DE69814108T2

DE69814108T2 - Mit sauerstoff angereichteter wasserkühler

Info

Publication number: DE69814108T2
Application number: DE69814108T
Authority: DE
Inventors: Glenn R. WRIGHT; P. George MRAVJA
Original assignee: OXYGEN 8 Inc
Current assignee: OXYGEN 8 Inc
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2018-06-20
Also published as: AU8157098A; US5868944A; JP2002508056A; US6197189B1; WO1998057897A1; CA2294092A1; EP1015389A1; US6228259B1; KR20010013924A; DE69814108D1; US6017447A; EP1015389B1; WO1998057897A9; EP1015389A4

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Wasserkühler um Trinkwasser auszuschenken und insbesondere einen neuen und verbesserten Wasserkühler um mit Sauerstoff angereichertes Wasser auszuschenken.
Mit Sauerstoff angereichertes Wasser hat einen besseren Geschmack. Der Begriff Trinkwasser beinhaltet ohne Einschränkung Brunnenwasser, gefiltertes Wasser oder im Gegenosmoseverfahren behandeltes Wasser. Desweiteren bietet angereichertes Wasser dem gesundheits- und formbewussten Verbraucher eine alternative und zusätzliche Quelle Sauerstoff welcher durch den Magen aufgenommen wird. Der gelöste Sauerstoffgehalt von natürlichem reinen Wasser liegt zwischen 5 mg/Liter und 9 mg/Liter je nach der Wasserquelle und dem vor der Abfüllung angewendeten Aufbereitungs- und Behandlungsverfahren Brunnenwasser kann mit Sauerstoff übersättigt werden indem molekularer Sauerstoff in eine Wasserleitung unter gesteuertem Druck von 275,6-620,1 kPa (40–90 PSIG) eingebracht wird. Mit dieser Technik kann der gelöste Sauerstoffgehalt auf 25–125 mg/Liter erhöht werden. Wenn es sofort in grosse hermetisch verschlossene Glassflaschen abgefüllt wird kann das Wasser diesen hohen Gehalt an gelöstem Sauerstoff unendlich beibehalten. Grosse Glassflaschen haben üblicherweise einen Inhalt in der Grössenordnung von 10–20 l (3–5 Gallonen). Wird die Flasche jedoch geöffnet und in einen bekannten Wasserkühler eingesetzt fällt der gelöste Sauerstoffgehalt innerhalb von 3–5 Tagen auf den Grundwert von 5–9 mg/Liter. Da die durchschnittliche Zeit zum Verbrauch einer 18,925 Liter (5 Gallonen) Wasserflasche üblicherweise etwa 10–14 Tage beträgt verhindert die schnelle Abnahme des gelösten Sauerstoffgehalts den geschäftlichen Handel von mit Sauerstoff angereichertem Trinkwasser in 18,925 l (5 Gallonen) Flaschen zur Verwendung in einem bekannten Wasserkühler.
Das Dokument US-A-5,366,619 zeigt ein Wasserzapfgerät auf welches eine Flasche oben unten aufgesetzt ist. Wenn Wasser gezapft wird, fliesst es unter der Wirkung der Schwerkraft aus der Flasche in einen Behälter wo es mit Kühleinheit gekühlt wird bevor es durch einen Hahn ausfliesst. Das Wasser im Behälter ist mit Ozon angereichert, wobei das Ozon in einem Ozongenerator erzeugt wird und durch eine Leitung in den Behälter fliesst in welchem das Gas zumindest teilweise vom Wasser im Behälter absorbiert wird.
Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und verbesserten Wasserkühlers zum Ausschenken von mit Sauerstoff angereichertem Wasser und eines Verfahrens zum Ausschenken von mit Sauerstoff angereichertem Wasser.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäss werden diese Ziele mit einem Gerät nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 5 erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemässen Kühlers von mit Sauerstoff angereichertem Wasser;
2 ist eine Seitenansicht des Sauerstoffgenerators aus dem Wasserkühler von 1.
Einzelbeschreibung der gezeigten Ausführung
Der erfindungsgemässe Kühler von mit Sauerstoff angereichertem Wasser umfasst eine Vorrichtung, welche in dem Kopfraum einer auf dem Kühler umgekehrt installierten Wasserflasche für einen 80–95% reinen Sauerstoffgehalt sorgt. Die Flasche ist eine typische 18,925 l (fünf Gallonen) Flasche, aber es können auch 11,355 l (drei Gallonen) oder kleinere Flaschen verwendet werden. Der Zweck des sauerstoffreichen Kopfraumes ist die Konzentration von gelöstem Sauerstoff im Flaschenwasser auf einem Wert von 25–125 mg/l zu halten. Das Wasser ist vorher bei der Wasseraufbereitung und Abfüllung unmittelbar vor der Abfüllung in die Flaschen mit Sauerstoff übersättigt worden. Versuche haben ergeben, dass beim Ausschenken von mit Sauerstoff angereichertem Wasser aus Standardwasserkühlern der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in dem in der Flasche enthaltenen Wasser sehr rasch abklingt. Zum Beispiel ist innerhalb von 3–5 Tagen der Gehalt an gelöstem Sauerstoff von 25–65 mg/l auf 10–13 mg/l gefallen, wenn 18,925 l (5 Gallonen) Flaschen mit Sauerstoff angereichertem Wasser auf einem bekannten Standardwasserkühler installiert sind.
