CN1639520A - 自动冷却包装和相连的起动装置 - Google Patents

Abstract

自动冷却的饮料包装，包括第一空腔(10)和第二空腔(20)以及第三空腔(30)，该第一空腔(10)容纳有消费饮料，该第二空腔构成了一个热交换器并且容纳有冷却液体和其蒸汽，该第三空腔(30)容纳了一些吸附泵送所述蒸汽的装置和一些使得所述第二空腔与所述第三空腔连通的连通装置(40)，其特征在于，所述的第二和第三空腔具有一个公共壁(25)，该公共壁(25)与连通装置连成一整体，所述的连通装置(40)由一个防止返回的阀门(42)构成，所述防止返回的阀门(42)能够抵抗所述第二空腔侧面上施加的压力，并且通过第三空腔侧面上施加的力的作用被打开。

Description

自动冷却包装和相连的起动装置

本发明涉及一种包装，该包装通过蒸发和吸附方法将其内含物冷却。这样的冷却方法的原理在于，将一种称为冷却剂的液体在通过泵送所述液体的蒸汽而维持的压力作用下蒸发。本发明用于冷却可食用的产品，例如饮料，冰激琳，但是还用于非食用产品，例如药物或者化妆产品。

本发明特别是用于冷却在罐或者瓶子类型的封闭包装中容纳的饮料。

本发明的一个目标因此允许了在任何地方任何时间以理想温度消费饮料。

通过蒸发和吸附进行冷却的方法是公知的，并且是现有技术中许多研究的目标。所提出的许多装置将一个容纳了一种待蒸发的液体的热交换器与容纳了吸附剂的容器相连，特别是用来在自动冷却饮料包装上应用。

因此，文件US4928495在附图1中给出了一个说明，描述了一种自动冷却包装10的结构(显示为一个罐)，该结构包括一个热交换器16，该热交换器16为细长平面的矩形形状，位于待冷却的饮料中并且与吸附装置22相连。这个文件描述了原理概况，但没有精确指出在考虑到与一次性使用的包装应用有关的经济问题时这样的装置的实施装置。

另外，国际专利申请WO01/11297在附图2a中给出了说明，也描述了一个自动冷却饮料包装，并且精确给出了该热交换器的几何形状以及这样的装置的生产方法和组装方法，其兼顾了高生产率工业的限制。

在这个国际申请中描述的饮料包装包括容纳了消费饮料的封闭的第一壳体10，和热交换器20和容纳了干燥剂24的封闭的第二壳体30。所述的两个壳体是通过一个裙状物29连接的。在所述的两个壳体之间进行连接的装置40必须由切开装置44起动，以便允许实施所述冷却方法，该冷却方法通过将容纳在交换器中的冷却液体蒸汽蒸发和吸附而进行。这些连通装置在图2b中详细示出，包括一个密封装置66，该密封装置66包括两个薄膜70和71，它们彼此相对地设置在所述包装的第一和第二壳体的壁中。所述切开装置44允许了撕开所述的密封装置66，从而将干燥剂容器30与热交换器20连通，因此起动了通过吸附的蒸发作用和对饮料的冷却。

这个文件还描述了生产这样的自动冷却饮料包装的生产方法，特别是构成所述包装的不同元件的组装步骤。容纳了饮料和热交换器20的第一壳体10与容纳了干燥剂的壳体30的组装步骤是特别困难的，因为必须在干燥剂的容器30中并且在密封装置66处保持真空压力，从而吸附反应能够在撕开薄膜70和71时被起动。为此申请WO01/11297提出了将一个油滴73设置在两个薄膜70和71之间，以便确保在组装两个壳体时真空的良好密封。

然而，自动冷却饮料包装以及在申请WO01/11297中描述的方法具有某些缺点。特别是，将干燥剂容器30与热交换器20连通的连通系统并不是最优的。事实上，两个薄膜70和71分别具有相对较大的厚度，这个较大的厚度对于组装所述的包装之前抵抗外部大气压力来说是必须的。另外，这两个薄膜70和71构成了一个双倍厚度，该双倍厚度必须用很大的破裂力才能破裂。本申请精确给出了该切开装置44是通过一个螺钉被致动的。另外这样的密封装置的实施使得所述的包装的组装更困难，特别是需要保持薄膜70和71间的间隙没有空气，而其中的一个相对另一个转动。

