专利名称：用于碳酸饱和器的二氧化碳预冷系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及分配设备，更具体地说，但不仅仅限于，涉及用于碳酸饱和器的二氧化碳预冷系统，该系统使二氧化碳在被引入碳酸饱和器储罐之前得到充分冷却。
本发明的现有技术通常，饮料分配器系统分配饮料风味糖浆与淡水混合形成的饮料(例如，潘趣酒)或者与碳酸水混合形成的充气饮料(例如，可乐)。饮料分配器系统往往包括用来提供碳酸水的碳酸饱和器。
当前的碳酸饱和器包括储罐，在该储罐的内腔部分形成和聚集碳酸水。一端与二氧化碳源连通而另一端与储罐的内腔部分连通的二氧化碳入口把来自二氧化碳源的加压的二氧化碳交付给储罐的内腔部分。一端与淡水源(例如自来水管线)连通而另一端与储罐的内腔部分连通的淡水入口把来自淡水源的水交付给储罐的内腔部分。在淡水和二氧化碳进入时它们在压力作用下在储罐的内腔部分化合成碳酸水。新形成的碳酸水在储罐中聚集起来并且通过出口流向饮料分配器系统的分配阀门。
一端与糖浆源连通而另一端与分配阀门连通的饮料风味糖浆管线把饮料风味糖浆交付给分配阀门，以便最终形成所需的饮料。这样，饮料风味糖浆可以分别与淡水或碳酸水合并，形成饮料或充气饮料。
当前的碳酸饱和器设计不准备在进入储罐之前对二氧化碳进管线冷却。具体地说，储罐接收在环境温度下直接来自二氧化碳源的二氧化碳。在环境温度下用二氧化碳形成碳酸水将大大减少水对二氧化碳的吸收，因此导致形成“平淡无味”充气饮料的碳酸水，即与人们喜好的有更大的潜力的碳酸水相比二氧化碳浓度比较低。此外，尽可能在最凉的温度下供应充气饮料在产业中是非常符合要求的，但是分子运动论指出与环境温度下二氧化碳的压头相关的高水平的分子活度令人遗憾地升高在储罐内形成的碳酸水的总体温度。
因此，人们一直觉得有必要在二氧化碳进入碳酸饱和器储罐之前将它冷却，以便改善碳酸水的形成过程。
在二氧化碳预冷系统的第一实施方案中，冷却装置是带冷板壳体的冷板。因此，二氧化碳管线沿着冷板壳体铺设以使二氧化碳在二氧化碳管线内得到充分的冷却。在二氧化碳预冷系统的第二实施方案中，冷却装置包括装有冷却流体的冷却舱和与冷却舱合作使冷却流体得到充分冷却的制冷单元。因此，二氧化碳管线浸没在冷却流体内以使二氧化碳在二氧化碳管线内得到充分的冷却。
二氧化碳预冷系统可以进一步包括饮料分配器，该饮料分配器包含用来分配所需饮料(例如，可乐或潘趣酒)的分配阀门。二氧化碳预冷系统可以提供一端与水源连接而另一端与碳酸饱和器储罐连接的水管线，以致水可以从水源穿过水管线流向碳酸饱和器储罐。二氧化碳预冷系统可以提供饮料风味糖浆管线，该管线入口接在糖浆源上，出口接在分配阀门上，借此饮料风味糖浆从糖浆源穿过饮料风味糖浆管线流向分配阀门。因此，水管线可以通过定位与冷却装置这样合作，使水在进入碳酸饱和器储罐之前在水管线内得到充分的冷却。饮料风味糖浆管线可以通过定位与冷却装置这样合作，使饮料风味糖浆在进入碳酸饱和器储罐之前在饮料风味糖浆管线内得到充分的冷却。
此外，二氧化碳预冷系统可以包括入口接在碳酸饱和器储罐上出口接在分配阀门的碳酸水管线，借此碳酸水从碳酸饱和器储罐穿过碳酸水管线流向分配阀门。碳酸水管线可以通过定位与冷却装置这样合作，使碳酸水在进入分配阀门之前在碳酸水管线内得到充分的冷却。