Der erfindungsgemässe Kühler 10 von mit Sauerstoff angereichertem Wasser ist in 1 gezeigt und umfasst kurz ein Gehäuse oder Kessel 12 um eine Wasserflasche 14 aufzunehmen welche oben unten im Gehäuse 12 installiert ist ein Behälter im Gehäuse 12 um Wasser aus der Flasche 14 zu erhalten, ein Kühlgerät 18 um das Wasser im Behälter 16 zu kühlen einen Ausguss 20 um Wasser aus dem Behälter 16 auszuschenken, eine Sauerstoffquelle 22 vorzugsweise in Form eines im Gehäuse 12 eingebauten Sauerstoffgenerators und Mitteln 24 um Sauerstoff aus der Quelle 22 durch das Wasser in die Lücke oder Kopfraum 26 über dem Wasser in der Flasche 14 einzuspeisen.
Betrachtet man die Vorrichtung von 1 genauer so ist das Gehäuse 12 vorzugsweise eine Konstruktion aus gegossenem Fiberglas, kann aber auch aus anderem Material wie Holz oder Metall sein. Die Wasserflasche 14 ist im Kühler 10 im umgekehrter Stellung auf dem Kopf des Kühlergehäuses 12 installiert. Der Flaschenverschluss (nicht gezeigt) ist geöffnet und dichtet an einem zylindrischen Förderrohr 30 welches auf dem Deckel des verschlossenen Wasserbehälters 16 befestigt ist ab. Der Wasserbehälter 16 ist aus rostfreiem Stahl hergestellt und ist zylindrisch und zweiteilig ausgebildet. Der Wasserbehälterdeckel 32 kann zum Reinigen entfernt werden. Eine nahrungsmittelfreundliche Dichtung (nicht gezeigt) verschliesst den Deckel auf dem Kopf des Behälters und der Deckel wird mit vier Klemmen (nicht gezeigt) auf dem Behälterkörper festgehalten. Der Behälter hat einen 3,175 mm (1/8 Zoll) Rohranschluss 24 in der Seitenwand zum Einspeisen von Sauerstoff und eine Wasserabfluss-Rohrverbindung 34 im Boden. Der Abfluss ist unmittelbar mit dem Ausschenkhahn 20 verbunden. Auf diese Weise bilden die Wasserflasche 14 das Förderrohr 30 und der Wasserbehälter 16 ein einziges Gefäss das mit 6,89 kPa-13,79 kPa (1–2 PSIG). Druck 80–95% reinem Sauerstoff beladen wird welcher aus der Quelle 22 durch die Leitung am seitlichen Rohrstutzen eingespeist wird. Wenn Wasser durch den Ausschenkhahn 20 aus der Flasche 14 entleert wird, fliesst Auffüllsauerstoft aus der Sauerstoffquelle 22 in den Behälter 16 und in den Kopfraum 26 und ein positiver Druck wird demgemäss in der Flasche 14 aufrecht erhalten. Das Wasser im Behälter 16 und in der Flasche 14 bilden demgemäss eine Leitung um Wasser aus der Quelle 22 in den Kopfraum zu befördern.
Die Sauerstoffquelle 22 ist in Form eines kompakten in der Fiberglasumrahmung 12 des Wasserkühlers installierten Sauerstoffzufuhr. Die Zufuhr kann eine kleine Sauerstoffdruckflasche sein, oder ein Sauerstoffgenerator welcher hochreinen Sauerstoff aus der Raumluft produziert. Auf jeden Fall wird Sauerstoff mit einem geregelten Druck von 689 kPA-13,79 kPA (1–2 PSIG) in den Wasserbehälter 16 geführt. Der Sauerstoffgenerator kann ein System mit druckmodulierter Absorption (PSA) und einfachem Siebbett sein. Dieses Sauerstoffproduktions-verfahren ist für Grossindustrieanwendungen bestens bekannt. Das in kleinerem Massstab benötigte System für diese Anwendung ist spezial ausgelegt um den benötigten Raum, den Energiebedarf und die allgemeinen Kosten der Einheit zu minimieren. Der Vorteil des Sauerstoffgenerators gegenüber der Sauerstoffflasche ist, dass nicht die Notwendigkeit besteht die leere Flasche zu ersetzen.
Der Wasserbehälter kann mit einem Kühlsystem 18 ausgerüstet sein um die Wasserausschenktemperatur unter 10°C (50F) zu halten. Diese Vorrichtung kann aus einem Abkühlkompressor, einem Kondensator und einer Kühlschlange bestehen oder es kann eine thermoelektrische Vorrichtung sein. Die Wasserflasche 14 hat einen Inhalt von 18,925 Liter (5 Gallonen) und kann entweder aus Glas oder Lexan (Polycarbonat) Kunststoffharz hergestellt sein. In jedem Fall sind die Flaschengrössen dieselben.
Die vorliegende Erfindung integriert demgemäss eine Sauerstoffquelle in einen Wasserkühler um vorher mit Sauerstoff angereichertes Wasser in einer 18,925 l (5 Gallonen) Flasche in einem übersättigten Zustand zu halten. Der übersättigte Zustand wird dadurch erhalten, dass die Sauerstoffkonzentration im Flaschenkopfraum während dem Benutzungszyklus der 18,925 l (5 Gallonen) Flaschen auf einem hohen Niveau geregelt wird.
Die vorliegende Erfindung wird desweiteren durch folgende Daten illustriert. Tabelle 1 enthält Versuchsdaten mit Abklingbeträgen der Sauerstoffkonzentration in Wasserflaschen welche in Wasserkühlern installiert sind, die nicht mit einer Sauerstoffquelle ausgerüstet sind. Gelöste Sauerstoffkonzentration wurde mit einem tragbaren Messgerät für gelösten Sauerstoff Modell Orion 830 gemessen.
Tabelle 1
Abklinggeschwindigkeit der gelösten Sauerstoffkonzentration in mit Sauerstoff angereichertem Wasser
Herkömmlicher Wasserkühler ohne Sauerstoffquelle, 18,925 l (5 Gallonen) Glasflasche.

