Verfahren dazu

Einleitung

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement für eine Getränkedose. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kühlelement, welches den Inhalt der Dose schnell kühlt. Die Erfindung betrifft ferner eine selbstkühlende Getränkedose und ein Verfahren zum Kühlen einer Getränkedose .

Stand der Technik und Nachteile Getränkedosen (nachfolgend auch kurz „Dosen" genannt) sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Sie werden zur Aufbewahrung und zum Transport von „stillen" oder auch kohlensäurehaltigen, also unter Druck stehenden, Getränken verwendet . Typischerweise erfolgt der Verzehr des Getränkes aus der Dose heraus. Dazu wird dieselbe mittels eines Verschlusses vom Benutzer geöffnet. Dieser Verschluss ist typischerweise als Einmalverschluss konzipiert, es sind aber auch Konzepte zur Wiederverschließbarkeit bekannt. Ein Beispiel für ein solches Konzept ist in der Druckschrift EP 2 614 010 AI gezeigt. Der Verschluss ist ausschließlich in den Deckel der Dose integriert. Der restliche Körper der Dose („Korpus", meist zylinderförmige Seitenwand mit Boden) ist im Vergleich zu herkömmlichen, nicht wieder verschließbaren Dosen unverändert, was vorteilhaft für die Fertigung ist.

Als Grundmaterial für Getränkedosen kommt zumeist eine Aluminiumlegierung zum Einsatz. Der Korpus wird tiefgezogen, die Oberkante gebördelt (nach außen umgebogen) , der separat hergestellte Deckel wird aufgesetzt und beispielsweise mittels Auffalzen auf dem Korpus gas- und flüssigkeitsdicht befestigt. Da in Dosen angebotene Getränke ganz überwiegend bevorzugt gekühlt verzehrt werden, Transport und Lagerung jedoch bei normalen Umgebungstemperaturen stattfinden, ist es wünschenswert, die Dose vor dem Verzehr ausreichend herunter zu kühlen. Dies kann im einfachsten Fall mittels längeren Lagerns in einem Kühlschrank geschehen. Allerdings werden Dosen aufgrund ihrer hohen Stabilität und ihres geringen Eigengewichtes gerne an Orte gebracht, an denen solche Kühlvorrichtungen nicht verfügbar sind (im Auto, bei Wanderungen, ...) . Somit besteht der Wunsch nach einer Dose, welche unabhängig von bekannten, insbesondere strombetriebenen Kühlvorrichtungen trotzdem einen ausreichend kühlen Inhalt bereitstellt. Dabei ist es besonders wünschenswert, dass die Abkühlung ausreichend schnell erfolgt.

Aus diesem Bedürfnis heraus wurde eine Vielzahl von Konzepten entwickelt, um eine Dose mittels einer integrierten, vorzugsweise energieautarken Kühlvorrichtung zu kühlen.

Als Kühlprinzipien kommen insbesondere die adiabatische Expansion eines Gases (Joule-Thompson-Effekt), adiabatische Kühlung (Verdunstungskälte) , und die Verwendung von Salzmischungen in Betracht .

Ein Beispiel für eine selbstkühlende Dose mit Salzmischung ist in der Druckschrift EP 0 286 382 A2 gezeigt. Demnach befindet sich im Inneren der Dose ein vom Getränk abgeschirmter, jedoch von Außen zugänglicher zylinderförmiger Behälter (Kühlelement) . In diesem sind in zwei Kammern ein Salz (z.B. Ammoniumnitrat) bzw. ein Lösungsmittel (z.B. Wasser) durch eine Membran voneinander getrennt gelagert. In einem Kanal, der von außen durch den Deckel der Dose zugänglich ist, und der vorzugsweise zunächst mit einem Schutzdeckel verschlossen ist, ist eine Nadel angeordnet. Diese durchläuft einen die erste Kammer nach außen begrenzenden Abschluss und endet in der Ruheposition kurz vor der Membran in der ersten Kammer. Zum Initiieren der Kühlung wird die Nadel mittels Drückens von außen betätigt. Sie durchstößt die trennende Membran, so dass sich Salz und Lösungsmittel mischen können und der Umgebung Wärme entziehen. Dies führt zu dem gewünschten Abkühleffekt .

Zwei andere Beispiele für eine selbstkühlende Dose sind in der Druckschrift DE 2 150 305 AI offenbart. Auch nach einer dieser Lösungen ist das Innere des Kühlelements von außen zugänglich, um den Kühlmechanismus zu betätigen und somit auszulösen. Nach einer anderen Lösung ist ein vom Dosenboden her betätigbares, als „doppelter Boden" ausgestaltetes Kühlelement gezeigt, bei dem die Membran mittels eines Dorns zertrennt wird, der durch Eindrücken des äußeren Bodens in Richtung der Membran bewegbar ist.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass der Kühlvorgang einen erheblichen Zeitraum beanspruchen kann.

Aufgabe der Erfindung und Lösung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kühlelement für eine Getränkedose bereitzustellen, mit welchem ein schnellerer Kühleffekt erreichbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist ferner die Bereitstellung einer Getränkedose mit einem die Nachteile des Standes der Technik vermeidenden Kühlelement.

Die Aufgabe wird durch ein Kühlelement nach Anspruch 1 bzw. eine Getränkedose nach Anspruch 11, sowie ein Verfahren zum Kühlen einer Getränkedose nach Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Aus führungs formen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren zu entnehmen.

Beschreibung

Nachfolgend wird zunächst das erfindungsgemäße Kühlelement beschrieben. Anschließend erfolgt eine Beschreibung einer Getränkedose mit dem erfindungsgemäßen Kühlelement. Abschließend erfolgt eine Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das Kühlelement ist dazu vorgesehen, zum Kühlen ihres Inhalts in eine Getränkedose eingebracht zu werden.

