CN110072801B - 用于碳酸软饮料设备的单罐碳酸化 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳酸饮料分配器，该碳酸饮料分配器包括用于存储碳酸水的罐、二氧化碳源和释放阀，所述释放阀被配置成从所述罐中释放气体。可致动所述释放阀以混合所述罐的内容物，以增加所述罐中的温度均匀性和二氧化碳均匀性。所述罐可包括传感器以监测所述水的温度以及溶解在其中的二氧化碳的量。

Description

用于碳酸软饮料设备的单罐碳酸化

技术领域

本发明的实施方案整体涉及饮料分配，包括例如碳酸软饮料设备。

背景技术

碳酸软饮料设备可通过使用碳酸化罐来生产软饮料。目前的碳酸化系统使用多个罐来满足饮料的规格。

发明内容

在一些实施方案中，碳酸饮料分配系统包括罐，该罐被配置成保持一定体积的水。水中可溶解有二氧化碳。在一些实施方案中，罐可热联接到蒸发器盘管。蒸发器盘管可用于从罐和其中容纳的内容物中除去热量。在一些实施方案中，罐可联接到二氧化碳源。二氧化碳源可被配置成将二氧化碳递送到罐容积中。在一些实施方案中，罐可联接到水源。水源可向罐容积中添加水。水源可包括泵，该泵被配置成将水泵送至罐容积中。在一些实施方案中，罐包括释放阀，该释放阀被配置成从罐中释放气体。在一些实施方案中，分配阀可操作地联接到罐以从罐分配碳酸饮料。

在一些实施方案中，罐包括二氧化碳传感器。二氧化碳传感器可确定溶解在水中的二氧化碳的量，并且还可确定存在于水上方的空间中的二氧化碳的量。传感器可直接或间接地确定二氧化碳的量。传感器可以是例如红外发射器和红外接收器，

在一些实施方案中，当二氧化碳传感器确定溶解在水中的二氧化碳水平在阈值范围之外时，联接到罐的释放阀打开。

在一些实施方案中，系统还可包括糖浆源。糖浆源可将糖浆添加到从罐中分配的碳酸饮料中。在一些实施方案中，糖浆源可包括糖浆管，该糖浆管被配置成从糖浆源输送糖浆。在将糖浆添加到碳酸饮料之前，糖浆管可穿过罐以冷却糖浆。

在一些实施方案中，罐包括可操作地联接到释放阀的控制器和传感器。当从传感器接收到信号时，控制器可致动释放阀。在一些实施方案中，控制器可致动释放阀一段致动周期。可基于将溶解在水中的二氧化碳的浓度和阈值范围进行比较来确定致动周期。

在一些实施方案中，当罐中的水的量小于预定液位时，系统可将水泵送至罐中。在将水添加到罐中之后的延迟时间，释放阀可打开。除此之外或作为另外一种选择，在分配阀被致动之后的延迟时间，释放阀可打开。延迟时间可以是例如60秒。在一些实施方案中，周期性地打开释放阀。

在一些实施方案中，泵是低压泵，并且罐具有介于6升和15升之间(包括6升和15升)的罐容积。罐可具有罐压力。罐压力可介于第一压力和第二压力之间。第一压力可为约50PSI，并且第二压力可为约60PSI。

在一些实施方案中，没有罐设置在罐容积内。

在一些实施方案中，从碳酸饮料分配系统分配碳酸饮料的方法包括在第一时间确定溶解在饮料分配系统中容纳的水中的二氧化碳的浓度。被配置成从饮料分配系统释放气体的释放阀可被致动以搅动水。当释放阀打开时，可监测二氧化碳的浓度。当水达到阈值浓度时，可关闭释放阀。该方法还可包括从碳酸饮料分配系统分配其中溶解有二氧化碳的水。

在一些实施方案中，该方法包括从二氧化碳源向饮料分配系统添加二氧化碳。该方法还可包括向饮料分配系统添加水。在一些实施方案中，没有搅动风扇用于搅动水。

附图说明

在本文中结合并且形成为说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方案，并且与说明书一起进一步用来解释本发明的原理，并且使本领域技术人员能够实现和使用本发明。

