TW396265B - Fluid chilling apparatus - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 發明背景 本發明係有關於一種用以冷卻流體之裝置，其特別之處 將應用於但是並不限制於罐装與瓶裝飲料。更特別的是， 未發明將導向流體冷卻裝置，將由所使用之吸附劑以去吸 附氣體方式降低溫度，用以冷卻飲料，如歐洲專利 0752564所揭示。 已知如E P 0 7 5 2 5 6 4專利所揭.示甩以冷卻流體之方式，其 冷卻匣包可以與所將冷卻之流體’以直接或者是間接方式 熱接觸（也就是說，匣包將浸入流體，或者是構成流體容 器之一部份，或者是適形且密接於容器壁部之凹槽，或者 是環袤密接..於容器四週）。冷卻匣包包含一密封薄壁容哭 (其薄壁厚度應適於增進熱量傳送），内裝一吸附劑同以在 加壓下吸附並且吸附某一數量之氣體。例如，所使周吸附 劑為活性碳，氣體為二氧化碳。在撕開容器密封並且將愿 力釋放，所吸附之氣體·，經由吸附劑以去吸附氣體之吸^ 性程序，將致使吸附劑與釋出已吸附之氣體降低溫度。因 為匣包與流體進行熱接觸，其降低溫度之作用，將由流體 導引出熱量，經由容器壁部’導引至吸附劑與所釋出已吸 收之氣體，形同對於流體冷卻。 如所知，大部份吸附劑為熱能不良導體。例如，活性碳 可以為不定形材料，即使已被緊密包裹.，仍具有較^的= 導係政。此將相當不利’因為將不利於熱傳至位於容哭'' 吸附劑本體中心處，因此降低冷卻速度，從而浪費$二= 吸附劑之冷卻功率。如前所述’數種熱傳裝置之具截實

五、發明說明（2) 例，已揭示於與作者共同申請中但未完成歐洲專利 9 7 3 0 9 1 9 9. 4之應用，將用以改進介於吸附劑中心與容器壁 部間之熱傳效率。 傳統配置將因為釋出已吸附氣體之流動，產生之另一問 題。如何將吸附劑之吸附氣體數量予以最大化為焦點所 在，一般所預期的是吸附劑應具有高度緊密性。無論如 何’類似之緊密性將降低吸附劑本體之多孔性，易於由吸 附劑本體内部降低去吸附之速度，此將降低流體之冷卻速 度。再者，有部份所釋出已吸附之氣體，將在最靠近堂部 處離開所鄰接之吸附劑，然後沿著容器壁部移動流至.流出 閥門，同時另有一相當明顯部份，將漆透過吸附劑流出容 器閥門，而不會與容器壁部相接觸’；因此，很明顯的有相 當數量之冷卻"能量”（以此稜方式流失於所釋出已吸附之 .氣體），將被明顯的浪費掉，如同"可感受之熱量”般3 本發明將針對這些問題處理。 由此問題而起的，本發明將提供一種冷卻裝置，同以冷 卻某一數量流體，其包含薄壁容器用以與所將冷卻流體進 行熱接觸；内裝一吸附劑周以在壓力下吸附某一數量之氣 體；由吸附劑去吸附氣體，將可降低吸附劑與所釋出已吸 附氣體之溫度，溫度降低效果有助於冷卻流體；其中冷卻 裝置包’含由導熱材料所構成之數個熱傳元件，並且與吸附 劑直接熱傳接觸，適於在介於容器壁部與吸附劑之間傳送 熱量；其中該元件之構造應可組合使用，用以由吸附劑導 引所釋出已吸附之氣體，在由容器流出之前導引至容器壁

