DE60108203T2

DE60108203T2 - Selbstkühlende Getränkeverpackung

Info

Publication number: DE60108203T2
Application number: DE60108203T
Authority: DE
Inventors: Pierre Jeuch
Original assignee: Thermagen SA
Current assignee: Thermagen SA
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: JP2002098457A; EP1164341A1; EP1164341B1; US6324861B1; US6722153B2; ATE286588T1; US20020007645A1; ES2236157T3; FR2810021A1; FR2810021B1; DE60108203D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getränkeverpackung, die das Kühlen ihres Inhalts erlaubt. Die Erfindung bezieht sich insbesonders auf das Kühlen von Getränken, die einer geschlossenen Verpackung des Typs "Dose" oder "Flasche" enthalten sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Konsumieren eines Getränks bei idealer Temperatur an jedem Ort und zu jeder Stunde zu erlauben.
Es existieren grundsätzlich zwei physikalische Verfahren des Kühlens des Inhalts einer Verpackung oder eines Behälters. Zum einen das Kühlen durch Entspannung eines Gases nach den klassischen Gesetzen der Thermodynamik, die die Temperatur und den Druck verbinden, und zum anderen das Kühlen durch Verdampfen und Adsorption, deren Prinzip in der Verdampfung einer Flüssigkeit unter der Einwirkung eines Unterdrucks besteht, der bei Adsorption der Dämpfe der Flüssigkeit auftritt.
So wurde beispielsweise das erste Verfahren in der französischen Patentanmeldung FR-A 2,762,076 in die Tat umgesetzt, die vorschlägt, das Kühlen eines Getränks in einer Dose mittels einer Entspannung eines komprimierten Gases zu realisieren. Eine Kartusche mit Gas zum Entspannen ist in einem metallischen Kühler angeordnet, der seinerseits im Innern der Dose angeordnet ist.
Diese Lösung zeigt mehrere Nachteile. Zum einen nimmt die Gas-Kartusche etwa die Hälfte des Volumens des zu kühlenden Getränks in Anspruch, was durch die Menge des Gases vorgegeben wird, die zum Kühlen des Getränks nötig ist. Zum anderen ist der Gestehungspreis einer Kartusche mit komprimiertem Gas hoch, was eine starke Erhöhung des Preises der Dose zur Folge hat.
Die praktische Umsetzung des anderen Verfahrens zum Kühlen durch Verdampfen und Adsorption war in gleicher Weise der Gegenstand zahlreicher Untersuchungen im Stand der Technik. Zahlreiche Vorrichtungen wurden vorgeschlagen, die einen eine zu verdamp fende Flüssigkeit enthaltenden Verdampfer mit einem Vorratsgefäß verbinden, das ein Adsorptionsmittel enthält.
So wurde beispielsweise ein derartiges Verfahren in unabhängigen Vorrichtungen wie beispielsweise tragbaren Kühlgeräten in die Praxis umgesetzt. Das US-Patent Nr. 4,126,016, aus dem eine Abbildung in 1 angegeben ist, schlägt ein wegwerfbares Kühlsystem in zwei Teilen vor. Ein Verdampfer 107, der aus einer Kammer besteht, die die zu verdampfende Flüssigkeit enthält, befindet sich im Innern eines Behälters 100 und einer andere Kammer, die das Adsorptionsmittel 108 enthält, findet sich auf dessen Außenseite, wobei die beiden Elemente 107 und 108 über eine Bajonett-Verbindungsvorrichtung 109 miteinander verbunden sind.
Diese Verbindungsvorrichtung 109 ist jedoch komplex herzustellen, insbesondere wenn ein guter Unterdruck garantiert werden muss (Teile in Bewegung durch Rotation und Translation mit einer Kautschuk-Verbindung). Eine derartige Vorrichtung ist nicht billig.
Darüber hinaus wurde die Umsetzung des Verfahrens des Kühlens durch Verdampfung und Adsorption in gleicher Weise für Getränkeverpackungen vorgeschlagen.
