尤其是用於飲料的自加熱或自冷卻式一次性容器及其製造方法

2023-05-20 22:43:26

專利名稱：尤其是用於飲料的自加熱或自冷卻式一次性容器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種根據獨立權利要求前序所述的尤其是用於飲料的、可多尺寸生產的自加熱或自冷卻式一次性容器。本發明還涉及一種製造這種容器的方法。
背景技術：
本發明屬於容器領域，其中設置有由發熱或吸熱化學反應來獲取飲料的加熱或冷卻的裝置。
在該技術領域，已知飲料容器中的化學反應成分分別設置在形成於裝有飲料的第一容納部和第一容納部插入其中的第二外側容納部之間的空腔的相應隔室內。上述成分通常為液體和鹽，呈顆粒狀，二者之間的反應可通過撕開用以隔開這兩個隔室的膜片來進行，例如可藉助於和第二容納部的可向內彎曲的底部成一體的斷開裝置來進行。
為了優化這種反應的效率，上述空腔的裝有鹽的隔室成形為直接和第一容納部的所有表面相接觸，而用於保持液體的隔室設置在第二容納部的底部上，並不和第一容納部直接接觸。
這種成分的優選設置能夠滿足反應儘可能地接觸第一容納部同時又能夠利用流體通過設置在膜片上的斷開處的性能的要求。
現有容器的第一個限制在於該容器整體相對於第一容納部所存留的飲料量來說較為龐大。
這種缺點的一個原因就是上述鹽成分被放置在可撕開膜片和第一容納部的底座之間，從而彼此相間隔一段距離。同時，環繞第一容納部側面的相關隔室部分也是空的。
這種設置直接由該容器的加工方法所實現，也就是使上述鹽成分在導入第一容納部之前，進入各自的隔室。因此這些鹽就被置放在膜片之上，而第一容納部只能靠在已經放有上述鹽成分的層面上。
另一方面，膜片和第一容納部底部之間的空間也是必要的，以便於通常由硬質材料構成而易於撕開膜片的上述斷開裝置能夠插入到上述鹽成分的隔室內，而不受到第一容納部底部的妨礙。
上述設置還是已知容器的第二個重要缺陷的根源。這是因為它們只適於容納相對較少量的飲料，例如50m1，如果超出這個限制，則和飲料實際量相比，容器的尺寸和整個重量就非常大，從經濟角度上講不切實際。
事實上已經發現，所裝飲料的量增加，隨之需要加熱(冷卻)這些飲料的試劑就增加，第一和第二容器之間的非使用空間內的激烈反應就會增加，因而導致向外界散失或者容器元件所吸收的熱量也會增加。為了補償這部分並非用於實際加熱飲料的巨大熱量，使用的試劑量就必須遠遠大於實際飲料量所需的用量。
換句話說，這種容器在尺寸和整體重量上的增加同需加熱或冷卻的飲料增加量並不成比例，而是遠遠大於它。
這種缺陷除了象前面所述的那樣限制市售飲料平均量(大於50ml)以外，還影響到製造技術的實施，因而提高了成本。

發明內容
本發明的技術問題就在於製造一種尤其是用於飲料的、可多尺寸生產的自加熱或自冷卻式一次性容器，其在結構和功能上設計為能夠克服現有技術中的局限。根據這一技術問題，本發明的主要目的就是製造一種結構緊湊而又成本低廉的容器，相比於現有方案，能夠以較大熱效率進行吸熱或放熱反應。
而且，本發明的基本目的在於提出一種製造這種容器的可行方法。根據下列敘述可以更加明了的這些和其他目的，由下列權利要求中的可多尺寸生產的自加熱或自冷卻式一次性飲料容器及其製造方法所實現。


通過參考附圖，從僅僅以非限制性實例的方式示意的優選實施例的詳述，可以更加清楚本發明的特徵和優點，其中圖1是根據本發明製造的尤其是用於飲料的、可多尺寸生產的自加熱或自冷卻式一次性容器在第一操作狀態中的部分剖視正視圖；圖2是圖1中的容器在第二操作狀態且在倒置位置中的視圖；圖3a和3b是分別在圖1和圖2中的操作位置下，圖1中容器細部放大的局部示意圖；圖4a到4e是根據容器的第一製造方法製造圖1中容器的每個加工工序的簡圖；圖5a到5e是根據容器的第二製造方法製造圖1中容器的每個加工工序的簡圖。
具體實施例方式