第6頁 五、發明說明（3) 部，然後沿著容器壁部移動。 類似之配置，將增加冷卻匣包些許複雜性（但對於製造 方面並未真正增加複雜性），但是可同時在介於吸附劑與 容器壁部之間提供良好的熱傳（理想上，每一熱傳元件行 應是直接接觸），並且在介於所釋出已吸附氣體與容器壁 部間具有良好的熱導性；同時對於所釋出已吸附之氣體在 離開容器之前，提供一理想的路徑以移動至容器壁部，並 且沿著壁部移動。如前所述，.本發明之熱傳元件組合後， 可同時對於去吸附與吸附作用提供較為自由之通路，因此 加速冷卻程序；同時可加速對於"匣包"之氣體"吸收"，因胃_ 此可減少匣包製造時間。 理想上，所有熱傳元件為相同形狀，其構造應使其可配 置成疊層，使後續元件可至少部份巢串於元件之内，立即 續接成一疊層。採用類似之疊層，最頂端元件（或者是數 個元件，端視疊巢程度而定），為了能π完成頂端堆疊”以 構成疊層，以組成容器内部之组件，在正常情形下，將有 小部份不同形狀。 在一項相當滿意的具體實例中，熱傳元件為平截頭圓錐 體，理想上設有一縐摺框緣，因此其形狀及構造與一般使 (Τ) \ / 用於杯式烘烤蛋糕（於英國），或者是鬆餅（於美國與加拿 大）之紙製外殼相似。' 類似之元件通常為圓形，因此可緊貼般的密.接於容器之 内，它本身在正常條件下為圓形。類似之元件將以下列程 序，用以製造一種冷卻匣包。首先，將一層活性碳顆粒導

五、發明說明（4) 入空的容器’然後將熱傳元件”杯套"，向下滑入容器。當 ”杯套”滑入容器，摺疊縐摺側邊並且縮成波狀縐紋。然 後，’將另一層碳粒置放入"杯套”内緣，隨後放入下一”杯 套"，下一層碳粒，重複此步靜等等。當所堆疊''杯套"達 到容器頂端，另有一個較短的''杯套"或者是外加"杯套”， 因此"完成頂端堆疊"之疊層，不需要過厚之最後竣粒層； 位於最頂端摺起壁部之"杯套"，不需要延伸突出匣包容器 邊緣上端。最後，施加壓力於容器内疊層，以搗實碳粒獲 得所預期之整體碳粒密度，在壓力下將氣體導入容器，周 以吸附與完成容器密封。 用以釋出所吸附氣體離開容器之閥門，可能鄰接於疊層 之頂端，理想上位於疊層之底座，因此所釋出已吸附氣體 在靠近容器壁部移動距離將為最大，可將熱傳效果最佳 化。 在撕開容器密封並且將吸附劑壓力釋放掉，將釋出已吸 附之氣體並且沿著熱傳元件之平面部位移動；在介於較薄 層碳粒（理想上，介於大約為5毫米至1 0毫米之間，理想厚 度值為8毫米）與容器壁部之間，構成一快速熱傳路徑，同 時將摺起並且縐摺成波狀之鄰接"杯套"相組.合，因此提供 給所吸附氣體離開之通路（當然對於匣包之製造時，為所 將吸附氣體之通路）。此外，釋出所吸附之氣體，被限制 於所鄰接容器壁部元件框緣沿著縐摺狀通路流動，因此激 發熱量流入氣體，從而將增加流體冷卻效果。 目前已知熱傳元件”杯套"，直徑與框緣高度比值之理想 圓·画__ _S__i ____ 第8頁 五、發明說明（5) 範圍大約為5 : 1至大約為5 : 4之間（上述比值分別等於英國 杯形烘焙蛋糕紙製外殼比值，與英國奶瓶頂端比值）。 理想上，熱傳元件為具彈性、熱傳材料所構成，例如鋁 翼面或者是合金翼面，其銘翼面（或者是以此所製成之項 目）厚度之範圍，可易於由家用產品所獲得（也就是說，大 約為0 . 2 5毫来）。 在某些應兩上，除了熱傳元件相組合之捲縮框緣，另希 望能提供額外之通道'，以適於提供一理想通路，用於釋出 已吸附之氣體可沿著並且鄰接於容器壁部移動，以增進類 似之快速去吸附效果。對於熟悉此項發明者，將會有興趣 於以多種方法應用於類似之理想通路，因此可能建立出多 種構型之通道裝置：例如在注滿碳顆粒與熱傳元件之前， 可以沿著容器一邊插入一種具穿孔或者是氣孔管徑；可以 使用一種相似插入動作，但是在容器填滿吸附劑與"杯套" 之後抽出，得以在易於穿刺已堆疊"杯套”框緣處留下一開 口式''通道"；可以在·緻密碳粒與熱傳"杯套"中靠近容器壁 部處鑽孔；或者是容器可以採用圓形，在沿著容器縱長方 向，延伸附加一縱向或者是螺旋形鼓包。 由本發明亦可同時有興趣於，，可以環繞二種飲料容器 (瓶裝或者是罐裝）提供一種類似冷卻裝置，及一種製造類 似冷卻裝置之方法。. 附圖之簡單說明： 依據本發明冷卻裝置之一種具體實例，將以範例並且參 考各附圖敘述，，其中：

