Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereiten und Ausgeben von Erfrischungsgetränken aus einem von mehreren Getränkekonzentraten und gekühltem, mit CO2-Gas angereichertem Wasser oder gekühltem nicht mit CO2-Gas angereichertem Wasser, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es ist möglich und bekannt, Erfrischungsgetränke unmittelbar vor dem Gebrauch auf Wunsch eines Interessenten zu bereiten und auszugeben, und zwar beispielsweise durch Zwischen eines aus einer Mehrzahl von Getränkekonzentraten ausgewählten Getränkekonzentrats zu einer sogenannten Grundflüssigkeit, wie Sodawasser. Dieses Sodawasser wird zweckmäßigerweise auch an Ort und Stelle aus Wasser und CO2-Gas erstellt, und zwar in einem gekühlten Vorratsbehälter, einen, sogenannten Karbonisator. Diesem Karbonisator wird normales Wasser in Trinkqualität entweder aus der Leitung eines Wasserversorgungssystems oder einem Vorratsbehälter unter ausreichendem Druck zugeführt, wobei das zugeführte Wasser selbst unter Druck stehen kann, oder aber durch eine Druckpumpe ausschließlich oder zusätzlich in den Karbonisator gefördert wird. Eine Rückschlagventilanordnung verhindert einen Gegenfluß. Außerdem wird dem Karbonisator CO2-Gas zugeführt, und zwar aus einem CO2-Gas-Vorratsbehälter über ein DruckminderRegelventil, 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 CO2-Gas durchgeführt bzw. unterstützt, wobei sich der Einsatz von im Karbonisator angeordneten Umwälzpumpen bewährt hat. Diese saugen aus dem mit CO2-Gas gefüllten Kopfbereich des Karbonisators diese CO2-Gas an und führen dieses in das in Bewegung, insbesondere in Drehung versetzte Wasser ein. Die Kühlung des Karbonisators dient zum einen der Verbesserung der Karbonisierung und zum anderen als Voraussetzung, daß das endgültig bereitete und ausgegebene Getränk die gewünscht niedrige und im wesentlichen konstante Temperatur aufweist. Die Kühlung des Karbonisators erfolgt zweckmäßigerweise über ein Külsystem, das in der Lage ist, im Bereich der Seitenwandungen des Karbonisators einen Eismantel aufzubauen, welcher sich durch das umgewälzte Wasser sich einigermaßen gleich stark ausbildet. Dadurch kann "Kältekapazität" gespeichert werden und das Kühlsystem braucht nicht extrem leistungsstark ausgelegt werden, wie dies bei Durchflußkühlung notwendig wäre.
Wird die Ausgabe eines frisch bereiteten Erfrischungsgetränks gewünscht, so wird in einer an den Bodenbereich des Karbonisators anschließenden Leitung ein Absperrventil geöffnet und das gekühlte, karbonisierte Wasser über ein Durchflußmengen-Regelventil dosiert einem Mischbereich zugeführt, dem auch die entsprechend dosierte Menge eines gewünschten Getränkekonzentrats zugeführt wird. Um eine Auswahlmöglichkeit zwischen mehreren Konzentraten zu eröffnen, kann das karbonisierte Wasser an die Ausgabestelle für das einzelne Konzentrat individuell herangeführt oder beispielsweise über eine sogenannte Mischrinne an allen Ausgabestellen nacheinander vorbeigeführt werden. Dag Zusammenführen unterschiedlicher Konzentrate an ein und dieselbe Mischstelle ist etwas problematischer.