本发明的目标是解决现有技术的缺点。

因此本发明提出实现一个基于上述的蒸发和吸附冷却方法的自动冷却包装，并且提出在干燥剂容器和热交换器之间在所述的容器和交换器所共用的壁中设置一个连通装置。所述连通装置包括一个防止返回的阀门，也就是说，抵抗沿一个方向的压力并且在另一个方向中可以容易地开启。

所述防止返回的阀门因此用在干燥剂容器中的真空压力抵抗了大气压力，并且可以通过朝向热交换器的内部的最小的力被开启。

更具体地说，本发明涉及一种自动冷却包装，其包括一个第一空腔，一个第二空腔和一个第三空腔，所述第一空腔容纳了待冷却的产品，所述的第二空腔形成了一个热交换器并且容纳了冷却液体和其蒸汽，所述的第三空腔容纳了一些通过吸附泵送所述的蒸汽的装置和一些使所述的第二空腔和所述第三空腔连通的连通装置，其特征在于，所述的第二和第三空腔具有一个集成到连通装置中的公共壁，所述的连通装置包括了一个防止返回的阀门，该防止返回的阀门能够抵抗在所述第二空腔侧面施加的压力，而通过在所述第三空腔上施加的力的作用而开启。

根据一个特征，所述阀门包括一个位于所述第二空腔侧面的结实的盖子，该结实的盖子将所述第二和第三空腔的公共壁的开口关闭。

根据一些实施例，连通装置还包括阀门的密封装置，密封装置包括一个位于所述结实的盖子和第二和第三空腔的公共壁之间的可变形的密封垫，或者一个真空密封的薄片，该薄片可被撕断地覆盖该结实的盖子并且粘结到第二和第三空腔的公共壁上。

根据一个特征，该阀门被一个挤压杆致动，该挤压杆传递了所述第三空腔的至少一部分相对容纳了连通装置的壁的移动。

根据一个具体实施例，该挤压杆是中空的开口管，允许了在所述杆内部的冷却液体的蒸汽循环。

根据另一个优选实施例的变形，该挤压杆包括一些打开双位阀门的装置，该阀门的第一位置限定出一个变窄冷却液体蒸汽的通道，该阀门的第二位置利用了变宽的冷却液体蒸汽的通道。

根据所述实施例，阀门质量与挤压杆的管的表面积之比为0.5-2g/cm²，和/或者该挤压杆包括一个距离阀门2-5毫米之间的距离设置的停止装置。

根据优选实施例的变形，所述的第二空腔包括将围绕阀门设置的液体-气体相分隔的分隔装置。

根据一个特征，所述空腔是大致圆锥形状，例如其圆锥表面从底部向顶部减小。

根据一个特征，所述空腔被第一空腔的底部和第三空腔的盖子限定。

根据所述实施例，所述第一和第三空腔构成了组装的两个不同的壳体，或者第一和第三空腔构成了单独一个壳体的腔室。

在一种应用中，该包装为消费饮料的罐形。

本发明的特征和优势将在下面的说明中结合附图进行示范性地非限定地说明，附图包括：

-图1，已经描述过，是现有技术的自动冷却饮料罐的简示图；

-图2a和2b，已经描述过，分别是现有技术的自动冷却饮料罐的总体视图和连通装置的详细视图；

-图3a和3b是本发明的装置的简示图，该装置具有分别处于关闭位置和打开位置的阀门；

-图4是本发明的第一实施例的阀门的简示图；

-图5是本发明的第二实施例的阀门的简示图；

-图6是本发明的使用阀门的挤压杆的简示图；

-图7是本发明的饮料包装中设置的液体-气体相的分隔装置；

-图8是实现本发明的阀门的两位开启的挤压杆的简示图；

-图9是本发明的第一实施例的饮料包装的简示图；

-图10是本发明的第二实施例的饮料包装的简示图；和

-图11是本发明的第三实施例的饮料包装的简示图。

图3a和3b给出的说明示出了本发明的饮料包装，本发明的饮料包装包括一个第一空腔10，一个第二空腔20和一个第三空腔30，该第一空腔10容纳待冷却的消费饮料，该第二空腔20构成了热交换器并且容纳通过蒸发产生冷却的冷却液体，该第三空腔30容纳了通过吸附进行泵送第二空腔2的冷却液体的蒸汽的泵送装置。该第一和第二空腔具有公共壁25，该公共壁25构成了热量的交换装置。该公共壁最好具有圆锥形状，同时具有一些肋板，以便有利于在第一空腔10中通过对流进行的热交换。