參考附圖，標號1表示本發明中整個可多尺寸生產的自加熱或自冷卻式一次性飲料容器。上述容器1包括第一和第二容納部2、3，第一容納部同軸地插入到第二容納部內，且在開口部彼此相接。
在用於容納飲料且基本上為圓柱形的第一容納部2上，具有平面底部4和側面外殼5。類似的，在具有類似的杯形的第二容納部3上，具有向外突出的底部6(圖1)和基本平行於第一容納部2的外殼5的側面外殼7。為使容器1具有可靠的密封，上述底部6由從相反側軸向延伸到外殼7的軸環8所環繞。
如下面將詳細描述的，底部6能夠從外凹的靜止位置(圖1)轉換到內凹的操作位置(圖2)。
第二容納部3在開口端由第一容納部2所封閉，而第一容納部可由推拉蓋可動地閉合。
在容納部2、3之間形成有空腔10，通過密封對外界閉合，且由周邊固定在外殼7的凸臺7a上的可撕開膜片13分為第一和第二隔室11、12。
膜片13在空腔10內橫向延伸，靠在第一容納部2的底部4上，基本上平行於該底部。該第一隔室11大致以環形形狀繞第一容納部2的外殼5延伸。
第二隔室12形成在第二容納部3的底部6上，在頂部由膜片13進行定界。
在隔室11、12內，獨立並相應地設置有第一和第二成分，在相接觸時第一和第二成分能夠以發熱或吸熱方式進行反應，從而加熱或冷卻第一容納部2內的飲料。
第一成分根據所需熱效應由無水氯化鈣(加熱)或硫代硫酸鈉(冷卻)組成的鹽構成，而第二成分在這兩種情況下均為水。儘管優選為上述成分，但是可以想到，第一成分還可以由現有技術中的其他合成物構成，例如氧化鈣(加熱)或者氯化鉀，尿素或者硝酸銨(冷卻)等。
為了連接兩個隔室11、12以便將二者內的成分放置在一起，在容器1內設置有一個斷開裝置(breaking device)，能夠撕開膜片13。
該斷開裝置包括在第二隔室12內軸向朝膜片13延伸的四個刀片14，並剛性連接在第二容納部3的底部6的第一端上。每一刀片14均能夠通過彎曲而軸向變形，下面將詳細敘述。
刀片14沿著方形的四邊在底部6上同心設置，並可構造得當底部6處於外凹的靜止位置(圖3a所示以及圖3b中的虛線所示)時，基本上平行於軸線X延伸。通過這種方式，當底部6向內凹時，刀片14在從軸線X發散的方向上(圖3b中的連續線)向膜片13移動。
已經詳細研究了在上述兩個位置處刀片14和底部6的幾何參數，從而優化刀片的尺寸和相對定位，考慮到特別是需要儘可能地將膜片13保持在第一容納部2的底部4上，以使刀片在軸向上能夠進行運動足以撕開膜片13，還可以最大化刀片向側面的運動以及發散的程度，從而儘可能小地受底部4妨礙。
從該研究中得到的最佳結構被規定為底部的曲率R1為75mm，半徑R2為25mm，刀片14設置在距離中心為R3的位置上，R3在12和13mm之間。為了有助於撕開膜片13，刀片14的自由端15可以為尖端狀和/或具有鋸齒邊緣(圖中未示出)。
類似地，可以認為，刀片的數量也可以不同於本發明中上述優選實施例的設置(例如在中心設置一個單刀片)。該實施例可操作有限個刀片，而不使底部6的剛度過硬，同時又保證膜片不會被完全撕碎，隨後又可以快速混合反應成分，將損失到外界的熱量減到最小。
為了加熱或者冷卻第一容納部2內的飲料，僅僅需要翻轉容納1，按壓第二容納部3的底部6使其變形，從而使刀片14向膜片13移動，將其撕開(圖2)。
由於膜片13和第一容納部2非常靠近，剛超出膜片13的每一刀片14便會在自由端15處相接在一起。進而不會妨礙刀片14插入到第一隔室11內，但是因它們具有柔性，所以這些刀片可很容易地變形，並能夠隨空腔10的形狀(圖2)沿底部4的平面滑動。
由於膜片13被撕開，容器1翻轉倒置，所以水就會從第二隔室12流到第一隔室11內，和其內的第一成分發生反應，向周圍區域放熱(或吸熱)。
應該注意的是，由於刀片14的數量和彎曲，所以膜片13被撕開很大程度，因此就有助於水快速流動到第一隔室11內。
容器1可由下列工藝加工。
