DE202004004447U1

DE202004004447U1 - Behältersystem mit einem integrierten Wärmetauschsystem

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Publication number: DE202004004447U1
Application number: DE202004004447U
Authority: DE
Original assignee: MAYR HASSLER RAINER DOMINIK
Current assignee: MAYR HASSLER RAINER DOMINIK
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2014-03-23
Also published as: DE10350201A1

Abstract

Behältersystem mit integriertem Wärmetauschsystem, mit einem Behälter (10) zum Aufnehmen einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz (121; und
einem Wärmetauschmittelbehälter (22) mit einem Wärmetauschmittel (24) darin, wobei
der Wärmetauschmittelbehälter eine Ventilvorrichtung (26) aufweist, durch welche das Wärmetauschmittel wahlweise aus dem Wärmetauschmittelbehälter (22) strömen kann, der Behälter (10) eine Ausnehmung (20) aufweist, in welche der Wärmetauschmittelbehälter (22) einsetzbar ist; und der Wärmetauschmittelbehälter (22) wahlweise in eine Wärmetauschposition in die Ausnehmung (20) in dem Behälter (10) einsetzbar ist, wobei in dieser Wärmetauschposition die Ventilvorrichtung (26) des Wärmetauschmittelbehälters geöffnet wird und zwischen der Außenwand des Wärmetauschmittelbehälters (22) und der Behälterwand der Ausnehmung (20) ein Freiraum (36) vorhanden ist, durch welchen das durch die Ventilvorrichtung aus dem Wärmetauschmittelbehälter strömende Wärmetauschmittel (24) in thermischem Kontakt mit der Behälterwand hindurch strömt, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) ein autarker Behälter und der Wärmetauschmittelbehälter (22) ein zu dem Behälter (10) separates Element ist; dass der...

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Behältersystem mit einem integrierten Wärmetauschsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Wärmetauschmittelbehälter und einen Behälter für ein solches Behältersystem.
2. Stand der Technik
Zum Kühlen und/oder Kühlhalten von Speisen oder Getränken sind beispielsweise Kühlelemente bekannt, die ein Kühlmedium enthalten. Die zuvor in einer Tiefkühleinrichtung gekühlten Kühlelemente werden zusammen mit den zu kühlenden Speisen oder Getränken in eine Kühlbox gegeben. Derartige Kühlelemente sind in der Praxis auch unter dem Begriff Kühlakkus bekannt. Die allgemein verbreiteten Kühlakkus sind im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Zur Erzielung einer wirksameren Kühlung von Getränkebehältern wie beispielsweise Partyfässern mit Bier schlägt die DE 196 31 196 A1 ein speziell ausgebildetes Kühlelement vor, das eine möglichst große Kontaktfläche zwischen dem Kühlelement und dem zu kühlenden Getränkebehälter bereit stellt.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Getränkebehälter bekannt, die neben dem eigentlichen Behälterkörper zum Aufnehmen eines Getränks einen zweiten Behälter für ein Kühlmedium aufweisen. So offenbart zum Beispiel die DE 85 26 612 U1 einen Flüssigkeitsbehälter, der auf einen zweiten Behälter formschlüssig aufschraubbar ist, wobei in dem zweiten Behälter je nach Bedarf ein Kühlmedium oder ein Heizmedium eingefüllt werden kann. Im Fall der DE 85 30 959 U1 ist der zusätzliche Behälter eines Flüssigkeitsbehälters durch einen Zwischenraum zwischen einer Doppelwand des Flüssigkeitsbehälters gebildet, wobei dieser Zwischenraum über eine verschließbare Öffnung mit einem Kühl- oder Heizmedium befüllbar ist.
Allen diesen herkömmlichen Flüssigkeitsbehältern ist gemeinsam, dass sie zum Kühlen einer in dem Flüssigkeitsbehälter enthaltenen Flüssigkeit ein zusätzliches technisches Hilfsmittel, wie beispielsweise einen separaten Kühlakku, oder ein in einen speziellen Zusatzbehälter des Flüssigkeitsbehälters einzufüllendes, zuvor separat gekühltes Kühlmedium benötigen.
