專(zhuān)利名稱(chēng)：將換熱單元和閥安裝在容器底部的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及自冷卻和自加熱的食物容器，尤其是涉及這樣的容器，該容器包括固定在其內(nèi)部的換熱單元，且該容器是便攜的和一次性的。
背景技術(shù)：
市場(chǎng)上的很多裝于便攜式容器內(nèi)的食物和飲料優(yōu)選是在冷凍時(shí)食用和飲用，例如，汽水軟飲料、果汁飲料、啤酒、水、布丁和凝膠(gelatin)等優(yōu)選是在華氏35°至華氏50°之間的溫度下飲用和食用。當(dāng)不方便用冰箱或冰時(shí)，例如在海灘等處釣魚(yú)、野營(yíng)時(shí)，很難在食用或飲用這些食物或飲料之前對(duì)它們進(jìn)行冷卻。這時(shí)，人們通常需要利用冰柜以提供冰塊，該冰塊僅能保持有限的時(shí)間，且體積很大，難于處理，同時(shí)還需要不時(shí)將溶化的冰排出。這時(shí)，很希望有一種方法能在食用或飲用前快速冷卻該容器內(nèi)的物品，且沒(méi)有現(xiàn)有技術(shù)中的不便之處。
現(xiàn)有技術(shù)中也提供了這樣的自冷卻的飲料容器。通常，這樣的容器利用制冷劑、某種類(lèi)型的氣體或者吸熱反應(yīng)來(lái)提供冷卻裝置。通常，已知用于冷凍飲料等的該自冷卻的裝置例如為美國(guó)專(zhuān)利Nos.2746265、1897723、2882691、2460765、3373581、3636726、3726106、4584848、4656838、4784678、5214933、5285812、5325680和5331817所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)。
很多這些現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)利用一個(gè)起動(dòng)過(guò)程，其中，用于移出飲料罐中的被冷卻物品的拉片(pull-tab)也用作使冷卻劑從裝于飲料罐內(nèi)的換熱單元中釋放的起動(dòng)裝置。有些時(shí)候，利用飲料罐內(nèi)產(chǎn)生的壓力差來(lái)使換熱單元起動(dòng)，以便釋放裝于該換熱單元中的制冷劑，從而冷卻飲料。盡管該結(jié)構(gòu)足夠能起到釋放制冷劑以便將食品或飲料中含有的熱量從該食品和飲料中導(dǎo)出并由此冷卻該食品或飲料的作用，但是該結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，制造昂貴，有時(shí)還會(huì)干擾從罐頭中飲用該飲料。
因此，人們認(rèn)識(shí)到將換熱單元的起動(dòng)與在冷卻步驟之后將食品或飲料的取出分離開(kāi)將更有效和更高效。這可以通過(guò)將換熱單元置于罐頭底部和將拉片如普通方式那樣設(shè)置于罐頭的頂部而實(shí)現(xiàn)。該現(xiàn)有技術(shù)裝置的實(shí)例如美國(guó)專(zhuān)利4656838和4555741所示。在這些現(xiàn)有技術(shù)中，換熱單元固定在飲料罐底部，且從飲料罐底部起動(dòng)。各種情況下的起動(dòng)裝置包括用于刺破位于罐頭底部的壁或隔板的機(jī)構(gòu)，該位于罐頭底部的壁或隔板封閉和密封換熱單元(HEU)。盡管該結(jié)構(gòu)解決了現(xiàn)有技術(shù)的一些問(wèn)題，但是所用的機(jī)構(gòu)很難構(gòu)成，并且不足以防止不經(jīng)意地起動(dòng)HEU。
現(xiàn)有技術(shù)還提供了一種放熱反應(yīng)，以便就地加熱食品或飲料。該裝置同樣有利和有用，理由與上述自冷卻容器相同。這樣的現(xiàn)有技術(shù)裝置的一個(gè)實(shí)例如美國(guó)專(zhuān)利No.5620022所述。盡管該結(jié)構(gòu)中的換熱單元固定在罐頭底部并分別起動(dòng)，但是該結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，且制造昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
