CN100569156C - 向单杯供应调饮料机的调饮料容器配送水量经计量的热水的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于向单杯供应饮料配送器的调饮料容器(16)配送水量经计量的热水的系统。该系统包括：容纳未加热的水源的一储存箱(10)和一配送箱(12)。一输送管(14)在一中间水平高度(L)处与调饮料容器和配送箱连通，该中间水平高度将配送箱的内部划分成上、下隔舱(12a、12b)。上隔舱(12a)的容积与经计量的水体积相等。一通风阀(26)通过一通风管(28)与上隔舱连通。一供应管(38)将储存箱(10)连接于下隔舱(12b)。一空气泵(30)被布置成向上隔舱输送加压空气。所述供应管中的一水泵(36)被布置成从储存箱向下隔舱输送水。一加热器(34)加热被容纳在配送箱中的水。一传感机构产生指示配送箱中的水温和水位的诸控制信号。一控制器(58)由传感装置所产生的控制信号启动，并响应于一调制信号(60)而工作，该信号操纵所述水泵和空气泵(30、36)与通风阀的打开和关闭相协作，从而用从下隔舱被置换上来的加热的水将配送箱的上隔舱充满并将如此置换上来的加热的水从上隔舱排向调饮料容器。

Description

向单杯供应调饮料机的调饮料容器配送水量经计量的热水的系统

优先权信息

本申请是序列号未知的美国专利申请的部分延续申请，前述申请是2004年4月26日提交的美国专利申请10/832,474的部分延续申请，而美国专利申请10/832,474又是2003年12月12日提交的美国专利申请10/734,657的部分延续申请。

技术领域

本发明总的涉及具有调饮料容器的类型的调饮料机，该调制机的结构和尺寸被设置成可接纳和插入可丢弃的一次性饮料筒；以及那些接纳可丢弃的一次性饮料容器的调制机，该容器具有被限制在薄膜介质层中的可溶解饮料材料。本发明尤其关注于用于向这样的调饮料容器配送水量经计量的热水的系统，以浸泡这样的饮料筒或容器中的可溶解饮料材料。

背景技术

美国专利6,142,063所揭示的热水配送系统正被广泛应用。虽然可以以足够的计量精确度来操作这样的系统，但要将它们的某些计量组件制造成具有获得较高的计量精确度所需的精度较困难。另外，当处理含有较高矿物质水平的水时，计量组件的精度和可靠性会受到矿物沉淀物的损害。

虽然其它的配送系统采用比较不易受矿物沉淀物损害的比较廉价的组件，但这样的优点远远无法弥补所减少的配送精度和可靠性。

因此，存在一种改进热水配送系统的需要，该系统不仅采用基本上可抵抗矿物沉淀物的成本较低的组件，而且可以始终以较高的配送精确度对其进行操作。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于向使用一次性饮料筒或容器的单杯供应饮料配送器的调饮料容器配送水量经计量的热水的系统。该系统包括：用于容纳未加热的水的供应源的储存箱，以及一分离的配送箱，配送箱的容积与储存箱相比大大减少。一输送管在一中间水平高度处与调饮料容器和配送箱连通，该中间水平高度将配送箱的内部划分成上、下隔舱，上隔舱的容积与在一调制循环过程中要配送给调饮料容器的热水的经计量的水体积相等。上隔舱通过一通风管连接于一通风阀，并通过一空气管连接于一空气泵。通风管和空气管可独立且直接地连接于配送箱，或者可以与连接于配送箱的一共用总管相连。

一供应管将储存箱连接于配送箱的下隔舱，而供应管中的一水泵从前者向后者供应水。一水加热器加热被容纳在配送箱中的水。将传感器放置在关键位置以产生指示配送箱中的水温和水位的诸控制信号。一控制器由传感器控制信号和用户所产生的调制信号启动。水泵和空气泵、加热器以及通风阀响应于来自控制器的命令信号而工作，从而用加热的水将配送箱的上隔舱充满，这一加热的水是从配送箱的下隔舱被通过供应管接收的来自储存箱的未加热的水置换而来的，同时通过输送管向调饮料容器排空上隔舱。