So schlägt das US-Patent 4,736,599, aus dem eine Abbildung in 2 angegeben ist, das Realisieren eines Austauschers 16 (Verdampfer) vor, der vollständig im Innern des Kühlbehälters 10 enthalten ist (explizit wie eine Dose beschrieben), besteht jedoch auf dem reversiblen Charakter des in-Verbindung-Setzens des Austauschers 16 mit dem in einem Vorratsgefäß 22 enthaltenen Adsorptionsmittel, der unter der Dose 10 angeordnet ist. Diese Vorrichtung umfasst wenigstens vier Ventile, nämlich zwei um das Vakuum zu halten 19 und dann den Austauscher 16 wieder aufzufüllen 20, eines um das Vakuum in dem Vorratsbehälter des Adsorptionsmittels zu halten 22 und eines um das Auslösen des Kühlens zu steuern 27. Eine Strukturierung stellt die Starrheit der Kammern 16 und 22 unter Vakuum sicher, und ein Rohr 26 erlaubt ein Verbinden der verschiedenen Elemente. Diese komplexe Konstruktion erlaubt sicher nicht, einen Einstandspreis zu erzielen, der mit einer wegwerfbaren Verpackung wie einer Dose verträglich ist, und der reversible Charakter der Herstellung der Verbindung trägt zu dieser Komplexheit bei.
Andere Patente, wie beispielsweise das US-Patent Nr. 4,759,191, vervollständigt durch das US-Patent Nr. 5,048,301 derselben Erfinder, von denen eine Abbildung in 3 angegeben ist, schlagen die Realisierung des Kühlens eines Getränks 15, das in einer Verpackung 10 enthalten ist, mittels eines Moduls 11 vor, das in der Verpackung 10 angeordnet ist (diese wird wie eine Dose präsentiert).
Dieses Modul 11 setzt sich aus mehreren Kammern zusammen, nämlich einer ersten Kammer 12, die die zu verdampfende Flüssigkeit 18 enthält (Wasser) und einer zweiten Kammer 14, die in der ersten Kammer 12 angeordnet ist und trocknende Mittel 25 und "Wärmefallen" 24 enthält. Mittel zum Auslösen gestatten das In-Kontakt-Bringen des Wassers 18 mit den Trockenmitteln 25, die wie eine Pumpe für den Wasserdampf wirken. Diese Adsorptionsreaktion, die die erste Kammer 12 kühlt, ruft indessen eine starke Freisetzung von Wärme in der zweiten Kammer 14 hervor, die durch teilchenartige Materialien 24 eingefangen werden kann (durch Änderung der Phase oder durch endotherme Reaktion). Das zweite Patent, US 5,048,301 , schlägt zu diesem Zweck vor, eine thermische Isolierung (des DEWAR-Typs) in der Weise hinzuzufügen, das eine Vakuumkammer 13 die Kammer 14 umgibt, die das Adsorptionsmittel 25 enthält.
Keine der Erfindungen des Standes der Technik hat bis zum heutigen Tag eine signifikante Anwendung auf dem Markt gefunden. Es gibt daher auf der Leistung beruhende technische Gründe und auf den Herstellungskosten beruhende wirtschaftliche Gründe, aufgrund derer die vorliegende Erfindung Lösungen vorschlägt.
Tatsächlich wurden bestimmte technische und physikalische Zwänge niemals ernsthaft im Stand der Technik in Betracht gezogen, und die Zwänge der Herstellungskosten sind stark, wendet man sie auf wegwerfbare Vorrichtungen an.
Die Komplexität der im Stand der Technik vorgeschlagenen Vorrichtungen stellt ein offensichtliches Hindernis für ihre Entwicklung dar. Die in reversible Verbindung miteinander gesetzten Ventile des US-Patent Nr. 4,736,599, – auch wenn sie nicht im Einzelnen beschrieben sind – sind komplex und teuer in der Herstellung. Die Vorrichtungen der US-Patente Nr. 4,759,191 und 5,048,301 stehen unter demselben wirtschaftlichen Zwang und unterstreichen darüber hinaus die Schwierigkeit, die Wärme abzuführen, die in der Verpackung durch das Adsorptionsmittel freigesetzt wurde, sowie die komplexen Mittel, um diese umzusetzen.
Darüber hinaus beschreibt das Dokument EP-A 0931988 eine durch Verdampfung und Adsorption selbstkühlende Getränkeverpackung, die Mittel zum Kühlen im Innern der Verpackung und Mittel zum Pumpen durch Adsorption auf der Außenseite der genannten Verpackung umfasst, die mit dem Mittel zum Kühlen verbunden sind. Die Zwänge der Herstellung und des Zusammenbaus sind nicht präzise angegeben, und der Hohlraum, der die Mittel zum Kühlen bildet, zeigt eine Form, die keine große Oberfläche zum Austausch mit dem zu kühlenden Getränk erlaubt.