图1示出了根据一些实施方案的饮料分配系统的示意图。

图2示出了根据一些实施方案的饮料分配系统的剖视图。

图3示出了根据一些实施方案的饮料分配系统的透视图。

图4是示出根据一些实施方案的分配饮料的方法的流程图。

通过下面提出的结合附图的具体实施方式，本发明的实施方案的特征和优点将变得更加显而易见，在整个附图中类似的参考标号标识对应的元件。

具体实施方式

现在将参考如附图所示的本发明的实施方案来详细描述本发明。所提及的“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”等指示所述的实施方案可包括特定特征、结构或特性，但是每个实施方案可能不一定包括特定的特征、结构或特性。而且，此类短语不一定是指相同的实施方案。另外，在结合实施方案描述特定特征、结构或特性时，无论本文是否明确描述，认为本领域的技术人员能够结合其他实施方案来实现这些特征、结构或特性。

碳酸饮料分配系统，也称为畅饮系统，用于向消费者分配碳酸饮料。碳酸饮料包括溶解在水中的二氧化碳。可将糖浆添加到碳酸水中以产生风味饮料。溶解在水中的二氧化碳的量有助于饮料的整体味道和口感，并且缺乏碳酸化导致饮料“平淡无味”。因此，重要的是周期性地搅动水，以改善溶解在水中的二氧化碳和水温的均匀性。

在一些碳酸饮料分配器中，使用机械装置(诸如叶轮)来搅动水。在一些实施方案中，叶轮可搅拌水。在一些实施方案中，叶轮可搅拌水以确保溶质(诸如例如风味糖浆)在水中均匀分布。叶轮可周期性地启动或者可连续操作。由于增加的维护成本和电力成本，叶轮的使用可增加操作碳酸饮料分配系统的成本。另外，如果叶轮不可操作，例如，由于机械故障或功率损失，碳酸饮料分配器中容纳的碳酸饮料的温度和/或浓度可能不均匀。缺乏均匀性可降低所分配产品的质量。

碳酸饮料分配系统可根据具体使用情况定制。例如，碳酸饮料分配系统可被设计成适应恒定的使用率，例如，在餐馆使用，或者其可被设计成适应周期性的大量使用，例如，在电影院特许摊位使用。

碳酸饮料分配系统可使用罐来保持水。水可包含溶解在其中的二氧化碳。可使用围绕罐的蒸发系统来冷却水。蒸发系统可联接到制冷系统以冷却罐。制冷系统可使用制冷剂，诸如例如R-134a。

下面参考附图讨论这些以及其他实施方案。然而，本领域的技术人员将会知道，本文相对于这些附图给出的具体实施方式仅用于说明目的且不应理解为限制性的。

例如，如图1所示，可利用饮料分配系统100来分配碳酸饮料。在一些实施方案中，饮料分配系统100包括罐101。在一些实施方案中，罐101是连续的单壁封闭容器，其中未设置离散罐。在一些实施方案中，罐101被配置成通过管/管道104接收水102。在一些实施方案中，水102可以是加味水或者可以是无味水。在一些实施方案中，罐101被配置成保持气体138。气体138可包括二氧化碳、氧气、氮气或其他气体。罐101中容纳的水102可具有部分地溶解于其中的气体138。在一些实施方案中，气体138和水102在罐101中混合以形成碳酸水(汽水)。

在一些实施方案中，水102的某些性质被精密控制或监测。在一些实施方案中，水102的性质可包括二氧化碳浓度、温度和盐度。在一些实施方案中，罐内的水102的这些性质的均匀性可以是重要的。例如，在一些实施方案中，可能期望水102的温度在整个罐101中是均匀的。

在一些实施方案中，通过水输入管104将水102泵送至罐101中。水输入管104可以可操作地联接到供水系统，诸如市政供水系统。在一些实施方案中，水输入管104可联接到水泵(未示出)。在一些实施方案中，水泵可以可操作地联接到碳酸饮料分配器100的其他元件。

