專利名稱：組合的碳酸化室和水壓加壓室裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在后混飲料調(diào)合器和飲料自動(dòng)售貨機(jī)中使用的裝置；本發(fā)明尤其涉及在高壓下盛放沒有充碳酸氣的水和充了碳酸氣的水的碳酸化室和水壓加壓室組合裝置。以適用于在后混飲料調(diào)合器或飲料自動(dòng)售貨機(jī)中制造沒有充碳酸氣的水和充了碳酸氣的水。
我們已經(jīng)了解了和后混充酸酸氣飲料調(diào)合器和/或自動(dòng)售貨機(jī)一起使用的充碳酸氣裝置，通常稱作碳酸化器，如，

圖1顯示了已有技術(shù)的典型的碳酸化室10。它包括裝置以將新鮮的沒有充碳酸氣的水16和碳酸化氣體26如二氧化碳?xì)?CO2)以經(jīng)調(diào)整壓力后提供到碳酸化室箱12并在那里將兩者混合以形成充碳酸氣的水30。它還包括一導(dǎo)管以將充碳酸氣的水30從碳酸化室箱12傳送到后混塔和調(diào)合器裝置40的后混調(diào)合噴口42，而在后混塔和調(diào)合器裝置中，來自提供源32的充碳酸氣的水30以適當(dāng)?shù)谋壤鸵恍┫阄短釢馕锘蛟?jì)34混合以產(chǎn)生復(fù)合的充碳酸氣的飲料。
碳酸化室10通常還包括一些類型的水泵18以從水源14以高壓將來充碳酸氣的水16提供到碳酸化室箱12，碳酸化室箱12還從供源24接收高壓的二氧化碳?xì)?CO2)?？刹捎脵C(jī)械和電型泵。通常通過水量控制器28因感受碳酸化室箱12中碳酸化水的量而控制水泵18(及電動(dòng)機(jī)20，在采用電泵的情況下)。因此，當(dāng)來自碳酸化室箱12的一定量的碳酸化水30被調(diào)合時(shí)，它可被新鮮的加壓的非碳酸化水22所取代。
隨著如茶，桔汁飲料或檸檬-酸橙的不充碳酸氣的飲料的流行，很需要裝有提供充碳酸氣和不充碳酸氣的飲料的后混塔和飲料調(diào)合裝置。因此，圖1的已有技術(shù)裝置包括一個(gè)管子以將來自水源14的非碳酸化水16傳送到非碳酸化飲料后混調(diào)合噴口49，在那里沒有碳酸化的水16和來自供源44的適量香味提濃物或原汁46混合以制成所需要的未充碳酸氣的飲料。用以制造非一碳酸化飲料的水源14可以作為同一個(gè)水源以便在制造充碳酸氣水30的碳酸化箱12中使用。
一方面是飲料原汁或提濃物(34或36)以及另一方面是充或沒有充碳酸氣的水30或16必需適當(dāng)?shù)爻杀壤颉坝斜壤亍被旌鲜巧a(chǎn)成為飲料的關(guān)鍵問題。根據(jù)所需要的合格飲料，必須按準(zhǔn)確比例將水和原汁混合以使最終飲料的最后味道不受損壞。例如，太少的水和太多的原汁混合，則所成的飲料消費(fèi)時(shí)將會(huì)比它理應(yīng)的要甜。
在制作充碳酸氣的飲料情況下，由于碳酸化室箱12所保持的均勻高壓的充碳酸氣的水幾乎不受水源14壓力任何波動(dòng)的影響，水源14的任何壓力波動(dòng)不會(huì)明顯損壞充碳酸氣的水30和原汁34能按適當(dāng)比例混合。
然而，假如未充碳酸氣的水16是從通常的水源14提取的(例如自來水)，則未充碳酸氣的水16對(duì)原汁46的比例將會(huì)受到這樣的水源14通常產(chǎn)生的壓力變化或波動(dòng)的影響。這些壓力波動(dòng)可有許多原因，包括在水源之前的其它各部分如水噴泉、洗滌槽、淋浴、衛(wèi)生間其它各種正在使用的水所引起。
由于未碳酸化飲料占飲料市場(chǎng)的一大部分，已努力尋找解決水壓波動(dòng)對(duì)未碳酸化水16和原汁或提濃物46之間比率的有害作用的辦法。在圖2中描述了一種減少水源14中壓力波動(dòng)的現(xiàn)象的一種嘗試。這里，將圖1中的碳酸化和后混飲料調(diào)合系統(tǒng)改進(jìn)成包括一獨(dú)立裝置用以對(duì)從水源14抽取的未充碳酸氣的水16加壓、且將水存儲(chǔ)在獨(dú)立的升壓水箱50中以制作未充碳酸氣的飲料。箱50通常由冷軋鋼制成且包括一塑料內(nèi)襯或特殊的涂層，以防止生銹和/或散發(fā)金屬味或其它不需要的味道。箱50具有在適當(dāng)位置封閉的一膜51如厚橡膠隔膜或內(nèi)膽，將箱50分成兩部分。在關(guān)閉箱50之前安裝好膜51。然后將箱50全部焊接和密封。因此，假如膜51損壞，由于沒有辦法替換膜51，通常箱50就廢棄了，除非將箱50切開并試著再次將其焊接并再密封。
在制造箱的地方已預(yù)先將30Psi(磅/英寸2)的空氣充入箱50的一邊，然而，根據(jù)消費(fèi)者需求可添加額外的高達(dá)100Psi壓力。通常在箱50的一端有一閥桿55以將空氣引入箱50。對(duì)應(yīng)另一端具有一輸入口以引入或貯存普通水56。必須使用泵或電機(jī)以便和膜51另一端(空氣)的壓力相平衡。通過如電機(jī)54和泵52的泵裝置，將來自水源14的水16泵至所需要的高壓，然后提供到箱50中。當(dāng)水56進(jìn)入箱50中水的一邊時(shí)，膜51向箱50中空氣一邊膨脹，提高了這里的壓力。當(dāng)氣壓提高至所需要的程度，壓力開關(guān)60將電機(jī)54和泵52停止。根據(jù)需要從箱50中抽取具有所需要的高壓的未充碳酸氣的水58和來自原汁源44的原汁46混合。于是在特定的后混調(diào)合嘴或放液嘴49處產(chǎn)生適當(dāng)混合的未充碳酸氣的飲料。
