用于饮料的自冷却装置的制作方法

本发明涉及用于饮料容器的自冷却装置的领域。更具体地，本发明涉及一种使用内部或外部电源冷却饮料容器的自冷却电动装置，用以冷却所述饮料容器中的饮料。自冷却或自降温饮料容器将允许用户在室外获得冷却的饮料，而不需要额外组件，例如冰。

背景技术

已经有许多关于自冷却饮料容器的发明和专利。发明人过去采取的方向可以是这些方法中的任何一种：

(a)提出吸热或放热化学反应以产生饮料的降温或冷却效果的发明。

(b)提出使用通过热量被吸收的液化气体的压缩和膨胀的冷藏效果，而产生饮料的冷藏效果的发明。

(c)提出使用干燥剂吸收剂和水以产生饮料的冷却效果的发明。

(d)提出使用便携式电源来冷却饮料的发明。

(e)提出使用自然蒸发/冷却工艺(无电力/化学装置)来冷却饮料的发明。

第一组装置通常需要快速结合的两种或多种化学物质以产生吸热或放热反应。吸热式制冷机的一个示例是冰袋。冰袋是一种使用硝酸铵和水快速地吸收热量以供医疗应用中紧急冷却的产品。数种装置取决于类似的吸热反应以产生可以有效地用于商业化的冷却效果。

第二组装置通常涉及冷却装置。家用电冰箱属于这组装置。当通过小孔扩张压缩和液化气体时，出现冷藏效果。液化气体蒸发至气态引起了通过膨胀管的壁要被吸收的相当多的热量，从而产生冷藏效果。

第三组装置使用干燥剂吸收剂和水。通常，将水凝胶涂抹在第一密封和真空室的内壁上。第二密封室容纳吸收水蒸气的干燥剂。通过打开第一室与第二室之间的小通道，发生在第一室中的水的快速蒸发，导致冷却。吸收干燥剂通常由于从第一室去除的水蒸气的冷凝的热量而加热至高温。可以通过这种方法获得加热和冷却效果。

第四组装置依靠用于加热和冷却众所周知的电效应。

第一组装置(化学吸热和放热反应)通常依赖于有毒和有害环境的化学物质。其尚未成功地用于食品或饮料工业的商业应用中。现有的第二组装置需要非常庞大的气动回路，并且不能经济地用于小容器如饮料罐或食品罐中。第三组装置已经应用于一些食品和饮料应用中，但是仅在昂贵的研究计划下。即便如此，由于涉及到昂贵的设计和涉及到化学干燥剂的毒性，这种装置似乎仍然不具有任何商业化的希望。

饮料容器是已知的，其中，这种化学反应的组分分开地设置在于容纳饮料的第一容器与插入第一容器的第二外部容器之间所形成的室的各自室中。上述组分通常由液体和以颗粒形式存在的盐组成，并且其间的反应通过撕裂隔开两个室的隔膜，例如，通过与第二容器的内部柔性底座一体的断裂装置而开始。

具有一些使用帕尔帖效应来冷却饮料的自冷却装置。这种使用帕尔帖效应的装置的使用包括：与使用usb线的笔记本电脑供电的饮料冷却器一样小的小应用。然而，这种装置由于其在使用电能产生热力学效应上的极低效率不能有效地冷却饮料。

所采用的方法似乎是自冷却或自降温饮料容器。尽管有许多关于这种产品的发明，这些发明具有许多缺点：

·高单位生产成本导致一次性使用的高零售价格

·由饮料容器中的自冷却单元导致的生态损害

·由于存在自冷却单元导致的再循环饮料容器的问题

·使用化学物质产生冷却反应成为可能

·饮料的污染

us6,266,974b1(w.c.lindeninc.)提出一种冷藏饮料杯，其包括通过安装在饮料杯上的电源单元供电的独立的机械制冷单元。该机械制冷单元是安装至饮料杯的闭环系统，并且包括：一压缩机、一冷凝器、一膨胀流动通道和一蒸发器。当压缩机安装至饮料杯以通过冷凝器、膨胀流动通道和蒸发器使制冷剂循环时，冷凝器和蒸发器与饮料杯的主体一体成型。电源单元包括：一室，其容纳一加压、膨胀的流体如液氮，其选择性地释放以通过压缩机的压力室以为压缩机和机械制冷单元供电。歧管一体地形成在压缩机壳体中，以通过来自压缩机的可膨胀流体并且穿过部分冷凝器。