Darüber hinaus beschreibt das Dokument US-A 5,440,896 eine Vorrichtung zum Kühlen einer Verpackung, die eine Kühlkammer aufweist, die in einen Hohlraum einer Verpackung (einer Flasche) eindringen kann, deren Inhalt zu kühlen ist oder der die Flasche umgeben kann oder eine Wanne bilden kann, in die die Flasche eingetaucht wird. Eine derartige Vorrichtung ist komplex in der Herstellung, und ihre Wirksamkeit ist beschränkt.
Die Vorrichtungen des Standes der Technik erlauben es nicht, ein schnelles Kühlen des Getränks zu realisieren. Zwei für ein derartiges schnelles Kühlen essentielle Punkte wurden praktisch nur unzureichend in Betracht gezogen. Zum einen ist dies die Wirksamkeit des thermischen Austauschs zwischen dem Verdampfer und dem Getränk, und zum anderen ist dies die Geschwindigkeit des Pumpens der Dämpfe der kühlenden Flüssigkeit in den Verdampfer.
Die Geschwindigkeit des Pumpens hängt natürlich von der Wirksamkeit des Adsorptionsmittels ab, jedoch auch oft von den charakteristischen geometrischen Eigenschaften des Mittels der Verbindung zwischen Verdampfer und dem das Adsorptionsmittel enthaltenden Vorratsgefäß, und auch von dem Rest-Druck der nicht adsorbierbaren Gase, d. h. der Gase, die verschieden sind von dem Dampf der Kühlflüssigkeit.
Andererseits schlägt keine der Vorrichtung des Standes der Technik besondere Vorkehrungen vor, um einen guten Wirkungsgrad des Pumpens der Dämpfe sicherzustellen. Die verschiedenen vorgeschlagenen Konfigurationen und die Typen der verwendeten Ventile zur Herstellung einer Verbindung legen Schwierigkeiten nahe, die mit der Geometrie verbunden sind. Jedoch noch viel mehr als diese charakteristischen geometrischen Eigenschaften ist es der Rest-Druck der nicht adsorbierbaren und damit nicht gepumpten Gase, der das Verfahren beschränkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine selbstkühlende Getränkeverpackung vor, deren Funktionieren auf dem Prinzip der Verdampfung einer kühlenden Flüssigkeit bei verringertem Druck beruht.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine selbstkühlende Getränkeverpackung vor, die aus zwei verschiedenen Elementen besteht.
Die Getränkeverpackung gemäß der Erfindung enthält Einrichtungen zum Kühlen, die aus einem inneren Verdampfer (einem Hohlraum) bestehen, und Einrichtungen zum Verbinden dieser Kühleinrichtungen mit Pumpeinrichtungen auf der Außenseite der Verpackung, die die Verdampfung einer kühlenden Flüssigkeit in dem inneren Verdampfer hervorrufen und unterhalten.
Die inneren Kühleinrichtungen und die äußeren Pumpeinrichtungen stellen die beiden verschiedenen Elemente der Vorrichtung gemäß der Erfindung dar. Sie sind über Mittel zum Verbinden verbunden, sind jedoch unabhängig in ihrer Konzeption und Herstellung.
Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand eine Verpackung entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Gemäß einer charakteristischen Ausführungsform ist das Verhältnis des Volumens zur Oberfläche des Innen-Hohlraums um einen Wert zwischen dem dreifachen und dem siebenfachen kleiner als das Verhältnis des Volumens zur Oberfläche der Verpackung.
Gemäß einer weiteren charakteristischen Ausführungsform weist der Innen-Hohlraum ein Innenvolumen auf, das kleiner oder gleich 2 cl für eine Verpackung eines Volumens von 33 cl ist.
Gemäß einer weiteren charakteristischen Ausführungsform weist der innere Hohlraum eine Kontakt-Oberfläche auf, die größer oder gleich 50 cm² für eine Verpackung eines Volumens von 33 cl ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der innere Hohlraum an den Wänden der Verpackung versiegelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kühlflüssigkeit Wasser.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kühlflüssigkeit Wasser, das einen Zusatz enthält, der seine Verfestigungstemperatur absenkt.
Gemäß einer weiteren kennzeichnenden Ausführungsform füllt die Kühlflüssigkeit den inneren Hohlraum partiell.
Gemäß einer kennzeichnenden Ausführungsform ist in dem inneren Hohlraum der Partialdruck der von dem Dampf der Kühlflüssigkeit verschiedenen Gase vor einer Verbindung zu den äußeren Einrichtungen zum Pumpen unterhalb oder gleich 3 mb.
Gemäß einer kennzeichnenden Ausführungsform sind die Innenwände des Hohlraums partiell mit einem porösen hydrophilen Material bedeckt.
