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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Beschreibung betrifft eine Vorrichtung zur Durchlaufkühlung sowie ein entsprechendes Verfahren zur Durchlaufkühlung.
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HINTERGRUND
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Zur Durchlaufkühlung von Getränken in herkömmlichen Getränkeautomaten sind hauptsächlich zwei verschiedene Prinzipien bekannt: die Trockenkühlung und die Nasskühlung. Bei der Trockenkühlung wird in einem Kühlblock eine Durchlaufspirale, durch welche die zu kühlende Flüssigkeit strömt, mit kalter Luft angeströmt. Die Trockenkühlung ist besonders schnell und kompakt, kann aber keine niedrigen Temperaturen erreichen. Bei der Nasskühlung wird in einem Wasserbad eine Eisbank gebildet, wodurch die zu kühlende Flüssigkeit, welche durch eine im Wasserbad befindliche Durchlaufspirale strömt, gekühlt werden kann. Mit der Nasskühlung können Temperaturen um den Gefrierpunkt von Wasser (0° Celsius) erreicht werden, was für eine Karbonisierung der zu kühlenden Flüssigkeit wichtig ist. Nasskühlungen sind im Einsatz allerdings wesentlich komplizierter als Trockenkühlungen.
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Ein wichtiger Aspekt der Nasskühlung besteht darin, dass die Eisbildung genau kontrolliert werden muss, um zu verhindern, dass die zu kühlende Flüssigkeit (z.B. Wasser, Saft oder Bier, etc.) friert, was insbesondere die Qualität des Getränks negativ beeinflussen kann. Dies wird üblicherweise dadurch erreicht, dass einerseits ein gewisser Abstand zwischen der Eisbank und der Durchlaufspirale eingehalten wird, was typischerweise durch eine große Bauform des Behälters erreicht wird, und andererseits die Eisbildung genau überwacht wird. Eine Überwachung der Eisbildung im Behälter wird typischerweise anhand von kapazitiven Sensoren durchgeführt. Kapazitive Sensoren sind zwar sehr präzise, aber auch teuer. Außerdem ist ihre Genauigkeit bei ungleichmäßiger Eisbildung, zum Beispiel bei Eis-Wasser-Gemischen, begrenzt.
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Die Erfinder haben es sich zur Aufgabe gemacht, eine Vorrichtung zur Durchlaufkühlung, welche die Vorteile von Trocken- und Nasskühlungen kombinieren kann, und insbesondere eine Nasskühlungsvorrichtung, welche kompakt und kostengünstig ist, und eine einfache Steuerung aufweist, zu entwickeln.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die oben genannten Aufgaben werden durch eine Vorrichtung zur Durchlaufkühlung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Durchlaufkühlung gemäß Anspruch 17 gelöst. Verschiedene Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Es wird eine Vorrichtung zur Durchlaufkühlung beschrieben, welche umfasst: einen Behälter, der mit einer ersten Flüssigkeit gefüllt werden kann; eine erste Leitung, die in dem Behälter angeordnet ist und durch welche eine zweite Flüssigkeit durchlaufen kann; eine Kühleinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die erste Flüssigkeit in dem Behälter zu kühlen; und eine Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, die Kühleinrichtung abhängig von einem Signal, das von einem Volumen oder einem Füllstand der ersten Flüssigkeit in dem Behälter abhängt, zu aktivieren und zu deaktivieren.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Durchlaufkühlung beschrieben, welches folgende Schritte umfasst: Kühlen einer in einem Behälter befindlichen ersten Flüssigkeit mittels einer Kühleinrichtung, wodurch eine zweite Flüssigkeit, welche durch eine im Behälter befindliche erste Leitung durchläuft, gekühlt wird; und Aktivieren und Deaktivieren der Kühleinrichtung abhängig von einem Signal, das von einem Volumen oder einem Füllstand der ersten Flüssigkeit in dem Behälter abhängt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Abbildungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. Zu den Abbildungen:
- 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchlaufkühlung gemäß einem Ausführungsbeispiels.
- 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1.