Um diesen Mangel zu beheben, wurden in den letzten Jahren außerdem sogenannte selbstkühlende Flüssigkeitsbehälter entwickelt. Derartige selbstkühlende Flüssigkeitsbehälter umfassen einen Behälter zum Aufnehmen einer bei Bedarf zu kühlenden Flüssigkeit und einen Kühlmittelbehälter mit einem Kühlmittel darin, der in dem Behälter eingebaut ist. Der Kühlmittelbehälter weist einen speziellen Öffnungsmechanismus auf, durch welchen das Kühlmittel wahlweise aus dem Kühlmittelbehälter ausströmen kann, um die in dem Behälter vorhandene Flüssigkeit zu kühlen. Üblicherweise wird als Kühlmittel ein unter Druck in den Kühlmittelbehälter eingefülltes Flüssiggas verwendet, welches bei geöffnetem Öffnungsmechanismus aus dem Kühlmittelbehälter ausströmt und verdampft. Die für diesen Verdampfungsprozess erforderliche Verdampfungswärme entzieht das Flüssiggas über den direkten oder indirekten thermischen Kontakt der Flüssigkeit in dem Behälter, wodurch diese Flüssigkeit gekühlt wird. Hierbei sind grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Kühlsystemen zu unterscheiden.
Bei einer ersten Art von Kühlsystem, wie es zum Beispiel aus den beiden US-Patenten Nr. 6,109,957 und 6,530,235 bekannt ist, entweicht das Flüssiggas aus dem Kühlmittelbehälter bei geöffnetem Öffnungsmechanismus direkt in die Flüssigkeit in dem Behälter. Die Flüssigkeit wird somit durch direkten thermischen Kontakt mit dem Flüssiggas gekühlt. Bei dieser Art von Kühlsystem ist insbesondere auf ein lebensmittelverträgliches Flüssiggas zu achten.
Bei der anderen Art Kühlsystem wird das aus dem Kühlmittelbehälter entweichende Flüssiggas nicht mit der zu kühlenden Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter vermischt. Das bei geöffnetem Öffnungsmechanismus entweichende Flüssiggas wird vielmehr durch einen Kanal geleitet, der mit dem Innern des Flüssigkeitsbehälters und damit mit der zu kühlenden Flüssigkeit in Kontakt steht. Durch den indirekten thermischen Kontakt mit der Flüssigkeit im Behälterkörper entzieht das Flüssiggas der Flüssigkeit die für den Verdampfungsprozess erforderliche Verdampfungswärme, wodurch die Flüssigkeit gekühlt wird. Solche selbstkühlenden Flüssigkeitsbehälter sind zum Beispiel aus der WO-A-99/19677, der WO-A-01 /90666, der US-Patentanmeldung Nr. US-A-2002/1 16,942, der britischen Patentanmeldung GB-A-2,327,117 oder den französischen Patentanmeldungen FR-A-2,704,940, FR-A-2,715,717 und FR-A-2,762,076 bekannt.
Schließlich offenbaren die beiden britischen Druckschriften GB-A-1,176,218 (entspricht dem US-Patent Nr. 3,338,067) und GB-A-2,346,204 jeweils ein Behältersystem mit einem Flüssigkeitsbehälter und einem separaten Kühlmittelbehälter, wobei der Kühlmittelbehälter in eine entsprechende Ausnehmung im Boden des Flüssigkeitsbehälters eingeschoben ist und ein Gas enthält, das beim Entweichen aus dem Kühlmittelbehälter durch eine entsprechende Ventilöffnung und Strömen durch einen Zwischenraum zwischen der Außenwand des Kühlmittelbehälters und der Wandung der Ausnehmung des Flüssigkeitsbehälters die Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter kühlt. In beiden Fällen dient der Kühlmittelbehälter zugleich der Stabilisierung des Flüssigkeitsbehälters und damit des gesamten Behältersystems, indem er den Boden des Behältersystems bereitstellt. Die beiden bekannten Behältersysteme sind daher jeweils nur zum Vertrieb in der Kombination mit beiden Behältern geeignet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von dem oben beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Behältersystem mit einem integrierten Wärmetauschsystem bereitzustellen, das bei einfachem Aufbau und ausgezeichneter Temperierleistung ein im Vergleich zu den herkömmlichen selbstkühlenden Flüssigkeitsbehältern wirtschaftlicheres System vorsieht.