一種制造容器的方法，該容器中有換熱單元，該方法包括從容器底部的中心部位除去預(yù)定量的材料，形成基本垂直于底部延伸并環(huán)繞開(kāi)口的凸緣，以及將換熱單元固定在凸緣上。
一種罐頭，該罐頭包括頂部和底部，并有一換熱單元，該換熱單元通過(guò)與罐頭底部成一體形成的凸緣安裝在罐頭底部。該換熱單元和閥座布置于凸緣的兩側(cè)，并通過(guò)成形而永久固定在凸緣上。


圖1是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)成的自冷凍或自加熱的飲料容器的分解圖；圖2所示為在該飲料容器的底部形成安裝凸緣的一個(gè)步驟；圖3所示為在圖2所示步驟后的飲料容器；圖4所示為形成用于本發(fā)明的飲料容器中的凸緣的第二步驟；圖5所示為在圖4所示步驟之后的飲料罐；以及圖6所示為在完成自冷凍后的、根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的飲料容器。
具體實(shí)施例方式
下面特別參考圖1，圖1所示為根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)成的、自冷凍的飲料容器的部件的分解圖。盡管本發(fā)明同樣可以用于自冷凍或自加熱的食物或飲料容器，但是下面的說(shuō)明是針對(duì)自冷凍的飲料容器的，這僅是為了舉例和說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限定。如圖所示，整個(gè)自冷凍的飲料組件10包括一個(gè)具有底部14和頂部(未示出)的飲料罐12。換熱單元(HEU)包括一個(gè)有蓋18的容器，該蓋18將通過(guò)卷邊、焊接、粘接劑等固定在容器16上。該HEU也可以是單件結(jié)構(gòu)，其中頂部收縮以便安裝。容器16包括制冷劑，該制冷劑可以是現(xiàn)有技術(shù)已知的任意類(lèi)型的材料，例如氫氟碳化合物(hydro fluro carbons)、氯氟碳化合物(chloror fluro carbons)、碳?xì)浠衔锖望u素氣體的混合物等。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，制冷劑是美國(guó)專(zhuān)利5692381中所公開(kāi)的類(lèi)型的碳-二氧化碳吸附劑/脫附劑系統(tǒng)，該文獻(xiàn)被本文參引。當(dāng)采用了利用二氧化碳系統(tǒng)作為制冷劑這樣類(lèi)型的裝置時(shí)，希望提供一個(gè)如標(biāo)號(hào)20所示的散熱器，以便有助于將裝在飲料罐內(nèi)的飲料中的熱量從換熱容器16的表面向內(nèi)傳導(dǎo)，從而通過(guò)起動(dòng)換熱單元而將該熱量從系統(tǒng)10中排出。還提供有閥座22，該閥座22包括固定于其上的閥24。防護(hù)蓋或帽26套在閥24上，以便防止在不希望時(shí)無(wú)意中起動(dòng)該閥，從而起動(dòng)該換熱單元，并且，該防護(hù)蓋或帽還向消費(fèi)者提供了指示，表明該單元沒(méi)有被起動(dòng)。閥座22和換熱單元的組合裝置必須固定在飲料罐12的底部14上。這通過(guò)在罐頭的底部14上形成有向下的凸緣28而完成。該凸緣夾在閥座22和換熱單元的帽或頂部18之間，形成這些單元的材料-優(yōu)選是金屬-再例如通過(guò)卷邊或擠壓而成形，以便將這些元件固定在一起，從而將換熱單元永久性固定在飲料罐12的底部14。彈性材料如墊圈30定位在凸緣28和換熱單元帽體18的內(nèi)表面32之間，以便使它們之間有效密封。類(lèi)似的彈性材料覆蓋閥座22的外表面，從而使閥座22和飲料罐14之間也密封。根據(jù)本發(fā)明原理，重要的是提供有用于將換熱單元密封和永久性安裝在飲料罐底部的裝置。根據(jù)本發(fā)明的原理，該裝置是朝下的凸緣28，正如由下面可知的，該凸緣28形成為飲料罐12的一整體部分。盡管在圖1中所示為凸緣si朝下，應(yīng)當(dāng)知道，在某些變化形式中，該凸緣也可以朝上(在容器外面)。
下面參考圖2和4，圖中所示為用于在罐頭的底部形成凸緣28的裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可知，圖2和4所示為執(zhí)行形成凸緣28的制造方法的裝置的示意性草圖。在實(shí)際生產(chǎn)中，尤其是在批量生產(chǎn)中，該裝置將是自動(dòng)的，并比圖2和4中所示的復(fù)雜得多。不過(guò)，有關(guān)原理是相同的，因此，本發(fā)明并不由該附圖限定。
