专利名称：具有外防护涂层热交换装置的自冷或自热食品或饮料的容器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及具有温度变化的装置，特别是涉及通过使用固定在容器中的热交换装置，冷却或加热产品如食品或饮料的容器。特别是本发明涉及的容器中，具有固定在容器中的热交换装置，而且在热交换装置的外表面上，具有外保护涂层。
背景技术：
很久以来一直期望提供一种简单、有效和安全的装置，这种装置能够放置在例如食品或饮料容器内，以便根据需要冷却或加热食品或饮料。对于自冷却容器，已经提出了多种类型的装置，用以根据需要完成自冷却操作，而且已经知道，为了完成这种冷却操作，可以采用多种类型的冷却剂。这种冷却装置可以是化学或电子的装置，其包括气体反应或类似的反应。据申请人所知，上述类型的装置已经公开在美国专利US-2460765，US-3373581，US-3636726，US-3726106，US-4584848，US-4656838，US-4784678，US-5214933，US-5285812，US-5325680，US-5331817，US-5606866，US-5692381，和US-5692391中。在现有技术公开的各装置中，将热交换装置设置在饮料容器内，并且其中包含着冷却饮料的某些类型的冷却剂装置，饮料与热交换装置的外表面相接触。但是，前面所述的装置没有一种装置能够解决消除食品或饮料的污染，或者使食品或饮料的味道降级的问题。这是由于食品或饮料直接接触热交换装置的外表面，而且许多热交换装置，如果没有多种要求，热交换装置包括金属物质，以便有效并且足以使饮料中的热量传递到容纳在热交换装置中的冷却介质，以便完成需要的自冷却操作。某些金属物质，例如铝、钢或类似的材料，根据它们的结构，其中包含的物质材料在相当长的时间期限内有害于人体的健康。
关于自加热容器，可以采用现有技术中已知的装置来完成自加热操作。一种公开的自加热容器公开在美国专利US-5626022中。如该文件中所述，热交换装置(HEU)被支撑在容器的内部，当驱动地提供放热反应来加热容器中的内装物时，内装物接触热交换装置的外表面。热交换装置的本体采用金属材料制成，例如铝。而且在自冷却装置中，由于内装物和热交换装置相互作用，同样会出现产生污染和味道降级的问题。
发明内容
采用本发明提供的食品或饮料容器，可以解决现有技术中的产品产生的上述困难问题，在食品或饮料容器中包括安装在容器中的热交换装置，以便加热或冷却容器中容纳的内装物。热交换装置包括与食品或饮料接触的外表面。食品级的环氧树脂珐琅涂层覆盖热交换装置外表面，以便阻挡食品或饮料与任何非食品级材料相互接触。
图1是具有本发明构思的自冷却饮料容器结构的局部剖视图；图2是图1所示的自冷却饮料容器的分解视图；图3表示图1中所示自冷却饮料容器结构中热交换装置壁部分的局部剖视图；图4表示涂覆热交换装置外表面的方式的示意图；图5描绘了固化热交换装置的外表面涂层的方式。
具体实施例方式
下面参照附图，特别是参照附图1，其中描绘了按照本发明构思构成的饮料容器系统10。如上所述，本发明可以同样用于容纳食品和饮料的自加热或自冷却容器。但是，为了清楚和容易的描述本发明，下面仅描述了自冷却饮料容器系统。饮料容器系统10包括顶部12和底部14。在饮料容器系统的顶部12上固定有普通的开启结构，例如拉片16。最好内装物例如饮料18容纳在饮料罐20中。通过卷边将热交换装置22固定到饮料罐20的底14上。阀门机构24固定到热交换装置22上，并且，在活化释放或者激发容纳在热交换装置22中的冷却剂时，即在将饮料18携带的热量移动到冷却剂的过程中，阀门机构24被固定到热交换装置22上。如果容器20中的内装物是食品，或者在热交换装置中容纳了热释放材料，将发生类似的逆向反应。借助柱塞26驱动阀门机构24。由外盖28保护该柱塞26，可以避免柱塞26被意外驱动，并且也为购买此产品的消费者提供指示——在此之前热交换装置未被驱动。借助合适的向下延伸的裙部和凸缘30，将外盖28固定入位，该裙部和凸缘30固定到阀门机构24上。
在热交换装置22中可以容纳制冷介质，该制冷介质可以是现有技术中已知的任何一种，其功能是，一旦由柱塞26卸压驱动热交换装置而释放制冷剂时，将饮料18含有的热量传递出去并进入大气。如前面的专利文件所述，在现有技术中公开了多种制冷剂。但是，用于本发明的优选的制冷介质是吸附剂/解吸附剂结构的制冷介质，优选利用的材料如沸石、阳离子交换沸石、硅胶、活性炭和碳分子筛和类似物作为吸附剂。这些吸附剂能够在压力条件下吸收大量气体，以便后来缓释。吸收的气体可以是任何合适的惰性气体，或者是对大气无害的气体。按照本发明，优选的气体包括二氧化碳气体。
