KR20010098071A - 냉각 기능을 구비한 음료용 캔 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

냉각 기능을 구비한 음료용 캔에 관한 것으로서, 음료용 캔은 음료를 저장하는 몸체부와, 냉매를 저장하는 오목한 용기부가 몸체부에 내장되며 용기부에서 연장된 플랜지부의 끝단이 몸체부에 실링되는 냉매 용기와, 냉매 용기를 덮으면서 기화기 장착부와 냉매 기화구를 갖는 덮개부와, 기화기 장착부에 내장되는 냉각속도 조절부재와 냉매유출 방지부재 및 밀폐용 패킹부재와, 기화기 장착부의 외면에서 냉매 기화구를 커버하면서 냉각속도 조절부재와 일체로 결합되어 냉매 기화구를 밀폐시키고 분리시 냉각속도 조절부재의 오리피스를 개방하는 개봉 손잡이를 포함한다.

상기 기화기 장착부에 내장되는 3개의 부재와 개봉 손잡이는 열압착으로 일체화되어 냉매 용기의 내부 압력을 지지하며, 냉각속도 조절부재는 냉매의 신속한 기화를 위하여 그 내부로 오리피스를 구비하고, 냉매를 저장하는 용기부는 몸체부와 원천적으로 차단되어 냉매가 음료에 섞이는 것을 방지한다.

Description

냉각 기능을 구비한 음료용 캔 및 그의 제조 방법 {Beverage can having a cooling function and manufacturing method of the same}

본 발명은 냉각 기능을 구비한 음료용 캔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기화기 부분의 결합 강도를 높여 제품의 내구성과 안전성을 향상시키고, 냉매 용기 개방시 냉매를 보다 신속하게 배출하여 냉각 효율을 향상시킨 음료용 캔 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 음료용 캔은 알루미늄이나 스틸과 같이 가볍고 성형성이 좋은 금속으로 제작되며, 내용물을 완전히 밀폐시킨 상태로 장기간 저장할 수 있는 장점이 있으나, 내용물을 차게 마시기 위해서는 냉장고나 아이스 박스를 이용해야 하고,냉장고에서 꺼내진 음료는 시간에 따라 외부 온도의 영향을 받게 된다.

이로서 장소나 외부 환경에 관계없이 저장된 내용물을 차게 만들기 위한 목적으로 캔 내부에 냉매 용기를 장착하여 음료를 차게하는 구조가 다수 고안되었으며, 앞서 출원된 대한민국 특허공개 제 99-71334호 '자체 냉각 기능을 갖는 음료용 캔 및 그 제조 방법'은 아래와 같은 구조의 음료용 캔을 개시하고 있다.

도 3a와 도 3b는 각각 종래 기술에 의한 음료용 캔의 단면도와 분해도로서, 음료용 캔은 몸체부(1)의 바닥 둘레부로 냉매 용기(3)와 결합된 캔의 바닥면(5)을 일체로 클램프하며, 냉매 용기(3)의 내부 공간으로 액체 냉매를 주입하고, 캔의 몸체부(1) 내부에 음료를 주입한 구성으로 이루어진다.

상기 캔의 바닥면(5)은 그 중앙으로 외부를 향하여 돌출되고 냉매 분출구(7a)가 형성된 기화기 장착부(7)를 구비하며, 기화기 장착부(7) 내부로 다공성 부재로 이루어진 기화기(9)와, 기화기(9)의 일면에 부착되어 기화기(9)의 미세 기공을 밀폐시키는 밀폐용 박판(11)과, 양면에 접착제가 도포된 양면 접착부재(13)를 순차적으로 설치한다.

그리고 기화기 장착부(7)의 외부로 테이프형 손잡이(15)를 부착하는데, 상기 테이프형 손잡이(15)는 냉매 분출구(7a)를 통해 양면 접착부재(13)의 일면에 접착된다. 이로서 밀폐용 박판(11)과 양면 접착부재(13) 및 테이프형 손잡이(15)가 기화기(9) 및 냉매 분출구(7a)를 밀폐시켜 냉매 용기(3) 내부에 주입된 냉매가 외부로 유출되는 것을 차단한다.

이 상태에서 사용자가 테이프형 손잡이(15)를 잡아당기면, 테이프형손잡이(15)에 접착된 양면 접착부재(13)와 함께 밀폐형 박판(11)이 기화기(9)에서 분리되면서 냉매 용기(3)의 용매가 기화기(9)의 미세 기공과 냉매 분출구(7a)를 통하여 외부로 기화되며, 이 때 냉매가 기화하면서 발생하는 증발 잠열에 의해 음료의 열을 흡수하여 내용물을 차게 냉각시키게 된다.

