JP2009039717A - 炭酸化システム及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】所望の程度までの効果的な炭酸化を可能にする炭酸化システム及び方法を目的とする。
【解決手段】本発明の水の炭酸化方法及び装置は、炭酸化チャンバ内の正方形のミキサからなる。ミキサは水が部分的に充填される。二酸化炭素が、次に水面の上方に加えられる。次に、混合モータに取り付けられた回転部材が、水と二酸化炭素を混合して炭酸溶液を形成する。炭酸化動作が行われる時間を変化させることによって、炭酸化の程度を変更することができる。特定の炭酸化サイクルの後、過剰な二酸化炭素が排気ソレノイドを通って解放され、残りの炭酸溶液が分配ソレノイドを通ってカップ内に排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷水器に付随するような液体を炭酸化するシステム及び方法に関する。より具体的には、本発明は、所望の程度までの効果的な炭酸化を可能にする炭酸化システム及び方法を目的とする。
発明の背景
水を炭酸化するさまざまな方法が、従来技術で公知である。ある方法は、水中に二酸化炭素を噴射することを含む。この二酸化炭素の噴射は、水中を通って浮き上がる泡を形成する。泡の中の二酸化炭素は、その後水中に吸収される。この方法は、１杯の飲物を形成するのに十分な量の炭酸水を分配するように動作可能な比較的小さい家庭用炭酸化装置で広く使用されてきた。この方法の主な問題点は、比較的高い圧力が炭酸化チャンバ内で使用される場合のみ効果的であることである。
別の方法は、二酸化炭素ガスの雰囲気内に水を噴霧する又は霧化することを含む。この方法では、炭酸化チャンバは、二酸化炭素を事前に充填され、水が、噴霧によってチャンバ内に加えられる。このようにして、二酸化炭素が水小滴内に溶解され、次いで、水小滴が水本体内に二酸化炭素を運ぶ。この方法での問題点は、十分な炭酸化を行うために長い時間が必要であり、炭酸化チャンバ内で比較的高レベルの加圧が必要であることである。
米国特許第４，７１９，０５６号（特許文献１）に記載の別の方法は、チャンバを部分的に水で充填し、二酸化炭素ガスを水の上方の空間に加え、その後、水の上方の二酸化炭素ガス空間内に突き出したブレードを有する水平方向に回転するパドルで水を攪拌する。
米国特許第４，７１９，０５６号
したがって、より迅速、かつより効率的な炭酸化システム及び方法に対する必要性がある。液体飲料を炭酸化する能力を備える、冷水器などの液体冷却器に対する必要性もある。所望の程度までの液体の炭酸化を可能にすること、及び高圧力を炭酸化チャンバ内で使用することを必要とせずに、このような飲料の炭酸化を可能にすることも有利であろう。
発明の概要
本発明で開示するシステム及び方法は、水で部分的に充填される炭酸化チャンバを備える。次に、二酸化炭素が水面の上方に加えられる。次に、回転部材が水と二酸化炭素を混合し、溶液をつくる。この方法によって、水と二酸化炭素が炭酸水の溶液をつくる。
本発明の炭酸水冷却器は、流体を所望の順序及び量で移送し、混合するための独自のバルブ・システムをさらに備える。本発明の別の態様及び利点は、図面とともに、その実施形態に関連する説明を読めば、明らかになるであろう。
発明の詳細な説明
ここで図１を見ると、本発明の一実施形態による炭酸化プロセスのブロック線図が示されている。炭酸化システム及び方法は、既存の、又は当初製造されている冷水器又はその他の飲料水分配器とともに、又は必要に応じて他の用途で使用することができる。本システムは、選択的な炭酸化を可能にするために、既存の冷水器に容易に後付けすることができる。同様に、本システムは、同様の方式で他の液体分配器とともに使用することができる。冷水器の例では、タンクからの水は、分配が希望されるまで、冷却器３内で冷却される。使用者が炭酸化された飲料を希望すると、使用者がスイッチ又は別の制御機構を押下することによって、本システムが始動する。制御システム５が、本システムを操作して、水充填ソレノイド８を開放する。制御システム５は、炭酸化システムを制御するために電子制御回路盤４及び電力変換用変圧器２を備えることができる。ソレノイド８は、水、又は別の液体を、混合組立てユニット又は炭酸化チャンバ６内の上部に約６秒間流入させることを選択的に可能にする。炭酸化チャンバ６の排出口１４２が、炭酸化チャンバ６に水が充填されている間、ユニット内の空気を大気中へ排出できるようにし、炭酸化チャンバ６から炭素化された液体が分配されるとき、空気が流入できるようにする。いったん炭酸化チャンバ６に適切な水面１７まで水が充填されると、水充填ソレノイド８が閉鎖して、追加の水が炭酸化チャンバ６に流入すること、又は水が冷水器３への導管に再流入することを防止する。ソレノイド８が閉鎖しない場合、炭酸化チャンバ６内の圧力が、水を炭酸化チャンバ６から追い出すことができる。