本发明的包装还需要一些起动冷却反应的装置。这个反应是由将第二空腔20和第三空腔30连通而被起动，从而导致第二空腔20的冷却液体的蒸发，该液体的蒸汽被容纳在第三空腔20中的干燥剂泵送。为了确保干燥剂泵送的良好效率，第三空腔30必须在真空下组装和封闭，同时该真空低于1mbar并且最好小于0.1mbar。

因此，根据本发明，将第二空腔20与第三空腔30连通的连通装置40集成到为所述空腔共用的壁25中。因此足够建立一个在公共壁25中的开口，从而起动冷却。

根据本发明，连通装置40包括一个防止返回的阀门42，该阀门42阻挡在第二和第三空腔的公共壁25中的开口44。该阀门42的特征是仅仅能朝向第三空腔30的外部打开，也就是说，朝向第二空腔20的内部打开。该阀门20能够抵抗第二空腔20的侧面上施加的压力，并且在第三空腔30的侧面上施加的力的作用下打开。示范性地，这个施加在阀门42上的打开力为1-10牛顿。

图3a，3b更具体地示出了本发明的分别在关闭位置和打开位置的阀门。

冷却反应是由阀门42朝向第二空腔20的内部的移动被起动的。防止返回的阀门42是由传递所述第三空腔30的壁35的至少一部分相对于包括了连通装置40的壁25的移动的挤压杆45被致动。第三空腔30的可变形的壁35可以包括一个圆顶结构，其抵抗施加在第三空腔30的外部上的大气压力，该第三空腔30在真空下被组装和封闭。这个圆顶结构35却可以在圆顶中央处局部作用力的作用下，例如在1平方厘米的中心表面上施加20-30牛顿的力而被翻转。这个力主要用来翻转圆顶，从而使得挤压杆移动。用于打开该阀门42的作用力与该第三空腔30的壁35的圆顶上的变形力相比很小。

附图4和5示出了本发明的防止返回的阀门的第一实施方式和第二实施方式。该阀门42包括结实的盖子43，位于第二空腔20的侧面上并且封闭了为第二和第三空腔20，30所共用的公共壁25的开口44。该结实的盖子，例如金属盘片，具有的尺寸略微大于公共壁25的开口的尺寸。

根据图4中示出的第一实施例，所述的连通装置40还包括一个阀门42的密封装置，该密封装置包括一个可变形的密封垫47，例如真空油脂或者弹性体构成的密封垫，其位于结实的盖子43和为第二和第三空腔所共用的公共壁25之间。

根据图5示出的第二实施方式，连通装置40还包括阀门42的一个密封装置，该密封装置包括一个真空的并且可撕断的密封薄片48，例如厚度2/100毫米的铝薄片，覆盖了结实的盖子43并且粘结到第二和第三空腔的公共壁25上。

阀门42的密封装置仅仅提供了较小的强度，抵抗当挤压杆45致动该阀门42时结实的盖子43施加的压力。这个附加的较小的强度，大约几克的强度简单地对应于可变形的密封垫47的脱胶或者薄片48的撕断。在第二空腔20中起支配作用的、几十mbar的压力，如果考虑到阀门盖子的至少1平方厘米的表面积，则仅仅使密封装置的强度增加几十克。

防止返回的阀门42构成了本发明的包装的第二空腔20和第三空腔30的连通装置40，具有的特征在于，仅仅从第三空腔朝向第二空腔打开阀门。

因此，通过允许控制包装的不同元件处于大气压力下，这个阀门42使得本发明的饮料包装明显变得容易，而用必须施加用于起动冷却作用的过大的作用力。特别地，如果具有集成到阀门42中的盖子25的第三空腔30在大气压力作用下而第三空腔已经处于真空下，则该阀门42保持关闭。

另外，在具有包装的巴氏消毒的饮料的情况下，阀门仅仅沿一个方向的打开有利地支持了第二空腔20中压力的提高，此时温度升高，达到进行巴氏消毒必须的约80-90摄氏度。

图6简示出致动本发明饮料包装的连通装置的阀门的挤压杆。该挤压杆45最好包括两个中空的开口管，其允许在所述的杆的内部在第二空腔和第三空腔之间冷却液体的蒸汽循环。该杆45还通过开口的管形的卷起的金属板而获得。

