JP2002534273A - 自己冷却および自己加熱食品または飲料容器の底部に熱交換ユニットおよびバルブを付加するための装置および方法 - Google Patents
自己冷却および自己加熱食品または飲料容器の底部に熱交換ユニットおよびバルブを付加するための装置および方法Info
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Abstract
Description
、内部に熱交換ユニットが取り付けられている、ポータブルで、かつ使い捨て可
能なかかる容器に関する。
費することが好ましい。例えば炭酸ソフトドリンク、フルーツドリンク、ビール
、水、プディングおよびゼラチンおよび同等品は、約1.7℃〜10℃(35°
F〜50°F)の間の温度で消費することが好ましい。釣り、キャンピング時、
または海などで冷蔵庫または氷の利便性を享受できない場合、消費する前にこれ
ら食料または飲料を冷却する作業はより困難となろう。かかる状況では、通常、
アイスボックスを利用し、氷を入れなければならないが、氷は限られた時間しか
もたず、かさばり、取り扱いが面倒であり、融けた氷の水を時々抜かなければな
らない。かかる状況では、これら従来技術の不便性を生じることなく、消費する
前に容器の内容物を短時間で冷却する方法を提供することが大いに望ましい。
かる容器は冷却剤、あるタイプのガスまたは冷却手段を提供するために吸熱反応
を利用している。本願出願人が知っている、飲料および同等品を冷たくするため
のかかる自己冷却装置の代表例として、米国特許第2,746,265号、第1,897,723号
、第2,882,691号、第2,460,765号、第3,373,581号、第3,636,726号、第3,726,10
6号、第4,584,848号、第4,656,838号、第4,784,678号、第5,214,933号、第5,285
,812号、第5,325,680号および第5,331,817号に開示されている構造体が例として
挙げられる。
、飲料缶の冷却された内容物を出すのに利用されるプルタブを飲料缶の内部に収
納されている熱交換ユニットから、冷却剤を解放するための起動装置としても利
用する。ある状況では、飲料缶に発生する差圧を使用して熱交換ユニットを起動
し、内部に収納されている冷却剤を解放し、飲料を冷却することができる。これ
ら構造体は冷却剤を解放し、食品または飲料内に含まれる熱を食品または飲料か
ら取り出し、これらを冷却するのに極めて正しく働くが、かかる構造体は複雑で
あり、製造に費用がかかり、時々は缶内の飲料を飲むことを妨げることが時々あ
ることが判っている。
しとを別々にすることが、より有効かつ効率的であると、当技術分野では認識さ
れている。このようなことは、缶の底部に熱交換ユニットを設け、従来どおり設
けられている缶の頂部にプルタブを設けることによって達成される。米国特許第
4,656,838号および第4,555,741号には、かかる従来技術の装置の例が示されてい
る。これら従来技術の応用例の各々では、飲料缶の底部に熱交換ユニットが付加
されており、この熱交換ユニットは飲料缶の底部からも作動される。各ケースの
作動機構として、熱交換ユニットを閉じ、かつシールしている缶の底部に設けら
れた壁またはダイヤフラムに孔を開ける機構がある。これら構造体は従来技術の
問題の一部を解決するが、利用される機構は製造が困難であり、熱交換ユニット
の不注意による起動を適切に防止できない。
在している。かかる装置は自己冷却容器に関してこれまで述べたのと同じように
、かつ同じ理由から、便利で、かつ有効である。従来の米国特許第5,620,022号
にはかかる従来技術の装置の一例が開示されている。この構造体のための熱交換
ユニットは缶の底部に付加されており、別個に起動されるが、構造は複雑であり
、かつ製造する上で費用がかかる。
から所定量の材料を除く工程と、底部に対してほぼ垂直に延び、開口部を囲むフ
ランジを成形する工程と、熱交換ユニットをフランジに取り付ける工程とを含む
。