- 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Durchlaufkühlung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Zur Durchlaufkühlung der Getränke in herkömmlichen Getränkeautomaten sind hauptsächlich zwei verschiedene Prinzipien bekannt: die Trockenkühlung und die Nasskühlung. Bei der Trockenkühlung fließt die zu kühlende Flüssigkeit durch eine Leitung, welche mit kalter Luft angeströmt wird. Die kalte Luft transportiert die Wärme der Flüssigkeit ab. Dabei wird typischerweise die zu kühlende Flüssigkeit in einem Kühlblock gelagert, der beispielweise aus Aluminium gefertigt ist und in dem die durchlaufende, kühle Luft strömt. Die Trockenkühlung hat insbesondere den Vorteil, dass sie besonders schnell in Betrieb gesetzt werden kann. Es dauert bei einer Trockenkühlung typischerweise 10 bis 15 Minuten, um 250 mL einer Flüssigkeit von Raumtemperatur auf ca. 5°C zu kühlen. Außerdem ist keine aufwändige Wartung notwendig und die Trockenkühlung kann unproblematisch in nicht ortsgebundenen Umgebungen, wie Schiffen oder Zügen, verwendet werden. Die Trockenkühlung ist auch wegen der kleineren Bauform des Kühlblocks besonders praktisch. Jedoch ist ein solcher Aluminium-Kühlblock in der Herstellung teuer. Es wird auch als nachteilhaft empfunden, dass der Aluminium-Kühlblock ein sehr träges thermisches Verhalten hat. Außerdem ist die Kälteübertragung von Aluminium zur Durchlaufspirale wegen der Bildung von Lufteinschlüssen nicht optimal. Dazu kommt auch noch, dass es nicht möglich ist, Temperaturen um den Wasser-Gefrierpunkt zu erreichen. Dies bedeutet, dass Kohlendioxid, welches für die Karbonisierung des Getränks verwendet wird, nicht ausreichend gekühlt wird. Eine Trockenkühlung ist daher für karbonisierte Getränke nicht geeignet.
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Bei der Nasskühlung wird dagegen ein Wasserbad verwendet, in welchem die Durchlaufspirale, durch welche die zu kühlende Flüssigkeit strömt, angeordnet ist. Außerdem ist eine Kühlvorrichtung vorgesehen, welche in dem Wasserbad eine Eisbildung bewirkt, wodurch die Temperatur des Wasserbads und die in der Durchlaufspirale befindlichen Flüssigkeit gesenkt wird. Um eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Wasserbad zu erreichen, wird typischerweise ein Rührwerk verwendet. Gegenüber einer Trockenkühlung ist eine solche Nasskühlung viel kostengünstiger in der Herstellung, da kein Aluminiumguss notwendig ist und der Behälter für das Wasserbad beispielsweise aus Kunststoff gebildet werden kann. Niedrige Temperaturen um den Gefrierpunkt von Wasser (also 0° Celsius) können außerdem ohne Schwierigkeit erreicht werden, was für eine Karbonisierung des gekühlten Getränks von Vorteil ist. Durch den unmittelbaren Kontakt zwischen dem Wasserbad und der Getränke-Durchlaufspirale kann auch eine optimale Kälteübertragung erreicht werden. Die Nasskühlung kann ohne gefülltes Wasserbad geliefert werden und ist somit leicht zu transportieren. Durch die Bildung einer Eisbank, welche typischerweise als eine Eisschicht mit einer Dicke von 2 bis 3 cm an den inneren Wänden des Behälters ausgebildet ist, kann auch die Kälte gespeichert werden, sodass die Nasskühlung relativ energiesparend sein kann. Jedoch sind Nasskühlungen viel langsamer als Trockenkühlungen und brauchen typischerweise 40 bis 50 Minuten, um die Temperatur des Wasserbads auf 5°C zu bringen. Da das Wasser vom Wasserbad auslaufen kann, ist auch ein Betrieb in nicht ortgebundenen Umgebungen aufwändiger.