现在将参照附图详细描述其它的特性和特征。

附图说明

图1是根据本发明的第一个实施方式的系统的示意图；

图2是根据本发明的第二个实施方式的系统的示意图；以及

图3是根据本发明的第三个实施方式的系统的示意图。

具体实施方式

首先参见图1，根据本发明的系统具有：可拆卸的和可再灌装的用于未加热的水的储存箱10，以及小得多的配送箱12。通常，储存箱10可容纳大约1.7升的水，配送箱12可容纳大约700毫升。输送管14一端与一次性调饮料机的调饮料容器16连通，而其相反端在中间高度“L”处与配送箱12连通，该中间高度将配送箱的内部划分成上和下隔舱12a、12b。上隔舱12a的容积与经计量的、在调制循环中要输送给调饮料容器的热水的水体积相等。

调饮料容器16是例如美国专利6,079,315中所述的类型，该文件的内容结合于此作为参照。调饮料容器适于接纳含有干燥的可溶解饮料材料的过滤筒18，并且将进口和出口探针20、22插入过滤筒。进口探针连接于输送管14并可用来自上隔舱12a的水量经计量的热水将干燥的饮料材料浸湿。出口探针是用于将所生成的调制好的饮料向下导入杯子24等之中。或者，对于容器系统，调饮料容器包括用来将容器固定在位的装置，其进口和出口分别可在容器的进口侧和出口侧操作。从进口或诸进口进入的水通过过滤介质的进口侧，将饮料材料溶解，从而制成饮料，而饮料流出过滤介质的出口侧并随后经过出口或诸出口。

通风阀26通过通风管28连接于上隔舱12a并连接于储存箱10。可操作空气泵30以将压缩空气通过空气管32输送给上隔舱12a。

加热器34工作以加热容纳在下水箱隔舱12b中的水。水泵36用于将补充水通过供应管38从储存箱10泵送到配送箱12的下隔舱12b。止回阀40使流体可从储存箱10流出但不能回流。水泵36和配送箱12之间的止回阀41防止流体从配送箱12返流回储存箱10。

出于将在以下变得明显的原因，通风管28的流动容量较佳地比供应管38小。

将诸传感器放置在系统中的关键位置处以监测操作情况并产生有代表性的控制信号。这些传感器包括：产生代表下水箱隔舱12b中的水温的控制信号44的温度传感器42；通过测量供应管38的水泵输送侧的压力而产生代表配送箱12中的压力的控制信号48的压力传感器46；如果储存箱10中的水温下降到预选的最小值以下就产生控制信号52的水位传感器50；以及产生表示调饮料容器装载有筒或容器而可以使用并可以开始调制循环的控制信号56的状态指示器54。

控制器58由以上所述的控制信号而启动。控制器向控制面板62提供一个状态信号64，表示系统是否以及何时准备好进行调制。控制器可响应于在控制面板上所产生的调制信号60而工作，以在调制循环过程中操作该系统。

在典型的调制循环过程中，控制器58将分别处理信号66、68、70和72，从而以下述步骤操作通风阀26、空气泵30、水泵36和加热器34：

(i)打开通风阀26；

(ii)启动水泵36以将未加热的补充水从储存箱10泵送到配送箱12的下隔舱12b中，从而将加热过的水从下隔舱12b向上置换到上隔舱12a中；

(iii)接通加热器34以加热容纳在下隔舱12b中的水；

(iv)当上隔舱12a注满时将水泵36关闭，而来自压力传感器46的信号48表示配送箱12中因水被导入较小的通风管28而压力上升；

(v)关闭通风阀26；

(vi)启动空气泵30以将压缩空气输送给上水箱隔舱12a，从而将热水从此处置换到调饮料容器16中以将过滤筒18(或者在容器系统中是容器)中的饮料材料浸湿。在将水输送给调饮料容器的过程中，压力传感器46将传感配送箱12中上升的压力，且其控制信号48将在隔舱12a排空且空气在最终清洗过程中通过管道14经调饮料容器逸出时记录一个压降；以及