五、發明說明（6) 圖1 .為一種依據本發明所完成流體冷卻裝置匣包具體實 例之局部切面圖。 圖2.為如圖1所示冷卻裝置一種熱傳"杯套”之設計展示 圖。 圖3.為一種依據本發明所完成流體冷卻裝置匣包第二項 具體實例之設計展示圖。 圖4.為只具有單一熱傳元件流體冷卻裝置匣包之設計展 示圖。 具体裝置之詳細說明 如圖1所示流體冷卻裝置之冷卻包2，包含一圓形薄壁鋁 質容器4，具有以碳粒吸附劑為插入層8之數個鋁質"杯套” ，堆疊於薄壁鋁質容器4之内。每一"杯套"6，詳如圖2所 示，包含一圓形底座區段1 0與漸驅尖細狀縐摺框緣1 2。 "杯套"之尺寸對應於薄壁鋁質容器4，可以緊貼的滑入其 間，因此位於每一"杯套"框緣1 2之縐摺將捲縮，相鄰接之 框缘或者是續接"杯套"相組合後，得以提供氣體移動入或 者是由吸附劑層8流出之通路。每一 ”杯套"之成波狀框緣 1 2 .，具有足夠彈性，可以在介於鄰接”杯套”框緣之間維持 良好的接觸表面，同時在介於每一框緣12與容器壁部14之 g 最遠端邊緣之間維持良好的接觸表面。 ^ 在使兩上，如圖1所示冷卻匣包2 (為了敘述方便起見， 僅圖示部份填滿範例；在使用上，匣包可以全部裝入交替 之吸附劑疊層與熱傳"杯套"），將蓄積有施加壓力後甴吸 附劑所吸收之相當數量氣體，並且配置於裝有所將冷卻流

第10頁 五、發明說明（7) 體之容器並完成熱接觸（未於圖中示出）。所將冷卻之流 體，在開啟一閥門（未於圖中示出），或者是將薄壁銘質容 器4壁部撕開，將釋放吸附劑之壓力，可令已吸附氣體完 成去吸附作用。閥門位於疊層頂端（也就是說，位於如圖1 所示薄壁鋁質容器4之頂端），或者是位於疊層底部；以後 者為更理想，因為它將增加所釋出已吸附之氣體，於容器 4緊靠所接觸壁部之移動距離，因此可將，介於其間之熱傳 與冷卻效率予以最佳化。去吸附過程係吸熱性，碳粒吸枏 劑與所釋出已吸附之二氧化碳氣體，具有明顯溫度降低效 果。由流體流出之熱量，經由薄壁鋁質容器4壁部與熱傳π 杯套"，流至所釋出已吸附之氣體，同時流至吸附劑，因 此可以冷卻流體。所釋出已吸附之氣體，可以快速朝向容 器4壁部移動，因此可以限制於其間完成緊密接觸，沿著 於捲縮波狀物所構成之氣體通路移動，由此增進熱傳縿. 率，可以完全達到去吸附程序之冷卻效果。 如前所述為依據本發明流體冷卻裝置匣包之一項具體實 例，與傳統配置比較具有明顯優點，同時具有簡單化且'製 造更為便宜之優點；對於熟悉此項發明者，將有興趕於數 項直接且易懂之改良。如圖1所示之容器為圓形，並且具 有圓形橫切面，但是沒有理由不能提供圓形以外之其他形 狀，同時不需要沿著容器之全長為固定形狀。此外，除了 活性碳粒以外之吸附劑與除了二氧化碳以外之氣體皆可使 用。同時，冷卻裝置適用於以可釋放方式，密接於飲料容 器内裝之特殊形狀凹槽（也就是說，未與飲料直接接觸），

