JPH04501306A - 温度を変化させる装置における圧力に応答する弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 温度を変化させる装置における圧力に応答する弁発明の背景 この発明は、温度を変化させる装置に関し、かつ、特定的には、圧力に応答する 弁の使用による要求に応じて起動されてもよい、ポータプルのまたは使い捨ての 飲料冷却器に関するものである。開示される弁は、一般的には、任意のコンテナ において適用可能であり、それの内容物は、大気圧より上のまたは大気圧より下 の圧力にさらされる。

２つの同時係属中の出願において十分に論じられたように、食物および飲料産業 は、安価で、安全でかつ有効な内蔵形の温度を変化させる装置を設計することを 連続的に企図している。特定的には、この発明に関して、発明者は、飲料コンテ ナ、特にアルミニウムかんと関連した使用のための種々の形式の内蔵形冷却装置 を考案しようと企図している。

はぼ不明確に２０°−２５℃の平均周囲温度において貯蔵されてもよい多くの飲 料があるが、それは消費のすぐ前に冷却されるべきである。一般的には、これら の飲料の冷却は、電気駆動の冷蔵装置により達成される。ぞれらの飲料を冷却す るためのこれらの装置の使用は、常に実際的ではなく、なぜならば、冷蔵装置は 一般的には電源を必要とし、それらは通常ポータプルではなく、かつそれらは飲 料を迅速に冷却しないからである。

要求に応じて冷却された物質を与えるための代替的な方法は、ポータプルの断熱 されたコンテナを使用することである。しかしながら、これらのコンテナは、た だそれらの内部に置かれた飲料の先の温度を維持するために機能するか、または それらは所望の冷却効果を与えるために角氷の使用を必要とする。氷と関連して 使用されたときには、断熱されたコンテナは、飲料よりずっとよりかさばりかつ 重い。さらに、多くの場所においては、氷は、冷却作用が必要とされるときに容 易に入手可能ではないかもしれない。

角氷は、また、飲料を迅速に冷却するために独立して使用されている。しかしな がら、冷却のための独立した氷の使用は、しばしば不所望であり、なぜならば、 氷は０℃以上でただ制限された期間だけ貯蔵することができるからである。さら に、氷は、冷却作用が望まれるときに入手可能でないかもしれない。

内蔵形の小型の冷却装置を組立てるためのほとんどの企　図は、大気圧以上の圧 力において一貯蔵された冷媒液体の使用に依存しており、そのため、冷媒蒸気は 、大気に直接に解放することができる。あいにく、そのようなシステムのための 多くの入手可能な冷媒液体は、可燃性であるか、毒性であるか、環境に対して有 害であるか、またはそれらが意図された目的のために適当な多量において爆発の 危険を表わすような高い圧力で液体の形状において存在するかのいずれかである 。逆に、大気（二酸化炭素のような）への放出のために受容可能な他の入手可能 の冷媒液体は、相対的に低い熱容量および蒸発の潜熱を有する。結果として、二 酸化炭素を解放するいくつかの冷却装置は、ポータプルな装置のために商業的に 受容可能であるよりもよりかさばる。

それの内容がまったくここに援用される、米国出願連続番号第０７０．９７３号 、今米国特許第４．　７５９．　１９１号は、この発明において使用される温度 を変化させる装置の基礎となる基本概念を開示する。根本的には、冷却効果は、 そこにおいて気化が起こるチャンノくと別個のチャンバにおける冷媒蒸気の吸収 または吸着により生じられる。

このシステムにおいては、冷媒液体は、封止されたチャンバにおいて減少された 圧力の下で沸騰して、その環境から熱を吸収する。沸騰する液体から発生された 蒸気は、第１のチャンバから連続的に除去され、かつ蒸気を吸収する乾燥剤また は吸着剤（ｓｏｒｂｅｎｔ）を含む第２のチャンバに放出される。関連の装置は 、シーゲル（Ｓｉｅｇｅｌ）氏の米国特許第４．２５０．７２０号およびクレグ ホーン（Ｃｌ　ｅ　ｇｈｏ　ｒｎ）氏らの英国特許第２．　０９５．　３８６号 において例示される。

先行技術は、その中に種々の形式の内蔵形の冷却装置を有する多数の使い捨ての 飲料コンテナを開示する。たとえば、米国特許第３．３０９．８９０号、第３． 　３７３．　５８１号、第３．４９４，１４２号、第３．５２０，１４８号、第 ３．７２６．１０６号および第４，７３６，５９９号を見られたい。しかしなが ら、冷却装置はこのように大変不適当に複雑でかつ費用がかかり、かつ結果とし て内蔵形の冷蔵装置は商業的に現れていない。上述の特許において開示された装 置の各々の複雑さのための１つの理由は、要求に応じて冷却プロセスを起動する ための機構を構成する必要である。これを達成するために、先行技術は、冷却装 置を飲料コンテナのフリップ−トップタブ部分に取り付ける種々の方法を開発し ている。そのような構成は、冷却装置の有効性を妥協させており、また使用する ことができる冷却装置の型式を制限している。さらに、その機構は、コンテナ内 の重要な空間を取り、そのため、より少ない飲料がそれ内に入り、代替的には、 それらは不都合に大きいコンテナの使用を必要とする。