次に、二酸化炭素充填ソレノイド・バルブ２０が開放して、二酸化炭素が二酸化炭素貯蔵シリンダ１４から二酸化炭素接続チューブ１６へ、及び次に圧力レギュレータ１８を介して炭酸化チャンバ６へ流入できるようにする。圧力レギュレータ１８は、所望の量の二酸化炭素の導入を可能にするように選択的に調節することができる。圧力制御スイッチ２２が、炭酸化チャンバ６内のガス圧を感知し、それによってガス圧が所定のレベル又は量に到達したとき、ガス・ソレノイド・バルブ２０の電源が切られて、炭酸化チャンバ６内への二酸化炭素ガスの流れが停止される。炭酸化チャンバ６内の過剰圧力（〜１０バール）を自動的に降下させるために圧力安全バルブ２４を設けることができる。二酸化炭素又は液体がチューブ１６に再流入すること、又は炭酸化チャンバ６内の圧力のために炭酸化チャンバ６から追い出されることを止めるように動作する逆止バルブ２６もまた、必要に応じて設けることができる。
このようにして、炭酸化チャンバ６内に配置された水などの液体の水面１７の上方の空間に二酸化炭素が導入される。炭酸化チャンバ６内に、１３で概略的に示すミキサを、混合モータ１２に付随させて設けることができる。混合モータ１２は、選択的に通電されて、ミキサ１３を駆動し、ミキサが二酸化炭素を水その他の液体内に混合する。ミキサ１３の動作によって、水面の上方の空間内の二酸化炭素ガスが水中へ押しやられる。以下でより詳細に述べるように、ミキサ１３の構成及び炭酸化チャンバ・ユニット６の形状は、液体が一様に炭酸化されるように撹拌を強化する。また、炭酸化の程度は、ミキサ１３が駆動される時間を変動させることによって、及び／又は、水面１７の上方の炭酸化チャンバ６内の空間内の二酸化炭素を含む雰囲気の圧力を制御することにより導入される二酸化炭素ガスの量を変動させることによって、選択的に変動させることができる。
一例として、二酸化炭素ガス充填ソレノイド２０が開放され、その約０．５秒後に、混合モータ１２の動作が開始される。混合及び炭酸化は、より高度に炭酸化された飲料（６ｇｒ／ｌ）を約１．９ｄｌ生成するために約７秒間、又は少し炭酸化された飲料（４ｇｒ／ｌ）を約１．９ｄｌ生成するために約４秒間、行われる。炭酸化が進行するにつれて、水は、炭酸化チャンバ６の水面１７の上方の空間からガスを吸収し、それによってガス圧力が低下する。この圧力低下は、圧力制御スイッチ２２によって感知される。そして、次に圧力制御スイッチ２２が動作して、ガス・ソレノイド・バルブ２０を開放し、更なる二酸化炭素を炭酸化チャンバ６内へ入れる。これによって、炭酸化チャンバ６内の二酸化炭素の適切な圧力が維持される。続いて、制御システム５がたとえば約２秒の減衰期間を導入し、炭酸化された液体が炭酸化チャンバ６内にいくらか定着することを可能にする。減衰期間の後、遮断又は排気ソレノイド・バルブ２８が、次に開放されて、過剰な二酸化炭素をサイレンサ３０を通して解放し、それによって炭酸化チャンバ６内の圧力を解放させる。いったん圧力が解放した後、炭酸化された液体分配ソレノイド１０が動作して、炭酸化された液体混合物をカップ７内へ解放する。
図１に示す炭酸化システムの実施形態が図２Ａ及び２Ｂに示されている。炭酸化システム３２は、たとえば冷水器とともに使用することができ、したがって、使用する冷却器と選択的に結合するように設計することができる。このような実施形態では、分離ハウジング４２を設けることができる。分離ハウジング４２は、いかなるタイプの冷水器にも美観的に適合するように、又は別の形で構成することができる。別法として、炭酸化ユニット３２は、当初製造されたユニット内で炭酸化された及び炭酸化されていない液体の両方を得られるようにするために、図３Ａ及び３Ｂの実施形態に示すように冷水器と一体に形成することができる。図２の実施形態では、ハウジング４２は、さらに、かなり大きな二酸化炭素タンクをその中に収容可能なサイズにすることができる。したがって、タンクの交換は、使用に応じて比較的長い間隔でしか必要でない。従来の装置の二酸化炭素貯蔵部は、サイズが制限されており、特別な容器及びより多くの維持作業及び交換が必要であったが、ハウジング４２のサイズは標準的なサイズの二酸化炭素タンク又は容器を使用することを可能にする。たとえば、ハウジング４２は、その中で５ｋｇの二酸化炭素シリンダ１４を保持することができる。ハウジング４２は、金属、プラスチック又はその他の適切な材料で製造することができる。ハウジング４２は、鉛の電気ケーブル及び水分岐パイプが、ハウジング４２内の適切なシステムを通過し、システムと接続することを可能にするために、多数の開口をその中に形成することができる。またハウジング４２は、炭酸化チャンバ６、サイレンサ３０、制御回路盤４、ならびに二酸化炭素シリンダ１４などのさまざまな構成要素を装着することを容易にする。ドリップ・トレイ３８及びドリップ・トレイ・リッド３６を備えるカップ保持領域もある。制御パネル４１は、ハウジング４２の前面に設けることができ、炭酸化システムを選択的に操作するための複数のユーザ制御ボタン、スイッチ又は類似のものを備える。たとえば、制御パネル４１上に、炭酸水内の炭酸の量を増加及び減少させるためのスイッチなどの手段を設けることができる。