第11頁 五、發明說明（8) 或者是可以簡單的浸.入飲料（以直接接觸）。雖然，所敘述 之一項具體實例，其熱傳元件為"杯狀"，這些元件可以相 等大小的半圓形、錐狀、箱形狀，甚至於有助於構成巢串 疊層之任何形狀。 如圖3所示之冷卻裝置2，相似於如圖1所示，無論如 何，熱傳"杯套"6為倒立；閥門（未於圖中示出）用以釋出 已吸附氣體於容器頂端之出口，所釋出已吸附之氣體，蔣 以緊靠方式接觸容器4之壁部且移動最大距離，因此可將 冷卻階段之熱傳予以最佳化。如所知，於圖4所示冷卻裝 置2僅使用單一"杯套M 6，對於所釋出已吸附之氣體，在經 由閥門裝置1 0離開之前，將與容器4壁部增加接觸後達到 最大移動距離，但是必須犧牲氣體去吸附之速度，及熱傳 至碳粒吸附劑8本體中心之速度；在實用上，這些缺點可 以提供氣體通道裝置，或者是以熱傳裝置予以解決，如 EPO 75 2 5 64所揭示（或者是類似之圓形熱傳元件，沿著如圖 4所示竣粒吸附劑本體軸心所配置）。 對於所釋出已吸附氣體之流出，及對於所將吸附氣體之 流入，另可提供個別閥門裝置且可能具有相等之優點； "流出"閥門位於疊層底部，因此可將氣體流動時，在流出 之前將與容器壁部完成緊靠接觸之距離為最大化；"流進" 閥門則位於容器對向端，因此可將氣體流動時，在被吸附 之前將與容器壁部完成緊靠接觸之距離為最小。

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Claims (1)

1. 嫩 4.. *&' _案號8Ή19644_对年斗男 5曰_修正年_ 六、申請專利範圍 1. 一種冷卻裝置，用以冷卻某一數量流體，其包含一薄 壁容器用以與所將冷卻流體進行熱接觸，内裝一吸附劑用 以吸收並且在壓力下吸附某一數量之氣體，由吸附劑吸附 氣體，將可降低吸附劑與所釋出已吸收氣體之溫度，溫度 降低效果有助於冷卻流體，其中冷卻裝置包含由導熱材料 所構成之數個熱傳元件，並且與吸附劑直接熱傳接觸，適 於在介於容器壁部與吸附劑之間傳送熱量，其中該元件之 構造應可組合使用，用以由吸附劑導引所釋出已吸附之氣 體，在由容器流出之前導引至容器壁部，然後沿著容器壁 部移動。 2. 如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，其中熱傳元件為 相同形狀。 3. 如申請專利範圍第1或2項之冷卻裝置，其中熱傳元件 之構造應使其可配置成疊層，使後續元件可至少部份巢串 於元件之内，立即續接成一疊層。 4. 如申請專利範圍第1或2項之冷卻裝置，其中熱傳元件 概呈圓形，且備有一圓錐形、漸驅尖細狀框緣。 5. 如申請專利範圍第4項之冷卻裝置，其中直徑與框緣 高度之比值介於大約為5 : 1至大約為5 : 4之間。 6. 如申請專利範圍第5項之冷卻裝置，其中框緣為縐摺 狀。 7. 如申請專利範圍第3項之冷卻裝置，其中元件在介於 鄰接元件之間堆疊有一層吸附劑，該層吸附劑介於5毫米 至1 0毫米厚度之間，理想厚度值為8毫米。 8. 如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，包含通道裝置，

