JP6591708B2 - 飲料注出装置用の冷却システムおよび冷却システムを保守する方法 - Google Patents

Description

本願は、ＰＣＴ国際特許出願として、２０１４年１２月１８日に出願されており、２０１３年１２月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／９２０，８６７号に対する優先権を主張するものであり、この仮特許出願の主題は、参照により全体として援用される。

氷冷飲料注出装置は、飲料構成材料が、飲料注出装置内の蛇行路を流れるときに、飲料構成材料を冷却する冷却プレートを内蔵する。冷却プレートは通常、厚さを数インチとすることができるアルミニウム鋳物などの熱伝導性鋳物に埋め込まれている、ステンレス鋼などの適切な材料からなるチューブまたはコイルを有する。冷却プレートは、従来のカーボネータを冷却するために利用されている。冷却プレートは、伝導によってカーボネータユニットを冷却し、そのため、カーボネータユニット内の水もカーボネータを流れるときに冷却される。提供される炭酸飽和レベルは、カーボネータタンク内の温度が上昇するにつれて低くなる。これまでのところ、冷却プレートと接触するカーボネータタンクは、水平のレイアウトで配置されている。一貫しない炭酸飽和レベルを含め、この配置には様々な欠点がある。

概略的には、本開示は、飲料注出装置で使用する冷却システムを対象とする。１つの可能な構成では、非限定的な例として、飲料注出装置は、冷却プレートおよびカーボネータユニットを有する。冷却プレートは、カーボネータと熱接触して配置される。

１つの態様は、飲料注出装置で使用する冷却システムであり、冷却システムは、上面および側面を有する冷却プレートと、冷却プレートに対して水平でない向きに配置され、側壁を有するカーボネータであって、カーボネータの側壁の下側非断熱部分が、冷却プレートの側面と熱接続する、カーボネータと、カーボネータを冷却プレートに連結し、カーボネータの熱伝導性と比較してより低い熱伝導性を有する留め具とを含む。

他の態様は、飲料注出装置であり、飲料注出装置は、甘味導入口と、無炭酸水導入口と、ノズルと、第１の面および第２の面を有し、第１の面が氷貯蔵領域の一部分を画定する、冷却プレートであって、甘味導入口とノズルとの間の流路の一部分、および無炭酸水導入口とカーボネータとの間の流路の一部分を画定する冷却プレートと、冷却プレートに対して水平でない向きに配置され、ガス導入口と、無炭酸水導入口と流体連通する液体導入口と、ノズルと流体連通する液体出口とを含むカーボネータとを含み、カーボネータは、冷却プレートの第２の面と熱接続する。

さらなる態様は、カーボネータ内で流体の対流を引き起こす方法であり、方法は、カーボネータの一部分を冷却プレートの一部分に連結することであって、カーボネータは、冷却プレートに対して角度をなす向きに向けられる、連結することと、冷却プレートを冷却することと、冷却プレートの冷却に応じて、冷却プレートの一部分に連結されたカーボネータの一部分に近接する流体の温度低下を引き起こすことと、温度低下に応じて、冷却プレートの一部分に連結されたカーボネータの一部分に近接した流体に、カーボネータ内で位置を変化させることであって、位置の変化が、外部からの機械的な撹拌なしに流体の対流を引き起こす、変化させることとを含む。

さらに別の態様は、飲料注出装置で使用する冷却システムであり、冷却システムは、冷却プレートと、冷却プレートと熱接続するカーボネータであって、冷却プレートに対して水平でない向きに、かつ冷却プレートの一部分と接触して配置され、接触により、冷却プレートとの間に熱交換が行われる、カーボネータと、カーボネータを冷却プレートに連結するように構成された留め具とを含む。

別の態様は、飲料注出装置で使用する冷却システムであり、冷却システムは、甘味導入口と、無炭酸水導入口と、第１の面および第２の面を有し、第１の面が氷貯蔵領域の一部分を画定する、冷却プレートと、ノズルと、ガス導入口、液体導入口、および液体出口を含むカーボネータとを含み、カーボネータは、冷却プレートと熱接続し、カーボネータは、冷却プレートの第１の面の一部分に対して水平でない向きで、かつその一部分に接して向けられる。