当致动允许连通第二和第三空腔的阀门42时，冷却液体的蒸汽泵送反应立即被起动。冷却液体开始在压力作用下剧烈地沸腾。这个沸腾导致了喷射冷却液体滴，如果冷却液体滴进入到容纳干燥剂的第三腔室中，对冷却液体的效率有害。

为了改进这个缺点，最好在第二腔室20中结合一个液体-气体相的分隔装置，其围绕根据本发明的防止返回的阀门42，如图7所示。该包装必须与第二空腔一起设置，在冷却时该第二空腔朝向底部取向。

相的分隔装置50包括一个蒸汽反射装置，该反射装置包括至少一个构成挡板51的壁，迫使蒸汽流突然改变方向。这些蒸汽分子的平均自由行程非常小，为微米级，从而表明它们能够非常块地改变方向。相反，这些液滴的质量例如受到其惯量的控制因此与气体流分开。这个机构有利地允许分隔液体-气体，而不会明显减缓蒸汽流并且因此不需要占用较大的体积。

相的分隔装置50最后还包括一个液滴收集装置52，允许了将与蒸汽的气流分隔的液滴重新引导向热交换器20的空腔的底部。该收集装置52包括一个漏斗和至少一个液滴流出管。该漏斗最好用来构成蒸汽反射装置的挡板51。

最好，该收集装置52的液滴流出管具有的长度大于或者等于在挡板51中蒸汽的压力损失，从而避免了液滴穿过所述的流出管的喷射。这个压力损失最好用水体的高度测量。如果考虑到蒸汽的压力损失1mb(对应于水柱高度1厘米)，该管具有至少1厘米长度。

然而这样的相的分隔装置在蒸汽流出速度非常大时达到了极限。然而当起动冷却反应时，在第二和第三空腔之间的压力差为几十毫巴，导致了蒸汽流出速度，例如相的分隔装置可以通过困在蒸汽中的冷却液体滴而饱和。

为了限制这个效应，根据本发明的一个变形，该防止返回的阀门42是双位打开的。

在第一位置中，通过第二空腔20相对第三空腔30的过压，该阀门42的盖子43保持与挤压杆45的管接触。阀门的盖子43的质量例如使得盖子43保持与挤压杆45接触并且因此由侧向限定的一个开口将冷却液体的蒸汽朝向第三空腔的通过限定为在该杆的凹槽中的循环。

当第二空腔相对第三空腔的过压小于约1-3mbar时，蒸汽的流量减小，阀门42的盖子掉在第二空腔20中，因此释放了一个更大的开口以便蒸汽通过。事实上，正如上面所述，冷却是用朝向包装高处的第三空腔起动的。

通过阀门的质量，更具体地说通过结实的盖子的质量可以调整过压和蒸汽流量的水平，为了过压和蒸汽流量的水平，操作阀门42完全打开。盖子的质量与挤压杆的管的表面积之比最好在0.5-2g/cm²之间。过压的典型值为2mbar，同时挤压杆的管的表面积为0.3平方厘米，即阀门的盖子的质量为0.6克。

为了在大流量的蒸汽的第一位置中最好地控制阀门42的第一位置的开启水平，可以在适当的时候建立一个在挤压杆45中的停止装置46，正如图8所示。最好，该停止装置46在距离所述杆的端部2-5毫米的距离处设置，该端部与阀门的盖子接触。通过侧面打开挤压杆确保了阀门的受限制的、在高度2-5毫米上的打开，而该管子的整个截面确保了该阀门的完全打开。

除了在构成热交换器和干燥剂的容器的空腔之间的唯一的方向上开口的功能以外，本发明的饮料包装最好允许容易进行组装。

附图9-11示出了这样的组装的不同实施方式。

特别是，所述包装的第二空腔20不需要实施补充的构件。事实上，构成了热交换器的第二空腔20是由一个在第三空腔30的盖子和第一空腔10的底部之间限定的空间限定的。所述第二空腔20还在将第三空腔30与第一空腔10组装在一起时被容易地获得。

根据图9中示出的第一实施例，第一和第三空腔10，30的组装是通过将两个嵌入的圆筒粘结或者焊接而被保证。

该第三空腔30与第一空腔10的嵌入是在已经在第三空腔30上设置了封闭该干燥剂的容器的盖子25之后被实施的。还可以想到这个盖子25集成了连通装置40。这个盖子还可以被粘结或者焊接61到构成第三空腔30的圆筒内部。

