DE19501238C1 - Getränke-Dispenser mit verbesserter Kühlung und Verfahren zum Verbessern des Wärmeübergangs - Google Patents

Description

Das technische Gebiet der Erfindung sind die gekühlten Getränkespeicher, auch "Dispenser" genannt, insbesondere solche, bei denen das Getränk in fertig gemischter Form in einem Vorratsbehälter gespeichert wird, um nach Bedarf von einem Verwender gekühlt entnommen werden zu können. In einem "Premixgerät" als Dispenser, d. h. der Vorratsbehälter wird mit einem trinkfertigen Getränk aus z. B. 1 Teil Konzentrat und 9 Teilen Wasser gefüllt wird über ein eingebautes Kühlaggregat das Getränk heruntergekühlt und mittels eines Thermostats auf der gewünschten Temperatur gehalten. Zum einen zur Verteilung der Temperaturen und zum anderen damit sich fruchtfleischhaltige Teile nicht oben absetzen wird das Getränk dauernd gerührt. Ein magnetisch gekoppeltes Rührwerk kann dazu im Behälter vorgesehen sein. Andere Gerätetypen haben zusätzliche Rührwerksmotoren oder Pumpen.

Ein "Postmixgerät" mit einem Karbonisator (Behälter für karbonisiertes Wasser, das auch als Getränk abgegeben werden kann) und einem Kühlaggregat ist in DE 78 38 836 U1 beschrieben. Der Karbonisator ist dort fest auf einem Zwischenboden eingebaut und wird - der dortigen Zeichnung folgend - wahrscheinlich durch direkte Berührung von unten oder aber durch Kühlschlangen, die direkt in den Karbonisator eingreifen, gekühlt

Mit der Erfindung soll ein besserer Wärmeübergang zwischen Getränkebehälter und Kühlquelle erreicht werden, wobei der Getränkebehälter leicht austauschbar sein oder bleiben soll.

Die Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms, insbesondere Wasserfilms, zwischen Kühlplatte als Kühl-Vermittlungsbereich und zumindest abschnittsweise wärmeleitendem Behälterboden, der im Betrieb gefriert, erlaubt einwandfreie Übertragung der in den Behälter zu überführenden Kälte, bzw. daraus herauszuführender Wärme (Anspruch 1, 13). Der Kühl-Vermittlungsbereich wird von einem Kühlaggregat gespeist.

Eis als im Betrieb gefrierende Flüssigkeit hat selbst im Verhältnis zu Wasser (Anspruch 8) eine noch bessere Wärmleitfähigkeit. Zusammen mit dem Behälterboden und der Kühlplatte wird also ein Schichtboden mit idealem Wärmeübergang, der außerdem preiswert ist, erreicht. Unebenheiten werden nahezu vollständig ausgeglichen und zusätzlich wird durch die Volumenausdehnung des gefrorenen Wassers ein erhöhter Anpreßdruck zwischen dem abnehmbaren Behälter und dem Kühlorgan begründet, um die Wärme- oder Kälteleitung weiter zu verbessern (Anspruch 15).

Konkret kann (Ansprüche 1, 2, 8, 10, 11, 14):

• (a) Wasser in eine mittlere Vertiefung der Kühlplatte gefüllt werden. Bei Aufsetzen des Getränkebehälters verteilt sich das Wasser gleichmäßig zwischen Behälterboden und Platte (Anspruch 8, 10 oder 11); oder
• (b) eine angefeuchtete saugfähige Zellstofflage, insbesondere Textil- oder Papierzwischenlage, von unten in den Behälterboden eingelegt oder auf die Kühlplatte aufgelegt werden. Die Zwischenlage besteht aus sehr saugfähigem Material, um möglichst viel Wasser zu speichern (Ansprüche 2 bis 5, 14). Dadurch wird der Wasserfilm langfristig vergleichsmäßigt und das Wasser/Eis im Bereich der Kühlplatte gehalten. Sofern bei dem alleinigen Einsatz von gefrierender Flüssigkeit noch geringe Ungleichmäßigkeiten verbleiben, sorgt die Zellstofflage für vollflächigen Kontakt und vollständige Vergleichmäßigung der noch fließfähigen Flüssigkeit, bevor sie mit der Zellstofflage gefriert. Ein Einschluß von Luftblasen kann so nahezu ausgeschlossen werden.

Der Wärmeübergang wird so erheblich verbessert und Unebenheiten ausgeglichen. Steht die saugfähige Schicht randseitig (Anspruch 4) etwas hervor, so ist es ihr ermöglicht, ihren Gehalt an Wasser und damit den Wasserfilm im "Schichtboden" laufend zu erneuern, gespeist durch - vom gekühlten Behälter - abtropfendes Kondenswasser. Ein Verflüchtigen im abgeschalteten Zustand wird vermieden.