(vii)在程序设置的延迟之后关闭空气泵30以适应上述清洗。

当上隔舱12a排空时，可以在阶段(i)之前生成调制信号60。则系统将从阶段(i)到(vii)循环。在停止水泵的结束阶段(iv)处，会通过关闭通风阀26将超出上隔舱12a的容积的任何输送给配送箱12的水接纳并限定在通风管28中。这些多余的水不会被排回配送箱12，直到通风阀26再次打开为止，因此也就不会对向调饮料容器输送的精度产生不利影响。

或者，当配送箱12的上隔舱12a已经充满了被加热到选定的调制温度时，可在阶段(iv)和(v)之间生成调制信号60。系统将从阶段(v)循环到(vii)，再从阶段(i)循环到(iv)。这一替换方案使生成调制信号和开始将水输送给调饮料容器之间所占用的时间最少。然而，下一个调制循环必须延迟在完成调制循环之后重新将配送箱12充满补充水所需的时间。

在再一个替代方案中，当因为水泵工作的时间比将配送箱12的隔舱12a完全充满所需的时间短而引起上水箱隔舱12a只是部分地充满到水平高度L时，控制器58将在阶段(iv)中中断水泵36的工作。在例如8盎司的正常的全容量输送过程中，控制器58记录、存储和平均充满隔舱12a所需的时间。随后就可通过调制信号60选择部分的水量。当选择好部分的水量之后，控制器58将调整水泵36在阶段(iv)的过程中的运行时间以根据时间而非压力传感器46所监测到的压力升高来传送所需的容量。这样，举例来说，通过将水泵36定时为只运行输送8盎司全容量所需平均运行时间的75％就可输送6盎司的容量。通过适当地调节水泵36的运行时间可以类似地输送其它的容量。在开始调制循环时，调制信号再次启动水泵以完成阶段(iv)并继续从阶段(v)进行到(vii)并从阶段(i)进行到阶段(iv)的另一次中断。对于这一替代方案，连续的调制循环延迟了部分地充满隔舱12a所需的时间，而在产生调制信号和开始向调饮料容器送水之间所占用的时间延迟了完全充满隔舱12a所需的时间。

作为对在阶段(iv)中对水泵36的中断的替代方案，可以将温度传感器43放置在配送箱12中的水平高度L’处。当从下水箱隔舱12b被替换上来的加热好的水达到高度L’时，传感器43将发出控制信号45。如果调制信号60选择设置在高度L’处的部分容积时，控制器58将通过在阶段(iv)的过程中停止水泵36而对控制信号45作出反应。

除了如在供应管38中所示地放置压力传感器46以外，还可将该传感器置于输送管14、通风管28、空气管32或配送箱12中。这些定位可提供代表配送箱12中的压力的信号，类似于图1中所示。

除了采用来自压力传感器46的表示压力上升以结束阶段(iv)的信号48以外，还可以采用传感器74来生成表示通风管28中有水的信号76。传感器74可为响应于从隔舱21a进入通风管的水的温度升高的类型，或者它可以响应于通风管中的水流。可以使用诸如热电偶电热调节器之类的温度传感元件来监测水平高度正在上升的热水。诸如簧片开关、流量传感器、响应于水的导电性的传感器或其它高度传感器械之类的高度或流量测量装置也可用于监测通风管28中水量增加。