然而，圖2的裝置，受到不足之處的困擾。即使有獨(dú)立的水升壓箱50，未碳酸化飲料的調(diào)合仍然可能會(huì)出現(xiàn)問題，這是由于水升壓器通常不能超過100Psi且通常在60至80Psi之運(yùn)作，而蘇打水碳酸化室壓力通常有100至150Psi的壓力。因此，原汁流動(dòng)的比例或速率對(duì)充碳酸氣的和未充碳酸氣的飲料需要不同的設(shè)定。另外，又因未碳酸化放液嘴和碳酸化的放液嘴尺寸還不能相同以便進(jìn)行必要的浮動(dòng)控制，這就需要額外的部件，專門的噴口，擴(kuò)壓器和放液嘴，從而導(dǎo)致設(shè)備費(fèi)用的增加。另外，充碳酸氣的水和未充碳酸氣的水源的壓力彼此沒有關(guān)系，還為努力保持水對(duì)原汁的適當(dāng)混合比例帶來更大困難。
更麻煩的是，由于大多數(shù)飲料通過飲料調(diào)合器出售時(shí)是充碳酸氣的，調(diào)合器噴口通常裝有產(chǎn)生壓力下降的擴(kuò)壓器使蘇打水緩慢放入杯子里，以阻止起泡沫。但是，由于未充碳酸氣的水的壓力通常低于充碳酸氣的水的壓力，由于這些擴(kuò)壓器而使壓力進(jìn)一步減少會(huì)引起未充碳酸氣水流動(dòng)太緩慢且/或供量不充足。
單獨(dú)的水加壓室?guī)砹硪粋€(gè)問題是一些消費(fèi)者喜歡減少的碳酸飽和飲料，如50％，他們可嘗試在噴口使普通水和蘇打水以1∶1的比例混合以達(dá)到這個(gè)目的。然而，充碳酸氣的和未充碳酸氣的水源壓差卻難于確定充碳酸氣和未充碳酸氣的水的實(shí)際比例，阻止了所需要的混合。
另外，從花費(fèi)和占空的觀點(diǎn)出發(fā)，采用獨(dú)立的加壓并存儲(chǔ)未充碳酸氣的水的裝置以制造非碳酸化的飲料是不能令人滿意的。如圖2中所示，改進(jìn)的后混塔和調(diào)合器裝置需要設(shè)置兩個(gè)壓力容器(或箱)12和56，可能兩個(gè)泵18和52，兩個(gè)電機(jī)20和54，一個(gè)液體量控制器28用以制作充碳酸氣飲料，及一壓力開關(guān)以制作未充碳酸氣的飲料。加之占空的問題(這在飲料調(diào)合器和自動(dòng)售貨機(jī)工業(yè)是一個(gè)重要的問題)，這個(gè)問題帶來制造，安裝和服務(wù)的幾乎雙倍的花費(fèi)。
總之，在常規(guī)的后混飲料調(diào)合器和/或自動(dòng)售貨機(jī)中用以制作未充碳酸氣的飲料的加壓和泵裝置導(dǎo)致體積大、笨重，重量大且花費(fèi)大的系統(tǒng)，其在低一容量，少化費(fèi)有限的空間環(huán)境使用是不合適的，且還不一定產(chǎn)生可靠的結(jié)果。因此，非常需要這樣一個(gè)設(shè)備以提供可調(diào)整壓力的充碳酸氣的水和未充碳酸氣的水以制作混合良好且比例適當(dāng)?shù)某涮妓釟獾暮臀闯涮妓釟獾娘嬃?。還需要通過將碳酸化室和水加壓箱組合在一起的一個(gè)裝置起水碳酸化室和加壓的未充碳酸氣的水源作用，并在有效花費(fèi)和有效空間方面達(dá)到這些目的。另外，還需要對(duì)現(xiàn)有碳酸化裝置進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的改型的一種裝置以便能在充碳酸氣的水和未充碳酸氣的水之間提供上面提到的經(jīng)調(diào)整過的和平衡的壓力。
本發(fā)明的一個(gè)方面是一組合的碳酸化室和未充碳酸化氣的水加壓室包含一個(gè)箱通過一個(gè)膜如隔膜，內(nèi)膽，或柱塞將箱分成兩個(gè)室，以使第一個(gè)室含有充碳酸氣水，且另第二個(gè)室含有具有和在第一個(gè)室中大體相同壓力的未充碳酸氣水。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一個(gè)組合的碳酸化室和未充碳酸氣水加壓室使用一單個(gè)的箱，一個(gè)單個(gè)的泵裝置，及一個(gè)單個(gè)的水位傳感裝置用以制作混合良好，比例適當(dāng)?shù)某涮妓釟獾暮臀闯涮妓釟獾娘嬃稀?br> 本發(fā)明的另一方面是，可通過對(duì)現(xiàn)有的帶內(nèi)置或外加箱的碳酸化裝置進(jìn)行改型來制成的碳酸化室和未充碳酸氣的水加壓室，其中來自碳酸化裝置的壓力經(jīng)過位于外加箱或外加箱和現(xiàn)有碳酸化裝置之間的柔性膜或可移動(dòng)柱塞傳送至外加箱內(nèi)的未充碳酸氣的水的室中。
本方面的另一方面是，由于平衡的壓力可由組合的碳酸化室和未充碳酸氣的水加壓室的相同安裝的噴嘴調(diào)合成混和良好，比例適度的充碳酸氣的和未充碳酸氣的飲料。
