专利名称：碳酸盐化系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种比如与水冷却器相关联的碳酸盐化(或碳酸化或充二氧化碳)液体的系统和方法。具体而言，本发明涉及一种可以实现高效的碳酸盐化而达到所需程度的系统和方法。
背景技术：
在现有技术中已知各种碳酸盐化水的方法。一种方法包括将二氧化碳注入水中。二氧化碳的这种注入形成经过水上浮的气泡。这样，气泡中的二氧化碳被吸收入水中。这种方法已经广泛用于较小的家用碳酸盐化设备中，且可以以足够形成一杯饮料的量切实可行的分配碳酸盐化水。这种方法的主要问题是只有在碳酸盐化腔室内使用较高压力时它才有效。
另一种方法包括将水喷射或雾化到二氧化碳气体形成的环境气氛中。在这种方法中，碳酸盐化腔室预先充填二氧化碳，然后通过喷射将水加入该腔室中。因此，二氧化碳溶解在水滴中，然后水滴带着二氧化碳进入水本体中。这种方法的问题是实现足够的碳酸盐化需要较长的时间，且它还需要在碳酸盐化腔室内有较高的压力。
在美国专利US4719056中描述的另一种方法，是用水部分填充一腔室，在水上方的空间中加入二氧化碳气体，然后用水平转动的桨件搅动水，该桨件具有伸出到水上方并进入二氧化碳气体空间中的桨叶。
因此，需要一种更快、更有效的碳酸盐化系统和方法。还需要一种包括碳酸盐化液体饮料的能力的液体冷却器，比如水冷却器。有利的是，还可以使液体的碳酸盐化达到所需的程度，且可以在碳酸盐化腔室内不需要高压的情况下使这种饮料碳酸盐化。
发明内容
本发明公开的系统和方法包括部分填充水的碳酸盐化腔室。然后在水面上方加入二氧化碳。然后，转动部件混合水和二氧化碳，形成溶液。这种方法使水和二氧化碳形成碳酸盐化水溶液。
本发明的碳酸盐化水冷却器还包括用于以所需的顺序和体积输送、混合液体的特定阀系统。在结合附图阅读了关于实施例的描述之后，本发明的其他方面和优点将变得更为明显。
图1是本发明的碳酸盐化水冷却器的框图；图2A和2B分别是本发明的碳酸盐化系统的一实施例的正视图和局部剖侧视图；图3A和3B分别是本发明的碳酸盐化系统的第二实施例的正视图和侧视图；图4是用于碳酸盐化系统的压力调节器的放大剖面图；图5是用于碳酸盐化系统的压力开关的放大剖面图；图6是用于碳酸盐化系统的碳酸盐化腔室的放大剖面图；图6A是图6的一部分的放大图，示出了液体入口和碳酸盐化液体分配阀的细节；图7是用于碳酸盐化系统的碳酸盐化腔室的放大的局部剖面图；图8是用于液体入口和碳酸盐化液体分配阀的螺线管的放大剖面图；图9是碳酸盐化腔室及其相关部件的侧视图；图10是取出内部部件的碳酸盐化腔室的剖面图；图11是示出了碳酸盐化系统的某些部件之间的流体连接的示意图；以及图12是用于碳酸盐化系统的气体消声器的放大剖面图。
具体实施例方式
现在参照图1，其中示出了本发明的一个实施例的碳酸盐化过程的框图。碳酸盐化系统和方法可以根据需要应用于现有或原来制造的水冷却器，或其他饮料分配器，或其他应用场合。该系统可以使现有水冷却器容易地翻新而实现选择性碳酸盐化。类似地，该系统可以应用于其他类似形式的液体分配器。在水冷却器的例子中，来自水箱的水在冷却器3中被冷却，直到需要分配。在使用者需要碳酸盐化饮料时，该系统通过使用者按压开关或其他控制机构启动。控制系统5运行该系统，使充水螺线管8打开。控制系统5可以包括电子控制电路板4和用于转换电力的变压器2，从而控制该碳酸盐化系统。螺线管8选择性地使水，或其他液体，进入混合组件单元或碳酸盐化腔室6，持续约6秒。碳酸盐化腔室6的通风口142可以在碳酸盐化腔室6填充水时，使该单元内的空气排到环境气氛中，而在碳酸盐化液体被从碳酸盐化腔室6分配时，使空气进入。一旦碳酸盐化腔室6被水填充到适当的液面17，那么充水螺线管8关闭，以防止额外的水进入碳酸盐化腔室6，或防止水重新进入冷却器3的导管。如果螺线管8不关闭，那么碳酸盐化腔室6内的压力可以迫使水从碳酸盐化腔室6中排出。
接着，二氧化碳填充电磁阀20打开，使二氧化碳从二氧化碳存储气瓶14进入二氧化碳连接管16，然后经压力调节器18到达碳酸盐化腔室6。压力调节器18可以选择性地调节，用于引入所需量的二氧化碳。压力控制开关22感知碳酸盐化腔室6内的气体压力，从而在达到预定液面或体积时，气体电磁阀20切断电源，以停止二氧化碳气流进入碳酸盐化腔室6。可以设置压力安全阀24，以便自动减小碳酸盐化腔室6内的过压(～10巴)。如果需要，还可以设置止回阀26，其起禁止由于碳酸盐化腔室6内的压力，造成二氧化碳或液体再次进入管16中或被迫从碳酸盐化腔室6流出。
这样，二氧化碳被引入到位于碳酸盐化腔室6内的液体，比如水的液面17上方的空间内。可以在碳酸盐化腔室6内设置与一混合马达12相关的以附图标记13示意性表示的混合器。混合马达12选择性地通电而使混合器13启动，该混合器将二氧化碳混合到水或其他液体中。混合器13的动作迫使水面上方的二氧化碳气体向下进入水中。如下文中更详细的描述，混合器13的构形和碳酸盐化腔室单元6的形状可以实现剧烈的搅拌，从而使液体均匀地被碳酸盐化。而且，碳酸盐化的程度可以通过改变混合器13的驱动时间而选择性地改变，和/或通过控制碳酸盐化腔室6内水面17上方的空间内的包含二氧化碳的环境气氛，改变进入的二氧化碳气体量而选择性地改变。
例如，二氧化碳充气电磁阀20打开，且大约0.5秒之后，混合马达12开始运转。混合和碳酸盐化过程可以进行约7秒，而产生约1.9dl的高度碳酸盐化的饮料(6gr/l)，或约4秒，而产生约1.9dl的低碳酸盐化的饮料(4gr/l)。随着碳酸盐化过程的进行，水从碳酸盐化腔室6内水面上方的空间吸收气体，从而使气体压力下降。这一压力下降由压力控制开关22感知，然后该开关动作，打开气体电磁阀20，使更多的二氧化碳进入碳酸盐化腔室6，从而保持碳酸盐化腔室6内的二氧化碳的适当压力。随后，控制系统5可以插入例如约2秒的缓冲期，使碳酸盐化液体在碳酸盐化腔室6内略作停留。在缓冲期之后，打开切断或排气电磁阀28，通过消声器30释放多余的二氧化碳，从而减小碳酸盐化腔室6内的压力。一旦压力减小，就使碳酸盐化液体分配螺线管10工作，以将碳酸盐化的液体混合物释放到杯子7中。
