DE3940878C2 - Vorrichtung zum Kühlen von Getränkekomponenten in einem Getränkeautomaten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen von Getränkekomponen­ ten in einem Getränkeautomaten mit einem Aufbereitungs- und/oder Bevorratungsbe­ hälter für eine erste Getränkekomponente, insbesondere für karbonisiertes Wasser, und einem Bevorratungsraum zur Aufnahme von zumindest einem Behälter für eine weitere, der ersten Getränkekomponente zuzumischende Getränkekomponente, wobei ein Kühlsystem zur geregelten Kühlung des Aufbereitungs- und/oder Bevorratungsbe­ hälters für die erste Getränkekomponente unmittelbar an deren Behälter angeordnet ist.

Bei Getränkeautomaten, bei welchen ein Mischgetränk z. B. durch Mischung von kar­ bonisiertem Wasser mit Getränkekonzentraten bereitstellbar ist, ist es notwendig, bzw. zumindest in hohem Maße zweckmäßig, einen Behälter vorzusehen, in welchem das karbonisierte Wasser bereitgehalten, bzw. das Wasser karbonisiert wird. Je kühler das Wasser ist, desto größer ist auch dessen Aufnahmefähigkeit für CO₂. Außerdem ist bei Mischung eines Getränks aus Getränkekonzentrat und karbonisiertem Wasser der Volumenanteil des karbonisierten Wassers ein Mehrfaches vom Volumenanteil des Getränkekonzentrats, so daß die Temperatur des karbonisierten Wassers auch im we­ sentlichen bestimmend ist für die Temperatur des Erfrischungsgetränks.

Der Kühlung des karbonisierten Wassers ist nach unten eine natürliche Grenze ge­ setzt, die durch den Gefrierpunkt des Gemisches gegeben ist. Zur Erhöhung der Käl­ tekapazität bei der Bevorratung des karbonisierten Wassers wird ein Teil davon in Eisform bevorratet. Der sich bildende Eispanzer wird als Mittel für die Kältever­ sorgung ausgewertet. Üblicherweise wird das karbonisierte Wasser durch Kühlschlan­ gen einer Kompressions-Kältemaschine bereitgestellt. Derartige Systeme haben zu­ mindest derzeit den höchsten Wirkungsgrad der in Frage kommenden Kühlsysteme oder Kühlelemente.

Es ist ferner zweckmäßig, die dem karbonisierten Wasser für die Bereitstellung von Erfrischungsgetränken zuzumischenden Getränkekonzentrate ebenfalls zu kühlen, und zwar aus zwei Gründen. Der erste Grund liegt darin, daß die Haltbarkeit der Ge­ tränkekonzentrate durch die Kühlmaßnahme sichergestellt, bzw. zumindest in sehr hohem Maße zeitlich verlängert wird. Der zweite Grund ist darin zu sehen, daß durch die Wärmekapazität von ungekühlten Getränkekonzentraten und durch weitere störende Einflüsse beim Misch- und Ausgabevorgang eine Temperatur des fertigen Erfrischungsgetränks die Folge sein kann, die oberhalb der gewünschten Getränke­ temperatur-Grenze liegt.

So ist ein Getränkezubereitungsgerät bekannt (DE 33 25 441 A1), bei dem die Was­ serkomponente des Getränks und das Getränkekonzentrat vor deren Mischung inso­ weit gleichermaßen gekühlt werden, als die Kühlleitung zusammen mit der Leitung für die Wasserkomponenten den Vorratsraum für das Getränkekonzentrat mehrseitig umschließend in einem Kühlblock untergebracht sind. Wasserkomponente und Ge­ tränkekonzentrat werden dadurch auf annähernd die gleiche Temperatur gekühlt. Damit ist es jedoch ausgeschlossen, zur Kältekapazitäts-Pufferung im Wassertank ei­ ne Eisbildung zuzulassen.