Diese Aufgabe wird durch ein Behältersystem mit einem integrierten Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das Behältersystem mit integriertem Wärmetauschsystem umfasst einen Behälter zum Aufnehmen einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz sowie einen Wärmetauschmittelbehälter mit einem Wärmetauschmittel darin. Der Wärmetauschmittelbehälter weist eine Ventilvorrichtung auf, durch welche das Wärmetauschmittel wahlweise aus dem Wärmetauschmittelbehälter strömen kann; der Behälter weist eine Ausnehmung auf, in welche der Wärmetauschmittelbehälter einsetzbar ist; und der Wärmetauschmittelbehälter ist wahlweise in eine Wärmetauschposition in die Ausnehmung in dem Behälter einsetzbar, wobei in dieser Wärmetauschposition die Ventilvorrichtung des Wärmetauschmittelbehälters geöffnet wird und zwischen der Außenwand des Wärmetauschmittelbehälters und der Behälterwand der Ausnehmung ein Freiraum vorhanden ist, durch welchen das durch die Ventilvorrichtung aus dem Wärmetauschmittelbehälter strömende Wärmetauschmittel in thermischem Kontakt mit der Behälterwand hindurch strömt. Gemäß der Erfindung ist der Behälter ein autarker Behälter und der Wärmetauschmittelbehälter ein zu dem Behälter separates Element; der Wärmetauschmittelbehälter ist vollständig in die Ausnehmung des Behälters einsetzbar; und die Behälterwand im Bereich der Ausnehmung und/oder die Außenwand des Wärmetauschmittelbehälters sind/ist in der Form eines spiralförmigen Gewindes ausgebildet.
Das Behältersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist aufgrund der beiden separaten Elemente Behälter und Wärmetauschmittelbehälter besonders einfach aufgebaut. Das Wärmetauschmittel wird mit der Substanz in dem Behälter nicht vermischt, sondern temperiert die Substanz in dem Behälter durch indirekten thermischen Kontakt. Der Kanal, durch welchen das Wärmetauschmittel zum Zwecke des Wärmeaustausches mit der Substanz in dem Behälter strömt, wird auf besonders einfache Weise durch den Freiraum zwischen der Außenwand des Wärmetauschmittelbehälters und der Behälterwand der Ausnehmung gebildet, wobei der spiralförmig definierte Freiraum einen besonders effizienten Wärmeaustausch auf einem wohldefinierten Weg bewirkt. Das Behältersystem mit autarkem Behälter und separatem Wärmetauschmittelbehälter ermöglicht einen unabhängigen Vertrieb dieser beiden Behälterkomponenten. Da der Wärmetauschmittelbehälter (selbst in seiner Ruheposition mit geschlossener Ventilvorrichtung) vollständig in die Ausnehmung des Behälters eingeschoben werden kann, trägt er nicht zur Stabilität des Behälters bei, d.h. der Behälter ist mit anderen Worten auch ohne eingesetztem Wärmetauschmittelbehälter funktionsfähig. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Behältersystems besteht darin, dass der Wärmetauschmittelbehälter aufgrund seiner separaten Konstruktion beliebig oft wiederverwendbar ist. Ferner kann der Benutzer aufgrund des separat ausgebildeten Wärmetauschmittelbehälters und des autarken Behälters selbst entscheiden, bei welchem Behälter er/sie den Temperiervorgang durchführen will, d.h. er/sie muss sich nicht bereits beim Kauf des Behälters endgültig diesbezüglich festlegen, wie dies bei den herkömmlichen selbstkühlenden Flüssigkeitsbehältern mit integrierten oder kombinierten Kühlbehältern der Fall ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung in dem Behälter mit einer ersten Rasteinrichtung versehen, der Wärmetauschmittelbehälter weist ebenfalls eine Rasteinrichtung auf, und die Rasteinrichtung des Wärmetauschmittelbehälters steht mit der ersten Rasteinrichtung der Ausnehmung in der Wärmetauschposition des Wärmetauschmittelbehälters in Eingriff, um den Wärmetauschmittelbehälter in dieser Wärmetauschposition zu fixieren und einen fortlaufenden Temperiervorgang gewährleisten zu können. Der Wärmetauschmittelbehälter kann in die Ausnehmung in die Wärmetauschposition beispielsweise eindrückbar oder eindrehbar sein. Vorzugsweise kann die Ausnehmung zusätzlich mit einer zweiten Rasteinrichtung versehen sein, mit welcher die Rasteinrichtung des Wärmetauschmittelbehälters in einer Ruheposition in Eingriff steht, in welcher der Wärmetauschmittelbehälter in der Ausnehmung des Behälters gehalten wird, aber die Ventilvorrichtung nicht geöffnet ist. In dieser Ruheposition können die beiden separaten Elemente Behälter und Wärmetauschmittelbehälter platzsparend verbunden werden, ohne bereits den Temperiervorgang auszulösen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Ausnehmung des Behälters mit einem Anschlag versehen, durch welchen die Ventilvorrichtung des Wärmetauschmittelbehälters in dessen Wärmetauschposition geöffnet wird. Beispielsweise kann die Ventilvorrichtung einen Ventilstößel aufweisen, der durch diesen Anschlag in Richtung auf das Innere des Wärmetauschmittelbehälters gedrückt wird, um in eine Öffnungsstellung zu gelangen, in welcher das Wärmetauschmittel aus dem Innern des Wärmetauschmittelbehälters in den Freiraum ausströmen kann.