為了形成凸緣28，必須首先從飲料罐的底部14上除去一些材料。如圖2所示，提供有一砧臺(tái)34，該砧臺(tái)34放置在底座36上，這樣，該砧臺(tái)被很好地支承，并處于能承受由于接收沖頭38而產(chǎn)生的力的位置。該沖頭38的外徑dl基本與形成于砧臺(tái)34上部的孔40的直徑相同。在這兩直徑之間有足夠的直徑差，以便有能使沖頭38進(jìn)入孔40內(nèi)且不會(huì)粘合的間隙。通過(guò)將飲料罐12配置在砧臺(tái)34上面并使該罐頭的底部14定位在孔40上面，可以實(shí)現(xiàn)材料的去除。該罐頭12可以關(guān)于砧臺(tái)34中心定位，一個(gè)合適的夾具例如一個(gè)定位架42可以配置成環(huán)繞該砧臺(tái)34。顯然，也可以利用其它裝置來(lái)使罐頭12相對(duì)于砧臺(tái)34中心定位。一旦該罐頭這樣定位，它將如圖2所示向下運(yùn)動(dòng)，這樣，罐頭的底部14牢固擱置于砧臺(tái)的頂面44上，同時(shí)該底部14的中心直接定位在孔40的中心上。然后，如箭頭46所示，向沖頭38施加合適的力，以便使沖頭向下運(yùn)動(dòng)，并使該沖頭的底部進(jìn)入孔40中。對(duì)于圖2，尤其應(yīng)當(dāng)注意，只有沖頭38的底部能進(jìn)入該孔40，該沖頭的底部的直徑為dl，基本與孔40的內(nèi)徑相同。一旦沖頭38的向外擴(kuò)口的部分48到達(dá)該孔40，就將限制沖頭38的進(jìn)一步向下運(yùn)動(dòng)。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)知道，通過(guò)沖頭38的向下運(yùn)動(dòng)，飲料罐12的底部14的中心部分將被從該飲料罐上切斷。一旦出現(xiàn)這種情況，該結(jié)構(gòu)就將如圖3所示，其中，飲料罐12表示成有穿通的開(kāi)口或孔50。該孔50是通過(guò)除去材料而形成，該材料則是通過(guò)使沖頭30從圖2所示位置向下運(yùn)動(dòng)到孔40內(nèi)而除去。
顯然，也可以利用其它裝置來(lái)從該罐頭的底部除去材料。例如，可以在砧臺(tái)上或沖頭的端部形成切刀刃，同時(shí)使另一表面為平面或確定有輕微的槽。當(dāng)這兩表面與它們之間的罐頭材料相遇時(shí)，將切斷和除去預(yù)定量的材料。將除去的材料的量足夠允許形成如下面所述的凸緣，同時(shí)不會(huì)使罐頭底部的剩余部分破裂或?qū)ζ渫暾援a(chǎn)生其它形式的損壞。
下面參考圖4和5說(shuō)明形成凸緣28的第二步驟。如圖4所示，飲料罐12放置在砧臺(tái)52上，該砧臺(tái)52形成與圖2所示類(lèi)似，且該砧臺(tái)52也放置在底座54上，原因如上所述。該砧臺(tái)也包括一定位架機(jī)構(gòu)56，以便使該罐頭12相對(duì)于砧臺(tái)52的中心線(xiàn)58中心定位。盡管砧臺(tái)52的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于砧臺(tái)34且在其中包括有孔60，但是應(yīng)當(dāng)注意，該孔如標(biāo)號(hào)62處所示，成向外的錐形，并終止于一個(gè)直徑大于孔60的凹孔64。同樣，如箭頭68所示向下推進(jìn)的沖頭66也成向外的錐形，如標(biāo)號(hào)70處所示，并在沖頭66的上端部分附近形成一個(gè)垂直布置的區(qū)域72。通過(guò)仔細(xì)觀察可知，沖頭38和66的結(jié)構(gòu)基本相同，不過(guò)，如上所述，砧臺(tái)52和34有不同形狀的孔。通過(guò)使所用的砧臺(tái)的孔有擴(kuò)口62和平直的直徑(straight diameter)64，當(dāng)沖頭66能夠整個(gè)進(jìn)入孔60中直至其最大極限時(shí)，罐頭12中環(huán)繞開(kāi)口50的內(nèi)邊緣74由于該錐形表面70而首先向下移動(dòng)，再通過(guò)定位于分別在沖頭66和砧臺(tái)52上的垂直相對(duì)表面72和64之間而最終成形。顯然，沖頭66的表面72的外徑稍微小于孔60的垂直表面64的內(nèi)徑，且該小于的量基本等于飲料罐底部14的材料的厚度。最終結(jié)果如圖5所示，圖中清楚表示了在罐頭12底部14上環(huán)繞開(kāi)口76的朝下的(向著容器內(nèi)部的)凸緣28。如上所述，凸緣28的尺寸足以使彈性墊圈30和容器16的帽體18上的開(kāi)口32能環(huán)繞該凸緣外徑安裝，并使閥座22能安裝在該凸緣的內(nèi)徑中。通過(guò)采用合適的成形工具，凸緣28、帽體18和閥座22形成為能密封該自冷卻的飲料系統(tǒng)。
