專利名稱：自冷卻飲料包裝的絕緣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種允許通過吸附冷卻方法冷卻其容納物的飲料包裝設(shè)備。這種冷卻方法的原理包括在通過抽吸所述液體的蒸氣維持部分真空效果的情況下蒸發(fā)液體。本發(fā)明尤其應(yīng)用于包含在罐或者瓶子類型的密封包裝中的飲料的冷卻。
因此本發(fā)明的目的為允許在任何地方和任何時間在理想的溫度消費(fèi)飲料。
吸附冷卻方法的實(shí)現(xiàn)是已知的并且在先有技術(shù)中已經(jīng)對其進(jìn)行了很多研究。已經(jīng)建議了很多設(shè)備，涉及包含用含有吸附劑的空腔蒸發(fā)致冷溶液的熱交換器，尤其應(yīng)用于自冷卻飲料包裝。
實(shí)現(xiàn)這種吸附冷卻方法的一個困難包括在吸附反應(yīng)期間在吸附劑中沉積的熱的處理。這是因?yàn)楫?dāng)吸附劑(通常象沸石的吸附劑)吸收致冷的液體的蒸氣的時候，其變熱并且因此失去大部分吸附能力。移去在干燥劑中沉積了熱的這一部分較大地改善設(shè)備的冷卻性能。
已經(jīng)在先有技術(shù)中提出了用來限制吸附劑的溫度上升的不同的解決方案。
在專利US4759191中說明的第一種已知的解決方案包括通過由與干燥劑熱接觸的材料組成的吸熱設(shè)備的方式移除沉積在吸附劑(一種干燥劑)中的熱。所述的材料具有固體到液體的相位變換或者具有高的熱容量，或者具有吸熱反應(yīng)。來自同一個發(fā)明人的專利US4949549詳細(xì)說明了適用的解決方案，也就是說將具有象乙酸鈉的相位變換的材料的固體到液體的相位轉(zhuǎn)換設(shè)定在58℃。盡管如此，這個解決方案需要用在干燥劑的容器中的相關(guān)相位轉(zhuǎn)換材料的特定容器來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗枰诟稍飫┖臀鼰岵牧现g有效的進(jìn)行熱耦合，因此將使這種自冷卻飲料包裝的制造方法復(fù)雜化。
在專利US5048301中說明的這個解決方案的適應(yīng)包括熱隔離在飲料罐內(nèi)的真空容器中帶有吸熱設(shè)備的吸附劑。盡管如此，這種解決方案執(zhí)行起來是復(fù)雜的。
專利申請WO01/10738也描述了一種利用具有吸熱材料的吸附冷卻方法的自冷卻罐。由于吸熱材料的相位變換出現(xiàn)在大約60℃，將干燥劑和吸熱材料包裹在絕緣容器中以保護(hù)消費(fèi)者免于接觸到熱材料。
在專利US4928495中描述的另一個已知的解決方案就是建議將在吸附劑(干燥劑)中沉積的熱存儲在水中，其熱容量是相當(dāng)高的?？蛇x擇的在同一個專利中描述的包括為了通過浸濕干燥劑容器的這個水的蒸發(fā)去除卡路里而浸濕干燥劑容器的外部表面。盡管如此，這個設(shè)備的實(shí)施是復(fù)雜的，并且一旦浸濕容器的外部表面的水已經(jīng)完全蒸發(fā)，就不再提供防止發(fā)熱的功能。
在專利申請F(tuán)R2811412中描述的另一個解決方案包括在干燥劑塊的周圍配置熱絕緣，在容器內(nèi)部包括所述的干燥劑。這個解決方案是通過用樹脂浸漬的沸石構(gòu)成的，其是為了阻塞他們的空隙以及阻止他們吸收致冷液體的蒸氣。通過阻止沸石執(zhí)行他們的吸附功能，阻止他們的溫度上升。
本發(fā)明的目的就是提供可供選擇的解決方案來處理在如前面所述的吸附冷卻方法的執(zhí)行期間在吸附劑中沉積的熱。
最簡單的解決方案將是讓吸附劑升溫到平衡溫度并且提供足夠的吸附劑以獲得適當(dāng)?shù)睦鋮s性能。為了抽吸致冷液體蒸氣，吸附劑最好包括例如象沸石13X一樣的干燥劑。在通過這種沸石吸收水蒸氣期間，該吸附劑能夠達(dá)到200℃，以達(dá)到使吸收的水的量相對于干燥劑的量為大約5％的吸收容量。因此，大約200g的沸石將充分的吸收10g水，其能夠使330ml的飲料冷卻15℃。因此由于沒有達(dá)到吸收容量限制，因此沒有必要移除在干燥劑中沉積的熱。
對于這個解決方案，主要的困難在于提供用于熱的吸附劑(對于沸石來說為大約200℃)的適當(dāng)?shù)慕^緣。必須考慮兩個問題避免通過從吸附劑流回到蒸發(fā)器和飲料罐的熱來加熱冷卻的飲料；為了消費(fèi)者的安全和舒適，避免吸附劑容器的過高的外部溫度。
為此目的，本發(fā)明提供設(shè)計配置在導(dǎo)致這兩個問題的吸附劑容器周圍的絕緣層。