Das Kühlelement umfasst einen von flüssigkeitsdichten Außenwänden umschlossenen Reaktionsraum, in welchem ein erstes Reaktionsmittel aufbewahrbar ist, und einen Vorratsraum, in welchem ein zweites Reaktionsmittel bevorratbar ist, wobei Reaktionsraum und Vorratsraum durch eine mechanisch zerstörbare Membran voneinander getrennt sind. Die Räume sind vorzugsweise mit einer Flüssigkeit und/oder einem Feststoff befüllbar. Besonders bevorzugt ist der Reaktionsraum mit einem Feststoff wie insbesondere einem Salz, und der Vorratsraum mit einem Lösungsmittel wie insbesondere Wasser befüllt. Durch Mischen der beiden Stoffe wird eine chemische Reaktion in Gang gesetzt, in deren Verlauf der Umgebung Wärme entzogen wird.

Außerdem ist der Vorratsraum vollständig im Inneren des Reaktionsraums angeordnet. Mit anderen Worten, die Trennung der beiden Reaktionsmittel wird nicht durch eine zwei Halbräume voneinander trennende ebene Membran erreicht, sondern der Vorratsraum besteht im wesentlichen aus der Membran, die allseitig geschlossen ist, und so einen Hohlraum, nämlich den Vorratsraum, umschließt und so bereitstellt.

Erfindungsgemäß besteht die Membran aus einem flüssigkeitsdichten elastischen Material oder umfasst ein solches Material, und kann bei Bevorratung des zweiten Reaktionsmittels unter Zugspannung gesetzt werden. Sowohl Materialien mit linearem Verhalten als auch ein sich nicht-linear verhaltendes (gummielastisches) Material wie beispielsweise ein Elastomer, Kautschuk, Gummi (= vulkanisierter Kautschuk) , Silikonkautschuk, oder hinsichtlich der Elastizität vergleichbare Materialien, welche Elastizitätsmo ^¬ dule vorzugsweise im Bereich von 10 ⁷ bis 10 ⁸ N/m ² aufweisen, sind geeignet. Das Material soll außerdem flüssigkeitsdicht sein; dementsprechend kommen poröse oder gar textile Materialien nicht in Betracht, da es ansonsten zu einer unerwünschten Vorab- Vermengung des flüssigen mit dem feststofflichen Reaktionspartner kommen kann.

Der Vorteil einer Membran aus einem elastischen Material liegt in der besonders effektiven Möglichkeit der mechanischen Zerstörbarkeit derselben, worauf später noch eingegangen wird.

Nach einer bevorzugten Aus führungs form ist der Vorratsraum durch einen mit dem zweiten Reaktionsmittel befüllbaren Ballon oder Beutel gebildet. Anders ausgedrückt, ein aus einem elastischen Material bestehender Beutel wird mit dem zweiten Reaktionsmittel befüllt, wobei sich der Beutel entsprechend der Menge des eingefüllten Mittels elastisch weitet. Es ist klar, dass ein Grenzwert nicht überschritten werden darf, ab welchem ein unbeabsichtigtes Reißen des Beutels zu wahrscheinlich wird. Es ist aber auch klar, dass der Beutel nach dem Befüllen allseits eine gespannte Oberfläche aufweisen soll, wobei kleinere nicht ^¬ glatte oder nicht-elastische Bereiche wie z.B. ein Verschlussbe- reich unproblematisch sind.

Vorzugsweise weist der Ballon nach dem Befüllen ein Volumen auf, welches mindestens 1,2, vorzugsweise mindestens 1,5, und besonders bevorzugt mindestens 2 mal größer ist als das Volumen im unbefüllten Zustand. Dementsprechend ist das Material geeignet, um Dehnungen von 20%, 50%, oder besonders bevorzugt mehr als 100% zu verkraften, ohne zu reißen.

Der Vorteil eines als Ballon ausgestalteten Vorratsraumes liegt in der einfachen Herstellbarkeit und Befüllbarkeit desselben. Der Vorteil eines im Wege des Befüllens gedehnten Vorratsraumes liegt in einer weiteren Verbesserung der leichten Zerstörbarkeit der Membran (und somit der Wandungen des Vorratsraumes), da sich ein derartiger Vorratsraum nach einem geringfügigen initialen Beschädigen praktisch selbsttätig weiter spontan zerstört ( zerreißt ) .

Besonders bevorzugt hat der ballonartige Vorratsraum eine längliche Form. Er weist demnach eine Längsachse auf, welche deutlich größer als eine senkrecht auf dieser stehenden Querachse ist. Er kann demnach vorzugsweise die Form eines beidseitig geschlossenen länglichen Zylinders aufweisen, wobei die beiden Enden z.B. halbkugelförmig oder anderweitig abgerundet, oder auch flach abschließend ausgestaltet sein können. Auch die Form eines länglichen Kissens, welches ggf. eine umlaufende Verbindungsnaht aufweist, ist denkbar.

Der Vorteil dieser Form liegt in der leichten Befüllbarkeit . Zudem weisen auch Getränkedosen zumeist eine längliche, zylindrische Form auf, so dass ein entsprechend geformtes Kühlelement mit einem ebenfalls entsprechend geformten Vorratsraum einerseits eine besonders gute Raumausnutzung erlaubt, und andererseits eine besonders große Fläche zur Wärmeübertragung bereitstellt, was zu einem stärkeren, schnelleren Abkühlen des Doseninhalts führt.

Nach einer besonders bevorzugten Aus führungs form des Kühlelements ist das Volumen des Vorratsraumes neben dem zweiten Reaktionsmittel mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt. Das bedeutet, dass im Inneren des Vorratsraumes eine Gas- wie beispielsweise eine Luftblase enthalten ist, welche aufgrund der Spannung der Membran zusammengepresst wird, demnach also unter Druck steht.