さらに別の態様は、冷却システムを構築する方法であり、方法は、冷却プレートを用意することと、カーボネータが、冷却プレートと熱接続するように、カーボネータを冷却プレートに固定することと、カーボネータを冷却プレートの一部分に対して水平でない向きに構成することとを含む。

本発明の原理に従った例示的な飲料注出装置の概略図である。 本発明の原理に従った例示的な飲料冷却システムの概略的な平面図である。 図２に示す飲料冷却システムの概略的な正面図である。 図２に示す飲料冷却システムの概略的な側面図である。 本発明の原理に従った代替の飲料注出装置の概略図である。

様々な実施形態が、図面を参照して詳細に説明され、同じ参照数字は、いくつかの図全体を通して同じ部品およびアセンブリを示す。様々な実施形態についての言及は、本明細書に添付された請求項の範囲を限定するものではない。さらに、本明細書で説明する任意の例は、限定することを意図されず、単に、添付の特許請求の範囲の多数の可能な実施形態の一部について説明しているに過ぎない。

図１は、例示的な飲料注出装置１００の概略図である。この例では、飲料注出装置１００は、カーボネータ１０２、マイクロ材料１０４、マクロ材料１１４、冷却プレート１０８、無炭酸水入力１１０、炭酸水１１３、および二酸化炭素（ＣＯ_２）入力１１２を含む。無炭酸水入力１１０およびＣＯ_２入力１１２は、炭酸水１１３を生成するために、カーボネータ１０２に無炭酸水およびＣＯ_２を供給する。この例では、外部ＣＯ_２タンクを使用して、入力１１２からカーボネータ１０２にＣＯ_２を圧送する。

使用時、使用者は、ユーザインターフェイスを使用して、飲料を選択する。そのようなインターフェイスの例は、２０１３年９月１３日に出願された米国特許出願第６１／８７７，５４９号に記載されており、この特許出願の全体が、参照により本明細書に援用される。飲料を選択した後、使用者は、飲料を注出するために、機構（図示せず）を作動させる。

注出中に、炭酸水１１３または無炭酸水などの希釈液は、カーボネータ１０２または無炭酸水入力１１０からノズル１１６に流れ込む。一部の実施形態では、異性化糖等の栄養甘味料などのマクロ材料１１４は、ノズル１１６に流れ込む。さらに、１つまたは複数のマイクロ材料をノズル１１６のまわりに供給することができる。「後混合」飲料を形成するために、様々な材料がノズル１１６から流れ出ることができる。換言すると、材料は、ノズル１１６のまわり、または内部で混合されて、カップ１１８に注出されるまで別々のままである。

図２〜３を参照すると、飲料冷却システム２００の概略が、冷却プレート１０８およびカーボネータ１０２の特徴を図解して示されている。

図２は、冷却プレート１０８と、カーボネータ１０２を冷却するために、冷却プレート１０８に取り付けられたカーボネータ１０２の一部分とを示す、飲料注出装置１００の一部分の概略図である。一例では、冷却プレート１０８の一部分は、カーボネータ１０２の輪郭と合致することができる合わせ輪郭部１０１を含むことができる。冷却プレート１０８は、それらに限定するのもではないが、押出し鋳造アルミニウム、またはステンレス鋼などの平坦な鋳物とすることができる。カーボネータ１０２は、アルミニウムまたはステンレス鋼材料で構築することもできる。冷却プレート１０８およびカーボネータ１０２を形成するのに使用される材料の熱伝導性により、冷却プレート１０８は、カーボネータ１０２の中身の一部分を冷却することができる。

特定の実施例では、冷却プレート１０８は、コイルまたはチューブを埋め込んで配置および構成することができ、飲料注出装置１００から注出される前に、流体が貫流してこれらのコイルまたはチューブが適切な温度に冷却される。他の例では、冷却プレート１０８は、一体化した（例えば、一体構造で形成された）複数の流体チャネルを有する熱交換器を含むことができる。熱交換器の構築は、表面積を増やすのに寄与して、より効率的な熱伝達が行われるのを可能にする。

冷却プレート１０８は、氷水の層が第１の面１２２に接触するように、氷保持容器（図示せず）の一部分内に配置されるか、または一部分を形成することができる。氷水は、冷却プレート１０８の第１の面１２２と氷水との間の熱交換を引き起こす。次いで、水が冷却プレート１０８を貫流し、カーボネータ１０２に流入する前に冷えることができる。

