JP2019519737A

JP2019519737A - 液体二酸化炭素及びひねりトップ作動システムを用いる熱交換ユニットを有する自己冷却飲料容器

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Publication number: JP2019519737A
Application number: JP2018566428A
Authority: JP
Inventors: シリンス，マーク
Original assignee: ジョセフカンパニーインターナショナル，インコーポレイテッド; シリンス，マーク
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2037-06-13
Also published as: EP3469275A1; WO2017218494A1; US20190301784A1; CN109564049B; BR112018075973A2; EP3469275A4; JP7055755B2; CN109564049A

Abstract

その内部に固定される熱交換ユニット（ＨＥＵ）を含み、ＨＥＵの外面に食品又は飲料が接触する、食品又は飲料を保持するための自己冷却容器であり、ＨＥＵは、破壊できる膜により閉鎖され、破壊できる膜は、ひねりベース作動部が第１の方向に回転されるときに穴あけピンにより穿刺されて不平衡を生み出し、これにより、ＨＥＵの中に入っている液体二酸化炭素が、液体状態から気体状態に直接移行し、制限されたオリフィスを通って大気中へ移行することで食品又は飲料を冷却する。
【選択図】図２０

Description

本発明は、一般に、食品又は飲料に接触し、作動されたときに食品又は飲料の温度を変える外面を有する液体二酸化炭素を用いる熱交換ユニットも含む、食品又は飲料を保持するための容器に関する。

食品又は飲料の温度を要求に応じて変える目的で食品又は飲料容器などの容器に格納することができる、単純で、効果的で、かつ安全な装置を提供することが長い間望まれている。

キャンプ、ビーチ、ボート、漁業などの氷又は冷蔵が容易に利用可能ではない場所などでの多くの場合に、消費の前に冷やすことができる飲料を有することが望まれる。これまでは、それらを冷やし、望む状態で消費できるように、個人が氷と飲料用の容器が入っているアイスボックスなどを所持する必要があった。こうしたアイスボックスの利用は厄介であり、多大なスペースを占め、ほんの限られた時間だけ保冷した後に、氷を交換しなければならない。使用中に、溶けた氷から生じる水をアイスボックスから時々排水することも必要である。

上記の結果として、食品又は飲料を格納し、かつ、作動されたときに中に入っている食品又は飲料を冷却することになる熱交換ユニットも格納する容器を提供する試みの事例が数多く存在している。このような従来技術の装置における熱交換ユニットは、普通は圧力下の冷媒材料を格納しており、それが放出されるときに周りの食品又は飲料の熱を吸収し、これにより消費の前にそれらを冷却するものであった。従来技術の熱交換ユニットで用いられる冷媒には、ハイドロフルオロカーボン、アンモニア、液体窒素、二酸化炭素、及び液体二酸化炭素などの圧力下のガスがあった。圧力下の二酸化炭素ガスを吸着する圧縮された炭素粒子を用いるシステムも開発されている。弁の開放によって熱交換ユニットが大気に曝されるときに、二酸化炭素ガスが脱着し、容器内の食品又は飲料を冷却する。こうしたシステムの例が、米国特許第７，１８５，５１１号、第６，１２５，６４９号、及び第５，６９２，３８１号に示される。気体又は液体の形態の二酸化炭素を含む、こうした従来技術の特許の例が、米国特許第３３７３５８１号、第４６８８３９５号、及び第４６６９２７３号によって示される。従来技術で例示されるこうした熱交換ユニットを用いる容器は、複雑で、製造が難しく、したがって大きな経済的負担を生じ、こうした従来技術の自己冷却式の飲料容器を商業的に魅力のないものにする。加えて、液体二酸化炭素が用いられた場合、液体二酸化炭素の放出によって液体二酸化炭素が固体状態に遷移し、これは食品又は飲料の温度のほんの限られた低下をもたらすだけであった。

出願人は、このような容器内の熱交換ユニットに液体二酸化炭素を入れ、次いで、二酸化炭素を適正なサイズの制限されたオリフィスから放出することにより、液体二酸化炭素が液体状態から気体状態に直接移行することを発見した。このようなシステムは、本明細書に組み込まれるＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０２８３１８で開示された。そこに開示されたシステムは、制限されたオリフィスを生み出すのに機械加工された金属部品を使用していた。そこで、出願人は、制限されたオリフィスを生み出すのに二重機能成形プラスチック弁を用いるシステムを開発し、これは本明細書に組み込まれるＰＣＴ／ＵＳ１６／２３１９４で開示される。このシステムは、液体二酸化炭素を気体状態に遷移させ且つ気体二酸化炭素を排気させる位置へ弁を動かすのに押しボタンを用いて作動された。一部のユーザは、制限されたオリフィスを生み出し且つ気体二酸化炭素を放出する位置へ押しボタンを動かす際に難儀することが見受けられた。上記の結果として、作動が容易で、製造費があまりかからない、食品又は飲料のための単純な、組み立てが容易な、効率的な自己冷却システムが必要とされている。