   O:\55\55936.ptc 第1頁 2000.04. 05.013 嫩 4.. *&' _案號8Ή19644_对年斗男 5曰_修正年_ 六、申請專利範圍 1. 一種冷卻裝置，用以冷卻某一數量流體，其包含一薄 壁容器用以與所將冷卻流體進行熱接觸，内裝一吸附劑用 以吸收並且在壓力下吸附某一數量之氣體，由吸附劑吸附 氣體，將可降低吸附劑與所釋出已吸收氣體之溫度，溫度 降低效果有助於冷卻流體，其中冷卻裝置包含由導熱材料 所構成之數個熱傳元件，並且與吸附劑直接熱傳接觸，適 於在介於容器壁部與吸附劑之間傳送熱量，其中該元件之 構造應可組合使用，用以由吸附劑導引所釋出已吸附之氣 體，在由容器流出之前導引至容器壁部，然後沿著容器壁 部移動。 2. 如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，其中熱傳元件為 相同形狀。 3. 如申請專利範圍第1或2項之冷卻裝置，其中熱傳元件 之構造應使其可配置成疊層，使後續元件可至少部份巢串 於元件之内，立即續接成一疊層。 4. 如申請專利範圍第1或2項之冷卻裝置，其中熱傳元件 概呈圓形，且備有一圓錐形、漸驅尖細狀框緣。 5. 如申請專利範圍第4項之冷卻裝置，其中直徑與框緣 高度之比值介於大約為5 : 1至大約為5 : 4之間。 6. 如申請專利範圍第5項之冷卻裝置，其中框緣為縐摺 狀。 7. 如申請專利範圍第3項之冷卻裝置，其中元件在介於 鄰接元件之間堆疊有一層吸附劑，該層吸附劑介於5毫米 至1 0毫米厚度之間，理想厚度值為8毫米。 8. 如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，包含通道裝置，

   O:\55\55936.ptc 第1頁 2000.04. 05.013 396265 案號 87119644 修正 六、申請專利範圍 適於提供一理想通路，用於所釋出已吸附之氣體可沿著並 且鄰接於容器壁部移動。 9.如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，其中熱傳裝置係 由I呂質或者其合金材料所構成。 1 0.如申請專利範圍第3項之冷卻裝置，其中閥門裝置用 以供所釋出已吸收之氣體由容器流出，閥門位於疊層底 部。 11. 一種包含如申請專利範圍第1項之冷卻裝置之飲料 罐，用以冷卻内裝於此之飲料。 1 2.如申請專利範圍第11項之飲料罐，其中冷卻裝置與 飲料係間接熱接觸。 1 3. —種用以製造如申請專利範圍第1項之冷卻裝置之方 法，包含後續導入吸附劑與熱傳元件於薄壁容器之内，因 此可在容器之内完成層狀疊層，施加壓力於疊層，以壓縮 吸附劑達到預定密度，在密封容器之前施加壓力以增加吸 附劑所吸附之氣體。

   O:\55\55936.ptc 第2頁 2000.04.05.014 396265 案號 87119644 修正 六、申請專利範圍 適於提供一理想通路，用於所釋出已吸附之氣體可沿著並 且鄰接於容器壁部移動。 9.如申請專利範圍第1項之冷卻裝置，其中熱傳裝置係 由I呂質或者其合金材料所構成。 1 0.如申請專利範圍第3項之冷卻裝置，其中閥門裝置用 以供所釋出已吸收之氣體由容器流出，閥門位於疊層底 部。 11. 一種包含如申請專利範圍第1項之冷卻裝置之飲料 罐，用以冷卻内裝於此之飲料。 1 2.如申請專利範圍第11項之飲料罐，其中冷卻裝置與 飲料係間接熱接觸。 1 3. —種用以製造如申請專利範圍第1項之冷卻裝置之方 法，包含後續導入吸附劑與熱傳元件於薄壁容器之内，因 此可在容器之内完成層狀疊層，施加壓力於疊層，以壓縮 吸附劑達到預定密度，在密封容器之前施加壓力以增加吸 附劑所吸附之氣體。

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