一体型の炭酸化システムの別の実施形態を図３Ａ及び３Ｂで示したが、そのシステムは一般に１１０で示されている。炭酸化システム１１０は、ハウジング１１２と、炭酸化された液体の分配器１１４と、冷たい液体の分配器１１６と、温かい液体の分配器１１８とを備える。たとえば冷水、温水、及び炭酸水を分配する能力を有することによって、炭酸化システム１１０の有用性が向上し、多種多様な消費者の需要に応えることを可能にする。炭酸化システム１１０はまた、好ましくは、炭酸化レベルを増加又は減少させるためのスイッチ１２０及び１２２などの、炭酸水内の炭酸の量を増加及び減少させるための手段を有する図２の実施形態と同様の制御パネルを備える。水温ディスプレイ１２８を備えることも、必ずしも必要でないが、好ましい。また、この実施形態では、炭素化システム作動時、水の加熱又は冷却時、又は、たとえば、水又は液体がチャンバ内に導入されない場合、システムの二酸化炭素が不足する場合、又は混合チャンバ内に圧力が形成されない場合などの炭酸化のエラー時を示すための手段を提供する表示パネル１３０が設けられている。
図３Ｂに示すように、この実施形態はまた、好ましくは、炭酸化チャンバ６内の圧力を表示するための圧力ゲージ１２４を備える。実施形態３２とともに、実施形態１１０は、ハウジング１１２内の炭酸化システム１１０の構成要素にアクセスするためのアクセス・パネル１２６を備える。作動中、炭酸化システム１１０は、炭酸化されていない及び／又は炭酸化された水又はその他の液体を冷却又は加熱するための要素を付加することによって、システム３２と同様に作動することができる。
図４を見ると、図１に概略的に示すような圧力レギュレータ１８がより詳細に示されている。圧力レギュレータ１８は、迅速かつ容易な設置と、信頼性が高い動作を可能にする。好ましい形態では、圧力レギュレータ１８は、所定の量の二酸化炭素ガスを、混合サイクルの間じゅう約２ｇｒ／秒というような所定の速度で供給することを含む、所定の機能を行う。さらに、圧力レギュレータ１８は、たとえば性能の良くない二酸化炭素シリンダの場合に起こるような、取入口すなわち１次側４７での圧力変化にかかわらず、排出口すなわち２次側４９で、安定したほぼ一様な圧力（５〜５．５バール）を維持する。一実施形態での圧力レギュレータは、好ましくはポリプロピレンなどの材料から製造された、レギュレータ１８内の円形の開口を閉じる可動なコーン・バルブ４６を備える。レギュレータ１８を通るガスの流れは、ガス供給部から１次側４７に結合された導管を通り、バルブ４６を通って２次側４９へ進行する。次に、２次側がマニホルド１４０を介して炭酸化チャンバ６と結合される。
圧力レギュレータ１８は、高圧取入口４７及び低圧排出口４９を備える２部式ハウジング４３を有する。ハウジング４３の２つの部分の間に捕捉された可撓性の隔膜４４が、ハウジング４３内部をガス部分５７とばね部分３７に分割する。ハウジング４３のばね部分３７内のばね５５は、隔膜４４上に第１の力すなわちばね力を及ぼし、ハウジング４３のガス部分５７内のガス圧力は、ばね力に対向して隔膜４４上に第２の力すなわちガス力を及ぼす。２部式駆動アセンブリ５３が、隔膜４４の両側に配置されている。高圧取入口４７内に嵌合しているバルブ・シート３３が、駆動アセンブリ５３から延びるボス５３ａと滑動自在に係合している。バルブ・シート３３は、ガスが高圧取入口４７からハウジング４３のガス部分５７内へ流れることを可能にする、少なくとも１つの開口３４を有する。可動なコーン・バルブ４６がバルブ・シート３３内に嵌挿され、ばね５１によって閉位置へ偏倚されている。取り外し可能な青銅焼結フィルタ５０が、取り外し可能な取入口部材４７ａとバルブ・シート３３の間に嵌装している。可動バルブ４６は、取入口部材４７ａが取り外されたとき高圧取入口４７を通って嵌挿するようなサイズ及び形状にされている。可動バルブ４６は、可動バルブ４６から延びて駆動アセンブリ５３と接触する針部分４６ａを有する。ハウジング４３のガス部分５７内の低圧ガスの圧力が降下したとき、隔膜４４上のガス力が隔膜４４上のばね力より下に降下し、ばね５５が駆動アセンブリ５３を高圧の取入口４７の方へ移動させることを可能にする。次に駆動アセンブリ５３が、ばね５１の力に逆らって、針部分４６ａを押圧し、可動バルブ４６を開位置へ移動させる。二酸化炭素ガスは、次に可動バルブ３３内の開口３４を通って流れる。ガスが通って流れる制限された開口が、ガス圧力を所望の５〜５．５バールへ低下させる。アジャスタ３５が、隔膜４４上のばね力を調節するためにハウジング４３の上部に設けられている。圧力レギュレータ１８の排出口４９が、二酸化炭素ガス・ソレノイド・バルブ２０と接続されている。