頂部及び底部を有し、底部に開口部が貫通して画定される、食品又は飲料を受け入れるための外側容器と、開口部を有し、液体二酸化炭素（ＣＯ２）が充填されることになり、開口部において外側容器に固定されるように適合された金属の内側容器を含む熱交換ユニット（ＨＥＵ）と、作動されたときに液体ＣＯ２が液体状態から気体状態に直接移行することを可能にする不平衡を生み出すが同時にＨＥＵ内に残っているＣＯ２を十分に排気されるまで液体状態に維持する寸法を有する制限されたオリフィスを提供するために前記ＨＥＵに固定される弁手段とを備える、食品又は飲料を収容する組立体において、改良点は、前記ＨＥＵの前記開口部を閉鎖する破壊できる（ｆｒａｎｇｉｂｌｅ）部材を備え、前記弁手段が、穴あけピンと、前記穴あけピンを前記破壊できる部材と接触し、前記破壊できる部材を破断するように移動させるべく前記穴あけピンに結合された回転作動部材とを含むことである。

ＣＯ２が固体、液体、気体、及び超臨界流体である圧力及び温度を例示する二酸化炭素の状態図である。本発明の原理に従って構築される熱交換ユニットを有する容器の断面図である。ひねり作動を用いる本発明の容器の頂部斜視図である。作動システムの種々の構成要素を例示する部分断面図である。熱交換ユニット取付アダプタの斜視図である。図５の線６−６上で切り取った熱交換ユニット取付アダプタの断面図である。本発明の目盛付きの穴あけプラグの斜視図である。目盛付きの穴あけプラグの側面図である。図７の線９−９上で切り取った目盛付きの穴あけプラグの断面図である。穴あけピンの斜視図である。図１０の線１１−１１上で切り取った穴あけピンの断面図である。ひねりベース作動部の斜視図である。ラチェット取付クランプリングの斜視図である。ベースリングとのラチェット係合を例示する断面図である。二酸化炭素ガスの排出経路を示す断面図である。二酸化炭素ガスの大気中への排出をさらに例示する図である。外側容器の底部の打ち抜きプロファイルを示す平面図である。本発明の原理に従って構築されるＨＥＵを有する容器の代替的な実施形態の断面図である。ＨＥＵ組立体の断面図である。図１８の弁機構の断面図である。本発明の原理に従って構築されるＨＥＵを有する容器の別の代替的な実施形態の断面図である。

ここで図１をより詳細に参照すると、二酸化炭素の状態図が例示されている。そこに例示されるように、二酸化炭素は、固相、液相、又は蒸気相若しくは気相を有する場合がある。本発明の原理によれば、二酸化炭素は、液相に維持され、熱交換ユニットが容器内の食品又は飲料の温度を下げるのに用いられている間は、ドライアイスが形成される場合の固相に移行しないようにされることが重要である。図示されるように、状態図上の三重点は、物質の３つの状態（気体、液体、及び固体）が共存する点である。臨界点は、物質、この場合は二酸化炭素を液体状態と気体状態とで区別することができない状態図上の点である。蒸発（又は凝縮）曲線は、液体状態と蒸気又は気体状態との間の遷移を表す状態図上の曲線１０である。図示されるように、状態図は、通常単位は気圧である、圧力に対して、この場合単位は摂氏度である、温度をプロットする。線は、２つの相が平衡状態で存在することができる圧力と温度の組み合わせを表す。言い換えれば、これらの線は相変化点を画定する。本発明の原理によれば、熱交換ユニットは、二酸化炭素が液体状態にあるような温度及び圧力で二酸化炭素を装填される。熱交換ユニットは、次いで、熱交換ユニットを取り囲む容器内の食品又は飲料を冷却することが望まれるときまで熱交換ユニット内で液体状態が平衡に保たれるようにシールされる。冷却が望まれるときに、液体二酸化炭素が蒸気又は気体状態に移行するように不平衡が生み出されるが、同時に、熱交換ユニット内にまだ存在している二酸化炭素は液体状態に維持されるように熱交換ユニット内の圧力が維持されることが重要である。これは、さらに詳細に後述するように、制限されたオリフィスを通じてすべての液体二酸化炭素が液体状態から気体状態に直接移行し、大気に排出され、熱交換ユニットの中の液体二酸化炭素が完全に排出されるときまで、熱交換ユニットの中に入っている残存する二酸化炭素が液体状態のままであるように熱交換ユニット内の圧力を維持するべく、圧力低下を生み出す寸法を有する制限されたオリフィスを通過させることで液体の二酸化炭素を液体状態から気体状態に移行させ、大気に排出させ、容器内の食品又は飲料を冷却するための経路を提供することによって達成される。