この発明の目的は、内蔵形の温度を変化させる装置を起動するための簡単にされ かつより費用のかからない方法および装置を提供することである。

この発明の他の目的は、より多い飲料がコンテナの内部に置かれることができる ように、減少された大きさのものであることができるように、温度を変化させる 装置の複雑さを減少させることである。

この発明の他の目的は、それが任意の修正されない工業規格のかんにおいて、か つすべての現在の自動化された充填装置と関連して使用されることができるよう に、コンテナの任意の部分に取付けられる必要がないであろう、温度・　を変化 させる装置の改良された実施例を使用することである。

他の目的は、添付の図面および以下の発明の詳細な説明から明らかになるであろ う。

発明の概要 この発明は、液浸され、かつ加圧された液体を充填されたホストコンテナまたは アルミニウムかんに物理的に取付けられずに動作することができる、温度を変化 させる装置を含む。温度を変化させる装置は、少なくとも２つの別個のチャンバ を有する内蔵形の小型の装置であり、第１のものは、吸着剤または乾燥剤により 吸収されるかまたは吸着されるべき気化剤（ｅｖａｐｏｒａｎｔ）液体を含み、 かつ第２のものは、部分的に排出され、かつその吸着剤または乾燥剤を含む。し たがって、２つのチャンバの間に連通があるときには、第２のチャンバが排出さ れるので、第１のチャンバにおいて圧力における降下がある。圧力における降下 は、第１のチャンバにおける液体が蒸発することを引き起こし、かっただもし液 体が第１のチャンバからの気化された液体の蒸発の潜熱に等しい熱を除去すれば 、この液体−気体の相の変化が起こることができるので、第１のチャンバが冷却 する。代替的には、ここに開示された弁は、がんの内容物を冷却するために解放 される加圧された気体（ＣＯ２のような）のレザバーを含む、飲料かんのような 、他の先行技術の自己冷却加圧コンテナの任意のものにおいて使用されてもよい 。

冷却プロセスを起動するために、ユーザは、圧力に応答する弁が２つの別個のチ ャンバの間の連通を許容するように飲料コンテナ内から圧力を解放する、フリッ プ−トップタブを開けるだけである。この発明は、弁のシートと、それの一部分 がチャンバにおける圧力により弁のシートに対して第１の位置にかたよらされて それによって弁を閉じる撓み性のダイヤフラムを含む、封止された加圧されたチ ャンバとを含む、弁を使用する。分解できるプラグは、チャンバの封止をプラグ の分解に妥協させるために加圧されたチャンバと連通しており、その後でダイヤ フラムは、チャンバからの圧力の解放において弁のシートから離れた第２の位置 に移動し５、それによって弁を開ける。その後で、気化剤は、冷却プロセスが始 まることができるように、吸着剤または乾燥剤により自由に吸収されることがで きる。

好ましい実施例においては、プラグは糖化合物から作られる。他のものにおいて は、それは、可溶性の塩または他の水溶性の材料から作られる。

好ましい実施例においては、ダイヤフラムは、弾性の封止剤で被覆される。また 、もし弁のシートが円錐台状の形状のものであれば好ましい。

他の好ましい実施例においては、ダイヤフラムは、ダイヤフラムおよび加圧され たチャンバを温度を変化させる装置のハウジングに関して取付けるように、イン サートの側部に延在する。ダイヤフラムの外側部分は、弁のシートを介した、か つ乾燥剤チャンバへの気化剤の通路のための複数個の平等に間隔を開けられたバ イパス穴を有する。

弁は、温度を変化させる装置と関連して開示されるが、それは、排出されたチャ ンバを含む、それの内容物が大気圧と異なる任意のコンテナに応用することがで きることが理解される。さらに、その装置はホストコンテナに物理的に取付けら れる必要がないので、この発明は、ただ飲料かんではなく、任意の型式のコンテ ナにおいて使用することができることが理解される。

図面の説明 第１図は、それの内に仮想的に示された温度を変化させる装置が配置される、飲 料コンテナの斜視図である。

第２図は、この発明の弁を用いる温度を変化させる装置の展開図である。

第３図は、そこにおいてダイヤフラムは閉じられた位置にある、この発明の弁を 用いる温度を変化させる装置の断面図である。

第４図は、開けられた位置におけるダイヤフラムを示す、この発明の断面図であ る。

好ましい実施例の詳細な説明 ホストコンテナまたは飲料コンテナ５０が、第１図に例示される。今日使用され るほとんどの飲料コンテナについての様に、例示されたコンテナは、ビール、ソ ーダ、セルファ（ｓｅｌｔｚｅｒ）水または任意の他の加圧されたまたは炭酸ガ スを飽和させた液体飲料のような、飲料を含むために通常使用されるような、ア ルミニウムかんである。