按照本发明，协助形成碳酸水的方法包括把二氧化碳管线与二氧化碳源连接起来，以便接受穿过二氧化碳管线供应的二氧化碳。把二氧化碳管线与碳酸饱和器连接起来以便把二氧化碳交付给碳酸饱和器。提供与二氧化碳管线合作的冷却装置使二氧化碳在进入碳酸饱和器之前在二氧化碳管线内得到充分的冷却，借此帮助碳酸水在碳酸饱和器中形成。用冷却装置冷却二氧化碳可以包括利用冷板，凭借二氧化碳管线沿着冷板定位使二氧化碳在二氧化碳管线内得到充分的冷却。用冷却装置冷却二氧化碳还可以包括把二氧化碳管线浸没在冷却流体中使二氧化碳在二氧化碳管线内得到充分的冷却。
所以，本发明的目的是提供二氧化碳预冷系统以及相关的改善碳酸水形成过程的方法。
本发明进一步的目的是提供用于碳酸饱和器的二氧化碳预冷系统，该系统使二氧化碳在进入碳酸饱和器之前得到冷却。
本发明的其他目的、特征和优点对于熟悉这项技术的人员结合下面的介绍将变得十分明显。
图2是图解以二氧化碳管线与冷板合并为特色的用来使二氧化碳在进入碳酸饱和器储罐之前得到冷却的本发明第一实施方案的俯视图。
图3是沿着图2中A-A’线截取的剖面图，它图解说明二氧化碳管线相对冷板优选的定位情况。
图4是图解以二氧化碳管线被放在冷却流体浴中为特色的用来使二氧化碳在进入碳酸饱和器储罐之前得到冷却的本发明第二实施方案的部件分解图。
本发明的详细说明按要求，在此揭示本发明详细的实施方案；但是，应当理解本发明可以有各种各样的表现形式，所揭示的实施方案仅仅是一个范例。这些附图不必按比例绘制，某些特征可能被夸大，为的是展示特定零部件或步骤的细节。
正象在
图1中图解说明的那样，二氧化碳预冷系统1的入口与二氧化碳源2连接，出口与碳酸饱和器储罐3连接，因此二氧化碳从二氧化碳源2经过二氧化碳预冷系统1流到碳酸饱和器储罐3。在这个优选的实施方案中，二氧化碳源是市售的标准的二氧化碳储罐，其中二氧化碳是室温环境下储备的。碳酸饱和器储罐3可以按任何满足饮料分配系统的空间要求必不可少的形状成形，在这个优选的实施方案中，该储罐是由任何适当的材料制成的，例如金属或硬塑料。碳酸饱和器储罐3包括定义用来形成和聚集碳酸水的内腔部分的储罐壁。这样，二氧化碳和水一进入碳酸饱和器储罐3就在压力作用下在碳酸饱和器储罐3的内腔部分里化合成碳酸水。新形成的碳酸水在碳酸饱和器储罐3中聚集起来并且从碳酸饱和器储罐3的出口流出，于是形成所需的碳酸饮料。
因此，本发明的两个实施方案都是为了使二氧化碳在进入碳酸饱和器储罐之前得到冷却考虑的，尽管熟悉这项技术的人将承认还有其他适当的或等效的实施方案。在图2和图3所示的第一实施方案中，被置于饮料分配器10内的二氧化碳预冷系统包括入口与二氧化碳源2连接出口与碳酸饱和器7连接的二氧化碳管线2＇。于是，二氧化碳从二氧化碳源2穿过二氧化碳管线2＇流向碳酸饱和器7。此外，水从淡水源4(例如自来水管线)经过入口与淡水源4的连接、出口与碳酸饱和器7连接的水管线4＇交付给碳酸饱和器7。这样，来自水管线4＇的水和来自二氧化碳管线2＇的二氧化碳在压力作用下在碳酸饱和器7的碳酸饱和器储罐3内化合成碳酸水。
此外，来自糖浆源5的饮料风味糖浆经过入口与糖浆源5连接出口与分配阀门8连接的饮料风味糖浆管线5＇被交付给分配阀门8。因此，在需要碳酸饮料时，来自碳酸饱和器7的碳酸水穿过碳酸水管线9被交付给分配阀门8中预定的分配阀门。于是，被饮料风味糖浆管线5＇带到饮料风味分配阀门8的饮料风味糖浆在分配阀门8中与来自碳酸水管线9的碳酸水结合成所需的碳酸饮料。正象熟悉这项技术的人将承认的那样，在图2和图3中没有展示与穿过水管线4＇输送水、穿过饮料风味糖浆管线5＇输送饮料风味糖浆和穿过碳酸水管线9输送碳酸水相关联的泵，它应当被添加进去。