さらに、圧力レギュレータ１８もまた、設置が容易であり、低価格である。圧力レギュレータ１８の要素は、真鍮などの材料から簡単に製造することができ、構成要素は、簡単な部品を使用して容易に組み立てることができる。圧力調整は、駆動アセンブリ５３又は、必要に応じてコーン状のバルブ４６などの他の構成要素の調節によって容易に較正される。可動バルブ４６の設置は、螺刻部材４７ａによって容易に行うことができ、また、１次側の密閉は、Ｏリング４８及びバルブ・シート３３によって確実にされ、可動バルブ４６を手によってねじ込むことができる。
図５に示すような圧力制御スイッチ２２が、たとえば約３バールなどの所定の圧力を超えた炭酸化チャンバ６内の圧力を感知する。圧力スイッチ２２は、一方の端部に、マニホルド１４０（図１１参照）を介して炭酸化チャンバ６と接続された圧力取入口６１を有し、ハウジング６３内にガス圧力を密封する他方の端部に可撓性の隔膜５４を有する、２部式ハウジング６３を有する。ハウジング６３内の圧力は、隔膜５４上に及ぼされて、隔膜５４を変形させる。隔膜５４の変形がさらに、ハウジング６３の２つの部片の間に捕捉されたプランジャ６５をばね偏倚アーム５６に押圧する。アーム５６は、マイクロスイッチ５８の一部である。アーム５６は、スイッチ５８内の別のプランジャ６７を押圧し、スイッチ５８内の電気接点の位置を変化させる。好ましくは、スイッチ５８はＰＣＢ基板６０上に装着される。圧力スイッチ２２の形状は、スイッチ力を、ガスの圧力大きさとは無関係にする。
本発明の実施形態では、安全バルブ２４及び逆止バルブ２６が１つのユニットに組み込まれている。安全バルブ２４は、たとえば１０バールなどの所定の圧力に反応して動くするように設定されている。逆止バルブ２６は、炭酸化チャンバ６が圧力低下のままである場合、二酸化炭素シリンダ１４が外れたなどの何らかの理由で１次圧力が停止している間、液体及び／又は二酸化炭素の圧力コントローラへの逆流を防止する。
また、ガスが排気バルブ２８によって解放されたとき、ガスの高速度に制動をかけ、かつ二酸化炭素と液体を分離する意味で、サイレンサ３０が提供されてもよい。そのとき、ユニットの動作は比較的静穏で、美観的に好ましくなる。二酸化炭素はフィルタに流入し、膨張し、次にサイレンサ３０の上部の穴を通って流出する。次に、サイレンサ３０の底部で水が収集され、プラスチック・パイプを通ってドリップ・トレイ３８へ排出される。
炭酸化チャンバ６の実施形態が、図６、６Ａ及び７に示されており、製造するのが容易なように対称的に設計されている。この形状では、水の充填及び炭酸水の排出は、同一の部品及び共通のバルブ・スプリング７２を有する、水取入口バルブ７４及び水分配バルブ７５で実現される。図６、６Ａ及び７に示すように、水取入口バルブ７４は、炭酸化チャンバ６の上部に水を導入する。同一の可撓性シール７８、バルブ・アーム８０、可撓性シール８２及び水充填排水ソレノイド８、１０がある。この対称的な設計によって、部品の容易な生産及び組立てが可能になる。また、緊密な内部バルブ領域は水充填排水バルブ７４、７５を炭酸化チャンバ６と接着することによって作成される。接着剤は、ポリカーボネート材料のために特別に設計されてもよい。この接着剤は、ポリカーボネート材料との強力な接着を確実にし、したがって結合強度は、基本材料の結合強度とほぼ同一である。炭酸化チャンバ６は、ソレノイド８、１０を保持するための２つのブラケット９を有する。
各水バルブ又は液体バルブ７４、７５は、炭酸化チャンバ６の壁を貫通して形成された開口８１の周囲の炭酸化チャンバ６の内部表面を密閉する可撓性シール７８を有する。開口８１は、炭酸化チャンバ６の壁から内向き及び外向きの両方へ延びて、チューブ様の延長部を形成することができる。バルブ・ハウジング７６は、開口８１の外向きの延長部に取り付けられる。バルブ・ハウジング７６は、炭酸化チャンバ６の一部として形成されてもよい。可動バルブ・スリーブ７９が、開口８１のチューブ様の延長部内に嵌挿され、内端部を通って形成された複数の円周上に離隔された開口８４を有する。開口８４は、バルブ・スリーブ７９が、可撓性シール７８を炭酸化チャンバ６の隣接表面から遠ざかるように上昇させたとき、水バルブ７４、７５を通して液体の流れを許す。
ばね７２が、可撓性シール７８及びバルブ・スリーブ７９を閉位置へ偏倚させる。好ましくは、水取入口バルブ７４は、単一のばね７２を使用して両方のバルブ７４、７５を閉位置へ偏倚させることができるように、水分配バルブ７５の鉛直方向上方に配置される。
バルブ・ハウジング７６は、その側部表面に形成された開口８３を有する。バルブ・アーム８０が、バルブ・ハウジング７６と枢動自在に接続され、開口８３を通って延びている。可撓性のスリーブ８２が、バルブ・アーム８０の周囲に密着して、バルブ・アーム８０を開口８３に密閉する。ソレノイド８、１０に電圧が加えられたとき、ソレノイド８、１０上のプッシャ・ロッド９４が、バルブ・アーム８０を押圧し、バルブ・アーム８０を枢動させ、バルブ・スリーブ７９及び可撓性シール７８を上昇させて、水バルブ７４、７５を通して液体の流れを許すようにする。