がんは、ユーザがコンテナの内容物を消費することを望むときにははじき落とさ れるかまたは引き外される、フリップ−トップまたは解放可能のタブ５２を使用 する。タブが引かれるときには、コンテナ内からの圧力は、コンテナの上部にお ける開口部（図示されず）を介して大気に解放される。その開口部を介して、飲 料はコンテナに出る。

コンテナ内に、温度を変化させる装置１０が示される。

装置は円筒型の形状を有するとして示されるが、それは、飲料との接触が実質的 である限り任意の適当な形状のものであってよいことが理解される。すなわち、 もし飲料が温度を変化させる装置の冷却部分の表面区域との多くの直接の接触を するようになれば、冷却効果は最大にされる。

第２図は、この発明における使用のために適合されたような温度を変化させる装 置の基礎的構成要素を例示する。

第３図は、装置が完全に組立てられかつ起動される準備ができているのを描く。

第３図において示されるように、１つの好ましい冷却装置１０は、芯の材料（ｗ ｉｃｋｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ）１６により、内部表面１４の上に並べられた 第１のチャンバ１２を有し、それは、好ましい実施例においては、芯の材料１６ により内部表面１４をフロック加工するかまたは゛噴霧することにより達成する ことができる。第１のチャンバ１２は、冷媒液体１８で充填される。冷却装置１ ｏは、また熱移動材料２５と接触した吸着剤２４で少なくとも部分的に充填され ている第２のチャンバ２ｏを含む。第２のチャンバ２０は、熱絶縁材２２により 囲まれることが好ましい。第２のチャンバ２０は初めに排出され、かつ第１のチ ャンバ１２もまた、有利にはそれがただ冷媒液体の蒸気だけを含む程度まで排出 されてもよい。第１および第２のチャンバ１２および２０を連結するのは、この 発明において開示されるような、かつ第４図において描かれるような、圧力に応 答する弁の開口部上に形成された通路である。

装置１０は、冷却されるべき飲料とのそれの接触を最大にする任意の形状のもの であってよい、ハウジング３ｏから構成される。ハウジング３０は、それを介し て気体が加圧されたチャンバ３４から出てもよい、少な（とも１つのオリフィス ３２を有する。ハウジング３０内に置かれるのは、加圧されたチャンバ３４であ り、それから管３６が突出する。加圧されたチャンバ３４は、円形の床３３から 構成され、それの上には、半径方向に延在するフランジ３５ａを有する環状リン グ３５が取付けられる。管３６は、オリフィス３２へ延在し、かつ加圧されたチ ャンバ３４の内部およびハウジング３０の外部の間の流体の連通を許容するのに 十分な長さのものである。

図は、加圧されたチャンバ３４の上部分は、撓みに抵抗する材料、好ましくはば ね鋼から作られた撓み性のダイヤフラム３８により形成されることを示す。もし ダイヤフラム３８が上面において見られれば、それは、好ましくは円形であり、 ダイヤフラム３８の外側部分と同一の水平面にない同心の内部用４０を有するで あろう。すなわぢ、ダイヤフラム３８の内部部分４０が任意の垂直面における断 面において見られるとき、それは部分的球形であることがわかる。第２図ないし 第４図は、より小さい半球形の円蓋としてのダイヤフラム３８の中央の内部用４ ０を例示する。

ダイヤフラム３８のその中央の部分４０だけが、論じられるであろう第２の部分 を仮定する。

好ましい実施例においては、ダイヤフラム３８の中央の部分は、蒸発器１８およ び乾燥剤２４を含むチャンバをより効果的に封止するために、弾性封止剤５６に より被覆される。封ＩＦ材料５６のための適当な材料は、天然および合成のゴム 、シリコーン、ポリテトラフルオロエチレンならびに弁のシート４４に対して封 止を形成することができる他のエラストマーおよびポリマーを含む。

好ましくは、ダイヤフラム３８は、バウンシング３０の内側直径に等しい直径を 有し、かつ環状のリング３５の上に静止する。したがって、ダイヤフラム３８は 、その中に圧力を含むことができる、完全なチャンバ３４を形成するようにリン グ３５に取付けられる。さらに、ダイヤフラム３８の外側端縁は、チャンバ３４ をバウンシング３０に関して堅く保持するように、ハウジング３０の内部壁に隣 接しているであろう。ダイヤフラム３８の外側部分は、複数個のバイパス穴４２ を有し、それは、弁が開けられたときには、蒸発器１８を含む第１のチャンバ１ ２および乾燥剤２４を含む第２のチャンバ２０の間の流体の連通を許容するであ ろう。

ダイヤフラム３８の上に位置決めされるのは、弁のシート４４であり、それは、 好ましくはダイヤフラムがそれの初めの位置にあるときにダイヤフラム３８に対 してさっと流されるより幅の狭い端部を有する、円錐台状の形状のものである。