根据本发明的第二个实施方式在图2中示出。第二个实施方式中与第一个实施方式相同的组件用同样的标号来表示。

在第二个实施方式中，因为有了与空气泵30的电源串联的传感电阻78，将第一个实施方式中的压力传感器46取消，空气泵30由直流电动机驱动。传感电阻78上的压降直接与空气泵的电流成正比，且将指示出功率消耗增加，这表示负荷更高或做功量增加。控制信号80将功率消耗的变化传递给控制器58。

响应于调制信号60，图2的系统中的控制器58开始工作以关闭通风阀26并同时操作水泵36和空气泵30。当将加热了的水从隔舱12b置换到隔舱12a中时，空气从隔舱12a中被置换出来。被置换的空气同被空气泵30泵送进隔舱的空气一起通过通风管28排出。空气通过通风管28的排出使空气泵上的工作负荷降低，使之可以在相对较低的功率消耗水平下工作。然而，当隔舱12a最终注满水之后，空气泵的功率消耗上升到第二高的水平，这是相反于空气而通过通风管28将水排出所需的做功量增加所导致的。响应于表示该上升的功率消耗水平的上升的控制信号80，控制器将通风阀26关闭并停止水泵36。这时，空气泵30的连续工作使空气将隔舱12a中的水通过输送管14置换到调饮料容器16中。

当隔舱12a排空、且空气从输送管14通过调饮料容器16和被刺破的筒或容器排出时，所需的泵送空气的做功量的减少将导致传感电阻78中的压降的下降。控制器58将这一突然的电压变化理解成配送水的过程完成，并将保持空气泵30再工作一段较短的时间，例如大约3秒，从而将输送系统中的水清扫干净。

除了传感电阻78’串联于水泵36的电源以外，图3所示的第三个实施方式类似于图2所示的实施方式。传感电阻78’的压降还是直接与水泵的电流成正比，并且将指示出配送箱12的上隔舱12a充满水且水被推入通风管28中时功率消耗的增加。控制信号80’将水泵的电力消耗的变化传送给控制器58。

除了在阶段(iv)中水泵36响应于表示在上水箱隔舱12a中充满水时水泵功率消耗上升的控制信号80’而启动以外，第三个实施方式的调制循环与第一个实施方式相同。

在阅读了以上的描述之后，那些熟悉本领域技术的人员会知道，通过简单地停止或取消加热器34和温度传感器42，本发明的系统也可用于输送未加热的水。

Claims (24)

1.一种用于向单杯供应饮料配送器的腔室配送水量经计量的水的系统，所述系统包括：

一储存箱，该储存箱容纳水源；

一配送箱；

一输送管，该输送管在一中间水平高度处与所述腔室和所述配送箱连通，该中间水平高度将配送箱的内部划分成上、下隔舱，所述上隔舱的容积与所述经计量的水体积相等；

一通风阀，该通风阀通过一通风管与所述上隔舱连接；

一供应管，该供应管将所述储存箱连接于所述下隔舱；

一空气泵，该空气泵向所述上隔舱输送加压空气；

所述供应管中的一水泵，该水泵从所述储存箱向所述下隔舱输送水；

传感装置，该传感装置产生指示所述配送箱中水位的诸控制信号；以及

一控制器，该控制器由所述传感装置所产生的控制信号启动，并响应于一输送信号而工作，该输送信号配合所述通风阀的打开和关闭操纵所述水泵和空气泵以用从所述下隔舱被置换上来的水充满配送箱的上隔舱，并将如此置换上来的水从所述上隔舱排向所述腔室。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器可按以下次序操作：

(i)打开所述通风阀；

(ii)启动所述水泵以将未加热的补充水从所述储存箱泵送到所述配送箱的所述下隔舱中，从而将加热过的水从所述下隔舱向上置换到所述上隔舱中；

(iii)接通加热器以加热容纳在所述下隔舱中的补充水；

(iv)当上隔舱注满时将所述水泵关闭；

(v)关闭所述通风阀；

(vi)启动空气泵以将加压空气输送给所述上水箱隔舱，从而将热水从此处置换到所述腔室中；以及

(vii)关闭所述空气泵。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述输送信号在操作阶段(i)之前生成。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述输送信号在操作阶段(iv)和(v)之间生成。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述输送信号在操作阶段(v)的一次中断时生成。