Versuchdatum Mg/Liter gelöster Sauerstoff

5.2.1997 27,3

6.2.1997 24,2

7.2.1997 18,3

8.2.1997 12,7

Versuchdatum Mg/Liter gelöster Sauerstoff

7.2.1997 65,2

8.2.1997 20,8

10.2.1997 12,2

11.2.1997 11,0

12.2.1997 10,9
Tabelle II enthält Daten einer Wasserflasche welche in einem erfindungsgemässen mit Sauerstoff angereichertem Wasserkühler installiert ist. Die verwendete Sauerstoffquelle war eine Sauerstoffflasche mit einem geregelten Druck von 13,79 kPa (2psig). Gelöste Sauerstoffkonzentration wurde mit einem tragbaren Messgerät für gelösten Sauerstoff Modell Orion 830 gemessen.
Tabelle II
Abklinggeschwindigkeit der gelösten Sauerstoffkonzentration in mit Sauerstoff angereichertem Wasser
Mit Sauerstoff angereicherter Wasserkühler mit Sauerstoffquelle, 11,355 l (3 Gallonen) Kunstoffflasche.

Versuchdatum Mg/Liter gelöster Sauerstoff

31.1.97 AM 46,5

31.1.97 PM 43,7

1.2.97 42,6

3.2.97 50,0

4.2.97 45,2

5.2.97 40,8

6.2.97 38,9

7.2.97 38,8

8.2.97 40,2

10.2.97 41,3
Mit Sauerstoff angereicherter Wasserkühler mit Sauerstoffquelle, 18,925 l (5 Gallonen) Kunstoffflasche.