如图1所示的碳酸盐化系统实施例在图2A和2B中示出。碳酸盐化系统32可以与例如水冷却器一起使用，因此可以设计成能选择性地连接冷却器来使用。在这一实施例中，可以设置单独的壳体42，该壳体可以在美观上匹配任何类型的水冷却器，或可以以其他方式构成。作为选择，碳酸盐化单元32可以与水冷却器形成为一体，如图3A和3B的实施例所示，从而可以在原来制造的单元中得到碳酸盐化和未碳酸盐化的液体。在图2的实施例中，壳体42的尺寸可以明显大于装入其中的二氧化碳罐，从而根据使用情况，需要较长的间隔开才更换储罐。在以前的设备中，二氧化碳的存储在尺寸上受到限制，需要特定的容器和更多次的维护和更换，但壳体42的尺寸可以使用标准尺寸的二氧化碳储罐或容器。例如，壳体42可以在内部容纳5kg的二氧化碳气瓶14。壳体42可以由金属、塑料或其他适当的材料构成。壳体42可具有在其中形成的多个开口，从而可以使引线电缆和水连接管经过并连接于壳体42内的适当系统。此外，壳体42可以容易地安装各种部件，比如碳酸盐化腔室6、消声器30、控制电路板4，以及二氧化碳气瓶14。还有杯子放置区，该放置区包括滴盘38和滴盘盖36。控制面板41可以设置在壳体42的前面，其包括多个使用者控制按钮、开关等，用于选择性地操作该碳酸盐化系统。例如，在控制面板41上可以设有用于增加和减少碳酸盐化水内碳酸饱和量的装置，比如开关。
在图3A和3B中表示一种集成的碳酸盐化系统的替代实施例，该系统总体上以附图标记110表示。碳酸盐化系统110包括壳体112、碳酸盐化液体分配器114、冷液体分配器116和热液体分配器118。例如，其具有分配冷、热和碳酸盐化水的能力，增加了碳酸盐化系统110的实用性，且可以满足各种消费者的需要。可取的是，碳酸盐化系统110还包括类似于图2实施例的控制面板，其带有用于增加和减小碳酸盐化水内的碳酸饱和量的装置，比如开关120和122，用于增加或减小碳酸盐化程度。虽然不是必须的，但依然是优选的，包括水温显示器128。而且，在该实施例中，设有指示面板130，该面板设有用于指示该系统运行、水被加热或冷却，或存在有碳酸盐化错误，比如如果没有水或液体进入该腔室，该系统没有二氧化碳或如果混合室内没有压力的情况的装置。
如图3B所示，可取的是，该实施例还包括用于指示碳酸盐化腔室6内的压力的压力计124。如同实施例32一样，实施例110包括进入板126，从而可以接近壳体112内的碳酸盐化腔室110的部件。在操作过程中，碳酸盐化系统110可以类似于系统32操作，其中增加了用于冷却和加热非碳酸盐化和/或碳酸盐化水或其他液体的元件。
参照图4，其中更详细地示出了图1中示意地示出的压力调节器18。压力调节器18可以快速、容易地安装和可靠地运行。在优选形式中，压力调节器18将执行预定的功能，包括贯穿整个混合周期以预定的速度供应预定量的二氧化碳气体，比如约2gr./sec。而且，压力调节器18在输出侧或次级侧49保持稳定且基本上均匀的压力(5至5.5巴)，而不管输入侧或初级侧47的压力变化，这例如可以在二氧化碳气瓶14压力低的情况中出现。在一个实施例中，压力调节器包括可移动的锥形阀46，可取的是，该阀由比如聚丙烯之类的材料制成，且关闭调节器18内的圆形开口。经过调节器18的气流从气体源通过连接于初级侧47的导管经阀46前进到次级侧49。次级侧经集管140连接于碳酸盐化腔室6。
压力调节器18具有两件式壳体43，该壳体具有高压入口47和低压出口49。限定在壳体43的两部分之间的挠性隔膜44将壳体43的内部分成气体部分57和弹簧部分37。壳体43的弹簧部分37内的弹簧55在隔膜44上施加第一作用力或弹性作用力，而壳体43的气体部分57内的气体压力在隔膜44上施加与该弹性作用力相反的第二作用力或气体作用力。两件式致动组件53放在隔膜44的两侧。配装在高压入口47内的阀座33滑动地接合从致动组件53延伸出的凸起部分53a。阀座33具有至少一个孔34，以使气体从高压入口47流入壳体43的气体部分57中。可移动的锥形阀46配装在阀座33内，且被弹簧51偏压到关闭位置。可拆卸的青铜烧结的过滤器50配装在可拆卸的入口配装件47a和阀座33之间。可移动阀46的尺寸和形状确定成可以使其在入口配装件47a已经取下时，穿过高压入口47装配。可移动阀46具有针形部分46a，该部分从可移动阀46延伸，且接触致动组件53。当壳体43的气体部分57内的低压气体的压力下降时，隔膜44上的气体压力将下降到隔膜44上的弹性作用力之下，使弹簧55朝高压入口47移动致动组件53。然后，致动组件53克服弹簧51的作用力，顶推针形部分46a，并将可移动阀46移动到打开位置。然后二氧化碳气体通过可移动阀33上的通孔34流动。气体流经的受限开口将气体压力减小到所需的5至5.5巴。在壳体43的顶部设有调节器35，用于调节隔膜44上的弹性作用力。压力调节器18的输出端49连接于二氧化碳气体电磁阀20。
而且，压力调节器18还易于安装，且价格低廉。压力调节器18的元件可以仅由比如黄铜之类的材料制成，且各部件易于使用简单的配装件组装。通过调节致动组件53或所需的其他部件，比如锥形阀46，可以容易地校准压力的调节。通过螺旋配装件47a可以容易地进行可移动阀46的安装，且通过O形环48和阀座33，用手旋上可移动阀46，可以确保初级侧的密封。
如图5所示的压力控制开关22，感知超过预定压力比如约3巴左右的碳酸盐化腔室6内的压力。压力开关22具有两件式壳体63，该壳体在一端具有压力入口61，经集管140(参见图11)连接于碳酸盐化腔室6，而在另一端具有密封壳体63内的气体压力的挠性隔膜54。壳体63内的压力作用在隔膜54上，导致隔膜54变形。隔膜54的变形接着顶推保持在壳体63的两部分之间的柱塞65，顶靠弹簧偏压臂56。臂56是微型开关58的一部分。臂56压靠在开关58的另一柱塞57上，并引起开关58内的电触点以改变位置。可取的是，开关58安装在PCB板60上。压力开关22的结构使得开关作用力独立于气体压力的大小。
