DE102004041816B4 - Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken, insbesondere von Trinkwasser, mit
a) einem Getränkebehälter (11);
b) einer in dem Getränkebehälter (11) angeordneten Karbonisiereinheit (13), die einen externen CO2-Anschluß (15) aufweist, in einem rohrförmigen Innenbehälter (12) angeordnet ist, der sich im Inneren des Getränkebehälters (11) befindet, und an einem Ende eine Entnahmeleitung (16) für karbonisiertes Getränk und an einem zweiten Ende eine Verbindung (25a, 24) zu dem Getränkebehälter (11) aufweist;
c) einer Kühleinrichtung, die in der Lage ist, das im Getränkebehälter (11) befindliche Getränk zu kühlen;
dadurch gekennzeichnet, daß
d) die Karbonisiereinheit (13) eine Vielzahl von Hohlvolumina aufweist, die über den externen CO2-Anschluß (15) mit CO2 beaufschlagbar und von einer für CO2-Gas durchlässigen aber wasserundurchlässigen Membran von dem Getränk im Inneren des Innenbehälters (12) abgetrennt sind;
e) die Kühleinrichtung ein an der Außenseite des Getränkebehälters (11) angeordnetes thermo-elektrisches Kühlelement (14) aufweist;
f) die Wand...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken, insbesondere von Trinkwasser, mit
    • a) einem Getränkebehälter;
    • b) einer in dem Getränkebehälter angeordneten Karbonisiereinheit, die einen externen CO2-Anschluss aufweist, in einem rohrförmigen Innenbehälter angeordnet ist, der sich im Inneren des Getränkebehälters befindet, und an einem Ende eine Entnahmeleitung für karbonisiertes Getränk und an einem zweiten Ende eine Verbindung zu dem Getränkebehälter aufweist;
    • c) einer Kühleinrichtung, die in der Lage ist, das in dem Getränkebehälter befindliche Getränk zu kühlen.
  • Als Erfrischungsgetränke werden gerne gekühlte und karbonisierte, d.h. mit CO2 angereicherte Getränke konsummiert. Aus Platz- und Vorratshaltungsgründen ist es vorteilhaft, Getränke erst vor Ort und kurz vor dem Ausschenken mit CO2 anzureichern.
  • Vorrichtungen der eingangs genannten Art zu diesem Zweck sind beispielsweise aus der US 25 02 603 und der US 47 42 939 bekannt.
  • Aus der DE 202 15 317 U1 , der DE 202 14 972 U1 und der
  • US 5 565 149 A sind Karbonisiereinheiten mit einer Vielzahl von Hohlvolumina bekannt, welche über einen externen CO2- Anschluss mit CO2 beaufschlagbar und von einer für CO2-Gas durchlässigen aber wasserundurchlässigen Membran von einem Getränk im Inneren eines Innenbehälters abgetrennt sind.
  • Der DE 100 55 856 A1 ist eine für den Durchflussbetrieb vorgesehene Karbonisiereinheit zu entnehmen, welche zur Kühlung ein eine Mikrostruktur aufweisendes Peltier-Element verwendet. Dabei ist das Peltier-Element wassergekühlt.
  • Bei einer aus der DE 199 60 149 A1 bekannten Karbonisiereinheit wird einem Kühlaggregat in Form eines Peltier-Elements Kaltwasser zugeführt, welches einem Karbonisierungs-Aggregat zugeleitet wird. Verschiedene Einrichtungen zum Kühlen von Getränken sind aus der DE 696 26 180 T2 , der AT 370 702 , der DE 67 812 C sowie der DE 38 22 687 A1 bekannt.
  • Aus der DE 30 16 941 A1 ist ein Getränkeautomat mit einem zur Vorratshaltung, Kühlung und Karbonisierung von Trinkwasser dienenden Behälter bekannt. Zur Kühlung ist an der Außenseite des Behälters ein an ein Kälteaggregat angeschlossener Wärmetauscher vorgesehen. Zur Karbonisierung des Trinkwasservorrats dient ein CO2-Gaspolster oberhalb des Trinkwasserspiegels im Behälter. Die Ausstoßmenge an gekühltem, karbonisiertem Wasser ist bei dem beschriebenen Automat jedoch niedrig.
