JP5846612B2 - 自己冷却コンテナ用の熱交換ユニット - Google Patents

Description

本願は、２０１０年４月２３日に出願された米国仮特許出願第６１／３２７５１６号「自己冷却コンテナ用の熱交換ユニット」に基づくものであり、本明細書の出願日の利益を請求する。

本発明は、一般に、自己冷却または自己発熱する食品および飲料コンテナなどの、加圧された媒体を収容するコンテナに関し、より詳細には、食品や飲料などの製品の冷却のために自己冷却するコンテナ内に収容され、コンテナ内に固定され、加圧された媒体を収容する熱交換ユニットに関する。

必要に応じて、食品や飲料などの冷却または加熱する目的である食品または飲料コンテナなどのコンテナ内に収容される、単純かつ効果的で、安全な装置を提供することが長く望まれてきた。自己冷却コンテナに関しては、このような望ましい自己冷却を達成するために様々なタイプの装置が開発されており、様々なタイプの冷却剤が、このような冷却を達成するために開示されている。このような冷却剤装置は、化学型、電気型であり、気体反応およびそれに類するものを含み得る。このような代表的な装置は、米国特許第２，４６０，７６５号、第３，３７３，５８１号、第３，６３６，７２６号、第３，７２６，１０６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、第５，３３１，８１７号、第５，３９４，７０３号、第５，６０６，８６６号、第５，６９２，３８１号、第５，６９２，３９１号、第５，６５５，３８４号、第６，１０２，１０８号、第６，１０５，３８４号、および第６，１２５，６４９号明細書に開示されている。

上記特許によって例示されている先行技術の例で利用される自己冷却装置は、概して満足のいくものではない。いくつかの直面する問題点としては、この装置が、一般的に毒性または環境に好ましくない化学物質を使用すること、非常に大容量の空気圧回路を要求すること、飲料缶および食品の缶のような小さなコンテナ内で使用することが経済的不可能であること、より複雑であり、それによって製造および維持コストが高く、効果がないということがある。加えて、熱交換ユニット内の圧力が所定の値まで増加した場合、分配バルブを支持する熱交換ユニットの一部が移動し、破損して使用不能となり、最悪の場合には、コンテナの完全な故障という結果を引き起こす程度の応力を受け得る。

特に図１、２および３を参照すると、先行技術のコンテナである３つの異なる実施形態が例示されており、これらにおいては、外側のコンテナ内に含まれている飲料を冷却するための熱交換ユニット（ＨＥＵ）が配置されている。

図１に示されているように、コンテナ（１０）は、熱交換ユニット（２４）を含み、冷却される飲料（２６）によって囲まれる。コンテナは、従来のプルタブ（１２）を備え、プルタブ（１２）が持ちあげられた時にパネル（１４）がコンテナ（１０）へと曲がる、安全パネル（１４）に固定されたふた（１８）を含む。コンテナ（１０）へテアパネル（１４）を延ばすタブ（１２）の作用は当業者によく知られている。ふた（１８）は、従来では、コンテナ（１０）の上端（２２）へと固定される角端（２０）を含む。ＨＥＵ（２４）は、多様な状況下で圧力を増加させ、さらに、その圧力は、バルブ（３２）をＨＥＵに固定するクリンプ（３０）を含むＨＥＵ（２４）の上部（２８）が膨張または破損し得るほど高くなり、したがって意図した効果のない装置となる。

図２は、冷却された飲料（４２）によって囲まれている内部自体に配置されているＨＥＵ（５０）を有する別の先行技術のコンテナ（４０）である。（４６）で示される飲料コンテナの上部（４４）は、上記に記載されている従来のプルタブ（４８）を有する。ＨＥＵ（５０）は、ＨＥＵ（５０）の上部の上にフィットし、その部分に固定されたキャップ（５４）に固定された分配バルブ（５２）を含む。バルブ（５２）は、キャップ（５４）の上部（５６）上に圧着することによって固定されるスカートまたは突縁（５４）によって支持される。意図しない動作から保護するために、保護カバー（５８）が、動作ステムのバルブ（５２）上に配置されている。ＨＥＵ（５０）およびバルブ（５２）は、缶（４４）の底部（６２）に固定される。この場合も、ＨＥＵ（５０）内に含まれる加圧された媒体の圧力が過度に高くなった場合、キャップ（５４）およびＨＥＵ（５０）間の破損が、装置が使用不可能になるという結果を引き起こしかねない。