Versuche haben überraschend gezeigt, dass das Vorhandensein einer Gasblase im Vorratsraum, welche in etwa zwischen 3% und 50%, vorzugsweise zwischen 10% und 30%, und besonders bevorzugt zwischen 15% und 25% des Volumens des Vorratsraumes beansprucht, das Zerplatzen der Membran fördert oder überhaupt erst ermöglicht . So ist eine mechanische Penetration der Membran, welche ja mit einer Verformung derselben einhergeht, leichter erreichbar, wenn der Verformung geringerer Widerstand entgegengesetzt wird. Dies ist im Bereich einer Gasblase leichter möglich als in mit Feststoff gefüllten Bereichen. Auch erzeigt der die Membran umgebende Feststoff an der Membran eine so hohe Reibung, dass die Membran ohne besagte Gasblase nicht zwingend weiterreißt, sondern nur perforiert oder eingeschnitten wird, so dass die Flüssigkeit dann nur langsam austritt. Mit Gasblase und Membranspannung zerplatzt der Ballon hingegen eindeutig zuverlässiger, wie in Versuchen gezeigt werden konnte.

Nach einer weiteren Aus führungs form weist das Kühlelement eine von außen betätigbare Einrichtung zum Durchmischen des Reaktionsraums auf. „Von außen" bedeutet, dass die Einrichtung zum Durchmischen von einem Benutzer, welcher die Dose beispielsweise in der Hand hält, betätigbar ist, ohne die Dose, und insbesondere ohne den zum Bevorraten des Getränks vorgesehenen Lebensmittelraum, zu öffnen.

Die Einrichtung ist demnach dazu geeignet, mittels mechanischer Einwirkung Turbulenzen im Inneren des Reaktionsraumes zu erzeugen, wobei die zur Betätigung benötigte Energie vom Benutzer bereitstellbar ist.

Der Vorteil einer solchen Einrichtung ist darin zu sehen, dass im Wege des aktiven Durchmischens der beiden Reaktionsmittel diese besser und vollständiger miteinander reagieren können, als es der Fall bei einer bloßen Diffusion der Fall wäre. Tatsächlich wurde festgestellt, dass eine durch reine Diffusion stattfindende Mischung mehrere Tage benötigen kann, wobei kein nutzbarer Abkühleffekt beobachtbar ist, wohingegen ein aktives Mischen zu Reaktionszeiten im Minutenbereich führt, innerhalb derer dann eine entsprechend starke Abkühlung erzielbar ist. Nach einer Aus führungs form weist die Einrichtung zum Durchmischen einen um eine Drehachse drehbar in einer Außenwand des Reaktionsraumes gelagerten und diese durchtretenden Rührhaken auf, an dessen außerhalb der Getränkedose liegendem distalem Ende ein manuell betätigbarer Griff angebracht oder anbringbar ist.

„Haken" meint dabei jede Art von Geometrie, welche durch eine ggf. mehrfach umgebogene Stange erzielbar ist, und welche das Kühlelement zumindest Abschnittweise parallel zur Richtung seiner Längsachse durchzieht. Vorzugsweise durchzieht die Einrichtung den Reaktionsraum nahezu vollständig in Richtung der Längsachse, und weist mindestens einen, vorzugsweise zwei oder mehr Mischarme auf, die zumindest abschnittsweise parallel verlaufen und gerade oder schraubenförmig gebogen sind, um eine möglichst gute Durchmischung zu erzielen. Optional können zusätzliche Mischhilfen wie Flügelflächen z.B. aus Folien an den Mischarmen angebracht sein.

Der Vorteil eines solchen Rührhakens liegt in der platzsparenden Betätigung desselben, da der typischerweise mit seinem außenliegenden Ende verbundene Griff zum Betätigen lediglich rotiert werden muss, was die Länge der Dose nicht oder nur unwesentlich verändert.

Vorzugsweise ist die drehbare Einrichtung zum Durchmischen auch am dem Durchgang gegenüberliegenden Ende des Reaktionsraumes drehbar gelagert. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, dass die Einrichtung dort einen Fortsatz hat, welcher sich an der Innenwand des Reaktionsraumes abstützt, wobei diese Innenwand an der Abstützstelle eine Lagerung, beispielsweise eine runde Vertiefung, aufweist, welche mit dem Fortsatz zusammenwirkt.

Es ist klar, dass, sofern das Kühlelement vollständig in der Dose untergebracht ist, auch die Dose eine entsprechenden Durchgang für die Drehachse der Einrichtung zum Durchmischen aufweisen muss . Nach einer bevorzugten Aus führungs form des Griffes ist dieser knöpf- oder tellerartig ausgebildet und weist an seiner umlaufenden Kante Vertiefungen oder eine Riffelung zur Verbesserung der Handhabbarkeit auf, und/oder er weist an seiner von der Dose weg weisenden Außenseite eine oder mehrere Fingermulden auf, welche ebenfalls die Handhabbarkeit verbessern. Nach einer anderen Aus führungs form ist der Griff klappbar ausgestaltet, so dass er bei Bedarf aus dem vertieften Bodenbereich der Dose herausgeklappt werden kann, um ein bequemes Drehen der Einrichtung zum Durchmischen zu ermöglichen. Selbstverständlich sind auch jegliche anderen, aus dem Stand der Technik für diesen Zweck bekannten Konstruktionen verwendbar.

Nach einer anderen Aus führungs form der Einrichtung zum Durchmischen weist diese einen entlang einer Längsachse axial verschiebbar in einer Außenwand des Reaktionsraumes gelagerten und diese durchtretenden Stab auf, an dessen proximalem Ende eine in etwa vorzugsweise senkrecht zur Achse des Stabes angeordnete Mischstruktur angebracht ist, und an dessen distalem Ende ein manuell betätigbarer Griff angebracht oder anbringbar ist.