us7178343b2(innovativedisplayworksinc.)揭露一种酒冷却器。其使用一热电冷却系统，该热电冷却系统包括含有至少一个热电偶的热电冷却系统，每一个热电偶具有一冷和热接点。本发明使用一热电芯片和一散热器。将电源提供至至少一个热电偶的装置是12vdc电源。

发明人已经观察到，尽管对这种发明具有很大的兴趣，似乎没有任何可行的产品满足自冷却或自降温饮料容器的要求。发明人已经采用不同的方法来提出用于饮料容器的自冷却或自降温装置。这种发明不仅满足饮料自冷却或自降温的要求，而且还满足这些标准：

·实用，

·成本效益，

·简单的设计，

·易于使用，

·安全使用，以及

·不会污染饮料内容物或环境。

因此，需要一种用于便携式饮料容器的自冷却单元的新方法，并提供一种使用电源而不需要首先冷冻或冷却容器或饮料的独立的小型化冷却装置。还期望具有这种容器，其有效地冷却饮料容器内的饮料而不需要在该过程中冷却饮料容器的周围环境。进一步期望地，这种自冷却单元可重复使用以补偿这种自冷却单元的成本。

更期望地是，如果自冷却或自降温电动单元可以是便携的和可重复使用的，以便具有足够的电源，其具有冷却多于1个饮料有效负载的能力。

一个考虑是使用这种电动自冷却或自降温装置来创建空杯子、容器或收容器。然后，饮料可以用于填充空容器或容器或杯子。

创建和制造具有电动自冷却装置的空容器或杯子，而通过重复使用，将被认为比“一次性使用”的饮料容器或饮料收容器的成本更低。

技术实现要素：

本发明的第一目的是一种冷却饮料容器的自冷却电动装置，该装置包括：

·一小型化涡旋压缩机；

·一电动机，具有一电源入口；

·一毛细管网络，容纳制冷剂，所述毛细管网络从贮液器开始，至小型化涡旋压缩机，至散热器，并且通过膨胀阀；

·一电能的电源；

·多个温度测量装置；

·一微处理器；

·一简单用户界面，用于温度设置；以及

·一开/关切换器；

其中，在打开开/关切换器时，电源提供电能，用以启动电动机，以驱动小型化涡旋压缩机，从贮液器通过该小型化涡旋压缩机本身，接着通过散热器，然后通过膨胀阀泵送制冷剂，从而在制冷剂通过毛细管网络之前冷却制冷剂。为了清楚起见，该涡旋压缩机既用作将单位体积的制冷剂压缩为较小体积空间的装置，又用作迫使制冷剂通过毛细管网络的泵。

当制冷剂通过位于饮料容器的内壁上的毛细管网络从饮料吸收热能时，发生第一热交换。

当制冷剂在其被迫通过膨胀阀之前从压缩机进入散热器时，发生第二热交换，并且热交换继续直至饮料冷却。

当冷却的制冷剂通过位于饮料容器的内壁上的毛细管网络时，发生第一热交换，藉以从于其中容纳的饮料(在稍高的温度)吸收热能。当制冷剂在其到达膨胀阀之前从压缩机进入散热器时，发生第二热交换。在第二热交换中，现在更热的(由于压缩机在其上进行的压缩)制冷剂的热能被传输至散热器。然后，制冷剂再次被涡旋压缩机通过膨胀阀泵送至毛细管网络。通过穿过散热器，制冷剂在其再次到达毛细管网络之前通过膨胀阀泵送之前被冷却。因此，当其通过膨胀阀时，其在进一步降低饮料的温度上更加有效。

