專利名稱：用于碳酸飽和器的二氧化碳預冷系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及分配設備，更具體地說，但不僅僅限于，涉及用于碳酸飽和器的二氧化碳預冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)使二氧化碳在被引入碳酸飽和器儲罐之前得到充分冷卻。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術通常，飲料分配器系統(tǒng)分配飲料風味糖漿與淡水混合形成的飲料(例如，潘趣酒)或者與碳酸水混合形成的充氣飲料(例如，可樂)。飲料分配器系統(tǒng)往往包括用來提供碳酸水的碳酸飽和器。
當前的碳酸飽和器包括儲罐，在該儲罐的內腔部分形成和聚集碳酸水。一端與二氧化碳源連通而另一端與儲罐的內腔部分連通的二氧化碳入口把來自二氧化碳源的加壓的二氧化碳交付給儲罐的內腔部分。一端與淡水源(例如自來水管線)連通而另一端與儲罐的內腔部分連通的淡水入口把來自淡水源的水交付給儲罐的內腔部分。在淡水和二氧化碳進入時它們在壓力作用下在儲罐的內腔部分化合成碳酸水。新形成的碳酸水在儲罐中聚集起來并且通過出口流向飲料分配器系統(tǒng)的分配閥門。
一端與糖漿源連通而另一端與分配閥門連通的飲料風味糖漿管線把飲料風味糖漿交付給分配閥門，以便最終形成所需的飲料。這樣，飲料風味糖漿可以分別與淡水或碳酸水合并，形成飲料或充氣飲料。
當前的碳酸飽和器設計不準備在進入儲罐之前對二氧化碳進管線冷卻。具體地說，儲罐接收在環(huán)境溫度下直接來自二氧化碳源的二氧化碳。在環(huán)境溫度下用二氧化碳形成碳酸水將大大減少水對二氧化碳的吸收，因此導致形成“平淡無味”充氣飲料的碳酸水，即與人們喜好的有更大的潛力的碳酸水相比二氧化碳濃度比較低。此外，盡可能在最涼的溫度下供應充氣飲料在產(chǎn)業(yè)中是非常符合要求的，但是分子運動論指出與環(huán)境溫度下二氧化碳的壓頭相關的高水平的分子活度令人遺憾地升高在儲罐內形成的碳酸水的總體溫度。
因此，人們一直覺得有必要在二氧化碳進入碳酸飽和器儲罐之前將它冷卻，以便改善碳酸水的形成過程。
在二氧化碳預冷系統(tǒng)的第一實施方案中，冷卻裝置是帶冷板殼體的冷板。因此，二氧化碳管線沿著冷板殼體鋪設以使二氧化碳在二氧化碳管線內得到充分的冷卻。在二氧化碳預冷系統(tǒng)的第二實施方案中，冷卻裝置包括裝有冷卻流體的冷卻艙和與冷卻艙合作使冷卻流體得到充分冷卻的制冷單元。因此，二氧化碳管線浸沒在冷卻流體內以使二氧化碳在二氧化碳管線內得到充分的冷卻。
二氧化碳預冷系統(tǒng)可以進一步包括飲料分配器，該飲料分配器包含用來分配所需飲料(例如，可樂或潘趣酒)的分配閥門。二氧化碳預冷系統(tǒng)可以提供一端與水源連接而另一端與碳酸飽和器儲罐連接的水管線，以致水可以從水源穿過水管線流向碳酸飽和器儲罐。二氧化碳預冷系統(tǒng)可以提供飲料風味糖漿管線，該管線入口接在糖漿源上，出口接在分配閥門上，借此飲料風味糖漿從糖漿源穿過飲料風味糖漿管線流向分配閥門。因此，水管線可以通過定位與冷卻裝置這樣合作，使水在進入碳酸飽和器儲罐之前在水管線內得到充分的冷卻。飲料風味糖漿管線可以通過定位與冷卻裝置這樣合作，使飲料風味糖漿在進入碳酸飽和器儲罐之前在飲料風味糖漿管線內得到充分的冷卻。