이와 같이 기화기 부분은 평상시에 냉매의 기화를 방지하고, 냉매 용기(3)의 내부 압력을 지지하는 역할을 하는데, 종래 기술에 의한 음료용 캔은 기화기 부분의 부재들이 단지 접착제의 접착력 만으로 결합되어 결합 강도가 극히 미약할 뿐만 아니라 부직포 또는 박막의 필름 형태로 제공되는 각 부재들 자체의 강도가 극히 미약하여 냉매 용기(3)의 내부 압력을 충분히 지지할 수 없는 구성이다.

특히 외부 기온이 실온 이상으로 상승하는 경우, 저온 및 저압 분위기에서 액체 상태로 주입된 냉매가 온도 상승에 의해 팽창하면서 냉매 용기(3)의 압력을 상승시키므로, 상기한 기화기 구조로는 냉매 용기(3) 내부의 압력을 충분히 지지할 수 없는 한계가 있다.

따라서 냉매 용기(3)의 내부 압력이 상승하면, 기화기 부분의 여러 부재 가운데 적어도 하나가 자체 파열하면서 원하지 않은 때에 냉매를 기화시켜 제품의 불량을 유발하거나, 상기 부재들이 자체 파열하지 않을 경우에는 냉매 용기(3)의 내부압이 지속적으로 상승하여 폭발을 일으킬 위험이 있다.

그리고 냉매가 신속하게 기화할수록 증발 잠열에 의한 냉각 효율이 상승하지만, 상기한 기화기 구조로는 기화기 개방시 냉매가 기화기(9)의 미세 기공을 통해 외부로 기화되기 때문에 냉매의 신속한 기화를 기대하기 어려움에 따라 냉각 효율이 좋지 못한 단점이 있다.

또한 냉매 용기(3)와 캔의 바닥면(5)이 접합된 부분은 냉매 용기(3)의 바닥이 단지 캔의 바닥면(5)에 말려서 고정된 구조로서, 밀폐성이 우수하지 못하여 냉매가 몸체부(1) 내부로 유출될 우려가 있다. 즉 냉매가 음료에 섞일 가능성이 있으며, 이는 온도 상승에 의해 냉매 용기(3)의 내부 압력이 상승할수록 기체 상태의 냉매가 몸체부(1)로 유출되어 음료와 섞일 가능성이 더욱 커지는 문제가 있다.

이로서 종래 기술에 의한 음료용 캔은 내구성, 안전성, 냉각 효과 및 냉매의 밀폐성 측면에서 볼 때 실용화가 어려운 한계를 갖는다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 냉매 용기 개방시 냉매가 보다 신속하게 기화하도록 하여 냉각 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있도록 한 음료용 캔 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기화기 부분의 결합 강도를 높여 냉매 용기의 내부 압력을 충분히 지지함으로써 제품의 내구성과 안전성을 향상시키며, 냉매 용기를 보다 완벽하게 밀폐시켜 냉매가 음료에 섞이는 것을 원천적으로 차단할 수 있도록 한 음료용 캔 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

도 1a는 본 발명에 의한 음료용 캔의 단면도.

도 1b는 본 발명에 의한 음료용 캔의 분해도.

도 2는 도 1의 기화기 부분을 확대 도시한 조립 분해도.

도 3a는 종래 기술에 의한 음료용 캔의 단면도.

도 3b는 종래 기술에 의한 음료용 캔의 분해도.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

음료를 저장하는 몸체부와,

냉매를 저장하는 오목한 용기부가 몸체부에 내장되며, 용기부에서 연장된 플랜지부의 끝단이 몸체부에 실링되는 냉매 용기와,

상기 냉매 용기를 덮으면서 기화기 장착부와 냉매 기화구를 갖는 덮개부와,

상기 기화기 장착부에 내장되며, 신속한 냉매 기화를 위해 오리피스를 형성하고 오리피스의 직경에 따라 냉각 속도를 조절하는 냉각속도 조절부재와,

상기 냉각속도 조절부재의 일면에 부착되며, 미세 기공을 보유하여 액냉매의 투과를 방지하는 냉매유출 방지부재와,

상기 냉각속도 조절부재를 기화기 장착부에 밀착시켜 냉매의 유출을 방지하는 밀폐용 패킹부재와,

상기 기화기 장착부의 외면에서 냉매 기화구를 커버하면서 냉각속도 조절부재와 일체로 결합되어 냉매 기화구를 밀폐시키고, 분리시 냉각속도 조절부재의 오리피스를 개방하는 개봉 손잡이를 포함하는 냉각 기능을 구비한 음료용 캔을 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1a와 도 1b는 각각 본 실시예에 의한 음료용 캔의 단면도와 분해도이고, 도 2는 도 1의 기화기 부분을 확대 도시한 조립 분해도이다.