在一些实施方案中，碳酸饮料分配器100包括二氧化碳源106。在一些实施方案中，二氧化碳源106可以是含有气态二氧化碳的圆筒或其他容器。存储在二氧化碳源106中的气态二氧化碳可在高压下存储。在一些实施方案中，在低压下推动气态二氧化碳并使用低压泵将其添加到罐101中。在一些实施方案中，气态二氧化碳通过二氧化碳调节器进入罐101。使用低压二氧化碳压力的系统和方法可包括在于2017年8月28日提交、2019年7月9日授权的标题为“LOW-PRESSURE CARBONATION FOR CARBONATED SOFT DRINK EQUIPMENT(用于碳酸软饮料设备的低压碳酸化)”的共同所有的美国专利申请号10,343,887中公开的那些系统和方法，该申请全部内容以引用方式并入本文。二氧化碳源还可以是例如化学二氧化碳源，诸如酸性粉末和碱。

在一些实施方案中，将气态二氧化碳从二氧化碳源106添加到罐101中。来自二氧化碳源106的气态二氧化碳可通过二氧化碳源管110进入罐101。二氧化碳源管110可具有联接到其上的碳酸化输入阀108。在一些实施方案中，碳酸化输入阀108可以是二氧化碳压力调节器。碳酸化输入阀108被配置成将气态碳从二氧化碳源106释放到罐101中。

在一些实施方案中，饮料分配系统100可包括控制器140，用于在有或没有附加手动输入的情况下控制系统部件的操作。电磁阀112可以可操作地联接到控制器140(如图2所示)。控制器140可指示电磁阀112响应于系统条件或实耗时间而打开。控制器140还可指示电磁阀112响应于手动指令而打开。碳酸化输入阀108可具有多个打开状态。例如，碳酸化输入阀108可具有关闭状态、打开状态和部分打开状态。在关闭状态下，碳酸化输入阀108可防止气态二氧化碳从二氧化碳源106流入罐101中。在打开状态下，碳酸化输入阀108可允许二氧化碳从二氧化碳源106到罐101的最大传递速率。处于打开位置的碳酸化输入阀108允许二氧化碳从二氧化碳源106流入罐101。

位于罐101中的传感器116可监测气体138中或水102中二氧化碳的浓度。传感器116可电联接到控制器140(连接未示出)。传感器116可向控制器140报告二氧化碳的浓度信息。

传感器116可直接或间接地监测二氧化碳的量。例如，传感器116可确定气体138中存在的二氧化碳的量，并使用例如亨利定律来确定溶解在水102中的二氧化碳的量。传感器116还可直接确定溶解在水102中的二氧化碳的量。传感器116可完全浸没在水102中、部分浸没在水102中或者在由气体138占据的空间中的水102上方。传感器116可以是多种化学传感器中的任何一种，包括但不限于杂聚硅氧烷传感器。传感器116还可包括温度传感器，以确定水102的温度。传感器116可位于罐101中的各种位置，以确定溶解在水102中的二氧化碳的量。

罐101包括联接到释放管114的释放阀112。释放管114流体地联接到罐101，以使得当释放阀打开时，气体138可流出罐101。释放阀112可由控制器140致动。在一些实施方案中，可定时致动释放阀112，以增加溶解在水中的二氧化碳的均匀性。可响应于来自传感器116的信号而打开释放阀112。传感器116可指示温度或者二氧化碳浓度的均匀性水平可在可接受限度之外。

在一些实施方案中，当释放阀112打开时，罐101中容纳的气体138可通过释放管114从罐101中逸出，因为气体138的压力高于罐101的外部的压力。

在一些实施方案中，当气体138通过释放管114从罐101中逸出时，气体138占据的空间中的压力下降。随着压力下降，二氧化碳通过孔冲入罐内并溶解在水102中。当二氧化碳从水102中释放出来时，水102被搅动。在一些实施方案中，水102的搅动增加水102的性质的均匀性。例如，在一些实施方案中，水102的搅动增加温度均匀性和二氧化碳浓度均匀性。