此外，二氧化碳預冷系統(tǒng)可以包括入口接在碳酸飽和器儲罐上出口接在分配閥門的碳酸水管線，借此碳酸水從碳酸飽和器儲罐穿過碳酸水管線流向分配閥門。碳酸水管線可以通過定位與冷卻裝置這樣合作，使碳酸水在進入分配閥門之前在碳酸水管線內得到充分的冷卻。
按照本發(fā)明，協(xié)助形成碳酸水的方法包括把二氧化碳管線與二氧化碳源連接起來，以便接受穿過二氧化碳管線供應的二氧化碳。把二氧化碳管線與碳酸飽和器連接起來以便把二氧化碳交付給碳酸飽和器。提供與二氧化碳管線合作的冷卻裝置使二氧化碳在進入碳酸飽和器之前在二氧化碳管線內得到充分的冷卻，借此幫助碳酸水在碳酸飽和器中形成。用冷卻裝置冷卻二氧化碳可以包括利用冷板，憑借二氧化碳管線沿著冷板定位使二氧化碳在二氧化碳管線內得到充分的冷卻。用冷卻裝置冷卻二氧化碳還可以包括把二氧化碳管線浸沒在冷卻流體中使二氧化碳在二氧化碳管線內得到充分的冷卻。
所以，本發(fā)明的目的是提供二氧化碳預冷系統(tǒng)以及相關的改善碳酸水形成過程的方法。
本發(fā)明進一步的目的是提供用于碳酸飽和器的二氧化碳預冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)使二氧化碳在進入碳酸飽和器之前得到冷卻。
本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點對于熟悉這項技術的人員結合下面的介紹將變得十分明顯。
圖2是圖解以二氧化碳管線與冷板合并為特色的用來使二氧化碳在進入碳酸飽和器儲罐之前得到冷卻的本發(fā)明第一實施方案的俯視圖。
圖3是沿著圖2中A-A’線截取的剖面圖，它圖解說明二氧化碳管線相對冷板優(yōu)選的定位情況。
圖4是圖解以二氧化碳管線被放在冷卻流體浴中為特色的用來使二氧化碳在進入碳酸飽和器儲罐之前得到冷卻的本發(fā)明第二實施方案的部件分解圖。
本發(fā)明的詳細說明按要求，在此揭示本發(fā)明詳細的實施方案；但是，應當理解本發(fā)明可以有各種各樣的表現(xiàn)形式，所揭示的實施方案僅僅是一個范例。這些附圖不必按比例繪制，某些特征可能被夸大，為的是展示特定零部件或步驟的細節(jié)。
正象在

圖1中圖解說明的那樣，二氧化碳預冷系統(tǒng)1的入口與二氧化碳源2連接，出口與碳酸飽和器儲罐3連接，因此二氧化碳從二氧化碳源2經(jīng)過二氧化碳預冷系統(tǒng)1流到碳酸飽和器儲罐3。在這個優(yōu)選的實施方案中，二氧化碳源是市售的標準的二氧化碳儲罐，其中二氧化碳是室溫環(huán)境下儲備的。碳酸飽和器儲罐3可以按任何滿足飲料分配系統(tǒng)的空間要求必不可少的形狀成形，在這個優(yōu)選的實施方案中，該儲罐是由任何適當?shù)牟牧现瞥傻模缃饘倩蛴菜芰?。碳酸飽和器儲?包括定義用來形成和聚集碳酸水的內腔部分的儲罐壁。這樣，二氧化碳和水一進入碳酸飽和器儲罐3就在壓力作用下在碳酸飽和器儲罐3的內腔部分里化合成碳酸水。新形成的碳酸水在碳酸飽和器儲罐3中聚集起來并且從碳酸飽和器儲罐3的出口流出，于是形成所需的碳酸飲料。