在本发明的一实施例中，安全阀24和止回阀26制成一个单元。安全阀24设定为在预定的压力下起作用，比如10巴。在碳酸盐化腔室6保持在压力下而初级侧压力由于某种原因中断，比如二氧化碳气瓶14脱开连接的情况下，止回阀26防止液体和/或二氧化碳回流进入压力控制器中。
而且，还设有消声器30，这意味着在通过排气阀28释放气体时使高速气体减速，并分离二氧化碳和液体。这样，该单元的运行比较安静，且美观上令人愉悦。二氧化碳进入过滤器，膨胀，然后经消声器30的上部的孔排出。之后0碳酸盐化腔室6的实施例在图6、6A和7中示出，且为便于制造采用对称设计。在这种结构中，水的填充和碳酸盐化水的排放是利用具有相同部件和公共阀弹簧72的水入口阀74和水分配阀75实现的。如图6、6A和7所示，水入口阀74将水引入到碳酸盐化腔室6的上部。有相同的挠性密封件78、阀臂80、挠性密封件82，以及充水和排水螺线管8、10。这种对称设计可以更容易实现部件的制造和组装。而且，通过将充水和排水阀74、75粘附于碳酸盐化腔室6可以形成紧密的内部阀区。粘结剂可以专门为聚碳酸酯材料进行设计。这种粘结剂确保与聚碳酸酯材料形成坚固的连接，所以粘结强度几乎与原料的相同。碳酸盐化腔室6具有两个用于保持螺线管8、10的托架9。
每个水或液体阀74、75都具有挠性密封件78，该密封件抵靠穿过碳酸盐化腔室6的壁形成的孔81周围的碳酸盐化腔室6的内表面密封。孔81可以从碳酸盐化腔室6的壁向内和向外延伸，形成管状延伸部分。阀壳体76连接于孔81的向外延伸部分上。阀壳体76可以形成为碳酸盐化腔室6的一部分。可移动阀套筒79配装在孔81的管状延伸部分内。且具有多个穿过内端形成的沿圆周间隔开的孔84。当阀套筒79将挠性密封件79提升离开碳酸盐化腔室6的相邻表面时，孔84可以使液体流经水阀74、75。
弹簧72将挠性密封件78和阀套筒79偏压至关闭位置。可取的是，水入口阀74垂直地定位于水分配阀75上方，使得单个弹簧72可用于将两个阀74、75偏压到关闭位置。
阀壳体76具有在其侧面上形成的孔83。阀臂80枢转地连接于阀壳体76，且穿过孔83延伸。挠性套筒82配装在阀臂80周围，以使阀臂80相对于孔83密封。当螺线管8、10通电时，螺线管8、10上的推杆94顶推阀臂80，致使阀臂80枢转，提升阀套筒79和挠性密封件78，以使液体流经水阀74、75。
而且，图6和7的碳酸盐化腔室6可以由透明的聚碳酸酯制成，使其具有令人愉悦的美学外观。这种透明材料也可以使使用者看到碳酸盐化腔室6的内容物，所以如果碳酸盐化过程存在故障或问题，可以更快地指示出来。然而，碳酸盐化腔室6需要承受预设的最大压力，例如约5.5bar的工作压力，因此它可以设置有加强肋板或加强支撑件90来增加单元结构的整体性。这些肋板90对碳酸盐化腔室6的外部结构增加支撑，使其可以承受最大的工作压力。加强肋板90的耐压性可以提供远远超过最大工作压力的整体性，以保证安全。
图7所示的局部剖面图示出了碳酸盐化腔室6和排出/止回阀68。排出/止回阀68在碳酸盐化腔室6充水时，通过排气口142将空气从碳酸盐化腔室6中排出；当二氧化碳气体加压时，防止水和/或二氧化碳气体从碳酸盐化腔室6中排出；并且当分配碳酸盐化水时，可以使空气流入碳酸盐化腔室6。排出/止回阀68包括可以形成为碳酸盐化腔室6的一部分的壳体69。壳体69从在碳酸盐化腔室6的壁上形成的孔向内延伸。球座62配装在壳体69中。其中，带有浮球64的球护圈66连接于壳体69的下端。当水被引入碳酸盐化腔室6中时，空气通过排出/止回阀68排出，直到浮球64上升，并且座在球座62上，封闭排出/止回阀68。这样可以在碳酸盐化腔室6受到二氧化碳气体加压时，防止二氧化碳气体排出。碳酸盐化腔室6中水的液面通过排气/止回阀68控制。
碳酸盐化腔室6由水填充到预定的液面17，该液面设定为水的体积与水的体积上方的二氧化碳气体的体积之比为4∶1。该比值确保水的经济使用，且在混合后气体压力释放的过程中排出最少量的废水。
碳酸盐化腔室6具有矩形设计，可取的是方形设计，如图6、7、10所示。因此，当使用可水平转动的带叶片的搅拌器70进行混合时，碳酸盐化腔室6的方形设计产生更多的搅动，因此可以更快、更彻底地混合溶液。碳酸盐化腔室6一般包括上部6a和下部6b(参见图10)，使用成型的硅密封件6c将两部分密封。碳酸盐化腔室6的上部6a和下部6b通过螺杆连接并用螺母固定。相同的螺杆还用于将整个碳酸盐化腔室6弹性地连接于碳酸盐化水冷却器32的壳体42上。
可取的是，带叶片的搅拌器70具有多个从水平轴延伸的间隔开的叶片71。带叶片的搅拌器70通过由皮带73驱动的齿轮72连接于马达12，皮带73由连接于马达12上的较小齿轮驱动(参见图9)。
在图8示出了处于断电位置的充水和排水螺线管8、10。每个螺线管8、10都具有可移动的圆柱形柱塞106，该柱塞在一端具有锥形形状106a。可移动柱塞106定位于封装电线圈102的壳体98内。电线圈通过电连接器104连接于控制系统。端板96连接于壳体98的一端。端板96具有锥形孔96a，其具有与柱塞106的锥形端106a互补的尺寸和形状。推杆94连接于柱塞106的锥形端106a，并延伸穿过锥形孔96a。挡圈92连接于推杆94的自由端，以防止推杆94穿过锥形孔96a。弹簧100(参见图6、6A)将柱塞106偏压到断电位置(参见图8)。激励线圈102使柱塞106沿箭头107的方向移动，并使推杆94进一步延伸远离端板96。进水和排水螺线管8、10专为碳酸盐化系统32内可用空间大小而开发。它们可以由钢制成，进行张力释放热处理和锌钝化表面防护。所以，螺线管可承受24V DC的正常工作程序，而不会在反复的循环中过热。磁性元件和箱体的锥形密封设计确保了螺线管8、10的适当行程。