Das Behältersystem der vorliegenden Erfindung ist sowohl zum Kühlen als auch zum Erwärmen von Substanzen in dem Behälter geeignet. Bei dem Wärmetauschmittel kann es sich also wahlweise um ein Kühlmittel oder um ein Heizmittel handeln. Das Kühlmittel ist beispielsweise ein Flüssiggas, wie CO₂ oder N₂O, welches unter Druck in den Wärmetauschmittelbehälter eingefüllt ist.
Der autarke Behälter des Behältersystems kann grundsätzlich in einer beliebigen Form ausgebildet sein, insbesondere kann er die Form einer Dose, einer Flasche oder eines Kartons (z.B. Tetra-Pak®) besitzen. Außerdem kann der autarke Behälter ein mehrmals verwendbarer, vom Benutzer selbst befüllbarer Behälter, wie beispielsweise eine Sportflasche, eine Thermoskanne, usw. sein. Bei der in dem Behälter vorhandenen oder einzufüllenden Substanz kann es sich um eine Flüssigkeit wie insbesondere ein Getränk oder auch um andere Nahrungsmittel handeln.
Die vorliegende Erfindung umfasst insbesondere auch einen Wärmetauschmittelbehälter zum Aufnehmen eines Wärmetauschmittels, der für ein oben beschriebenes Behältersystem verwendbar ist. Dieser Wärmetauschmittelbehälter ist bevorzugt mehrmals wieder verwendbar. Außerdem umfasst die vorliegende Erfindung auch einen autarken Behälter zum Aufnehmen einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz für ein oben beschriebenes Behältersystem.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt eines Behälters des Behältersystems der vorliegenden Erfindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 einen Längsschnitt des Behälters von 1 mit einem darin eingesetzten Wärmetauschmittelbehälter in dessen Ruheposition;
3 einen Längsschnitt des Behälters von 1 mit dem darin eingesetzten Wärmetauschmittelbehälter in dessen Wärmetauschposition; und
4 einen Längsschnitt eines Behälters mit eingesetztem Wärmetauschmittelbehälter in dessen Ruheposition eines Behältersystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In 1 bis 3 ist eine Getränkedose 10 mit einem Erfrischungsgetränk 12 als ein Ausführungsbeispiel eines Behälters zum Aufnehmen einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung für beliebige Arten und Formen von Behältern 10 verwendbar ist. Die Behälter 10 umfassen dabei insbesondere Dosen z.B. aus Aluminium, Flaschen z.B. aus PET oder Glas und Kartons (z.B. Tetra-Pak®), aber auch mehrmals verwendbare und vom Benutzer selbst zu befüllende Behälter, wie beispielsweise Sportflaschen aus Kunststoff oder Metall, Thermoskannen und dergleichen. Außerdem ist die vorliegende Erfindung auch nicht auf bestimmte Substanzen 12 in dem Behälter 10 beschränkt; vorzugsweise wird die vorliegende Erfindung für Nahrungsmittel, und insbesondere für Erfrischungsgetränke und Sportgetränke eingesetzt. Es handelt sich jedoch in jedem Fall um einen autarken Behälter 10, welcher auch allein funktionsfähig und stabil ist.
Ferner umfasst der Begriff, Temperieren' im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl das, Kühlen' als auch das, Erwärmen' der Substanz 12 in dem Behälter 10. Mit anderen Worten kann die Substanz 12 in dem Behälter 14 je nach Art des später zu erläuternden Wärmetauschmittels 24 (d.h. Kühlmittel oder Heizmittel) in dem später zu erläuternden Wärmetauschmittelbehälter 22 (d.h. Kühlmittelbehälter bzw. Heizmittelbehälter) gekühlt oder geheizt werden. Der Einfachheit halber wird das Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 in Zusammenhang mit einem Kühlmittel 24 in dem Kühlmittelbehälter 22 bzw. einem zu kühlenden Getränk 12 in dem Behälter 10 beschrieben.