Durch die bessere Wärmeleitung wird auch die Kühlleistung des Kühlaggregats sehr schnell in das Getränk abgegeben, damit entsprechend lange Aus- und Einschaltzeiten eine lange Lebensdauer des Kühlaggregats garantieren. Besonders macht sich das bei zueinander geometrisch passend geformten Boden/Behälterabschnitten bemerkbar (Anspruch 10, 11).

Es wird also nicht nur schnelles Herunterkühlens des Produktes aus Verkaufsgründen und verbesserte Haltbarkeit des Produktes als Leistungsergebnis erzielt, sondern auch der Schutz des Kühlaggregates ist vorgesehen.

Das Kühlaggregat wird über einen einstellbaren Thermostaten gesteuert, dessen Temperaturfühler in die Kühlplatte integriert ist. Die Kühlplatte wird generell in Minus-Temperaturen geregelt. Ein- und Ausschaltpunkte können beispielsweise bei -5°C (Ein) und -20°C (Aus) liegen. Für die Lebensdauer des Kühlaggregates ist es von Vorteil, daß z. B. nach dem Ausschalten eine bestimmte Pausenzeit eingehalten wird, damit sich der aufgebaute Druck des Kühlmittels im Aggregat abbauen kann. Ist dies nicht der Fall, so muß der Kühlkompressor unter Schwerlast anlaufen. Zum Start eines Kühlkompressors wird über einen Thermoschalter eine Hilfswicklung im Kompressormotor zugeschaltet. Ist der Druck im Aggregat noch zu hoch, so schaltet dieser Thermoschalter bereits wieder aus, weil der Motor unter hoher Last nicht startet, und das Spiel beginnt von vorne. In kurzen Zeitabständen werden die Startversuche wiederholt, und zwar so lange bis der Druck im Kühlsystem abgebaut ist und der Kompressormotor endlich startet.

Mit der Erfindung wird überraschend auch die Basis geschaffen, hygienische Belange von Dispensern besser berücksichtigen zu können. Statt einen nach unten und oben offenen Getränkebehälter zu verwenden, wird vorgeschlagen, einen nahezu vollständig geschlossenen - abnehmbaren - Behälter für das Getränk zu verwenden (Anspruch 6). Ausnahmen machen lediglich die Entnahmeöffnung und das Filter, durch das - bei Entnahme von Getränk - gereinigte (keimfreie) Luft nachströmt, um im Behälter einen Unterdruck zu vermeiden.

In der Mitte des Deckels ist nun die Möglichkeit geschaffen, mit Hilfe eines Mikrofilters als Einwegfilter oder Mehrwegfilter mit entsprechender Porenweite und Baugröße zum einen die Keime aus der Luft zu filtern und zum anderen auch die entsprechende Menge feinstgefilterter Luft durchzulassen, die entsprechend der Ausgabemenge an Getränk nachströmt. Desgleichen kann man auch einen Aktivkohlefilter, sogar mit gesilberter Kohle, einsetzen.

Dadurch, daß der Getränkebehälter jetzt oben und unten verschlossen ist, hat man auch noch den Vorteil, daß z. B. an einem zentralen Ort das Getränk steril und hygienisch eingefüllt werden kann, selbst wenn die Basismaschine -einschl. des Sockels mit Kühlaggregat im Normalfall in einer Imbißstube, auf dem Flur oder z. B. in Teeküchen auf den einzelnen Stationen eines Krankenhauses steht, wo die Basismaschine bzw. der Kühlungs- Vermittlungsbereich normalerweise "mit Abwaschlappen und Wassereimerchen" gereinigt werden. So werden beim Reinigen der normalen Gerätetypen die Kühlungs-Vermittlungsbereiche (eine senkrechte zylindrische Säule über die der unten offene Behälter mit Dichtung gestülpt würde oder eine Kühlplatte auf die der Behälter aufgesetzt wird) als wesentliche Teile des Getränkebehälters bereits mit Keimen geimpft. Bei einem nahezu vollständig geschlossenen - abnehmbaren - Behälter wird dieses hygienische Problem vermieden. Der "die Kühlung zum Getränk vermittelnde" Kühlungs-Vermittlungsbereich ist kein Teil des Getränkebehälters mehr und hat so keinen direkten Kontakt zum Getränk mehr; er bleibt stationär.