弁のシートの上方の幅の広い方の端部から円周状に放射状に延びるのは、仕切り ４６である。ダイヤフラム３８の上方の側部に対して位置決めされた弁のシート ４４と結合されて、仕切り４６は第２のチャンバ２０および第１のチャンバ１２ を分離する。

第３図において例示されるように、それの完全に組合わせられた状態において、 加圧されたチャンバ３４における圧力は、ダイヤフラム３８の下側に対して力を 働かせ、ダイヤフラム３８の中央の部分４０が弁のシート４４の最も下の部分に 対して凸状に位置決めされることを引き起こす。

第３図および第４図は、ダイヤフラム３８の中央の部分４０の上に、かつしたが ってダイヤフラム３８および弁のシート４４の間に置かれた弾性の封止剤５６を 示す。加圧されたチャンバ３４における圧力は、ダイヤフラム３８の中央の部分 ４０をそれの凸状の位置に変形させるために必要とされるものより大きい必要は ない。その位置において、弁のシート４４の最も下の部分の端縁は、気密な封止 を形成するように封止剤５６内へ食い込む。

圧力は、初めに、気体が管３６を介して逃げ出すことができないような、管３６ 内のプラグ５８の配置により、加圧されたチャンバ３４で維持される。プラグ５ ８は、任意の糖化合物または水で溶解できる塩または他の水溶性（非毒性）材料 のような、任意の液体を溶解する材料から作られ、そのため、全体の装置１ｏの 飲料を充填されたコンテナ５０内への配置で、飲料（図示されず）は、プラグ５ ８を溶解させ始める。次いで、がんは、プラグ５８が完全に溶解される前に、通 常の態様において封止される。その点においては、飲料それ自体は圧力の下にあ るので、加圧されたチャンバ３４内の圧力は解放されず、かつしたがってダイヤ フラム３８の外側部分４ｏはそれの初めの位置に残るであろう。

好ましくは、冷却装置１０は、飲料の導入の丁度前に、基準の修正されないかん ５ｏ内に落し入れられる。飲料を導入した後で、かん５０は封止される。充填プ ロセスの結果として、実質的な圧力が各かん５ｏにおいて発生され、それは、新 鮮に炭酸ガスを飽和させた飲料の撹拌および予封止パージサイクルにおける二酸 化炭素の導入の双方の副産物としてである。コンテナ５ｏ内の圧力は、一般的に は、゛　圧力チャンバ３４内の圧力より大きいが、常に少なくとも弁のシート４ ４に対するそれの初めの位置にダイヤフラム３８の外側部分４０を維持するため に十分に大きい。したがって、プラグ５８は分解するけれども、コンテナ５０で の圧力は、ダイヤフラム３８の下側に力を働かせることにより、封止を保持する であろう。今、飲料を充填されたコンテナ５０は、消費まで無期限に貯蔵するこ とができる。

全体の飲料コンテナ５０に存在する圧力が解放されるまで、冷却プロセスは始ま らない。タブ５２の解放で、飲料コンテナ５０での圧力は解放され、かつそれと 同時に、加圧されたチャンバ３４内からの圧力もまた解放される。その圧力の解 放は、第４図において描かれるように、撓み性のダイヤフラム３８がそれの緩和 された凹状のまたは第２の位置に進むことを引き起こす。ダイヤフラムの弾性は 、第２のチャンバ２０の真空を克服する。このダイヤフラム３８の緩和された位 置への戻りは、第１および第２のチャンバ、１２および２０の間のバイパス穴４ ２を介した流体の連通を許容し、チャンバ１２における圧力における降下を引き 起こし、なぜならば第２のチャンバ２０は排出されるからである。かん５０およ びしたがって圧力に応答する弁を開けることで、第１のチャンバ１２における圧 力の降下は、液体１８が周囲の温度において液体−蒸気混合物内へ沸騰すること を引き起こす。この液体−気体の相の変化は、ただもし液体１８が、第１のチャ ンバ１２からの気化された液体１８の蒸発の潜熱に等しい熱を除去すれば起こる ことができる。これは、第１のチャンバ１２が冷却されることを引き起こす。冷 却された第１のチャンバ１２は、順に、矢印５４により示されるように、それの 周囲の材料から熱を除去する。結果として、飲料を囲むバウンシング３０は、冷 却され、かつ消費のために準備される。　蒸発のプロセスの間に、第１のチャン バ１２における液体１８のレベルは降下する。芯の材料１６は、第１のチャンバ １２の有効な熱移動表面区域における減少を引き起こし、したがって冷却プロセ スを遅くするであろう液体１８および内部表面１４の間の接触の区域における減 少を防ぐために、液体１８を第１のチャンバ１２の内部表面１４上に保持する。

吸着剤２４が蒸気を吸収するかまたは吸着するときには、吸収または吸着の熱が 発生される。吸着剤２４に熱的に結合される（かつ好ましくは吸着剤２４と混合 される）熱除去材料２５は、吸着剤２４から熱を除去するために随意に使用され 、チャンバ１２により生じられた冷却効果を妥協させるかもしれない吸着剤２４ およびチャンバ２０の双方における温度の上昇を防ぐかまたは遅くしてもよい。