In dem Längsschnitt von 1 ist zunächst eine autarke Getränkedose 10 mit einer Außenform wie bei einer herkömmlichen Getränkedose dargestellt, wobei noch kein Kühlmittelbehälter 22 eingesetzt ist. In der Getränkedose 10 zum Beispiel aus Aluminium befindet sich beispielsweise ein Erfrischungsgetränk 12, welches vom Benutzer bei Bedarf gekühlt werden kann. Wie bei einer herkömmlichen Getränkedose 10 ist diese am oberen Ende mit einem Deckel 14 verschlossen, in welchem eine Öffnungsvorrichtung 16 vorgesehen ist. Mit der Öffnungsvorrichtung 16 kann bei Bedarf in bekannter Weise eine Öffnung (nicht dargestellt) im Deckel 14 der Getränkedose 10 aufgerissen und das gekühlte Getränk 12 aus der Getränkedose 12 geleert werden. Der Behälter 10 kann in der in 1 dargestellten Form, d.h. ohne eingesetzten Kühlmittelbehälter 22 vom Benutzer im Handel erworben werden.
Im Unterschied zu herkömmlichen Getränkedosen ist im Boden 18 der erfindungsgemäßen Getränkedose 10 eine Ausnehmung 20 vorgesehen. Die Ausnehmung 20 ist vorzugsweise zentral in der Getränkedose vorgesehen und erstreckt sich über mehr als die Hälfte in der Höhenrichtung der Getränkedose. Ihre Außenform entspricht im Wesentlichen der Außenform des einzusetzenden Kühlmittelbehälters 22, d.h. zum Beispiel sowohl die Ausnehmung 20 als auch der Kühlmittelbehälter 22 sind rotationssymmetrisch geformt. Die vorliegende Erfindung ist aber keineswegs auf diese Position, Dimensionierung und Form der Ausnehmung 20 beschränkt. So kann die Ausnehmung 20 zum Beispiel nicht nur im Boden 18 der Getränkedose 10, sondern je nach Art und Größe des Behälters 10 auch im Deckel 14 oder einer Seitenwand des Behälters 10 ausgebildet sein. Es ist auch zu beachten, dass der Boden 18 der Getränkedose 10 trotz der vorhandenen Ausnehmung 20 eine stabile Standfläche bietet, sodass die Getränkedose auch allein voll funktionsfähig ist und so benutzt werden kann.
Wie in 1 dargestellt, ist die Getränkedose 10 zur Ausnehmung hin nicht geöffnet, sondern vollständig und dauerhaft geschlossen. Zwischen dem Innern des Behälters 10 und seiner Umgebung existiert keine Verbindung über die Ausnehmung 20. Außerdem ist die Behälterwand im Bereich der Ausnehmung 20 strukturiert, um im Bereich der Ausnehmung eine größere Oberfläche zu bilden, welche schließlich als thermische Kontaktfläche dient. Die Struktur der Behälterwand ist dabei in der Form eines spiralförmigen Gewindes 38 ausgebildet, um einen wohldefinierten Wärmetauschweg vorzusehen.
Im oberen Bereich der Ausnehmung 20 weist diese eine erste Rasteinrichtung 30 und eine zweite Rasteinrichtung 32 auf, deren Funktionen weiter unten anhand der
2 und 3 näher erläutert werden. Beide Rasteinrichtungen 30, 32 sind zum Beispiel in der Form eines Hinterschnitts, aber nicht über den gesamten Umfang der Ausnehmung ausgebildet, sondern nur partiell in einem Winkelabstand von beispielsweise 120° vorgesehen. Alternativ können die beiden Rasteinrichtungen 30, 32 aber selbstverständlich auch in anderen Winkelverteilungen oder über den gesamten Umfang der Ausnehmung 20 oder in anderen Formen vorgesehen sein.
Ferner ist im oberen Bereich der Ausnehmung 20 mittig eine Vertiefung 28 vorgesehen, in welche ein Ventilstößel der Ventilvorrichtung 26 des Kühlmittelbehälters 22 bei eingesetztem Kühlmittelbehälter 22 hinein ragt. Der Boden dieser Vertiefung 28 bildet einen Anschlag 29, mit dem die später zu beschreibende Ventilvorrichtung 26 des Kühlmittelbehälters 22 geöffnet werden kann.
In der Darstellung von 2 ist nun ein Kühlmittelbehälter 22 in die Ausnehmung 20 der Getränkedose 10 in einer Ruheposition eingesetzt. Das Einsetzen des Kühlmittelbehälters 22 in die Ausnehmung 20 erfolgt vollständig und je nach Ausführungsform durch Eindrehen oder Einschieben.