本發(fā)明的另一方面是由于平衡的壓力可使組合的碳酸化室和未充碳酸氣的水加壓室在一種可預(yù)測(cè)的充碳酸氣的和未充碳酸氣的水的混合條件下調(diào)合成混合良好，比例適度的低碳酸化的飲料。
本發(fā)明的另一方面是在有效花費(fèi)和有效空間情況下，組合的碳酸化室和未充碳酸氣的水的加壓室可產(chǎn)生出混合良好，比例適當(dāng)?shù)某涮妓釟獾奈闯涮妓釟獾娘嬃稀?br> 本發(fā)明的另一個(gè)方面是一組合的碳酸化室和未充碳酸氣的水加壓室包括一個(gè)箱，該箱具有一個(gè)相當(dāng)軟和柔性的膜和一個(gè)內(nèi)膽或隔膜，還包括一個(gè)開口通過它在需要時(shí)可去除或替換膜。
本發(fā)明的另一方面是一個(gè)簡(jiǎn)化的組合的碳酸化室和未充碳酸氣的水的加壓室包括一個(gè)箱該處預(yù)安裝一可負(fù)重載的膜如隔膜或內(nèi)膽，且隨后焊接封閉。
本發(fā)明的另一方面是一個(gè)組合的碳酸化室和未充碳酸氣的水加壓室，包括一個(gè)碳酸化水室和一個(gè)未充碳酸氣的水室及一個(gè)定向室選擇閥以有選擇地將水引入這些室中的這一個(gè)或另一個(gè)室。
本發(fā)明的另一方面是一個(gè)組合的碳酸化室和未充碳酸氣水的加壓室包括一個(gè)碳酸化水室和一個(gè)未充碳酸氣水的室，及一個(gè)定向止回閥(而不是選擇定向閥)使水從未充碳酸氣的室移至充碳酸氣的室，但不是反之亦然。
將參照附屬權(quán)項(xiàng)及以下描述和附圖，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的這些和其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)。
圖1是已有技術(shù)中的典型的碳酸化和后混飲料調(diào)合系統(tǒng)的部分圖解，部分示意圖。
圖2是已有技術(shù)中的典型的碳酸化和后混飲料調(diào)合系統(tǒng)的部分圖解和部分示意圖，其中用以制作來充碳酸氣的飲料的未充碳酸氣的水在獨(dú)立的盛箱中保持高壓。
圖3是示意地顯示了按本發(fā)明的組合的碳酸化室和未充碳酸氣的水加壓室的單箱實(shí)施例的側(cè)面立體圖。
圖4示意地顯示了圖3的實(shí)施例的端部的立體圖。
圖5是沿圖3&4的A-A線(圖4中顯示)的實(shí)施例的部分側(cè)剖視圖，顯示了加壓的未充碳酸氣的水室全部被壓縮時(shí)的情況，并顯示了安裝在箱上和定向室選擇閥的相應(yīng)情況。
圖6是與圖5相似部分的側(cè)剖面圖，但是沿B-B線，并顯示了未充碳酸氣的水室全部膨脹時(shí)的情況，還顯示了室選擇閥的相應(yīng)情況。
圖7是按本發(fā)明的改型的實(shí)施例的側(cè)視圖，其包括一個(gè)設(shè)計(jì)成與現(xiàn)有的碳酸化裝置相連的附加的箱。
圖8是與圖7的實(shí)施例相似的一實(shí)施例的側(cè)視圖，但采用一個(gè)柱塞而不是一個(gè)薄膜。
圖9是本發(fā)明的單箱的實(shí)施例的側(cè)視圖，該單箱具有一止回閥，而不是在前面實(shí)施例中顯示的定向閥，和一個(gè)薄膜限制器用以控制新添加的水進(jìn)入碳酸化室。
圖10是與圖9的實(shí)施例相似的一實(shí)施例的側(cè)視圖，但是其利用了一個(gè)活塞和一個(gè)活塞止擋器而不是一個(gè)薄膜和一個(gè)薄膜限止器。
如圖3和圖4所示，本發(fā)明的實(shí)施例100包含一個(gè)組合的碳酸化室和加壓的沒有充碳酸氣的水箱110，其內(nèi)部由一柔性膜116分成碳酸化的水室(或“碳酸化室”114)及一個(gè)未充碳酸氣的水室(或“加壓室”)112，箱110可以由不和充碳酸氣的水起反應(yīng)的任何材料制造而成，如不銹鋼，且膜116可以是由乳膠或其它適當(dāng)?shù)木酆衔镏瞥傻膬?nèi)膽或隔膜。在使用時(shí)，室114中包含著充碳酸氣的水體118和它上面的二氧化碳(CO2)氣120，而另一方面室112包含一個(gè)與CO2氣120壓力相同的未充碳酸氣的水體。與之相連的后混飲料調(diào)合裝置(圖中未顯示)的充碳酸氣的水是由附在箱110中的充碳酸氣的水室114側(cè)面的一個(gè)開口輸出的充碳酸氣的水輸出線路168而提供的，而未充碳酸氣的調(diào)合噴口則是由附在與水室112相連的裝置126上的一個(gè)開口輸出的未碳酸化水輸出線路138所提供。
膜116包括一卷邊124以便和箱110內(nèi)側(cè)的圓周狀的舌圈(未圖示)相嚙合，或者和箱的圓開口125相嚙合，膜116可以設(shè)置或安排成，例如，使箱110中的至少75％的部分是盛放充碳酸氣水的水室114，而其余25％部分則留給盛放不充碳酸氣水的水室112。箱110按所要求的分隔也取決于止擋器141及限制器142的相對(duì)位置。對(duì)此將在下面詳細(xì)討論。