Demnach wird diese Aus führungs form nicht durch Rotation, sondern durch alternierendes axiale Bewegungen der Mischstruktur betätigt. Die Mischstruktur ist so bemessen und konstruiert, dass sie beim Bewegen durch das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch geschoben werden kann und dieses dabei in Turbulenzen versetzt. Die Mischstruktur trennt dabei den Reaktionsraum in zwei Halbräume mit veränderlichem Volumenverhältnis, wobei die beiden Halbräume selbstverständlich nicht flüssigkeitsdicht getrennt sind, sondern vielmehr ein Strömen durch die Mischstruktur möglich ist, was zu den erwünschten Turbulenzen führt. Die Mischstruktur kann beispielsweise als Lochplatte oder als nicht zu feines Gitternetz ausgestaltet sein, welche bzw. welches in etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung und somit zur Längsachse steht . Die Mischstruktur kann fest oder flexibel ausgestaltet sein. Eine flexible Mischstruktur hat den Vorteil, dass man einen sie umgebenden Feststoff (Salz) nicht vollständig anheben muss, um mit einer ggf. an ihr befestigten Stechhilfe (s.u.) die Membran zu zerstören (dies wäre hingegen im Fall einer festen Mischstruktur nötig) .

Es ist klar, dass, sofern das Kühlelement vollständig in der Dose untergebracht ist, auch die Dose einen entsprechenden Durchgang für die Längsachse der Einrichtung zum Durchmischen aufweisen muss .

Der Vorteil einer derartig beschaffenen Einrichtung zum Durchmischen liegt in der sehr guten und schnellen Durchmischung der beiden Reaktionspartner und der Möglichkeit, mit einfachen Mitteln eine stabile Einrichtung zu schaffen, da keine Torsions-, sondern im Wesentlichen nur Axialkräfte auf die Einrichtung wirken .

Nach einer weiteren Aus führungs form des Kühlelements umfasst dieses ferner eine Stechhilfe zum mechanischen Zerstören der Membran. Eine Stechhilfe ist demnach ein Bauteil, welches dazu geeignet ist, mittels Konzentration von Kräften die Zerstörung der Membran zu bewirken. Dies wird dadurch erreicht, dass die Stechhilfe eine oder mehrere Spitzen aufweist, welche in Kontakt mit der Membran des Vorratsraumes gebracht werden können, sobald der gewünschte Kühleffekt hervorgerufen werden soll. Es ist klar, dass die Stechhilfe derart konstruiert und angeordnet sein muss, dass sie zuvor auch bei stärkeren Bewegungen der Dose nicht dergestalt mit der Membran interagieren kann, dass es zu einer Zerstörung derselben kommt.

Der Vorteil der Stechhilfe ist die Vereinfachung der Zerstörung der Membran, da aufgrund der Kraftkonzentration weniger externe Kräfte bereitzustellen sind. Zudem ist die Zerstörung der Membran kontrollierter möglich als ohne Stechhilfe. Nach einer Aus führungs form der Stechhilfe durchtritt diese eine Außenwand des Reaktionsraumes und ist unmittelbar von außen betätigbar. Das bedeutet, dass die zur Betätigung der Stechhilfe benötigten Kräfte, beispielsweise zum Bewegen derselben in die Nähe der Membran oder gar in diese hinein, durch eine mechanisch unmittelbar mit der Spitze verbundene Betätigungseinrichtung auf die Spitze übertragen werden. Eine solche Betätigungseinrichtung ist beispielsweise ein von außen zugänglicher Hebel, ein Reißfaden oder eine Nadel.

Es ist klar, dass, sofern das Kühlelement vollständig in der Dose untergebracht ist, auch die Dose einen entsprechenden Durchgang für die Stechhilfe aufweisen muss.

Der Vorteil einer von außen zugänglichen Stechhilfe liegt in der Möglichkeit, aufgrund der direkten mechanischen Kopplung auch relativ hohe Kräfte auf die Membran aufbringen zu können.

Nach einer anderen Aus führungs form der Stechhilfe ist diese vollständig im Inneren des Reaktionsraumes angeordnet, und sie ist unmittelbar oder indirekt mittels der Einrichtung zum Durchmischen von innen betätigbar. Das bedeutet, dass die Stechhilfe selber keine eigene mechanisch von außen zugängliche Betätigungseinrichtung aufweist, sondern ganz im Inneren des Reaktionsraumes untergebracht ist.

Zur Betätigung kann die Stechhilfe unmittelbar mittels der Einrichtung zum Durchmischen betätigbar sein. Das bedeutet, dass die Stechhilfe beispielsweise in Form einer Nadel unmittelbar an der Einrichtung zum Durchmischen angebracht ist und beim Bewegen der Einrichtung von dieser mitgeführt und in die Membran gestochen wird.

Zur Betätigung kann die Stechhilfe aber auch indirekt betätigbar sein. Dies bedeutet, dass sie nicht mit der Einrichtung zum Durchmischen verbunden ist, sondern sich beispielsweise an der Innenwand der Reaktionskammer befindet. Durch Betätigen der Einrichtung zum Durchmischen wird entweder der Vorratsraum derart bewegt, dass er gegen die Stechhilfe gedrückt wird, oder die zunächst flach an der Innenwand anliegende Stechhilfe wird, beispielsweise aufgrund einer scharnierartigen Befestigung, durch die einsetzende Bewegung der Einrichtung zum Durchmischen von dieser mitgenommen und so in den Innenbereich des Reaktionsraums ausgeklappt, wo sie schließlich mit der Membran in Berührung kommt und diese zerstört.

Der Vorteil einer innenliegenden Stechhilfe ist in der einfacheren Konstruktion zu sehen, da für die Stechhilfe keine Durchführungen durch den Reaktionsraum und ggf. die Dose benötigt werden. Auch die Bereitstellung und Betätigung einer separaten Betätigungseinrichtung entfällt, da die Stechhilfe zusammen mit der Einrichtung zum Durchmischen aktiviert wird. Anders ausgedrückt, die Einrichtung zum Durchmischen dient als Betätigungseinrichtung .

Es ist klar, dass alle angeführten Aus führungs formen nur beispielhafte Illustrationen der erfindungsgemäßen Grundidee sind, und keine Beschränkung der Erfindung darstellen. Es ist außerdem klar, dass die Beispiele, soweit technisch möglich und sinnvoll, auch miteinander kombiniert sein können, ohne den erfinderischen Gedanken zu verlassen.