また、図６及び７の炭酸化チャンバ６は、好ましい美観を与える透明なポリカーボネート製としてもよい。この透明な材料はまた、使用者が炭酸化チャンバ６の内容を見ることができ、それによって、炭酸化プロセスに不具合又は問題がないかを迅速に示すことができるようにする。しかし、炭酸化チャンバ６は、約５．５バールの動作圧力などの所定の最大圧力に耐える必要があり、このため、ユニットの構造完全性を増加させるために設けられたブレーシング・リブ又は補剛支持材９０を有してもよい。これらのリブ９０は、炭酸化チャンバ６の外側の構造に支持材を付加し、構造が最大動作圧力に耐えることができるようにする。ブレーシング・リブ９０の圧力抵抗は、最大動作圧力を超えての良好な完全性を提供し、安全性を確実にする。
図７に示す部分断面図は、炭酸化チャンバ６及び排出／チェック・バルブ６８を示している。排出／チェック・バルブ６８は、炭酸化チャンバ６が水で充填されている間、炭酸化チャンバ６から排気口１４２を介して空気を排出し、二酸化炭素ガスで与圧されたとき、水及び／又は二酸化炭素ガスが炭酸化チャンバ６から排出されることを防止し、炭酸水が分配されたとき、炭酸化チャンバ６内に空気が流入するのを許す。排出／チェック・バルブ６８は、ハウジング６９を備える。ハウジング６９は、炭酸化チャンバ６の一部として形成されてもよい。ハウジング６９は、炭酸化チャンバ６の壁内に形成された開口から内向きに延びている。ボール・シート６２が、ハウジング６９内に設置されている。その中に浮遊するボール６４を有するボール・ケージ６６が、ハウジング６９の下端に取り付けられている。水が炭酸化チャンバ６内に導入されると、浮遊ボール６４が上昇し、ボール・シート６２に着座して排出／チェック・バルブ６８を閉じるまで、空気は排出／チェック・バルブ６８を通って排出される。このことによって、炭酸化チャンバ６が二酸化炭素ガスで与圧されたときの二酸化炭素ガスの排出が防止される。炭酸化チャンバ６内の水位は、排出／チェック・バルブ６８によって制御される。
炭酸化チャンバ６は、所定の水位１７まで水を充填される。水位は、水の体積対水の体積の上方の二酸化炭素ガスの体積の比が４：１であるように設定されている。この比は、混合後のガス圧力の解放中、水の経済的な使用と、最小量の廃棄水の排出の両方を確実にする。
炭酸化チャンバ６は、図６、７及び１０に示すように、矩形のデザイン、及び好ましくは正方形のデザインを有する。したがって、混合が紙面方向に回転可能なブレード付き攪拌器７０によって行われるとき、炭酸化チャンバ６の正方形のデザインがより多くの攪拌を生じさせ、したがってより迅速にかつより徹底的に溶液を混合する。全体として、炭酸化チャンバ６は、上側６ａ及び下側６ｂ部分（図１０参照）から成り、輪郭線に沿ったシリコンシール６ｃが２つの部品を密閉する。炭酸化チャンバ６の上側及び下側部分６ａ、６ｂは、ねじ付き棒によって接続され、ナットで固定されている。炭酸化チャンバ６全体を炭酸水冷却器３２のハウジング４２に弾力的に取り付けるために、同じねじ付き棒が使用される。
好ましくはブレード付き攪拌器７０は、水平シャフトから延びる離隔された複数のブレード７１を有する。ブレード付き攪拌器７０は、ベルト７３によって駆動されるギア７２によってモータ１２と接続され、ベルト７３は、モータ１２と接続された小さい方のギア７４によって駆動される（図９参照）。
水充填排水ソレノイド８、１０が、図８で非通電位置で示されている。各ソレノイド８、１０は、一方の端部で円錐形の形状１０６ａを有する円筒形の可動プランジャ１０６を有する。可動プランジャ１０６は、電気コイル１０２を収納するハウジング９８内に配置されている。電気コイルは、電気コネクタ１０４によって制御システムに接続されている。エンド・プレート９６が、ハウジング９８の一方の端部に取り付けられている。エンド・プレート９６は、円錐状の開口９６ａを有し、この開口は、プランジャ１０６の円錐状の端部１０６ａと相補するサイズ及び形状である。プッシャ・ロッド９４が、プランジャ１０６の円錐状の端部１０６ａに取り付けられ、円錐状の開口９６ａを通って延びている。ストップ・リング９２が、プッシャ・ロッド９４が円錐状の開口９６ａを通過するのを妨げるために、プッシャ・ロッド９４の自由端に取り付けられている。ばね１００（図６、６Ａ参照）が、プランジャ１０６を非通電位置（図８に示す）へ偏倚させる。通電コイル１０２が、プランジャ１０６を矢印１０７の方向に移動させ、プッシャ・ロッド９４をエンド・プレート９６からさらに延長させる。水充填排水ソレノイド８、１０は、炭酸化システム３２内で使用可能な空間の量に対して特別に開発された。水充填排水ソレノイドは、張力解放熱処理及び亜鉛表面安定化保護処理を受けた鋼製とすることができる。したがって、ソレノイドは、サイクルの繰り返しで過熱することなしに、２４ＶＤＣの通常の動作手順に耐えることができる。磁気要素及びケースのコーン・シールデザインは、ソレノイド８、１０の正確な移動を確実にする。