  • Ein anderer Getränkeautomat mit einem zur Vorratshaltung, Kühlung und Karbonisierung von Trinkwasser dienendem Behälter ist in der DE 80 12 782 U1 beschrieben. Die Kühlung erfolgt wieder über einen an ein Käl teaggregat angeschlossenen Wärmetauscher an der Außenseite des Behälters. Zur Karbonisierung ist hier ein am Behälterboden befindlicher scheibenförmiger Verteiler vorgesehen, der für eine gute Diffusion des von außen unter Druck zugeführten CO2 sorgt. Auch bei diesem Getränkeautomaten muß das eingefüllte Trinkwasser zunächst eine bestimmte Zeit lang gekühlt und mit CO2 durchsprudelt werden, bevor ein Ausschank des fertigen Getränkes erfolgen kann.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken anzugeben, mit der bei geringem Platzbedarf größere Getränkemengen erzeugt werden können.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken nach Anspruch 1.
  • Die Karbonisiereinheit weist eine Vielzahl von Hohlvolumina auf, die über den externen CO2-Anschluss mit CO2 beaufschlagt werden und von einer für CO2-Gas durchlässigen aber wasserundurchlässigen Membran von dem Getränk im Inneren des Behälters abgetrennt sind.
  • Diese Anordnung gestattet es, größere Mengen an Getränk zu karbonisieren und kann im Durchfluß betrieben werden. Indem die Karbonisiereinheit in einem Innenbehälter angeordnet ist, in den nur vorgekühltes Getränk aus dem äußeren Getränkbehälter gelangt, wird das Getränk sehr schnell mit CO2 angereichert.
  • Außerdem weist die Kühleinrichtung ein an der Außenseite des Getränkebehälters angeordnetes thermo-elek trisches Kühlelement auf. Ein solches Kühlelement kühlt besonders effektiv und weist auch bei größeren Entnahmemengen eine gute Kühlleistung auf. Da auf ein Kühlmittelaggregat verzichtet werden kann, ist die Vorrichtung besonders kompakt aufgebaut. Außerdem ermöglicht sie einen sehr leisen Betrieb. Die Anordnung der Kühleinrichtung an der Außenseite des Getränkebehälters ermöglicht neben einer effizienten Kühlung auch eine einfache Montage und Wartung.
  • Außerdem besteht bei der Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken die Wand des Getränkebehälters aus Messing. Dies bewirkt eine thermische Ankopplung des Kühlelements an den Getränkebehälter.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Vorzugsweise ist der Innenbehälter derart in dem Getränkebehälter angeordnet, daß er konzentrisch von gekühltem aber noch nicht karbonisiertem Getränk umgeben wird. Dies ermöglicht beste Kühlung im Inneren.
  • Bei den Hohlvolumina handelt es sich vorzugsweise um die Innenräume von Hohlfasermembranen. Diese weisen eine große Membranoberfläche auf und ermöglichen daher eine besonders schnelle und gründliche Anreicherung des Getränkes mit CO2.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist in der Verbindung zwischen äußerem Getränkebehälter und Innenbehälter ein Silberfilter zur Desinfektion des Getränks vorgesehen. Dadurch wird die Qualität des Getränks verbessert, was besonders bei der Verwendung gewöhnlichen Leitungswassers Vorteile bietet.
  • Vorzugsweise ist bei dieser Weiterbildung an einer Getränkezuleitung und an der Entnahmeleitung jeweils ein Druckmesser zur Bestimmung eines Differenzdrucks zwischen zugeleitetem und entnommenem Getränk vorgesehen. Eine Anzeigeeinrichtung dient zur Anzeige des aus dem Differenzdruck ermittelten Filterzustandes. So kann der Filterzustand auf einfache Weise überwacht und der Filter rechtzeitig ausgetauscht oder gereinigt werden.
  • Zweckmäßig ist mit dem thermo-elektrischen Kühlement ein Kühlkörper thermisch verbunden und ein Lüfter vorgesehen, der den Kühlkörper kühlt. Durch die effiziente Wärmeabfuhr wird die Kühlleistung verbessert und die Vorrichtung kann noch kompakter ausgeführt werden.