Um die gewünschten niedrigen Getränketemperaturen zu erzielen und um die bevor­ rateten Getränkekonzentrate vorteilhaften Lagerbedingungen auszusetzen, sind in Verbindung mit Getränkeautomaten auch Maßnahmen bekannt geworden, mit Hilfe derer beide bevorratete Komponenten für die Erstellung eines Erfrischungsgetränks gekühlt werden (DE 34 30 946 A1). Zu diesem Zweck wird der Verdampferzweig der Kompressions-Kältemaschine in beide Bereiche geführt und derart aufgeteilt und ansteuertechnisch beaufschlagt, daß die beiden zusammenzumischenden Getränkekom­ ponenten unabhängig voneinander geregelt kühlbar sind. Damit wird unter anderem der Tatsache Rechnung getragen, daß die Temperaturen und der Kältebedarf für die beiden Getränkekomponenten unterschiedlich ist. Während beispielsweise die Temper­ atur des karbonisierten Wassers möglichst niedrig, d. h. im Bereich des Gefrierpunkts liegen soll und ggf. auch zur Speicherung von Kältekapazität ein Eispanzer gebildet werden soll, sollte die Temperatur des Getränkekonzentrats so hoch liegen, daß nach dem Mischvorgang das bereitgestellte Erfrischungsgetränk die gewünschte Temperatur möglichst gleichbleibend aufweist. Aufbautechnisch sind die bekannten Anordnungen aufwendig und herstellungstechnisch teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mit einem Kältepuffer versehene Vorrichtung zum Kühlen von Getränkekomponen­ ten in einem Getränkeautomaten bereitzustellen, die aufbautechnisch und ansteuer­ technisch möglichst einfach ist und gewährleistet, daß sowohl die in einem Aufbe­ reitungs- und/oder Bevorratungsbehälter enthaltene erste Getränkekomponente als auch die dieser ersten Getränkekomponente zuzumischenden weiteren Getränke­ komponenten, die in einem Bevorratungsraum innerhalb von Behältern angeordnet sind, den jeweiligen Anforderungen entsprechend unterschiedlich in im wesentlichen gleichbleibendem Verhältnis gekühlt werden.

Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die diesen Anforderungen entspricht, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß an den Aufbereitungs- und/oder Bevorratungsbehälter ein Wär­ meleitelement flächig angeflanscht und als einzige wärmeleitende Verbindung in den Wandungsbereich des Bevorratungsraums für die die weitere Getränkekomponente enthaltenden Behälter geführt ist.

Dabei wird der Aufbereitungs- und/oder Bevorratungsbehälter für die erste Geträn­ kekomponente, also insbesondere für das karbonisierte Wasser, über ein Kälte bereitstellendes Kühlsystem geregelt, gekühlt. Insbesondere eignen sich dazu Kom­ pressions-Kältemaschinen, deren Verdampferstrecke in Form von Kühlrohren um die Wandungen des Aufbereitungs- und/oder Bevorratungsbehälters gelegt oder in diesen Behälter eingebracht sind. In diesem Falle ist im Behälter ein Sensor angeordnet, über welchen das Kühlsystem dem geforderten Kältebedarf entsprechend ange­ steuert wird. Ist die Kühlung für diesen Aufbereitungs- und/oder Bevorratungsbehäl­ ter dahingehend ausgelegt, daß ein Teil des karbonisierten Wassers gefroren wird, beispielsweise als ringförmiger Eispanzer im seitlichen Wandungsbereich, so ist es vorteilhaft, das Wärmeleitelement im Bereich außerhalb des gefrorenen Getränke­ komponententeils an den Behälter anzuflanschen. Während nämlich der Bereich, in dem sich das Eis ausbildet, während der Kühl- und Erwärmungszyklen hohen Temperaturschwankungen unterliegt und zwar dadurch, daß die Behälterwand wegen der hohen isolierenden Wirkung des Eises je nach Kühlungsphase oder Kühlungspause durch das Kühlsystem höchst unterschiedliche Außentempe­ raturen erhält, ist der Bereich, in dem diese bevorratete Getränkekomponente im flüssigen Zustand verbleibt, von sehr hoher Temperaturkonstanz, und zwar im Bereich des Phasenwechsels Flüssigkeit/Eis nahe dem Gefrierpunkt.

Es ist also gewährleistet, daß der Bevorratungsraum, in dem die Behälter für die weiteren, der ersten Getränkekomponente zuzumischenden Getränkekomponenten, z. B. der Getränkekonzentrate, mit gleichbleibender Kälteleistung versorgt wird. Durch das gegebene Wärmegefälle vom Bevorratungsraum für die weiteren Getränkekompo­ nenten zum Aufbereitungs- und Bevorratungsbehälter für die erste Getränkekompo­ nente sind die gewünschten unterschiedlichen Temperaturen für die beiden Getränke­ komponentenarten realisierbar.