Die Erfindung betrifft auch eine selbstkühlende Getränkedose.

Vorzugsweise ist das Kühlelement mit zumindest einer seiner Außenwände an zumindest einer der Innenwände der Dose fixiert, so dass es sich nicht frei im Inneren der Dose bewegen kann. Vorzugsweise können Dose und Kühlelement auch eine gemeinsame Wandung aufweisen. Besonders bevorzugt ist dies die Unterseite der Dose, welche durch eine entsprechend angepasste Außenwand des Kühlelements gebildet ist.

Eine nach erfindungsgemäßer Art konstruierte Dose weist den Vorteil auf, besonders schnell auf eine gewünschte Temperatur herunterzukühlen. Im Übrigen wird auf die vorstehenden

Erläuterungen verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Kühlen einer Getränkedose, wobei diese ein Kühlelement umfasst, welches einen Reaktionsraum mit einem ersten Reaktionsmittel und einen vollständig im Reaktionsraum angeordneten Vorratsraum mit einem zweiten Reaktionsmittel aufweist, wobei Reaktionsraum und Vorratsraum durch eine mechanisch zerstörbare, elastische und vorgespannte Membran voneinander getrennt sind. Zur Erläuterung des mechanischen Aufbaus und der Zusammenhänge wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden .

Erfindungsgemäß wird zum Erzielen einer Kühlreaktion die elastische und vorgespannte Membran mechanisch zerstört, und ein aktives Durchmischen des Reaktionsraumes mittels einer Einrichtung zum Durchmischen findet statt. Anders ausgedrückt, durch die zumindest teilweise Zerstörung der elastischen Membran wird die Trennung zwischen Vorratsraum und Reaktionsraum aufgehoben, und die beiden Reaktionsmittel kommen in gegenseitigen Kontakt. Um ein möglichst schnelles Herunterkühlen zu bewirken, ist es nötig, eine möglichst schnelle und gleichmäßige Durchmischung der beiden Reaktionsmittel zu erzielen, was in aktiver Art und Weise geschieht. „Aktiv" bedeutet hier, dass durch ein mechanisches Hilfsmittel, nämlich die Einrichtung zum Durchmischen, Turbulenzen im Inneren der Reaktionskammer erzeugt werden, und nicht lediglich langsam ablaufende Diffusionsprozesse zu einer Abkühlreaktion führen.

Durch das aktive Mischen ist ein deutlich schnelleres Abkühlen der Dose erreichbar.

Nach einer bevorzugten Aus führungs form wird die Membran durch das Befüllen mit dem zweiten Reaktionsmittel unter Zugspannung gesetzt, so dass sie beim mechanischen Zerstören selbsttätig weiterreißt. Anders ausgedrückt, die Membran, die erfindungsgemäß elastisch ist, dehnt sich im Wege des Befüllens mit dem zweiten Reaktionsmittel; dabei wird die Oberfläche des Vorratsraumes, der durch die Membran gebildet ist, unter Zugspannungen gesetzt. Dieser Prozess ist mit dem bekannten Befüllen eines Luftballons mit Gas oder Flüssigkeit vergleichbar. Wird der so befüllte, gespannte Ballon an einer Stelle auch nur geringfügig beschädigt, so reißt (platzt) er spontan ohne weiteres Zutun. Zugleich zieht sich die Membran, welche sich nunmehr wieder entspannen kann, stark zusammen und gibt so das Volumen des nun nicht mehr mit Wandungen umgebenen Vorratsraums frei.

Der Vorteil eines im Wege des Befüllens gedehnten Vorratsraumes liegt demnach in einer signifikanten Verbesserung der leichten Zerstörbarkeit der Membran (und somit der Wandungen des Vorratsraumes), da sich ein derartiger Vorratsraum nach einem geringfügigen initialen Beschädigen praktisch selbsttätig weiter zerstört (zerreißt) . Die Kontaktfläche zwischen den beiden Reaktionsmitteln ist dann deutlich größer als bei einer herkömmlichen, eingeritzten Trennmembran, da diese zwar eine Öffnung zum Austausch der Mittel bereitstellt, der Austausch aber nur langsam vor sich gehen kann, da er durch die verhältnismäßig kleine Öffnung ablaufen muss. Zudem werden durch das spontane Zerreißen der Membran die in ihr gespeicherten mechanischen Kräfte frei, die signifikant zu einer weiteren Durchmischung der beiden Reaktionsmittel beitragen.

Nach einer bevorzugten Aus führungs form wird das mechanische Zerstören erreicht, indem auf die Membran mittels einer Stechhilfe mechanische Kräfte einwirken, welche auf die Stechhilfe unmittelbar von außen, oder mittels der Einrichtung zum Durchmischen unmittelbar oder indirekt die Stechhilfe von innen bereitgestellt werden. Anders ausgedrückt, die benötigte initiale geringfügige Beschädigung der Membran wird mittels der weiter oben beschriebenen Stechhilfe erreicht. Diese kann, wie ebenfalls bereits oben beschrieben, unmittelbar von außen, oder unmittelbar oder indirekt mittels der Einrichtung zum Durchmischen aktiviert, also in Richtung der Membran bewegt, werden, um diese zu beschädigen. Es ist klar, dass hiermit eine Relativbewegung gemeint ist; so ist derselbe Effekt der Beschädigung dadurch erreichbar, dass die Membran des Vorratsraumes in Richtung der Stechhilfe bewegt wird, wobei dies bevorzugt durch Manipulieren mit der Einrichtung zum Durchmischen geschieht .

Nach einer Aus führungs form der Getränkedose ist diese wiederverschließbar, weist also einen Verschlussmechanismus auf, welcher von außen bedienbar ist und zu einem zumindest annähernd flüssigkeitsdichten Verschließen des Ausgusses führt. Auf diese Weise kann das Getränk noch vor dem Öffnen gekühlt und die Dose nach dem Öffnen wieder verschlossen werden.