  • Im Bereich des äußeren Getränkebehälters seitlich des Innenbehälters ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ein zweiter Leitungsanschluss zur Entnahme von gekühltem aber unkarbonisiertem Getränk vorgesehen. Dadurch kann die Vorrichtung gleichzeitig zur Bereitstellung und Kühlung karbonisierten wie auch stillen Getränks verwendet werden.
  • Vorteilhaft ist der Leitungsanschluß für gekühltes, unkarbonisiertes Getränk ebenfalls über den Silberfilter mit dem äußeren Getränkebehälter verbunden.
  • Der Getränkebehälter ist vorzugsweise thermisch isoliert.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1: einen Längsschnitt durch eine Karbonsiereinheit für einen Getränkeautomat und
  • 2: einen Querschnitt durch die Karbonisiereinheit aus 1.
  • Die in 1 im Längsschnitt gezeigte Vorrichtung 10 zur Kühlung und Karbonisierung von Getränken besitzt einen Getränkebehälter 11 mit einer thermischen Isolierschicht 22. Über eine Zuleitung 18 wird der Getränkebehälter 11 mit frischem Getränk, vorzugsweise Wasser, befüllt. An der Zuleitung ist ein Druckregler 32 angeordnet. Die Zuleitung kann z.B. mit dem Trinkwassernetz oder auch mit einem Wassertank verbunden sein. In den Getränkebehälter 11 ist ein rohrförmiger Innenbehälter 12 eingesetzt, der an seinem unteren Ende mit dem äußeren Getränkebehälter 11 verbunden ist. Die Vorrichtung wird durch vier Spannschrauben 26 zusammengehalten. In dem Boden 23 des Getränkebehälters ist ein Kanal 24 vorhanden, der mit dem Innenbehälter 12 und seitlich über eine Schrägbohrung 25a mit dem äußeren Getränkebehälter 11 verbunden ist. In dem Kanal 24 befindet sich ein Silberfilter 27 zur Desinfektion des Getränks.
  • In den Innenbehälter 12 ist eine austauschbare Karbonisiereinheit 13 eingesetzt. Über eine CO2-Zuleitung 15 mit Druckregler 33 wird die Karbonisiereinheit 13 mit CO2 versorgt. Aus dem Innenbehälter 12 mündet eine Entnahmeleitung 16 zur Entnahme karbonisierten Getränks. An der Entnahmeleitung 16 ist ein elektrisches 2/2-Wege-Ventil 30 vorgesehen. An dem Getränkebehälter 11 ist seitlich des Innenbehälters 12 zusätzlich noch ein zweiter Leitungsanschluß 17 zur Entnahme von unkarbonisiertem, gekühltem Getränk vorgesehen, der auch mit einem elektrischen 2/2-Wege-Ventil 31 versehen ist. Die Entnahmeleitung 17 ist über eine Schrägbohrung 25b mit dem Kanal 24 im Boden 23 des Getränkebehälters 11 verbunden. An der Mündung der Schrägbohrung 25b befindet sich ein weiterer Silberfilter 27b. Der Boden 23 kann zum Austausch der Karbonisiereinheit 13 und zum Wechseln oder Reinigen der Silberfilter 27, 27b geöffnet werden.
  • An der in 1 linken Seitenwand des Getränkebehälters 11 ist ein thermo-elektrisches Kühlelement 14 angeflanscht. Thermo-elektrische Kühlelemente sind an sich bekannt und arbeiten nach dem Peltier-Effekt, indem durch einen elektrischen Stromfluß eine Seite des Kühlelementes sich abkühlt, während die andere sich erwärmt. Solche Peltier-Kühler werden für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet. An der warmen Seite des Kühlelements 14 ist ein Kühlkörper 20 thermisch angekoppelt, der von einem Lüfter 20 mit Luft gekühlt wird. Eine elektrische Steuerung 19 steuert Kühlelement 14 und Lüfter 20 um eine konstante niedrige Temperatur in dem Getränkebehälter 11 zu gewährleisten. Zur thermischen Ankopplung besteht die Seitenwand des Getränkebehälters 11 aus Messing.