図３を参照すると、冷却プレート１０８は、第１の面１２２と、第１の面１２２とは反対側の第２の面１２４と、それぞれが実質的に等しい高さを有する、第１の面１２２と第２の面１２４との間の４つの側壁１２６ａ〜ｄとを含む。この例では、第１の面１２２は、略平面状の熱伝導面を有する。カーボネータ１０２は、ボルト１２８などの留め具を使用して、略鉛直の向きに固定することができる。略鉛直の向きにすることで、カーボネータ１０２が、傾斜した、または角度の付いた向きで配置および構成されることが可能になる。一部の実施形態では、カーボネータ１０２の角度は、冷却プレート１０８に対して約４５°であるように配置および構成することができる。

さらに、他の実施形態では、カーボネータ１０２は、冷却プレート１０８に対して約４０°、５０°、６０°、７０°、８０°、または９０°の角度をなす向きに向けられるように配置および構成することができる。他の実施形態において、カーボネータ１０２の傾斜または角度の大きさを変えることができるのは明白である。

一部の実施形態では、カーボネータ１０２は、水平でない向きに向けられるように配置および構成することができる。本開示に従って、他の向き、または配置が可能である。

一実施形態では、カーボネータの側壁１３１の下側部分１３０が冷却されるように、カーボネータの側壁１３１の下側部分１３０を、冷却プレート１０８の第１の面１２２の一部分と対合するように配置および構成することができる。

カーボネータ１０２は、カーボネータ１０２内の中身の昇温を最小限にするのに寄与する断熱壁１３２を含むことができる。他の例では、高い熱伝導性を有する充填物を、冷却プレート１０８の第１の面１２２とカーボネータの側壁１３１の下側部分１３０との間に挟み込んで、冷却プレート１０８とカーボネータ１０２との間の熱伝達の改善の促進することができる。

カーボネータ１０２内で夜間温度が上昇するために、通常、起動時間中に、飲料があまり炭酸飽和していないことがあり得る。温まったカーボネータ１０２は、同じだけのＣＯ_２を溶解させることができず、低品質の（すなわち、あまり炭酸飽和されていない）飲料が注出されることがある。冷却プレート１０８の一部分を使用して、カーボネータ１０２を冷却することで、カーボネータタンク１２０内でＣＯ_２を溶解させる能力を高めることができる。より多量のＣＯ_２を溶解させることで、需要の高い時間中でさえ、飲料の品質および一貫性を高めることができ、その理由は、カーボネータ１０２が、より高いＣＯ_２濃度でソーダを生成および維持できるからである。冷水をカーボネータ１０２に供給することで、カーボネータ１０２内の炭酸飽和レベルを上げることができる。カーボネータ１０２は、水で炭酸飲料を作るのに、温度を４０°Ｆ以下に維持することができる。

一例では、カーボネータ１０２の上面は、カーボネータ１０２とノズル１１６との間のチューブの長さＬ_１が大幅に短縮され得るように、ノズル１１６にきわめて接近することができる。チューブの長さＬ_１の短縮により、チューブ内の死空間または死容積の大きさを縮小し、注出される飲料の品質を改善することができる。チューブの長さＬ_１の短縮により、注出装置が、ある時間にわたって待機していた後の飲料の品質を改善するのに寄与することもできる。注出装置が、飲料を注出することなしに待機状態になると、チューブ内の周囲のソーダが、注出される飲料の平均温度を上げることがある。カーボネータ１０２の上面をノズル１１６に接近させることにより、この問題への対処を促進することができ、その理由は、周囲条件下でのチューブの長さを短くすることで、注出される飲料温度を下げ、注出される飲料の炭酸飽和レベルを上げることができるからである。チューブの長さＬ_１を最小限にすることで、より冷たい飲料を注出するのに寄与することができる。

再度図２を参照すると、カーボネータ１０２は、略鉛直の向きで、冷却プレート１０８の一部分に接して配置および構成されている。一部の実施形態では、冷却プレート１０８は、最下点が底部に位置する状態で、下向きに傾斜するように角度を付けることができる。一例では、冷却プレート１０８は、カーボネータ側壁１３１の下側部分１３０でカーボネータ１０２に接触することができる。カーボネータ１０２は、冷却プレート１０８と最小限であるが十分に接触して、冷却プレート１０８が、カーボネータ１０２から熱を吸収するのを可能にする。