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Ein wichtiger Aspekt der Nasskühlung ist, dass sowohl der Füllstand des Wasserbads als auch die Eisbildung genau kontrolliert werden müssen, was eine entsprechende Steuerung und Sensorik mit sich bringt, welche den Betrieb einer Nasskühlung komplexer machen. Insbesondere muss bei Nasskühlungen darauf geachtet werden, dass die zu kühlende Flüssigkeit (z.B. Trinkwasser, Saft oder Bier, etc.) nicht friert, was die Qualität des Getränks negativ beeinflussen könnte. Daher muss ein gewisser räumlicher Abstand zwischen der Eisbank und der Durchlaufspirale eingehalten werden, was typischerweise durch eine relativ große Bauform des Behälters erreicht wird. Die Eisbildung wird üblicherweise mit Hilfe von kapazitiven Sensoren gemessen und überwacht. Da Eis und Wasser unterschiedliche dielektrische Konstanten aufweisen, kann anhand der gemessenen dielektrischen Konstante (bzw. der davon abhängigen elektrischen Kapazitäten) im Wasserbad das Eis-Wasser-Verhältnis gemessen werden. Obwohl diese Methode besonders geeignet ist, wenn die Eisbildung uniform ist, ist bei Eis-Wasser-Gemischen dagegen eine genaue Detektion schwierig. In jedem Fall soll ein Durchfrieren des Wassers vermieden werden.
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Es werden in den Abbildungen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchlaufkühlung gezeigt, welche die üblichen Nachteile einer Nasskühlung zumindest weise überwinden oder die Situation zumindest verbessern können.
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Die 1 und 2 zeigt eine perspektivische Darstellung (1) und eine Querschnittsansicht (2) einer Vorrichtung 100 zur Durchlaufkühlung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Vorrichtung 100 umfasst einen Behälter 1, eine erste Leitung 2, durch welche eine zu kühlende Flüssigkeit (in der Regel ein Getränk) fließt, und eine zweite Leitung 3, durch welche ein Kältemittel fließen kann. Gemäß den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen wird für den Kühlbetrieb der Behälter mit Wasser gefüllt, sodass ein Wasserbad gebildet wird, in dem sich die erste Leitung 2 und die zweite Leitung 3 befinden. Andere Kühlflüssigkeiten als Wasser sind denkbar, wobei Wasser eine übliche und kostengünstige Möglichkeit bleibt. Die erste Leitung 2 und die zweite Leitung 3 sind in dem Behälter 1 bzw. im Wasserbad angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Leitung 2 als eine spiralförmige Leitung und die zweite Leitung 3 als eine Kühlschlange (Kühlspirale) ausgebildet, wobei die Kühlschlange 3 die erste Leitung 2 umschließt. Andere Anordnungen der Leitungen 2, 3 sind aber denkbar.
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Die zu kühlende Flüssigkeit kann ein Getränk sein, wie Wasser, Saft, Bier oder dergleichen. Unter Kältemittel wird üblicherweise ein Fluid verstanden, das zur Wärmeübertragung in einer Kälteanlage eingesetzt wird, und das bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck Wärme abgibt. Üblicherweise sind diese Wärmeübertragungen mit Zustandsänderungen des Fluids verbunden.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, sind Enden der Kühlschlange 3 mit einem außerhalb des Behälters angeordneten Kompressor 20 verbunden, sodass der Kompressor 20 und die Kühlschlange 3 eine Kompressionskältemaschine bilden. Eine Kompressionskältemaschine ist eine Kühleinrichtung, bei der ein Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf bewegt wird. Das Kältemittel wird durch den Kompressor 20 verdichtet und erwärmt sich dabei. Das Kältemittel gibt dann seine Wärme ab und strömt durch eine (nicht näher dargestellte) Drossel, was zu einer Druckabsenkung führt. Das dadurch abgekühlte Kältemittel strömt durch die zweite Leitung 3 im Inneren des Behälters lund entnimmt Wärme aus dem Wasserbad, wodurch das Wasserbad gekühlt wird. Das Kältemittel strömt dann wieder zum Kompressor 20. Durch Kühlen des Wassers im Behälter 1 kann sich um die zweite Leitung 3 eine Eisbank bilden, und insbesondere an den Wänden 40 des Behälters kann sich eine Eisschicht mit einer Schichtdicke von z.B. 2 bis 3 cm bilden. Das gekühlte Wasserbad kühlt dann die in der Leitung 2 befindliche, zu kühlende Flüssigkeit.
