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Title:
DEVICE FOR ENRICHING WATER WITH CO2 GAS IN ORDER TO GENERATE CARBONATED WATER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1994/005590
Kind Code:
A1
Abstract:
In a device for preparing carbonated cooled water in a reservoir, the water is provided with cooling pipes of a cooling circuit in order to cool its content and form an ice envelope in the area of its walls. An ambient temperature sensor is provided to detect the temperature around the reservoir and an electronic drive for the cooling circuit is connected in such a way that when the room temperature is sharply reduced relatively long standstill phases of the cooling circuit can be maintained.

Inventors:
Notar, Robert
Application Number:
PCT/EP1993/002279
Publication Date:
March 17, 1994
Filing Date:
August 25, 1993
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH-SIEMENS HAUSGER�TE GMBH THE COCA-COLA COMPANY NOTAR, Robert.
International Classes:
A23L2/00; B01F1/00; B01F3/04; B01F15/00; B01F15/06; B67D1/00; B67D1/08; F25D11/00; F25D31/00; (IPC1-7): B67D1/08; F25D31/00
Foreign References:
EP0191436A1
EP0315439A2
EP0471342A2
EP0471343A2
US4448036A
US4907417A
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Claims:
1. P A T E N TA N S P R Ü C H E Vorrichtung zum Anreichern von Wasser mit CO Gas zur Erzeugung von karbonisiertem Wasser in einem Vorratsbe¬ hälter, welcher zur Kühlung seines Inhalts und zur Bil¬ dung eines Eismantels im Wandungsbereich mit Kühlleitun¬ gen eines Kühlkreislaufes beaufschlagt ist, in dessen Inneren eine Umwälzpumpe angeordnet ist, durch welche CO Gas aus dem Kopfbereich des Vorratsbehälters in das 2 Wasser eingemischt und/oder das Wasser innerhalb des Vorratsbehälters in Rotation versetzt wird und in den sowohl Wasser als auch CO Gas im Kopfbereich zugeführt und aus dem karbonisiertes Wasser im Bodenbereich ent¬ nehmbar ist, wobei der Kühlkreislauf durch einen den an der Wandung des Vorratsbehälters im Bereich der Kühllei¬ tung gebildeten Eismantel erfassenden Sensor gesteuert wird d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein RaumtemperaturSensor zur Erfassung der den Vorrats¬ behälter umgebenden Temperatur angeordnet und eine An¬ steuerschaltung für den Kühlkreislauf derart zugeschal¬ tet ist, daß in Abhängigkeit von dem durch den Raumtem¬ peratursensor erfaßten Werten nach jeder Einschaltphase des Kühlkreislaufs eine Stillstandsphase des Kühlkreis¬ laufs von einer entsprechenden Mindestdauer unabhängig von einem vom Eismantelsensor signalisierten Einschalt¬ befehl folgt. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltphase bezüglich ihrer Länge bei herabge¬ senkten Umgebungstemperaturen in Abhängigkeit von diesen Werten beendet wird.
2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche.
3. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den die Umgebungstempera¬ tur auswertenden Sensor beeinflußbare Mindestdauer für die Stillstandsphase des Kühlkreislaufs bei Entnahme von karbonisiertem Wasser aus dem Vorratsbehälter steue¬ rungstechnisch als beendet ausgewertet wird.
Description:
Vorrichtung zum Anreichern von Wasser mit CO -Gas zur Erzeu-

2 gung von karbonisiertem Wasser

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anreichern von Wasser mit CO -Gas zur Erzeugung von kar¬ bonisiertem Wasser in einem Vorratsbehälter, welcher zur Kühlung seines Inhalts und zur Bildung eines Eismantels im Wandungsbereich mit Kühlleitungen eines Kühlkreislaufs be¬ aufschlagt ist, in dessen Inneren eine Umwälzpumpe angeord¬ net ist, durch welche CO -Gas aus dem Kopfbereich des Vor-