室分配閥裝置126(如雙向閥)與箱110的開口端125接合并嚴(yán)密密封，且，如在圖3中所示實(shí)施例，還可以同時(shí)對(duì)膜116的卷邊124接合并緊密密封。一個(gè)水泵裝置包含如，一個(gè)由一電機(jī)156驅(qū)動(dòng)的一個(gè)泵154將在一定壓力下的水通過雙球閥157和水管158并進(jìn)入閥裝置126在那里它要求通向充了碳酸氣的水室114(通過水管134)、或者就通向未充碳酸氣的水室112(通過圖5所示的通路184)。高壓充碳酸氣氣體源130將如二氧化碳的氣體，通過一個(gè)氣體輸入管132處止回閥133壓入室114。當(dāng)充碳酸氣的水位降至預(yù)定下限時(shí)，水位傳感器170(如美國(guó)專利號(hào)4,631,375中揭示的液位傳感裝置，特別適用于在盛放液體售貨機(jī)中使用的該類液體的容器或箱中使用)起動(dòng)電機(jī)156，當(dāng)該水位達(dá)到預(yù)定的上限時(shí)，則將其關(guān)閉。
如圖3-6中所示，定向室選擇閥裝置126可以是具有一個(gè)進(jìn)水口164的雙向閥，進(jìn)水口可通過由泵154供電的止回閥160和水管158接收具有高壓力的未充碳酸氣的水。具有一個(gè)環(huán)形水出口180的室選擇閥裝置126可以有選擇地將高壓水從進(jìn)口164(假如泵154正在工作時(shí)，即從管158)輸送至未充碳酸氣的水室112。閥裝置126還有一個(gè)出水口162，可以有選擇地將高壓水從進(jìn)水口164(假如泵154正在工作時(shí)，即從管子158)通過管子134和止向閥136輸送至充碳酸氣的水室114。最好，閥裝置126還具有一個(gè)始終開放的未充碳酸氣的水出口166，以便當(dāng)未充碳酸氣的水從調(diào)合器裝置(圖中未示)的未充碳酸氣的飲料放液嘴中流出時(shí)，可以使室112中未充碳酸氣的水流經(jīng)通路184而進(jìn)入水管138。
閥裝置126具有的結(jié)構(gòu)可以使它從泵154僅向箱110的室114或112中的這一個(gè)或另一個(gè)提供加壓的未充碳酸氣的水。如在圖5和6中最佳實(shí)施例所示，這可以通過閥裝置126的腔192里面軸向安置的球閥190來完成。(應(yīng)注意到，這也可通過等同裝置如螺線管閥來實(shí)現(xiàn))。位于球閥190遠(yuǎn)端的一個(gè)附加襯套122牢固地連接并固定于膜116的遠(yuǎn)端處(如在實(shí)施例中所示，在膜116的遠(yuǎn)端處有一個(gè)孔從而使襯套122得以在其中固定和密封住)附著。
圖5和6顯示了，在任何給出的位置上，球閥可以將出水口162或180中的這一個(gè)或另一個(gè)加以封閉。當(dāng)膜116全部膨脹時(shí)，如圖6中所示，球閥190恰好阻塞出水口180，阻止了水輸送至未充碳酸氣的水室112。在另一個(gè)方面，如圖5所示，當(dāng)膜116完全壓縮時(shí)，出水口162阻止水輸送至未充碳酸氣的室114。
開始操作時(shí)，箱110(起初是空的)的水室114經(jīng)過管132和止向閥133與碳酸化氣體源130相連，還通過止向閥136與管子134相連。泵154和電機(jī)156則經(jīng)過管子152與水源150相連，并且還與動(dòng)力源176相連。然后將二氧化碳(CO2)通入充碳酸氣的水室114并達(dá)到所要求的壓力，通常為100-150磅/英寸2。這種高壓使膜116完全被壓縮，從而在此位置上，促使電機(jī)156啟動(dòng)并使得泵154引導(dǎo)水流通過管子158，止回閥160，而進(jìn)入閥裝置126的進(jìn)水口164。
由于膜116全部被壓縮，室選擇閥裝置126的球閥190阻塞了出水口162，阻止了加壓水的水流從管子158流入充碳酸氣的室114。而球閥190引導(dǎo)水流從管子158經(jīng)過圓形出口180并進(jìn)入未充碳酸氣室112。然后，如圖6中所見，當(dāng)室112膨脹時(shí)，球閥190阻塞了出水口180，阻止水繼續(xù)進(jìn)入室112；此時(shí)，球閥190不再阻塞出水口162，讓加壓水從管子158流向充碳酸氣的室114，在那里加壓水從在它上面的現(xiàn)存的加壓氣120中吸收二氧化碳(CO2)氣，產(chǎn)生充碳酸氣的水118。水可流入充碳酸氣的室114直至充碳酸氣的水118的水位達(dá)到預(yù)定最大點(diǎn)，在最大點(diǎn)處水位傳感器170經(jīng)過電線172關(guān)閉電機(jī)156(且因此關(guān)閉泵154)。