Aus US-A-2 586 499 ist eine Getränkeausgabe- und Zubereitungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt. Das Frischwasser wird hierbei durch die gekühlte Leitung, die als Wärmetauscher innerhalb des Vorratsbehälters angeordnet ist, zugeführt und danach über das Abzweigsystem entweder als stilles Wasser zur Bereitung des Erfrischungsgetränkes ausgegeben oder über einen Sprühkopf in das Innere des Vorratsbehälters gesprüht, in dem es mit CO2-Gas angereichter wird. Der Wärmetauscher erstreckt sich über die gesamte Höhe des Vorratsbehälters. Zur Vermeidung einer übermäßigen Eisbildung ist am Boden des Vorratsbehälters ein Temperaturfühler angeordnet, der das Kühlsystem steuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit möglichst geringem Aufwand Vereisungen innerhalb der wasserführenden Leitungen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Durch diese erfinderische Maßnahme wird eine Vorrichtung zum Bereiten und Ausgeben von Erfrischungsgetränken, ein sogenannter Getränkeautomat für Postmixgetränke, geschaffen, der bei kompakter Bauweise und ohne besondere Bevorratung von Frischwasser die Möglichkeit bietet, sowohl CO2-haltige Erfrischungsgetränke auszugeben, als auch CO2-Erfrischungsgetränke zu bereiten.
Wird ein CO2-haltiges Erfrischungsgetränk gewünscht, so erfolgt die Ausgabe des karbonisierten Wassers entsprechend gekühlt aus dem Karbonisator unmittelbar. Durch die Kühlung des Karbonisators in bekannter Weise ist sichergestellt, daß eine ausreichende Menge von Getränkeportionen die gewünschte, herabgesetzte Trinktemperatur aufweist. Wird ein CO2-freies Erfrischungsgetränk gewünscht, so wird das dafür benötigte Wasser in Umgehung des Karbonisators durch den Bypaß zur Ausgabestelle im Mischbereich mit dem Getränkkonzentrat geführt und die Kühlung dieses Wassers zur Bereitstellung eines ähnlich gekühlten Erfrischungsgetränks ohne CO2-Anreicherung wird dadurch sichergestellt, daß die Bypaßleitung für dieses Wasser durch den Vorratsbehälter (Karbonisator) hindurchgeführt und/oder an diesem von außen thermisch gut leitend gekoppelt vorbeigeführt wird. Sowohl die dort herrschende Temperatur als auch die dort zur Verfügung gestellte "Kältekapazität" wird dabei voll wirksam genutzt, ohne daß es prinzipiell zusätzlicher individueller Kühlmaßnahmen oder Regelmaßnahmen bedarf.
Um das richtige Mischungsverhältnis mit dem zugeordneten Konzentrat auch bei CO2-freien Erfrischungsgetränken zu gewährleisten, wird an der Ausgabestelle das durch die Bypaßleitung zugeführte Wasser, ähnlich wie das kabonisierte Wasser, durch einen Durchflußmengenregler zu beaufschlagen sein. Prinzipiell könnte es dem Benutzer freigestellt sein, ob zu einem bestimmten Getränkekonzentrat karbonisiertes Wasser oder nicht karbonisiertes Wasser hinzugefügt werden soll. Da sich aber die meisten Getränkekonzentrate zweckmäßigerweise zur Mischung mit einer dieser beiden Formen eignet, wird bevorzugt eine derartige Anordnung dahingehend ausgestattet sein, daß bei Wahl eines bestimmten Erfrischungsgetränks unter Verwendung eines entsprechenden Getränkekonzentrats aus einer Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Getränkekonzentraten die Zuordnung im Gerät genauso wie die Einstellung des richtigen Mischungsverhältnisses durchgeführt wird.