2 ratsbehälters in das Wasser eingemischt und/oder das Wasser innerhalb des Vorratsbehälters in Rotation und/oder Zirkula¬ tion versetzt wird, und in den sowohl Wasser als auch

CO -Gas im Kopfbereich zuführbar und aus dem karbonisiertes

2 Wasser im Bodenbereich entnehmbar ist.

Derartige Vorrichtungen zum Anreichern von Wasser mit

CO -Gas zur Erzeugung von karbonisiertem Wasser werden bei- 2 spielsweise in Geräten zum Einsatz gebracht, durch welche

CO -haltige Erfrischungsgetränke durch Mischung von karboni-

2 siertem Wasser mit einem entsprechenden Getränkekonzentrat bereitet und ausgegeben werden können. Das dem Getränkekon-

zentrat zuzumischende Sodawasser wird dabei in dem Vorrats¬ behälter durch Anreicherung von Wasser mit zugeführtem

CO -Gas erstellt und zur besseren Karbonisierung sowie als

2 Voraussetzung für ein bereitetes kühles Erfrischungsgetränk gekühlt. Diesem Vorratsbehälter, dem sogenannten Karbonisa¬ tor, wird normales Wasser in Trinkqualität entweder aus der Leitung eines Wasserversorgungssystems oder einem Vorratsbe¬ hälter unter ausreichendem Druck zugeführt, wobei das zuge¬ führte Wasser selbst unter Druck stehen kann oder aber durch eine Druckpumpe ausschließlich oder zusätzlich in den Karbo¬ nisator gefördert wird. Außerdem wird dem Karbonisator

CO -Gas zugeführt, und ' zwar aus einem CO -Gas-Vorratsbehäl-

2 2 ter über ein Druckminder-Regelventil, so daß im Karbonisator ein Druck von beispielsweise ca. 4 Bar aufgebaut ist. Durch verschiedene Maßnahmen wird die Karbonisierung des Wassers im Karbonisator mit dem zugeführten CO -Gas durchgeführt bzw. unterstützt, wobei sich der Einsatz von im Karbonisator angeordneten Umwälzpumpen bewährt hat. Diese saugen aus dem mit CO -Gas gefüllten Kopfbereich des Karbonisators dieses

CO -Gas an und führen dieses in das in Bewegung, insbesonde-

2 re in Drehung versetzte Wasser ein. Wie bereits ausgeführt, dient eine Kühlung des Karbonisators zum einen der Verbesse¬ rung der Karbonisierung und zum anderen als Voraussetzung, daß das endgültig bereitete und ausgegebene Getränk die ge¬ wünschte niedrige und im wesentlichen konstante Temperatur aufweist. Die Kühlung des Karbonisators erfolgt zweckmäßig über ein Kühlsystem, das in der Lage ist, im Seitenbereich der Seitenwandungen des Karbonisators einen Eismantel aufzu¬ bauen, welcher sich durch das umgewälzte Wasser einigermaßen gleich stark ausbildet. Dadurch wird "Kältekapazität" ge¬ speichert und das Kühlsystem braucht nicht extrem leistungs¬ stark ausgelegt werden, wie dies bei Durchflußkühlung not-

wendig wäre. Anordnungen mit einem entsprechenden Aufbau sind bekannt (DE-A-40 25 986.2).

Wird beispielsweise im beschriebenen Anwendungsfall die Aus¬ gabe eines frisch bereiteten Erfrischungsgetränks gewünscht, so wird in einer an den Bodenbereich des Karbonisators an¬ schließenden Leitung ein Absperrventil geöffnet und das ge¬ kühlte, karbonisierte Wasser zu diesem Zweck entnommen.

Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art sind konzipiert und ausgelegt auf üblich auftretende Einsatzbedingungen. Zu diesen Einsatzbedingungen ist nicht nur die innerbetriebli¬ che Arbeitsweise zu -zählen, sondern auch das typische Um¬ feld. So wird üblicherweise davon ausgegangen, daß Haus¬ haltsgeräte in typischen Haushalten zum Einsatz kommen, und dort auch bestimmte Temperaturbereiche nicht wesentlich überschritten oder wesentlich unterschritten werden. Für kühlende Geräte, wie Kühlschränke, Gefrierschränke, aber auch für kühlende Vorrichtungen zur Getränkebereitung sind diese äußeren Temperaturverhältnisse von hoher Relevanz. Die Leistungsfähigkeit von Kühlkreisläufen sinkt ab beim Anstei¬ gen der Temperaturdifferenz zwischen zu kühlendem Bereich gegenüber dem Umgebungsbereich und nimmt umgekehrt zu.

Kühlkreisläufe werden also bevorzugt so ausgestaltet sein, daß sie selbst bei relativ hohen Umfeldtemperaturen genügend Kühlleistung für den zu kühlenden Bereich erbringen. Da aber derartige Kühlkreisläufe auch bei wesentlich niedrigeren Um¬ gebungstemperaturen eingesetzt werden, ist deren Leistungs¬ vermögen eher überdimensioniert. An sich erscheint diese Tatsache eher als unbedenklich.

Bei Vorratsbehältern zum Karbonisieren von Wasser und zur Bereithaltung dieses Wassers, wobei zur Kühlung des Wassers im Wandungsbereich Kühlleitungen eines Kühlkreislaufs ange¬ ordnet sind, wirkt sich eine wesentliche Temperaturverringe¬ rung gegenüber typischen Raumtemperaturen nachteilig aus, wie Beobachtungen ergeben können. Diese Nachteile sind zu¬ mindest zum Teil durch die Trägheit des Kältesystems, aber auch durch die verminderte Wärmeleitfähigkeit des Eises im Eismantel zu vermuten. Obwohl die Stärke des Eismantels mit Hilfe eines sogenannten Eissensors überprüft wird und davon abhängig der Kältekreislauf gesteuerte wird, ist der Eisman¬ tel bestrebt, sich stärker auszubilden, wenn die Außentempe¬ ratur absinkt. Dies führt ggf. zu funktionstechnischen Stö¬ rungen innerhalb des karbonisierenden Wasservorratsbehäl¬ ters.

Es ist nunmehr Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung be¬ reitzustellen, die derartige Störungen möglichst mit gerin¬ gem Aufwand zu vermeiden vermag. Ein Vorrichtung, die diesen Anforderungen gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch ge¬ kennzeichnet, daß ein Raumtemperatur-Sensor zur Erfassung der den Vorratsbehälter umgebenden Temperatur angeordnet und einer Ansteuerschaltung für den Kühlkreislauf derart zuge¬ schaltet ist, daß in Abhängigkeit von dem durch den Raumtem¬ peratur-Sensor erfaßten Werten nach jeder Einschaltphase des Kühlkreislaufs eine Stillstandsphase des Kühlkreislaufs von einer entsprechenden Mindestdauer unabhängig von einem vom Eismantelsensor signalisierten Einschaltbefehl erfolgt.

Zumindest zwei Überlegungen liegen dieser Vorrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen zugrunde. Die eine Überle¬ gung beruht darauf, daß die als Schicht des an der Wandung