Gemäß einer weiteren kennzeichnenden Ausführungsform umfassen die Einrichtungen zum Verbinden eine kegelförmige Struktur, die den inneren Hohlraum verschließt, und umfassen eine Eindrückung zur Verschlussbeseitigung, wobei die äußeren Einrichtungen zum Pumpen mit Einrichtungen zur Verschlussbeseitigung versehen sind, die genau in die kegelförmige Struktur passen.
Gemäß einer kennzeichnenden Ausführungsform weist der innere Hohlraum eine solche Geometrie auf, dass die Kühlflüssigkeit nicht über die Verbindungseinrichtungen auslaufen kann, wie auch immer die Position ist, in der die Verpackung gehalten wird.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform hat der innere Hohlraum einen sternförmigen Querschnitt.
Gemäß einer Variante dieser Ausführungsform umfasst der innere Hohlraum eine helixartige Struktur.
Gemäß einer Variante der Ausführungsform dringt die kegelförmige Struktur der Verbindungseinrichtungen, die den Hohlraum verschließen, in das innere des Hohlraums in der Weise ein, dass die Eindrückung zur Verschlussbeseitigung in Richtung auf das Zentrum des Schwerpunkts des Hohlraums liegt.
Gemäß einer ersten Anwendungsform ist die Verpackung eine Dose aus Stahl.
Gemäß einer zweiten Anwendungsform ist die Verpackung eine Dose aus Aluminium.
Gemäß einer kennzeichnenden Ausführungsform besteht der innere Hohlraum aus demselben Material wie die Verpackung.
Gemäß einer anderen Anwendungsform ist die Verpackung eine Flasche aus haltbarem Kunststoff (PET).
Gemäß einer anderen Anwendungsform ist die Verpackung eine Flasche aus Glas.
Die Verpackung gemäß der Erfindung zeigt vorteilhafte Eigenschaften und eine Flexibilität, die deutlich über denen liegen, die im Stand der Technik vorgeschlagen wurden.
Darüber hinaus kann sie zu Kosten hergestellt werden, die sehr niedrig sind, und das ohne dass wesentliche Veränderungen der Fabrikationsstraßen klassischer Verpackungen aufzuerlegen sind.
Die Konzeption der beiden verschiedenen Elemente erlaubt es, die industrielle Verwertung der Vorrichtung gemäß der Erfindung zu optimieren. Der innere Hohlraum muss dem Behälter hinzugefügt werden, jedoch nimmt er ein vernachlässigbares Volumen ein und kann vorteilhafterweise aus demselben Material bestehen. Die Form des Hohlraums ist darüber hinaus so erforscht, dass sie einen maximalen thermischen Austausch bei einem minimalen eingenommenen Volumen erlaubt.
Die äußeren Einrichtungen zum Pumpen werden getrennt entwickelt und hergestellt. Darüber hinaus können gemäß den Ausführungsformen der Erfindung verschiedene Mittel zum Pumpen in Betracht gezogen werden.
Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Verlauf der Beschreibung offenbar, die zu Zwecken veranschaulichender Beispiele angegeben wird und Bezug auf die Figuren nimmt, worin
1 – bereits beschrieben – ein Schema einer tragbaren selbstkühlenden Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist;
2 – bereits beschrieben – ein Schema einer selbstkühlenden Getränkedose gemäß einer Variante des Standes der Technik ist;
3 – bereits beschrieben – ein Schema einer selbstkühlenden Getränkedose gemäß einer anderen Variante des Standes der Technik ist;
4 eine schematische Ansicht – im Querschnitt entlang AA – einer Getränkeverpackung gemäß einer Ausführungsform ist, die nicht durch die Erfindung abgedeckt ist;
die 5a und 5b detaillierte Ansichten der Mittel zum Verbinden gemäß 4 sind;
6 eine schematische Ansicht von oben entlang BB in 4 ist;
7 eine schematische Ansicht – im Querschnitt entlang CC – einer Variante der Ausführungsform von 4 ist;
8 eine schematische Ansicht – im Querschnitt entlang AA – einer Getränkeverpackung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
9 eine schematische Ansicht – von oben entlang BB – der 8 ist;
10 eine perspektivische Ansicht des Hohlraums gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist.
Die Beschreibung, die folgt, betrifft eine Getränkeverpackung des Typs Dose aus Stahl oder Aluminium gemäß den jeweiligen Herstellern, die mit Mitteln zum Kühlen auf Basis des Prinzips der Verdampfung einer Kühlflüssigkeit bei verringertem Druck ausgestattet ist. Die Erfindung kann indessen in gleicher Weise eine Getränkeverpackung des Typs Glasflasche oder Flasche aus beständigen Kunststoff betreffen (wie beispielsweise aus PET).