도시한 바와 같이 본 실시예에 의한 음료용 캔은 음료를 저장하는 몸체부(2)와, 몸체부(2)에 일체로 실링되며 그 내부로 액냉매를 저장하는 냉매 용기(4)와, 냉매 용기(4)와 결합되어 이를 밀폐시키면서 필요시 냉매 용기(4)를 개방시키는 덮개부(6)로 이루어진다.

상기 냉매 용기(4)는 특히 몸체부(2)에 내장될 수 있도록 오목하게 형성되어 그 내부로 액냉매를 저장하는 용기부(4a)와, 용기부(4a)의 둘레부에서 수직하게 연장 형성되어 그 끝단이 몸체부(2)의 끝단에 실링되는 플랜지부(4b)로 구성되며, 상기 용기부(4a)의 바깥 둘레에 덮개부(6)가 일체로 실링되어 이를 밀폐시키는 구조로 이루어진다.

즉 부분 확대도로 도시한 바와 같이, 몸체부(2)의 끝단이 냉매 용기(4)의 플랜지부(4b) 끝단과 일체로 실링되므로 냉매 용기(4)가 몸체부(2)를 밀폐시키며, 상기 덮개부(6)가 용기부(4a)의 끝단 둘레를 외부에서 감싸면서 일체로 실링되어 용기부(4a)를 밀폐시키게 된다.

따라서 냉매가 저장된 용기부(4a)를 몸체부(2) 내부와 원천적으로 차단할 수 있으므로 냉매가 음료에 섞이는 것을 방지할 수 있으며, 냉매가 새는 경우가 발생하더라도 상기 구조에서는 냉매가 외부로 유출되기 때문에, 냉매가 음료에 섞이는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이와 같이 냉매 용기(4)의 용기부(4a)를 밀폐시키는 덮개부(6)는 그 중앙으로 냉매 기화구(8a)를 갖는 기화기 장착부(8)를 돌출 형성하며, 개봉 손잡이(10)가 기화기 장착부(8)의 외면에 부착되어 냉매 기화구(8a)를 밀봉시키는데, 상기 기화기 장착부(8)의 내부에는 평상시 냉매의 유출을 방지하고 냉매 용기의 내부 압력을 충분히 지지할 수 있도록 열압착으로 일체화된 다수의 기화기 부재들이 설치된다.

도 2를 참고하여 이를 보다 상세하게 설명하면, 상기 기화기 장착부(8)에는밀폐용 패킹부재(12)와 냉각속도 조절부재(14) 및 냉매유출 방지부재(16)가 순차적으로 내장되며, 기화기 장착부(8) 외면에는 냉매 기화구(8a)를 충분히 덮을 수 있는 크기로 개봉 손잡이(10)가 마련된다.

상기 냉각속도 조절부재(14)는 경질의 폴리에틸렌(PE) 수지로 제작되고, 그 내부로 소정의 직경의 오리피스(orifice; 14a)를 형성하여 냉매 용기(4) 개방시 기화된 냉매가 상기 오리피스(14a)를 통해 신속하게 외부로 유출되도록 하여 음료의 냉각 효율을 향상시키며, 오리피스(14a)의 직경을 조절하는 것으로 음료의 냉각 속도를 용이하게 제어할 수 있다.

그리고 도면을 기준으로 냉각속도 조절부재(14)의 윗면에 배치되는 냉매유출 방지부재(16)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 계열의 부직포 시트로서, 액체 상태의 냉매를 통과시키지 않을 정도의 미세 기공을 보유하여 기체 상태의 냉매만을 통과시켜 액냉매의 유출을 방지하는 역할을 한다.

그리고 냉각속도 조절부재(14)의 아랫면에 끼워지는 밀폐용 패킹부재(12)는 불소합성 고무시트로서, 냉각속도 조절부재(14)와 기화기 장착부(8)를 밀착시키며, 그 중앙으로 냉각속도 조절부재(14)의 오리피스(14a)와 대응하는 홀(12a)을 구비하여 냉매 용기(4) 개방시 냉매가 외부로 기화되도록 한다.