des Vorratsbehälters durch die Verdampferschlangen des Kühl¬ systems gebildeten Eismantels sich thermisch isolierend aus¬ wirkt, wobei bei niedriger Umgebungstemperatur das Tempera¬ turgefälle von der Wandung des Vorratsbehälters zum flüssi¬ gen Innenbereich am größten ist. Wird der Kühlkreislauf durch ein Signal des Eissensors abgeschaltet, so findet eine allmähliche Temperaturwanderung statt, wodurch sich der Eis¬ mantel noch in sehr starkem Maße nachträglich nach innen ausbreitet. Die zweite Erkenntnis ist, daß bei niedrigen Um¬ gebungstemperaturen dem Vorratsbehälter auch nur in sehr ge¬ ringem Maße und auf jeden Fall stark vermindert, Wärme zuge¬ führt wird, so daß die dem Vorratsbehälter über den Eisman¬ tel und den sonstigen Inhalt gespeicherte Wärmekapazität ho¬ hen Bestand hat. Dies trifft auch zu, wenn den Vorratsbehäl¬ ter eine gute Wärmeisolation umgibt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr in einfacher Weise den verschiedenen Einsatzbedingungen dadurch Rechnung getragen, daß bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Ein¬ schalthäufigkeit des Kühlsystems entsprechend verringert wird. Insbesondere bei längeren Zeiträumen, in denen kein gekühltes, karbonisiertes Wasser aus dem Vorratsbehälter entnommen wird und dafür Frischwasser nachgeliefert wird, ist die erfindungsgemäße Maßnahme unterstützend für einen störungsfreien Betrieb.

Wird ein Getränk entnommen, so ergeben sich neue Einsatzver¬ hältnisse und für diesen Fall ist die erfindungsgemäße Vor¬ richtung dahingehend weitergebildet, daß die durch den die bestehende Umgebungsstemperatur auswertenden Sensor beein¬ flußbare Mindestdauer für die Stillstandsphase des Kühl¬ kreislaufs bei Entnahme von karbonisiertem Wasser aus dem

Vorratsbehälter steuerungstechnisch als beendet ausgewertet wird. Dies bedeutet, daß beim nächsten Signal des Eismantel¬ sensors, welches den Kühlkreislauf einzuschalten zur Folge hat, der Kühlkreislauf tatsächlich zu arbeiten beginnt.

Als weiterbildende Maßnahme ist die erfindungsgemäße Vor¬ richtung auch dahingehend weitergebildet, daß jeder Ein¬ schaltzyklus des Kühlkreislaufs unabhängig von der Signali¬ sierung des Eissensors in Abhängigkeit von der Raumtempera¬ tur eine vorgegebene Zeit andauert. Je niedriger die Umge¬ bungstemperatur ist, umso niedriger wird dieser Einschaltzy¬ klus, dessen zweckmäßige Länge empirisch ermittelbar ist, ausgelegt sein.

Die Erfindung wird anhand von einem in der Zeichnung darge¬ stellten Anwendungsbeispiel im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen gekühlten Vorratsbehälter zur Bereitung und zur Bereithaltung von karbonisiertem Wasser mit einer Umwälzpumpe und

Fig. 2 ein Zeitdiagramm für das Einschaltverhalten des Kühlkreislaufs. Ein Vorratsbehälter 1, wie er in den Figuren dargestellt ist, ist für den Einsatz in Geräten zur Bereitung von Erfri¬ schungsgetränken durch Zumischung eines entsprechenden Kon¬ zentrats zu karbonisiertem Wasser oder ggf. auch zu normalem Wasser geeignet und bestimmt.

Über eine Zuleitung 2 wird den Vorratsbehälter bei Bedarf Frischwasser und über eine Zuleitung 3 CO -Gas zugeführt.

Über eine Ausgangsleitung 4 wird zum Bereiten eines Erfri¬ schungsgetränks ausreichend karbonisiertes und gekühltes Wasser portionsweise entnommen. Die ausreichende Karbonisie¬ rung erfolgt zumindest unterstützt durch eine Umwälzpumpe 5, welche aus dem Kopfbereich 6 des Vorratsbehälters 1 das sich dort befindliche CO -Gas über ein Ansaugrohr 7 ansaugt und in Höhe der Umwälzpumpe 5 in das bevorratete Wasser 8 ein¬ mischt. Dabei wird dieses CO -Gas weitestgehend im Wasser 8

2 gelöst. Die Umwälzpumpe 5 wird durch einen Elektromotor 9 angetrieben.