図４を参照すると、飲料冷却システム２００の概略的な側面図が示されている。

一例では、冷却プレート１０８に隣接する流体１３５は、約３４°Ｆまで冷却することができ、したがって密度が低くなる。この冷却により、冷却プレート１０８に隣接する流体１３５は上昇する。カーボネータ１０２内の上昇流体１３５は、温度が約４０°Ｆの流体１３７で補充することができ、これにより、カーボネータ１０２内に対流１４０を起こすことができる。対流１４０は、冷たい方の水が上部に上昇し、温かい方の水が底部に沈むため、カーボネータ１０２内の中身をかき回して、カーボネータ１０２内でより均一な温度分布を達成するのに寄与する。

再度図１を参照すると、カーボネータは、基端１０５から末端１０７に延びる本体１０３を含む。カーボネータ１０２の末端１０７は、炭酸水の深さが浅くなく、それにより、より一貫した炭酸飽和レベルを達成することができるように、冷却プレート１０８に載って配置および構成されている。さらに、カーボネータ１０２の末端１０７が冷却プレート１０８に載った状態で、カーボネータ１０２は、保守または点検を行うために到達可能なままであり、保守または点検のためにより容易に到達することができる。

図２〜３に示すように、キャップ１３４は、カーボネータ１０２を冷却プレート１０８に固定するために、冷却プレート１０８に固定する（例えば、ボルト留めする）ことができる。一例では、キャップ１３４は、プラスチック材料で構築することができる。プラスチックには、ポリプロピレン、ポリエチレン、または他のポリマー系材料があり得る。プラスチックは、キャップ１３４が、カーボネータ１０２からの熱伝達を最小限にする断熱材として機能できるようにすることを促進し得る。プラスチック材料でできたキャップ１３４は、カーボネータ１０２および冷却プレート１０８が互いに独立して動くのを可能にする自由度を、連結部が有することができるようにすることを促進する。この動きは、熱膨張および収縮、さらには、注出装置の動作に起因する振動によって起こり得る。例えば、ディフュージョン（diffusion）、はんだ付け、溶接、接着、またはこれらの組み合わせ、あるいは断熱材として機能する他の留め具などの他の取り付け技術を使用することができる。

他の例では、キャップ１３４のまわりの封止材として、熱ペーストを使用することができる。熱ペーストは、熱をよく伝える高い熱伝導性を有することができる。特定の例では、熱ペーストは、冷却プレート１０８とカーボネータ１０２との間の熱伝達の改善に寄与するために、冷却プレート１０８およびカーボネータ１０２の合わせ面１２２、１３０間に塗布することができる。

図５は、例示的な飲料注出装置３００の概略図である。この例では、飲料注出装置３００は、カーボネータ３０２、飲料材料３０４、冷却プレート３０６、無炭酸水入力３０８、炭酸水３１０、二酸化炭素（ＣＯ_２）入力３１２、および事前冷却回路３１４を含む。

この例では、冷却プレート３０６は、氷と飲料流体との間の熱伝達を可能にするために、氷容器（図示せず）の底部に隣接して配置される。無炭酸水入力３０８およびＣＯ_２入力３１２は、炭酸水３１０を生成するために、無炭酸水およびＣＯ_２をカーボネータ３０２に供給する。この例では、外部ＣＯ_２タンクを使用して、ＣＯ_２を入力３１２に通してカーボネータ３０２に圧送する。

一実施形態では、注出中に、炭酸水３１０または無炭酸水などの希釈液は、カーボネータ３０２または無炭酸水入力３０８から冷却プレート３０６を横断して、ノズル３１６に流れ込む。低温の無炭酸水は、一定の水圧を維持するために、場合により水昇圧器と併用した局所配管を介して供給される。無炭酸水入力３０８は、水を事前冷却回路３１４に供給する。

この例示的な実施形態では、飲料材料３０４ごとに別々のノズル３１６がある。一例では、飲料注出装置３００は、飲料の２つ以上の香味料を注出する１つまたは複数の多香味料ノズルを有することができる。他の例では、飲料注出装置３００は、単一香味料ノズルおよび多香味料ノズルの組み合わせを有することができる。