Versuchdatum Mp/Liter gelöster Sauerstoff

10.2.97 60,0

11.2.97 50,5

12.2.97 50,6

13.2.97 49,9

14.2.97 49,2

15.2.97 50,1

17.2.97 50,8

18.2.97 48,0

19.2.97 49,5

20.2.97 48,0
Die obigen Daten zeigen klar, dass vorher mit Sauerstoff angereichertes Wasser das aus einem erfindungsgemässen Wasserkühlers geschenkt wird welcher mit einer Sauerstoffquelle ausgerüstet die den Flaschenkopfraum mit minimal 90% reinem Sauerstoff versorgt einen übersättigten Zustand (grösser als 20 mg/Liter gelöster Sauerstoff) während des gesamten Benutzungszyklus (der etwa 10 Tage dauert) behält. Vorher mit Sauerstoff angereichertes Wasser, welches aus einem Wasserkühler ausgeschenkt wird, der nicht mit einer Sauerstoffquelle ausgerüstet ist um den Sauerstoffgehalt des Kopfraumes zu steuern behält den übersättigten Zustand des Wasserkühlers nicht länger als 5 Tage. Herkömmliche bekannte Wasserkühler ohne Sauerstoffquelle liefern deshalb tatsächlich kein mit Sauerstoff übersättigtes Wasser mit konsequent gelöstem Sauerstoffgehalt während dem 10–14 tätigen Benutzungszyklus der 18,925 l (5 Gallonen) Flasche. Diese Daten zeigen die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung.
Wie vorher erwähnt die bevorzugte Form der Sauerstoffquelle 22 ist ein Sauerstoffgenerator in Form eines druckmodulierten Adsorptionsgerätes. Das druckmodulierte Adsorptionsverfahren ist bestens bekannt und ist, kurz, ein Trennungsverfahren das benutzt wird um der Umgebungs- oder Raumluft Sauerstoff zu entziehen. Die Entnahme erfolgt durch Einlassen eines Druckluftstroms in einer Behälter der mit einem Material gefüllt ist, das molekulares Sieb genannt wird. Dieses Sieb ist ein inertes keramisches körniges Material, das ausgebildet ist, um Stickstoff schneller zu absorbieren als Sauerstoff. Wenn sich Druck in dem Siebtank aufbaut binden sich die Stickstoffmoleküle selbst an das Sieb, während die Sauerstoffmoleküle als Gasprodukt hindurchströmen. Das Sauerstoffprodukt wird dann in einen kleinen Lagerbehälter geleitet wo es bis zur Benutzung aufbewahrt wird. Der gelagerte Sauerstoff steht mit einem Druck von 13,79 kPa (2 PSIG) (Pfund pro Quadratzoll) und einem Durchfluss von 0,5 bis 1 Liter pro Minute zur Verfügung.
Das Sieb in dem erstgenannten Behälter kann gegebenenfalls mit Stickstoffmolekülen gesättigt werden und muss regeneriert werden. Dies geschieht dadurch, dass der Druck aus dem Siebbehälter in die Atmosphäre entlastet wird. Die vorher an das Sieb gebundenen Stickstoffmoleküle werden freigelassen und in einigen Sekunden ist das Siebbett wieder bereit um Einlassluft aufzunehmen und wieder Sauerstoff zu erzeugen. Der Sauerstoff- und Luftstrom durch den Generator werden automatisch mit elektrisch betriebenen Magnetventilen gesteuert. Die Dauer der Ventilperioden sind mit elektronischen Zeitgeber vorgeregelt.
Das in 1 gezeigte Sauerstoffgeneratorsystem umfasst einen Luftkompressor 40, Ventile, Zeitschaltungen, Behälter 42 und 44, Druckmesser und alle andere benötigten Leitungen um als vollständig unabhängiges Sauerstoffgeneratorsystem betrachtet zu werden können. 2 zeigt eine miniaturisierte Ausführung mit den ungefähren Ausmassen von 35,56 cm (14 Zoll) Höhe, 16,51 cm (6,5 Zoll) Breite und 20,32 cm (8 Zoll) Tiefe. Die miniaturisierte Ausführung umfasst Behälter 50 und 52, einen Kompressor 54 und eine Steuerung 56.
Es ist deshalb deutlich, dass die vorliegende Erfindung ihr Ziel erreicht. Wenn eine Ausführung der Erfindung ausführlich beschrieben wurde ist dies zum Zweck der Illustration und nicht der Begrenzung.