在一些实施方案中，可周期性地致动释放阀112。例如，可每5分钟致动释放阀。释放阀112还可在指定事件或事件序列之后的延迟时间被致动。例如，释放阀112可在将水104通过水管104添加到罐101中之后的延迟时间被致动。在另一个示例中，释放阀112在从罐101分配水104之后的延迟时间被致动。

在一些实施方案中，基于其他标准来确定延迟时间。其他标准可包括，例如，向罐101添加水102或气体138、从罐101分配水102，或者其他事件。例如，延迟时间可在从碳酸饮料分配器100分配碳酸饮料时开始。在一些实施方案中，控制器140从水分配阀122接收信号，该信号指示碳酸水从碳酸饮料分配器100分配。在一些实施方案中，在控制器140从水分配阀122接收信号之后的指定时间段，控制器140可打开释放阀112。控制器140可打开释放阀112一段打开时间。打开时间可对应于或者可不对应于水分配阀122打开的时间量。

在一些实施方案中，该延迟时间可高达6秒。在一些实施方案中，该延迟时间介于0.5秒和6秒之间。在一些实施方案中，可将延迟时间编程到控制器140中。可基于碳酸饮料分配器100的需要使用其他时间延迟。例如，时间延迟可取决于从碳酸饮料分配器100分配的碳酸水的量、分配一定量的碳酸水所需的时间或再填充碳酸化罐101所需的时间。

在一些实施方案中，该延迟时间由控制器140确定。在一些实施方案中，控制器140基于应用于汽水强度的气体体积规格(即，期望碳酸化水平)确定延迟时间。在一些实施方案中，时间延迟越长，汽水强度越强(碳酸化水平越高)。例如，经过更长的时间可允许水在适当的时间进入或再填充二氧化碳源管110，使得水有足够的时间与二氧化碳气体混合。在一些实施方案中，时间延迟、来自二氧化碳源106的二氧化碳的添加和来自水输入104的流速的组合允许碳酸饮料实现用于汽水强度的气体体积规格。

例如，当碳酸化罐中的水下降到预定液位以下时，延迟时间可开始。在一些实施方案中，该时间延迟介于0.5秒至6秒之间(例如，4秒或5秒)。该时间延迟允许适当量的水102的碳酸化，以便满足用于汽水强度的气体体积规格。

在一些实施方案中，碳酸饮料分配器100还可包括盒124中的袋。在一些实施方案中，当水102从罐101分配时，盒124中的袋可容纳待添加到水102中的糖浆。盒124中的袋可具有从其延伸的糖浆管道132。糖浆管道132从盒124中的袋运送糖浆。糖浆管道132可穿过罐101并进入水102中。

如图1所示，可使用泵126将糖浆从盒124中的袋穿过糖浆管道132泵送。在罐101的水102中，糖浆管道132可具有糖浆冷却盘管128。糖浆冷却盘管128通过增加糖浆暴露于水102的表面积来帮助将热量从糖浆冷却盘管128传递到水102。因此，当糖浆穿过糖浆冷却盘管128时，其被冷却至例如大致与水102相同的温度。以这种方式，糖浆可以与水102大致相同的温度从碳酸饮料分配器100分配。

希望从碳酸饮料分配器100分配饮料的用户可接合分配喷嘴136。分配喷嘴136可被配置成从碳酸饮料分配器100分配糖浆和碳酸水102的混合物。

在一些实施方案中，罐101被水冷却盘管130冷却。水冷却盘管130可设置在罐101的外部上，如图1所示，或者可设置在罐101的内部上。在一些实施方案中，水冷却盘管130为更多的表面积提供伸长的路径，以进行热交换。

在一些实施方案中，通过使用制冷系统将水冷却盘管130保持在低温下。在一些实施方案中，水冷却盘管130是蒸发盘管。如图2所示，制冷系统可包括通过冷却剂导管210联接到水冷却盘管130的压缩机208和冷凝器206。在一些实施方案中，水冷却盘管130可靠近糖浆冷却盘管128通过。在一些实施方案中，可向罐101中添加冰或者可在该罐中形成冰。在一些实施方案中，罐101包括排水管(未示出)，其可有利于清空水罐101以清洁或维修部件。