冷却装置の２つの重要な要素は、気化する液体および吸着剤である。液体および 吸着剤は、相補のものでなければならず（すなわち、吸着剤は、液体により発生 された蒸気を吸収するかまたは吸着することができなければならない）、かつこ れらの要素のための適当な選択は、短時間において温度の有用な変化を生じ、安 全のための政府の基準に合い、かつコンパクトであることができる任意の組合せ であるであろう。

この発明において使用された冷媒液体は、好ましくは、周囲の温度における高い 蒸気圧力を有し、そのため、圧力の減少は高い蒸気発生速度を生じるであろう。

２０℃における液体の蒸気圧力は、好ましくは、少なくとも約９ｍｍＨｇであり 、かつより特定的には、少なくとも約１５または２０ｍｍ　Ｈｇである。さらに 、いくつかの応用の（食物製品の冷却のような）のためには、液体は、偶然また は他に周囲への任意の放出が起こる場合に備えて、適用できる政府の基準に従う べきである。この発明の種々の使用のための適当な特徴を有する液体は、メチル アルコールおよびエチルアルコールのような種々のアルコール、アセトンおよび アセトアルデヒドのようなケトンまたはアルデヒド、水およびフレオンＣ３１８ ，１１４，２１，１１，１１４Ｂ２．１１３および１１２のようなフレオンを含 む。

好ましい液体は水である。

加えて、冷媒液体は、液体が一層より迅速にかつ円滑に気化されるように、かつ 液体の適冷が起こらないように、沸騰を促進するために液体より大きい蒸気圧を 有する有効な量の混和性核形成剤と混合されてもよい。適当な核形成剤は、エチ ルアルコール、アセトン、メチルアルコール、プロピルアルコールおよびイソブ チルアルコールを含み、それらのすべては、水と混和性である。たとえば、核形 成剤の両立できる液体との組合せは、水における５％のエチルアルコール、また はメチルアルコールにおける５％ものアセトンの組合せであろう。核形成剤は、 好ましくは、少なくとも約２５ｍｍ　Ｈｇ、かつより好ましくは、少なくとも約 ３５ｍｍ　Ｈｇの２５℃における蒸気圧を有する。

代替的には、化学実験室用応用において使用される通常の沸騰石のような、固体 の核形成剤が使用されてもよい。

第２のチャンバ２０において使用される吸着剤材料は、好ましくは、液体により 生じられるすべての蒸気を吸収しかつ吸着することができ、かつまた、好ましく は、そこでは食料との接触が起こるかもしれない環境における使用のための政府 の安全規格に合うであろう。種々の応用のための適当な吸着剤は、酸化バリウム 、過塩素酸マグネシウム、硫酸カルシウム、酸化カルシウム、活性炭素、塩化カ ルシウム、グリセリン、シリカゲル、アルミナゲル、水酸化カルシウム、無水リ ン酸、リン酸、水酸化カリウム、硫酸、塩化リチウム、エチレングリコールおよ び硫酸ナトリウムを含んでもよい。

熱除去材料は、３つのタイプの１つであってよく、それは、（１）熱が与えられ るときに相の変化を受ける材料、（２）吸着剤より大きい熱容量を有する材料ま たは（３）゛液体冷媒との接触に持ってこられるどきに、吸熱の反応を受ける材 料である。

特定的な応用のための適当な相変化材料は、パラフィン、ナフタレン、硫黄、水 和塩化カルシウム、ブロムしょうのう、セチルアルコール、シアナミド、エライ ジン酸、ラウリン酸、水和ケイ酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム三木和物、リ ン酸二ナトリウム、水和炭酸ナトリウム、水和硝酸カルシウム、グララバー塩、 カリウム、ナトリウムおよび酢酸マグネシウムから選択されてもよい。相変化材 料は、吸着剤材料からの熱のいくらかを、簡単に顕熱の貯蔵を介して除去する。

換言すれば、それらは吸着剤が加熱されるにつれて加熱され、吸着剤から熱を除 去する。しかしながら、相変化材料の最も有効な機能は、相の変化それ自体にあ る。極めて多量の熱が、相の変化（すなわち、固相から液相への変化または液相 から気相への変化）と関連した適当な相変化材料により吸収されることができる 。変化をもたらすために必要とされる相対的にかなりの量の熱にかかわらず、相 の変化の間に典型的には相変化材料の温度における変化はなく、その熱は変化の 間に吸収される。吸着剤からそれらの融合の潜熱を吸収して、固体から液体へ変 化する相変化材料は、閉システムにおいて最も実際的である。