Da derartige Mechanismen bewegte Teile aufweisen, ist es vorteilhaft, diese bewegten Teile so anzuordnen, dass sie nicht mit der Betätigung des Kühlelementes oder interferieren. Durch die Anordnung des Verschlusses auf der Oberseite und der zur Betätigung dienenden Komponenten des Kühlelements auf der Unterseite der Dose ist dies gewährleistet.

Wie dargelegt löst das erfindungsgemäße Kühlelement das aus dem Stand der Technik bekannte Problem des zu langsamen Abkühlens. Dies wird durch eine Optimierung der Kontaktflächen der beiden Reaktionsmittel, welche bei Kontakt zum Abkühleffekt führen, erreicht, indem der Vorratsraum eines der beiden Reaktionsmittel durch eine elastische und vorgespannte Membran gebildet ist, welche innerhalb des Reaktionsraums mit dem anderen Reaktionsmittel angeordnet ist, wobei durch ein von außen initiierbares Zerreißen der Membran eine sehr gute und schnelle Vermischung der beiden Reaktionsmittel ermöglicht ist. Figurenbeschreibung

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in Figuren gezeigten beispielhaften Aus führungs formen detailliert erläutert.

Figur 1 zeigt eine Getränkedose mit einer ersten Aus führungs form eines Kühlelements in einer Schnittansicht vor dem Ini ^¬ tiieren des Kühlvorgangs.

Figur 2 zeigt die Getränkedose nach Fig. 1 beim Einführen der

Stechhilfe .

Figur 3 zeigt die Getränkedose nach Fig. 1 beim Beschädigen der

Membran des Vorratsraumes.

Figur 4 zeigt die Getränkedose nach Fig. 1 beim Durchmischen des

Reaktionsraumes .

Figur 5 zeigt eine Getränkedose mit einer zweiten Ausführungs ^¬ form eines Kühlelements in einer Schnittansicht vor dem Initiieren des Kühlvorgangs.

Figur 6 zeigt die Getränkedose nach Fig. 5 beim Einführen der

Stechhilfe .

Figur 7 zeigt die Getränkedose nach Fig. 5 beim Durchmischen des

Reaktionsraumes . Figur 8 zeigt eine Getränkedose mit einer dritten Ausführungs ^¬ form eines Kühlelements in einer Schnittansicht vor dem Initiieren des Kühlvorgangs.

Figur 9 zeigt die Getränkedose nach Fig. 8 beim Auslösen der

Stechhilfe . Figur 10 zeigt die Getränkedose nach Fig. 8 beim Durchmischen des

Reaktionsraumes . Figur 11 zeigt eine Getränkedose mit einer vierten Ausführungs ^¬ form eines Kühlelements in einer Schnittansicht vor dem Initiieren des Kühlvorgangs.

Figur 12 zeigt die Getränkedose nach Fig. 11 beim Auslösen der

Stechhilfe.

Figur 13 zeigt die Getränkedose nach Fig. 11 beim Durchmischen des Reaktionsraumes.

Figur 14 zeigt eine Getränkedose mit einer fünften Ausführungs ^¬ form eines Kühlelements in einer Schnittansicht vor dem Initiieren des Kühlvorgangs.

Figur 15 zeigt die Getränkedose nach Fig. 14 beim Auslösen der

Stechhilfe .

Figur 16 zeigt die Getränkedose nach Fig. 14 beim Durchmischen des Reaktionsraumes. Figur 17 zeigt eine Getränkedose mit einer sechsten

Aus führungs form eines Kühlelements in einer Schnittansicht vor dem Initiieren des Kühlvorgangs.

Figur 18 zeigt die Getränkedose nach Fig. 17 in einer Draufsicht als Schnittansicht. Figur 19 zeigt die Getränkedose nach Fig. 18 beim Auslösen der

Stechhilfe während des Durchmischens des Reaktionsrau ^¬ mes .

In der Figur 1 ist eine Getränkedose mit einer ersten Aus führungs form eines Kühlelements in einer Schnittansicht vor dem Initiieren des Kühlvorgangs dargestellt.

Die Getränkedose 1 ähnelt zunächst einer herkömmlichen Dose, wie sie im Handel seit langer Zeit erhältlich ist. Sie kann ein Innenvolumen von beispielsweise 500 ml aufweisen, wobei 330 ml für das Getränk (nicht dargestellt) , und das restliche Innenvolumen für das Kühlelement 2 vorgesehen sind. Die Dose ist (wie auch alle nachfolgend dargestellten Dosen) mit dem Verschluss (ohne Bezugszeichen) nach unten dargestellt.

Das Kühlelement 2 umfasst einen von flüssigkeitsdichten Außenwänden 3 umschlossenen Reaktionsraum 4, in welchem ein erstes Reaktionsmittel aufbewahrbar ist (nicht dargestellt) . Das erste Reaktionsmittel ist bevorzugt ein Feststoff.

Das Kühlelement 2 umfasst außerdem einen Vorratsraum 5, in welchem ein zweites Reaktionsmittel bevorratbar ist (nicht dargestellt) . Dieses zweite Reaktionsmittel ist bevorzugt eine Flüssigkeit. Ferner enthält der Vorratsraum 5 eine optionale Gasblase 6, die beispielsweise durch ein inertes Gas oder Luft gebildet ist.

Reaktionsraum 4 und Vorratsraum 5 sind durch eine mechanisch zerstörbare Membran 7 voneinander getrennt. Demnach umschließt die Membran 7 das Volumen des vorliegend länglich ausgestalteten Vorratsraumes 5 und bildet im Wesentlichen dessen räumliche Begrenzungen. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist der Vorratsraum 5 vollständig im Inneren des Reaktionsraums 4 angeordnet. Anders ausgedrückt, der Reaktionsraum 4 umschließt den Vorratsraum 5 vollständig .