特に２つの先願ＰＣＴ特許出願に関連して上に示したように、制限されたオリフィスに関する所望の寸法を提供し、実際には、液体二酸化炭素を液体状態から気体状態に直接移行させ、大気中へ排気させ、熱交換ユニットと接触している食品又は飲料を冷却するように機能するシステムが開発された。しかしながら、開示される開発された機構は、機械加工された金属部品から製造され、そしてまた、一実施形態では、作動機構は押しボタンであったことが分かっている。機械加工された金属部品の使用の結果として、得られる機構は極めて高価となり、製造するのは商業的に実現可能ではなく、押しボタンの作動においては、上記のように、制限されたオリフィスを生み出す、したがって、液体二酸化炭素が液体状態から気体状態に移行し、所望の冷却を達成する能力をもたらすのに十分なだけボタンを押し下げる際に、一部の人は大変に難儀することが見受けられた。そこで、出願人は、作動機構及び制限されたオリフィスを生じる様態を設計し直し、同時に、高価な機械加工された部品をなくし、これにより、商業的に発展することができるようにデバイスの総コストを低減させた。したがって、本発明は、穴あけピンに結合されたひねりベース又は回転作動部を使用して穴あけピンを移動させることで、破壊できる部材を穿刺して不平衡を生み出し、これにより、液体二酸化炭素を気体状態へ直接移行させ、所望の冷却を達成する、新しい構造体に向けられる。設計のし直しは、結果的に成形プラスチック部品を含む構造体をもたらし、金属は穴あけピンと熱交換ユニットのみであり、これはより十分に後述する。

ここで図２及び図３をより詳細に参照すると、ひねりベース又は回転作動部２０を含む本発明の一実施形態の構造全体が示されている。図２に示されるように、構造体は、外側容器１２と、外側容器１２の底部１８に設置される熱交換ユニット取付アダプタ１６に取り付けられる熱交換ユニット１４を含む。ひねりベース又は回転作動部２０は、穴あけピンを熱交換ユニットの破壊できる部材の方へ動かし、破壊できる部材を破断するために、第１の方向に回転されてよい。より十分に後述するように、ひねりベース作動部が反対方向に回転するのを防ぐ機構が設けられる。好ましい実施形態では、ひねりベース作動部は、図３のひねりベース作動部２０の頂部上の矢印２２で示されるように時計回り方向にのみ回転することができる。

前述しているように、外側容器１２の頂部２４は、閉鎖され、外側容器１２の内容物２６へのアクセスを提供するために通常の引き上げ式のタブ又はリフトタブを含み、内容物２６は、食品又は飲料であってよく、本発明の好ましい実施形態によれば飲料であり、所望の消費温度に冷却され得るように熱交換ユニット１４の外面を取り囲む。飲料と接触する熱交換ユニットの外面は、この引用により本明細書に組み込まれる米国特許第６，１０５，３８４で開示されるように、金属が食品又は飲料に取り込まれるのを防ぐために食品用のコーティングで被覆される。

ここで図４をより詳細に参照すると、ＨＥＵを外側容器に取り付けるためのこの実施形態の種々の構成部品の組み立てがさらに詳細に例示される。図４に例示されるように、ＨＥＵ取付アダプタ１６は、熱交換ユニット１４のネック部２８にねじ式に固定される。取付アダプタ１６は、ガラス繊維で強化されるエンジニアリングプラスチック材料から製造される。１つの例として、アダプタは、５０％ガラス繊維入りポリアクリルアミド又はガラス繊維入りポリオキシメチレン又はアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）から製造されてよい。用いられる特定のエンジニアリング材料は、食品適合でなければならない。図４に例示されるように、取付アダプタは、外側容器１２の底部１８の開口部を通る上向きに延びるネック部を有する。