しかしながら、液体から気体へ変化する相変化材料もまた実行できる。したがっ て、環境的に安全な液体が、（そこから熱を吸収するために）吸着剤材料と接触 して別個のコンテナ（図示されず）に与えられるが、沸騰する相変化材料が吸着 剤材料から、かつシステムから完全に外へ熱を運び去るような方法において通気 されることができる。　相変化材料の任意のものの他の必要条件は、それらは冷 却されるべき材料の予期される周囲の温度より高いが、冷媒液体の実質的な分数 （すなわち、３分の１または４分の１）の吸収の上で吸着剤材料により達成され る温度より低い温度において相を変化させることである。したがって、たとえば 、食物または飲料のような材料を冷却することにおける使用に向けられる、この 発明によるほとんどの装置において、相変化材料は、相を、約３０℃以上、好ま しくは約３５℃以上であるが好ましくは約７０℃以下、かつ最も好ましくは約６ ０℃以下の温度において変化させることができる。もちろん、いくつかの応用に おいては、実質的により高いまたはより低い相変化温度が望ましいかもしれない 。

実際、９０℃、１００℃または１１０℃くらいに高い相変化温度を有する多くの 相変化材料は、あるシステムにおいて適当であるかもしれない。

吸着剤のそれより大きい熱容量を有する材料は、ただ、吸着剤と接触して熱塊を 与え、それは、システムにおける熱の総量をもたらさないが、冷却される材料お よび第２のチャンバ２０の間の温度差を、２つの結果を有して減少させる。第１ に、２つの隣接した材料の間の温度勾配が高いほど、それらの２つの材料の間の 熱交換速度はより迅速であり、すべてその他は等しい。したがって、第２のチャ ンバ２０におけるそのような熱塊材料は、第２のチャンバ２０から外への熱の伝 達を遅くさせる。第２に、多くの吸着剤材料は、それらの材料の温度がある制限 を越えるときには、不十分に機能するかまたはまったく機能しない。熱塊の形状 における熱吸収材料は、冷却サイクルの間の吸着剤の温度増加の速度を実質的に 減少させることができる。これは、順に、吸着剤をより低い温度に維持し、かつ 吸着剤の蒸気−収着能力を促進する。高い特定の熱を有する種々の材料は、シア ナミド、エチルアルコール、エチルエーテル、グリセロール、イソアミルアルコ ール、イソブチルアルコール、水酸化リチウム、メチルアルコール、酢酸ナトリ ウム、水、エチレングリコールおよびパラフィンろうを含む。

もちろん、高い特定の熱の材料（または高い熱塊材料）を選択するときには、そ れが吸着剤の機能を妨げないことを確実にするために、注意されなければならな い。もし、たとえば、熱吸収材料が液体であれば、液体を包装するか他の態様で 熱吸収材料および吸着剤の間の物理的接触を妨げることが必要であるかもしれな い。吸着剤および熱吸収材料が互いに接触できないときには、吸着剤のいたると ころに散乱される熱吸収材料の小さい個々のコンテナが、利用されてもよい。代 替的には、熱吸収材料は、吸着剤から熱吸収材料への熱伝達を促進するために、 吸着剤と接触した相対的に高い表面区域を有する１個の包装に置かれてもよい。

熱除去材料（吸熱反応を受ける材料）の第３のカテゴリは、熱をシステムから完 全に除去し、かつそれを化学変化の形状において貯蔵する利点を有する。吸熱材 料は、有利には、それが冷媒液体（または気体）と接触するようになるときに吸 熱反応を受ける材料であってもよい。この発明の実施例においては、導管２８に おける弁３０が開けられ、蒸気が導管２８を介して第２のチャンバ２０に流れる ことを許容するときには、蒸気は吸熱材料のいくつかと接触するようになり、そ れは、次いで、吸熱反応を受け、吸着剤２４から熱を除去する。そのような吸熱 材料は、熱は吸着剤から幾分永続的に移動され、かつ、もしあるならほんの少し の熱が冷却されている材料に再伝達されることができるという利点を有する。そ のような熱交換は（絶縁２２のために、または吸着剤２４の乏しい熱伝導性のよ うな、熱伝達の速度を減する他の設計要因のために）一般的には、その材料の使 用より前に冷却された材料を再加熱するのに十分な迅速さで起こらないけれども これは、それらの双方が結局はそれらの貯蔵された熱を周囲の材料に渡す、相変 化材料および５ｏｒｂｅｎｔ材料より大きい熱容量を有する材料と、対照的であ る。

吸熱反応を受ける熱吸収材料は、Ｈ２ＢＯ３、ＰｂＢｒ２　、Ｋ　Ｂ　ｒ　０３ 　、Ｋ　Ｃ１０３、Ｋ　２　Ｃｒ　２０　ｙ　、Ｋ　Ｃｌ　０’　４、Ｋ２Ｓ、 ＳｎＩ２、ＮＨ４Ｃｌ、ＫＭｎＯ４おヨヒｃＳＣ１０４のような化合物から様々 に選択されてよい。さらに、熱除去材料は、有利に吸着剤と接触してもよい。こ の発明の種々の実施例において、吸着剤および熱除去材料は混合することができ 、熱除去材料は、吸着剤と混合された分離した部分であることができるか、また はその材料は、吸着剤と接触しているがそれに混合されない塊であることができ る。