參看圖4a-4e，單獨準備第一和第二容納部2、3。第二容納部也包括最好和底部6成為一體的刀片14。
通常為水的第二成分被引入到第二容納部3內，因重力流入該容納部的底部6內。在水的自由面之上，在凸臺7a上固定有膜片13，因此就形成並關閉第二隔室12。
將顆粒狀第一成分導入到膜片13之上後，第二容納部3繞主軸線X快速旋轉。通過這種方式，由於產生的離心力，第一成分被壓在外殼7的側壁上，形成環形形狀。
為了有助於使上述鹽成分正確設置在外殼7的側壁上，在繞軸線旋轉的過程中，可以將導流裝置20插入上述容納部3內。上述導流裝置初始時插入在旋轉軸線上，向下距離膜片13最小(圖4b)，此後徑向向外殼7移動，直到到達和該外殼的距離對應於到達第一隔室11厚度的距離為止(圖4c)。
這就使得這些鹽成分能夠均勻地布置在側壁7上，即使當在相對較低轉速下操作，也可以在底部和頂部之間保持基本均勻的厚度，例如對於具有1、2mm之間顆粒尺寸的鹽成分，通常為500rpm。這種低轉速有利於避免不希望的顆粒材料從第二容納部3中脫離。
當完成該階段時，導流裝置20從第二容納部3中撤出，但仍然以合適速度進行旋轉，同時軸向插入第一容納部2(圖4d)。應該注意的是，第一容納部2靠在外殼7上時，第一容納部可伸入到第一隔室11內，不會受到任何阻礙，直到到達最後靠在膜片13的連接位置為止。在該位置，第一和第二容納部2、3可例如通過在它們各自的開口部利用通過焊接而彼此相連。
根據容器製造方法的第一變形方面，參看這裡敘述的圖5a-5e，在第一成分放到膜片13之上的第二容納部3後，第一容納部2被部分插入第一隔室11內。
在第一、第二容納部2、3的開口部之間以環形方式設置有密封件30，以便在容納部2、3之間形成的開口處對外界閉合上述空腔10(圖5b)。
隨後上述容器1沿水平軸線方向翻轉180°，以便於容納部2、3的開口部向下。
由於重力效果，第一成分的顆粒材料就會在容納部2、3的外殼5、7之間向下運動，變為繞第一容納部2的環狀結構，且在該容納部的底部4和膜片13之間的空間內為空的(圖5c)。通過密封件30可以防止顆粒材料脫離，併合適地放在容器1以及外殼7的側壁上，且鄰近第一容納部2的開口邊緣。
此處，第一容納部2被插入到第一隔室11內，此後容器1再翻轉180°，以便於返回開始位置，為下面兩個容納部2、3之間的焊接工序做好準備。
藉助於利用機器50，可以使上述方法得以實施，該機器50包括一對半圓形爪51、52，能夠沿著軸線Y進行移動，可彼此相向或相背運動，從而抓緊或放鬆第二容納部3，通過平行於容器1的X軸線操作的撞杆53，使容納部3移動到合適位置。
已經放入上述鹽成分的第二容納部3由爪51、52所保持，其開口部基本上和上述爪的上邊緣51a、52a相對齊。密封件30的兩個半環30a、30b還可預先設置在上述邊緣51a、52a上。
優選地，密封件30的這兩個半環的每一個均包括一對在密封件30相反兩側上設置的薄鋼帶，其間放置軟彈性材料。
隨後，通過真空裝置54從上向下插入第一容納部2，接著，通過一對固定在支承件56上的柱塞55，在第二容納部3內保持就位。上述支承件可沿著軸線X滑動。
隨後，上述機器50繞Y軸線旋轉180°，當鹽成分因重力而運動到隔室11的環形部分時，第一容納部2藉助於上述柱塞對55，被插入到該隔室內。
由於密封件30的變形，密封件可由柱塞55壓縮到厚度稍微厚於上述表面金屬帶。隨後機器50移回到開始位置，這裡容器1承載在撞杆53上，爪51、52稍微打開，以便於從上述柱塞對55中撤回密封件30，從而使它們插入第一容納部2中。應該注意的是，因上述金屬帶而使密封件30的相對表面摩擦力較低，所以半環30a、30b易於從柱塞55的按壓下撤回。
隨後上述爪51、52打開，容器1被釋放到撞杆53上，從而被傳遞到下一道加工工序。