Die Kühlung des Wasservorrats erfolgt über Verdampferschlan¬ gen 10 eines nicht dargestellten Kühlsystems, und zwar der¬ art, daß im Inneren des Vorratsbehälters 1 im Bereich der Verdampferschlangen 10, die gut thermisch leitend an der Wandung des Vorratsbehälters 1 anliegen, sich ein Eismantel 11 aufbaut. Die Stärke dieses Eismantels 11 wird durch einen Eissensor 12 überwacht, von dem aus der Kältekreislauf und damit die Kälteleistung gesteuert wird.

Die Ausbildung dieses Eismantels 11 bewirkt, daß ohne sehr feinfühlige Erfassungs- und Auswertemaßnahmen der Vorrat des Wassers 8 auf eine sehr konstante Temperatur im unmittelba¬ ren Bereich des Gefrierpunkts gekühlt wird, und zwar wird auch die Temperatur im wesentlichen gehalten, wenn Wasser¬ wechsel stattfindet, d.h. wenn karbonisiertes Wasser über die Ausgangsleitung 4 entnommen wird und dafür - gesteuert durch einen Wasserstandssensor 13 - wärmeres Wasser über die Zuführungsleitung 3 zugeführt wird. In diesem Fall baut sich der Eismantel relativ rasch um Teilbereiche ab, die dann wieder durch über die Verdampferleitungen 10 zugeführte Kühlleistung aufgebaut werden.

Um eine unterschiedliche Ausbildung des Eismantelε, insbe¬ sondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu vermeiden, ist eine Steuerschaltung 14, welche über eine Steuerschal¬ tung 15 den nicht dargestellten Verdichter des Kühlkreis¬ laufs ein- und ausschaltet, eingangsseitig neben dem Sensor 12, welcher die Stärke des Eismantels 11 erfaßt, ein weite¬ rer Sensor 16 zugeordnet, welcher die Raumtemperatur erfaßt. Darüberhinaus wird dieser Steuerschaltung 14 auch noch das durch den Wasserstandssensor 13 erfaßte Signal zugeführt. Die Steuerschaltung 14 ist dahingehend ausgelegt, daß sich eine Verhaltensweise, wie sie aus der Figur 2 ersichtlich ist, ergibt. Die obere Grafik stellt einen beispielhaften Signalverlauf dar, wie er sich durch den Eissensor 12 dar¬ stellen könnte. Entsprechend wäre auch das Einschaltverhal¬ ten des Kühlkreislaufs ohne die erfindungsgemäße Maßnahme. Der darunter dargestellte Kurvenverlauf zeigt demgegenüber das Verhalten des Kühlkreislaufs bei Anwendung der erfin¬ dungsgemäßen Maßnahme, wenn beispielsweise eine Raumtempera¬ tur von ca. 8°C gegeben ist. Übliche Raumtemperaturen dürf¬ ten dagegen 18°C kaum unterschreiten.

Aus dieser Darstellung ist zu entnehmen, daß nach dem ersten Einschalten des Geräts und damit des Kühlkreislaufs dieser zwei Stunden lang eingeschaltet wird, damit der erste Aufbau des Eismantels 11 in ausreichender Stärke erfolgen kann. Un¬ abhängig davon, daß der Eissensor die Einschaltung des Kühl¬ kreislaufes fordert - dem der Kühlkreislauf auch bei höheren Temperaturen nachkommen würde - wird der Kühlkreislauf erst nach sechs Stunden für eine halbe Stunde eingeschaltet und danach wieder für sechs Stunden in seiner Arbeit unterbro¬ chen. Wird dagegen zu irgendeinem Zeitpunkt a, a' , a" in dem

Vorratsbehälter karbonisiertes Wasser zur Bereitung eines Erfrischungsgetränks entnommen und wird die entsprechende Menge an Frischwasser über die Zuführungsleitung 2 nachge¬ fördert, so wird diese Pausendauer von sechs Stunden unter¬ brochen und der Kühlkreislauf beginnt sofort zu kühlen, wenn eine entsprechende Anforderung vom Eismantelsensor 12 an die Steuerschaltung 14 ergeht.