Der Kühlmittelbehälter 22 ist ein von dem Behälter 10 separates Element. Vorteilhafterweise kann der Kühlmittelbehälter 22 als mehrmals wiederverwendbarer Behälter ausgebildet sein. Der Kühlmittelbehälter 22 enthält als Kühlmittel 24 zum Beispiel ein Flüssiggas wie CO₂, N₂O oder dergleichen, welches unter Druck in den Kühlmittelbehälter 22 eingefüllt ist. Alternativ sind als Kühlmittel 24 beispielsweise auch Trockeneis oder H₂O denkbar. Beim Studium der gesamten Anmeldungsunterlagen wird der Fachmann problemlos weitere geeignete Kühlmittel finden können, die je nach Anwendungsfall bevorzugt zu verwenden sind. Die Art, die Menge und der Druck des Kühlmittels 24 richten sich dabei u.a. nach der Art und der Menge der zu kühlenden Substanz und nach dem Grad und der Geschwindigkeit der gewünschten Kühlung. Da das Kühlmittel 24 bei der erfindungsgemäßen Konstruktion auch nicht direkt mit der Substanz 12 im Behälter 10 in Kontakt kommt, sind die Anforderungen an die Verträglichkeit des Kühlmittels mit der Substanz auch nicht so hoch wie bei einigen herkömmlichen Systemen. Dennoch sollte das Kühlmittel 24 natürlich verschiedene Lebensmittel- und Umweltbestimmungen erfüllen.
Am oberen Ende ist der Kühlmittelbehälter 22 mit einem Verschluss 25 ausgebildet, der mit einer Ventilvorrichtung 26 versehen ist. Über diesen Verschluss 25 kann der Kühlmittelbehälter 22 sowohl mit dem Kühlmittel 24 befällt als auch entleert werden. Die Ventilvorrichtung 26 ist in einer einfachen Ausführungsform mit einem Ventilstößel ausgebildet, der in seiner nach oben vorgespannten Ruhestellung die Ventilvorrichtung 26 schließt (2) und in seiner nach innen gedrückten Öffnungsstellung die Ventilvorrichtung 26 öffnet (3), d.h. ein Ausströmen des Kühlmittels 24 aus dem Innern des Kühlmittelbehälters 22 erlaubt.
In 2 ist der Kühlmittelbehälter 22 in seiner vollständig in die Ausnehmung 20 eingesetzten Ruheposition gezeigt, in welcher die Ventilvorrichtung 26 nicht geöffnet ist, d.h. kein Kühlmittel 24 aus dem Kühlmittelbehälter 22 ausströmt. Der Ventilstößel der Ventilvorrichtung 26 ragt dabei in die Vertiefung 28 der Ausnehmung 20 hinein, ohne gegen den Anschlag 29 zu stoßen. Der Kühlmittelbehälter 22 ist in dieser Position mittels einer Rasteinrichtung 34 gehalten, welche zum Beispiel in Form einer umlaufenden Sicke am oberen Randbereich des Kühlmittelbehälters 22 ausgebildet ist und in die zweite Rasteinrichtung 32 im oberen Endbereich der Ausnehmung 20 eingreift. Der separate Kühlmittelbehälter 22 kann somit zu Transport- und Lagerzwecken platzsparend in die Ausnehmung 20 des Behälters 10 eingesetzt werden, ohne dass bereits die Kühlfunktion eingeleitet wird.
Die Ausnehmung 20 des Behälters 10 und der Kühlmittelbehälter 22 sind so geformt und dimensioniert, dass bei eingesetztem Kühlmittelbehälter 22 zumindest in der anhand von 3 erläuterten Wärmetauschposition des Kühlmittelbehälters 22 zwischen dem Kühlmittelbehälter 22 und der Behälterwand der Ausnehmung 20 der obige spiralförmige Freiraum 36 gebildet ist.
Will der Benutzer nun das Getränk 12 im Behälter 10 vor dessen Verzehr kühlen, so muss er den Kühlmittelbehälter 22 nur aus der in 2 dargestellten Ruheposition weiter in die Ausnehmung 20 eindrehen bzw. einschieben, bis die Rasteinrichtung 34 des Kühlmittelbehälters 22 mit der ersten Rasteinrichtung 30 der Ausnehmung 20 in Eingriff gelangt und der Kühlmittelbehälter 22 in der so definierten Wärmetauschposition gehalten wird. In dieser Wärmetauschposition des Kühlmittelbehälters 22, wie sie in 3 veranschaulicht ist, stößt der Ventilstößel der Ventilvorrichtung 26 des Kühlmittelbehälters 22 gegen den Anschlag 29 am Boden der Vertiefung 28 und wird gegen seine Vorspannung nach unten in 3, d.h. nach innen in den Verschluss des Kühlmittelbehälters 22 gedrückt. Hierdurch gelangt der Ventilstößel bzw. die Ventilvorrichtung 26 in ihre geöffnete Stellung, in welcher das unter Druck befindliche Flüssiggas 24 im Innern des Kühlmittelbehälters 22 durch die Ventilvorrichtung 26 in den Freiraum 36 zwischen dem Kühlmittelbehälter 22 und der Behälterwand ausströmen kann, wie durch Pfeile A in 3 angedeutet.