Claims

Vorrichtung (10) zum Ausschenken von Trinkwasser mit: a) einem Gehäuse (12), welches ausgebildet ist, um an seiner Oberseite eine umgekehrte Trinkwasser enthaltende Flasche (14) aufzunehmen; b) einem Behälter (16) in dem Gehäuse (12), welcher sich unterhalb der Oberseite befindet, um aus der Flasche (14) unter der Schwerkraft ausfliessendes Wasser zu sammeln; c) einem Ausfluss (34), um Wasser aus dem Behälter auszuschenken, dadurch gekennzeichnet d) dass die Flasche (14) mit Sauerstoff angereichertes Wasser enthält, welches einen hohen vor dem Abfüllen des Wassers zustandegebrachten Gehalt an gelöstem Sauerstoff aufweist e) dass eine Sauerstoffquelle (22) zum Gehäuse (12) gehört und f) dass Mitteln (24) vorgesehen sind, um Sauerstoff aus der Quelle (22) durch das Wasser in dem Behälter (16) in den Kopfraum (26) über dem Wasser in der Flasche (14) zu führen, so dass der gelöste Sauerstoffgehalt des Wassers in der Flasche (14) während der gesamten Zeit, wo das Wasser der Vorrichtung (10) aus der Flasche ausgeschenkt wird, weitgehend auf dem hohen Wert gehalten wird.
Eine Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffquelle (22) einen Sauerstoffgenerator umfasst.
Eine Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffquelle (22) eine Sauerstofferzeugungsvorrichtung (22) mit druckmodulierter Adsorption umfasst.
Eine Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Kühlquelle (18) im Gehäuse (12), um das Wasser in dem Behälter (16) zu kühlen.
Ein Verfahren, um mit Sauerstoff angereichertes Wasser aus einer Wasserflasche (14) auszuschenken, welche auf einem Wasserkühler (10) installiert ist, wobei das Wasser vor dem Einbringen in den Kühler (10) einen hohen Wert an gelöstem Sauerstoff aufweist, welches folgende Schritte umfasst: a) Beschaffen von Sauerstoff aus einer zum Wasserkühler (10) gehörenden Quelle (22) und b) Befördern des Sauerstoffs aus der Quelle (22) durch das Wasser in einen Kopfraum (26) über dem Wasser in der Flasche (14), um den gelösten Sauerstoffgehalt des Wassers in der Flasche (14) während dem gesamten Benutzungszyklus der Flasche (14) auf dem hohen Wert zu halten.
Ein Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffquelle (22) einen Sauerstoffgenerator (22) in dem Wasserkühler (10) umfasst.
Ein Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgenerator (22) eine Sauerstofterzeugungsvorrichtung (22) mit druckmodulierter Adsorption umfasst.
Ein Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser aus der Flasche (14) in einem Behälter (16) des Kühlers (10) aufgenommen wird und wobei Sauerstoff aus der Quelle (22) durch eine Öffnung (24) im Behälter (16) in den Kopfraum (26) befördert wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 5 mit folgenden weiteren Schritten: a) installieren einer mit Sauerstoff angereicherten Flasche (14) auf einem Gehäuse (12) des Wasserkühlers (10), wobei das mit Sauerstoff angereicherte Wasser einen vor dem Installieren auf dem Kühler (10) zustandegebrachten hohen Wert an gelöstem Sauerstoff hat; b) einbringen von Wasser aus der Flasche (14) in einen Behälter (16) in dem Gehäuse (12); c) kühlen des Wassers im Tank mittels einer Kühlquelle (18) im Gehäuse (12); d) ausschenken des Wassers aus dem Behälter (16); e) besorgen von Sauerstoff aus einer Quelle (22) im Gehäuse (12) und f) befördern des Sauerstoffs durch das Wasser im Behälter (16) in einen Kopfraum (26) über dem Wasser in der Flasche (14), um den gelösten Sauerstoffgehalt des Wassers in der Flasche (14), während dem gesamten Benutzungszyklus der Flasche (14) weitgehend auf dem hohen Wert zu halten.