在某些用途中，希望通過(guò)組裝將閥以這樣的方式固定在罐頭上，即不會(huì)有能使制冷劑(或放熱材料)進(jìn)入容器內(nèi)的食物或飲料中的內(nèi)部泄漏通道。這可以通過(guò)使以前述步驟形成的凸緣顛倒而完成。罐頭12定位成使開(kāi)口50定心在砧臺(tái)中的孔64上，但是使罐頭的側(cè)部或本體向上延伸，如圖4所示。沖頭66如前所述朝下，這樣，凸緣的方向是向上的(離開(kāi)該容器)，如圖5中的虛線(xiàn)28所示。然后凸緣可以向上卷曲，同時(shí)安裝HEU的延伸部分和閥座，從而形成有效密封和永久固定的HEU。
當(dāng)容器由鋁材料制成時(shí)，凸緣可以退火，以便在發(fā)生卷邊時(shí)防止進(jìn)一步開(kāi)裂。該退火可以通過(guò)用高速旋轉(zhuǎn)并與凸緣接觸的磨料完成。這能使凸緣的溫度足夠升高，以便進(jìn)行退火。
下面尤其參考圖6，圖6以示意和局部剖的形式表示了根據(jù)本發(fā)明原理的、已經(jīng)完成了的自冷卻飲料系統(tǒng)。如圖所示，該系統(tǒng)110包括有底部114和頂部116的飲料罐112。該飲料罐112裝有飲料118。還有一換熱單元，該換熱單元有閥座124，該閥座124包括閥125，該閥125布置于閥座124中并有一按鈕126，該按鈕可以被按下以起動(dòng)閥。罐頭112的底部114有開(kāi)口和向下的凸緣128，該凸緣128夾在換熱單元122的上端132和閥座134之間。如上所述，一個(gè)合適的彈性墊圈布置于凸緣128的表面和換熱單元的閥座之間，以便形成合適密封。防護(hù)帽136布置于閥125上，并通過(guò)用合適的保持夾138向下夾住閥125而保持就位。當(dāng)防護(hù)蓋136向下壓時(shí)，它將與起動(dòng)閥125的按鈕或塞子126接觸，從而釋放出裝于換熱單元122內(nèi)的制冷劑。當(dāng)如上所述，該換熱單元利用碳-二氧化碳系統(tǒng)時(shí)，在換熱單元122內(nèi)布置有合適的換熱器140，該換熱器140成多個(gè)肋142至148的形式，這些肋向中心點(diǎn)150匯聚。各肋與HEU122的內(nèi)壁接觸，并將飲料中的熱量向內(nèi)通過(guò)碳傳導(dǎo)，這樣，熱量可以與溢出的二氧化碳?xì)怏w一起通過(guò)閥125向上排出。顯然，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，該換熱單元和制冷劑也可以采取其它形式，并可以由放熱反應(yīng)系統(tǒng)代替，本發(fā)明的精神或范圍是指將換熱單元安裝在食品或飲料容器的底部這一方式。
權(quán)利要求
1.一種制造容器的方法，包括罐，有頂部和底部以及一個(gè)有閥座的換熱單元，所述換熱單元置于飲料罐內(nèi)，并固定在飲料罐的底部，該方法包括a.從所述容器底部的中心部位除去預(yù)定量的材料以形成一個(gè)穿過(guò)該底部的開(kāi)口；b.形成基本垂直于所述底部延伸并環(huán)繞所述開(kāi)口的凸緣；以及c.將所述凸緣與所述換熱單元和所述閥座永久性固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造容器的方法，其中所述除去材料的步驟包括提供砧臺(tái)和確定有切割刃的沖頭，將所述飲料罐定位成使所述底部中心定位布置于所述砧臺(tái)上，并使所述切割刃以足夠的力與所述底部接觸，以便除去所述材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造自冷卻的飲料容器的方法，其中所述除去材料的步驟包括提供確定有第一直徑的孔的砧臺(tái)，將所述飲料罐定位成所述底部中心定位布置于所述孔