Eine Ausführungsform, die nicht von der Erfindung umfasst ist, wird nun unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 beschrieben.
Eine Getränkeverpackung, die aus einer Dose 10 mit standardisierter Form und standardisiertem Volumen besteht, umfasst einen Wärmetauscher, der aus einem inneren Hohlraum 2 besteht, der eine Flüssigkeit L enthält.
Dieser Hohlraum 2 zeigt spezielle geometrische Eigenschaften, wie beispielsweise dass sein Verhältnis Volumen zur Oberfläche um einen Wert zwischen dem 3- und 7-fachen kleiner ist als das Verhältnis des Volumens zur Oberfläche der Verpackung 10. So liegt beispielsweise für eine Dose 10 mit einem Standard-Volumen von 33 cl das Volumen des Hohlraums 2 bei weniger oder gleich 2 cl, und seine Kontaktfläche liegt über oder gleich 50 cm².
Um ihre Herstellung und Recyclisierung zu erleichtern, besteht der Hohlraum 2 vorteilhafterweise aus demselben Material wie die Dose 10, nämlich aus Stahl oder aus Aluminium. Für eine Verpackung des Typs "Flasche" wird der Hohlraum 2 vorteilhafterweise in einem thermisch leitenden Material wie beispielsweise Aluminium hergestellt.
Die Kühlflüssigkeit L, die in dem Innenhohlraum 2 enthalten ist, kann Wasser sein oder kann vorzugsweise Wasser sein, das einen Zusatz enthält, der dessen Verfestigungstemperatur absenkt, wie beispielsweise NaCl. Mit einem derartigen Zusatz ist es möglich, die Geschwindigkeit des Kühlens des Getränks unter Absenken der Temperatur des Hohlraums 2 (Wärmetauscher) unter 0°C zu verbessern, wenn die Kühlflüssigkeit L Wasser ist.
Gemäß einer besonderen vorteilhaften Ausführungsform füllt die Flüssigkeit L den Hohlraum 2 nur partiell, beispielsweise zur Hälfte.
Gemäß einer anderen besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Innenwände des Hohlraums 2 vorteilhafterweise mit einem porösen hydrophilen Material bedeckt, wie beispielsweise mit Cellulose oder mit einem Polymer.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die selbstkühlende Getränkeverpackung kein Füllventil oder Pumpenventil. Der Hohlraum 2, der die Flüssigkeit L zum Verdampfen unter Vakuum enthält, ist an der Verpackung 10 versiegelt, und zwar durch Kalt-Falzen von zwei Kegeln miteinander, Verkleben oder durch jede beliebige andere Verfahrensweise.
Gemäß einer anderen besonderen Ausführungsform der Erfindung enthält der Innenhohlraum 2 nur die Kühlflüssigkeit L sowie die Dämpfe der genannten Flüssigkeit L. Mit anderen Worten: Die Flüssigkeit L wurde vorab entgast, bevor sie in den Hohlraum 2 eingeleitet wurde. Diese Entgasung kann insbesondere sichergestellt werden durch ein Aufkochen bei Atmosphärendruck, gefolgt von einem Sieden durch Reduktion des Drucks bis auf wenige Millibar.
Mit anderen Worten: In dem Innenhohlraum 2 liegt der Partialdruck der von dem Dampf der Kühlflüssigkeit L verschiedenen Gase vor einer Verbindung des Hohlraums 2 zu den äußeren Einrichtungen zum Pumpen bei weniger als oder gleich 3 mb. Diese besondere Eigenschaft erlaubt es, eine gute Verdampfungsgeschwindigkeit unter Vermeidung der Begrenzung der Verdampfungsreaktion mit den nicht adsorbierbaren Gasen sicherzustellen, die in dem Hohlraum 2 enthalten sind.
Die Geometrie des Hohlraums 2 ist wichtig im Hinblick auf die Geschwindigkeit der Kühlung, die man erreichen möchte, denn sie bestimmt die Wirksamkeit des Wärmeaustauschs zwischen dem Hohlraum 2 und dem zu kühlenden Getränk.
Gemäß der Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 beschrieben wird, bevorzugt die Geometrie des Hohlraums 2 eine große Austausch-Oberfläche mit dem zu kühlenden Getränk bei Einnahme eines geringen Volumens in der Verpackung 10. Das Verhältnis des Volumens zur Oberfläche des Hohlraums 2 liegt daher zwischen bei dem 5- und 7-fachen des Verhältnisses der Verpackung 10 des Getränks.