在吸附剂中吸附的二氧化碳，最好是活性炭粒子，当其被释放到大气压力下时，将大大降低温度，由此冷却接触热交换装置22的外表面的内装物饮料18。在美国专利US-5692381中非常详细的说明了碳——二氧化碳吸附剂冷却系统，其中所述内容在本文中作为参考。因此，在本文中不再对碳——二氧化碳冷却剂系统进行进一步地详细说明。
当二氧化碳气体从碳粒子中解吸附时，为了更有效地将饮料18中含有的热量转移到二氧化碳气体中，可以在热交换装置22的内部插入热转移机构32。最好，热转移机构呈包含翅片的热传导元件的形式，例如，从部份34到部分40所示，所述翅片紧密接触热交换装置22的内表面42，并在热交换装置的内部汇聚在中心部位44。
通过参考附图2，可以更加全面精确地理解图1所示的本发明结构。图1所示的结构在图2中分解图示，而且在图2中采用了与在图1中所示的零部件相同的代号。此外，在安装过程中密封衬垫46设置在凸缘47和热交换装置22的顶部或盖子部份48之间，所述凸缘47在容器罐的底部14上成型，因此，热交换装置通过卷边定位于饮料容器20的底部14，如附图1中详细所示。密封衬垫46通过在饮料罐20和热交换装置22之间提供非常有效地密封，防止饮料1 8从容器20中产生任何泄漏。在图2中所示的热交换装置是两个元件的装置，其代替了图1中所示的单一元件的热交换装置。上述任何一种结构都是适用的，而且可以根据特殊的应用需要来确定使用何种结构。
如上面所述，热交换装置22包括外表面50，该外表面50与容纳在饮料罐20中的饮料18(或食物)相互接触。通常，热交换装置由金属材料，例如铝、钢或类似材料制成，以便有效地和足够地将饮料18中含有的热量传递到经过解吸附的二氧化碳冷却剂气体中，因此迅速降低供饮用的饮料18的温度。在某些例子中，金属材料，例如铝、钢或类似材料可能包含着污染物。已经证实，这种污染物在长时间内将有害于人的健康。而且，在一些例子中，这种材料将改变食品或饮料的味道。因此，必须对热交换装置的外表面50进行处理，消除由于饮料18与热交换装置的外表面50相互接触而产生的外来污染，或者防止食品和饮料的味道产生变化。
下面参照图3，其中描绘了热交换装置22的壁部分的局部剖视图，其中热交换装置22的外表面50具有涂层。图3是图2中所示圆环部分3的放大的示意图。
如图3所示，热交换装置22的壁部分52包括外表面54，在外表面54上设置涂层56。涂层56必须以足够强的粘性固定在壁部分52的表面54上，以这种方式涂层56能够经受住操作，其中需将吸附材料、热传导元件和阀门机构设置在热交换装置中，并且，将整个热交换装置卷边固定在图1所示的容器罐底部。因此，可以看到，涂层56必须牢固的固定在外表面54上，并且必须有效地经受住所需的操作。与此同时，在冷却处理的过程中，或者在将热交换器中的热量传递到容器中的食品或饮料18的过程中，涂层56必须不会阻碍饮料18中含有的热量向解吸附的二氧化碳中转移。
最好，涂层56是食品级的环氧树脂的珐琅涂层，这种涂层完全覆盖热交换装置22的整个外表面54，因此，与自冷却饮料容器系统10中的饮料18相接触的外表面54的任何部分完全由涂层56覆盖。已经发现，涂层应有的厚度为4～10微米，最好每平方英寸是4.9～5.2微米。最好涂层是水基环氧树脂喷涂珐琅，其溶解于包含具有粘性的水、乙二醇醚(GLYCOLETHER)和乙醇的溶剂中，因此，涂层能够容易并且迅速地附着在热交换装置22的外表面54上。已经发现这种涂层，能够对系统同样有效地将热量从热交换装置转移到食品或饮料中。
将涂层56施加到热交换装置22外表面54上的一种方法，是采用无空气(真空)喷涂方法，其如图4所示且本文作为参考。图示的无空气喷涂设备60由公知的真空喷涂技术例如由电能驱动喷涂装置。当喷涂装置60被驱动时，喷射物62以极细的颗粒喷射发散，当喷射物接触热交换装置的外表面时，其很容易的固定在热交换装置的外表面上。如附图4所示，由机构66夹持热交换装置64，机构66固定在转子68上，转子沿着箭头70的方向转动热交换装置64。随着热交换装置64的转动，喷射物接触热交换装置64的整个外表面，并且非常容易地粘接在整个外表面上。环氧树脂和珐琅相互混合并粘结在一起，当这种混合物接触热交换装置的外表面时，环氧树脂粘结到热交换装置的外表面上，并且依次将珐琅粘结到热交换装置的外表面。虽然喷涂是优选的实施方式，本专业的普通技术人员可以理解，可以采用其它实施技术，例如辊压、浸渍、刷涂和类似的方法，将涂层56施加到热交换装置上。其关键是必须使涂层56均匀并且完全覆盖热交换装置的全部外表面，因此，没有未涂覆的表面与容器中的饮料18(或食品)相接触。
