具有使用液态二氧化碳的热交换单元的自冷却饮料容器制造技术

一种用于食品或饮料的容器，具有固定在其内部的以与食品或饮料接触的热交换单元，所述热交换单元填充有液态二氧化碳并且具有阀，当阀被激活时允许液态二氧化碳通过限流孔直接从液态转化为气态，该限流孔使热交换单元中剩余的二氧化碳维持在液态，直到所有液态二氧化碳从热交换单元中排出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是基于2014年4月30日提交的临时申请61/986,422和2014年6月19日提交的临时申请62/014,556的非临时申请，本申请要求首次提交的申请日的权益。
本专利技术涉及用于容纳食品或饮料的容器，其中还包括使用液态二氧化碳并具有接触食品或饮料的外表面的热交换单元，其在被激活时改变食品或饮料的温度。
技术介绍
长期以来，一直期望提供一种简单，有效和安全的装置，其可以容纳在例如食品或饮料容器的容器内，以便根据需要改变食品或饮料的温度。在许多情况下，例如在冰或制冷不容易获得的地点，例如露营、在海滩、划船、钓鱼等，期望具有在食用之前可以冷却的饮料。在过去，个人必须使用冰柜或类似的含有冰的用于饮料的容器，使得它们可以以期望的方式食用。这种冰柜使用起来很麻烦，其占据大量的空间并且仅能持续很有限的时间，在此之后必须更换冰。在使用中，也有必要不时地将冰融化产生的水从冰箱中排出。基于上述的结果，已经有大量的例子，试图提供一种容器，其容纳食物或饮料以及在其中的热交换单元，热交换单元在激活时可以冷却容器中的食品或饮料。这种现有技术装置中的热交换单元通常容纳在压力下的制冷剂材料，当被释放时，制冷剂材料将吸收周围食品或饮料中的热量，由此在食用之前使之冷却。用于现有技术的热交换单元中的制冷剂包括压力下气体，例如氢氟烃、氨、液氮、二氧化碳和液态二氧化碳。还开发了使用便携炭颗粒的系统，其能够吸附压力下的二氧化碳气体。当HEU(热交换单元)通过打开阀而暴露在空气中时，二氧化碳气体释放并冷却容器中的食品或饮料。美国专利7,185,511、6,125,649和5,692,381展示了这种系统的实例。美国专利3375381、4688395及4669273示出包括气体或液体形态的二氧化碳的这种现有技术专利。使用现有技术中的这种热交换单元的容器制造复杂且困难，因此产生了高额的费用，从而使得运用现有技术的自冷却饮料容器不具备商业吸引力。此外，当使用液态二氧化碳时，液态二氧化碳的释放导致液态二氧化钛转变为固体状态，对于食品和饮料的温度的降低是有限的。基于上述的结果，需要一种使用简单、易于组装且有效的自冷却食品或饮料系统。
技术实现思路
一种食品或饮料容器组件，包括用于接收食品或饮料并且具有顶部和底部的外部容器，所述底部限定穿过其中的开口，还包括填充有液态二氧化碳(CO2)的金属内部容器且适于在开口中被固定到外部容器的热交换单元(HEU)。固定到所述HEU的阀装置，用于提供限流孔，其被激活时造成不平衡状态，允许液态二氧化碳直接从液体状态转化为气体状态，但同时维持HEU中的二氧化碳保持在液体状态。附图说明图1是二氧化碳的相态图，显示了二氧化碳在固体、液体、气体和超临界流体时的压强和温度；图2是局部横截面图，示出用于在其关闭位置提供限流孔的阀的一个实施例；图3A是图2中的阀处于打开状态的局部横截面图；图3B是图3A中的阀的局部放大视图；图4是用于提供限流孔的阀系统的替代实施例；图5是阀系统的另一个实施例；图6是阀系统的又一实施例；图7是根据本专利技术的原理构造的自冷饮料容器的一个实施例的局部横截面图；图8是更详细的用圆圈8-8显示图7的部分的横截面图；图9是在如图8所示的结构中使用的附接适配器的透视图；及图10是本专利技术的模制塑料阀元件的透视图。具体实施方式具体参考图1，其中显示了二氧化碳的相态图。如图所示，二氧化碳可以具有固相、液相、蒸气或气相。根据本专利技术的原理，关键的是使二氧化碳保持在其液相并且防止其转化为固相，在使用热交换单元期间形成干冰以用于降低容器内食品或饮料温度。如图所示，相态图上的三相点是物质的三种状态(气态、液态、和固态)共存的点。临界点是相态图上在该点处物质(在此例中为二氧化碳)在液态和气态之间无法区分的点。蒸发(或冷凝)曲线是相态图上的曲线10，其表示液体和蒸气或气态之间的转变。如图所示，相态图标记了典型的在大气中相对于温度(在本例中单位为摄氏度)的压强。线段显示了两种相态平衡存在的压强和温度的组合。换句话说，这些线段定义了相态改变点。根据本专利技术的原理，热交换单元在一温度和压强充入二氧化碳使其处于其液体状态。然后热交换单元被密封，使得液态状态在热交换单元内保持平衡，直到需要冷却热交换单元周围的容器内的食物或饮料时。在这一点，不平衡状态产生，使得液态二氧化碳可以转化为蒸气或气态，但同时关键的是热交换单元内的压强被维持使得任何仍存在于热交换单元中的二氧化碳维持在其液体状态。如下文将更详细描述的，这是通过提供一条使液态二氧化碳从其液态转化到其气态并通过限流孔排出到空气中的路径来实现的，该限流孔具有压降使得热交换单元内的压强被维持，从而使得在热交换单元内的残余二氧化碳保持液态，直到所有液态二氧化碳从液态转变为气态并通过限流孔排出到空气中，从而完全排出热交换单元中的液态二氧化碳。