一部の例では、飲料材料３０４は、異性化糖などの栄養甘味料を含むことができる。飲料原料３０４は、バッグインボックスタイプの構成で用意することができる。様々な材料は、ノズル３１６のまわり、または内部で冷水または炭酸水と混合されて、カップ３１８に注出されるまで別々のままである。飲料材料３０４は、完成した飲料を生成するために希釈液と混合される。飲料は通常、約３：１〜６：１の再構成比率を有する。

上記に説明した様々な実施形態は、単なる例示として提示されており、本明細書に添付した特許請求の範囲を限定すると解釈すべきでない。当業者は、本明細書で例示および説明した例示的な実施形態および用途を用いることなく、かつ添付の請求項の真の趣旨および範囲から逸脱することなくなし得る様々な修正形態および変更形態を容易に認識するであろう。

Claims (17)

1. 飲料注出装置で使用する冷却システムであって、
   上面および側面を有する冷却プレートと、
   前記冷却プレートに対して非水平に配置されたカーボネータであって、基端から末端に延びる本体を有するカーボネータと、を備え、
   前記カーボネータは、
   側壁であって、前記カーボネータの前記末端における当該側壁の下側非断熱部分が前記冷却プレートの前記側面と熱接続し、かつ、前記基端における当該側壁の上側部分が前記冷却プレートから離れて位置する、側壁と、
   無炭酸水入口と、
   炭酸水のための出口と、をさらに含み、
   前記カーボネータは、前記冷却プレートに対して約４５度の角度で配置される、
   冷却システム。
2. 前記カーボネータの前記側壁は湾曲面を有し、かつ前記冷却プレートの前記側面は、前記湾曲面の曲率と一致する輪郭を含む、請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記側壁の前記下側非断熱部分と前記冷却プレートの前記側面との間に配置されたペーストをさらに含み、前記ペーストは、高い熱伝導性を有する、請求項１に記載の冷却システム。
4. 前記カーボネータは、前記側壁の前記下側非断熱部分を除いて断熱される、請求項１に記載の冷却システム。
5. 前記カーボネータは、熱膨張および振動により、前記冷却プレートとは独立して動くように構成される、請求項１に記載の冷却システム。
6. 前記冷却プレートの前記側面と熱接続する前記側壁の前記下側非断熱部分は、前記カーボネータ内で流体の対流を引き起こすように構成される、請求項１に記載の冷却システム。
7. 前記カーボネータを前記冷却プレートに連結する留め具であって、前記カーボネータの熱伝導性と比較してより低い熱伝導性を有する留め具を備えた、請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却システム。
8. 前記留め具は、前記冷却プレートにボルト留めされる、請求項７に記載の冷却システム。
9. 前記留め具はポリマーから構築される、請求項７に記載の冷却システム。
10. 前記留め具は、前記カーボネータと前記冷却プレートとが互いに独立して動くことができるように、前記カーボネータと前記冷却プレートとの間に自由度を与えるように構成される、請求項７に記載の冷却システム。
11. 前記留め具はキャップである、請求項７に記載の冷却システム。
12. 飲料注出装置で使用する冷却システムであって、
    冷却プレートと、
    カーボネータと、を備え、
    前記カーボネータは、その第１の端部で前記冷却プレートと熱接続しており、
    前記カーボネータは、前記カーボネータの前記第１の端部から前記カーボネータの第２の端部へと前記カーボネータが前記冷却プレートから離れて延びるように前記冷却プレートに対して水平でない向きに配置され、前記カーボネータの前記第２の端部が前記冷却プレートと物理的に接触せず、
    前記カーボネータは、液体導入口および液体出口を含み、
    前記カーボネータは、前記冷却プレートに対して約４５度の角度で配置される、冷却システム。
13. 前記カーボネータは、熱膨張および振動により、前記冷却プレートとは独立して動くように構成される、請求項１２に記載の冷却システム。
14. 前記カーボネータを前記冷却プレートに連結する留め具をさらに含み、前記留め具は前記カーボネータの熱伝導性と比較してより低い熱伝導性を有する、請求項１２に記載の冷却システム。
15. 前記留め具は、前記冷却プレートにボルト留めされる、請求項１４に記載の冷却システム。
16. 前記留め具はポリマーから構築される、請求項１４に記載の冷却システム。
17. 前記留め具はキャップである、請求項１４に記載の冷却システム。