Bei dieser technischen Lösung (Ansprüche 1 und 6) werden alle Unebenheiten und Paßungenauigkeiten zwischen Kühlplatte und Behälterboden voll ausgeglichen und man erhält eine Übertragung der Kühlleistung, die einem direkt auf der Platte aufgesetzten Getränkebehälter entspricht, allerdings ohne die hygienischen Sorgen des direkten Aufsetzens offener Behälter. Mit der Erfindung wird sowohl die gute Wärmeleitung als auch die Hygiene ermöglicht.

Eine weitere technische Verbesserung bei dem Gerät bzw. dem Ausgabemechanismus ist eine Klarsichtabdeckung des Auslaufschlauches (Tülle), damit eine direkte Berührung dieses Teiles bei der Ausgabe von Getränken nicht mehr möglich ist (Anspruch 12). Wichtig ist hier die Klarsichtigkeit der Abdeckung, damit im Ausgabebereich das Trinkgefäß zum gut sichtbaren Auslaufschlauch richtig positioniert werden kann.

Ausführungsbeispiele erläutern und ergänzen die Erfindung.

Fig. 1 ist eine Schema-Frontansicht eines Getränke-Dispensers mit Andeutung der hier zu berücksichtigenden Bauelemente.

Fig. 1a ist eine Variante zu Fig. 1, bei der der Behälter unten abgeschrägt 2d ist.

Fig. 1b ist eine Ausschnittsvergrößerung des Randbereiches der Kühlplatte 10 mit Zellstoffzwischenlage 20.

Fig. 2 ist eine Aufsicht auf die Kühlplatte 10, abgedeckt mit Zellstoff 20.

Fig. 2a, 2d Fig. 2b, Fig. 2c sind verschiedene Varianten von Zellstoff- Abdeckungen 20 bzw. saugfähigen Zwischenschichten.

Fig. 3 ist eine lösbare Verriegelung des Behälters mit Flügelschrauben an Behälterflanschen, insbesondere mit dem unten abgeschrägten Behälter gem. Fig. 1a.

Die Fig. 1 und 1a veranschaulichen die Frontseite eines Getränke-Dispensers, der mit einem Getränk in einem Behälter 2 gefüllt ist. Der Behälter sitzt auf einem Sockel 1, der eine Vertiefung 3 aufweist, die von einem Kragen 1a, 1b umfaßt ist. In der Vertiefung ist eine Kühlplatte 10 vorgesehen, die eine mittige Ausnehmung 10a aufweist. An der Unterseite oder mittig in der Kühlplatte 10 sind Kühlschlangen eingelegt, die aus Fig. 1b hervorgehen. Die Kühlschlangen 11d müssen nicht zwingend vorgesehen sein, es kann ebenso eine Strömungs- oder Konvektions-Kühlung von dem Kühlaggregat 11 mit Lüfter 12c zur Kühlplatte 10 hin vorgesehen sein. Der Lüfter ist an einen Motor 12 gekoppelt, der ein Magnet-Rührwerk 12a, 12b antreibt.

Die Getränkeausgabe befindet sich oberhalb eines Tropf-Sammelbehälters 6 und wird aus einem flexiblen Schlauch gespeist, der aus dem Behälter 2 nach abwärts ragt.

Der Behälter 2 ist aus einem durchsichtigen aber formsteifen Kunststoff gefertigt. Oben in dem Behälter 2 ist ein Filter 4, durch den Luft L hindurchströmen kann. Die hindurchströmende Luft L ist vom Volumen her so dimensioniert, daß sie das Volumen des aus dem Schlauch (der nicht dargestellt ist) auslaufenden Getränks im Behälter 2 ersetzt. Damit wird Unterdruck vermieden.

Der Behälter weist obenendig einen fest/dicht verschließbaren Deckel mit Klammern 50 auf.

Der Behälter 2 hat umseitige Wände 2b, er kann kastenförmig gestaltet sein. Die Bodenplatte 2a des Behälters ist wärmeleitend ausgeführt, z. B. aus NIRO-Stahl oder einem anderen rostfreien aber gut wärmeleitenden Metall. Die Bodenplatte 2a ist fest mit der Behälterwand 2 verbunden.

Randseitig greift die Wand 2a des Behälters 2 in die Vertie­ fung 3 des Sockels 1 ein und überragt nach abwärts etwas die Bo­ denplatte 2a. Kondenswasser kann so innerhalb des umlaufenden Kragens 1a, 1b aufgefangen werden (Fig. 1). Die schräge Wandbildung 2d (Fig. 1a) ermöglicht bei breiteren Behältern das Auftropfen des Kondenswassers.