て缶の底部に付加された熱交換ユニットを有する。フランジの各側には、熱交換
ユニットおよびバルブカップが配置され、成形によりフランジに永久的に取り付
けられている。
料容器を自動的に冷たくするための部品の分解図が示されている。本発明は、食
品または飲料容器の自己冷却にも、または自己加熱にも、同じように適用できる
が、図解および説明のために飲料容器を自己冷却することに基づき、発明を限定
することなく、以下、本発明の説明を行う。ここに示されるように、飲料冷却用
全アセンブリ10は底部14および頂部(図示せず)を有する飲料缶12を含む
。熱交換ユニット(HEU)は蓋18を有する槽16を含み、この蓋はクリンプ
加工、溶接または接着剤などによって槽に付加される。この熱交換ユニットは取
り付けのためにネック状の頂部を有する一体的構造体とすることができる。この
槽16は冷却剤を含み、この冷却剤は従来のタイプの材料として知られている任
意のもの、例えばヒドロフルロカーボン、クロロフルロカーボン、二酸化炭素、
炭化水素とハロゲンガスとの混合物などとすることができる。本発明の現在のと
ころ好ましい実施例では、冷却剤は米国特許第5,692,381号に開示されているタ
イプの二酸化炭素−炭素吸着/脱着系である。本明細書では、この米国特許を参
考とし、かつ参考例として援用する。冷却剤として二酸化炭素系を使用するタイ
プの装置を使用する場合、番号20で示されているようなヒートシンクを設け、
熱交換ユニットの起動時に、飲料缶12内に含まれる飲料内の熱を熱交換槽16
の表面を介し、システム10から排出することを助けることが望ましい。バルブ
カップ22も設けられており、このバルブカップはこのカップ22に固定された
バルブ24を含む。バルブ24の上には保護カバーまたはキャップ26が嵌合さ
れており、熱交換ユニットの起動を望まない場合に不注意の作動によって熱交換
ユニットが起動するのを防止すると共に、消費者に対してユニットがまだ起動さ
れていないことを示すインジケータとなっている。バルブカップ22と熱交換ユ
ニットとの組み合わせを、飲料缶12の底部14に付加しなければならない。か
かる付加は缶の底部14内に下向きフランジ28を設けることによって行われる
。このフランジはバルブカップ22と熱交換ユニットのキャップ、すなわちトッ
プ18との間に挟持され、次にこれら要素を一体に固定するようにクリンプ加工
またはスエージ加工により、これらユニットを形成する材料、好ましくは金属を
成形し、熱交換ユニットを飲料缶12の底部14に永久的に付加する。フランジ
28と熱交換ユニットのキャップ18の内側表面32との間にはワッシャー30
のようなエラストマー材料が設けられており、これらの間の有効なシールとなっ
ている。バルブカップ22の外側表面には同様なエラストマー材料がコーティン
グされているので、バルブカップ22と飲料缶14との間のシールも設けられて
いる。本発明に係わる要旨に係わる重要な要素は、飲料缶の底部に対して熱交換
ユニットをシールし、かつ永久的に付加するための手段を設けることである。本
発明の要旨によればこの手段は下方に向いたフランジ28であり、このフランジ
28は後に明らかとなるように、飲料缶12の一体的部品として形成されている
。このフランジは図1では下向きに示されているが、所定の変形により、このフ
ランジを(容器から出るように)上向きとすることも可能であると理解すべきで
ある。
ための装置が示されている。当業者であれば、図2および4に示されているもの
は、フランジ28を形成するための製造方法を実施する装置の略図であることが
理解できよう。実際の製造および特定の大量生産では、装置は自動化され、図2
および4に示されているよりもかなり複雑である。しかしながら、関連する原理
は同じであるので、図面によって本発明を限定すべきではない。
り除かなければならない。図2に示されるように、アンビル34を設け、このア
ンビルは良好に支持され、パンチ38を受けることによって生じる力を受けるよ
う所定位置に位置するように、基礎36の上に載せられる。パンチ38の外径d