假如僅從相連的飲料調(diào)合器(圖中未顯示)中取用充碳酸氣的飲料，而并不取用未充碳酸氣的室112中的水，則臺(tái)階141延伸至接近或緊壓限制器142處。假如取用未充碳?xì)獾娘嬃希瑒t由于膜116可以傳送壓力使水按充碳酸氣水室114中基本上相同的壓力，從未充碳酸氣的水室112中流出來。當(dāng)膜116收縮時(shí)，且室112的尺寸減少，充碳酸氣的水室114的水位降低，假如室112的體積進(jìn)一步減少，則在室114中的充碳酸氣水118的水位將連續(xù)減少促使液位控制器170向電機(jī)156發(fā)出信號(hào)以啟動(dòng)泵154并將水流引入閥裝置126。接著，閥裝置126將水流引入室112直至室112的膨脹足以提高室114中充碳酸氣的水的水位或直至臺(tái)階141接觸限制器142。(自此以后則將任何輸入的水都將通過閥裝置126被引向碳酸氣的水室114)。在另一種情況，當(dāng)充碳酸氣水118的水位到達(dá)它的最大設(shè)計(jì)極限時(shí)，液位控制器170即關(guān)閉電機(jī)156。臺(tái)階141和限制器142還包含可以阻止未充碳酸氣室112的過度膨脹。
另一方面，作為獨(dú)立的可阻止室112過度收縮的備用機(jī)構(gòu)，室選擇閥裝置126還可具有一個(gè)輔助開關(guān)128，當(dāng)未充碳酸氣的水室112幾乎全空時(shí)，可以機(jī)械方式開動(dòng)輔助開關(guān)128，從而經(jīng)過導(dǎo)線174啟動(dòng)電機(jī)156(而與液位探測(cè)器170的狀態(tài)無關(guān))，使泵154通過環(huán)形出水口180將水引入閥裝置126和水室112。應(yīng)該注意到，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，輔助開關(guān)可能不會(huì)頻繁使用，這是因?yàn)閺奈闯涮妓釟獾乃?12抽取水時(shí)，將引起充碳酸氣室114的水位下降，則按設(shè)定情況，通常足以啟動(dòng)水泵154。
箱開口125應(yīng)該設(shè)計(jì)得足夠大以便通過它可以取出并放入所需要的膜或內(nèi)膽，使得膜116容易替換。在另一個(gè)實(shí)施例中，可預(yù)先將一個(gè)厚重的膜或內(nèi)膽放入箱110中裝配好后再焊接封閉。這個(gè)方法的缺點(diǎn)是假如膜116失效，則替換它只有一個(gè)辦法，即將箱110切開，然后再焊接和再密封。在另一方面，可以用較少的花費(fèi)另外制作一個(gè)，因?yàn)橄?10并不很復(fù)雜。
如圖7和8所示，可將具有一些或所有上述所說的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)改型到現(xiàn)有的碳酸化裝置上而成為另一個(gè)實(shí)施例。這可以進(jìn)一步節(jié)省花費(fèi)。在圖8所示的實(shí)施例中，活塞217基本上起著和圖3-6的實(shí)施例的膜116和圖7的膜216相同的作用，在該實(shí)施例中，因?yàn)樗鼉啥酥g的任何壓差(例如充碳酸氣的和未充碳酸氣的)將促使它的實(shí)際移動(dòng)。因此，基本上就消除了壓差。然而在圖7和圖8的實(shí)施例中的明顯不同是膜216或活塞217是位于外加的箱200或外加的筒體201內(nèi)然后再用與現(xiàn)有的碳酸化箱12的內(nèi)部的一邊直接相連通的。盡管所描述的設(shè)備似乎是最好，但膜216或活塞217可以外加箱200或筒體201中實(shí)際分離出來放置如，位于連接管的，或放入現(xiàn)有的碳酸化箱12的內(nèi)部。無論任何情況，等壓的原理是相同的。
當(dāng)如所示的連接，箱12和箱200(或筒體201)的動(dòng)作和圖3-6的實(shí)施例大體相同，且一個(gè)室選擇閥126(如一個(gè)球閥或螺線管閥，等等)可用于按需要有選擇地分配引入進(jìn)來的未充碳酸氣的水流。如圖7和圖8中所示，在箱200或筒體201中相對(duì)于未充碳酸氣的水室112的一邊可以設(shè)計(jì)成只含有碳酸化氣體，而沒有充碳酸氣的水，這一點(diǎn)可以通過一個(gè)低置的疏水閥而得以保證。
參考圖9和10，本發(fā)明的第三個(gè)概念上的變化或?qū)嵤├强梢允∪ナ疫x擇閥126而采用在充碳酸氣的室114和未充碳酸氣的室112之間放置一個(gè)單向的止回閥305或306。如圖10所示，止回閥306甚至還可安置在獨(dú)立的元件(活塞317)本身上。止回閥305或306當(dāng)然只能在從室112到室114的方向上流動(dòng)，反方向則不能流動(dòng)。在這個(gè)實(shí)施例中，由于去除了室選擇閥126，水按需要經(jīng)過止回閥305或306直接引入碳酸化室114，不需要導(dǎo)管134(見圖3)，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。