  • Die Karbonisiereinheit 13 enthält eine Vielzahl von sogenannten Hohlfasermembranen. Die hohlen Fasern bestehen aus einer semipermeablen Membran aus Polymer oder keramischem Werkstoff. Gase können durch die Membran hindurch diffundieren, während Flüssigkeiten zurückgehalten werden. Die Hohlfasermembranen werden im Inneren über die CO2-Zuleitung 15 und den Druckregler 33 unter konstantem Druck mit CO2-Gas beaufschlagt. Das CO2 diffundiert durch die Hohlfasermembranen in den rohrförmigen Innenbehälter 12 und löst sich in dem darin befindlichen Getränk. Durch die große Oberfläche der vielen Hohlfasermembranen wird das Getränk sehr schnell mit CO2 angereichert. Die Karbonisiereinheit 13 kann mit geringem CO2-Druck betrieben werden. Da die Löslichkeit von CO2 unter Druck höher ist, schäumen unter Druck karbonisierte Getränke beim Entnehmen stark auf. Dies wird durch die Verwendung des Hohlfasermembran-Karbonisierers, der mit geringem Druck betrieben werden kann, weitgehend verhindern.
  • Über die Zuleitung 18 wird wie eben schon erwähnt, frisches Getränk zugeführt. Dies kann beispielsweise Trinkwasser aus einer an die Zuleitung 15 angeschlossenen Trinkwasserleitung sein. Durch das Kühlelement 14 wird das Getränk im Vorbeiströmen gekühlt. Erst das auf diese Weise gekühlte Getränk gelangt über die Verbindungsleitung 25a mit dem Silberfilter 27 in den Innenbehälter 12. Dadurch ist das Getränk gut vorgekühlt, bevor es in die Karbonisiereinheit 13 im Inneren des Innenbehälters 12 gelangt. Da die Löslichkeit von CO2 in kaltem Wasser höher ist, ist die Anreicherung durch diesen Aufbau gegenüber herkömmlichen Geräten verbessert.
  • Der Silberfilter 27 dient dazu, im zugeführten Wasser enthaltene Keime abzutöten. Er besteht aus einem feinmaschigen Silber- oder silberbeschichteten Gewebe. Grobe Partikel, wie mitgeschwemmte Kalkrückstände aus der Wasserzuleitung, werden in dem Silberfilter 27 ebenfalls zurückgehalten. Der Silberfilter 27 kann sich daher nach einiger Zeit zusetzen. Daher ist eine Anzeigeeinrichtung (nicht gezeigt) zur Anzeige des Filterzustandes vorgesehen. Dazu befindet sich in der Zuleitung 18 und in der Entnahmeleitung 16 jeweils ein Druckmesser, mit deren Hilfe der Differenzdruck zwischen zugeleitetem und entnommenem Getränk bestimmt wird. Je schlechter der Silberfilter 27 durchgängig ist, um so höher ist der Differenzdruck. Übersteigt der Differenzdruck eine tolerable Schwelle, so wird angezeigt, daß der Silberfilter ersetzt oder gereinigt werden muß. Reinigung oder Austausch des Silberfilters 27 kann dann über den Boden 23 vorgenommen werden.
  • Die Vorrichtung 10 ist in 2 in einem Querschnitt gezeigt. Der Getränkebehälter 11 der Vorrichtung 10 weist ein quadratisches Profil auf. Der konzentrisch in dem Getränkebehälter 11 angeordnete Innenbehälter 12 hat hingegen ein rundes Profil. In dem Innenbehälter 12 ist die Karbonisiereinheit 13 mit Hohlfasermembranen eingesetzt. Selbstverständlich können der Innenbehälter 12, der Außenbehälter 11 und entsprechend auch die Karbonisiereinheit 13 auch ein beliebiges anderes Profil haben.
  • In der rechten unteren Ecke des Getränkebehälters 11 ist der Leitungsanschluß 17 zur Entnahme von unkarbonisiertem, gekühltem Getränk gezeigt, der über den Silberfilter 27 (1) mit dem Getränkebehälter 11 verbunden ist. Mit den langen Spannschrauben 26 wird die Vorrichtung 10 zusammengehalten.