Nach einer der möglichen Ausführungsformen ist die durch den Vorratsbehälter geführte Bypaßleitung innerhalb des Vorratsbehälters in dessen unteren Bereich um eine im Vorratsbehälter angeordnete Umwälzpumpe angeordnet ist. Alternativ kann die Bypaßleitung im unteren Bereich des Vorratsbehälters mit dessen Wandung thermisch kontaktierend angeordnet sein. Aufgrund des besonderen Verhaltens von Wasser und auch von karbonisiertem Wasser wird auf diese Art und Weise erreicht, daß die Bypaßleitung in Bereichen des Vorratsbehälters geführt ist, die etwas über dem Gefrierpunkt liegen. Um Störungen durch Vereisungsansätze jedoch völlig auszuschließen kann es zweckmäßig sein, die von außen mit dem Vorratsbehälter gut thermisch leitend gekoppelte Bypaßleitung mit einem Vereisungssensor und mit einer von diesem steuerbaren Heizung auszustatten. Einer Vereisung innerhalb der Bypaßleitung wird auch dadurch wirksam begegnet, daß die für Kühlung und vor Bildung eines Eismantels innerhalb der Wandung des Vorratsbehälters dienenden Verdampferleitungen als Bestandteil des Kühlsystems im oberen Bereich des Vorratsbehälters abgesetzt vom Bereich der Bypaßleitung angeordnet sind.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine das Wasser innerhalb der Bypaßleitung umwälzendes Pumpensystem vorgesehen. Auch dadurch kann einer evtl. gegebenen Vereisungsgefahr innerhalb der Bypaßleitung vorgebeugt werden. Darüberhinaus aber wird auch der außerhalb der eigentlichen Kühlzone liegende Inhalt der Bypaßleitung im konstanten Kühlzustand gehalten, wobei ser außen liegende Bereich der Bypaßleitung vergrößert ausgebildet und thermisch isoliert werden kann. Umwälzung kann abhängig gemacht sein von der Temperatur in der Bypaßleitung, wozu ein Temperatursensor erforderlich ist, welcher direkt oder indirekt auf das umwälzende Pumpensystem einwirkt.
In diesem zusätzlichen Bereich in der Bypaßleitung, welcher sich zweckmäßigerweise erweitert, besteht die Gefahr, daß sich Luft, welche ursprünglich im Wasser gelöst war, absetzt und diesen erweiterten Bereich ausfüllt. Um dies zu verhindern, erscheint es geboten, in diesem Bereich einen Luftabscheider anzuordnen. Es ist aber auch zweckmäßig, in dem Abzweigsystem zum Bypaß hin einen für dieses abgezweigte Wasser wirksamen Luftabscheider zum Einsatz zu bringen, wobei dieser in die Leitung zum Karbonisator entlüftet wird. Im Karbonisator wird dieser geringe Luftanteil nicht angesammelt, sondern zusammen mit dem zugeführten CO2 -Gas wieder in das Wasser eingemischt und mit diesem abgeführt. Aufbautechnisch ist es besonders zweckmäßig, das Abzweigsystem direkt als Umschalteventil auszugestalten. Es ist aber auch möglich, vom Abzweigsystem zum Karbonisator und in der Bypaßleitung je ein Absperrventil vorzusehen, wobei diese beiden Ventile zweckmäßigerweise alternierend bei Bedarf geöffnet werden und gleichzeitig die Druckpumpe in Betrieb gesetzt wird. Es wäre aber auch möglich, karbonisiertes Wasser und nicht karbonisiertes Wasser in bestimmten Sonderfällen gleichzeitig auszugeben und miteinander zu mischen.
Nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltete Ausführungsbeispiele sind anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Die Figuren 1 und 3 zeigen jeweils Anordnungen, bei welchen im Bereich einer Mischrinne 1 durch Mischung von einem ausgewählten Getränkekonzentrat mit gekühltem, nicht karbonisierten oder karbonisierten Wasser ein Erfrischungsgetränk erstellt und ausgegeben wird.
Wie Fig. 1 zeigt, sind oberhalb der Mischrinne 1 drei Konzentratsbehälter 2 mit je einem zugeordneten Ausgabeventilsystem 3 angeordnet. Sobald eines dieser drei Ventilsysteme 3 durch eine nicht dargestellte Steuerschaltung angesteuert wird, befördert dieses angesteuerte Ventilsystem 3 ein entsprechendes Getränkekonzentrat aus dem zugeordneten Konzentratbehälter 2 in die Mischrinne 1.