在室112膨脹時(shí)，以膜限制器301或活塞止擋器302的形式放置一個(gè)物理的限制器，以確保在室114中的充碳酸氣的水118的水位始終按需要充滿。它還可指望有和止回閥305和306相配合的一個(gè)壓力降來協(xié)合工作。如果由于未充碳酸氣的室112的收縮(取決于未充碳酸的水的消費(fèi)量)室114水位減至太低，室112的水將不斷補(bǔ)充再次在室114中達(dá)到足夠的水位。假如取用充碳酸氣的水，而泵入室112的水達(dá)到它的最大需求尺寸(可從膜限制器301或活塞停止器302的位置反映出來)，但室114的水位還很低，進(jìn)一步將不可壓縮的水泵入室112，膜限制器301或活塞停止器302將確保室112的壓力充分提高以克服止回閥305或306和任何與此相關(guān)的壓力下降。
在止回閥305或306的碳酸化的一邊，可放置一個(gè)如文杜里噴咀式的噴嘴309，它將提高進(jìn)入室114的水流的速度，且當(dāng)在室112和114之間的有足夠的壓力差時(shí)(只有當(dāng)膜316到達(dá)限制器或活塞317到達(dá)止擋器302才有可能)壓力閥的開放只充許水流入噴嘴309。打開壓力閥的觸發(fā)壓差將取決于速度大小和在室114中所需混合成碳酸化的水量。在這種溶液中，由于壓力閥而造成的壓力差能使室112產(chǎn)生瞬間的但不需要過量增壓，這將在出水口138取用未充碳酸氣的水時(shí)的最初瞬間被觀察到。(室112的連續(xù)收縮會(huì)引起限制器不再能使兩個(gè)室中的壓力保持平衡)。通過在出水口138和飲料調(diào)合器之間附加一很小的膨脹緩沖室即可消除這種現(xiàn)象，該緩沖器設(shè)計(jì)成低于某一指標(biāo)的壓力時(shí)具有一固定收縮的尺寸，但當(dāng)壓力超過該指標(biāo)時(shí)緩沖器則膨脹。當(dāng)啟動(dòng)未充碳酸氣的飲料調(diào)合器時(shí)，出水口138將與通常處于壓縮狀態(tài)的緩沖器相通，且室112的任何瞬間超壓將會(huì)引起緩沖器室瞬間膨脹，因此消除了過量增壓。緩沖器的設(shè)計(jì)的膨脹量和速率是部分地取決于泵入的水壓，室和管子的容量，及飲料調(diào)合器的輸出速率。
圖9和10的實(shí)施例中作為在充碳酸氣和未充碳酸氣之間充許瞬間壓力差的一種替代方案是，使止回閥305或306設(shè)計(jì)成具有很少或幾乎沒有相關(guān)的壓力降。并采用一個(gè)可以放置在止回閥305或306之后的噴霧器或攪拌器，從而提高從室114的面上碳酸化氣體的吸收作用。
可見本發(fā)明的組合的碳酸化室和水壓加壓室可以省略，常規(guī)的裝有充碳酸氣的水和未充碳酸氣的水的后混飲料調(diào)合器的已有技術(shù)中所需要的許多設(shè)備(包括一個(gè)泵，電機(jī)，及壓力開關(guān))。因此，制造，安裝和服務(wù)花費(fèi)及空間需求可以顯著減少。同時(shí)還可以達(dá)到對(duì)與充碳酸氣的水的壓力保持平衡的未充碳酸氣的水壓的更好控制。另外改進(jìn)了在所有條件下的混合性能的可靠性，這是在制作低碳酸化飲料即需將普通水和充碳酸氣水和原汁的混合中特別需要的性能。另外，這里揭示的發(fā)明可以很容易地替換大部分易損壞的部件，它可成一個(gè)整體的裝置，或者可成為附加在現(xiàn)有設(shè)備上的一個(gè)附件而只要在上面作很小的修改而已。
通過對(duì)本發(fā)明的特殊形式的說明和描述的上述揭示，可以很清楚地看到對(duì)本發(fā)明所作的各種修改均不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明只取決于所申請(qǐng)的權(quán)利要求的范圍而不限于上述的揭示。
權(quán)利要求
1.一種和碳酸化氣體源一起使用的組合的水碳酸化室和未充碳酸氣的水壓加壓室，用以向飲料調(diào)合器提供充碳酸氣的和未充碳酸氣的水，其特征在于它包含(a)碳酸化室包括一個(gè)內(nèi)腔及一個(gè)充碳酸氣水的調(diào)合出水口，所說的內(nèi)腔與碳酸化氣體源相連。(b)加壓室包括一個(gè)內(nèi)腔和一個(gè)未充碳酸氣水的調(diào)合出水口，所說的加壓室與所說的碳酸化室相連以在所說的室之間形成一個(gè)界面，所說的界面是或包括一可充分彎曲或可移動(dòng)的區(qū)域以保證在所說室的所說內(nèi)腔之間的壓力傳送和平衡，且所說的界面在從所說充碳酸氣室到所說未充碳酸氣室的方向上是不可滲透的。(c)一個(gè)加壓水源包括與之相連接的一個(gè)出水口以便向所說加壓室的所說內(nèi)膽和所說的碳酸化室的所說內(nèi)膽供水。(d)一個(gè)碳酸化室水位控制器與所說加壓的水源相耦合，所說的水位控制器包括一個(gè)充碳酸氣水的水位傳感器。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所說加壓室和所說碳酸化室實(shí)際都包含在一個(gè)單一的箱體中。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所說的加壓室實(shí)際是含在第一箱體中，而所說的碳酸化室實(shí)際是含在第二箱體中。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所說的界面包括一柔性膜。