Dieses Temperaturgefälle wird auch dem Bedürfnis gerecht, daß in dem Bereich, in dem das Wärmeleitelement flächig angeflanscht ist, die bevorratete erste Getränke­ komponente flüssig verbleibt. So ist es zweckmäßig, diesen Bereich so zu legen, daß an dieser Stelle auch die Ausgabeöffnung für die erste Getränkekomponente liegt, womit sichergestellt ist, daß die Ausgabe dieser Getränkekomponente nicht durch Eisbildung gestört wird.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Wärmeleitelement flächig in den Wandungsbereich des Bevorratungsraums geführt, in dem die Ausgabestelle der weiteren Getränkekomponente liegt. Damit ist sicherge­ stellt, daß die aus den im Bevorratungsraum angeordneten Behältern jeweils zur Ge­ tränke-Bereitstellung ausgegebenen Getränke-Komponentenmengen die für die end­ gültige Getränketemperatur mitverantwortliche niedrige Temperatur aufweisen. Die Bevorratungstemperatur für diese weiteren Getränkekomponenten, nämlich Getränke­ konzentrate, kann problemlos auch geringfügig, d. h. um einige wenige °C über dieser Ausgabetemperatur liegen.

Um eine möglichst ausreichende Kühlung der weiteren Getränkekomponenten sicher­ zustellen, ist es zweckmäßig, wenn das Wärmeleitelement selbst Wandungsteile des Bevorratungsraums bildet.

Zur Vermeidung von unnötigen Kälteverlusten und von Schwitzwasserbildungen sollten die gekühlten und kälteführenden Bereiche und Teile möglichst weitgehend von ge­ gen die Umgebung wärmeisolierendem Material umgeben sein.

Als Wärmeleitelement wird bevorzugt ein Material, insbesondere ein Metallwerkstoff, mit guten Wärmeleitfähigkeiten zum Einsatz gebracht werden. Es ist aber auch denkbar, zur reinen Wärmeleitung sogenannte Wärmerohre (Heatpipes) zur Anwendung zu bringen.

Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden erläutert.

Die Figur zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Anordnung in einem Geträn­ keautomaten mit einem Karbonisator, von dem aus ein Wärmeleitblech in den Be­ reich zum Bevorratungsraum für Getränkekonzentrate geführt ist.

In der vereinfachten und größtenteils stilisierten Darstellung der Figur ist zu se­ hen, daß in einem Gerätegehäuse 1 eines Getränkeautomaten ein Karbonisator 2, durch einen Isoliermantel 3 wärmeisoliert, angeordnet ist. Über eine Zuführungslei­ tung 4 wird diesem Karbonisator 2 nach Bedarf Wasser von einer Wasserversorgung und über eine Zuleitung 5 CO₂ zugeführt. Innerhalb dieses Karbonisators 2 wird das zugeführte Wasser mit dem zugeführten CO₂ zu karbonisiertem Wasser vermischt.

Über Kühlschlangen 6, die zusammen mit einem Kompressor 7, einer Verflüssiger­ strecke 8 und einer Drossel 9 eine Kompressor-Kältemaschine bilden, wird der Kar­ bonisator 2 derart gekühlt, daß an seinen Seitenwandungen ein ringförmiger Eisbe­ reich 10 gebildet wird. Die Stärke des Eispanzers wird über einen nicht dargestell­ ten Sensor erfaßt. Abhängig von dieser über den Sensor zu erfassenden Stärke des Eispanzers wird der Kompressor 7 angesteuert.

Im unteren Bereich des Karbonisators 2 ist eine Ausgabestelle 11 für das karboni­ sierte Wasser angeordnet. Entsprechend der Ansteuerung eines Auslaßventils 12 wird dieses karbonisierte Wasser über einen Mischbereich, dem auch ein Getränkekonzen­ trat zugeführt wird, zur Erzeugung und Bereitstellung eines Erfrischungsgetränks aus­ gegeben.

Das Getränkekonzentrat 13 wird in einem Behälter 14, welcher in einen Bevorra­ tungsraum 15 des Gerätegehäuses 1 eingesetzt ist, bevorratet. Über ein ebenfalls nicht dargestelltes Antriebssystem wird das Getränkekonzentrat 13 über das Ausga­ besystem 16 des Behälters 14 ausgegeben und dem karbonisierten Wasser zuge­ mischt, so daß ein Erfrischungsgetränk bereitgestellt wird.