具有上述結構特點且按這裡所述方法之一所需加工的容器，可被加工為不同形式。
作為示例和比較，下面的圖表給出了與按照現有技術製造的具有相同容積的類似容器(在圖表中分別標為B40和B100)相比，根據本發明的能夠分別容納40mm和100ml的容器(在圖表中分別標為A40和A100)的重量(飲料淨重)和總體積的數值。

從上述圖表中的數值可以看出，本發明中容器內成分的設置可使容器重量和整體尺寸小幅增加，容積卻大幅增加。應該注意的是，對於已知結構，由於飲料容積的增加，重量和體積分別增加大約20％和40％，遠遠大於本發明中結構的重量和體積。這種特徵使得即使本發明的容器就是存有少量飲料，也很輕且結構也很緊湊，因而相比現有容器，該容器體積小、重量輕而容量大。上述圖表示出了對於100ml的容積，本發明中容器要比現有容器大約輕40％，體積大約小55％。
因此本發明實現了上述目的，同時又具有多個其他優點，可以節省成本，使用少量塑料材料就可以按需加工第二容納部(申請人測算對於40ml容器，塑料材料可節約大約30％，而對於100ml容器，節省大約為70％)。
而且，就上述成分設置來說，由於提高了反應的整體熱效率，容器的熱容積減小，用於加熱(或冷卻)飲料的反應所產生的生熱(或者吸熱)的比例就會增加。
權利要求
1.一種尤其是用於飲料的自加熱或自冷卻式容器，包括含有所述飲料的第一容納部(2)，所述第一容納部插入在第二容納部(3)內；形成在第一和第二容納部之間的第一隔室(11)；以及形成在第二容納部(3)底部上並且通過可撕開膜片(13)分離於第一隔室(2)的第二隔室(12)，至少一種用於發熱或吸熱反應的第一和第二成分獨立並分別設置在所述隔室內，其特徵在於，所述第一成分繞所述第一容納部(2)環形地設置在所述第一隔室(11)內，所述膜片(13)基本上靠在所述第一容納部(2)的底部(4)上延伸來隔開所述隔室。
2.如權利要求1所述的容器，其特徵在於，所述第一容納部(2)的底部為平面形狀，並且基本上平行於所述膜片(13)延伸。
3.如權利要求1或2所述的容器，其特徵在於，所述第一和第二容納部基本上為圓柱形，其相應的側面外殼(5、7)基本相互平行。
4.如前述權利要求一個或多個所述的容器，其特徵在於，在所述第二隔室(12)內延伸設置有斷開裝置(14)，操作時能夠移動以將所述可撕開膜片(13)撕開，在接觸所述容納部(2、3)之一時，所述斷開裝置至少可部分地變形。
5.如權利要求4所述的容器，其特徵在於，所述斷開裝置包括至少一個和所述第二容納部(3)的可向內彎曲的底部(6)整體成形的刀片(14)，並且該刀片朝向所述第一容納部(2)在所述第二隔室(12)內延伸。
6.如權利要求5所述的容器，其特徵在於，所述至少一個刀片(14)通過彎曲變形。
7.如權利要求5或6所述的容器，其特徵在於，所述斷開裝置包括四個從所述可向內彎曲的底部(6)朝向所述膜片(13)同心向上地直立的刀片(14)。
8.如權利要求7所述的容器，其特徵在於，所述底部(6)處於外凹位置，所述刀片(14)平行於所述容納部的軸線(X)延伸。
9.如權利要求8所述的容器，其特徵在於，該可向內彎曲的底部(6)的半徑大約為25mm，曲率大約為75mm，所述刀片(14)被定位在所述底部上，與該底部的中心相距12mm和13mm之間。
10.如權利要求5-9中的一個或多個所述的容器，其特徵在於，所述至少一個刀片(14)的靠近所述膜片(13)的自由端為尖端狀。
11.如權利要求10所述的容器，其特徵在於，所述至少一個刀片(14)在所述自由端處包括鋸齒邊緣。
12.如前述權利要求一個或多個所述的容器，其特徵在於，所述第一成分為顆粒固體的形式，所述第二成分為液體。
13.如權利要求12所述的容器，其特徵在於，所述第一成分選自無水氯化鈣、氯化鈣、尿素和硫代硫酸鈉，而第二成分則為水。