図５及び図６を参照することにより、取付アダプタがさらに詳細に例示される。そこに示されるように、アダプタは、熱交換ユニットのネックダウン部分上のねじと係合するためのねじ３２をその内面上に含む、下向きに延びる本体部３０を有する。アダプタは、外側容器１２の底部１８の内面に着座する外向きに延びるフランジ３４を含む。アダプタはまた、同じくその外面上に形成されたねじ３８だけでなく、より十分に後述する目盛付きの穴あけプラグを受け入れるためにその内面上に形成されたねじ４０も有する、上向きに延びるネック部３６を含む。アダプタ１６はまた、ネック部３６から外向きに延びる一対のラグ４２及び４４を含む。ラグ４２及び４４は、ＨＥＵを定位置に保持するのに用いられ、以下でより十分に説明するようにひねりベース作動部２０が用いられるときにＨＥＵが回るのを防ぐ。これが起こる様態は、本明細書で参照する図１７に示される飲料缶打ち抜きプロファイルにより例示される。そこに示されるように、外側容器１２の底部分１８には、アダプタ１６を受け入れる開口部４６が設けられており、開口部４６の周囲から延びる一対のスロット４８及び５０も設けられる。ラグ４２及び４４は、スロット４８及び５０内に嵌り、これにより、取付アダプタを外側容器１２の底部内にしっかりと配置された状態に保つ。ラチェット取付クランプリング５２が、取付アダプタ１６のネック３６の上に着座する。ラチェット取付クランプリング５２は、取付アダプタ１６のネック部３６の外ねじ３８上に固定されるナット５４により定位置に保持される。代替的に、そのように望まれる場合にはナット５４の代わりにスナップリングが用いられてよい。ラチェット取付クランプリング５２は、以下でさらに詳細に説明する。同じく図４に例示されるように、目盛付きの穴あけプラグ５６が、取付アダプタ１６のネック部３６の内面上のねじ４０によりねじ式に固定される。穴あけピン５８が、目盛付きの穴あけプラグの内部に固定され、以下でさらに十分に説明するように、ひねりベース作動部２０が作動されるときに破壊できる熱交換ユニット部材６０を穿刺して不平衡を生み出し、熱交換ユニット１４の中に入っている液体二酸化炭素を液体状態から気体状態に直接移行させ、大気中へ排気させるのに用いられる。

ひねりベース作動部２０はまた、ガラス繊維入りエンジニアリングプラスチック材料から形成された成形プラスチック部材であり、ひねりベース作動部２０が回転されるときに目盛付きの穴あけプラグ５６を回転させて穴あけプラグを下方へ移動させ、熱交換ユニットの破壊できる部材６０に突き刺すために、目盛付きの穴あけプラグ５６と係合する下向きに延びる作動フィンガ６２を含む。

ここで図７、図８、及び図９をより詳細に参照すると、目盛付きの穴あけプラグがさらに詳細に例示される。目盛付きの穴あけプラグ５６も、前述のようにガラス繊維入りエンジニアリングプラスチック材料を用いて構築される。穴あけプラグ５６は、取付アダプタ１６のネック部３６の内面上のねじ４０と係合するその本体部の外面上に、穴あけプラグを定位置に固定するための複数のねじ６４を画定する。穴あけプラグ５６は、熱交換ユニットの破壊できる部材６０の穴あけを達成するべく図４で見られるように目盛付きの穴あけプラグ５６を下方へ移動させるために、ひねりベース作動部２０上のフィンガ６２と係合するその頂部６８に六角形の開口部６６を画定する。穴あけプラグの本体部７０は、例示されるように、本体部７０の全長に沿って延び、且つねじ６４を通って延びる、スロット７２を画定する。スロット７２は、以下でより十分に説明するように、制限されたオリフィスが生み出される領域へ気体二酸化炭素が移行し、気体二酸化炭素が大気中へ出ることを可能にするための、通路をもたらすのに用いられる。

目盛付きの穴あけプラグ５６の頂部６８の外面７４は、クリティカルディメンションであり、図６に示すように取付アダプタのさらにクリティカルな領域７６内に嵌る。外面７４と内面７６との組み合わせが、より十分に後述される制限されたオリフィスの所望の寸法を提供する。

穴あけピン５８は、本明細書で参照する図１０及び図１１にさらに詳細に示される。例示されるように、穴あけピンは、ひねりベース作動部２０が第１の方向に回転されるときに熱交換ユニットの破壊できる部材を穿刺するのに用いられる鋭い先端７８を有する。穴あけピン５８は、図９に示す穴あけプラグの内面上に形成されたねじ８２とねじ係合する、その外面上に形成されたねじ８０を有する。穴あけピンは、目盛付きの穴あけプラグにねじ式に固定されるものとして説明されるが、目盛付きの穴あけプラグへプレス嵌めする、又はそのように望まれる場合には穴あけプラグが穴あけピンの周りに成型されることになるオーバーモールドされたユニットとして形成することもできることを理解されたい。上記のように、穴あけピンは、熱交換ユニット以外に金属から形成される組立体の唯一の要素である。特に８４で示されるように、穴あけピンには、穴あけピンを目盛付きの穴あけプラグ５６内の定位置にねじ込むのに用いられる六角形の開口部が形成される。