气体集管140(参见图6和11)设置成将压力传感器22、二氧化碳入口电磁阀20、压力安全阀24、止回阀26和排气电磁阀28连接于碳酸盐化腔室6。可取的是，压力安全阀24和止回阀26都装在连接于气体集管140的顶部的配装件144内。图11还示出水入口阀74的入口141，排出/止回阀68的排出接头142，以及从气体集管140到碳酸盐化腔室6的气体入口143。压力调节器18的低压出口49连接于二氧化碳气体入口电磁阀20，其然后连接于气体集管140的入口。气体集管140的第一出口连接于碳酸盐化腔室入口143。气体集管140的第二出口连接于压力传感器22。气体集管140的第三出口连接于排气电磁阀28。
图12示出了气体消声器30的截面。消声器30由两件式壳体形成，上壳体30a和下壳体30b。上壳体30a具有两个入口，经排出接头142接纳来自碳酸盐化腔室6的多余水的水入口132，接纳从排气电磁阀28排出的二氧化碳气体的气体入口131。上壳体包括至少一个填充有扭转的聚酯过滤器135的内腔136。可取的是，上壳体被分成通过气体入口131接纳排出的气体的中心内腔136，和围绕中心内腔136并通过水入口132接纳多余水的外部内腔137。扭转的聚酯过滤器135可以填充内腔136、137，或仅仅填充中心内腔，如图12所示。定位在出口133周围的下壳体30a设有多个径向延伸的沿圆周间隔开的翼片134。出口133向滴盘38排水。翼片134支撑过滤器135。在工作过程中，多余的水和排出的多余气体分别通过入口132和131进入消声器30，然后在放有扭转的聚酯过滤器135的内腔136、137中混合减压(膨胀)。然后，水在重力作用下通过出口133从消声器30排出到滴盘38。
碳酸盐化水的生产按下述顺序进行在运行其中一个碳酸盐化程度开关，高度碳酸盐化或低度碳酸盐化开关开始循环后，给水入口螺线管8通电约6秒，打开水入口阀74，将碳酸盐化腔室6填充到预定液面17。(碳酸盐化腔室6通常在4秒左右填充到预定液面17)。
●打开二氧化碳气体填充电磁阀20，使二氧化碳气体流入碳酸盐化腔室6，将碳酸盐化腔室6加压到约5巴。
●二氧化碳气体填充电磁阀20打开后约0.5秒，混合马达12工作，以转动带叶片的搅拌器70，设置的压力传感器22检测碳酸盐化腔室6中的压力。
●对于高度碳酸盐化，混合马达12工作约7秒，对于低度碳酸盐化，混合马达12工作约4秒。
●在混合马达12工作时，当压力传感器22检测到气压降低时，加入额外的二氧化碳气体。
●在混合时间结束后(7秒或4秒)，马达12停止，使碳酸盐化腔室6稳定约2秒。
●在2秒延时后，排气电磁阀28通电，通过消音器30从碳酸盐化腔室6中释放气压。
●在从碳酸盐化腔室6中释放气压后，打开水分配阀75，在约6秒内将碳酸水排入到2dl的容器中。
高度碳酸盐化的整个循环时间为约24秒，低度碳酸盐化的整个循环时间为21秒。
尽管本发明的原理、优选实施例和优选操作已经在本文中详细描述，但不应当认为限于公开的特定示例形式。对于本领域的技术人员来说，显然可以作出优选实施例的各种改进，而不脱离入所附权利要求限定的本发明的主旨或范围。
权利要求
1.一种碳酸盐化设备，其包括矩形碳酸盐化腔室；用于用水部分填充所述碳酸盐化腔室直到预定液面的装置；用于将二氧化碳气体引入所述碳酸盐化腔室中水上方的装置；调节引入所述碳酸盐化腔室中的二氧化碳气体压力的压力调节器，所述压力调节器包括具有高压入口和低压出口的壳体；将所述壳体的内部分成气体部分和弹簧部分的挠性隔膜；在所述壳体的弹簧部分内的弹簧，所述弹簧在所述隔膜上施加第一作用力，所述壳体的气体部分内的二氧化碳气体在所述隔膜上施加与第一作用力相反的第二作用力；在所述壳体内且与所述高压入口流体连通的阀座，所述阀座具有至少一个与所述壳体的气体部分流体连通的出口孔；位于阀座内且偏压至关闭位置的可移动阀，所述可移动阀具有与所述阀座接合的锥形部分和从所述锥形部分延伸的针形部分，所述锥形部分有效地连接于所述隔膜，其中当第一作用力高于第二作用力时，所述可移动阀移动到打开位置；感知所述碳酸盐化腔室内的二氧化碳气体压力的压力开关，所述压力开关包括与所述碳酸盐化腔室流体连通的压力壳体；密封所述压力壳体的一端的挠性隔膜；和电开关，其具有可以在打开和关闭位置之间移动的一组触点；偏压至第一位置的臂，所述臂有效地连接于所述挠性隔膜，从而压力壳体内压力的升高导致挠性隔膜将所述臂移至第二位置，所述臂从一位置到另一位置的移动导致该组触点在打开位置和关闭位置之间移动，安装在所述碳酸盐化腔室内，用于搅动水而使二氧化碳气体混合入水中的装置；用于在从碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水之前释放所述碳酸盐化腔室的气体压力的装置；消除从碳酸盐化腔室中释放的气体压力产生的噪声的装置，所述消声装置包括具有气体入口、水入口、出口、两个内部空腔，和定位于至少一个空腔内的过滤器的壳体，第一内腔与所述气体入口连通，第二内腔与所述水入口连通，两个内腔都与所述出口连通，所述气体入口接纳从碳酸盐化腔室中释放的气体，所述水入口接纳从碳酸盐化腔室排出的水，所述过滤器定位于至少第一内腔中；以及用于从碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水的装置；用于部分填充的所述装置包括水入口阀，所述分配装置包括水分配阀，一个弹簧将每个水阀偏压至关闭位置，用于部分填充碳酸盐化腔室的所述装置和用于从碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水的装置包括电磁阀操纵器，所述电磁阀操纵器包括壳体，具有锥形端的可移动圆柱形柱塞，所述柱塞可在第一和第二位置之间移动，所述柱塞定位于所述壳体内；连接于所述柱塞的锥形端的推杆，所述推杆和所述柱塞被偏压至第一位置；连接于所述壳体的一端的端板，所述端板具有从中通过的锥形孔，所述锥形孔的形状和尺寸与所述柱塞的锥形端的形状和尺寸互补；围绕所述柱塞的至少一部分的电线圈，所述电线圈装放在所述壳体内，从而在电线圈中施加的电流导致所述柱塞从第一位置移动到第二位置，用于用水部分填充所述碳酸盐化腔室的所述装置将水垂直地引入到从所述碳酸盐化腔室中分配碳酸盐化水的装置由碳酸盐化腔室排出碳酸盐化水的位置上方。
