。无接缝结构可以使得套叠腔室14,20形成贴合的双层壁，这一点不仅对于强度来说是最适合的，而且通过它进行热传递也是最优的。更具体地说，无接缝结构对于饮料腔室和冷却剂腔室的一个优点是，它可以消除在容器内饮料与未经钝化处理的金属表面之间发生化学反应的危险。

冷却剂腔室14被设计成可用于套叠，从而在其被装入时可以与饮料腔室12上凹入部分20的壁大体上贴合。冷却剂腔室在饮料容器的凹入部分中的贴合使得两腔室之间的任何间隙和隔离空间都极小，从而提供了套叠腔室的最大直接接触。为了增加两腔室之间的热传递，可以在两腔室之间的空隙处填充导热材料30，比如导热环氧树脂或润滑油。

冷却剂腔室14包括一个内部冷却剂区32，用来盛装预定量冷却剂，最好是在受压状态下和以液态形式，比如氢氟烃类(HFCs)，二氧化碳或其他适合的液态冷气剂。

由饮料腔室内壁形成的液体区用来盛装需被冷却的饮料，并且借助于一个常用的模切拉环装置34供消费者使用。

位于冷却触发装置22和液体容器与冷却剂腔室底部之间的扩散区24，通过饮料容器底部的排气孔28受正常大气压的影响。

根据本发明最佳实施例在对容器内饮料进行冷却的操作中，冷却触发装置22向上旋动以使得刺穿装置穿透冷却剂腔室14的开口19。冷却剂从冷却剂腔室释放出来暴露在正常大气压之下，便迅速汽化并膨胀并通过开口进入扩散区24，在那儿减速并吸热。作为由冷却剂蒸汽汽化和绝热膨胀产生制冷的结果，冷却剂腔室14和饮料腔室12的圆顶形底18被冷却。进而饮料腔室中的饮料在热传递作用下被冷却。

用来控制冷却效率的冷却剂蒸汽排放速度，由开口19的直径，扩散区24的体积，形成扩散区的表面积，及排气孔28的大小所决定。

总之，可以看到冷却剂腔室处于饮料腔室凹入部分中这种套叠结构的一些优点。首先，分离的冷却剂腔室可以与饮料腔室分开制造，分开装料以及分开储存，因而具有灵活性和一定的经济优势。第二，因为分离的冷却剂腔室可以在饮料容器已经过最后检验，鉴定，装料后和/或，如果有必要，也可在容器中的饮料经过巴氏灭菌后的装入饮料容器中，因而保证了冷却剂不被装入那些最终未能使用的容器。第三，因为分离的冷却剂腔室也可在新的饮料容器中重复使用，因而可以降低容器的总成本。第四，冷却剂腔室和饮料腔室如果分开，可以用不同的材料制造。制造饮料腔室的最好材料包括铝和钢等，而制造冷却剂腔室的最好材料包括导热性塑料等。利用塑料制造冷却剂腔室可以采用相对较便宜的塑料注射成型工艺代替传统的金属制造工艺，比如拉伸、挤压和冲击成型。第六，利用套叠的两分离腔室形成双层壁有助于降低受压冷却剂容器的成本。两个相对较薄的贴合壁的组合强度至少与一个价格昂贵的单层厚壁的强度相当。第七，因为冷却剂腔室和饮料腔室之间贴合并且不存在任何间隙，尤其是在它们之间填充了导热材料后，增加了它们之间热传递的潜力。所以两腔室壁的贴合在导热性和结构方面具有同单层壁一样的性能。第八，冷却剂腔室和饮料腔室的无缝结构消除了容器中的饮料与饮料腔室的任何部分发生化学反应的可能，比如容器内缝处未经钝化处理的金属。因为容器中的饮料相对具有腐蚀性，所以未经保护或钝化处理的容器内表面与饮料之间的任何化学反应都会对饮料的质量和味道产生不利影响。

在不脱离本思路或其重要特征的条件下本发明也可以其他具体方式实施。因此本实施例被认为包含了直观的但未加以限定的所有方面，本发明的范围也由附带的权利要求指明而非前面所述。所有与权利要求等效的在方式和范围方面的变化均意味着已包含在内。