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Zur Überwachung der Eisbildung umfasst die Vorrichtung 100 Sensoren 6a und 6b, welche am Behälter 1 angeordnet sind. Bei herkömmlichen Durchlaufkühlern werden dazu kapazitive Sensoren eingesetzt, welche eine dielektrische Konstante der Flüssigkeit im Behälter (d.h. des Wasserbads) messen und daraus ein Verhältnis zwischen Eis und Wasser im Wasserbad herleiten können. Im Gegensatz dazu sind gemäß dieser Ausführungsform die Sensoren 6a, 6b als Füllstandsensoren ausgebildet, welche dazu ausgebildet sind, den Füllstand in dem Behälter 1 zu detektieren oder zu messen. Wenn Eis im Behälter 1 gebildet wird, erhöht sich nämlich der Füllstand im Behälter 1 entsprechend, da Eis mehr Volumen als flüssiges Wasser hat. Die Sensoren 6a, 6b können beispielsweise einfache Schwimmer sein, welche die Überschreitung eines vorbestimmten Füllstandpegels detektieren können. Auch andere Typen von Füllstandsensoren können verwendet werden. Beispielsweise können auch optische Sensoren, Ultraschallsensoren oder Radarsensoren Füllstände messen.
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Die Sensoren 6a, 6b können eine vorbestimmte Schwelle überwachen und ein entsprechendes Signal senden, wenn der Füllstand diese Schwelle erreicht wird. In der gezeigten Ausführungsform wird die Schwelle durch eine maximale Eis-Wasser-Linie 8 dargestellt. Die Schwelle kann so gewählt sein, dass sie dem Fall entspricht, bei dem die gebildete Eisschicht so dick wird, dass sie gerade die Flüssigkeitsleitung 2 berührt. Die Sensoren 6a, 6b sind gemäß der gezeigten Ausführungsform diagonal gegenüberliegend angeordnet. Indem zwei Sensoren 6a, 6b verwendet werden, ist eine Kompensierung von Schwankungen der Wasserlinie bei nicht ortsgebundener Aufstellung der Vorrichtung 100 möglich (wenn z.B. das Wasser aufgrund einer Bewegung der Vorrichtung hin und her schwappt). Es ist aber auch möglich, einen einzigen Füllstandsensor zu verwenden, oder eine Vielzahl von Füllstandsensoren, die zum Beispiel unterschiedliche Pegel überwachen sollen.
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Eine Füllstandmessung ist bei herkömmlichen Nasskühlungen nicht sinnvoll, da diese in der Regel eine relativ große Bauform aufweisen, bei welcher der Behälter vergleichsweise breit, d.h. mit großer Grundfläche, ausgebildet ist. Damit soll erreicht werden, dass ein ausreichender Abstand zwischen der Eisbank und der Durchlaufspirale eingehalten wird, um ein Einfrieren der zu kühlenden Flüssigkeit zu vermeiden. Die Variationen des Füllstands ist aber wegen der relativ großen Grundfläche des Behälters zu klein, um mit herkömmlichen Füllstandsensoren mit ausreichender Genauigkeit detektiert werden zu können. Gemäß der Ausführungsform der 1 und 2 ist dagegen eine einfache Füllstandmessung möglich, weil der Behälter 1 eine besondere Form aufweist.
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Der Behälter 1 kann im Wesentlichen rechteckig oder zylindrisch ausgebildet sein und weist eine Grundfläche 30 sowie Seitenwände 40 auf (siehe 2). Im Vergleich zu den Behältern von herkömmlichen Nasskühlern sind die Grundfläche 30 relativ klein und die Wände 40 relativ hoch. Insbesondere ist eine Höhe der Wände 40 größer als eine größte Abmessung (z.B. der Durchmesser bei zylindrischen Behältern) der Grundfläche 30.