마지막으로 기화기 장착부(8) 저면에 배치되는 개봉 손잡이(10)는 방습용 알루미늄막의 표면에 접착을 위한 폴리에틸렌막과 강도 향상을 위한 오피피(OPP; Oriented PolyPropylene) 필름을 적층한 구조로 이루어지며, 접착을 위한 폴리에틸렌막이 기화기 장착부(8)를 향하도록 한다.

이와 같이 기화기 장착부(8)의 내, 외부에 설치되는 이들 부재들은 열압착 과정으로 일체로 결합되는데, 이는 접착제에 의한 계면 접착이 아닌 부재들 상호간의 물질 결합으로 일체화되므로 종래 구조와 비교하여 기화기 부분의 결합력을 효과적으로 강화시킬 수 있다.

따라서 냉매 용기(4)의 내부 압력을 충분히 지지할 수 있으므로, 온도 상승에 의해 냉매 용기(4)의 내부 압력이 상승하는 경우에 있어서도 강화된 결합력에 의해 내부 압력을 충분히 지지하여 제품의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이로서 사용자가 상기한 구성의 음료용 캔을 사용하고자 할 경우, 먼저 개봉 손잡이(10)가 부착된 덮개부(6)를 위로 향하게 하고, 개봉 손잡이(10)를 잡아 당기면 개봉 손잡이(10) 만이 덮개부(6)에서 분리되면서 냉각속도 조절부재(14)의 오리피스(14a)를 개방시킨다.

상기 오리피스(14a)의 개방에 따라 저장된 액냉매가 순간적으로 기화하면서 냉매유출 방지부재(16)의 미세 기공과 냉각속도 조절부재(14)의 오리피스(14a)를 통해 외부로 유출되어, 냉매가 기화하면서 발생하는 증발 잠열에 의해 음료를 대략 30초 내지 1분 이내에 차게 냉각시킨다.

이와 같이 냉매가 외부로 기화되면서 음료를 냉각시킬 때, 액체 상태의 냉매는 냉매유출 방지부재(16)에 의해 외부로의 유출이 차단됨과 동시에 이를 통과한 기체 상태의 냉매가 냉각속도 조절부재(14)의 오리피스(14a)를 통해 신속하게 외부로 유출되므로, 유출 속도를 향상시켜 음료의 냉각 효율을 효과적으로 높일 수 있다.

다음으로, 본 실시예에 의한 음료용 캔의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 의한 음료용 캔을 제조하기 위하여, 먼저 본체부(2)를 구성하는 금속 박판을 프레스 성형하여 도시한 형태의 본체부(2)를 제작한다. 이 때 상기 본체부(2)는 그 외표면으로 열침투를 방지하기 위한 단열막이 코팅된 것이 바람직하다.

그리고 냉매 용기(4)를 구성하는 금속 박판을 프레스 성형하여 오목한 용기부(4a)와 용기부(4a) 둘레의 플랜지부(4b)를 형성하고, 덮개부(6)를 구성하는 금속 박판을 프레스 성형하여 자체 형상과 더불어 그 중앙으로 기화기 장착부(8)를 형성하며, 펀칭 가공으로 기화기 장착부(8) 중앙에 냉매 기화구(8a)를 형성한다.

이와 같이 덮개부(6)를 완성한 다음, 기화기 장착부(8) 내부에 밀폐용 패킹부재(12)와 냉각속도 조절부재(14) 및 냉매유출 방지부재(16)를 순차적으로 조립하는데, 상기 냉각속도 조절부재(14)와 밀폐용 패킹부재(12)는 사출성형으로 제작되며, 냉매유출 방지부재(16)는 프레스 가공으로 제작될 수 있다.

다음으로 상기 냉매 기화구(8a)를 충분히 덮는 크기로 개봉 손잡이(10)를 제작하고, 이를 기화기 장착부(8) 외면에 위치시킨 다음, 기화기 장착부(8) 내부에 조립된 3개의 부재와 개봉 손잡이(10)를 열압착 장치에 세팅하여 소정의 온도와 압력으로 열압착시킨다. 이로서 상기 3개의 부재와 개봉 손잡이(10)가 일부 융해되면서 공고히 결합하게 된다.

