188480. lajstromszámú szabadalom • Szerkezet körülhatárolt tértartományok egyszeri lehűtésére
1 188 480 2 A találmány tárgya szerkezet körülhatárolt tértartományok, különösen üdítő és/vagy alkoholos italok, példaképpen kólatartalmű italok, sörök és hasonlók felhasználást közvetlenül megelőző rövid idejű egyszeri lehűtésére cseppfolyós hűtőközeg elpárologtatásával történő hőelvonás útján, amely egy cseppfolyós halmazállapotú hűtőközeggel töltött, célszerűen nyomástartó edényként kiképzett tartály, a lehűtendő tértartománnyal, különösen folyadékkal hőkicserélő kapcsolatban álló elpárologtató térrészt, valamint a tartály és az elpárologtató térrész és/vagy az utóbbi és a környező légtér közé beiktatott nyitható elzárószervet tartalmaz, aholis a hűtőközeget tartalmazó tartály és a hozzá csatlakozó elpárologtató térrész egyaránt magában a lehűtendő folyadék tárolóedényével, különösen fémlemezanyagú dobozával körülhatárolt lehűtendő tértartományban van elhelyezve. Körülhatárolt tértartományok, különösen üdítő és/ /vagy alkoholos italokat tartalmazó dobozok tartalmának a felhasználást közvetlenül megelőző rövid idejű egyszeri lehűtésére számos szerkezeti megoldás és konstrukciós kialakítás vált ismertté. Az ismert megoldások első csoportját olyan szerkezetek képezik, amelyeknél az egyszeri lehűtés céljából elpárologtatandó hűtőközeg és/ vagy az elpárologtató térrész a lehűtendő tértartományon kívül helyezkedik el. Ilyen megoldást ismertetnek pl. a 3 553 976, a 3 842 617, a 3 987 643 és 4 054 037 sz. Amerikai Egyesült ÁUamok-beli szabadalmi leírások. Az ismertté vált szerkezeti megoldások egy további csoportját képezik az olyan kialakítások, amelyeknél lényegében nincsen külön a lehűtendő tértartománnyal jó hőkicserélő kapcsolatban álló elpárologtató térrész kialakítva, hanem maga a hűtőközeget tartalmazó tartály helyezkedik el a lehűtendő tértartomány belsejében, és az elpárologtatás (a hűtési folyamat iniciálásakor) a tartály és a külső légtér közvetlen összenyitásával történik. A lehűtendő térrészből az elpárologtatáshoz szükséges hőmenynyiség közvetlenül a tartályfalon keresztül vonódik el. Ilyen szerkezeti kialakításra példaképpen megemlítjük a 3 320 767, 3 417 573, 3 494 141, 3 494 142, 3 494 143, 3 696 633, 3 726 106, 3 852 975 és 3 919 856 lsz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokból megismerhető megoldásokat. Az elsőként említett megoldásváltozatok részben nagyméretű, nehézkes, külön egységként kialakított, tehát nem használat után eldobható hűtőközegtartályt tartalmaznak, ezáltal nyilvánvalóan nem az egyszeri felhasználásra szánt tömegáruk kategóriájába tartozó megoldások. Másik esetben, ahol pl. az elpárologtató térrész a lehűtendő tértartományt körülvevő módon van elhelyezve, a hűtőközeg elpárologtatásához szükséges hőmennyiségnek csak egy hányada vonódik el a lehűtendő tértartományból, míg a többi hő elvonása az adott célú hűtőközeghasznosítás szempontjából veszteséget jelentő módon a külső környezettől vonódik el. A másodikként felsorolt megoldáscsoport működésének hatásmechanizmusa a következő: Az állandó nyomáson történő forrás egy meghatározott, az elpárolgó hűtőközegre jellemző hőmérsékleten, a forrásponton zajlik le. A külső, lényegében állandó hőmérséklet mellett a hűtőközeg azáltal jön forrásba, hogy kezdeti magasabb nyomását expandáltatás révén a légköri nyomáshoz közelítjük. Ha a folyamat adiabatikus lenne, akkor a rendszert állandó külső hőmérsékleten tartva a nyomás mindaddig állandó maradna, amíg a teljes