  • Seitlich ist an den Getränkebehälter 11 der Peltier-Kühler Schrauben 28 angeflanscht. Der Kühlkörper 20 ist mit Schrauben 29 auf dem Peltier-Kühler festgeschraubt. Zwei Lüfter 21 kühlen den Kühlkörper 20 mit Luft. Die ganze Vorrichtung 10 ist in einem stabilen, kompakten Gehäuse 34 mit rechteckigem Profil aus Stahlblech untergebracht.
    • 10
    Vorrichtung zur Kühlung und Karbonisierung von Getränken
    11
    Getränkebehälter
    12
    rohrförmiger Innenbehälter
    13
    Karbonisiereinheit
    14
    thermo-elektrisches Kühlelement
    15
    CO2-Zuleitung
    16
    Entnahmeleitung für karbonisiertes Getränk
    17
    Entnahmeleitung für stilles Getränk
    18
    Zuleitung
    19
    elektrische Steuerung
    20
    Kühlkörper
    21
    Lüfter
    22
    Isolierschicht
    23
    abschraubbarer Boden
    24
    Kanal
    25a
    Schrägbohrung
    25b
    Schrägbohrung
    26
    Spannschrauben
    27, 27b
    Silberfilter
    28, 29
    Schrauben
    30
    elektrisches Ventil
    31
    elektrisches Ventil
    32
    Druckregler
    33
    Druckregler
    34
    Gehäuse

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken, insbesondere von Trinkwasser, mit a) einem Getränkebehälter (11); b) einer in dem Getränkebehälter (11) angeordneten Karbonisiereinheit (13), die einen externen CO2-Anschluß (15) aufweist, in einem rohrförmigen Innenbehälter (12) angeordnet ist, der sich im Inneren des Getränkebehälters (11) befindet, und an einem Ende eine Entnahmeleitung (16) für karbonisiertes Getränk und an einem zweiten Ende eine Verbindung (25a, 24) zu dem Getränkebehälter (11) aufweist; c) einer Kühleinrichtung, die in der Lage ist, das im Getränkebehälter (11) befindliche Getränk zu kühlen; dadurch gekennzeichnet, daß d) die Karbonisiereinheit (13) eine Vielzahl von Hohlvolumina aufweist, die über den externen CO2-Anschluß (15) mit CO2 beaufschlagbar und von einer für CO2-Gas durchlässigen aber wasserundurchlässigen Membran von dem Getränk im Inneren des Innenbehälters (12) abgetrennt sind; e) die Kühleinrichtung ein an der Außenseite des Getränkebehälters (11) angeordnetes thermo-elektrisches Kühlelement (14) aufweist; f) die Wand des Getränkebehälters (11) aus Messing besteht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (12) derart in dem Getränkebehälter (11) angeordnet ist, daß er koaxial von gekühltem aber noch nicht karbonisiertem Getränk umgeben ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Hohlvolumina um die Innenräume von Hohlfasermembranen handelt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung (25a, 24) zwischen äußerem Getränkebehälter (11) und Innenbehälter (12) ein Silberfilter (27) zur Desinfektion des Getränks vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Getränkezuleitung (18) und an der Entnahmeleitung (16) jeweils ein Druckmesser zur Bestimmung eines Differenzdrucks zwischen zugeleitetem und entnommenem Getränk vorgesehen sind, und daß die Vorrichtung (10) eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige eines aus dem Differenzdruck ermittelten Filterzustandes aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit dem thermo-elektrischen Kühlelement (14) thermisch verbundenen Kühlkörper (20) und einen Lüfter (21) zur Kühlung des Kühlkörpers (20).
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des äußeren Getränkebehälters (11) seitlich des Innenbehälters (12) ein zweiter Leitungsanschluß (17) zur Entnahme von unkarbonisiertem, gekühltem Getränk vorgesehen ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsanschluß für gekühltes, unkarbonisiertes Getränk ebenfalls über den Silberfilter (27) mit dem äußeren Getränkebehälter (11) verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Getränkebehälter (11) mit einer Isolation (22) umgeben ist.
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