ここで図１２をより詳細に参照すると、ひねりベース作動部２０がさらに詳細に例示される。図１２での例示は、穴あけピン５８を下方へ移動させて熱交換ユニットの破壊できる部材６０を穿刺するべくラチェット取付クランプリング及び目盛付きの穴あけプラグ５６と協働するひねりベース作動部２０の内側部分を示す斜視図である。ひねりベース作動部２０は、下向き外側リム８６を含み、これは、より十分に後述するように、気体二酸化炭素を外側容器１２の外面に沿って下方へ誘導するのに用いられる。ひねりベース作動部２０は、ラチェット取付クランプリング５２の外面の周りに着座する下向きフランジ８８を含む。内向きのくさび形のリップが、フランジ８８の底部から延び、ひねりベース作動部２０を定位置に保持するために図４に示すようにラチェット取付クランプリング５２上の表面９１に着座するショルダ８９を画定する。構成要素が組み立てられるときに、ひねりベース作動部２０が定位置に配置され下方へ押される。フランジ８８は外方へ移動することになり、くさび形のリップが、ひねりベース作動部２０を固定する位置に嵌め込まれることになる。複数の補強リブ９０が、フランジ８８の外面９２から上面に沿って延び、リム８６の内面とのみ係合し、ひねりベース作動部２０にさらなる構造的一体性を提供する。ひねりベース作動部２０は、ひねりベース作動部２０が回転されるときに目盛付きの穴あけプラグを回して穴あけピンを下方へ移動させ、熱交換ユニットの破壊できる部材６０を穿刺するべく目盛付きの穴あけプラグの開口部６６と協働する不規則な表面９２を含む下向きに延びる作動フィンガ６２を含む。複数のラチェット歯９４が、作動フィンガ６２の周りに且つフランジ８８の内縁に沿って全体に延びる。ラチェット歯は、ひねりベース作動部２０が時計回り方向にのみ回転することを可能にし、且つ反時計回り方向の回転を防ぐべく、後述するようにラチェット取付クランプリングと協働する。しかしながら、そのように望まれる場合には、ラチェット歯及びクランプリングは、望まれる場合に作動のためにひねりベース作動部を反時計回り方向に回転させ、且つ時計回り方向の回転を防ぐように設計されてよいことが当業者に理解されるはずである。

ここで図１３をより詳細に参照すると、ラチェット取付クランプリング５２がさらに詳細に例示される。ラチェット取付クランプリング５２は、フランジ９６上で１８０°離れて存在するラチェットレッグ９８及びラチェットレッグ１００を画定する上向きに延びるフランジ９６を含む。ラチェットレッグ９８及び１００は、ひねりベース作動部２０が前述のように時計回り方向にのみ回転することを可能にするべくラチェット歯９４と協働する。ひねりベース作動部２０を反時計回り方向に回転させる試みがなされる場合、ラチェットレッグ９８及び１００は、ラチェット歯９４の結果としてそのようなことが起こるのを防ぐことになる。例示されるように、ラチェット取付クランプリングは、凹部１０４及び１０６を含む開口部１０２を含む。凹部１０４及び１０６は、ラチェット取付クランプリングを適正に機能する位置に保持するべく取付アダプタ１６上のラグ４２及び４４と協働する。

ここで、図１４を参照することにより、ひねりベース作動部２０とラチェット取付クランプリング５２の協働が例示される。そこに示されるように、ラチェット取付クランプリング５２は、９８で示されるラチェットレッグがラチェット歯９４と協働するような位置にあり、ゆえに、ひねりベース作動部２０が矢印１０８で示される時計回り方向に回転されるときに、ラチェットレッグ９８はそのようなことが起こるのを許すことになる。しかしながら、ひねりベース作動部２０を反対方向に移動させる試みがなされる場合、ラチェットレッグ９８は、ラチェット歯９４と係合し、このような移動を防ぐであろう。

ここで図１５をより詳細に参照すると、前述の作動システムの種々の要素を用いるときの気体二酸化炭素の排出経路が例示されている。図１５に示されるように、ひねりベース作動部２０が時計回り方向に回転されるとき、フィンガ６２が穴あけプラグ５６を回転させることになり、その上のねじ６４が、穴あけピン５８を下方へ移動させて熱交換ユニットの破壊できる部材６０を破断し、不平衡を生み出すことにより、液体二酸化炭素が沸騰し、液体状態から気体状態へ直接移行することを可能にするべく、取付アダプタ１６上のねじ４０と協働することになる。次いで、気体二酸化炭素は、矢印１１０で示されるように目盛付きの穴あけプラグのスロット７２に沿って上方へ移行することになり、次いで、目盛付きの穴あけプラグの外面７４と取付アダプタ１６のネック３８のクリティカルな内面７６との間に形成される制限されたオリフィス７５を通ることになる。これらの２つの表面の組み合わせが、制限されたオリフィスの寸法を提供し、これは、本発明の現在のところ好ましい実施形態によれば、１２ミクロンの環状開口部を提供し、矢印１１２で示されるように気体二酸化炭素が制限されたオリフィスを通って外方へ、ひねりベース作動部２０の下の領域へ移行することを可能にする。しかしながら、１２ミクロンの環は、ＨＥＵ内のあらゆる残留二酸化炭素が液体状態にとどまるような圧力低下を生み出す。