1は、アンビル34の上方部分によって形成されるボア40の直径とほぼ同じで
ある。バインド拘束を受けることなくパンチ38がボア40へ進入できるような
間隙を形成できるような充分な違いが、これら直径にはある。材料の除去は缶の
底部14がボア40上に位置するように、アンビル34の上に飲料缶12を位置
決めすることによって達成される。この缶12はアンビル34の上の中心に位置
させなければならず、適当なジグ、例えばスペーサ42をアンビル34のまわり
に位置決めしてもよい。アンビル34に対し、その中心に缶12を正しく位置決
めするのに、他の装置を利用できることも明らかである。このように缶を位置決
めすると、底部14の中心がボア40の中心の上に直接位置した状態で、缶の底
部14がアンビルの上方表面44に確実に載るように、図2に示されるよう、缶
を下方に移動させる。次に、矢印46が示すように、パンチ38に適当な力を加
え、パンチを下方に移動し、パンチの下方部分がボア40に進入できるようにす
る。特に図2を参照すれば、ボア40の内径とほぼ同じ直径d1を有するパンチ
38の下方部分しかボア40内に進入できないことが理解できるはずである。パ
ンチ38の外側にフレア状となっている部分48がボア40に達すると、パンチ
38がそれ以上下方に移動することが制限される。しかしながら、飲料缶12の
底部14の中心部分はパンチ38の下方への移動によって飲料缶から剪断されて
いることが理解できよう。一旦このことが生じると、図3に示されるような構造
体が得られる。この飲料缶12は貫通開口部50を有するものとして示されてい
る。開口部50は、図2に示される位置からパンチ30の下方に移動させ、開口
部40内に進入させて材料を除去することによって形成される。
えばアンビルまたはパンチの端部に切断ナイフエッジを形成し、他方の表面を平
らにするか、または若干の溝を構成するようにしてもよい。これら表面の間の缶
材料にこれら材料が接触すると、所定量の材料が剪断され、除かれる。除去すべ
き量は、缶の底部の残りの部分を破損することなく、もしくは破損と言わないま
でもこの残りの部分の完全性を破壊することなく、以下説明するように、フラン
ジを形成できるような十分な量である。
が示されている。図4に示されるように、アンビルの上に飲料缶12が置かれて
おり、アンビル52は図2に示されたものと同じように形成されており、このア
ンビルも上記目的のために基礎54の上に置かれている。更にこのアンビルはア
ンビル52の中心線58に対して缶12を中心に位置決めするためのスペーサ機
構56も含む。アンビル52はアンビル34と構造が類似しており、内部にボア
60を含むが、このボアは番号62で示されるように外側に向かってテーパが付
いており、ボア60よりも径が大きい凹角ボア64内で終わっていることに留意
すべきである。同様に、矢印68によって示されるように、下方に推進されるパ
ンチ66の外側に番号70で示されるようなテーパが付いており、垂直に配置さ
れた領域72内でパンチ66の上方部分に隣接して終わっている。検討すれば、
パンチ38と66とはほぼ同様に製造されていることが理解できよう。しかしな
がら、アンビル52と34とは上記のようにボアの形状が異なっている。フレア
部62と直線状の直径部64を備えたボアを有するアンビルを利用することによ
り、パンチ66の全体がボア66内の完全限界点まで移動すると、缶12内の開
口部50を囲む内側エッジ74はテーパ付き表面70によってまず下方に移動さ
れ、次にパンチ66の垂直表面72とこれに対向するアンビル52の垂直表面6
4との間に位置決めされることにより、最終的にこの内側エッジ74が形成され
る。明らかにパンチ66の表面72の外径は飲料缶の底部14の材料の厚みにほ
ぼ等しい値だけボア60の垂直表面66の内径よりも若干小さくなっている。こ
の最終結果は缶12の底部14内の開口部76を囲む、(容器内へ)下に向いた
フランジ28を明瞭に示す、図5に示されているとおりである。上記のように、
フランジ28はエラストマーワッシャー30およびその外径部のまわりの槽16