5.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所說的界面包括一可動(dòng)的活塞。
6.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所說的加壓水源的輸出是受所說的水位控制器所控制。
7.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所說的加壓水源還包括一個(gè)水源和一個(gè)泵，所說的泵是由所說的水位控制器所控制。
8.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所說的碳酸化水水位傳感器感傳出一預(yù)定的低水位條件和所說的水位控制器響應(yīng)于傳感器所傳感的該低水位條件而啟動(dòng)所說的加壓水源。
9.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，其中所說的碳酸化水水位傳感器也感傳出一預(yù)定的高水位條件和所說的水位控制器響應(yīng)于傳感器所感傳的該高水位條件撤銷所說的加壓水源。
10.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一加壓室容積控制器于所說的加壓水源相耦合。
11.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，其中所說的加壓水源的輸出是受所說的水位控制器所控制。
12.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，其中所說的加壓水源還包括一水源和一泵。
13.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，其中所說的加壓室容積控制器包括一選擇閥，如果所說的非碳酸化室的容積不超過一預(yù)定水位時(shí)該選擇閥只充許水進(jìn)入所說的非碳酸化室。
14.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，包括一附加裝置以防止所說的加壓室超過一預(yù)定的高水量。
15.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括一輔助裝置以防止在所說的加壓室中的過低水量條件。
16.按照權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，其中所說的輔助裝置包括一與所說的加壓水源相連的開關(guān)，所說的開關(guān)是優(yōu)先于所說的水位控制器。
17.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所說的水位控制器包括一定向的室選擇閥。
18.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所說的水位控制器包括一在所說的加壓室的所說內(nèi)腔和所說碳酸化室的所說的內(nèi)腔之間的止回閥，所說的止回閥只充許從所說加壓室到所說碳酸化室的流向。
19.按照權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，其中所說的水位控制器還包括一實(shí)體限制器以防止所說加壓室膨脹超過一預(yù)定點(diǎn)，此后從所說加壓水源進(jìn)入所說加壓室的任何入水被不可壓縮地從所說的加壓室通過所說的止回閥壓入所說的碳酸化室。
20.按照權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，其中還包括附加在與所說的止回閥管線上的一壓力閥和一文杜里噴管，所說的噴管設(shè)置在所說的碳酸化室的一側(cè)。
21.按照權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，還包括一與所說的非碳酸化水出口相近的緩沖器。
22.按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，其中所說的緩沖器包括一在所說的非碳酸化水出口和所說的飲料調(diào)合器之間的小室，所說的緩沖室受到預(yù)定大小的壓力時(shí)按預(yù)定量膨脹。
23.按照權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，其中所說的止回閥并不產(chǎn)生任何實(shí)際的壓力降，但所說的裝置還包括一位于所說止回閥和所說碳酸化室內(nèi)腔之間的改善碳酸氣吸收的裝置。