Das Flüssiggas 24 strömt hierbei aufgrund seines Drucks aus dem Kühlmittelbehälter 22 und durch den Freiraum 36 in der Form einer Spirale. Dabei steht das Flüssiggas 24 mit dem Behälter 10 in Wärmeaustausch, wobei die thermische Kontaktfläche durch die Strukturierung der Ausnehmung 20 bevorzugt möglichst groß ausgebildet ist, und entzieht dem Behälter 10 bzw. dem Getränk 12 in dem Behälter 10 Wärmeenergie und verdampft auf diese Weise (Verdampfungswärmel, wodurch das Getränk 12 im Behälter 10 gekühlt wird. Das Maß und die Geschwindigkeit dieses Abkühlvorgangs hängen dabei u.a. von der Art und dem Druck des Kühlmittels 24, von der Form und der Größe der thermischen Kontaktfläche, von dem Material der Behälterwand und von der Art und der Menge der zu kühlenden Substanz 12 ab. Das erwärmte Kühlmittel 24 strömt schließlich aus dem Freiraum 36 im Bereich des Bodens 18 des Behälters 10 heraus.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Behältersystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel von 4 unterschiedet sich von dem oben anhand der 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel ausschließlich durch die Form des autarken Behälters 10'. Der Aufbau der Ausnehmung 20 und des Wärmetauschmittelbehälters 22 ist hingegen unverändert. Während in 1 bis 3 die Erfindung auf eine Getränkedose 10 angewendet war, ist der Behälter 10 in 4 eine Flasche zum Beispiel aus Kunststoff oder Glas. Die Öffnungseinrichtung 16' der Flasche 10' ist üblicherweise ein Schraubverschluss.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht allein auf diese Ausführungsform beschränkt. Vielmehr sind für den Fachmann zahlreiche weitere Variationen und Modifikationen offensichtlich, die ebenfalls im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.
Auch wenn dies nicht dargestellt ist, kann die vorliegende Erfindung auch bei anderen Behälterarten eingesetzt werden. Beispielsweise seien hier die sogenannten Tetra-Pak^®-Kartons genannt. Außerdem können auch mehrmals verwendbare, vom Benutzer selbst befüllbare Behälter 10, wie beispielsweise Thermoskannen oder Sportflaschen und dergleichen mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Während in den obigen Ausführungsbeispielen der Wärmetauschmittelbehälter 22 als wiederbefüllbare Dose dargestellt und beschrieben worden ist, ist es im Rahmen der Erfindung ebenso möglich, andere Behälterformen wie Patronen, Kapseln, Kartuschen und dergleichen – sei es als wiederbefüllbare Behälter oder als Einmalbehälter – für die Wärmetauschmittelbehälter einzusetzen. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere nicht auf spezielle Designs, Dimensionen oder Materialien des Wärmetauschmittelbehälters 22 beschränkt, sondern kann vielmehr an den jeweiligen Behälter 10, 10' für die zu temperierende Substanz optimal angepasst werden.
Des Weiteren ist in den obigen Ausführungsbeispielen zur Vergrößerung der thermischen Kontaktfläche die Behälterwand im Bereich der Ausnehmung 20 strukturiert. Statt dessen oder zusätzlich kann aber auch die Außenwand des Wärmetauschmittelbehälters 22 strukturiert sein, um bestimmte längere Strömungswege des durch den Freiraum 36 strömenden Wärmetauschmittels 24 zu erzwingen, sodass das Wärmetauschmittel 24 länger mit der Behälterwand in thermischem Kontakt steht.
Die besonderen Vorteile des Behältersystems gemäß der vorliegenden Erfindung liegen in dem effektiven Wärmetauschprozess, der durch den spiralförmig ausgebildeten Freiraum begünstigt und gut steuerbar ist; und in der Kombination eines autarken Behälters und eines separaten Wärmetauschmittelbehälters, sodass beide Behälter unabhängig voneinander vertrieben werden können und nur bei Bedarf kombiniert werden müssen. Hierdurch ist eine deutlich geringere Anzahl an Wärmetauschmittelbehältern (vorzugsweise wiederverwendbar) erforderlich, da nicht jeder Behälter mit einem solchen Wärmetauschmittelbehälter ausgestattet werden muss.