本明細書で参照する図１６に示すように、気体二酸化炭素は、制限されたオリフィス７５を通過すると、次いで、矢印１１４で示されるように、フランジ８８のリム縁の下のラチェットプラグ９８の真下の開口部１１６を通って、外側容器１２の底部分に沿って外方へ、矢印１１８で示されるように該表面に沿って下方へ移行する。この気体二酸化炭素の通過の結果として、外側容器の内部の熱交換ユニットを用いて達成される冷却だけでなく、外側容器１２の外面に沿って移行する気体二酸化炭素によるさらなる冷却も提供される。

上述のように構造体に関するコスト削減をもたらすために、熱交換ユニットは、高速製造プロセスを可能にする絞り及び再絞りプロセスを用いてスチールから製造され、およそ９０グラムの液体二酸化炭素を受け入れる構成及び体積の熱交換ユニットを提供する。それに加えて、熱交換ユニットに液体二酸化炭素が充填され、熱交換ユニットの破壊できる部材が熱交換ユニットの開口部にわたって配置され、熱交換ユニットが外側容器１２に組み込まれる前にシールされる。このようなことは、形成された熱交換ユニットを、液体二酸化炭素を生み出すのに十分な量の二酸化炭素圧力雰囲気内に配置することにより行われる。熱交換ユニットに９０グラムの二酸化炭素がすべて充填されると、破壊できる部材が、熱交換ユニットの開口部にわたって配置され、定位置にシールされ、次いで、圧力雰囲気が大気へ開放され、ガス入りの熱交換ユニットが取り出される。破壊できる部材６０は、バーストディスクの機能も提供する。ＨＥＵ内の圧力が過大となる場合、部材６０が破断し、二酸化炭素が大気中へ安全に排気されることになる。熱交換ユニットに予めガスを入れるためのこのタイプの方法の使用を通じて、総コストが約６０％低減される。

前述のように所望の制限されたオリフィスを提供するために、開口部は、Ｈ７とｇ６として画定される。Ｈ７は、取付アダプタ１６のネック３８の開口部７６の寸法を指し、ｇ６は、目盛付きの穴あけプラグの外面７４の寸法を指す。これらの２つの寸法の組み合わせが、最終的に前述のように大気中へ排気されるべき気体二酸化炭素が通過しなければならない１２ミクロンの環を提供することになる。

ここで図１８をより詳細に参照すると、前述したものの簡易化バージョンのひねりトップ作動システムを用いる熱交換ユニットを有する飲料容器の代替的な実施形態が例示されている。図１８に示されるように、飲料容器１２０は、容器１２０の底部１２４に固定される熱交換ユニット１２２を有する。サポートカラー１２６が、ＨＥＵのネック１２８の上に配置され、その一端はＨＥＵに着座し、その他端は容器の底部に着座しており、取付ハウジング１３０が、ＨＥＵ１２２のネック１２８にねじ式に固定され、その際に、ＨＥＵを外側容器１２０の底部１２４に固定する。

ＨＥＵの組立は、本明細書で参照する図１９にさらに詳細に示される。そこに例示されるように、ＨＥＵ１２２は、その外面上のねじ１３２と、その内面上のさらなるねじ１３４を含む。アダプタ１３６は、ＨＥＵ１２２のネックの内面上のねじ１３４にねじ式に固定される。アダプタ１３６は、図示されるように中空であり、ばね１４０を受け入れるショルダ１３８を画定する。バルブステム１４２が、アダプタ１３６の中空の内部へ挿入される。バルブステム１４２は、その下端に内向きのリップ１４４を画定する。リップ１４４は、破壊できる部材又はバーストディスクホルダ１４８に画定された溝１４６内に嵌め込まれ、着座する。破壊できる部材又はバーストディスク１５０は、破壊できる部材であり、ホルダ１４８内に着座され、グラブねじ１５２により定位置に固定される。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）座金１５４が、バーストディスクホルダ１４８の頂部上に着座し、より十分に後述するようにＨＥＵ１２２の中に入っている液体二酸化炭素を保持するためのシールをもたらすべくアダプタ１３６の底部に着座する。グラブねじ１５２は、内部に開口部１５６を画定する。バーストディスク１５０は、ＨＥＵ１２２の中に入っている液体二酸化炭素の圧力に継続的に曝され、その内部の圧力が所定量を超過する場合に、バーストディスク１５０が破断することになり、次いで、液体二酸化炭素が沸騰を始めることになり、開口部１５６を通って外方へ大気中に排気されることになることが当業者には認識されるであろう。開口部１５６は、バーストディスク１５０の上流の弁機構内に収容された構成要素を保護するためにガスを或る程度に絞るのに用いられる。