特別地，本發(fā)明涉及一種自冷卻飲料包裝，其具有包含用于消費(fèi)的飲料的第一空腔，形成熱交換器并且包含致冷液體和它的蒸氣的第二空腔，包含用來抽吸所述蒸氣的吸附劑的第三空腔，以及用于使所述的第二空腔與所述第三容器相連通、以操作該設(shè)備的裝置，其特征在于，第三空腔具有外部絕熱層，其如此設(shè)計，以致于在操作該設(shè)備期間來自吸附劑的通過第三空腔的外壁的熱流大于或者等于從吸附劑流到第二和第一空腔中的熱流。
根據(jù)一個實(shí)施例，在操作設(shè)備期間，絕熱層的外表面的溫度上升到大于70℃。
根據(jù)一個特征，熱絕緣層的熱傳導(dǎo)率小于或者等于500W.m-2.k-1，并且最好在20至60W.m-2.k-1之間。
根據(jù)另一個實(shí)施例，熱絕緣層包括在40℃至80℃之間熔化的材料。不管怎樣，熱絕緣層包括至少兩層，其中一層包括熔化的材料。
根據(jù)實(shí)施例，圍繞第三空腔周圍的熱絕緣層由金屬容器組成，或者熱絕緣層是通過形成第三空腔的容器的壁構(gòu)成的。
根據(jù)一個實(shí)施例，熱絕緣層圍繞第一空腔延伸。
根據(jù)一個實(shí)施例，熱絕緣層具有熱致變色標(biāo)簽。
參考附圖，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在通過說明性的和非限制性的例子給出下述描述的過程中顯示出來，其中-

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的自冷卻飲料包裝，-圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的絕緣層，-圖3表示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的絕緣層。
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的自冷卻飲料包裝具有包含用來消費(fèi)的飲料的第一空腔10，形成熱交換并且包含象水的致冷液體和其蒸氣的第二空腔20，以及包含用于通過吸附所述蒸氣來抽吸的干燥劑31的第三空腔。該第二空腔20也稱作蒸發(fā)器，并且該第三空腔30也稱作干燥劑容器。還設(shè)置有將所述的第二空腔20與第三空腔30相連通的裝置50，其用于吸附冷卻方法的操作。
第三空腔30包括用于正確操作抽吸裝置所必須的保證好的真空密封的容器。通常，這個容器是金屬的。從那里發(fā)燙的風(fēng)險是較高的。因此根據(jù)本發(fā)明，第三空腔30具有熱絕緣層35。
根據(jù)本發(fā)明，第一個以前確定的問題(避免從吸附劑容器流回到蒸發(fā)器中的熱量加熱該冷卻的飲料)是通過主要依下列各項工作的有效的隔熱屏概念解決的當(dāng)吸附劑31的熱泄漏出去的時候，其漸漸冷卻并且因此能夠吸收更多的致冷蒸氣，結(jié)果導(dǎo)致在蒸發(fā)器20中的附加的冷卻。當(dāng)在用沸石作為吸附劑的情況下，這種附加冷卻為吸附劑泄漏出去的熱的大約50％或者高于50％。如此設(shè)計圍繞干燥劑容器30的絕緣層35，以致于通過第三空腔的外壁的來自吸附劑的熱流至少與流向蒸發(fā)器和飲料罐(分別為第二20和第一10空腔)的熱流一樣多。根據(jù)這種絕緣，有效效應(yīng)是飲料的附加冷卻并且不用通過干燥劑加熱。
此外，第二個前面所述的問題(為了消費(fèi)者安全和舒適，避免吸附劑容器的過高的外部溫度)也是通過根據(jù)本發(fā)明的絕熱層解決的。
根據(jù)一個優(yōu)選的解決方案，熱絕緣層35提供已經(jīng)調(diào)整過的傳導(dǎo)率以實(shí)現(xiàn)在吸附冷卻過程期間所述絕緣層的外表面達(dá)到70℃直至90℃。相對高的外部表面溫度允許通過自然對流抽取0.1W.cm-1。然而，這個外部表面溫度在與手指接觸的時候降到大約40-45℃。在與消費(fèi)者的手指接觸的時候，這個溫度的下降是由于手指抽取的熱量與在20℃至50℃范圍內(nèi)的橫過絕緣層的高熱梯度結(jié)合的自然空氣對流相比要高(約為三倍以上)。
這個自然對流增加干燥劑的吸附能力并且有利地促使延長飲料冷卻的過程。約為少量瓦特的熱量的抽取不是飲料初始冷卻的決定性因素，飲料的初始冷卻典型的為3分鐘15℃，但是為了在其消費(fèi)期間保持飲料的冰涼，其在比較長的時期內(nèi)提供附加冷卻，典型的是在30分鐘內(nèi)為2℃。
達(dá)到這些情況的絕緣層的熱傳導(dǎo)率小于100W.m-2.k-1，并且最好為在20至60W.m-1.k-1的范圍內(nèi)。