图2示出了根据一些实施方案的碳酸饮料分配器100的剖视图。如图2所示，碳酸饮料分配器100包括基部202。可对基部202进行加重以稳定碳酸饮料分配器100。基部202还可被配置成安装在例如另一个表面(诸如柜台、货架)上，或另一个显示单元中。

在一些实施方案中，压缩机208和冷凝器206通过冷却剂导管210与水冷却盘管130热联接。压缩机208、冷凝器206和水冷却盘管130用于从罐101除去热量。在冷凝器206处排出从罐101除去的热量。可从碳酸饮料分配器100排出热量以降低碳酸饮料分配器100的内部的总体温度。

在一些实施方案中，可通过水管104将水102添加到碳酸饮料分配器100的内部的罐101。水管104可在碳酸饮料分配器100的内部，但也可在碳酸饮料分配器100的外部上包含界面，以将水102供应到碳酸饮料分配器100中。在一些实施方案中，二氧化碳源106可在碳酸饮料分配器200的内部。在一些实施方案中，二氧化碳源106可在碳酸饮料分配器200的外部。在一些实施方案中，二氧化碳源106可通过二氧化碳源管110联接到罐101。二氧化碳源管可包括碳酸化输入阀108，该二氧化碳源阀被配置成将二氧化碳添加到罐101中。

在一些实施方案中，盒124中的袋可在饮料分配机200的外部。例如，当饮料分配机200放置在表面诸如柜台上时，盒124中的袋可在饮料分配机200下方。盒124中的袋可位于碳酸饮料分配器100的前部附近。将盒124中的袋放置在碳酸饮料分配器100的前部附近可能是有利的，因为碳酸饮料分配器100的前部可能更容易接近。因此，将盒124中的空袋换为盒124中的满袋可不那么费力。在一些实施方案中，碳酸饮料分配器100中可存在盒124中的多个袋。盒124中的多个袋可为用户提供更多种类的饮料选择或风味添加。

分配喷嘴136可位于滴盘204上方。滴盘204被配置成收集从分配喷嘴136分配的过量的水102和糖浆。滴盘204可具有封闭的底部或者可在底部上具有排水管。滴盘204的底部上的排水管可运走可从分配喷嘴136滴下的过量的水102。

图4示出了根据实施方案的分配饮料的方法。分配饮料的方法300包括在第一时间确定溶解在饮料分配系统中的二氧化碳的浓度(302)。在第一时间确定溶解在饮料分配系统中的二氧化碳的浓度(302)可包括使用如上所述的传感器116。在一些实施方案中，在第一时间确定溶解在饮料分配系统中的二氧化碳的浓度(302)之后，可打开释放阀112以从罐101释放气体138(304)。在一些实施方案中，当释放阀112打开并且气体138从罐101中逸出时，可发生二氧化碳浓度的监测(306)。

在一些实施方案中，一旦水102中碳酸化水平达到阈值水平，就可关闭释放阀112(308)。在一些实施方案中，分配饮料300的方法包括从碳酸饮料分配器100分配水102(310)。

在一些实施方案中，分配饮料300的方法包括将二氧化碳添加到罐101中。在一些实施方案中，分配饮料300的方法包括将水102添加到罐101中。另外，在一些实施方案中，没有搅动风扇用于搅动水。

本发明的各个方面或其任何部分或功能可使用硬件、软件、固件、其上存储有指令的有形计算机可读或计算机可用存储介质或其组合来实现，并且可以在一个或多个计算机系统或其他处理系统中实现。这包括但不限于用于任何阀、阀系统、喷嘴、喷嘴系统和感测系统的控制器。

应理解的是，是具体实施方式部分，而不是发明内容和说明书摘要部分，旨在用于解释权利要求书。发明内容部分和说明书摘要部分可以给出发明人考虑的本发明的一个或多个但不是全部示例性实施方案，因此无意以任何方式限制本发明和所附的权利要求书。