根据图10示出的第二实施例，所述包装的第一和第三空腔10，30构成了唯一一个壳体的腔室。在第二和第三空腔20，30之间的分隔盖子25被插入到壳体中并且通过粘结或者焊接61固定在壳体的壁上。第一和第二空腔10和20的公共壁，构成了热交换器，也是插入到壳体中的，并且在引入了冷却液体之后，通过粘结或者焊接60被固定。

焊接60，61，例如用锡，可以通过感应局部加热而实现。佛科(Foucault)电流是通过围绕连接区域的线圈被感应出来的。这个线圈被供应高频交流电流。这个技术允许进行精确快速地连接。

根据图11中的第三实施例，这些第一和第三空腔10和30的连接是通过压接62两个圆筒而保证的。例如，第二和第三空腔的公共壁与第一和第二空腔的公共壁一起被压接，该压接是通过粘结或者焊接的圆柱裙状物63完成的，从而确保了两个圆筒之间的连接。

上述的变形是示范地而非限定性地表示的，从而示出了灵活组装本发明的包装。这些所述的实施变形还可以进行不同的组合。

Claims (15)

1.自动冷却包装，包括第一空腔(10)，第二空腔(20)和第三空腔(30)，该第一空腔(10)容纳待冷却的产品，该第二空腔(20)构成了热交换器并且容纳了冷却液体和其蒸汽，第三空腔(30)容纳一些通过吸附进行泵送所述蒸汽的装置和一些使所述的第二空腔与所述的第三空腔连通的连通装置(40)，其特征在于，所述的第二和第三空腔具有一个公共壁(25)，该公共壁(25)集成有连通装置，并且所述的连通装置(40)包括一个防止返回的阀门(42)，该阀门(42)能够抵抗在第二空腔的侧面上施加的压力，并且通过第三空腔的侧面上施加的力作用被打开。

2.根据权利要求1所述的自动冷却包装，其特征在于，该阀门(42)包括一个位于第二空腔的侧面的结实的盖子(43)，该结实的盖子(43)封闭第二和第三空腔的公共壁(25)的开口(44)。

3.根据权利要求2所述的自动冷却包装，其特征在于，这些连通装置还包括阀门的密封装置，该密封装置包括一个位于结实的盖子和第二和第三空腔的公共壁之间的可变形的密封垫(47)。

4.根据权利要求2所述的自动冷却包装，其特征在于，这些连通装置还包括阀门的密封装置，该密封装置包括一个真空密封的并且可以撕开地覆盖该结实的盖子并且粘结在第二和第三公共壁上的薄片(48)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的自动冷却包装，其特征在于，该阀门由挤压杆(45)致动，该挤压杆传递了第三空腔的壁的至少一部分相对包括连通装置的壁的移动。

6.根据权利要求5所述的自动冷却包装，其特征在于，该挤压杆是中空的开口管，使得在所述杆内部的冷却液体蒸汽循环。

7.根据权利要求5或者6所述的自动冷却包装，其特征在于，挤压杆包括一些在两个位置打开阀门的装置，阀门的第一位置限定了冷却液体的蒸汽的受限制的通道，而阀门的第二位置有利于冷却液体的蒸汽的变宽地通道。

8.根据权利要求7所述的自动冷却包装，其特征在于，阀门的质量与挤压杆的管的表面积之比在0.5-2g/cm²之间。

9.根据权利要求7-8中任一项所述的自动冷却包装，其特征在于，该挤压杆包括一个停止装置，该停止装置位于离阀门2-5毫米的位置处。

10.根据上述权利要求中任一项所述的自动冷却包装，其特征在于，第二空腔容纳了围绕阀门设置的液一气相分隔装置。

11.根据上述权利要求中任一项所述的自动冷却包装，其特征在于，该第二空腔为大致圆锥形状，例如其截面从底部向顶部变小。

12.根据上述权利要求中任一项所述的自动冷却包装，其特征在于该第二空腔被第一空腔的底部和第三空腔的盖子限定。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的自动冷却包装，其特征在于，该第一和第三空腔构成了组装的两个单独的壳体。

14.根据权利要求1-12中任一项所述的自动冷却包装，其特征在于，所述第一和第三空腔构成了唯一一个壳体的腔室。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的自动冷却包装，其特征在于该包装具有消费饮料罐的形式。

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