因此，本發(fā)明的兩個實施方案都是為了使二氧化碳在進入碳酸飽和器儲罐之前得到冷卻考慮的，盡管熟悉這項技術的人將承認還有其他適當?shù)幕虻刃У膶嵤┓桨?。在圖2和圖3所示的第一實施方案中，被置于飲料分配器10內的二氧化碳預冷系統(tǒng)包括入口與二氧化碳源2連接出口與碳酸飽和器7連接的二氧化碳管線2＇。于是，二氧化碳從二氧化碳源2穿過二氧化碳管線2＇流向碳酸飽和器7。此外，水從淡水源4(例如自來水管線)經(jīng)過入口與淡水源4的連接、出口與碳酸飽和器7連接的水管線4＇交付給碳酸飽和器7。這樣，來自水管線4＇的水和來自二氧化碳管線2＇的二氧化碳在壓力作用下在碳酸飽和器7的碳酸飽和器儲罐3內化合成碳酸水。
此外，來自糖漿源5的飲料風味糖漿經(jīng)過入口與糖漿源5連接出口與分配閥門8連接的飲料風味糖漿管線5＇被交付給分配閥門8。因此，在需要碳酸飲料時，來自碳酸飽和器7的碳酸水穿過碳酸水管線9被交付給分配閥門8中預定的分配閥門。于是，被飲料風味糖漿管線5＇帶到飲料風味分配閥門8的飲料風味糖漿在分配閥門8中與來自碳酸水管線9的碳酸水結合成所需的碳酸飲料。正象熟悉這項技術的人將承認的那樣，在圖2和圖3中沒有展示與穿過水管線4＇輸送水、穿過飲料風味糖漿管線5＇輸送飲料風味糖漿和穿過碳酸水管線9輸送碳酸水相關聯(lián)的泵，它應當被添加進去。
二氧化碳預冷系統(tǒng)1＇包括用來冷卻在二氧化碳管線2＇內的二氧化碳的冷卻裝置。象被優(yōu)選的那樣，冷卻裝置包括冷板6，該冷板可以用任何適當?shù)难b置固定到飲料分配器10上。冷板6包括有外表面和內表面的冷板殼體16。冷板殼體16是用任何適當?shù)牟牧现瞥傻模玟X或鋁合金。于是，二氧化碳管線2’被置于冷板殼體16內使流過二氧化碳管線2’的二氧化碳得到充分的冷卻，這是為最適當?shù)匦纬商妓崴畠?yōu)選的。水管線4’和飲料風味糖漿管線5’也被置于冷板殼體16內，以便冷卻從各自的管線中流過的水和飲料風味糖漿。
圖3圖解說明在在給二氧化碳管線2’以及水管線4’和飲料風味糖漿管線5’在冷板殼體16內的優(yōu)選定位方式。必須強調的是二氧化碳管線2’與冷板殼體16之間的距離以及二氧化碳管線2’分別與水管線4’和飲料風味糖漿管線5’之間的距離可以為了最有利于在各自的管線中流動的流體的熱轉移而改變。此外，被置于冷板殼體16內的每條管線都可以具有就最有利于熱轉移而言必不可少的任何尺寸、形狀和空間結構(例如，螺旋形結構或蛇形結構)，在這個優(yōu)選的實施方案中，每條管線都是用任何適當?shù)牟牧现瞥傻模缃饘倩蛴菜芰?。此外，雖然圖3展示二氧化碳管線2’、水管線4’和飲料風味糖漿管線5’被安排成5行和2列，但是熟悉這項技術的人將承認任何適當?shù)男袛?shù)和列數(shù)只要有利于在這樣的管線內流動的流體獲得最佳的熱轉移都可以采用。
在運行時，二氧化碳管線2’和冷板6，二氧化碳預冷系統(tǒng)1’的兩個組成部分先充分冷卻由二氧化碳源2交付的二氧化碳，然后再將經(jīng)過冷卻的二氧化碳引入碳酸飽和器儲罐3。具體地說，冰沿著冷板6的外表面放置。實際上，冰起熱匯的作用，它吸收分別流過被置于冷板6內的二氧化碳管線2’、水管線4’和飲料風味糖漿管線5’的二氧化碳、水和飲料風味糖漿釋放的熱量。所以，熱量分別從各條管線穿過管線冷板6的內表面和和外表面流向冰，借此冷卻流過這樣的管線的流體。