溫度分布(在吸附劑容器壁30上，從干燥材料31內(nèi)部分布到外部絕緣35的外部)也能夠受到干燥劑31和通過在容器內(nèi)部提供附加絕緣的容器壁30之間的熱耦合的影響。
這種內(nèi)部絕緣能夠通過在前面引用的專利申請F(tuán)R2811412描述的方法或者通過接近于容器30的壁的干燥劑31的適當(dāng)?shù)膸缀谓Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)例如為在圖2中說明的波紋39。
在這個實(shí)施例中，干燥劑容器壁30的平衡溫度是較低的，并且需要的外部絕緣層35的傳導(dǎo)率必須較高以獲得流到外部空氣環(huán)境中需要的熱量。在這個結(jié)構(gòu)中，外部絕緣層35的傳導(dǎo)率的范圍是從100至500W.m-2.k-1。由于干燥劑容器壁的溫度是比較低的，因此流向飲料罐和蒸發(fā)器(第一10和第二20空腔)的熱流減少。
根據(jù)可以選擇的解決方案，圖3給出該解決方案的說明，絕緣層35包括在溫度40℃至80℃之間熔化的材料。這個相位轉(zhuǎn)換材料在干燥劑容器30和外部空氣環(huán)境之間提供有效的隔熱層，以致傳輸?shù)酵獠靠諝猸h(huán)境中的能量少于流出干燥劑容器的能量。能量之差基本上對應(yīng)于熔化材料的潛伏熱。根據(jù)這個實(shí)施例，絕熱層35包括至少兩層36、37，他們中的一個36包括熔化材料。能夠結(jié)合在絕緣層36中的典型的材料是在58℃熔化的三水乙酸鈉。在沒有熔化材料的條件下需要絕熱的附加層37來做熱保護(hù)。這個附加層37具有小于100W.m-2.k-1的熱傳導(dǎo)率，典型的熱傳導(dǎo)率為50。在缺乏絕熱層36的情況下，可結(jié)合相位變換材料。
熱絕緣層35圍繞在金屬第三空腔30周圍并且能夠通過厚紙板層構(gòu)成和/或由許多層重疊的紙和/或塑料構(gòu)成。該絕緣層能夠粘在第三空腔30的外表面上或者能夠由熱收縮塑料管保持。該絕緣層具有的典型的厚度在第一個描述的實(shí)施例中是在0.5和1.5mm之間，并且在包括熔化材料的實(shí)施例中能夠達(dá)到3至5mm甚至10mm。在充滿飲料之后，將熱絕緣層有利地放入其位置，尤其在受到巴氏殺菌的飲料的情況下，在巴氏殺菌后放在位置上。
通過飲料罐(第一空腔10)的罐壁的熱泄漏產(chǎn)生沿著吸附劑容器壁30的熱梯度。為了優(yōu)化對外部空氣環(huán)境的熱泄漏，又保持對消費(fèi)者的充分的保護(hù)，當(dāng)絕緣層35靠近在飲料罐10和吸附劑容器30之間的邊緣的時候，能夠減小絕緣層35的厚度。
根據(jù)一個特定實(shí)施例，熱絕緣層35能夠從包含有干燥劑的第三空腔30中延伸到包含有用于消費(fèi)的飲料的第一空腔中。因此就能促使在消費(fèi)期間保持飲料的冰涼。
根據(jù)一個實(shí)施例，熱絕緣層35具有熱致變色標(biāo)簽36，例如通過直接在所述的絕緣層上印刷熱致變色墨水來實(shí)現(xiàn)。這種印刷可以在干燥劑容器30的反面實(shí)現(xiàn)，例如在自冷卻包裝的最熱的部分上。在給定的溫度閥值例如在60℃下，熱致變色墨水的顯示能夠構(gòu)成自冷卻設(shè)備的正確操作的指示器。
也能夠設(shè)想在包含用于消費(fèi)的飲料的空腔10的反面設(shè)置熱致變色標(biāo)簽，并且為了構(gòu)成用于飲料的理想消費(fèi)的指示器，該熱致變色標(biāo)簽?zāi)軌蛟诘陀谀硞€閥值例如10℃的時候激活。
一個可供選擇的可能性包括直接通過形成第三空腔30的容器的壁實(shí)現(xiàn)熱絕緣層35。
本發(fā)明提供具有有效的生理學(xué)上防止由于吸附劑的溫度升高而引起燒傷的危險。為了在金屬吸附劑容器內(nèi)部獲得等同的保護(hù)，熱絕緣將不得不具有五倍大的熱阻，在設(shè)備中需要更大的容量和更多的材料。
在不需要依靠復(fù)雜化的設(shè)備制作的吸熱設(shè)備的條件下，根據(jù)本發(fā)明的熱絕緣層允許應(yīng)用象沸石的有效的吸附劑。
此外，根據(jù)本發(fā)明的熱絕緣層使自然地連續(xù)冷卻處理成為可能，并且為了保持在其消費(fèi)期間飲料的涼爽，因此提供附加的初始快速冷卻。
權(quán)利要求