図３を部分的に参照すると、さらに別の先行技術の実施形態である飲料冷却コンテナ（１１２）は、内部に吸着剤、好ましい実施形態では、圧力を受けて二酸化炭素を受け容れる活性炭である吸着剤（１３８）を有するＨＥＵ（１２０）を含み、この吸着剤は、炭素によって吸収されるため、開口部（１２８）を通してＨＥＵの内部部分へと入るバルブ機構を通して導入される圧力下で二酸化炭素を受け容れる。バルブ（１２４）は、ＨＥＵ（１２０）の上部（１３２）のネック部に圧着された突縁（１２２）によって固定される。保護カバー（１５０）は、不注意による作動から固定するためにバルブ（１２４）の動作ステム（１３０）上に配置される。動作ステム（１３０）を押し下げた時、二酸化炭素は、炭素から冷却飲料（１１４）へと放出される。コンテナ（１１２）の上部は、上記に記載される（示されてはいない）典型的なプルタブを含む。繰り返しになるが、もし、圧縮された二酸化炭素が、過剰にＨＥＵ（１２０）の内部に含まれているならば、ＨＥＵ（１２０）のネック部は外側に移動し、弁の放出を引き起こし、装置を使用不能にする。

従って、コンテナ内に固定され、食品や飲料などのコンテナの中身を冷却するための、単純かつ効果的であり、相対的に高圧下の状況でも安全なＨＥＵとして機能する装置が必要とされている。

自己冷却コンテナ内で使用される改良型ＨＥＵであり、このＨＥＵは、閉鎖底部および開口上部を有する金属シェルと、シェルの内部に配置された圧縮吸収剤と、シェルの開口端上に取り付けられ、上部端に固体カールを有し、シェルの上部にフィットし、上部をセルに接合する金属間接着剤によってシェルの外面に固定されている金属頂部とを有する。

自己冷却コンテナ内で使用される改良型ＨＥＵであり、このＨＥＵは、閉鎖底部および開口上部を有する金属シェルと、シェルの内部に配置された圧縮吸収剤と、シェルの開口端上に取り付けられ、上部端に固体カールを有し、シェルの上部にフットし、上部をセルに接合する金属間接着剤によってシェルの外面に固定されている金属上部とを有する。

より詳細に図４を参照すると、以下に詳細に記載するように、金属シェル（２０２）およびシェル（２０２）の上部に取り付けられている金属頂部（２０４）を有するＨＥＵ（２００）が例示されており、以下に詳細に記載する。

ＨＥＵの頂部（２０４）の上部は、固体カール（２０８）によって画定される開口部（２０６）で終わりとなる。固体カール（２０８）は、適切な分配バルブが密封して固定されている台を有する取付部材によって支持される、先行文献に一般に記載されているタイプのバルブ機構を受け容れる。バルブは、圧力が超過すると開く安全装置上にあり、中心開口部を通して延びる典型的なステムを含む。取付部材は、頂部の開口部（２０６）および外周囲内へと導入され、当業者に周知のように、圧着作業によってカール（２０８）に固定される。圧着作業は、ＨＥＵ（２００）にバルブアセンブリを固定するだけでなく、一般的にガスケット（不図示）の使用により付着されるＨＥＵおよび缶の開口上端を閉じ、隠す。バルブおよび圧着作業のより詳細な説明は、本明細書の参照として組み込まれている米国特許第６１０５３８４号明細書に記載されており、一般的に図３に例示され、前述の。