經(jīng)過冷卻的二氧化碳和經(jīng)過冷卻的水從二氧化碳管線2’和水管線4’送往碳酸飽和器儲罐3。經(jīng)過冷卻的水與經(jīng)過冷卻的二氧化碳在壓力作用下令人滿意地化合成比在環(huán)境溫度下提供二氧化碳時涼的碳酸水，后者是當前產(chǎn)業(yè)的實際情況，即沒有二氧化碳預冷系統(tǒng)1’。在需要碳酸飲料時，冷卻過的碳酸水從碳酸飽和器7穿過碳酸水管線9送到分配閥門8中預定的分配閥門。于是，通過飲料風味糖漿管線5’送到分配閥門8的飲料風味糖漿在分配閥門8中與來自碳酸水管線9的碳酸水結合，形成所需的碳酸飲料。為了進一步改善飲料的形成過程，應該添加下述步驟，即把令人滿意的比較涼的碳酸水進一步冷卻，然后再進入分配閥門8，其中碳酸水管線9可以被放在冷板6之內。
在圖4所示的第二實施方案中，被置于飲料分配器10之內的二氧化碳預冷系統(tǒng)1”包括入口與二氧化碳源(未示出)連接、出口與碳酸飽和器7連接的二氧化碳管線2’。因此，來自二氧化碳源的二氧化碳穿過二氧化碳管線2’流向碳酸飽和器7。來自自來水管線之類的淡水源(未示出)的水經(jīng)由入口與淡水源相連出口與碳酸飽和器7相連的水管線4’交付給碳酸飽和器7。這樣，來自水管線4’的水和來自二氧化碳管線2’的二氧化碳在壓力作用下在碳酸飽和器7的儲罐3內化合，形成碳酸水。此外，來自糖漿源(未示出)的飲料風味糖漿經(jīng)由入口與糖漿源相連出口與分配閥門8相連的飲料風味糖漿管線5’交付給分配閥門8。所以，在需要碳酸飲料時，來自碳酸飽和器7的碳酸水以與前面的介紹完全相同的方式穿過碳酸水管線9流入分配閥門8。正象熟悉這項技術的人將承認的那樣，圖4中未展示的與穿過水管線4’交付水、穿過飲料風味糖漿管線5’交付飲料風味糖漿以及穿過碳酸水管線9交付碳酸水相關聯(lián)的泵應該被添加進去。
二氧化碳預冷系統(tǒng)1”包括用來冷卻二氧化碳管線2’內的二氧化碳的冷卻裝置。如同優(yōu)選選擇的那樣，冷卻裝置包括被置于飲料分配器10內的冷卻艙15。冷卻艙15裝有冷卻流體，該冷卻流體通常是水。冷卻裝置還包括與冷卻艙12合作的制冷單元13。制冷單元13包括標準的飲料分配器制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含從制冷單元13延伸到冷卻艙15中的蒸發(fā)器盤管17，以致蒸發(fā)器盤管17浸沒在冷卻流體中。因此，冷卻流體在蒸發(fā)器盤管17周圍凍結成塊。
在這個第二實施方案中，除了水管線4’和產(chǎn)品管線5’之外二氧化碳管線2’也浸沒在冷卻流體內，以便與形成所需飲料或碳酸水協(xié)調地冷卻分別在這些管線內流動的流體。因此，冷卻單元13在那塊凍結的冷卻流體周圍建立起了解凍冷卻流體對流的迂回路徑，以促進在比較涼的冷卻流體與分別在二氧化碳管線2’、水管線4’和飲料風味糖漿管線5’之內流動的比較溫暖的二氧化碳、水和飲料風味糖漿之間的最佳的熱交換。
此外，被置于冷卻艙15之內的每條管線都可以具有促進最佳的熱轉移所必需的任何尺寸、形狀和空間結構(例如，螺旋形結構或蛇形結構)，在這個優(yōu)選的實施方案中，管線是由任何適當?shù)牟牧现瞥傻?，例如金屬或硬塑料。雖然圖4把二氧化碳管線2＇表示成單盤管、把水管線4＇表示成單盤管而把飲料風味糖漿管線5’集中地表示成一套三個單盤管，但是熟悉這項技術的人將承認任何盤管數(shù)目只要有利于分別在這樣的管線內流動的流體獲得最佳的熱轉移就可以使用。