实质上，制冷剂流经贮液器至压缩机、散热器、膨胀阀、毛细管网络，并返回至贮液器。当制冷剂在压缩机中时，其由于额外压力升高温度，并且必须经由散热器冷却至环境温度。当高压/环境温度的制冷剂被迫通过膨胀阀时，压力急剧下降，温度下降。然后，该冷却的制冷剂流经毛细管网络，从液体吸收热量，将其温度提高回至环境水平。足够的环境温度的制冷剂被收集在贮液器中，然后反馈回至压缩机以进行重复循环。

优选地，自冷却装置具有多个温度测量装置，以检测饮料的温度。

优选地，自冷却装置具有嵌入饮料容器的壁内的毛细管网络。

可选地，毛细管网络嵌入用于封装饮料容器的套筒内。

可选地，自冷却装置也可以具有嵌入在桶状容器的壁内的毛细管网络，以容纳饮料容器。

可选地，自冷却装置具有嵌入在壁内的毛细管网络以及杯状容器的框架，以托住饮料容器。

优选地，温度测量装置具有检测内容物处于用户期望的较高温度，并且将其温度读数发送至控制马达的微处理器，然后微处理器将继续通过毛细管网络泵送制冷剂直至容器中的内容物达到所需的较低温度的能力。关于温度测量装置如何工作的描述将在本文献中稍后描述。

优选地，自冷却装置具有由电池组成的电源。

优选地，自冷却装置具有一电源入口，从其获取电能。

附图说明

为了更好地理解本发明，其优点、以及通过其使用获得的目的，现在应当参考附图而做出。附图说明了本发明的一些实施例，并且在这里一同描述，用于解释本发明的工作和原理。如这些附图显示的本发明装置的特征是其功能的说明，但是其在装置内的位置是不固定的。本发明装置的特征显示其关系，但是其尺寸和维数并不表示本发明装置中的实际部件。

图1：是自冷却装置呈杯子或类似尺寸的容器的形式以容纳倒入其中的饮料的第一实施例。

图2：是自冷却装置呈套筒或类似支架的形式的第二实施例，其中饮料容器被放入以进行冷却。

图3：是自冷却装置呈柔性支架的形式的第三实施例，其可以缠绕要冷却的饮料容器。

具体实施方式

本发明的装置是一种用于冷却饮料容器的自冷却装置。该装置包括：

一小型化涡旋压缩机20，

一电动机50，具有一电源入口63，

一毛细管网络40，容纳制冷剂，所述毛细管网络从贮液器10开始，至小型化涡旋压缩机，至散热器30，并且通过膨胀阀45，

一电能的电源60，

多个温度测量装置70，

一微处理器，

一开/关切换器65，以及

一简单用户界面，用于温度设置。

该装置可以使用开/关切换器65打开，以使来自电源60的电能将启动与小型化涡旋压缩机20连接的电动机50。

在启动电动机时，利用涡旋压缩机20泵送制冷剂从贮液器10通过涡旋压缩机20本身，接着通过散热器30，然后通过膨胀阀45，并且制冷剂被泵入毛细管网络40。当制冷剂被迫通过膨胀阀45时，制冷剂膨胀，并且在膨胀时，制冷剂被冷却，当其通过毛细管网络40时产生冷却效果。

冷却的制冷剂在其通过饮料容器的内部圆柱形壁内的毛细管网络时，间接地从容纳于容器内部的饮料中吸收热能。因此，当冷却的制冷剂通过毛细管网络时，发生热交换过程，间接地从饮料中吸收热能的冷却的制冷剂经由容器的内壁保持在容器中。

在通过毛细管网络之后，现在略微变暖的制冷剂返回至贮液器。

在返回至贮液器时，制冷剂再次被泵送，并且通过压缩机压缩。制冷剂流经散热器，并再次被迫通过膨胀阀，并且在膨胀时，产生冷却效果。

通过散热器吸收的热量被传递至大气或周围环境中。

冷却的制冷剂再次通过毛细管网络，当制冷剂通过饮料容器的内部圆柱形壁内的毛细管网络时，间接地从容纳于容器内部的饮料(现在略微冷却)吸收热量。

该热交换过程继续，直至使用用户界面已经获得用户所需的温度设置。热交换过程是由容器50的内壁82中的多个温度测量装置70来管理。这些温度测量装置70将饮料容器中内容物的温度读数发送至控制电动机50的微处理器(图未示)。电动机50将操作压缩机20，直至由温度测量装置70所检测容器中的内容物与通过用于温度设置的简单用户界面(图未示)所设定的用户所期望的温度匹配。