以上借助于阐释具体功能的实施及其关系的功能性构建块描述了本发明。出于描述的方便性，本文随意地限定这些功能性构建块的边界。只要能恰当地执行具体功能以及其关系，也可限定其他边界。

对具体实施方案的以上描述将充分揭示本发明的一般性质，使得他人可通过应用本技术领域的知识在不脱离本发明的总体构思的情况下容易地针对各种应用对这些具体实施方案进行修改和/或调整，而无需过度实验。因此，基于本文给出的教导和指导，这些调整和修改旨在落入所公开实施方案的等同物的含义和范围内。应当理解，本文的措辞或术语是出于描述而不是限制的目的，因而本说明书的术语或措辞应由本领域的技术人员按照所述教导和指导来解释。

本发明的宽度和范围不应受任何上述示例性实施方案限制，而应仅按照以下权利要求书和它们的等同物来限定。

Claims (21)

1.一种碳酸饮料分配系统，包括：

罐，所述罐具有罐容积，用于保持一定体积的水，所述水中溶解有二氧化碳；

蒸发器盘管，所述蒸发器盘管被配置成从所述罐容积中除去热量；

二氧化碳源，所述二氧化碳源被配置成将二氧化碳递送到所述罐容积中；

泵，所述泵被配置成将水泵送至所述罐容积中；

释放阀，所述释放阀与所述罐连通并被配置成从所述罐容积中周期性地释放气体以改善水的性质的均匀性；以及

分配阀，所述分配阀被配置成从所述罐容积分配碳酸饮料。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括二氧化碳传感器，所述二氧化碳传感器可操作地连接到所述罐并被配置成确定溶解在所述罐容积中的水中的二氧化碳的水平。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述释放阀被配置成当所述二氧化碳传感器确定溶解在所述水中的二氧化碳的水平在预定阈值范围之外时打开以从所述罐容积释放气体。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括糖浆源，所述糖浆源被配置成将糖浆添加到从所述罐分配的所述碳酸饮料中。

5.根据权利要求4所述的系统，其中被配置成将糖浆添加到所述碳酸饮料中的所述糖浆源包括糖浆管，所述糖浆管被配置成穿过一定体积的水。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括：

控制器，

其中所述控制器被配置成响应于从传感器接收的信号而致动所述释放阀。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制器被配置成致动所述释放阀一段致动周期。

8.根据权利要求7所述的系统，其中基于溶解在所述水中的二氧化碳的浓度和阈值范围来确定所述致动周期。

9.根据权利要求2所述的系统，其中所述传感器包括红外发射器和红外接收器。

10.根据权利要求1所述的系统，其中当所述罐中的水的量小于预定液位时，所述泵将水泵送到所述罐中。

11.根据权利要求1所述的系统，其中在将水添加到所述罐之后的预定的延迟时间，打开所述释放阀。

12.根据权利要求1所述的系统，其中在致动所述分配阀之后的预定的延迟时间，打开所述释放阀。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述延迟时间为60秒。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述泵包括低压泵。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述罐容积为介于6升和15升之间。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述罐容积具有介于第一压力和第二压力之间的压力，

其中所述第一压力为50PSI，

其中所述第二压力为60PSI。

17.根据权利要求1所述的系统，其中没有罐设置在所述罐容积内。

18.一种从碳酸饮料分配系统分配碳酸饮料的方法，所述方法包括：

在第一时间确定溶解在饮料分配系统中容纳的水中的二氧化碳的浓度；

打开释放阀，所述释放阀被配置成从所述饮料分配系统释放气体，以搅动所述水；

当所述释放阀打开时，监测溶解在水中的二氧化碳的浓度；

当溶解在所述水中的二氧化碳的浓度达到阈值浓度时，关闭所述释放阀；以及

分配其中溶解有二氧化碳的所述水。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括从二氧化碳源向所述碳酸饮料分配系统添加二氧化碳的步骤。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括向所述碳酸饮料分配系统添加水的步骤。

21.根据权利要求18所述的方法，其中没有搅动风扇用于搅动所述水。

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