のキャップ18内の開口部32を受け入れると共に、内径部でバルブカップ22
を受けるのに充分な寸法となっている。適当な成形工具を利用することにより、
フランジ28、キャップ18およびバルブカップ22を形成し、シールされた自
己冷却飲料システムを提供する。
させるような内部リーク通路が生じる可能性がなくなるように、組み立てにより
バルブを缶に付加することが望ましい。このような作業は上記のフランジ形成方
法を逆にすることによって実行できる。すなわち、開口部50がアンビル内のボ
ア64の上の中心に位置し、缶の側面または本体が図4に示されるように上方に
延びた状態となるように缶12を位置決めする。フランジの向きが、図5内で点
線28で示されるように、(容器から外側に)上方に向くような結果が得られる
よう、上記のようにパンチ66を下に向ける。次に、熱交換ユニットの延長部と
共にフランジ28をカールし、バルブカップを上記のように受け、形成し、有効
なシールされた状態の永久的に付加された熱交換ユニットを提供することができ
る。
行う際に、別の割れが生じるのを防止するように、フランジを焼きもどすことが
できる。かかる焼きもどしは、フランジと接触した状態で高速回転するポリシャ
ーを使用することによって達成できる。これによりフランジの温度をフランジを
焼きもどすのに充分な温度まで上昇できる。
した自己冷却飲料システムの部分略横断面図が示されている。ここに示されるよ
うに、システム110は底部114および頂部116を有する飲料缶112を含
む。飲料缶112は飲料118を含む。内部にバルブ125が配置されたバルブ
カップ124を有し、更にバルブを起動するために押し下げ可能なボタン126
を有する熱交換ユニットが設けられている。この缶112の底部114は開口部
と、下方に垂れ下がったフランジ128を有し、このフランジ128は熱交換ユ
ニット122の上端部132とバルブカップ134との間に挟持されている。上
記のように、フランジ128の表面とバルブカップおよび熱交換ユニットの表面
との間には適当なエラストマーワッシャーが配置され、所望するようなシールを
するようになっている。バルブ125の上には保護キャップ136が配置されて
おり、このキャップは適当な係止クリップ138を使用して、キャップ136を
下方にスナップ嵌合することによって所定位置に保持されている。保護カバー1
36の上方表面を押し下げると、このカバー136はボタン、すなわちプランジ
ャー126に接触し、バルブ126を起動し、熱交換ユニット122内に含まれ
ている冷却剤を解放する。熱交換ユニットは上記のように炭素−二酸化炭素系を
使用している場合、熱交換ユニット112の内部に適当なヒートシンク140が
配置され、このヒートシンクは複数のリブ142とトラフ148との状態となっ
ており、これらリブ142とトラフ148は中心ポイント150に収束している
。リブの各々は熱交換ユニット122の内壁と接触し、内部の炭素を通し、飲料
118に含まれる熱を伝えるので、逃散する二酸化炭素ガスにより、バルブ12
5を通って上方に熱が排出される。熱交換ユニットと冷却剤は他の多数の形態で
もよく、食品または飲料容器の底部に熱交換ユニットを取り付ける態様に関する
ものである本発明の精神および範囲から逸脱することなく、発熱反応システムと
置換することも可能である。
ある。
Claims (16)
- 【請求項1】 頂部と底部とを有する缶およびバルブカップを有する熱交換
ユニットを備え、該熱交換ユニットが飲料缶内に配置されると共に、飲料缶の底
部に付加されている、容器を製造する方法において、 a.前記缶の前記底部の中央から所定量の材料を除去し、缶を貫通する開口部
を設ける工程と、 b.前記開口部を囲む材料から前記底部に対してほぼ垂直に延びるフランジを
形成する工程と、 c.前記熱交換ユニットおよび前記バルブカップに前記フランジを永久的に付
加する工程とを備えた、容器を製造する方法。 - 【請求項2】 前記材料を除去する工程が、切断エッジを構成するアンビル