上以及將沖頭穿過(guò)所述底部插入所述孔中，從而除去所述材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造容器的方法，其中所述形成凸緣的步驟包括提供確定有一個(gè)第一直徑的孔和一個(gè)第二直徑的凹孔的砧臺(tái)；所述第二直徑大于所述第一直徑，一個(gè)錐形區(qū)域使所述第一和第二孔相連；提供一個(gè)具有第一和第二直徑部分的沖頭，該第一和第二直徑部分由一錐形部分分開(kāi)，所述沖頭的所述第二直徑大于第一所述沖頭的第一直徑，且所述沖頭的第二直徑小于所述砧臺(tái)的所述錐口孔的直徑，將所述罐頭底部定位成使在該罐頭底部上的所述開(kāi)口中心定位在所述砧臺(tái)的所述孔上，將所述沖頭插入所述砧臺(tái)，這樣，所述沖頭的所述錐形部分與所述孔的所述錐形部分接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造容器的方法，其中所述固定步驟包括將所述凸緣夾在所述換熱單元和所述閥座之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造容器的方法，其中所述固定步驟還包括使所述凸緣、所述換熱單元和所述閥座卷邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造容器的方法，其中，還包括將彈性體密封材料布置在所述凸緣和所述閥座之間以及布置在所述凸緣和所述換熱單元之間。
8.一種容器，該容器中有用于加熱或冷卻食品和飲料的換熱單元，該容器包括一外部容器，用于裝所述食品或飲料，該外部容器有頂部和底部；所述底部確定有一個(gè)穿過(guò)該底部的開(kāi)口和一個(gè)凸緣，該凸緣環(huán)繞所述開(kāi)口并從所述底部伸出；以及以不可拆下的方式將所述換熱單元固定在所述凸緣上的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的容器，其中，還包括一個(gè)帶有閥的閥座和以不可拆下的方式將所述閥座固定在所述凸緣上的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的容器，其中所述凸緣夾在所述閥座和所述換熱單元之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的容器，其中所述凸緣從所述底部向內(nèi)延伸到所述外部容器內(nèi)部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的容器，其中，還包括在所述凸緣和所述換熱單元以及在所述凸緣和所述閥座之間的彈性體密封件。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的容器，其中所述容器、所述閥座和所述換熱單元由金屬構(gòu)成，所述用于不可拆下地固定的裝置包括使所述閥座和所述換熱單元的與所述凸緣接觸的部分成形。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的容器，其中所述成形包括卷邊。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的容器，其中所述凸緣從所述底部向外離開(kāi)所述容器內(nèi)部延伸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中所述凸緣從所述底部向外離開(kāi)所述容器內(nèi)部延伸。
全文摘要
一種通過(guò)首先除去容器底部(28)上的一部分,然后使環(huán)繞開(kāi)口(28)的材料成形或轉(zhuǎn)向以形成從容器底部伸出的凸緣(14),從而在容器(10)底部形成凸緣(14)的方法和裝置。閥(24)和閥座(22)的組件和換熱單元(16、18、32)一起布置成靠近凸緣(14),再對(duì)該組合進(jìn)行卷邊,以便使換熱單元永久性固定在容器(12)的底部。
文檔編號(hào)B21D51/38GK1339991SQ00803782
公開(kāi)日2002年3月13日 申請(qǐng)日期2000年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月13日
發(fā)明者杰弗里·W·陳 申請(qǐng)人:冷卻容器國(guó)際公司