熱交換ユニット（２００）は、当業者に知られており、熱交換ユニットが作動されると、冷却材が漏れると、飲料内に含まれる熱を伝え、飲料の外に逃がし、待機中に逃がすために機能する冷却媒を含み得る。様々なタイプの冷却材が、上記に参照されている先行技術の特許を通じて開示されている。しかしながら、本発明の好ましい冷却媒は、ゼオライト、陽イオン交換ゼオライト、シリカゲル、活性炭および分子ふるいカーボンおよび吸収剤などの物質を利用する吸収剤／脱着剤である。これらの吸収剤は、後で放出されるかなりの量の気体を圧力下で吸収することができる。その中へと吸収された気体は、大気中のいずれかの気体であり得る。好ましくは、本発明による気体は二酸化炭素を備える。吸収剤に吸収された二酸化炭素、好ましくは、活性炭素粒子は、大気圧下で放出された時、それにより、熱交換ユニット（２００）の外面に接触している飲料の中身を冷却する温度が著しく低下するものであろう。二酸化炭素吸収剤冷却システムのより詳細な説明は、米国特許第７１８５５１１号明細シィに含まれており、同文献は、本明細書に参照により組み込まれる。従って、さらに、炭素―炭素に酸化物の冷却システムのより詳細な説明は、本明細書には記載しない。

図５に示されているように、金属シェル（２０２）は、閉鎖底部（２０３）と、縁（２０７）で終端し、好ましくは、圧接押し出しアルミニウムにより形成される底部開口上部（２０５）とを有する。好ましくは、バインダーにより活性炭素粒子およびグラファイト材である本体を著しく圧縮する炭素部材またはプラグ（２１０）は、ＨＥＵシェルの内部で作用し、導入され、受け取られ、十分に上部へと、ＨＥＵシェルの上部周辺部（２１２）に隣接するまで延びる。炭素粒子の開口端シェルおよび作用プラグ（２１０）の使用を通して、吸収剤の最大量をＨＥＵ内に含むことができる。前述のバルブが頂部（２０４）上に配置されると、二酸化炭素のような加圧された媒体が、バルブを通してＨＥＵ（２００）の中へと導入れ、炭素プラグ（２１０）内に含まれる圧縮された炭素粒子によって吸収される。弁を作動させると、気体二酸化炭素が、炭素から放出され、ＨＥＵ（２００）が収容されるコンテナ内の食品または飲料を冷却する。

図６に例示されているように、ＨＥＵ（２００）の頂部（２０４）は、頂部（２０４）のスカート（２１６）がＨＥＵシェル（２０２）の外面（２１８）上に取り付けられるように成型されている。頂部（２０４）のスカート（２１６）は、（２２０）、（２２２）および（２２４）に示されているような複数の溝を画定する内面（２１４）を含む。頂部（２０４）の内面（２１４）は、ＨＥＵシェル（２０２）に対してＨＥＵ（２００）の頂部（２０４）を永続的に固定するための金属間接着剤を受け容れる。頂部（２０４）の内面はなめらかであり、１つまたは複数の溝を画定し得るものとして理解されるべきであることが望ましい。様々な食品用接着剤が、ＨＥＵ（２００）のシェル（２０２）に対する上部（２１４）を永続的に接合するよう利用され、ＨＥＵ内に加圧された二酸化炭素を保持するための安全なシールを形成し得る。使用され得るこのような接着剤の例は、エポキシ、アクリル樹脂などの架橋型接着剤である。

頂部（２０４）は、ステンレス鋼などの適切な金属のブランクから機械加工されてもよい。好ましくは、頂部（２０４）は、亜鉛またはアルミニウムからダイキャストされ得る。頂部（２０４）が機械で作成またはダイキャストされるかどうか、またはアイレットスタンピング、成形、旋圧などの他の方法により形成されるかどうかは、加圧された二酸化炭素によって作られる圧力に耐え、高温条件下で故障しない強度が要求される。