二氧化碳预冷系统1＇包括用来冷却在二氧化碳管线2＇内的二氧化碳的冷却装置。象被优选的那样，冷却装置包括冷板6，该冷板可以用任何适当的装置固定到饮料分配器10上。冷板6包括有外表面和内表面的冷板壳体16。冷板壳体16是用任何适当的材料制成的，例如铝或铝合金。于是，二氧化碳管线2’被置于冷板壳体16内使流过二氧化碳管线2’的二氧化碳得到充分的冷却，这是为最适当地形成碳酸水优选的。水管线4’和饮料风味糖浆管线5’也被置于冷板壳体16内，以便冷却从各自的管线中流过的水和饮料风味糖浆。
图3图解说明在在给二氧化碳管线2’以及水管线4’和饮料风味糖浆管线5’在冷板壳体16内的优选定位方式。必须强调的是二氧化碳管线2’与冷板壳体16之间的距离以及二氧化碳管线2’分别与水管线4’和饮料风味糖浆管线5’之间的距离可以为了最有利于在各自的管线中流动的流体的热转移而改变。此外，被置于冷板壳体16内的每条管线都可以具有就最有利于热转移而言必不可少的任何尺寸、形状和空间结构(例如，螺旋形结构或蛇形结构)，在这个优选的实施方案中，每条管线都是用任何适当的材料制成的，例如金属或硬塑料。此外，虽然图3展示二氧化碳管线2’、水管线4’和饮料风味糖浆管线5’被安排成5行和2列，但是熟悉这项技术的人将承认任何适当的行数和列数只要有利于在这样的管线内流动的流体获得最佳的热转移都可以采用。
在运行时，二氧化碳管线2’和冷板6，二氧化碳预冷系统1’的两个组成部分先充分冷却由二氧化碳源2交付的二氧化碳，然后再将经过冷却的二氧化碳引入碳酸饱和器储罐3。具体地说，冰沿着冷板6的外表面放置。实际上，冰起热汇的作用，它吸收分别流过被置于冷板6内的二氧化碳管线2’、水管线4’和饮料风味糖浆管线5’的二氧化碳、水和饮料风味糖浆释放的热量。所以，热量分别从各条管线穿过管线冷板6的内表面和和外表面流向冰，借此冷却流过这样的管线的流体。
经过冷却的二氧化碳和经过冷却的水从二氧化碳管线2’和水管线4’送往碳酸饱和器储罐3。经过冷却的水与经过冷却的二氧化碳在压力作用下令人满意地化合成比在环境温度下提供二氧化碳时凉的碳酸水，后者是当前产业的实际情况，即没有二氧化碳预冷系统1’。在需要碳酸饮料时，冷却过的碳酸水从碳酸饱和器7穿过碳酸水管线9送到分配阀门8中预定的分配阀门。于是，通过饮料风味糖浆管线5’送到分配阀门8的饮料风味糖浆在分配阀门8中与来自碳酸水管线9的碳酸水结合，形成所需的碳酸饮料。为了进一步改善饮料的形成过程，应该添加下述步骤，即把令人满意的比较凉的碳酸水进一步冷却，然后再进入分配阀门8，其中碳酸水管线9可以被放在冷板6之内。
在图4所示的第二实施方案中，被置于饮料分配器10之内的二氧化碳预冷系统1”包括入口与二氧化碳源(未示出)连接、出口与碳酸饱和器7连接的二氧化碳管线2’。因此，来自二氧化碳源的二氧化碳穿过二氧化碳管线2’流向碳酸饱和器7。来自自来水管线之类的淡水源(未示出)的水经由入口与淡水源相连出口与碳酸饱和器7相连的水管线4’交付给碳酸饱和器7。这样，来自水管线4’的水和来自二氧化碳管线2’的二氧化碳在压力作用下在碳酸饱和器7的储罐3内化合，形成碳酸水。此外，来自糖浆源(未示出)的饮料风味糖浆经由入口与糖浆源相连出口与分配阀门8相连的饮料风味糖浆管线5’交付给分配阀门8。所以，在需要碳酸饮料时，来自碳酸饱和器7的碳酸水以与前面的介绍完全相同的方式穿过碳酸水管线9流入分配阀门8。正象熟悉这项技术的人将承认的那样，图4中未展示的与穿过水管线4’交付水、穿过饮料风味糖浆管线5’交付饮料风味糖浆以及穿过碳酸水管线9交付碳酸水相关联的泵应该被添加进去。