An der unteren Behälterwandung des Karbonisators 2 - im Bereich der Ausgabestelle 11 für das karbonisierte Wasser - ist ein Wärmeleitelement 17 flächig angeflanscht und als Wandungsteile 18 und 19 des Bevorratungsraums 15 in den Bereich des Be­ hälters 14 für das Getränkekonzentrat 13 geführt. Vom Karbonisator 2 aus wird so­ mit das Getränkekonzentrat 13 einer im wesentlichen gleichförmigen Kühlung unter­ worfen, da - stabilisiert durch den Eisbereich 10 - das im Anflanschbereich des Wärmeleitelements 17 am Karbonisator 2 das karbonisierte Wasser eine im we­ sentlichen konstante Temperatur nahe dem Gefrierpunkt aufweist. Rückwirkend un­ terstützt das am Karbonisator 2 flächig angeflanschte Wärmeleitelement 17, daß in diesem Bereich, von dem die Auslaßleitung ausgeht, das karbonisierte Wasser flüssig verbleibt und eine Eisbildung an dieser Stelle nicht stattfindet. Neben dem Karboni­ sator 2 ist auch das Wärmeleitelement 17 gegen das Umfeld durch wärmeisolieren­ des Material 20, das durch die Schraffur sinnbildlich dargestellt ist, umgeben.

Innerhalb des Behälters 14 für das Getränkekonzentrat 13 bildet sich ein Tempera­ turgefälle aus, das durch die gestrichelt dargestellten Linien angedeutet ist. Am kältesten ist es im Bereich der durch das Wärmeleitelement gebildeten Wandungstei­ le 18 und 19 des Bevorratungsraums und damit auch an der Ausgabestelle für das Getränkekonzentrat.

Der Bevorratungsraum 15 ist in Bedienrichtung des Gehäuses des Getränkeautomaten durch eine aufklappbare oder aufschwenkbare Türklappe 21 zu öffnen, so daß der Behälter 14 für das Getränkekonzentrat 13 entnommen werden kann und durch einen neuen Vorratsbehälter mit dem gleichen oder einem anderen Getränkekonzentrat wieder bestückt werden kann. Nebeneinander können aber auch im Bevorratungsraum 15, je nach dessen Auslegung, zwei oder auch mehr Konzentratbehälter angeordnet werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Kühlen von Getränkekomponenten in einem Getränkeautoma­ ten mit einem Aufbereitungs- und/oder Bevorratungsbehälter für eine erste Getränkekomponente, insbesondere für karbonisiertes Wasser und einem Bevor­ ratungsraum zur Aufnahme von zumindest einem Behälter für eine weitere, der ersten Getränkekomponente zuzumischende Getränkekomponente, wobei ein Kühlsystem zur geregelten Kühlung des Aufbereitungs- und/oder Bevorratungs­ behälters für die erste Getränkekomponente unmittelbar an deren Behälter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Aufberei­ tungs- und/oder Bevorratungsbehälter (Karbonisator 2) ein Wärmeleitelement (17) flächig angeflanscht und als einzige wärmeleitende Verbindung in den Wandungsbereich des Bevorratungsraums für die die weitere Getränkekompo­ nente (Getränkekonzentrat 13) enthaltenden Behälter (14) geführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitele­ ment (17) Wandungsteile (18, 19) des Bevorratungsraums (15) bildet.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitelement (17) in den Wandungsbereich (19) des Bevorratungs­ raums (15), in dem die Ausgabestelle (16) der weiteren Getränkekomponente (13) liegt, geführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei dem Aufbereitungs- und/oder Bevorratungsbehälter, (Karbonisator 2), in welchem die Kühlung der ersten Getränkekomponente unter Bildung eines sich an den Wandungen bildenden Eisbereichs (10) erfolgt, das Wärmeleitele­ ment (17) flächig an außerhalb dieses Eisbereichs (10) liegenden Wandungen dieses Aufbereitungs- und/oder Bevorratungsbehälters angeflanscht und in den Wandungsbereich des Bevorratungsraums (15) für die weitere Getränkekompo­ nente (Getränkekonzentrat 13) geführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitelement flächig im Bereich der Ausgabestelle (11) für die erste Getränkekomponente an dem Aufbereitungs- und/oder Bevorratungsbehälter (Karbonisator 2) angeflanscht ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitelement (17) außerhalb der Wärmeübertragungszonen zum Aufbe­ reitungs- und/oder Bevorratungsbehälter (Karbonisator 2) und zum Bevorra­ tungsraum (15) wärmeisoliert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeleitelement (17) im wesentlichen aus festem Material mit guten Wärmeleiteigenschaften besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeleitelement zumindest in Teilbereichen ein Wärmerohr (Heatpipe) verwendet wird.