ＨＥＵ１２２に液体二酸化炭素を充填するために、図１９に示すように組み立てられたＨＥＵに液体二酸化炭素充填ヘッドが接触し、これは図１９で見られるようにバルブステム１４２を下方へ押すことによりバーストディスクホルダ１４８を下方へ移動させ、ＰＴＦＥ座金１５４により画定されたシールを破り、ゆえに、液体二酸化炭素がＨＥＵ１２２に入ることができる。所望の量の液体二酸化炭素がＨＥＵ１２２の中に入っているときに、充填ヘッドが除去され、ばね１４０がバルブステムを上方へ動かすことになり、座金１５４により画定されたシールがバーストディスクホルダ１４８の頂部とアダプタ１４６の底部との間に係合して再びシールをもたらし、該シールを維持することが可能となり、ゆえに、液体二酸化炭素がＨＥＵ１２２の内部で平衡に保たれる。これが達成されると、充填されたＨＥＵは、次いで、図１８に例示されるように弁機構の残りと共に組み立てられることになる。

ここで図２０をより詳細に参照すると、弁機構の詳細がさらに詳細に例示されている。図２０に示されるように、穴あけピン１６０は、前述のように穴あけプラグ１６２内に収容される。穴あけピン１６０は、金属であり、鋭い先端１６４を有する。穴あけプラグ１６２は、ひねり作動部１６６上の下向きフィンガ１６４と係合する複数のドライブスプラインを内部に画定する。穴あけプラグ１６２は取付ハウジング１６８により支えられ、これにより、上述のようにひねり作動部１６６が時計回りなどの一方向に回転されるときに、穴あけプラグ１６２が穴あけピン１６０を下方へ駆動することにより先端１６４がバーストディスク１５０と接触してこれを破断し、ＨＥＵ１２２の内部に入っている液体二酸化炭素が不平衡となり、沸騰し、液体状態から気体状態に直接移行し、バルブステム１４２の内部の穴あけピンの周りの開口部１５６を通って上方へ移動し、ひねり作動部１６６の下面と係合するべく穴あけプラグ１６２のねじに形成されたスロット７２（図８）を通って外方へ移動し、前述のように外方へ及び下方へ移行することが可能となる。制限されたオリフィスが前述のようにガス流路内に配置され、そのすべてが気体状態へ直接移行し前述のように排気されるまでＨＥＵ内の残留ＣＯ２を液体状態に維持する圧力低下をもたらす寸法にされる。この実施形態において収容される弁機構の構造体は上述の実施形態に示されたものよりも簡易化されていることが図２０の例示から分かり、したがって、組み立てがより容易となり、あまり高価でない弁機構を提供する。例えば、取付ハウジング１６８は、図４に例示された実施形態の取付アダプタ１６、ラチェット取付クランプリング５２、及びナット５４に代わる、単一の成形プラスチック部材である。

サポートカラー１２６は、Ｏリング１７０及び１７２を支える。Ｏリング１７０は、外側容器１２０の中に入っている飲料が保護コーティングを有していないＨＥＵの外面と接触することを防ぐ。Ｏリング１７２は、外側容器１２０の中に入っている飲料が容器１２０の内部を出るのを防ぐためのシールをもたらす。

ここで図２１を参照することにより、本発明の原理に従って構築されるひねり作動型ＨＥＵのさらなる実施形態が例示されている。図２１に示す構造体は、図２０に示されたものとは異なるタイプのＨＥＵを収容するように設計された異なるアダプタ１７４を有する。同じく図２１に示されるように、ＨＥＵサポートカラー１７６は、図２０に示されたものとは構造が僅かに異なる。すべての他の点では、図２１に示された構造は、図２０に示された構造と同一であり、同じ様式で機能し、したがって、それ以外の図２０の説明は、図２１に関連して本明細書に組み込まれる。

したがって、前述した押しボタン型の作動の使用とは対照的にひねり運動により作動されるように設計されており、システムの製造コストを実質的に低減させるべく同じく前述した機械加工された金属部品とは対照的に成形プラスチック部品を使用する、熱交換ユニットの改造が説明されている。