Entsprechend dieser Ausführungsform liegt der Hohlraum 2 in rohrförmiger Struktur vor, die hauptsächlich aus Pumpen-Leitungen 3 besteht, die Rippen bilden, die dazwischen durch Platten 31 gehalten werden. Die Rippen 3 weisen eine Form von ¾ eines Zylinders auf und stoßen an ein gemeinsames Rohr 4 an. Sie enthalten die zu verdampfende Kühlflüssigkeit L.
Der Innenhohlraum 2 kann vorteilhafterweise eine Form eines Kreisbogens aufweisen, der sich an die Form der Dose 10 anpasst. Er ist an den Wänden der Dose 10 durch Fixiereinrichtungen 6 befestigt, die aus Haken bestehen, die beispielsweise angeschweißt oder angeklebt sind.
7 veranschaulicht eine Variante der Ausführungsform, in der das gemeinsame Rohr 4 in das Zentrum C des Hohlraums 2 mündet. Diese Anordnung vermeidet das Auslaufen der Kühlflüssigkeit L über die Verbindungseinrichtungen 5 und erlaubt darüber hinaus, die Verdampfungsreaktion sicherzustellen, welches auch immer die Position ist, in der die Dose 10 während ihrer Verbindung zu den äußeren Pumpeneinrichtungen 50 gehalten wird.
Die Verbindungseinrichtungen 5, die es erlauben, die Leitung 4 des Innenhohlraums 2 mit den äußeren Pumpeneinrichtungen zu verbinden, werden im Einzelnen in den 5a und 5b veranschaulicht. Diese Verbindungseinrichtungen 5 verbinden die Leitung 4 und den unteren Teil der Verpackung 10 über komplementäre konische Formteile, die eingesetzt sind.
So zeigt beispielsweise in der Konfiguration der 5a die Leitung 4 ein Ansatzstück 52 in Form eines Kegels, der in einem Vorsprung 51 am Boden der Verpackung 10 eingesetzt ist. Es ist die Leitung 4 des Hohlraums 2, die das Verschließen des Bodens der Verpackung 10 im Moment ihres Zusammenbaus sicherstellt. Der Hohlraum 2 wird unter Luftvakuum versiegelt, bevor er am Boden der Verpackung 10 fixiert wird.
Umgekehrt zeigt in der Konfiguration der 5b die Leitung 4 ein Ansatzstück 54 mit einem Vorsprung, das in einen Kegel 53 am Boden der Verpackung 10 eingesetzt ist. In dieser Konfiguration ist es der Kegel (Konus) 53 am Boden der Verpackung 10, der das Verschließen des Hohlraums 2 im Moment seines Zusammenbaus sicherstellt. Um ein gutes Vakuum in dem Hohlraum 2 zu garantieren, kann diese Anordnung beispielsweise unter Luftvakuum und unter Sättigungsdruck der Kühlflüssigkeit L realisiert werden.
Diese beiden Konfigurationen werden als veranschaulichende Beispiele angegeben, jedoch können andere Kombinationen im Sinne der Vorsprünge und der Natur des Verschlusses des Hohlraums und des Bodens der Verpackung in Betracht gezogen werden.
Insbesondere kann der Verschluss des Hohlraums 2 sichergestellt werden beispielsweise durch einen Stopfen in konischer Form 55 (8), der nach dem Einbau des Hohlraums 2 in die Verpackung 10 eingesetzt wird. Gegebenfalls kann dieser Stopfen Teil der äußeren Einrichtung zum Pumpen durch Adsorption sein, wenn die letztere gemeinsam in die Verpackung während ihrer Herstellung eingebaut wird.
Darüber hinaus kann es in Betracht gezogen werden, die Leitung 4 des Hohlraums 2 mit dem Deckel der Verpackung 10 auf dessen Unterseite zu verbinden.
In allen Konfigurationen muss die Struktur, die den Hohlraum 2 verschließt, notwendigerweise eine Eindrückung zur Verschlussbeseitigung umfassen, d. h. einer Verjüngung der Struktur, um das Schaffen einer Öffnung in dem inneren Hohlraum 2 mit Hilfe von Einrichtungen zur Verschlussbeseitigung zu erlauben, die mit den äußeren Mitteln zum Pumpen 50 verbunden sind. Die Einrichtungen zur Verschlussbeseitigung können unterschiedliche Formen aufweisen, beispielsweise rohrförmig oder spitz zulaufend sein und können durch unterschiedliche Mittel betätigt werden, beispielsweise durch manuellen Druck. Ihre Funktion besteht darin, sich auf die Eindrückung zur Verschlussbeseitigung zu stützen, um eine Öffnung in den Innenhohlraum 2 zu schaffen und so das Auslösen der Verdampfungsreaktion und das In-Gang-Setzen des Prozesses der Kühlung des Getränks zu erlauben, das in der Verpackung 10 enthalten ist.