ガス・マニホルド１４０（図６及び１１参照）が、圧力センサ２２、二酸化炭素ガス取入口ソレノイド・バルブ２０、圧力安全バルブ２４、逆止バルブ２６及び排気ガス・ソレノイド・バルブ２８を炭酸化チャンバ６と接続するために設けられている。圧力安全バルブ２４及び逆止バルブ２６は、好ましくは、両方ともガス・マニホルド１４０の上部に接続された部材１４４に含まれている。図１１に、水取入口バルブ７４への取入口１４１、排出／チェック・バルブ６８のための排出接続部１４２及びガス・マニホルド１４０から炭酸化チャンバ６へのガス取入口１４３も示されている。圧力レギュレータ１８からの低圧ガス排出口４９が、二酸化炭素ガス取入口ソレノイド・バルブ２０と接続され、二酸化炭素ガス取入口ソレノイド・バルブ２０が次にガス・マニホルド１４０の取入口と接続される。ガス・マニホルド１４０の第１の排出口は、炭酸化チャンバ取入口１４３と接続される。ガス・マニホルド１４０の第２の排出口は、圧力センサ２２と接続される。ガス・マニホルド１４０の第３の排出口は、排気ガス・ソレノイド・バルブ２８と接続される。
図１２は、ガス・サイレンサ３０の横断面を示している。サイレンサ３０は、２部式ハウジング、上部ハウジング３０ａ及び下部ハウジング３０ｂから形成されている。上部ハウジング３０ａは、２つの取入口、炭酸化チャンバ６からの過剰な水を排出接続部１４２を介して受け入れる水取入口１３２と、排気ソレノイド・バルブ２８から排出された二酸化炭素ガスを受け入れるガス取入口１３１を有する。上部ハウジングは、編んで作られたポリエステルフィルタ１３５で充填された少なくとも１つの内部空洞１３６を備える。好ましくは、上部ハウジングは、ガス取入口１３１を介して排出されたガスを受け入れる中央内部空洞１３６と、中央内部空洞１３７を包囲し、水取入口１３２を介して過剰な水を受け入れる外側内部空洞１３７とに分割されている。編んで作られたポリエステルフィルタ１３５は、両方の空洞１３６、１３７を、又は図１２に示すように中央内部空洞のみを充填してもよい。放射状に延びる、円周上で離隔された複数の翼１３４が、排出口１３３の周囲に配置された下側ハウジング３０ａ内に設けられている。排出口１３３は、ドリップ・トレイ３８へ排水する。翼１３４は、フィルタ１３５を支持する。動作中、過剰な水及び排出された過剰なガスは、取入口１３２及び１３１をそれぞれ通ってサイレンサ３０に流入し、編んで作られたポリエステルフィルタ１３５が配置されている空洞１３６、１３７内で混合及び圧力除去（膨張）される。その後、重力によって水がサイレンサ３０から排出口１３３を通ってドリップ・トレイ３８へ出る。
炭酸水の製造は、以下のシークエンスに従って行われる。
・炭酸化レベル・スイッチ、高炭酸化又は低炭酸化のうちの１つを動作させることによってサイクルが始動した後、取入口水バルブ・ソレノイド８が、約６秒間通電され、取入口水バルブ７４を開放して炭酸化チャンバ６を所定の水位１７まで充填する。（炭酸化チャンバ６は、通常約４秒で所定の水位まで充填される）。
・二酸化炭素ガス充填ソレノイド・バルブ２０が開放され、二酸化炭素ガスが炭酸化チャンバ６内に流入することが可能になり、炭酸化チャンバ６が約５バールまで加圧される。
・二酸化炭素ガス充填ソレノイド・バルブ２０が開放された約０．５秒後、圧力センサ２２が炭酸化チャンバ６内のガス圧を検知した場合、混合モータ１２がブレード付きミキサ７０を回転させるように動作する。
・混合モータ１２が、高炭酸化では約７秒間、及び低炭酸化では約４秒間動作する。
・混合モータ１２が動作している間、圧力センサ２２によってガス圧での低下が検知されたとき、追加の二酸化炭素ガスが加えられる。
・混合時間（７秒又は４秒）が完了した後、モータ１２が停止し、炭酸化チャンバ６が約２秒間で停止することができる。
・２秒の遅延の後、排気ソレノイド・バルブ２８が通電され、サイレンサ３０を通って炭酸化チャンバ６からガス圧を解放する。
・炭酸化チャンバ６からガス圧が解放された後、水分配バルブ７５が開放し、約６秒間炭酸水を２ｄｌ容器に排水する。
全体のサイクル時間は、高炭酸化で約２４秒、低炭酸化で約２１秒である。
本発明の原理、好ましい実施形態及び好ましい動作が本明細書で詳細に開示されたが、ここに開示された特定の例示的な形態に限定されると解釈されるものではない。したがって、本明細書の好ましい実施形態のさまざまな修正を、特許請求の範囲で定義されたような本発明の精神及び範囲を逸脱せずに行うことができることを当業者なら理解されよう。