2.一种碳酸盐化水的方法，其步骤包括选择第一碳酸盐化程度和第二碳酸盐化程度之一；用水部分填充矩形碳酸盐化腔室直到预定液面；将二氧化碳气体引入到碳酸盐化腔室内水上方；在引入二氧化碳气体的步骤开始之后约0.5秒，当选择第一碳酸盐化程度时，搅动所述水约7秒使二氧化碳气体混合入水中，当选择第二碳酸盐化程度时，搅动所述水约4秒使二氧化碳气体混合入水中；在搅动水时，保持所述碳酸盐化腔室内的二氧化碳气体的压力；在完成搅拌水的步骤之后约2秒，释放碳酸盐化腔室的气体压力；以及从所述碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其还包括消除从所述碳酸盐化腔室释放的气体压力的噪声。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其还包括从所述碳酸盐化腔室中排出多余的水；混合排出的多余水和在消声步骤中释放的气体。
5.一种碳酸盐化设备，其包括矩形碳酸盐化腔室；用于用水部分填充所述碳酸盐化腔室直到预定液面的装置；用于将二氧化碳气体引入所述碳酸盐化腔室内水上方的装置；安装在所述碳酸盐化腔室内用于搅动水而使二氧化碳气体混合入水中的装置；以及用于从所述碳酸盐化腔室中分配碳酸盐化水的装置。
6.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括用于在从碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水之前释放碳酸盐化腔室的气体压力的装置。
7.如权利要求6所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括用于消除从碳酸盐化腔室释放的气体压力的噪声的装置。
8.如权利要求7所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于消除噪声的所述装置减小了从碳酸盐化腔室释放的气体的速度。
9.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括用于在碳酸盐化腔室部分填充水时从碳酸盐化腔室排出空气的装置。
10.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括二氧化碳气体源；以及调节引入到碳酸盐化腔室内的二氧化碳气体的压力的压力调节器。
11.如权利要求10所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述压力调节器将二氧化碳气体的压力调节到约5巴。
12.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括感知所述碳酸盐化腔室内的二氧化碳气体的压力的压力开关。
13.如权利要求12所述的碳酸盐化设备，其特征在于，述用于引入的所述装置包括控制二氧化碳气体进入碳酸盐化腔室的气阀，所述气阀通过压力开关的操作启动。
14.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述碳酸盐化腔室是透明的。
15.如权利要求14所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述碳酸盐化腔室由聚碳酸酯制成。
16.如权利要求15所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述碳酸盐化腔室具有多个在所述碳酸盐化腔室的外部周围的加强支撑件。
17.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括壳体，所述碳酸盐化腔室弹性地安装在所述壳体内。
18.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于部分填充的所述装置是螺线管操作的阀。
19.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于分配的所述装置是螺线管操作的阀。
20.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于部分填充的所述装置和用于分配的所述装置包括组合的填充和分配阀。
21.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，当所述碳酸盐化腔室填充到预定液面时，液体与气体的体积比约4比1。
22.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于搅拌的所述装置包括其上有多个叶片的可转动的桨件。
23.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于部分填充的所述装置和用于分配的所述装置中的至少一个是水阀，其包括密封接合所述碳酸盐化腔室的内表面的挠性密封件；可在第一位置和第二位置之间移动的阀套筒，当在第二位置时，所述阀套筒提升所述挠性密封件，使之脱开与碳酸盐化腔室的内表面的接合；以及弹簧，其将所述阀套筒偏置到第一位置。
24.如权利要求23所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括有效地连接于所述阀套筒的螺线管，所述螺线管将所述阀套筒从第一位置移动到第二位置。
25.如权利要求23所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述碳酸盐化腔室在其中具有通孔，形成阀壳体的细长的孔侧面，所述阀套筒定位于所述孔内，所述挠性密封件密封在所述孔的内端周围。
26.如权利要求25所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括有效地连接于所述阀套筒的螺线管，所述螺线管将所述阀套筒从第一位置移动到第二位置，且其中所述孔侧面在其中具有操作孔，可枢转的臂从所述螺线管穿过所述操作孔延伸到所述阀套筒，且挠性密封件使所述可枢转臂相对于所述操作孔密封。