如上所述，环氧树脂的食品级珐琅在乙二醇醚和乙醇中溶解。这些物质必须被除去，以便保证热交换装置的外表面具有食品级的涂层。这由图5所示的加热操作过程来完成。如图中所示，设置加热炉或类似的装置72，在加热炉72中安置了多个经过喷涂的热交换装置，由代号74～80表示。这些装置坐落或悬挂在输送带82或类似的装置上，输送带82沿着图5中的箭头84连续移动通过加热炉72。加热炉72沿着箭头86指示的方向释放热量，使加热炉72的内部88中的温度升高到约400°F。热交换装置74在加热炉72的内部88中移动通过80的时间大约为2分钟，在这段时间中，在温度上升到400°F条件下，排出涂层56中不需要的溶剂，并且使涂层56固化，使得涂层56能够牢固地附着在热交换装置22的外表面54上。显然，在不脱离本发明原理和构思条件下，也可以利用其它技术固化涂层，以使涂层56能够牢固地附着在热交换装置22的外表面54上。
虽然，在本发明中描述了形成罐状元件的热交换装置，应当理解，保护的食品级涂层可以先施加到金属片材的表面，然后进行适当切割和成型制成需要形状的热交换装置。
按照条约第19条的修改1.一种食品或饮料容器，其包括第一容器(20)，用于容纳食品或饮料；热交换装置(22)，其包括第二容器，设置在第一容器内部，并且具有与所述食品或饮料相接触的外表面(50)；和食品级的涂层(56)，覆盖所述外表面。
2.按照权利要求1所述的食品或饮料容器，其中所述第二容器由钢制成。
3.按照权利要求1所述的食品或饮料容器，其中所述第二容器由铝制成。
4.按照权利要求1所述的食品或饮料容器，其中所述涂层的厚度为每平方英寸4～10微米。
5.按照权利要求1所述的食品或饮料容器，其中所述第二容器通过卷边成型固定在第一容器内。
6.按照权利要求5所述的食品或饮料容器，其中所述第一容器包括顶部(12)和底部(14)，并且所述第二容器通过卷边成型固定在所说第一容器的底部。
7.按照权利要求6所述的食品或饮料容器，其中在第二容器内容纳冷却剂。
8.按照权利要求7所述的食品或饮料容器，其中所述的冷却剂包括吸附在碳中的二氧化碳。
9.按照权利要求1所述的食品或饮料容器，其中所述涂层是食品级的珐琅涂层。
10.按照权利要求9所述的食品或饮料容器，其中所述涂层包括环氧树脂。
11.按照权利要求10所述的食品或饮料容器，其中所述的涂层通过温度固化设置在所述外表面上。
权利要求
1.一种食品或饮料容器，其包括第一容器，用于容纳食品或饮料；热交换装置，其包括第二容器，设置在第一容器内部，并且具有与所述食品或饮料相接触的外表面；和食品级的涂层，覆盖所述外表面。
2.按照权利要求1所述的食品或饮料容器，其中所述第二容器由钢制成。
3.按照权利要求1所述的食品或饮料容器，其中所述第二容器由铝制成。
4.按照权利要求1所述的食品或饮料容器，其中所述涂层的厚度为每平方英寸4～10微米。
5.按照权利要求1所述的食品或饮料容器，其中所述第二容器通过卷边成型固定在第一容器内。
6.按照权利要求5所述的食品或饮料容器，其中所述第一容器包括顶部和底部，并且所述第二容器通过卷边成型固定在所说第一容器的底部。
7.按照权利要求6所述的食品或饮料容器，其中在第二容器内容纳冷却剂。
8.按照权利要求7所述的食品或饮料容器，其中所述的冷却剂包括吸附在碳中的二氧化碳。
9.按照权利要求1所述的食品或饮料容器，其中所述涂层是食品级的珐琅涂层。
10.按照权利要求9所述的食品或饮料容器，其中所述涂层包括环氧树脂。
11.按照权利要求10所述的食品或饮料容器，其中所述的涂层通过温度固化设置在所述外表面上。
全文摘要
热交换装置(22)以这种方式与容器(20)内部的食品和饮料相结合,即热交换装置(22)的外表面与食品或饮料(18)相互接触。食品级的涂层(56)粘结并完全覆盖热交换装置的整个外表面(54),以便防止食品或饮料与热交换装置的表面直接接触。
文档编号F25B17/08GK1340144SQ00803907
公开日2002年3月13日 申请日期2000年1月18日 优先权日1999年1月19日
发明者米切尔·J·约瑟夫 申请人:冷却容器国际公司