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben.
Diese Ausführungsform gemäß der Erfindung greift die wesentlichen Besonderheiten der vorstehend beschriebenen Ausführungsform auf. Nur die Form des Hohlraums 2 ist unterschiedlich. Die Geometrie des Hohlraums 2 bevorzugt praktisch die Einrichtung von starken Konvektionsströmungen in dem Getränk, um darin das schnelle Abkühlen sicherzustellen. Gemäß dieser Ausführungsform stellt der Innenhohlraum 2 einen doppelten Boden der Dose 10 dar. Er zeigt eine konische Form im vertikalen Schnitt (8) und eine sternförmige Struktur im horizontalen Schnitt (9). Der Hohlraum 2 ist direkt unter dem Boden der Verpackung 10 fixiert, beispielsweise durch Ankleben.
Die Verbindungseinrichtungen 5, die mit dieser zweiten Ausführungsform verbunden sind, sind ähnlich denjenigen, die unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben wurden, wie auch die damit verbundenen Einrichtungen zur Verschlussbeseitigung.
Während der Durchführung des Kühlens wird die Verpackung 10 umgedreht (mit dem Boden nach oben). Diese spezielle Eigenschaft kann in der Gebrauchsanweisung der selbstkühlenden Verpackung gemäß der Erfindung angegeben werden. Die kegelförmige bzw. konische Form des Hohlraums 2 ermöglicht es dann, die absteigenden Konvektionsströmungen im Zentrum der Dose 10 zu konzentrieren und so die Geschwindigkeit der Kühlung des Getränks zu beschleunigen.
Die sternförmige Struktur des Hohlraums 2 erlaubt es darüber hinaus, ihre Austausch-Oberfläche mit dem zu kühlenden Getränk zu erhöhen. In dieser Ausführungsform liegt daher das Verhältnis des Volumens zur Oberfläche des Hohlraums 2 zwischen dem 3- und 5-fachen des Verhältnisses der Verpackung 10 des Getränks.
Gemäß einer Variante dieser Ausführungsform umfasst der Hohlraum 2 eine helixartige Struktur (10), die eine Rotationsbewegung in der Konvektionsströmung hervorruft, wie sie unter dem Begriff "Vortex" bekannt ist, was zur Beschleunigung dieser Strömung beiträgt. Diese besondere Struktur kann vorteilhafterweise erhalten werden durch Bringen der Stern-Form der 9 in eine Helix-Form. Sie kann in gleicher Weise beispielsweise erhalten werden durch Hinzufügen von Lamellen zur Struktur des Hohlraums 2.
Es kann in Betracht gezogen werden, eine derartige helixartige Struktur zusammen mit dem Deckel der Verpackung auf dessen Unterseite zu realisieren. In einem solchen Fall muss die Dose 10 während der Dauer der Kühlung an Ort und Stelle gehalten werden, und die Verbindungseinrichtungen 5 an den äußeren Einrichtungen zum Pumpen müssen daher in den Deckel integriert sein. Jedenfalls ist eine derartige Ausführungsform nicht durch die Ansprüche umfasst.
Gemäß einer Variante dieser Ausführungsform dringt die konusförmige Struktur 55 der Verbindungseinrichtungen 5, die den Hohlraum 2 verschließt, in das innere des Hohlraums 2 in der Weise ein, dass sich die Eindrückung zur Verschlussbeseitigung in Richtung auf das Zentrum des Schwerpunkts des Hohlraums 2 befindet. Es ist so möglich, ein Auslaufen der Kühlflüssigkeit L über die Verbindungseinrichtungen 5 während des In-Gang-Bringens des Kühlvorgangs zu vermeiden, wie auch immer die Position ist, in der die Verpackung 10 gehalten wird.
Das Kühlen des Getränks 15, das in der Dose 10 enthalten ist, wird erreicht durch die Verdampfung der Flüssigkeit L, die in dem Innen-Hohlraum 2 enthalten ist. Diese Verdampfung wird durch eine Senkung des Drucks in dem Innen-Hohlraum 2 hervorgerufen und unterhalten.