Claims (13)

1．一种自冷却液体容器，包括由其器壁形成内部液体区的第一腔室，由其器壁形成内部冷却剂区的第二腔室，和用来使所述第二腔室中冷却剂冷却所述第一腔室中液体的发生装置，其特征在于：

所述第一腔室包括一个至少从所述第一腔室壁部部分延伸到所述液体区的凹入部分，

所述第二腔室适合以嵌套结构贴合于所述第一腔室的所述凹入部分内，并且所述第二腔室还适合于从所述第一腔室的所述凹入部分取出和装入。

2．根据权利要求1所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述第二腔室中冷却剂冷却所述第一腔室中液体的发生装置包括，一个带有形成与第一、第二腔室相邻接扩散区装置的冷却剂扩散装置，和一个用来选择性地形成一个从所述第二腔室的所述冷却剂区到所述扩散区流体通道的冷却触发装置，所述扩散区大体封闭但与所述容器外部相连通。

3．根据权利要求2所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述扩散区包括一个与所述冷却剂区相邻接并由所述冷却剂腔室所述壁的邻接部分隔开的第一部分，和一个与所述液体区相邻接并由所述液体腔室所述壁的邻接部分隔开的第二部分，所述扩散区和液体区通过液体腔室所述壁的邻接部分导热连接，从所述第一腔室的冷却剂区到扩散区的流体通道由冷却剂腔室所述壁的邻接部分形成。

4．根据权利要求3所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述第二腔室适合于盛装受压材料及将所述受压材料释放到所述扩散区。

5．根据权利要求4所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述第二腔室由一个至少有一个可以装入和释放所述受压材料开口的盒形容器组成。

6．根据权利要求5所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述冷却触发装置被选择性地与所述第二腔室的所述冷却剂扩散区相接触，所述冷却触发装置与所述第二腔室的接触导致所述开口被打开来从所述第二腔室释放所述受压材料。

7．根据权利要求6所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述第二腔室适合于在所述受压材料从中释放后重复利用。

8．根据权利要求7所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述第一腔室的凹入部分沿着所述第一腔室和所述容器的主轴延伸。

9．根据权利要求8所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述第二腔室和所述第一腔室的所述凹入部分具有大体相同的尺寸和形状，当所述第二腔室与所述第一腔室的所述凹入部分接合时，所述第二腔室的壁与所述第一腔室的所述凹入部分的壁大体呈邻接关系。

10．根据权利要求9所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述第二腔室的壁与所述第一腔室的所述凹入部分的壁相对于所述主轴倾斜一个额定的角度θ，以便于所述第二腔室从所述第一腔室的所述凹入部分取出和装入。

11．根据权利要求9所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述额定角θ至少约等于1°。

12．根据权利要求11所述的自冷却液体容器，其特征在于：所述第二腔室的壁与所述第一腔室的所述凹入部分的壁之间用导热材料填充。

13．一种自冷却液体容器，包括由其器壁形成内部液体区的第一腔室，由其器壁形成内部冷却剂区的第二腔室，一个带有形成与第一、第二腔室相邻接扩散区装置的冷却剂扩散装置，和一个冷却触发装置，所述扩散区包括一个与所述冷却剂区相邻接并由所述冷却剂腔室所述壁的邻接部分隔离的第一部分，和一个与所述液体区相邻接并由所述液体腔室所述壁的邻接部分隔离的第二部分，所述扩散区和所述液体区通过所述液体腔室所述壁的所述邻接部分导热连接，所述扩散区大体封闭但与所述容器外部相连通，所述冷却触发装置可选择性地通过与所述冷却区所述壁的邻接部分形成一个从所述第二腔室的所述冷却区到所述扩散区的流体通道，其特征在于：

所述第一腔室包括一个至少从所述第一腔室壁部部分延伸到所述液体区的凹入部分，

所述第二腔室适合以嵌套结构贴合于所述第一腔室的所述凹入部分内，并且所述第二腔室还适合于从所述第一腔室的所述凹入部分取出和装入。

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