Zwischen dem Boden 2a und der Kühlplatte 10 ist eine Schicht aus Vlies-Faser oder Zellulosestoff 20 vorgesehen. Sie speichert eine Flüssigkeit, die im Betrieb der Kälteplatte 10 gefriert und einen guten Kontakt zwischen der Oberfläche - die rauh sein kann - der Kälteplatte 10 und der Unterseite des Bodens 2a her­ stellt. Auch der Boden muß deshalb nicht besonders bearbeitet oder besonders glatt sein, dies gleicht die Saugstofflage 20 aus.

Anstelle oder mit der Saugstofflage kann auch eine Flüssigkeit, wie Wasser, vorgesehen sein, die unmittelbar auf der Oberfläche der Kälteplatte im Betrieb gefriert. Dazu kann eine topfförmige Ausnehmung 10a in der Mitte einer runden Kälteplatte 10 vorgesehen sein, der eine entsprechende Erhebung 2c des Bodens 2a auf seiten des Behälters 2 gegenübersteht. In diese Ausnehmung 10a kann eine von der Tiefe der Ausnehmung 10a und der Größe der Fläche 10 abhängige Menge Wasser eingefüllt sein, die sich dann verteilt, wenn der Behälter 2 auf die Kälteplatte 10 aufgesetzt wird oder wenn die geformte Saugstofflage (als Manschette) eingesetzt wird. Die nach unten ragende Vertiefung 2c des Bodens 2a drückt das Wasser aus der Mulde 10a der Kühlplatte 10 heraus und verteilt es auf der Platte 10 gleichmäßig, wenn die Verteilungsaufgabe nicht schon von der Zellstofflage übernommen wurde.

Für die Flüssigkeit und deren physikalische Eigenschaft kommt es darauf an, daß sie im Betrieb der Kälteplatte 10 - also zwischen -5°C und etwa -20°C gefriert, gegebenenfalls sogar bei höheren
Temperaturen beginnt zu frieren, ohne daß sie bei Raumtemperatur schon gefroren wäre. Damit ergibt sich ihre leichte Aufbringbarkeit und ihre gute wärmeleitende Eigenschaft während des (kühlen) Betriebes.

Die Zellstofflage 20 aus Fig. 1 ist in der Fig. 2 sowie den Fig. 2a, 2b und 2c in mehreren Ausgestaltungen verdeutlicht.

Fig. 2 zeigt die Aufsicht auf das Kälteorgan 10, das hier rund dargestellt ist. Mittig ist die Ausnehmung 10a vorgesehen, umlaufend ist die Mulde 10c vorgesehen, die der Ausnehmung 3 der Fig. 1 entspricht.

Die Lage 20 aus saugfähigem Werkstoff ist demzufolge auch rund gestaltet. Sie ragt um ein geringfügiges Maß über den Kontaktbereich 10b der Kälteplatte 10 hinaus, so daß sie in der Lage ist, die nach unten vorspringenden Randbereiche der Behälterwandungen 2b von unten zu berühren oder ihnen zumindest nahe zu sein. Kondenswasser, das sich am Rand des gekühlten Behälters 2 bildet, kann so von dem saugfähigen Werkstoff 20 aufgenommen werden. Dies verdeutlicht anschaulich die Fig. 1a, die den Randbereich der Kühlplatte 10 zeigt. Oberhalb der Platte 10 ist der metallische - gut wärmeleitende - Bodenbereich 2a vorgesehen, der (übertrieben dargestellte) Unebenheiten aufweist. Der äußere Randbereich der Saugschicht 20 ragt über die nach unten ragende Kante der Wandung 2b hinaus, so daß die Wassertropfen 5 aufgegriffen werden können.

Wenn die saugfähige Lage 20′ wie in Fig. 2a dargestellt, quadratisch ist, kann die Aufnahme von Wassertropfen 5 nur in den Eckbereichen erfolgen, in denen die Sauglage über die runde Kühlplatte 10 hinausragt.

Fig. 2b stellt das Beispiel von Fig. 2 heraus und zeigt deutlicher die radiale Vergrößerung der Saugschicht 20′′, um umlaufend Tropfwasser 5 aufnehmen zu können.

Schließlich zeigt Fig. 2c eine konturierte Saugschicht 20 (geformte Manschette), wie sie auch in Fig. 1 erkennbar ist. Entsprechend der Kontur 20a ist die Kühlplatte 10 mit einer mittigen Vertiefung 10a versehen.

Fig. 2d zeigt eine mittig offene Saugschicht 20′′′, die den Austritt des in der mittigen Vertiefung gespeicherten Wassers in die Sauglage 20′′′ erleichtert.