27.如权利要求23所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述阀套筒的内端在其中具有多个沿圆周间隔开的孔，用于水从中通过。
28.如权利要求23所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于部分填充的所述装置和用于分配的所述装置都是水阀，一个弹簧将每一阀套筒偏压至第一位置。
29.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于部分填充的所述装置包括水入口阀和用于分配的所述装置包括水分配阀，一个弹簧将每一水阀偏压至关闭位置。
30.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括调节引入碳酸盐化腔室内的二氧化碳气体的压力的压力调节器，所述压力调节器包括具有高压入口和低压出口的壳体；将所述壳体的内部分成气体部分和弹簧部分的挠性隔膜；在所述壳体的弹簧部分内的弹簧，所述弹簧在所述隔膜上施加第一作用力，所述壳体的气体部分内的二氧化碳气体在所述隔膜上施加与第一作用力相反的第二作用力；在所述壳体内且与所述高压入口流体连通的阀座，所述阀座具有至少一个与所述壳体的气体部分流体连通的出口孔；在所述阀座内偏压至关闭位置的可移动阀，且所述可移动阀的一端延伸超过所述阀座，且有效地连接于所述隔膜，由此当第一作用力大于第二作用力时，所述可移动阀移动至打开位置。
31.如权利要求30所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述可移动阀具有接合所述阀座的锥形部分。
32.如权利要求31所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述可移动阀具有从所述锥形部分延伸的针形部分，所述针形部分有效地连接于所述隔膜。
33.如权利要求30所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括定位于所述壳体的高压入口和所述可移动阀之间的可拆卸的过滤器。
34.如权利要求30所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括可拆卸地连接于所述壳体的高压入口的入口配装件，所述可移动阀具有这样的截面尺寸和形状，即当从所述壳体上取下入口配装件时，所述可移动阀可以从所述阀座上取下。
35.如权利要求34所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括定位于所述壳体的高压入口和所述可移动阀之间的可拆卸过滤器，所述可拆卸过滤器保持在所述壳体上的过滤器孔和所述入口配装件上的过滤器孔之间。
36.如权利要求30所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括调节所述隔膜上的第一作用力的调节器。
37.如权利要求12所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述压力开关包括与所述碳酸盐化腔室流体连通的压力壳体；密封所述压力壳体的一端的挠性隔膜；以及电开关，其具有一组可在打开位置和关闭位置之间移动的触点；和偏压到第一位置的臂，所述臂有效地连接于所述挠性隔膜，从而所述压力壳体内的压力增加导致挠性隔膜将所述臂移动到第二位置，所述臂从一个位置到另一位置的移动导致所述组触点在打开位置和关闭位置之间移动。
38.如权利要求37所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述压力壳体由两个子壳体制成，所述挠性隔膜保持在所述两子壳体之间。
39.如权利要求38所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括保持在所述子壳体之一和所述挠性隔膜之间的柱塞，所述柱塞接触所述臂。
40.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于部分填充碳酸盐化腔室的所述装置，和用于从所述碳酸盐化腔室分配水的所述装置中至少一个包括螺线管操纵器，所述螺线管操纵器包括壳体；具有锥形端的可移动圆柱形柱塞，所述柱塞可在第一位置和第二位置之间移动，所述柱塞定位于所述壳体内；连接于所述柱塞的锥形端的推杆，所述推杆和所述柱塞都被偏压到第一位置；连接于所述壳体的一端的端板，所述端板具有从中通过的锥形孔，所述锥形孔的形状和尺寸与所述柱塞的锥形端的形状和尺寸互补；以及围绕所述柱塞的至少一部分的电线圈，所述电线圈装放在所述壳体内，从而对所述电线圈施加电流导致所述柱塞从第一位置移动到第二位置。
41.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括用于在从所述碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水之前释放碳酸盐化腔室的气体压力的装置；以及感知碳酸盐化腔室内的二氧化碳气体的压力的压力开关。
42.如权利要求41所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括连接用于将二氧化碳气体引入所述碳酸盐化腔室内的所述装置，使所述碳酸盐化腔室连接于用于释放所述碳酸盐化腔室的气体压力的所述装置，以及使所述碳酸盐化腔室连接于所述压力开关的的气体集管。
43.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，部分填充所述碳酸盐化腔室的水进入所述碳酸盐化腔室的上部。