24.一種和水源及加壓碳酸氣源一起使用的組合的碳酸化室和未充碳酸氣的水壓加壓室，用以向飲料調(diào)合器提供碳酸化水和未充碳酸氣的水，其特征在于包括(a)一箱體包括一碳酸化水室和一未充碳酸氣的水室，所說的碳酸化水室與加壓碳酸氣源相連，并有一碳酸化水出口，而所說的未充碳酸氣的水室有一未碳酸化的水出口；(b)一柔性膜或可移動(dòng)活塞附加在所說箱體的一側(cè)，以便將所說的碳酸化水室與所說的未充碳酸氣的水室相隔離，所說的膜或活塞是足夠柔軟或足可移動(dòng)以便傳遞或平衡所說的各室之間的壓力以超過經(jīng)常應(yīng)用在碳酸化單元中飲料調(diào)合器中的壓力。(c)一定向的室選擇閥裝置包括I)一入水口；II)一碳酸化水室出口將所說的入水口和所說的碳酸化水室相連接；III)一未充碳酸氣水室出口將所說的入水口和所說的未充碳酸氣水室相連接；IV)一裝置用于當(dāng)所說的未充碳酸氣水室的容量在室一預(yù)定低水位時(shí)阻塞所說的碳酸化水室的出口；和當(dāng)所說的未充碳酸氣水室的容量在到一預(yù)定高水位時(shí)阻塞所說的未充碳酸氣水室的出口；(d)一水位傳感器用于在所說的碳酸化水室中檢測(cè)出一預(yù)定低水位條件、并相應(yīng)地產(chǎn)生一第一信號(hào)，和用于在所說的碳酸化水室中檢測(cè)出一預(yù)定高水位條件、并相應(yīng)地產(chǎn)生一第二信號(hào)；(e)一和水源及所說的入水口相連的水泵，并響應(yīng)于所說的第一信號(hào)而將水從水源泵入所說的入水口，且響應(yīng)于所說的第二信號(hào)而停止將水泵入所說的入水口。
25.一種和水源、加壓碳酸氣源及一已有的碳酸化單元一起使用的組合的碳酸化室和未充碳酸氣水的水壓加壓室，以一種外加單元的方式向飲料調(diào)合器提供碳酸化水和未充碳酸氣的水，其特征在于包括(a)一未充碳酸氣的加壓水室有一內(nèi)腔和一未充碳酸氣的水的出水口；(b)一與所說的加壓水室內(nèi)腔相連的界面，該所說的界面適用于和已有的碳酸化單元相連接，并且所說的界面是足夠柔軟和足可移動(dòng)以便使該碳酸化室的內(nèi)腔和所說的加壓水室的所說的內(nèi)腔之間的壓力得到平衡；(c)一入水口設(shè)置在所說加壓水室的所說內(nèi)腔上，并適于與加壓水源相連接。
26.按照權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，其中所說的界面足與已有的碳酸化單元的上部空間相接，但都并不與該碳酸化單元中所含的碳酸化水相接觸。
27.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，其中所說的加壓水源出口是由所說的加壓室水室容積控制器所控制。
28.按照權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，其中所說的加壓水源出口也是由所說的加壓器水室容積控制器所控制。
29.按照權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，其中所說的泵是由所說的水位控制器所控制。
30.按照權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，其中所說的泵是由所說的加壓室水室容積控制器所控制。
31按照權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，其中所說的泵也是由所說的加壓室水室容積控制器所控制。
32.按照權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，其中所說的附加裝置是一個(gè)實(shí)體的限制器。
33.按照權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，其中所說的室選擇閥是一球閥。
34.按照權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，其中所說的室選擇閥是一螺旋閥。
35.按照權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，其中所說的界面是一柔性膜。
36.按照權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，其中所說的界面是一可移動(dòng)的活塞。
37.按照權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，其中所說的加壓水源是已有碳酸化單元中的一部分。
全文摘要
組合的碳酸化室和水壓加壓室是用于同時(shí)保持碳酸化水和未充碳酸氣水達(dá)到一定壓力,以便調(diào)配碳酸化飲料和不含碳酸氣的飲料。該裝置包括一含碳酸化室和未充碳酸氣室的箱體,兩室之間用膜、內(nèi)膽或活塞間隔,使兩室的加壓壓力幾乎相同。該裝置可包括一附加到已有碳酸化單元上的改型的箱體。
文檔編號(hào)A23L2/52GK1243682SQ9810347
公開日2000年2月9日 申請(qǐng)日期1998年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月4日
發(fā)明者杰拉爾德·P·麥卡恩, 唐納德·韋爾萊 申請(qǐng)人:麥卡恩工程及制造公司