本発明による炭酸水冷却器のブロック線図である。 本発明による炭酸化システムの一実施形態の正面図である。 本発明による炭酸化システムの一実施形態の側部断面図である。 本発明による炭酸化システムの第２の実施形態の正面図である。 本発明による炭酸化システムの第２の実施形態の側面図である。 炭酸化システムとともに使用される圧力レギュレータの拡大断面図である。 炭酸化システムとともに使用される圧力スイッチの拡大断面図である。 炭酸化システムとともに使用される炭酸化チャンバの拡大断面図である。 液体取入口及び炭酸化された液体の分配バルブの詳細を示す、図６の部分拡大図である。 炭酸化システムとともに使用する炭酸化チャンバの拡大部分断面図である。 液体取入口及び炭酸化された液体の分配バルブとともに使用するソレノイドの拡大断面図である。 炭酸化チャンバ及びそれに付随する構成要素の側面図である。 内部構成部品を取り外した炭酸化チャンバの断面図である。 炭酸化システム構成要素のいくつかの間の流体接続部を示す概略図である。 炭酸化システムとともに使用されるガス・サイレンサの拡大断面図である。

Claims (25)

  1. 炭酸化チャンバ（６）、水の供給源、水の供給源を炭酸化チャンバと接続する炭酸化チャンバ内への水の流れを制御するための手段（７４）、二酸化炭素ガスの供給源（１４）、二酸化炭素ガスの供給源を炭酸化チャンバと接続する炭酸化チャンバ内への二酸化炭素の流れを制御するための手段（２０）、二酸化炭素ガスを水の中へ混合する炭酸化チャンバ内の回転自在な攪拌器（７０）、炭酸化チャンバからガスを解放するガス排気バルブ（２８）、および炭酸化チャンバから炭酸水を分配する炭酸化チャンバと連通している炭酸水分配バルブ（７５）を備える炭酸化装置であって、
    炭酸水内の炭酸化の量を増加および減少させるためのユーザ操作可能な手段（１２０、１２２）が、結果として生じる炭酸水内の二酸化炭素の少なくとも２つの所定のレベルから１つを動作可能に選択すること、及び、
    ガス排気バルブを選択的に動作させることが可能なコントローラが、攪拌器が回転を停止した後所定の時間に、ガス排気バルブを開放するために使用されることを特徴とする炭酸化装置。
  2. 前記炭酸化チャンバ内への水の流れを制御するための手段が、約４対１の水とガスの体積比まで、炭酸化チャンバを部分的に充填する水取入バルブ（７４）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の炭酸化装置。
  3. 圧力制御スイッチ（２２）が、炭酸化チャンバ内の二酸化炭素の圧力を感知することを特徴とする請求項１又は２に記載の炭酸化装置。
  4. コントローラが、二酸化炭素取入バルブ、ガス排気バルブ、水取入バルブ、炭酸水分配バルブ、および攪拌器を選択的に動作させることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の炭酸化装置。
  5. 前記炭酸化チャンバ内への二酸化炭素の流れを制御するための手段が、
    二酸化炭素取入バルブ（２０）と、
    約２グラム毎秒の速度で炭酸化チャンバ内への二酸化炭素ガスの流れを調整する圧力レギュレータ（１８）をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の炭酸化装置。
  6. 結果として生じる炭酸水内の二酸化炭素の所定のレベルが、水１リットル当たり約６グラムの二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載の炭酸化装置。
  7. 結果として生じる炭酸水内の二酸化炭素の所定のレベルが、水１リットル当たり約４グラムの二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載の炭酸化装置。
  8. 前記炭酸化チャンバが、矩形であることを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項に記載の炭酸化装置。
  9. 前記炭酸化チャンバ内への水の流れを制御するための手段及び前記炭酸水分配バルブが、鉛直方向に配置されていることを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項に記載の炭酸化装置。
  10. 前記水取入バルブ及び炭酸水分配バルブが、鉛直方向に組み合わせられていることを特徴とする請求項２に記載の炭酸化装置。
  11. 圧力レギュレータ（１８）が、炭酸化チャンバ内へ導入される二酸化炭素ガスの圧力を、約５バールの圧力に調整し、前記圧力が混合中に維持されることを特徴とする請求項１から１０のうちいずれか１項に記載の炭酸化装置。
  12. 排気ガスサイレンサが、ガス排気バルブを通って解放されるガス圧力による騒音を静穏化させることを特徴とする請求項１から１１のうちいずれか１項に記載の炭酸化装置。