cseppfolyós hűtőközegmennyiség el nem forr. A valóságban azonban a termodinamika második főtétele és a hűtőközeg-hűtőközegtartály együttes által a környezettől hőcsere révén történő hőelvonás miatt az elpárologtató rendszert körülvevő (lehűtendő) tér hőmérséklete, és ezzel a forrási állapothoz tartozó nyomás is csökken. Ily módon a nyomás csökkenésével a forráspont is csökken, és ezzel a párolgáshoz szükséges hőmennyiség növekszik. A lehűtési folyamat tehát elvben felgyorsulna, ha azt a hőátadás sebessége nem korlátozná. Minthogy itt azonban a hőcserélőfelület korlátozott, és kedvezőtlen geometriai elhelyezkedése miatt a hőmérsékletgradiens is alacsony, az említett ismert megoldások akadályozzák a hűtési folyamat kívánt gyors lefolyását. Ismeretes végül egy olyan további megoldáscsoport, amelynél a fenti hiányosságot már részben figyelembevették. A 3 309 890, 3 326 013, 3 525 236, 3 636 726 és 3 759 060 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokból ismertté vált szerkezeti kialakítások közös jellemzője, hogy legalább az elpárologtató térrész, de számos esetben maga a hűtőközegtartály is a lehűtendő tértartományban helyezkedik el, és ezzel kedvezőbb feltételeket teremt a lehűtési folyamat fentebb vázolt minél gyorsabb lefolyását eredményező hőcsere számára, így pl. különösen a 3 759 060 sz. (Chase) és 3 525 236 sz. (Solhkhah) Amerikai Egyesült Államok-bpli szabadalmi leírásokból ismertté vált megoldásokból már érzékelhetők a minél intenzívebb hőcsere elősegítésére irányuló törekvések. Mindezek ellenére megállapítható, hogy még a fenti ismert megoldások sem igazán kedvezőek a hőcsere feltételei szempontjából, és ugyanakkor gyártástechnológiai hátrányaik is vannak. A találmány célja olyan szerkezet kialakítása, amely mentes az ismert korábbi megoldások fentebb felsorolt hátrányaitól, és igen kedvező hőcsere-feltételek biztosítása mellett egyidejűleg tömeggyártás szempontjából is kedvező konstrukciós felépítés kialakítására ad lehetőséget. A kitűzött célt olyan tárgyi szerkezet kialakításával és alkalmazásával érjük el, amelynél találmányunk szerint a cseppfolyó hűtőközeget, különösen freont tartalmazó forgástestalakú tartály a tárolóedényként kiképzett lehűtendő tértartomány középtengelyével lényegében egytengelyűén van elhelyezve, és a tartályt körülvevő, lényegében azzal egytengelyű forgástestpalást mentén többmenetű csőkígyóként vagy egyéb módon kialakított járatként kiképzett elpárologtató térrész a tartály és a tárolóedény, különösen fémlemezanyagú doboz falától egyaránt térközzel van a lehűtendő tértartományban elhelyezve. Az ilyen találmány szerinti szerkezet a hőcserefeltételek maximálásával megnövelt hatásfokot, továbbá egyszerű gyárthatóságot eredményez, és az egészségügyi, higiéniai szempontok jobb figyelembevételét teszi lehetővé. Előnyösnek bizonyultak az olyan találmányunk szerinti szerkezetek, amelyeknek célszerűen alumínium vagy egyéb fémanyagú csőből tekercselt többmenetű csőkígyóként, vagy elődomborított, összesajtolt lemezelemekből kialakított járatként kiképzett felületnövelt elpárologtató térrésze van. A találmány szerinti szerkezet célszerű kiviteli alakjai esetében az elpárologtató térrészt képező járat, különösen csőkígyó egyik vége egy a tartály és az elpárologtató térrész közé manuálisan nyitható elzárószervként beiktatott szelephez van egy kapilláriscsövön keresztül csatlakoztatva, míg a járat, különösen csőkígyó másik vége szabad kiömlőkeresztmetszetű nyí5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