1.一種自冷卻飲料包裝設(shè)備，其具有包括用于消費(fèi)的飲料的第一空腔(10)，形成熱交換器并且包括致冷液體和它的蒸氣的第二空腔(20)，包括用于抽吸所述蒸氣的吸附劑(31)的第三空腔(30)，以及將所述的第二空腔與所述第三空腔相連通的、用于操作設(shè)備的裝置(50)，其特征在于，第三空腔(30)具有外部熱絕緣層(35)，其如此設(shè)計，以致于在操作設(shè)備期間，來自吸附劑的通過第三空腔(30)的外壁的熱流大于或者等于從吸附劑流到第二(20)和第一(10)空腔的熱流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的自冷卻飲料包裝，其特征在于，在設(shè)備的操作期間，絕緣層(35)的外表面的溫度上升到高于70℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任何一個的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層(35)具有小于或者等于500W.m-2.k-1的熱傳導(dǎo)率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該絕緣層的熱傳導(dǎo)率是在20和60W.m-2.k-1之間。
5.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層(35)具有0.5到1.5mm之間的厚度。
6.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層(35)具有不同的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層(35)包括在40℃到80℃之間的溫度熔化的材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層包括至少兩層，它們中的一層包括熔化材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求7至8中任何一個的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層(35)具有在3到10mm之間的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任何一個的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層(35)圍繞由金屬容器構(gòu)成的第三空腔(30)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任何一個的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層(35)是通過形成第三空腔(30)的容器壁構(gòu)成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一個的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層(35)圍繞第一空腔(10)延伸。
13.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層(35)具有熱致變色標(biāo)簽(36)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的自冷卻飲料包裝，其特征在于，將熱致變色標(biāo)簽(36)設(shè)置在第三空腔(30)的反面。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的自冷卻飲料包裝，其特征在于，將熱致變色標(biāo)簽(36)設(shè)置在第一空腔(10)的反面。
16.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求的自冷卻飲料包裝，其特征在于，該熱絕緣層(35)由硬紙板和/或紙和/或塑料組成。
全文摘要
公開了一種自冷卻飲料包裝，其具有包括用于消費(fèi)的飲料的第一空腔(10)，形成熱交換器并且包括致冷液體和它的蒸氣的第二空腔(20)，包括通過吸附所述蒸氣的抽吸裝置的第三空腔(30)，以及將所述第二空腔與所述第三空腔相連通的裝置(50)，其特征在于，第三空腔(30)具有外部熱絕緣層(35)。
文檔編號F25D5/00GK1615251SQ02827294
公開日2005年5月11日 申請日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月18日
發(fā)明者P·熱奇, F·海拉拉 申請人:特馬根公司