Die Membran 7 besteht aus einem flüssigkeitsdichten elastischen Material wie beispielsweise Gummi oder Kautschuk. Somit kann sie bei Bevorratung des zweiten Reaktionsmittels, vergleichbar mit einem Ballon, unter Zugspannung gesetzt werden. Das bedeutet, dass (ggf. incl. dem Volumen der Gasblase 6) mehr zweites Reaktionsmittel in den Vorratsraum 5 eingefüllt werden kann, als das Volumen des Vorratsraums 5 im entspannten Zustand erlaubt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Dehnbarkeit der Membran 7 weitet sich diese, so dass mehr zweites Reaktionsmittel einfüllbar ist, wobei die Membran 7 zunehmend unter Zugspannung gesetzt wird. Ggf. kann die Zugspannung auch ausschließlich oder zusätzlich durch die Gasblase 6 erzeugt werden, indem unter Druck ein entsprechend großes Volumen an Gas in den Vorratsraum 5 eingefüllt wird. Es ist klar, dass der Vorratsraum 5 nach dem Befüllen flüssigkeits- und gasdicht verschlossen sein muss.

Ferner weist das Kühlelement 2 eine von außen betätigbare Einrichtung zum Durchmischen 8 des Reaktionsraums auf. Diese hat die Aufgabe, eine mechanische Durchmischung des Innenraums des Reaktionsraumes 4 zu ermöglichen. Die dargestellte Ausführungs ^¬ form weist dazu einen drehbar in der obenliegenden Außenwand des Reaktionsraumes 4 gelagerten und diese durchtretenden, vorliegend einarmigen Rührhaken 9 auf. An dessen distalem Ende (ganz oben im Bild) ist ein manuell betätigbarer Griff 10 angebracht. Es ist klar, dass die Lagerung zumindest flüssigkeits- , vorzugsweise auch druckdicht sein muss, damit im Reaktionsraum enthaltene Flüssigkeit zu keinem Zeitpunkt nach außen gelangen kann. Dazu ist ein Septum 11 aus elastischem Material vorgesehen. Nach der gezeigten Aus führungs form ist dieses in einem Hohlraum zwischen zwei KunststoffScheiben angeordnet, welche ihrerseits den Außenabschluss des Kühlelements 2 bilden und dicht mit seinen Seitenwänden abschließen.

Um nun den Kühlvorgang zu initiieren, muss zunächst die Membran 7 zerstört werden, so dass erstes und zweites Reaktionsmittel miteinander in Kontakt kommen und die Kühlreaktion in Gang kommen kann. In Fig. 2 ist gezeigt, dass hierfür eine Stechhilfe 12, die vorliegend als Nadel ausgestaltet ist, in einen Kanal 13 eingebracht werden kann (kleiner Pfeil, Schritt 1) . Dieser Kanal 13 durchzieht sowohl den Griff 10, als auch den im Bild obenliegenden Außenabschluss des Reaktionsraums 4. Diese Stechhilfe 12 wie auch die anderen, weiter unten beschriebenen, dient bzw. dienen der Konzentration von Kräften zwecks vereinfachter Zerstörung der Membran.

Fig. 3 zeigt die Situation mit eingeführter Stechhilfe 12. Diese durchtritt nach dem Einführen (Schritt 2) nunmehr den Griff 10 und das Septum 11 und erreicht durch den Reaktionsraum 4 den Vorratsraum 5. Dort kann sie die vorgespannte Membran 7 beschädigen. Wie dargestellt penetriert die Stechhilfe 12 die Stelle des Vorratsraumes 5, in dem sich die Gasblase 6 befindet. Anschließend kann die Stechhilfe 12 wieder aus dem Kanal 13 entfernt werden (Schritt 3) .

Durch das Einstechen der Membran 7 zerreißt diese selbsttätig weiter, vergleichbar mit einem platzenden Ballon. Das im Vorratsraum 5 enthaltene zweite Reaktionsmittel kommt schlagartig mit dem im umgebenden Reaktionsraum 4 befindlichen, ersten Reaktionsmittel in Kontakt, und die Kühlreaktion beginnt.

Um die Kühlreaktion weiter zu beschleunigen, wird, wie in Fig. 4 gezeigt, nunmehr die Einrichtung zum Durchmischen 8 durch Rotation (Schritt 4) um ihre Drehachse betätigt. Die unten im Bild eingezeichneten kleinen gebogenen Pfeile symbolisieren Turbulenzen, die durch die Rotation im Inneren des Reaktionsraumes erzeugt werden. Somit wird dessen Inhalt aktiv durchmischt, und die Kühlreaktion kann besonders schnell und vollständig ablaufen . Nachdem sich das Getränk (nicht dargestellt) ausreichend aufgrund des Wärmeübergangs durch die Wand des Reaktionsraumes 4 hindurch abgekühlt hat, kann die Dose 1 umgedreht und mittels des Verschlusses geöffnet werden.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine weitere Ausführungsform, nach welcher die Stechhilfe 12 dauerhaft in der Dose 1 verbleibt. Ihr Kopf ist unter einer verformbaren Abdeckung (ohne Bezugszeichen) verborgen. Durch Drücken auf diese Abdeckung (Fig. 6, Schritt 1) erreicht sie den Vorratsraum (nicht dargestellt) und zerstört die Membran (nicht dargestellt) . Durch Betätigen der Einrichtung zum Durchmischen 8 (Fig. 7, Schritt 2) wird der Reaktionsraum 4 durchmischt. Gleichzeitig bricht die Spitze der Stechhilfe 12 aufgrund der Bewegung des Rührhakens 9 ab, so dass diese der weiteren Bewegung desselben nicht mehr im Weg ist. Die Stechhilfe kann dazu vorzugsweise eine Sollbruchstelle aufweisen. Nach einer alternativen Aus führungs form klappt die Spitze um, vorzugsweise ebenfalls um eine Sollknickstelle. Der Vorteil dieser Aus führungs form liegt in der einfacheren und sichereren Bedienbarkeit , da die Stechhilfe 12 nicht mehr aus der Dose 1 entfernt werden muss.