二氧化碳预冷系统1”包括用来冷却二氧化碳管线2’内的二氧化碳的冷却装置。如同优选选择的那样，冷却装置包括被置于饮料分配器10内的冷却舱15。冷却舱15装有冷却流体，该冷却流体通常是水。冷却装置还包括与冷却舱12合作的制冷单元13。制冷单元13包括标准的饮料分配器制冷系统，该系统包含从制冷单元13延伸到冷却舱15中的蒸发器盘管17，以致蒸发器盘管17浸没在冷却流体中。因此，冷却流体在蒸发器盘管17周围冻结成块。
在这个第二实施方案中，除了水管线4’和产品管线5’之外二氧化碳管线2’也浸没在冷却流体内，以便与形成所需饮料或碳酸水协调地冷却分别在这些管线内流动的流体。因此，冷却单元13在那块冻结的冷却流体周围建立起了解冻冷却流体对流的迂回路径，以促进在比较凉的冷却流体与分别在二氧化碳管线2’、水管线4’和饮料风味糖浆管线5’之内流动的比较温暖的二氧化碳、水和饮料风味糖浆之间的最佳的热交换。
此外，被置于冷却舱15之内的每条管线都可以具有促进最佳的热转移所必需的任何尺寸、形状和空间结构(例如，螺旋形结构或蛇形结构)，在这个优选的实施方案中，管线是由任何适当的材料制成的，例如金属或硬塑料。虽然图4把二氧化碳管线2＇表示成单盘管、把水管线4＇表示成单盘管而把饮料风味糖浆管线5’集中地表示成一套三个单盘管，但是熟悉这项技术的人将承认任何盘管数目只要有利于分别在这样的管线内流动的流体获得最佳的热转移就可以使用。
在运行时，二氧化碳管线2’以及冷却舱15和冷却单元13(二氧化碳预冷系统1”的全部)使来自二氧化碳源的二氧化碳先得到充分的冷却，然后再将凉的二氧化碳引入碳酸饱和器储罐3。具体地说，解冻的冷却流体遵循在比较凉的冷却流体冻结板与比较暖的二氧化碳管线2’、水管线4’和和饮料风味糖浆管线5’之间的连续对流路径流动。实际上，冷却流体的冻结板作为热汇，而解冻的冷却流体作为热交换介质或“媒介物”，借此冻结板吸收由解冻的冷却流体转移的分别来自通过浸没在解冻的冷却流体中的二氧化碳管线2’、水管线4’和饮料风味糖浆管线5’流动的二氧化碳、水和饮料风味糖浆的热量。
这样，经过冷却的二氧化碳和经过冷却的水分别由二氧化碳管线2’和水管线4’送入碳酸饱和器的储罐3。经过冷却的水和经过冷却的二氧化碳在压力作用下化合成令人满意的比在环境温度下提供二氧化碳时(即没有二氧化碳预冷系统1”时)更凉的碳酸水。在需要碳酸饮料时，经过冷却的碳酸水从碳酸饱和器7穿过碳酸水管线9交付给分配阀门8中预定的分配阀门。于是，通过饮料风味糖浆管线5’送到分配阀门8的饮料风味糖浆在分配阀门8中与来自碳酸水管线9的碳酸水结合，形成所需的碳酸饮料。为了进一步改善饮料的形成过程，应该添加下述步骤，即把令人满意的比较凉的碳酸水进一步冷却，然后再进入分配阀门8，其中碳酸水管线9可以被冷却舱15的冷却流体浸没。
虽然利用上述的实施方案已经介绍对这项发明做了介绍，但是对于熟悉这项技术的人下述情况将是显而易见的，即许多不同程度的替代方案、等效方案和变化将落在本发明的范围内。因此，那个范围在任何方面都不受上述介绍的限制，而仅仅是由权利要求书定义的。
权利要求
1.一种连接二氧化碳源和包括碳酸饱和器储罐的碳酸饱和器的有助于碳酸水形成的二氧化碳预冷系统，该系统包括二氧化碳管线，该管线入口接在二氧化碳源上、出口接在接在碳酸饱和器储罐上，借此二氧化碳从二氧化碳源经二氧化碳管线流向碳酸饱和器储罐；以及冷却装置，该冷却装置与二氧化碳管线合作，以使二氧化碳在进入碳酸饱和器储罐之前在二氧化碳管线里面充分冷却，借此协助碳酸水在碳酸饱和器储罐内形成。