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Gemäß der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist die Grundfläche 30 im Wesentlichen quadratisch ausgebildet, wobei eine Höhe H des Behälters 1 größer ausgebildet ist, insbesondere ca. mehr als 2-mal größer als die Seitenlänge L der Grundfläche des Behälters 1. Andere Verhältnisse zwischen der Länge und der Höhe des Behälters sind aber auch möglich, solange die Höhe größer als die Länge des Behälters ausgebildet ist. Beispielweise kann die Höhe der Wände 40 mehr als 1,5 mal größer, mehr als 2 mal größer oder mehr als 3 mal größer als die größte Abmessung der Grundfläche 30 ausgebildet sein. Somit wird einerseits erreicht, dass die Vorrichtung 100 besonders kompakt ausgebildet ist, was eine kürzere Dauer bis zur Betriebsbereitschaft der Kühlung von ca. 30 Minuten nach dem Einschalten der Vorrichtung 100 mit sich bringt. Andererseits bewirkt eine Änderung der Baugröße des Behälters 1 (von „breit und niedrig“ zu „schmal und hoch“) auch, dass die sich im Betrieb ausbildende Eisbank zu einer deutlichen Änderung des Wasserfüllstands führt, welcher mit einem einfachen Füllstandsensor leicht und genau zu überwachen ist. Somit wird es möglich, Füllstandsensoren als Überwachungssensoren 6a, 6b zu verwenden. Es kann dann auf teure kapazitive Sensoren verzichtet werden. Durch die zylindrische bzw. prismatische Form des Behälters 1 mit relativ kleiner Grundfläche 30 und relativ hohen Wänden 40 ist es also möglich, den Füllstand und somit das Ausmaß der Eisbank einfach und relativ genau zu steuern und zu überwachen. Der Behälter 1 kann aus Kunststoff gefertigt sein, sodass die Vorrichtung 100 besonders kostengünstig und einfach herzustellen ist.
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Die Vorrichtung 100 umfasst in dem dargestellten Beispiel einen Deckel 11, welcher den Behälter 1 (und das darin befindliche Wasserbad) dicht abschließen kann. Somit ist ein Betrieb in nicht ortsgebundener Aufstellung möglich. Der Deckel kann aus Metall gefertigt sein, wobei Ausgänge der Leitungen 2, 3 durch den Deckel 11 durchlaufen können.
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Die Vorrichtung umfasst weiter eine Steuerung 50, welche insbesondere dazu ausgebildet ist, den Kompressor 20, und somit eine durch den Kompressor 20 und die Kühlschlange 3 gebildete Kühlvorrichtung zu steuern. Gemäß den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Steuerung 50 die Kühlvorrichtung abhängig von einem Signal eines oder mehrerer Füllstandsensoren (z.B. Sensoren 6a, 6b), welches das Volumen oder den Füllstand des Wasser-Eis-Gemischs im Behälter 1 repräsentiert, aktivieren oder deaktivieren. Insbesondere kann die Steuerung 50 abhängig von den Signalen der Füllstandsensoren 6a, 6b den Kompressor 20 ein- oder ausschalten.
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Sobald der Füllstand im Behälter 1 die vordefinierte Eis-Wasser-Linie 8 überschreitet, wird diese Überschreitung durch die Füllstandsensoren 6a, 6b detektiert und ein entsprechendes Signal an die Steuerung 50 übermittelt. Die Steuerung 50 kann dann den Kompressor 20 ausschalten, sodass die Eisbildung gestoppt wird. Somit kann ein Einfrieren der zu kühlenden Flüssigkeit in der ersten Leitung 2 (Durchlaufspirale) verhindert werden. Da die Steuerung 50 den Kompressor 20 abhängig vom Volumen oder Füllstand des Eis-Wasser-Gemischs im Behälter 1 steuert, kann indirekt auch eine Schichtdicke der Eisbank beeinflusst werden.