自冷却装置可以应用于数个实施例中：

可以使用杯子或桶状容器的形式，来容纳从另一饮料容器倒入其中的饮料。其实施例如图1所示。

可以使用套筒或夹套的形式，来封装饮料容器。其实施例如图2所示。

可以为能缠绕饮料容器的两个弯曲部分的形式。其实施例如图3所示。

无论自冷却装置可以采用什么形式，其是由具有足够动力和材料强度的小型化涡旋压缩机20组成，以有力地压缩所使用的制冷剂，通过散热器从贮液器10泵送制冷剂，然后，在其返回至贮液器10之前，通过膨胀阀进入毛细管网络40，其中，储存制冷剂。通过适当尺寸和有效的电动机50来驱动小型化涡旋压缩机20。通过小型化涡旋压缩机20经由毛细管网络40泵送制冷剂，该毛细管网络40分散在自冷却装置的容器的壁内部的整个表面区域。毛细管网络40可以采取数种图案或设计来代替如图所示的圆形。毛细管网络40也可以被配置为不损害毛细管的功能的任何设计。

毛细管网络40是由任何适当的材料例如细铜管或玻璃制成，并且可以为嵌入容器的壁内部从而覆盖宽表面区域的圆环或格子的形式。

自冷却装置具有一电源60，其将电源提供至驱动小型化涡旋压缩机20的电动机50，以能够使其通过毛细管网络40泵送制冷剂。毛细管网络40将提供更大的组合表面区域以从自冷却装置中的内容物吸收热量。在返回至贮液器时，再次利用涡旋压缩机泵送制冷剂通过涡旋压缩机本身，接着通过散热器，允许制冷剂在被迫通过膨胀阀之前进一步冷却，当膨胀阀膨胀时冷却制冷剂。

因此，散热器将能够使制冷剂更加有效，因为其在通过毛细管网络时在进行另一热交换过程之前被冷却。

自冷却装置还具有一微处理器(图未示)，以控制整个冷却操作。冷却装置还在自冷却装置的内壁82中具有一个或多个温度测量装置70，其包围饮料容器或容纳饮料容器。通过微处理器监测自冷却装置中内容物的温度读数，该微处理器依序将继续运行与小型化涡旋压缩机20连接的电动机50，以通过散热器，然后通过膨胀阀45泵送制冷剂，该制冷剂被泵入毛细管网络40直至获得通过用于温度设置的简单用户界面(图未示)所设定的用户定义的温度设置。

自冷却装置还具有一开/关切换器65，其可以手动地操作以根据用户需要关闭或打开小型化涡旋压缩机。

自冷却装置可以倂入数个实施例中，其全部被提出作为自冷却容器。

一个实施例可以为，自冷却装置是呈杯子或壶的形式，然后其可以用于容纳从饮料容器倒出的饮料，如图1所示。在该实施例中，小型化涡旋压缩机20可以位于容器的底座上，该容器可以是杯子或壶50。毛细管网络40形成在于其中容纳有饮料的杯子或壶的壁80的内部。杯子或壶的壁80可以由保护毛细管网络40并且同时允许从杯子或壶中的饮料至杯子或壶的内壁内毛细管网络40中的制冷剂的有效热交换的材料制成。因为饮料中的内容物直接地容纳于杯子或壶内，提高了自冷却装置的冷却效率。由于饮料本身不与毛细管网络或制冷剂接触，不必担心制冷剂被污染，也不必担心制冷剂与饮料本身之间的化学反应。