図７により明らかに示されているように、頂部（２０４）は、頂部（２０４）の内面上に、設けられる場合は溝（２２０）、（２２２）および（２２４）上に配置されるショルダーまたは止め金（２２６）を提供するよう形成される。ショルダー（２２６）は、ＨＥＵ（２００）のシェル（２０２）の縁（２０７）と一致するよう配置される。炭素プラグ（２１０）がシェル（２０２）の内部に配置された後、頂部（２０４）は内部に適用された適切な接着剤を有し、除去されないために縁（２０７）までシェル（２０２）の外面上を適切に滑り、頂部（２０４）が現在配置されているショルダー（２２６）上でかみ合わされる。接着剤の硬化時に、頂部（２０４）が、外れないように永続的に配置され適切に固定されシェル（２０２）に結合される。溶接部（２２８）などのシーリングは、頂部（２０４）の底端部（２３０）とシェル（２０２）の外面（２１８）との間に形成される。このシーリングまたは溶接部（２２８）は、コンテナの輪郭の突然の変化に対処し、それによって内容物が閉じ込められる可能性を除去する。

頂部（２０４）の開口上部（２０８）は、前述のバルブの取り付け部材の外部周辺部の湾曲した縁を受け容れる固体カール（２３２）を提供するよう形成される。ＨＥＵ（２０２）の頂部（２０４）は、好ましくは、炭素プラグ（２１０）によって吸収される気体二酸化炭素などの冷却媒によって生み出される圧力下で壊れたり動かない程度に十分な強度を有するダイキャストされた亜鉛またはアルミニウムから形成される。

上記に例示および記載されているような構成要素の利用を通して、圧縮された最大量の炭素粒子が、ＨＥＵによって吸収できる二酸化炭素の量を最大化するためにＨＥＵシェル内に受け入れられる。先行技術によってよく知られ、記載されているように、二酸化炭素を炭素プラグ（２１０）へと導入するバルブが作動する時、吸収された二酸化炭素が炭素粒子から放出され、ＨＥＵ内に存在し、ＨＥＵの外面（２１８）を囲む食品または飲料から熱を奪うことによって、食品または飲料を望ましい量冷却することより、味をよくすることとなる。本明細書に参照として組み込まれている米国特許第６１０５３８４号明細書に記載されているように、ＨＥＵを囲む食品または飲料の異物混入または味の変化を防ぐために、食品用コーティングがＨＥＵの外面全体に適用されてもよい。コーティングは、４および１０ミクロン間の厚さを有する食品用エポキシラッカーであり得る。

従って、十分に強度を有する部材で組み立てられ、相対的に高圧条件下で効果的および安全であるよう組み立てられたＨＥＵは開示されている。

Claims (4)

1. コンテナ内および熱交換ユニットを囲むように配置された食品または飲料を冷却するために使用される、加圧された媒体を収納するための熱交換ユニットであって、
   外面、閉鎖底部、および縁で終端する開口上部を有する金属シェルと、
   固体カールによって画定される開口部と、前記金属シェルの前記開口上部上にフィットし、前記シェルの前記外面に沿って下方へと延びる、内面および終端を有するスカートであって、
   前記スカートの前記内面は、終端からずれた位置にあるショルダーを有し、
   前記スカートの内径が実質的に、前記金属シェルの外径と同一であるが、前記スカートがアセンブリ間に前記金属シェル上を滑るような寸法に形成される、
   スカートとを有する、実質的に前記金属シェルよりも厚いダイキャストの金属頂部と、
   前記スカートの内面が実質的な距離で前記シェルの外面に重なるよう、前記スカートの内面の前記ショルダーに当接する前記金属シェルの前記縁と、
   前記金属頂部を前記金属シェルに永続的に固定するために前記頂部の内面および前記シェルの外面間に配される金属間接着剤と、
   を備える熱交換ユニット。
2. 前記金属シェルに受容される圧縮された炭素粒子をさらに含む請求項１に記載の熱交換ユニット。
3. 前記炭素により吸収される熱交換ユニットへと加圧された媒体を導入するため、および前記食品または飲料を冷却する前記加圧された媒体を放出するための、前記固体カールに固定されたバルブをさらに含む、請求項２に記載の熱交換ユニット。
4. 前記加圧された媒体が二酸化炭素である、請求項２に記載の熱交換ユニット。

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