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Die Vorrichtung 100 kann außerdem einen Karbonatortank 4 aufweisen, der Kohlendioxid enthält. Somit kann auf an sich bekannte Weise Kohlendioxid in der zu kühlenden Flüssigkeit gelöst werden, um zum Beispiel Sprudelwasser oder dergleichen am Auslass der Vorrichtung 100 zu erhalten. Der Karbonatortank 4 ist gemäß der gezeigten Ausführungsform in dem Behälter 1 angeordnet, wobei im dargestellten Beispiel die erste Leitung 2 den Karbonatortank 4 umschließt, bzw. um den Karbonatortank 4 gewickelt ist und diesen berührt. Der Karbonatortank 4 ist zylindrisch ausgebildet. Der Karbonatortank 4 wird ebenfalls durch das Wasserbad gekühlt, wobei niedrige Temperaturen um den Wasser-Gefrierpunkt gewünscht sind.
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Das Befüllen des Behälters 1 mit Wasser erfolgt über ein Einlassrohr 12, das am oberen Ende des Behälters 1 in diesen mündet. Um eine automatische Befüllung zu ermöglichen, kann der Durchsatz des in den Behälter 1 einfließenden Wassers gesteuert werden. In dem dargestellten Beispiel ist ein Ventil 121, das beispielweise ein elektromagnetisches Ventil sein kann, an dem Einlassrohr 12 angeordnet und das den Wasserdurchsatz regeln kann. Das Ventil 121 wird durch die Steuerung 50 abhängig von einem Wasserfüllstand im Behälter 1 gesteuert. Dazu ist mindestens ein Füllstandsensor 5a, 5b am Behälter 1 angeordnet, der dazu geeignet ist, den Füllstand im Behälter 1 und insbesondere das Unter- oder Überschreiten der nominellen Wasserlinie 7 zu überwachen. Sobald die Wasserlinie 7 erreicht wird, übersendet der Füllstandsensor 5a ein entsprechendes Signal an die Steuerung 50. Die Steuerung 50 sendet dann ein Signal an das Ventil 121, damit das Ventil 121 schließt und kein Wasser mehr in den Behälter 1 fließen kann. Gemäß der Ausführungsform sind zwei Füllstandsensoren 5a, 5b am Behälter 1 angeordnet, welche die Wasserlinie 7 überwachen. Die Sensoren 5a, 5b sind diagonal gegenüberliegend angeordnet, um eine Kompensierung von Schwankungen der Wasserlinie bei nicht ortsgebundener Aufstellung der Vorrichtung 100 zu ermöglichen. Abhängig vom Typ des verwendeten Füllstandsensors kann auch ein einziger Sensor ausreichen. Letzteres ist beispielweise möglich, wenn der Füllstandsensor als ein Radarsensor oder ein optischer Sensor ausgebildet ist, der somit mehrere Schwellen überwachen kann. Werden einfache Schwimmer als Füllstandsensoren verwendet, können mehrere Sensoren sinnvoll sein. Wenn die zu kühlende Flüssigkeit Trinkwasser ist, kann auch die automatische und überwachte Befüllung des Wasserbades über den gleichen Trinkwasseranschluss wie das zu kühlende Trinkwasser erfolgen, so dass kein zusätzlicher Anschluss notwendig ist.