2.根据权利要求1的二氧化碳预冷系统，进一步包括用来分配所需饮料的饮料分配器；与饮料分配器耦合用来为饮料分配器供水的水源；以及水管线，该水管线一端接在水源上，另一端接在碳酸饱和器储罐上，借此使水从水源经过水管线流向碳酸饱和器储罐。
3.根据权利要求2的二氧化碳预冷系统，其中水管线与冷却装置合作，借此水在进入碳酸饱和器储罐之前在水管线内被冷却装置充分冷却。
4.根据权利要求1的二氧化碳预冷系统，进一步包括饮料分配器，该饮料分配器包括用来分配所需饮料的分配阀门；糖浆源，该糖浆源与饮料分配器耦合以便把饮料风味糖浆供应给饮料分配器；以及饮料风味糖浆管线，其入口与糖浆源连接，其出口与分配阀门连接，借此饮料风味糖浆从糖浆源经过饮料糖浆风味管线流向分配阀门。
5.根据权利要求4的二氧化碳预冷系统，其中饮料风味糖浆管线与冷却装置合作，借此饮料风味糖浆在进入分配阀门之前在饮料味糖浆管线内被冷却装置充分冷却。
6.根据权利要求1的二氧化碳预冷系统，进一步包括饮料分配器，该饮料分配器包括用来分配所需饮料的分配阀门；碳酸水管线，其入口接在碳酸饱和器储罐上，出口接在分配阀门上。
7.根据权利要求6的二氧化碳预冷系统，其中碳酸水管线与冷却装置合作，借此碳酸水在进入分配阀门之前在碳酸水管线内被冷却装置充分冷却。
8.根据权利要求1的二氧化碳预冷系统，其中冷却装置包括冷板。
9.根据权利要求1的二氧化碳预冷系统，其中冷板包括冷板壳体。
10.根据权利要求9的二氧化碳预冷系统，其中二氧化碳管线沿着冷板壳体定位，借此使二氧化碳在二氧化碳管线内充分冷却。
11.根据权利要求1的二氧化碳预冷系统，其中冷却装置包括冷却舱，该冷却舱包括放在其中的冷却流体；以及制冷单元，该制冷单元与冷却舱合作使冷却流体得到充分冷却。
12.根据权利要求11的二氧化碳预冷系统，其中二氧化碳管线浸没在冷却流体中，借此使二氧化碳在二氧化碳管线内得到充分的冷却。
13.一种借助二氧化碳预冷系统协助形成碳酸水的方法，该方法包括下述步骤把二氧化碳管线与二氧化碳源连接起来，以便通过二氧化碳管线接受二氧化碳的供应；把二氧化碳管线与碳酸饱和器连接起来，以便把来自二氧化碳管线的二氧化碳交付给碳酸饱和器；连接与二氧化碳管线合作的冷却装置；以及利用冷却装置使二氧化碳在进入碳酸饱和器之前在二氧化碳管线内得到充分冷却，借此协助碳酸水在碳酸饱和器内的形成。
14.根据权利要求13的方法，其中连接与二氧化碳管线合作的冷却装置的步骤包括使二氧化碳管线沿着冷板定位，借此使二氧化碳在二氧化碳管线内得到充分冷却。
15.根据权利要求13的方法，其中连接与二氧化碳管线合作的冷却装置的步骤包括把二氧化碳管线浸没在冷却流体中，借此使二氧化碳在二氧化碳管线内得到充分冷却。
16.根据权利要求13的方法，进一步包括下述步骤使二氧化碳和水在碳酸饱和器储罐中结合，以便形成碳酸水；把来自碳酸饱和器储罐的碳酸水经由碳酸水管线交付给饮料分配器的分配阀门；以及利用冷却装置使碳酸水在进入分配阀门之前在碳酸水管线内得到充分冷却。
全文摘要
接在二氧化碳源(2)和碳酸饱和器(3)之间有助于碳酸水形成的二氧化碳预冷系统(1)包括入口接在二氧化碳源上、出口接在碳酸饱和器上的二氧化碳管线(2′)。这样,二氧化碳从二氧化碳源经过二氧化碳管线流向碳酸饱和器。二氧化碳预冷系统包括与二氧化碳管线合作的冷却装置(6)。冷却装置使二氧化碳在进入碳酸饱和器之前在二氧化碳管线内充分冷却,借此协助碳酸水在碳酸饱和器内形成。
文档编号F28D7/08GK1336800SQ00802874
公开日2002年2月20日 申请日期2000年1月19日 优先权日1999年1月19日
发明者威廉·A·爱德华兹 申请人:岚瑟股份有限公司