6.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述传感装置包括用于传感所述配送箱中的压力的装置。

7.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述传感装置包括用于感测所述通风管中存在水的一传感器。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述传感器是响应于温度的。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述传感器是响应于所述通风管中的水的流量的。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述传感器是响应于所述通风管中的水的导电性的。

11.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述传感装置包括用于测量所述配送箱中的水温的一传感器。

12.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述传感装置包括响应于所述储存箱中的水位的一水位传感器。

13.如权利要求2所述的系统，其特征在于，在阶段(iv)中，当所述上隔舱部分被充满时所述控制器启动所述水泵。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述控制器在按照完全将所述上隔舱充满所需的时间的一个百分比计算出的一时间段结束之后停止所述水泵。

15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，在所述上隔舱中的加热的水达到所述中间水平高度之上的一第二水平高度时所述控制器停止所述水泵。

16.如权利要求15述的系统，其特征在于，所述控制器可通过在所述配送箱中的所述第二水平高度处的一温度传感器所产生的一控制信号来停止所述水泵。

17.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括加热器，该加热器用于加热被容纳在所述配送箱中的水。

18.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器可按以下次序操作：

(i)打开所述通风阀；

(ii)启动所述水泵以将补充水从所述储存箱泵送到所述配送箱的所述下隔舱中，从而将水从所述下隔舱向上置换到所述上隔舱中；

(iii)当上隔舱注满时将所述水泵关闭；

(iv)关闭所述通风阀；

(v)启动空气泵以将加压空气输送给所述上水箱隔舱，从而将水从此处置换到所述腔室中；以及

(vi)关闭所述空气泵。

19.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气泵是电动的，当输送给所述上隔舱的空气是从所述上隔舱通过所述通风管排放时所述空气泵的动力消耗处于一第一水平，而当所述上隔舱中充满水且所述空气输送是用来将水从所述上隔舱置换出来时所述动力消耗处于一较高的第二水平。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述传感装置包括用来感应所述空气泵的动力消耗水平并产生一代表所述水平的一控制信号的电阻装置。

21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，响应于所述输送信号，所述控制器打开所述通风阀并开始同时操作所述水泵和空气泵以将水从所述下隔舱置换到所述上隔舱中，同时通过所述通风管从所述上隔舱排出空气，由此将所述空气泵的动力消耗保持在所述第一水平上，以及，响应于来自所述电阻装置、表示所述空气泵的动力消耗已经上升到所述第二水平的一控制信号，所述控制器关闭所述通风阀并停止所述水泵，同时继续操作所述空气泵，从而通过所述输送管将水从所述上隔舱置换到所述腔室中。

22.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水泵是电动的，当输送给所述下隔舱的水将水置换到所述上隔舱中且这样置换的水将空气从所述上隔舱中通过所述通风管置换出时，所述水泵的动力消耗处于一第一水平，而当所述上隔舱中充满水且水从所述上隔舱被置换到所述通风管时，所述动力消耗处于一较高的第二水平。

23.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述传感装置包括用来感应所述水泵的动力消耗水平并产生一代表所述水平的一控制信号的电阻装置。

24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，响应于所述输送信号，所述控制器打开所述通风阀并开始操作所述水泵以将水从所述下隔舱置换到所述上隔舱中，同时通过所述通风管从所述上隔舱排出空气，由此将所述水泵的动力消耗保持在所述第一水平上，以及，响应于来自所述电阻装置、表示所述水泵的动力消耗已经上升到所述第二水平的一控制信号，所述控制器关闭所述通风阀、停止所述水泵并启动所述空气泵，从而通过所述输送管将水从所述上隔舱置换到所述腔室中。

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