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In manchen Ausführungsbeispielen wird nach dem Befüllen des Behälters 1 im Betrieb das Wasser im Behälter 1 ständig bewegt, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Behälter 1 zu erreichen. Das Wasser wird über das Einlassrohr 12 in den Behälter 1 eingeführt und über ein Auslassrohr 11 aus dem Behälter 1 gesaugt. Das Einlassrohr 12 endet an einem oberen Ende des Behälters 1 und das Auslassrohr 11 endet an einem unteren Ende des Behälters 1, d.h. in der Nähe der Grundfläche 30. Der Wasserkreislauf im Behälter 1 wird durch eine außerhalb des Behälters 1 angeordneten Kreislaufpumpe 9 gesteuert, welche mit dem Einlassrohr 12 und dem Auslassrohr 11 gekoppelt ist. Durch die Wasserzirkulation ist eine homogene Temperaturverteilung im Wasserbad möglich. Gegenüber herkömmlichen Rührwerken, die im Behälter 1 angeordnet werden, hat eine außenliegende Kreislaufpumpe den Vorteil, dass eine zusätzliche Kühlmöglichkeit für das in den Rohren 11, 12 befindliche Wasser außerhalb des Behälters 1 möglich ist, zum Beispiel in der Form einer mit den Rohren 11, 12 verbundenen Kühlbox 10. Durch diese zusätzliche Begleitkühlung kann das Wasser bereits vor dem Einführen in den Behälter 1 gekühlt werden, was die Arbeit des Kompressors 20 erleichtern kann. Außerdem kann der Behälter 1 kompakt bleiben, da kein Rührwerk im Behälter eingesetzt wird. Die Kreislaufpumpe 9 kann einfach durch die Steuerung 50 gesteuert werden.
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Zur Steuerung der Kreislaufpumpe 9 wird mindestens ein Temperatursensor zur Messung der Wassertemperatur verwendet. Die Steuerung 50 kann dann die Kreislaufpumpe 9 abhängig von einem Signal des Temperatursensors steuern. In einem Ausführungsbeispiel sind zwei Temperatursensoren 111, 121 vorgesehen, wobei der Temperatursensor 121 an einem Ende des Eingangsrohrs 12 am oberen Ende des Behälters 1 und der Temperatursensor 111 an einem Ende des Ausgangsrohres 11 am unteren Ende des Behälters 1 angeordnet sind. Die Steuerung kann die Kreislaufpumpe 9 abhängig von einem Signal des ersten Temperatursensors 121 und von einem Signal des zweiten Temperatursensors 111 steuern. Wenn zum Beispiel ein Temperaturunterschied zwischen einer am oberen Ende des Behälters 1 gemessenen Temperatur und einer am unteren Ende des Behälters 1 gemessenen Temperatur zu hoch ist, d.h. eine vorbestimmte Schwelle überschritten wird, wird die Geschwindigkeit der Kreislaufpumpe 9 durch die Steuerung 50 erhöht, um den Temperaturunterscheid zu reduzieren und somit eine bessere Temperaturverteilung im Behälter 1 zu erreichen.
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In einem Ausführungsbeispiel kann außerdem eine Abgabetemperatur der zu kühlenden Flüssigkeit, z.B. Trinkwasser, gesteuert werden. Dazu wird eine weitere Leitung 14 vorgesehen, durch welche eine Flüssigkeit mit einer bestimmten Temperatur, zum Beispiel ungekühltes Leitungswasser, durchströmt und welche mit der Durchlaufkühlleitung 2 derart gekoppelt ist, dass die in der Durchlaufkühlleitung 2 befindliche Flüssigkeit und die in der Leitung 14 befindliche Flüssigkeit gemischt werden. Das Mischgetränk fließt dann in eine Ausgangsleitung 15. Zum Beispiel kann die Durchlaufkühlleitung 2 gekühlten (ggf. konzentrierten) Fruchtsaft und die weitere Leitung 14 ungekühltes Trinkwasser enthalten, sodass ein Mischgetränk aus Fruchtsaft und Wasser mit einer gegenüber dem gekühlten Fruchtsaft erhöhten Temperatur abgegeben wird. 1 zeigt, dass die Vorrichtung 100 weiter ein Ventil 16 aufweisen kann, welches mit der dem Ausgang 22 der Durchlaufkühlleitung 2 und mit der Leitung 14 gekoppelt ist. Das Ventil 121 wird durch die Steuerung 50 derart gesteuert, dass das Mischgetränk in der Ausgangsleitung 15 eine gewünschte Temperatur aufweist. Dazu werden ein erster Temperatursensor 21a an einem Eingang der Durchlaufkühlspirale 2 und ein zweiter Temperatursensor 21b an einem Ausgang der Durchlaufkühlspirale 2 angeordnet, welche die Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit überwachen. Das Ventil 121 wird abhängig von den Signalen der Temperatursensoren 21a, 21b gesteuert. Gemäß der Ausführungsform ist das Ventil 16 als ein elektromagnetisches 3/2-Wege-Ventil ausgebildet, welches entweder die zu kühlende Flüssigkeit der Durchlaufspirale 2 oder die Flüssigkeit mit vorbestimmter Temperatur der Leitung 14 durchlässt. Es ist aber auch denkbar, eine andere Anzahl von Temperatursensoren oder eine andere Art Ventil zu verwenden.