  13. 前記排気ガスサンレンサが、
    少なくとも１つの取入口および１つの排出口を有するハウジングをさらに備え、ハウジングが、フィルタをその中に備える内部空洞をさらに有し、内部空洞が、第１の取入口と連通しており、第１の取入口が、炭酸化チャンバから解放されるガスを受け入れ、排出口が、第１の取入口と連通し、かつガスがフィルタを通過した後のガスを受け入れることを特徴とする請求項１２に記載の炭酸化装置。
  14. 前記ハウジングが少なくとも２つの取入口を有し、第２の取入口が、炭酸化チャンバから排出された水を受け入れ、排出された水が解放されたガスと混合され、排出口が混合された水とガスを受け入れることを特徴とする請求項１３に記載の炭酸化装置。
  15. 炭酸化チャンバ（６）、水の供給源、水の供給源を炭酸化チャンバと接続する炭酸化チャンバ内への水の流れを制御するための手段（７４）、二酸化炭素ガスの供給源（１４）、二酸化炭素ガスの供給源を炭酸化チャンバと接続する炭酸化チャンバ内への二酸化炭素の流れを制御するための手段（２０）、二酸化炭素ガスを水の中へ混合する炭酸化チャンバ内の回転自在な攪拌器（７０）、炭酸化チャンバからガスを解放することが可能なガス排気バルブ（２８）、炭酸化チャンバから炭酸水を分配する炭酸化チャンバと連通している炭酸水分配バルブ（７５）、結果として生じる炭酸水内の二酸化炭素の少なくとも２つの所定のレベルから１つを動作可能に選択する、炭酸水内の炭酸化の量を増加および減少させるためのユーザ操作可能な手段（１２０、１２２）、及び攪拌器が回転を停止した後所定の時間に、ガス排気バルブを開放する、ガス排気バルブを選択的に動作させることが可能なコントローラ、を備える炭酸化装置を用意するステップと
    使用者の入力を受け付けるステップと、
    前記使用者の入力に基づいて混合時間を決定するステップと、
    炭酸化チャンバを水で部分的に充填するステップと、
    水面の上方の炭酸化チャンバ内へ二酸化炭素ガスを導入するステップと、
    選択された混合時間に等しい時間の間、二酸化炭素ガスを水中に混合するために水を攪拌するステップと、
    炭酸水を炭酸化チャンバから分配するステップと
    を含む水を炭酸化するための方法。
  16. 前記炭酸化チャンバを部分的に充填するステップが、約４対１の水とガスの体積比を有する所定のレベルまで水が充填するまで継続することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
  17. 水を攪拌している間、炭酸化チャンバ内の二酸化炭素ガスの圧力を維持するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の方法。
  18. 前記炭酸化チャンバ内の二酸化炭素ガスの圧力を維持するステップが、
    炭酸化チャンバ内への二酸化炭素の流れを約２グラム毎秒に調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. 炭酸化チャンバからガス圧力を解放するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５から１８のうちいずれか１項に記載の方法。
  20. 前記炭酸化チャンバを部分的に充填するステップが、炭酸化チャンバの上部から水を導入することを特徴とする請求項１５から１９のうちいずれか１項に記載の方法。
  21. 前記炭酸化チャンバを部分的に充填するステップが、水が炭酸化チャンバから分配される所の鉛直方向上方から炭酸化チャンバ内に水を導入することを特徴とする請求項１５から２０のうちいずれか１項に記載の方法。
  22. 炭酸化チャンバから過剰な水を排出するステップと、
    過剰な水をトレイのほうへ方向付けるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１５から２１のうちいずれか１項に記載の方法。
  23. 炭酸化チャンバから解放されるガス圧力による騒音を静穏化させるステップ
    をさらに含むことを特徴とする請求項１５から２２のうちいずれか１項に記載の方法。
  24. 炭酸化チャンバから過剰な水をベントするステップと、
    炭酸化チャンバから解放されるガス圧力による騒音を静穏化させるステップと、
    当該静穏化させるステップの間に、排出された過剰な水と解放されたガスを混合するステップと
    をさらに含む請求項１５から２３のうちいずれか１項に記載の方法。
  25. 水を攪拌するステップが、二酸化炭素ガスを炭酸化チャンバ内へ導入するステップの開始の約０．５秒後に開始することを特徴とする請求項１５から２４のうちいずれか１項に記載の方法。
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