In den Fig. 8 bis 10 ist eine weitere Aus führungs form dargestellt, bei welcher die Stechhilfe 12 als Reißleine mit Haltering ausgestaltet ist. Wie aus Fig. 8 erkennbar verläuft die von außen zugängliche Reißleine an der Außenseite der Membran 7 entlang. Durch Ziehen am Haltering (Fig. 9, Schritt 1) zerreißt die Membran. Durch Betätigen der Einrichtung zum Durchmischen 8 (Fig. 10, Schritt 2) wird der Reaktionsraum 4 durchmischt. Eine andere Aus führungs form der Stechhilfe ist in den Fig. 11 bis 13 dargestellt. Demnach ist die Stechhilfe 12 als Hebel ausgestaltet. Wie in Fig. 11 erkennbar, ist der Drehpunkt beispielsweise im Bereich des Septums 11 angeordnet. Im Griff 10 ist eine längliche Vertiefung eingebracht, aus der ein Schieber 14 herausragt.

Durch Betätigen des Schiebers 14 in Pfeilrichtung (Fig. 12, Schritt 1) kippt der Hebel um, und die Spitze der Stechhilfe 12 penetriert die Membran 7, welche zerreißt. Anschließend kann mittels der Einrichtung zum Durchmischen 8 der Reaktionsraum 4 durchmischt werden (Fig. 13, Schritt 2) . Bei der gezeigten Konstruktion ist die Spitze der Stechhilfe 12 nach dem Betätigen des Schiebers 14 derart in die Nähe der Drehachse der Einrichtung zum Durchmischen 8 gekippt, dass sie die Rotation derselben nicht behindert. Dies wird erreicht, indem der drehachsennahe, quer zur Längsachse verlaufende Abschnitt des Rührhakens 9 weiter in Richtung der Längsachse angeordnet ist als die Spitze der Stechhilfe 12. Ein mögliches Schleifen der Spitze an der Drehachse ist hingegen unproblematisch.

Der Vorteil dieser Aus führungs form liegt in der einfachen Bedienbarkeit und dem Verbleib der Stechhilfe 12 an der Dose 1. Eine weitere Aus führungs form der Stechhilfe ist in den Fig. 14 bis 16 dargestellt. Nach dieser Aus führungs form umfasst die Einrichtung zum Durchmischen 8 einen axial verschiebbar in einer Außenwand des Reaktionsraumes 4 gelagerten und diese durchtretenden Stab 15 auf, an dessen proximalem (innenliegendem) Ende eine Mischstruktur 16 angebracht ist, und an dessen distalem (außenliegenden) Ende ein manuell betätigbarer Griff 10 angebracht ist.

Nach dieser Aus führungs form ist die Stechhilfe 12 vollständig im Inneren des Reaktionsraumes 4 angeordnet, und sie ist unmittelbar mittels der Einrichtung zum Durchmischen 8 von innen betätigbar.

Wie in Fig. 14 erkennbar durchtritt der Stab 15 das dichtende Septum 11. Die axiale Richtung durchzieht die Dose 1 im Bild in vertikaler Richtung (Längsachse) .

Zum Zerstören der Membran 7 wird die Einrichtung zum Durchmischen 8 mittels des Griffes 10 parallel zur Längsachse in axialer Richtung aus der Dose gezogen (Fig. 15, Schritt 1) . Die an ihrem distalen Ende ebenfalls angeordnete Stechhilfe 12 nähert sich so der Membran 7 und zerstört sie. Aufgrund der Vorspannung der Membran 7 und ihrer plötzlichen Entspannung nimmt sie nur noch wenig Platz in Anspruch, so dass sie den nachfolgenden Mischvorgang (Fig. 16, Schritt 2) nicht behindert. Dieser wird durchgeführt, indem die Einrichtung zum Durchmischen 8 mehrmals in axialer Richtung hin und her bewegt wird. Die Mischstruktur 16, die vorliegend als Lochplatte ausgebildet ist, lässt einen Teil des Gemenges aus erstem und zweitem Reaktionsmittel durch ihre Öffnungen passieren, wodurch Turbulenzen erzeugt werden, welche das Mischen in gewünschter Weise begünstigen. Eine andere Aus führungs form der Stechhilfe ist in den Fig. 17 bis 19 dargestellt. Nach dieser Aus führungs form ist die Stechhilfe 12 vollständig im Inneren des Reaktionsraumes 4 angeordnet, und sie ist indirekt mittels der Einrichtung zum Durchmischen 8 von innen betätigbar.

Fig. 17 zeigt, dass die Stechhilfe 12 in Form von drei in Richtung des Reaktionsrauminneren weisenden Schneiden vorliegt, und an der inneren Wandung des Reaktionsraums 4 angebracht ist. In der Schnittansicht nach Fig. 18 ist erkennbar, dass die Scheiden der Stechhilfen 12 zunächst an die Wandung des Reaktionsraums 4 angeklappt sind. Vorzugsweise sind zwei Stechhilfen 12 im Reaktionsraum 4 vorhanden, welche in entgegengesetzter Richtung angeklappt sind. Somit ist die Membran 7 vor unbeabsichtigter Beschädigung geschützt. Wird die Einrichtung zum Durchmischen 8, wie in Fig. 19 gezeigt, in Rotation versetzt (Schritt 1), so nimmt der Rührhaken 9 mit seinen längsaxial verlaufenden Armen (in der Fig. 19 senkrecht zur Bildebene) die Schneiden der Stechhilfe 12 mit, so dass diese in den Innenraum des Reaktionsraumes 4 hineinragen und dabei die Membran 7 zerstören können.

Bezugs zeichenliste

1 Getränkedose, Dose

2 Kühlelement

3 Außenwände

4 Reaktionsraum

5 Vorratsraum

6 Gasblase

7 Membran

8 Einrichtung zum Durchmischen 9 Rührhaken

10 Griff

11 Septum

12 Stechhilfe

13 Kanal

14 Schieber

15 Stab

16 Mischstruktur