44.如权利要求5所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用水部分填充所述碳酸盐化腔室的所述装置将水垂直地引入到用于从所述碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水的所述装置从碳酸盐化腔室排出碳酸盐化水的位置上方。
45.如权利要求9所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于排出空气的所述装置包括与所述排气口流体连通的止回阀。
46.如权利要求45所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述止回阀包括与所述排气口流体连通的壳体，所述壳体具有球座；连接于所述壳体的球护圈；和在所述球护圈内的浮球。
47.如权利要求7所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于消除噪声的所述装置包括具有至少一个入口和一个出口的壳体，所述壳体具有内部空腔，在其内有过滤器，所述内部空腔与第一入口连通，所述第一入口接纳从所述碳酸盐化腔室释放的气体，所述出口与所述第一入口连通，并在气体经过过滤器之后接纳气体。
48.如权利要求47所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述壳体具有至少两个入口，第二入口接纳从碳酸盐化腔室排出的水，所述排出的水与释放的气体混合，所述出口接纳混合的水和气体。
49.如权利要求7所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于消除噪声的所述装置包括具有气体入口、水入口、出口和两个内部空腔的壳体，第一空腔与所述气体入口连通，而第二空腔与所述水入口连通，两空腔与所述出口连通，所述气体入口接纳从碳酸盐化腔室释放的气体，所述水入口接纳从碳酸盐化腔室排出的水，所述出口接纳水和气体。
50.如权利要求49所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述壳体在其内有过滤器，所述过滤器至少定位于所述第二空腔内。
51.一种碳酸盐化设备，其包括碳酸盐化腔室；用于用水填充所述碳酸盐化腔室到预定液面的装置；用于将二氧化碳气体引入到所述碳酸盐化腔室的装置；用于使二氧化碳气体混合入水中的装置；用于从碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水的装置，其中，所述填充装置和所述分配装置至少一个是水阀，其包括密封接合所述碳酸盐化腔室的内表面的挠性密封件；可在第一位置和第二位置之间移动的阀套筒，当在第二位置时，所述阀套筒提升所述挠性密封件，使之脱开与所述碳酸盐化腔室的内表面的接合；以及将所述阀套筒偏压到第一位置的弹簧。
52.如权利要求51所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括有效地连接于所述阀套筒的螺线管，所述螺线管将所述阀套筒从第一位置移动到第二位置。
53.如权利要求51所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述碳酸盐化腔室在其中具有通孔，通孔侧面细长，形成阀壳体，所述阀套筒定位于所述孔内，所述挠性密封件密封在所述孔的内端周围。
54.如权利要求53所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括有效地连接于所述阀套筒的螺线管，所述螺线管将所述阀套筒从第一位置移动到第二位置，且其中所述孔侧面在其中具有操作孔，可枢转的臂从所述螺线管穿过所述操作孔延伸到所述阀套筒，且挠性密封件使所述枢转臂相对于所述操作孔密封。
55.如权利要求51所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述阀套筒的内端具有在其中多个沿圆周间隔开的孔，用于水从中通过。
56.如权利要求51所述的碳酸盐化设备，其特征在于，用于部分填充的所述装置和用于分配的所述装置都是水阀，一个弹簧将每一阀套筒偏压到第一位置。
57.一种碳酸盐化设备，其包括碳酸盐化腔室；用于用水填充所述碳酸盐化腔室到预定液面的装置；用于将二氧化碳气体引入所述碳酸盐化腔室的装置；用于使二氧化碳气体混合入水中的装置；用于从碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水的装置；调节引入碳酸盐化腔室内的二氧化碳气体的压力的压力调节器，所述压力调节器包括具有高压入口和低压出口的壳体；将所述壳体的内部分成气体部分和弹簧部分的挠性隔膜；在所述壳体的弹簧部分内的弹簧，所述弹簧在所述隔膜上施加第一作用力，所述壳体的气体部分内的二氧化碳气体在所述隔膜上施加与第一作用力相反的第二作用力；在所述壳体内且与所述高压入口流体连通的阀座，所述阀座具有至少一个与所述壳体的气体部分流体连通的出口孔；在所述阀座内偏压至关闭位置的可移动阀，所述可移动阀的一端延伸超过所述阀座，且有效地连接于所述隔膜，由此当第一作用力大于第二作用力时，所述可移动阀移动到打开位置。
58.如权利要求57所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括定位于所述壳体高压入口和所述可移动阀之间的可拆卸过滤器。
59.如权利要求57所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括可拆卸地连接于所述壳体的高压入口的入口配装件，所述可移动阀具有这样的截面尺寸和形状，即当从所述壳体上取下入口配装件时，所述可移动阀可以从所述阀座上取下。
60.如权利要求59所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括定位于所述壳体的高压入口和所述可移动阀之间的可拆卸过滤器，所述可拆卸过滤器保持在所述壳体上的过滤器孔和所述入口配装件上的过滤器孔之间。