在運行時，二氧化碳管線2’以及冷卻艙15和冷卻單元13(二氧化碳預冷系統(tǒng)1”的全部)使來自二氧化碳源的二氧化碳先得到充分的冷卻，然后再將涼的二氧化碳引入碳酸飽和器儲罐3。具體地說，解凍的冷卻流體遵循在比較涼的冷卻流體凍結板與比較暖的二氧化碳管線2’、水管線4’和和飲料風味糖漿管線5’之間的連續(xù)對流路徑流動。實際上，冷卻流體的凍結板作為熱匯，而解凍的冷卻流體作為熱交換介質或“媒介物”，借此凍結板吸收由解凍的冷卻流體轉移的分別來自通過浸沒在解凍的冷卻流體中的二氧化碳管線2’、水管線4’和飲料風味糖漿管線5’流動的二氧化碳、水和飲料風味糖漿的熱量。
這樣，經(jīng)過冷卻的二氧化碳和經(jīng)過冷卻的水分別由二氧化碳管線2’和水管線4’送入碳酸飽和器的儲罐3。經(jīng)過冷卻的水和經(jīng)過冷卻的二氧化碳在壓力作用下化合成令人滿意的比在環(huán)境溫度下提供二氧化碳時(即沒有二氧化碳預冷系統(tǒng)1”時)更涼的碳酸水。在需要碳酸飲料時，經(jīng)過冷卻的碳酸水從碳酸飽和器7穿過碳酸水管線9交付給分配閥門8中預定的分配閥門。于是，通過飲料風味糖漿管線5’送到分配閥門8的飲料風味糖漿在分配閥門8中與來自碳酸水管線9的碳酸水結合，形成所需的碳酸飲料。為了進一步改善飲料的形成過程，應該添加下述步驟，即把令人滿意的比較涼的碳酸水進一步冷卻，然后再進入分配閥門8，其中碳酸水管線9可以被冷卻艙15的冷卻流體浸沒。
雖然利用上述的實施方案已經(jīng)介紹對這項發(fā)明做了介紹，但是對于熟悉這項技術的人下述情況將是顯而易見的，即許多不同程度的替代方案、等效方案和變化將落在本發(fā)明的范圍內。因此，那個范圍在任何方面都不受上述介紹的限制，而僅僅是由權利要求書定義的。
權利要求
1.一種連接二氧化碳源和包括碳酸飽和器儲罐的碳酸飽和器的有助于碳酸水形成的二氧化碳預冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括二氧化碳管線，該管線入口接在二氧化碳源上、出口接在接在碳酸飽和器儲罐上，借此二氧化碳從二氧化碳源經(jīng)二氧化碳管線流向碳酸飽和器儲罐；以及冷卻裝置，該冷卻裝置與二氧化碳管線合作，以使二氧化碳在進入碳酸飽和器儲罐之前在二氧化碳管線里面充分冷卻，借此協(xié)助碳酸水在碳酸飽和器儲罐內形成。
2.根據(jù)權利要求1的二氧化碳預冷系統(tǒng)，進一步包括用來分配所需飲料的飲料分配器；與飲料分配器耦合用來為飲料分配器供水的水源；以及水管線，該水管線一端接在水源上，另一端接在碳酸飽和器儲罐上，借此使水從水源經(jīng)過水管線流向碳酸飽和器儲罐。
3.根據(jù)權利要求2的二氧化碳預冷系統(tǒng)，其中水管線與冷卻裝置合作，借此水在進入碳酸飽和器儲罐之前在水管線內被冷卻裝置充分冷卻。
4.根據(jù)權利要求1的二氧化碳預冷系統(tǒng)，進一步包括飲料分配器，該飲料分配器包括用來分配所需飲料的分配閥門；糖漿源，該糖漿源與飲料分配器耦合以便把飲料風味糖漿供應給飲料分配器；以及飲料風味糖漿管線，其入口與糖漿源連接，其出口與分配閥門連接，借此飲料風味糖漿從糖漿源經(jīng)過飲料糖漿風味管線流向分配閥門。