在另一实施例中，自冷却装置可以采用具有底座的圆柱形套筒的形式，包含一小型化涡旋压缩机。该第二实施例如图2所示。在该实施例中，毛细管网络40形成在容纳饮料容器的圆柱形套筒的内壁82内部。套筒100可以由保护毛细管网络40并且同时允许通过膨胀阀45从饮料容器70至制冷剂并且进入毛细管网络40的有效热交换的材料制成。因为饮料中的内容物仍然在被圆筒形套筒90容纳的饮料容器70中，自冷却装置的冷却效率可能较低。尽管如此，因为目的是在室外冷却饮料容器，本实施例的自冷却装置仍然工作。由于饮料本身不与毛细管网络或制冷剂接触，不必担心制冷剂被污染，也不必担心制冷剂与饮料本身之间的化学反应。

在第三实施例中，自冷却装置是呈可调节以安装不同体积和尺寸的容器的柔性套筒的形式。第三实施例可以如图3所示。柔性套筒100是开口的，以便可以调节容纳不同尺寸的饮料容器。开口端具有或类似的封闭件，以紧密地缠绕饮料容器(图未示)。在该实施例中，小型化涡旋压缩机可以位于套筒的底座上，或者附接至柔性套筒的中间，或者在完全地与柔性套筒100本身分开的壳体或盒中(如图3所示)，同时仍然通过包含在电线用保护管内的必要电线和管连接至柔性支架。毛细管网络40形成在柔性套筒100的壁内部。柔性套筒的内壁材料可以由保护毛细管网络40并且同时允许在柔性套筒的内壁内从饮料容器(图未示)至毛细管网络40中的制冷剂的有效热交换的材料制成。由于饮料本身不与毛细管网络或制冷剂接触，不必担心制冷剂被污染，也不必担心制冷剂与饮料本身之间的化学反应。然而，因为饮料中的内容物未直接地与冷却装置接触，自冷却装置的冷却效率不高。

如果自冷却装置是呈杯子的形式，温度测量装置70可以直接地监测饮料中内容物的温度，因为饮料被容纳在杯子内，如图1所示。在此情况下，当饮料的内容物被消耗时，杯子中的饮料的高度下降，杯子的上层的温度传感器70将获得周围较高的环境温度，并继续发送不正确的读数(该装置的冷却功能目的用的不正确的读数)至微处理器(图未示)，该微处理器将继续泵送制冷剂，以努力降低在那个区域检测的温度。为了保持有效的能量使用，附加传感器可以安装在杯子中的自冷却装置中，以监测容纳在杯子中的饮料的高度。因此，即使饮料被消耗并且杯子内的饮料的高度下降，微处理器能够检测冷却的饮料与环境空气之间的边界。因为该边界由于消耗而降低，微处理器将被配置以消耗正确数量的能量，以仅冷却饮料而不是环境空气。

微处理器如何确定冷却的饮料与环境空气之间的边界如下：将有一个控制传感器，其连续地记录环境空气的温度。其余的传感器将沿着自冷却容器的内壁垂直地排列。随着饮料高度的降低，冷却的饮料与环境空气之间的边界降低，从而将沿内壁排列的一些传感器暴露于环境空气。当沿内壁垂直地排列的传感器暴露于环境空气时，其温度将与控制传感器的读数匹配，从而告知微处理器内容物的体积已经降低。微处理器将被配置以从与控制传感器匹配的垂直传感器的数量知道消耗多少能量。

因为自冷却装置意味着在室外使用，其将由电池供电。或者，电源由可再充电的电池组成，当电能电平低时，该可再充电的电池可以再充电。对于再充电，可以通过与任何电源连接的电线充电。或者，可以修改构造以供可能需要使用壁式插座电源的室内使用。

虽然已经描述了自冷却装置的一些实施例，然而，应当显而易见地是，本领域技术人员可以对那些实施例做出各种修改、重新排列、替换和改变，以获得本发明的一些或全部优点。因此，应当清楚理解地是，本发明并未意在受到前面描述和附图描述的特定特征和结构的限制。因此，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的范围和精神的情况下，意在覆盖所有这样的修改、变化和调整。

本发明的有益效果

本发明提供一种轻便、便携和实用的装置，以在室外直接地或间接地冷却饮料。