芯の材料１６を選択することにおいては、システムおよび使用されている特定の 冷媒液体１８の要求によって、多数の材料の任意のものが選ばれてもよい。芯の 材料は、冷媒液体１８のための親和力および実質的な芯の（ｗｉｃｋｉｎｇ）能 力を有する布または織物のように簡単な何かであってよい。したがって、たとえ ば、冷媒液体が水であるときには、芯の材料は、布、シート、フェルトまたは綿 状沈殿する材料であってよく、それは、綿、フィルタ材料、天然セルロース、再 生されたセルロース、セルロース誘導体、プロッティングペーパーまたは任意の 他の適当な材料からなってもよい。　最も好ましい芯の材料は、ゲルを形成する ポリマーおよび水の芯のポリマーのような、高度に親水性の材料である。それら のポリマーは、酢酸塩化ビニル、塩化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、メ タクリル酸メチル、ヘキサヒドロ、ジヒドロ−２，５−フランジオン、プロペン 酸、１，３−イソベンゾフランジオン、１ｈ−ピロール−２，５−ジオンおよび ヘキサヒドロ−２ｈ−７ゼピンー２−オンを含む。

熱絶縁体２２は、任意の通常の絶縁材料であってよいが、好ましくは、低価格の ポリスチレン泡のような、安価な容易に形成される材料である。

この発明は、また、ここに述べられた冷却装置を使用する方法を含む。この方法 は、ここに述べられた型式の冷却装置を与えるステップと、ホストコンテナ５０ における圧力を解放することにより、第１のチャンバ１２および第２のチャンバ ２０の間の弁を開けるステップとを含み、それによって第１のチャンバにおける 圧力は減少させられ、液体が沸騰することを引き起こし、蒸気を形成し、その蒸 気は吸着剤材料により補集され、さらに、平衡状態が達せられるまで同一のもの を吸着剤において補集することにより第２のチャンバから蒸気を除去するステッ プを含み、そこにおいて吸着剤は実質的に飽和されるかまたは元は第１のチャン バにおける実質的にすべての液体は吸着剤において補集されており、さらに、上 に述べられた熱除去材料によって吸着剤から熱を随意に同時に除去するステップ を含む。

このプロセスは、好ましくはワンショットのプロセスであり、したがって、圧力 に応答する弁を開けることは、好ましくは逆にできない。同時に、システムは閉 システムであり、換言すると、冷媒液体はシステムから逃げず、かつそれによっ て冷媒液体または吸着剤が第１のチャンバ１２または第２のチャンバ２０のどち らかを逃げることができる手段はない。ただ加圧されたチャンバ３４からの気体 および飲料コンテナ５０からの気体が大気へ逃げる。

この発明は、ある好ましい実施例の状況において述べられてきたが、この発明の 範囲は、ここに述べられた特定の実施例に制限されないが、その代わりに以下の 請求の範囲により示されることが意図される。