具体参考图2，其以示意图形式显示了热交换单元11，其具有固定到其上的阀装置的一个实施例，其可用于提供将热交换单元内的二氧化碳维持在其液体状态并且同时造成不均衡状态以允许液态二氧化碳从液体状态转化为气体状态并从热交换单元中排出的限流孔。阀限定开口15，在压强下的液态二氧化碳从中通过被注入热交换单元11中以将其充入至平衡状态。如图2所示，阀装置具有第一端12和第二端14。第一端12以16所示的锥形方式终止，并且具有表面18，当完全座设在阀座20上时，该表面18密封热交换单元的内部，以防止液态二氧化碳逸出并从而保持在其液体状态。这通过提供螺纹来实现，如22所示，使得当固定到阀机构的第二端14的激活轮24旋转时，表面18向下移动，其将与阀座20密封地接合，但是当激活轮24沿相反方向旋转时，表面18远离阀座20移动，并且为液态二氧化碳从液体转化为气态提供路径。阀机构的开口提供限流孔，允许二氧化碳气体从热交换单元中逸出并进入大气限流孔，参考图3A所示。如图所示，锥形部分16现在已经通过激活轮24的旋转而向上移动远离阀座20，从而为二氧化碳气体通过提供路径26，路径如箭头28所示。限流孔30设置在阀36的表面32和边缘34之间。二氧化碳气体如箭头38所示穿过限流孔，穿过阀36的中心部分，如箭头40所示，然后向外穿过邻近激活轮24设置的开口42，从而允许处于其气态的二氧化碳排出到大气中，如箭头44所示。本领域技术人员将认识到，通过提供如上所述的限流孔30产生压降，在热交换单元中压降反映出一定程度，使得留在热交换单元内部中的二氧化碳保持在其液体状态。具体参考图3B，以放大的局部横截面图显示了图2和图3A所示的阀，并且限流孔30更为清晰。如图3B所示，通过将塞子向上移动一定量(在本实例中为一个螺纹)而产生的限流孔30在阀边缘34和表面32之间设有12微米的间隙。限流孔30长度为0.4毫米，从而提供0.0377立方毫米的环形体积。已经作为原型制造的结构使用一热交换单元，其具有199立方厘米的内部容积和250立方厘米的排量，放置在具有250立方厘米饮料量的外部容器内，热交换单元充入100到120克之间的液态二氧化碳，提供在1到2分钟之内20℃的冷却，直到液态二氧化碳完全消耗而不形成固体二氧化碳。跨越限流孔30的压降，将热交换单元内的二氧化碳保持在其液体状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有使用液态二氧化碳的热交换单元的自冷却食品或饮料容器包括：用于接收食品或饮料的外部容器；热交换单元，包括固定到所述外部容器并延伸到所述外部容器中的内部容器，使得其外表面与接收在所述外部容器内的食品或饮料相接触；固定到所述内部容器的阀，其适于允许液态二氧化碳注入到所述内部容器中并具有第一位置，使得所述内部容器中的液态二氧化碳保持在一定压强和温度下以在所述液体状态继续保持平衡；所述阀具有限定限流孔的第二位置，以造成不平衡状态，从而使所述液态二氧化碳转化为气态并通过所述限流孔排入大气，由此冷却食品或饮料，同时使所述内部容器中的任何残余二氧化碳保持在液体状态；以及用于使所述阀在所述第一位置和所述第二位置之间移动的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.30 US 61/986,422;2014.06.19 US 62/014,5561.一种具有使用液态二氧化碳的热交换单元的自冷却食品或饮料容器包括：用于接收食品或饮料的外部容器；热交换单元，包括固定到所述外部容器并延伸到所述外部容器中的内部容器，使得其外表面与接收在所述外部容器内的食品或饮料相接触；固定到所述内部容器的阀，其适于允许液态二氧化碳注入到所述内部容器中并具有第一位置，使得所述内部容器中的液态二氧化碳保持在一定压强和温度下以在所述液体状态继续保持平衡；所述阀具有限定限流孔的第二位置，以造成不平衡状态，从而使所述液态二氧化碳转化为气态并通过所述限流孔排入大气，由此冷却食品或饮料，同时使所述内部容器中的任何残余二氧化碳保持在液体状态；以及用于使所述阀在所述第一位置和所述第二位置之间移动的装置。2.根据权利要求1所述的自冷却食品或饮料容器，还包括固定到所述内部容器的爆破盘片，所述爆破盘片与所述液态二氧化碳保持恒定连通，并且，如果所述液态二氧化碳的压强超过预定量，所述爆破盘片适于破裂。3.根据权利要求2所述的自冷却食品或饮料容器，还包括固定到所述内部容器的附接适配器，所述阀及所述爆破盘片由所述附接适配器承载。4.根据权利要求3所述的自冷却食品或饮料容器，其中所述阀包括模制塑料构件，所述模制塑料构件座设在所述附接适配器的第一表面上以提供所述第一位置，并且与所述附接适配器的第二表面配合以提供所述限流孔。5.根据权利要求4所述的自冷却食品或饮料容器，其中所述外部容器具有在其中限定开口的底表面，所述附接适配器邻近所述开口位置。6.根据权利要求5所述的自冷却食品或饮料容器，其中所述附接适配器包括具有顶表面的向外延伸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M西林斯，
申请(专利权)人：约瑟夫国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US