14.一種製造尤其是用於飲料的自加熱或自冷卻式容器的方法，包括下列步驟設置第一和第二容納部(2、3)，以使第一容納部能夠被插入到第二容納部內，從而在所述容納部之間形成一個閉合的空腔(10)，在第一容納部的底部(4)和第二容納部的底部(6)之間設置可撕開膜片(13)，用以將所述空腔(10)進一步細分為形成在第一和第二容納部之間的第一隔室(11)和形成在第二容納部(3)底部上的第二隔室(12)，在所述隔室(11、12)內分別單獨設置第一和第二成分，所述第一和第二成分能夠在彼此相互接觸時進行放熱或吸熱反應，其特徵在於，在環繞所述第一容納部(2)的環形位置上，所述第一成分設置在所述第一隔室(12)內，所述膜片(13)靠在所述第一容納部的底部(4)上。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，通過所述第二容納部(3)繞容納部主軸線(X)快速旋轉，使得所述第一成分設置在所述環形位置上，從而第一成分由所述旋轉產生的離心力作用被壓靠在第二容納部的側面外殼(7)上，在所述旋轉過程中，第一容納部(2)插入到和第二容納部(3)相連的位置上。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，在所述旋轉過程中，導流裝置(20)被插入到所述第二容納部(3)內，以幫助將所述第一成分定位在第二容納部(3)的側面外殼(7)上。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述導流裝置(20)被軸向插入在所述第二容納部(3)內，並隨後被徑向朝向所述側面外殼(7)移動，直到距離等於在繞所述第一容納部(2)的所述環形位置上設置第一成分所需的厚度。
18.如權利要求16或17所述的方法，其特徵在於，所述第一成分具有在1mm和2mm之間的顆粒尺寸，所述第二容納部在大約500rpm的速度下旋轉。
19.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述第一成分根據以下步驟設置在所述環形位置內將第二容納部(3)的開口部向上定位，在第一隔室(11)內設置第一成分，將第一容納部(2)部分插入到第二容納部(3)內，在所述容納部之間設置密封件(30)，以便對外界閉合二者之間形成的空腔(10)，同時將所述容納部(2、3)翻轉定位，使各自的開口向下，通過這種方式，在所述環形位置內，第一成分因重力而繞第一容納部(2)的外殼(5)向下流動，將第一容納部(2)插入到第二容納部(3)內，同時所述容納部處於上一步驟所限定的位置上。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述密封件(30)被放置在所述容納部上，以便於鄰接在第一容納部(2)的開口邊緣，並鄰近第二容納部(3)與該容納部的外殼(7)連續。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，所述密封件(30)由彈性材料構成，並在將第一容納部插入到第二容納部的過程中被擠壓。
全文摘要
一種尤其是用於飲料的自加熱或自冷卻式容器，包括含有飲料的第一容納部(2)，第一容納部插入在第二容納部(3)內；形成在第一和第二容納部之間的第一隔室(11)；以及形成在第二容納部底部上並且通過可撕開膜片(13)分離於第一隔室的第二隔室(12)。至少一種用於發熱或吸熱反應的第一和第二成分獨立並分別設置在隔室(11，12)內，並且第一成分繞第一容納部(2)環形地設置在第一隔室(11)內，膜片(13)基本上靠在第一容納部的底部(4)上延伸來隔開這些隔室。
文檔編號B65D81/32GK1668513SQ02829570
公開日2005年9月14日 申請日期2002年9月5日 優先權日2002年9月5日
發明者弗蘭塞斯科·圭達 申請人:圭達-C公開有限公司