61.如权利要求57所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括调节所述隔膜上的第一作用力的调节器。
62.一种碳酸盐化设备，其包括碳酸盐化腔室；用于用水填充所述碳酸盐化腔室到预定液面的装置；用于将二氧化碳气体引入所述碳酸盐化腔室的装置；用于使二氧化碳气体混合入水中的装置；用于从碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水的装置；感知所述碳酸盐化腔室内二氧化碳气体的压力的压力开关，所述压力开关包括与所述碳酸盐化腔室流体连通的压力壳体；密封所述压力壳体的一端的挠性隔膜；电开关，其具有一组可在打开位置和关闭位置之间移动的触点；偏压至第一位置的臂，所述臂有效地连接于所述挠性隔膜，从而所述压力壳体内的压力增加导致所述挠性隔膜将所述臂移动到第二位置，所述臂从一位置到另一位置的移动导致所述组触点在打开位置和关闭位置之间移动。
63.如权利要求62所述的碳酸盐化设备，其特征在于，所述压力壳体由两个子壳体构成，所述挠性隔膜保持在所述两个子壳体之间。
64.如权利要求63所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括保持在所述子壳体之一和挠性隔膜之间的柱塞，所述柱塞接触所述臂。
65.一种碳酸盐化设备，其包括水源；二氧化碳气体源；具有连接于所述二氧化碳气体源的入口和出口的压力调节器，所述压力调节器减小二氧化碳气体源的压力；具有连接于所述压力调节器出口的入口，以及出口的气体入口阀；具有连接于所述气体入口阀出口的入口，以及多个出口的集管；碳酸盐化腔室，所述集管出口中的第一个连接于所述碳酸盐化腔室；具有连接于所述集管出口中的第二个出口的入口的压力开关；具有连接于所述集管出口中的第三个出口的入口且具有出口的气体排出阀；连接于所述气体排出阀出口的排气消声器；具有连接于所述碳酸盐化腔室的入口和出口的水入口阀；具有连接于所述碳酸盐化腔室的入口的水出口阀；以及在所述碳酸盐化腔室内的混合器。
66.如权利要求65所述的碳酸盐化设备，其特征在于，其还包括用于选择性地操作气体入口阀、气体排出阀、水入口阀、水出口阀、和混合器的控制器。
67.一种碳酸盐化设备，其包括碳酸盐化腔室；用于用水填充所述碳酸盐化腔室到预定液面的装置；用于将二氧化碳气体引入所述碳酸盐化腔室的装置；用于使二氧化碳气体混合入水中的装置；以及用于从碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水的装置，其中，用于部分填充碳酸盐化腔室的所述装置，和所述用于从所述碳酸盐化腔室分配水的所述装置中至少一个包括螺线管操纵器，所述螺线管操纵器包括壳体；具有锥形端的可移动圆柱形柱塞，所述柱塞可在第一位置和第二位置之间移动，所述柱塞定位于所述壳体内；连接于所述柱塞的锥形端的推杆，所述推杆和所述柱塞都被偏压到第一位置；连接于所述壳体的一端的端板，所述端板具有从中通过的锥形孔，所述锥形孔的形状和尺寸与所述柱塞的锥形端的形状和尺寸互补；和围绕所述柱塞的至少一部分的电线圈，所述电线圈装放在所述壳体内，从而对所述电线圈施加电流导致所述柱塞从第一位置移动到第二位置。
68.一种用于碳酸盐化水的方法，其步骤包括用水部分填充矩形的碳酸盐化腔室，直到预定的液面；将二氧化碳气体引入碳酸盐化腔室内水上方；搅拌水以使二氧化碳混合入水中；以及从碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水。
69.如权利要求68所述的方法，其特征在于，在开始将二氧化碳气体引入碳酸盐化腔室内的步骤之后约0.5秒开始搅拌水的步骤。
70.如权利要求68所述的方法，其特征在于，其还包括选择第一碳酸盐化程度和第二碳酸盐化程度中的一个。
71.如权利要求70所述的方法，其特征在于，当选择第一碳酸盐化程度时，搅拌水的步骤持续约7秒，当选择第二碳酸盐化程度时，搅拌水的步骤持续约4秒。
72.如权利要求68所述的方法，其特征在于，其还包括在分配碳酸盐化水的步骤开始之前，释放所述碳酸盐化腔室的气体压力。
73.如权利要求72所述的方法，其特征在于，在搅拌水的步骤完成之后约2秒开始释放气体压力的步骤。
74.如权利要求72所述的方法，其特征在于，其还包括消除释放碳酸盐化腔室的气体压力的噪声。
75.如权利要求68所述的方法，其特征在于，在搅拌水时保持碳酸盐化腔室内的二氧化碳气体的压力。
76.如权利要求68所述的方法，其特征在于，部分填充碳酸盐化腔室的步骤将水引入碳酸盐化腔室的上部。
77.如权利要求76所述的方法，其特征在于，在从碳酸盐化腔室分配水的位置的上方，水垂直地进入碳酸盐化腔室。
78.如权利要求68所述的方法，其特征在于，其还包括在引入二氧化碳气体时从碳酸盐化腔室中排出空气；以及在从碳酸盐化腔室分配碳酸盐化水时使空气进入碳酸盐化腔室。
79.如权利要求74所述的方法，其特征在于，其还包括从碳酸盐化腔室排出多余的水；以及在消声步骤中混合排出的多余水和释放的气体。
80.一种碳酸盐化设备，其包括矩形碳酸盐化腔室；水源；使所述水源连接于碳酸盐化腔室的水入口阀；二氧化碳气体源；使所述二氧化碳气体源连接于所述碳酸盐化腔室的二氧化碳入口阀；在所述碳酸盐化腔室内的可转动混合器；以及连接于所述碳酸盐化腔室的碳酸盐化水分配阀。
全文摘要
一种水碳酸盐化的方法和设备，其包括在碳酸盐化腔室内的方形混合器。混合器部分填充水。然后在水面上方加入二氧化碳。然后，连接于混合马达的转动部件混合水和二氧化碳，形成碳酸盐化溶液。改变碳酸盐化操作进行的时间可以改变碳酸盐化程度。在特定的碳酸盐化周期之后，多余的二氧化碳经排气螺线管释放，剩余的碳酸盐化溶液经过分配螺线管释放到杯子中。
文档编号G05D23/30GK1537028SQ02811507
公开日2004年10月13日 申请日期2002年4月5日 优先权日2001年4月6日
发明者斯科特·尼科尔, 斯科特 尼科尔, G·罗纳, 股 伤, J·奥斯森纳斯 申请人:斯科特·尼科尔, 斯科特 尼科尔