이와 같이 기화기 장착부(8)에 내장되는 3개의 부재와 개봉 손잡이(10)를 열압착으로 일체화시키면 기화기 부분의 결합력을 강화시킬 수 있으므로, 냉매 용기(4)의 내부 압력 상승시에도 상기 압력을 충분히 지지할 수 있는 장점을 갖는다.

다음으로 압력조절기를 사용하여 고온 고압의 액냉매를 저온 저압으로 감압시키고 냉매 용기(4)를 -30℃ 정도의 저온으로 냉각시킨 상태에서 액냉매를 주입한 다음, 덮개부(6)가 용기부(4a)의 끝단 둘레를 바깥에서 감싸도록 일체로 실링하여 액냉매가 유출되지 않도록 용기부(4a)를 밀폐시킨다.

그리고 몸체부(2) 내부에 음료를 충진하고, 몸체부(2)의 끝단 둘레부를 냉매 용기(4)의 플랜지부(4b) 끝단과 일체로 실링하여 몸체부(2)를 밀폐시킴으로써 음료용 캔의 제작을 완성한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명은 오리피스를 갖는 냉각속도 조절부재를 구비하여 냉매 용기 개방시 냉매가 보다 신속하게 기화되도록 함으로써 음료의 냉각 효율을 향상시키면서 오리피스의 직경을 조절하는 것으로 음료의 냉각 속도를 용이하게 제어할 수 있다. 그리고 기화기 장착부에 내장되는 부재들과 개봉 손잡이를 열압착으로 일체화하여 이들 부재들의 결합 강도를 높임으로써 냉매 용기의 내부 압력을 충분히 지지하도록 한다. 이로서 온도 상승에 의해 냉매 용기의 내부 압력이 상승하는 경우에도 제품의 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한 냉매를 저장하는 냉매 용기를 음료를 저장하는 몸체부와 원천적으로 분리시킴으로써 냉매가 음료에 섞이는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 음료를 저장하는 몸체부와;

   냉매를 저장하는 오목한 용기부가 몸체부에 내장되며, 용기부에서 연장된 플랜지부의 끝단이 몸체부에 실링되는 냉매 용기와;

   상기 냉매 용기를 덮으면서 기화기 장착부와 냉매 기화구를 갖는 덮개부와;

   상기 기화기 장착부에 내장되며, 신속한 냉매 기화를 위해 오리피스를 형성하고 오리피스의 직경에 따라 냉각 속도를 조절하는 냉각속도 조절부재와;

   상기 냉각속도 조절부재의 일면에 부착되며, 미세 기공을 보유하여 액냉매의 투과를 방지하는 냉매유출 방지부재와;

   상기 냉각속도 조절부재를 기화기 장착부에 밀착시켜 냉매의 유출을 방지하는 밀폐용 패킹부재와;

   상기 기화기 장착부의 외면에서 냉매 기화구를 커버하면서 냉각속도 조절부재와 일체로 결합되어 냉매 기화구를 밀폐시키고, 분리시 냉각속도 조절부재의 오리피스를 개방하는 개봉 손잡이를 포함하는 냉각 기능을 구비한 음료용 캔.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 덮개부가 냉매 용기의 용기부 끝단 둘레를 외부에서 감싸면서 일체로 실링됨을 특징으로 하는 냉각 기능을 구비한 음료용 캔.
3. 단열 코팅된 몸체부를 프레스 성형하는 단계와;

   냉매 용기를 프레스 성형하여 오목한 용기부와 용기부 둘레의 플랜지부를 형성하는 단계와;

   덮개부를 프레스 성형하여 기화기 장착부를 형성하고, 펀칭 가공으로 냉매 기화구를 형성하는 단계와;

   상기 기화기 장착부 내부에 밀폐용 패킹부재와 냉각속도 조절부재 및 냉매유출 방지부재를 순차적으로 조립하는 단계와;

   냉매 기화구를 커버하도록 덮개부 외면에 개봉 손잡이를 위치시키고, 기화기 장착부에 조립된 부재들과 개봉 손잡이를 함께 열압착하여 일체로 접착시키는 단계와;

   냉매 용기를 저온으로 냉각시킨 상태에서 저온 저압으로 감압된 액냉매를 용기부에 주입하고, 용기부의 둘레에 덮개부를 실링하는 단계와;

   몸체부에 음료를 충진하고, 냉매 용기의 플랜지부 끝단을 몸체부에 실링하는 단계를 포함하는 냉각 기능을 구비한 음료용 캔의 제조 방법.