Fig. 3 veranschaulicht die randseitigen Flansche 40a, 40b, 40c, 40d (kurz: 40) an der Unterseite eines Behälters 2, die von drehbaren Sternklemmen 30a, 30b . . . (kurz: 30) lösbar gehalten werden. Fig. 3 ist ein etwa horizontaler Schnitt in Höhe der Kälteplatte 10 von Fig. 1a. Die eckseitigen Flansche 40 bieten Verriegelungsmöglichkeit, ohne den Zutritt von Kondenswasser 5 auf die Ränder der im übrigen eingepreßten Sauglage 20 zu behindern.

Claims (15)

1. Getränkespeicher mit Kühlaggregat (11), bei dem

• (a) ein Getränkebehälter (2) abnehmbar auf einem - das Kühlaggregat (11) mit einem Kühlungs-Vermittlungsbereich (10; 10a, 10b, 10c) enthaltenden - Sockel (1) angeordnet ist;
• (b) zwischen Kühlungs-Vermittlungsbereich (10; 10a, 10b, 10c) und einem wärmeleitendem Bereich (2c) des Bodens (2a) des Behälters (2) eine - im Betrieb gefrierende - Flüssigkeit einbringbar ist.

2. Getränkespeicher nach Anspruch 1, bei dem zwischen den Bereichen (2c; 10) eine saugfähige Schicht (20), wie Textil- oder Zellstoff, vorgesehen ist, in der die Flüssigkeit luftblasenfrei verteilbar ist.

3. Getränkespeicher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Form der saugfähigen Schicht (20, 20′′) als Manschette an die Form (10; 10a, 10b, 10c) des Kältebereichs (10) etwa angepaßt ist.

4. Getränkespeicher nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Saugschicht (20) gegenüber dem Kältebereich (10) randseitig etwas vorsteht (20′′), um zumindest teilumfänglich das von der äußeren Behälterwand (2b) abtropfende Kondenswasser (5) aufnehmen zu können.

5. Getränkespeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Saugschicht (20) quer zu ihrer Haupt-Erstreckungsebene als Formmanschette profiliert (20a) ist.

6. Getränkespeicher nach einem der erwähnten Ansprüche, bei dem der abnehmbare Behälter (2) vollständig verschlossen ist, bis auf einen Filter (4), über den Luft nachströmt, wenn über eine Auslaßöffnung das Getränk entnommen wird.

7. Getränkespeicher nach einem der erwähnten Ansprüche, bei dem der Behälter (2) bodenseitig völlig geschlossen und sein Bodenbereich (2a, 2c) stark kälte- oder wärmeleitend ist, insbesondere aus NIRO-Stahl gestaltet ist.

8. Getränkespeicher nach einem der erwähnten Ansprüche, bei dem die im Betrieb gefrierende Flüssigkeit Wasser ist.

9. Getränkespeicher nach einem der erwähnten Ansprüche, bei dem der Boden des Behälters (2) in einem vorzugsweise mittigen Bereich (2a) stark wärme- oder kälteleitend ist.

10. Getränkespeicher nach einem der erwähnten Ansprüche, bei dem der Boden oder Bodenbereich (2a, 2c) des Behälters (2) konturiert (2a) ist, passend zu einer Gegenkontur (10a) des als Kälteplatte (10) ausgebildeten Kühlungs- Vermittlungsbereichs.

11. Getränkespeicher nach Anspruch 10, bei dem der Boden stufig, insbesondere konzentrisch stufig (2a, 2c), und die Kühlplatte (10) gegensinnig stufig (10a, 10b, 10c) ausgebildet ist.

12. Getränkespeicher nach einem der erwähnten Ansprüche, bei dem die Abgabetülle am Behälter (2) mit einer Klarsichtabdeckung umseitig abgeschirmt ist und die Höhe der Abschirmung größer oder gleich der nach unten ragenden Abgabetülle ist.

13. Verfahren zum Verbessern des Wärmeübergangs zwischen einer Kühloberfläche (10) und einem abnehmbaren Kühlaufnahmeboden (2a, 2c), bei dem eine im Kühlbetrieb gefrierende Flüssigkeit als Vermittlungsschicht zwischen Boden und Kühloberfläche eingebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Flüssigkeit in einer saugfähigen Schicht (20; 20a, 20′, 20′′, 20′′′), insbesondere Zellstoff, eingespeichert wird, wobei Saugschicht (20) und gefrorene Flüssigkeit gemeinsam den Wärmeübergang vergleichmäßigen und verbessern.

15. Verfahren nach Anspruch 14 oder 13, bei dem die Saugschicht (20; 20′, 20′′, 20′′′) über sockelseitige Spannorgane (30) und behälterseitige Flansche (40) eingespannt wird.