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Zur Überwachung der Kühlung kann außerdem ein weiterer Temperatursensor 21 am Gehäuse des Kompressors 20 angeordnet sein, welcher eine Temperatur des Kältemittels im Kompressor 20 überwacht. Wenn die überwachte Temperatur eine vorbestimmte Schwelle erreicht bzw. überschreitet, sendet der Temperatursensor 21 ein entsprechendes Signal an die Steuerung 50, welche den Kompressor 20 dann automatisch abschaltet. Ein entsprechender Fehler wird dann gemeldet.
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Es gibt eine Vielzahl von möglichen Fehlerquellen bei der Kühlung, welche überwacht werden sollten. Insbesondere die Steuerung 50 der Vorrichtung 100 kann dazu ausgebildet sein, solche Fehlerquellen zu erkennen und entsprechende Fehler zu melden, was insbesondere zu einem Abschalten des Kompressors 20 oder der Kreislaufpumpe 20 führen kann. Typische Fehler sind eine nicht ausreichende Zu- und Abluft, ein Kältemittelverlust des Kreislaufes oder eine Überlastung der Vorrichtung 100, zum Beispiel wenn die Wassereingangstemperatur zu hoch ist (d.h. über 30°C).
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Durchlaufkühlung gemäß einer Ausführungsform. In einem ersten Schritt 101 wird eine in einem Behälter 1 befindliche erste Flüssigkeit, welche typischerweise Wasser ist, mittels einer Kühleinrichtung gekühlt, wodurch eine zweite Flüssigkeit, welche durch eine im Behälter 1 befindliche erste Leitung 2 läuft, gekühlt wird. Die Kühleinrichtung kann eine zweite Leitung 3, die in dem Behälter 1 angeordnet ist, und einen Kompressor 20 aufweisen, der mit der zweiten Leitung 3 gekoppelt und dazu ausgebildet ist, ein in der zweiten Leitung 3 befindliches Kältemittel zu verdichten, wodurch der ersten Flüssigkeit Wärme entzogen wird. In einem zweiten Schritt 102 wird die Kühleinrichtung abhängig von einem Signal, das von einem Volumen oder einem Füllstand der ersten Flüssigkeit in dem Behälter 1 abhängt, aktiviert oder deaktiviert. Zum Beispiel kann der Kompressor 20 abhängig von diesem Signal ein- und ausgeschaltet werden. Außerdem kann der Füllstand der ersten Flüssigkeit im Behälter 1 überwacht und der Kompressor 20 abgeschaltet werden, wenn der überwachte Füllstand eine vordefinierte Schwelle erreicht. Der Behälter 1 kann am Anfang des Kühlungsverfahrens automatisch gefüllt werden. Ein Füllstand des Wassers im Behälter 1 kann überwacht und der Behälter 1 abhängig vom überwachten Füllstand des Wassers gefüllt werden. Insbesondere kann eine Befüllung des Behälters 1 gestoppt werden, wenn der überwachte Wasserfüllstand eine vorbestimmte Schwelle erreicht. Während der tatsächlichen Kühlung kann ein Wasserkreislauf im Behälter 1 bewirkt werden, um eine optimale Temperaturverteilung im Behälter 1 zu erreichen.
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Die Vorrichtung 100 hat insbesondere den Vorteil, dass eine schnelle und genaue Kühlung bewirkt werden kann, wobei lediglich einfache und günstige Sensoren zur Überwachung der Eisbildung im Wasserbad eingesetzt werden. Durch deren kleine Bauform kann außerdem die Vorrichtung 100 besonders schnell einsatzfähig sein.