Claims

その底部の開口部に固定され、食品又は飲料と接触するように延びる熱交換ユニット（１４）を有し、且つ、前記熱交換ユニットにその開口部を通じて液体二酸化炭素を入れるための弁機構（１４０〜１４２）を有する、自己冷却式の食品又は飲料容器（１２）において、
前記熱交換ユニットの開口部を閉鎖する破壊できる部材（６０〜１５０）と、
前記破壊できる部材に隣接して配置された穴あけピンシステム（５６、５８〜１６０、１６２）を含む前記弁機構と、
一方向にのみ回転し、そのように回転されるときに、前記穴あけピンを前記破壊できる部材と係合して前記破壊できる部材に突き刺さるように前進させ、これにより液体二酸化炭素が液体状態から気体状態に移行し、流路に沿って排気されることを可能にするように適合された、前記穴あけピンシステムに結合される回転作動部材（２０〜１６６）と、
前記流路内に配置され、前記熱交換ユニット内のあらゆる残留二酸化炭素を液体状態に保持する圧力低下を生じる寸法を有する、制限されたオリフィス（７５）と、
により特徴付けられる、改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記穴あけピンシステムが、穴あけプラグ（５６〜１６２）と、前記穴あけプラグにより支えられる穴あけピン（５８〜１６０）を含み、前記回転作動部材（７０〜１６６）が、前記穴あけプラグと係合して前記穴あけプラグを回転させることにより、前記穴あけピンを前記破壊できる部材と係合するように前進させる、
請求項１に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記穴あけプラグが、内部に開口部（６６）を画定し、前記回転作動部材が、前記穴あけプラグを回転させるべく前記穴あけプラグの前記開口部へ延びるフィンガ（６２）を含む、
請求項２に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記穴あけプラグの外面（７４）が、前記制限されたオリフィス（７５）を画定するべく取付アダプタ（１６）の領域（７６）と協働する、
請求項３に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記破壊できる部材が、液体ＣＯ２と常に接触し、前記ＨＥＵ内の圧力が所定のレベルに達するときに破断することになる、バーストディスクとして機能する、
請求項１に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記回転作動部材が、前記回転作動部材が前記一方向以外の方向に回転することを防ぐべくラチェットレッグ（９８〜１００）と協働するラチェット歯（９４）を含む、
請求項１に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記回転作動部材が、前記排気ＣＯ２ガスの流れを前記容器（１２）の外面に沿って下方へ誘導する下向き外側リム（８６）を含む、
請求項１に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記熱交換ユニットが、その外面上にねじ（１３２）を有するネック部（２８〜１２８）を含み、前記ＨＥＵを前記容器の底部に固定するべく前記ＨＥＵのネック上のねじにねじ式に固定されるアダプタ（１６〜１３６）をさらに含む、
請求項１に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記アダプタが、ガラス繊維入りポリアクリルアミド又はガラス繊維入りポリオキシメチレン又はアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）を含むエンジニアリングプラスチック材料から製造される、
請求項８に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記回転作動部材（２０〜１６６）が、前記回転作動部材を前記アダプタに固定する内向きのくさび形のリップを有する下向きフランジ（８８）を含む、
請求項８に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
破壊できる部材のホルダと、前記破壊できる部材を前記ホルダ内の定位置に固定するグラブねじ（１５２）をさらに含む、
請求項８に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記ＨＥＵ内の液体二酸化炭素を平衡状態に維持するべく前記破壊できる部材のホルダと前記アダプタ（１３６）の底部との間に着座されるシール部材をさらに含む、
請求項１１に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記アダプタが中空であり、前記アダプタの中空の内部に配置されるバルブステム（１４２）と、前記破壊できる部材をシール位置へ付勢する位置に前記バルブステムを付勢するばねをさらに含み、前記バルブステムが、前記ＨＥＵへ液体二酸化炭素を入れることを可能にするべく前記破壊できる部材のホルダを前記アダプタの底部から離れる方へ移動させるために前記ばねの力に対抗して移動可能である、
請求項１２に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記グラブねじが内部に開口部を含み、前記開口部を通じて前記ＨＥＵ内の圧力が前記破壊できる部材に伝達され、前記グラブねじの開口部が、前記ＨＥＵ内の圧力の増加の結果として前記破壊できる部材が破断する場合に放出される気体二酸化炭素の圧力を絞るように寸法設定される、
請求項１１に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。
前記ＨＥＵのネック部（１２８）を取り囲み、前記ＨＥＵを前記容器に固定するためにその一端で前記ＨＥＵに着座し且つその他端で前記容器の底部に着座する、ＨＥＵサポートカラー（１２６）をさらに含む、
請求項８に記載の改良された自己冷却式の食品又は飲料容器。