Zu diesem Zweck sind äußere Pump-Einrichtungen 50 zusammen mit der selbstkühlenden Verpackung gemäß der Erfindung vorgesehen, wobei diese äußeren Einrichtungen geeignet sind, die Verdampfungsreaktion der Kühlflüssigkeit L in dem Hohlraum 2 auszulösen und zu unterhalten.
Gemäß den Ausführungsformen können diese äußeren Einrichtungen 50 aus einer mechanischen Vakuumpumpe oder Einrichtungen zum Tieftemperatur-Pumpen wie beispielsweise Kühlfallen bestehen, die die Wasserdämpfe kondensieren, oder können aus einer Kartusche unter Luft-Vakuum bestehen, die Reagenzien (Trocknungsmittel) enthält, die in der Lage sind, die Adsorption der Flüssigkeit L auszulösen.

Claims

Selbstkühlende Getränkeverpackung, umfassend: – innere Einrichtungen zum Kühlen in der Verpackung (10), gebildet aus einem Hohlraum, der eine Kühlflüssigkeit (L) enthält, die unter der Wirkung eines Unterdrucks verdampft; – äußere Einrichtungen (50) zum Pumpen der Dämpfe der Kühlflüssigkeit an der Verpackung (10); – Verbindungseinrichtungen (5) zwischen den inneren Einrichtungen zum Kühlen und den äußeren Einrichtungen zum Pumpen; – dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum der inneren Einrichtungen (2) zum Kühlen konische Form aufweist und einen doppelten Boden der Verpackung darstellt.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Volumens zur Oberfläche des Innen-Hohlraums (2) um einen Wert zwischen dem 3- und 7-fachen kleiner ist als das Verhältnis des Volumens zur Oberfläche der Verpackung (10).
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlraum (2) ein Innenvolumen kleiner oder gleich 2 cl für eine Verpackung (10) eines Volumens von 33 cl aufweist.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlraum (2) eine Kontakt-Oberfläche größer oder gleich 50 cm² für eine Verpackung (10) eines Volumens von 33 cl aufweist.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlraum (2) an den Wänden der Verpackung (10) versiegelt ist.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit (L) Wasser ist.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit (L) Wasser ist, das einen Zusatz enthält, der seine Verfestigungstemperatur absenkt.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit (L) den inneren Hohlraum (2) partiell füllt.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem inneren Hohlraum (2) der Partialdruck der von dem Dampf der Kühlflüssigkeit (L) verschiedenen Gase vor einer Verbindung zu den äußeren Einrichtungen zum Pumpen unterhalb oder gleich 3 mb ist.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände des Hohlraums (2) partiell mit einem porösen hydrophilen Material bedeckt sind.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Verbinden (5) eine kegelförmige Struktur (52, 53, 55) umfassen, die den inneren Hohlraum (2) verschließt, und eine Eindrückung zur Verschlußbeseitigung umfasst, wobei die äußeren Einrichtungen zum Pumpen mit Einrichtungen zur Verschlußbeseitigung versehen sind, die genau in die kegelförmige Struktur passen.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlraum (2) eine solche Geometrie aufweist, dass die Kühlflüssigkeit (L) nicht über die Verbindungseinrichtungen (5) auslaufen kann, wie auch immer die Position ist, in der die Verpackung (10) gehalten wird.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlraum (2) einen sternförmigen Querschnitt hat.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlraum (2) eine helixartige Struktur umfasst.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmige Struktur der Verbindungseinrichtungen (5), die den Hohlraum (2) verschließt, in das Innere des Hohlraums (2) in der Weise eindringt, dass die Eindrückung zur Verschlußbeseitigung in Richtung auf das Zentrum des Schwerpunkts des Hohlraums (2) liegt.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackung (10) eine Dose aus Stahl ist.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackung (10) eine Dose aus Aluminium ist.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach den Ansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlraum (2) aus demselben Material besteht wie die Verpackung (10).
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackung (10) eine Flasche aus haltbarem Kunststoff ist (PET).
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackung (10) eine Glasflasche ist.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Einrichtungen (50) zum Pumpen aus einer Kartusche unter Luft-Vakuum bestehen, die ein Material enthält, das in der Lage ist, die Kühlflüssigkeit (L) zu adsorbieren.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Einrichtungen (50) zum Pumpen aus einer mechanischen Vakuum-Pumpe bestehen.
Selbstkühlende Getränkeverpackung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Einrichtungen (50) zum Pumpen aus Einrichtungen zum Tieftemperatur-Pumpen bestehen.