国際調査報告 、、、、−、、、、、＾顛、、、、、、＋、−ＩＣ’ｒ１０Ｓ２１９１０３３０ ２

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. １．弁のシートと、 それの一部分が前記チャンバにおける圧力により前記シートに対して第１の位置 にかたよらされ、それによって前記弁を閉じるダイヤフラムを含む、封止された 加圧されたチャンバと、 前記プラグの分解の上で前記チャンバの封止を妥協させるための、前記チャンバ と連通した分解可能のプラグとを含み、 前記ダイヤフラムは、前記チャンバからの圧力の解放の上で前記シートから離れ た第２の位置へ移動するように適合され、それによって前記弁を開ける、加圧さ れたコンテナにおける使用のための弁。
2. ２．プラグは水性液体において分解可能である、請求項１に記載の弁。
3. ３．プラグは糖化合物を含む、請求項２に記載の弁。
4. ４．プラグは水溶性の塩からなる、請求項２に記載の弁。
5. ５．前記ダイヤフラムは、撓みに抵抗する材料から作られる、請求項１に記載の 弁。
6. ６．前記ダイヤフラムは、ばね鋼から作られる、請求項４に記載の弁。
7. ７．前記ダイヤフラムは、平らな状態から変形された実質的に同心の円を有し、 そのため、前記ダイヤフラムが断面において見られるときには、前記円は部分的 球形に見えるであろう、請求項５に記載の弁。
8. ８．前記ダイヤフラムは、前記弁のシートに近接した弾性の封止剤により被覆さ れる、請求項１に記載の弁。
9. ９．前記封止剤は、天然ゴム、合成ゴム、シリコーン、ポリテトラフルオロエチ レン、ポリウレタン、エラストマーおよび前記弁のシートに対して封止を形成す ることができる他のポリマーからなるグループから選択された材料から作られる 、請求項８に記載の弁。
10. １０．蒸発可能な液体を含む第１のチャンバと、前記液体のための吸着剤を含む 第２の排出されたチャンバと、 前記コンテナからの圧力の解放の上で開き、それによって前記第１および第２の チャンバの間に流体の連通を確立し、前記液体が蒸発することを許容しかつ前記 蒸気が前記吸着剤へ通過することを許容し、それによって前記液体の気化は前記 第１のチャンバを冷却する働きをする、圧力に応答する弁とを含む、加圧された コンテナにおける内蔵形冷却装置。
11. １１．前記弁は、 第１および第２のチャンバの間に位置決めされた弁のシートと、 前記弁のシートに近接した加圧された第３のチャンバと、前記第３のチャンバの 壁を形成し、かつ弁のシートに対して前記第３のチャンバにおける圧力により外 側へ広げられ、そのため前記ダイヤフラムは前記弁を閉じるために弁のシートを 封止する、撓み性のダイヤフラムと、前記加圧されたチャンバおよびホストコン テナの間の管路と、 前記ダイヤフラムが広げられた形状のままであるように、温度を変化させる装置 がホストコンテナにおいて液浸されている間に前記加圧された第３のチャンバ内 の圧力を維持するための前記管路における溶解できるプラグとを含み、前記プラ グはひとたび加圧されたホストコンテナにあれば溶解することができ、そのため 、ホストコンテナからの圧力の解放の上で、前記加圧されたチャンバからの圧力 は前記管路およびホストコンテナを介して解放され、前記ダイヤフラムが前記弁 のシートから離れて移動することを引き起こし、それによって前記弁を開け、か つ液体が気化しかっ前記弁のシートを介して吸着剤に通過することを許容する、 請求項１０に記載の装置。
12. １２．（ａ）ｉ）蒸発可能の液体を含む第１のチャンバと、 ｉｉ）前記液体のための吸着剤を含む第２の排出されたチャンバと、 ｉｉｉ）前記弁が閉じられている間に、前記第１のチャンバおよび前記第２のチ ャンバの間の連通を妨げる、圧力に応答する弁と、 ｉｖ）前記弁を開いて、前記第１および第２のチャンバを連結するための手段と を含む、冷却装置を、加圧されたコンテナに与えるステップと、 （ｂ）前記コンテナから圧力を解放し、それによって前記弁を開けて前記第１の チャンバおよび前記第２のチャンバの間の連通を許容し、それによって前記第１ のチャンバにおける圧力は減少され、前記液体が沸騰して蒸気を形成することを 引き起こし、その蒸気は前記弁を介して前記第２のチャンバに向けられるステッ プと、（ｃ）平衡状態が達せられるまで前記吸着剤に同一のものを補集すること により前記第２のチャンバから蒸気を除去するステップとを含み、前記吸着剤は 実質的に飽和されているか、または実質的に初めに前記第１のチャンバにある液 体のすべては前記第２の吸着剤に補集されている、冷却のための方法。
13. １３．前記弁を開けるための手段は、前記コンテナ上の圧力を解放するフリップ ートップタプである、請求項１２に記載の方法。
14. １４．前記弁を開けるステップは、前記フリップートップタプを移動することを 含む、請求項１３に記載の方法。
15. １５．前記蒸発可能の液体は、約９ｍｍＨｇ以上の２０℃における蒸気圧を有す る、請求項１０に記載の装置。
16. １６．前記蒸発可能の液体は水である、請求項１０に記載の装置。
17. １７．前記弁のシートは、円錐台状の形状のものである、請求項１または１１に 記載の装置。
18. １８．前記弁は、 弁のシートと、 それの一部分が前記チャンバにおける圧力により前記シートに対して第１の位置 にかたよらされ、それによって前記弁を閉じるダイヤフラムを含む、封止された 加圧されたチャンバと、 前記障壁の溶解の上で前記チャンバの封止を妥協させるための、前記チャンバと 連通した溶解可能のプラグとを含み、 前記ダイヤフラムは、前記チャンバからの圧力の開放の上で前記シートから離れ た第２の位置に移動するようにされ、それによって前記弁を開ける、請求項１２ に記載の方法。
19. １９．前記プラグは、糖化合物または水溶性の塩からなる、請求項１８に記載の 方法。
20. ２０．前記ダイヤフラムは、撓みに抵抗する材料から作られる、請求項１８に記 載の方法。
21. ２１．前記ダイヤフラムはばね鋼から作られる、請求項２０に記載の方法。
22. ２２．前記ダイヤフラムは、平らな状態から変形された実質的に同心の円を有し 、そのため前記ダイヤフラムが断面において見られるときには、前記円は部分的 球形に見えるであろう、請求項２０に記載の方法。
23. ２３．前記ダイヤフラムは、前記弁のシートに近接した強性の封止剤により被覆 される、請求項１８に記載の方法。
24. ２４．前記封止剤は、天然ゴム、合成ゴム、シリコーン、ポリテトラフルオロエ チレン、エラストマーおよび前記弁のシートに対して封止を形成することができ る他のポリマーからなるグループから選択された材料から作られる、請求項２３ に記載の方法。