5.根據(jù)權利要求4的二氧化碳預冷系統(tǒng)，其中飲料風味糖漿管線與冷卻裝置合作，借此飲料風味糖漿在進入分配閥門之前在飲料味糖漿管線內被冷卻裝置充分冷卻。
6.根據(jù)權利要求1的二氧化碳預冷系統(tǒng)，進一步包括飲料分配器，該飲料分配器包括用來分配所需飲料的分配閥門；碳酸水管線，其入口接在碳酸飽和器儲罐上，出口接在分配閥門上。
7.根據(jù)權利要求6的二氧化碳預冷系統(tǒng)，其中碳酸水管線與冷卻裝置合作，借此碳酸水在進入分配閥門之前在碳酸水管線內被冷卻裝置充分冷卻。
8.根據(jù)權利要求1的二氧化碳預冷系統(tǒng)，其中冷卻裝置包括冷板。
9.根據(jù)權利要求1的二氧化碳預冷系統(tǒng)，其中冷板包括冷板殼體。
10.根據(jù)權利要求9的二氧化碳預冷系統(tǒng)，其中二氧化碳管線沿著冷板殼體定位，借此使二氧化碳在二氧化碳管線內充分冷卻。
11.根據(jù)權利要求1的二氧化碳預冷系統(tǒng)，其中冷卻裝置包括冷卻艙，該冷卻艙包括放在其中的冷卻流體；以及制冷單元，該制冷單元與冷卻艙合作使冷卻流體得到充分冷卻。
12.根據(jù)權利要求11的二氧化碳預冷系統(tǒng)，其中二氧化碳管線浸沒在冷卻流體中，借此使二氧化碳在二氧化碳管線內得到充分的冷卻。
13.一種借助二氧化碳預冷系統(tǒng)協(xié)助形成碳酸水的方法，該方法包括下述步驟把二氧化碳管線與二氧化碳源連接起來，以便通過二氧化碳管線接受二氧化碳的供應；把二氧化碳管線與碳酸飽和器連接起來，以便把來自二氧化碳管線的二氧化碳交付給碳酸飽和器；連接與二氧化碳管線合作的冷卻裝置；以及利用冷卻裝置使二氧化碳在進入碳酸飽和器之前在二氧化碳管線內得到充分冷卻，借此協(xié)助碳酸水在碳酸飽和器內的形成。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其中連接與二氧化碳管線合作的冷卻裝置的步驟包括使二氧化碳管線沿著冷板定位，借此使二氧化碳在二氧化碳管線內得到充分冷卻。
15.根據(jù)權利要求13的方法，其中連接與二氧化碳管線合作的冷卻裝置的步驟包括把二氧化碳管線浸沒在冷卻流體中，借此使二氧化碳在二氧化碳管線內得到充分冷卻。
16.根據(jù)權利要求13的方法，進一步包括下述步驟使二氧化碳和水在碳酸飽和器儲罐中結合，以便形成碳酸水；把來自碳酸飽和器儲罐的碳酸水經(jīng)由碳酸水管線交付給飲料分配器的分配閥門；以及利用冷卻裝置使碳酸水在進入分配閥門之前在碳酸水管線內得到充分冷卻。
全文摘要
接在二氧化碳源(2)和碳酸飽和器(3)之間有助于碳酸水形成的二氧化碳預冷系統(tǒng)(1)包括入口接在二氧化碳源上、出口接在碳酸飽和器上的二氧化碳管線(2′)。這樣,二氧化碳從二氧化碳源經(jīng)過二氧化碳管線流向碳酸飽和器。二氧化碳預冷系統(tǒng)包括與二氧化碳管線合作的冷卻裝置(6)。冷卻裝置使二氧化碳在進入碳酸飽和器之前在二氧化碳管線內充分冷卻,借此協(xié)助碳酸水在碳酸飽和器內形成。
文檔編號F28D7/08GK1336800SQ00802874
公開日2002年2月20日 申請日期2000年1月19日 優(yōu)先權日1999年1月19日
發(fā)明者威廉·A·愛德華茲 申請人:嵐瑟股份有限公司