10, 10': Behälter
12: Substanz in 10,10'
14: Deckel von 10, 10'
16, 16': Öffnungsvorrichtung
18: Boden von 10, 10'
20: Ausnehmung
22: Wärmetauschmittelbehälter
24: Wärmetauschmittel
25: Verschluss von 22
26: Ventilvorrichtung von 22
28: Vertiefung
29: Anschlag
30: erste Rasteinrichtung von 20
32: zweite Rasteinrichtung von 20
34: Rasteinrichtung von 22
36: Freiraum zwischen 20 und 22
38: Gewinde

Claims

Behältersystem mit integriertem Wärmetauschsystem, mit einem Behälter (10) zum Aufnehmen einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz (121; und einem Wärmetauschmittelbehälter (22) mit einem Wärmetauschmittel (24) darin, wobei der Wärmetauschmittelbehälter eine Ventilvorrichtung (26) aufweist, durch welche das Wärmetauschmittel wahlweise aus dem Wärmetauschmittelbehälter (22) strömen kann, der Behälter (10) eine Ausnehmung (20) aufweist, in welche der Wärmetauschmittelbehälter (22) einsetzbar ist; und der Wärmetauschmittelbehälter (22) wahlweise in eine Wärmetauschposition in die Ausnehmung (20) in dem Behälter (10) einsetzbar ist, wobei in dieser Wärmetauschposition die Ventilvorrichtung (26) des Wärmetauschmittelbehälters geöffnet wird und zwischen der Außenwand des Wärmetauschmittelbehälters (22) und der Behälterwand der Ausnehmung (20) ein Freiraum (36) vorhanden ist, durch welchen das durch die Ventilvorrichtung aus dem Wärmetauschmittelbehälter strömende Wärmetauschmittel (24) in thermischem Kontakt mit der Behälterwand hindurch strömt, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) ein autarker Behälter und der Wärmetauschmittelbehälter (22) ein zu dem Behälter (10) separates Element ist; dass der Wärmetauschmittelbehälter (22) in die Ausnehmung (20) des Behälters 110) vollständig einsetzbar ist; und dass die Behälterwand im Bereich der Ausnehmung (20) und/oder die Außenwand des Wärmetauschmittelbehälters (22) in der Form eines spiralförmigen Gewindes (381 ausgebildet ist/sind.
Behältersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) im Boden (18) des Behälters (10) vorgesehen ist.
Behältersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) mit einer ersten Rasteinrichtung (30) versehen ist; der Wärmetauschmittelbehälter (22) eine Rasteinrichtung (34) aufweist; und die Rasteinrichtung (34) des Wärmetauschmittelbehälters mit der ersten Rasteinrichtung (30) der Ausnehmung in der Wärmetauschposition des Wärmetauschmittelbehälters in Eingriff steht.
Behältersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauschmittelbehälter (22) in die Ausnehmung (20) in die Wärmetauschposition eindrückbar oder eindrehbar ist.
Behältersystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) mit einer zweiten Rasteinrichtung (32) versehen ist, mit welcher die Rasteinrichtung (34) des Wärmetauschmittelbehälters (22) in einer Ruheposition in Eingriff steht, in welcher der Wärmetauschmittelbehälter (22) in der Ausnehmung (20) des Behälters (10) gehalten ist, aber die Ventilvorrichtung (26) nicht geöffnet ist.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) des Behälters (10) mit einem Anschlag (29) versehen ist, durch welchen die Ventilvorrichtung (26) des Wärmetauschmittelbehälters (22) in dessen Wärmetauschposition geöffnet wird.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauschmittel (24) ein Kühlmittel oder ein Heizmittel ist.
Behältersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel ein Flüssiggas ist, welches unter Druck in den Wärmetauschmittelbehälter (22) eingefüllt ist.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der autarke Behälter (10) in der Form einer Dose, einer Flasche oder eines Kartons ausgebildet ist.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der autarke Behälter (101 ein mehrmals verwendbarer, vom Benutzer selbst befüllbarer Behälter ist. 1 1. Wärmetauschmittelbehälter (22) zum Aufnehmen eines Wärmetauschmittels (24) darin für ein Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Wärmetauschmittelbehälter nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauschmittelbehälter (22) wiederverwendbar ist.
Behälter (10) zum Aufnehmen einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz (12) für ein Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10.