およびパンチを設ける工程と、前記飲料缶の底部が前記アンビル上の中心に配置
されるよう、前記飲料缶を位置決めする工程と、前記材料を除去するのに充分な
力で、前記切断エッジを前記底部に接触させる工程とを備えた、請求項1記載の
、容器を製造する方法。 - 【請求項3】 前記材料を除去する工程が、第1の直径を有するボアを構成
するアンビルを設ける工程と、前記底部が前記ボア上の中心に位置するように、
前記飲料缶を位置決めする工程と、前記底部を通過するようにパンチを挿入し、
前記ボア内に進入させ、前記材料を除去する工程とを備えた、請求項1記載の、
自己冷却飲料容器を製造する方法。 - 【請求項4】 前記フランジを形成する工程が第1の直径を有するボアおよ
び第2の直径を有する凹角ボアを構成するアンビルを設ける工程を含み、 前記第2の直径が前記第1の直径よりも大きく、前記第2ボアと第2ボアとを
相互接続するテーパの付いた領域を有し、更に前記フランジを形成する工程がテ
ーパの付いた部分によって分離された第1の直径および第2の直径を有するパン
チを設ける工程を更に備え、前記パンチの前記第2の直径が前記パンチの前記第
1の直径よりも大きく、前記パンチの前記第2の直径が前記アンビルの前記カウ
ンターボアの直径よりも小さくなっており、更に前記フランジを形成する工程が
、前記内部の開口部が前記アンビル内の前記ボアの上の中心に位置するように、
前記缶の底部を位置決めし、前記パンチの前記テーパ状部分が前記ボアの前記テ
ーパ状部分に接触するように、前記パンチを前記アンビル内に挿入する工程とを
備えた、請求項3記載の、容器を製造する方法。 - 【請求項5】 前記フランジを付加する工程が、前記熱交換ユニットと前記
バルブカップとの間の前記フランジを挟持する工程を含む、請求項1記載の、容
器を製造する方法。 - 【請求項6】 前記フランジを付加する工程が、更に前記フランジ、前記熱
交換ユニットおよび前記バルブカップをクリンプ加工することを含む、請求項5
記載の、容器を製造する方法。 - 【請求項7】 前記フランジと前記バルブカップとの間、更に前記フランジ
と前記熱交換ユニットとの間にエラストマーシール材料を配置する別の工程を含
む、請求項5記載の、容器を製造する方法。 - 【請求項8】 頂部および底部を有し、食品または飲料を収容するための外
側槽を含み、 前記底部が、この底部を貫通する開口部および該開口部を囲み、前記底部から
離間するように延びるフランジとを構成し、 前記熱交換ユニットを前記フランジに取り外し不能に付加するための手段とを
更に備えた、食品または飲料を加熱または冷却するための熱交換ユニットを内部
に有する容器。 - 【請求項9】 バルブを支持するバルブカップと、前記バルブカップを前記
フランジに取り外し不能に付加するための手段とを更に備えた、請求項8記載の
容器。 - 【請求項10】 前記フランジが前記バルブカップと前記熱交換ユニットと
の間に挟持されている、請求項9記載の容器。 - 【請求項11】 前記フランジが前記底部から前記外側槽の内部まで内側に
延びている、請求項10記載の容器。 - 【請求項12】 前記フランジと前記熱交換ユニットとの間、および前記フ
ランジと前記バルブカップとの間に設けられたエラストマーシールを更に含む、
請求項11記載の容器。 - 【請求項13】 前記バルブカップおよび前記熱交換ユニットが金属から製
造されており、前記バルブカップを取り外し不能に付加する前記手段が、前記フ
ランジに接触する前記バルブカップ部分および前記熱交換ユニットの部分を形成
する工程を含む、請求項9記載の容器。 - 【請求項14】 前記形成する工程がクリンプ加工を含む、請求項13記載
の容器。 - 【請求項15】 前記フランジが前記槽の内部から離間するよう、前記底部
から外側に延びる、請求項10記載の容器。 - 【請求項16】 前記フランジが前記槽の内部から離間するよう、前記底部
から外側に延びる、請求項15記載の容器。
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