Soll ein CO2-haltiges Erfrischungsgetränk erstellt werden, so wird zeitgleich bzw. zeitüberdeckend ein Ausgabeventil 4 geöffnet, 50 daß aus einem Vorratsbehälter 5 karbonisiertes Wasser, welches dort aufbereitet und gekühlt wird, durch einen Durchflußmengenregler 6 in die Mischrinne 1 unter Druck geleitet wird. In dieser Mischrinne 1 treffen das ausgegebene Getränkekonzentrat und das zugeführte karbonisierte Wasser zusammen und gelangen gemeinsam und indem sie sich vermischen in ein Glas oder einen Becher 7, mit welchem das somit gebildete Erfrischungsgetränk entnommen werden kann. Der Vorratsbehälter 5 dient als sogenannter Karbonisator. In ihn wird Wasser über eine Zuführungsleitung 8 und CO2-Gas über eine Zuführungsleitung 9 jeweils unter Druck von oben zugeführt. Der Wasserdruck wird erzeugt durch eine Druckpumpe 10, welche das Wasser im vorliegenden Fall aus einem Wasservorratstank 11, wenn Wasser-Nachfüllbedarf im Vorratsbehälter 5 herrscht, ansaugt und über ein dann geöffnetes Absperrventil 12 in den Vorratsbehälter 5 einsprüht. Der erforderliche Wasserstand innerhalb des Vorratsbehälters 5 wird durch einen Wasserstandssensor 13 erfaßt und für die Ansteuerung der Druckpumpe 10 und des Absperrventils 12 steuertechnisch ausgewertet. Die CO2-Gaszufuhr regelt sich selbsttätig durch ein der Zuführungsleitung 9 vorgeschaltetes, nicht dargestelltes Druckminder-/Druckregelventil, so daß im Vorratsbehälter 5 beispielsweise ein Druck von 4 Bar aufgebaut ist. Dieser Druck wird auch dafür herangezogen, daß das karbonisierte Wasser aus dem Vorratsbehälter 5 über das bedarfsweise geöffnete Ausgabeventil 4 und durch den Durchflußmengenregler 6 in die Mischrinne 1 gefördert wird.
Im Kopfbereich des Vorratsbehälters 5, oberhalb des darin bevorrateten Wassers, ist ein CO2-Gaspolster ausgebildet. Über eine Umwalzepumpe 14 und ein Ansaugrohr 16 wird aus diesem Gaspolster CO2-Gas angesaugt und in das bevorratete Wasser im Bereich der 2 Umwälzepumpe 14, die durch einen Elektromotor 15 angetrieben wird, eingemischt. Dabei wird auch das Wasser umgewälzt und innerhalb des Vorratsbehälters 5 in Drehung um eine vertikal verlaufende Achse um das Ansaugrohr 16 für das CO2-Gas gesetzt.
Das bevorratete, karbonisierte Wasser innerhalb des Vorratsbehälters 5 wird gekühlt, und zwar über außen am Vorratsbehälter 5 angeordnete Kühlschlangen 17 eines nicht dargestellten Kühlsystems. Dabei bildet sich innerhalb des Vorratsbehälters 5 an dessen Seitenwandungen im Bereich dieser Kühlschlangen 17 auch ein Eismantel 18 aus, dessen Stärke von einem Eissensor 19 erfaßt und für die Ansteuerung des Kühlsystems ausgewertet wird.
Das karbonisierte Wasser innerhalb des Vorratsbehälters 5 ist somit auf eine Temperatur nahe dem Gefrierpunkt gekühlt, wobei die etwas wärmeren Zonen wegen der besonderen physikalischen Eigenart des Wassers nahe dem Gefrierpunkts im Bodenbereich des Vorratsbehälters 5 nahe der Ausgabeöffnung, die durch das Gehäuse des Elektromotors 15 hindurchgeführt ist, liegen. Eine Vereisungsgefahr in diesem Bereich ist also nicht gegeben. Der Eismantel 18 stellt auch Kältekapazität für den Vorratsbehälter 5 dar, so daß kurzzeitig mehrere Portionen von Getränken ausreichend gekühlt ausgegeben werden können, ohne daß das Kühlsystem die ansonsten dafür erforderliche hohe Kühlleistung aufbringen müßte.
Soll nunmehr anstelle eines CO2-haltigen Erfrischungsgetränks ein CO2-freies Erfrischungsgetränk ausgegeben werden, so wird das entsprechende Ausgabeventilsystem 3 zur Zugabe des dafür geeigneten Getränkekonzentrats angesteuert. In diesem Falle bleibt aber das Ausgabeventil 4 geschlossen, und anstelle dessen wird ein Ausgabeventil 20 geöffnet. Da der Wasserdruck aus dem Vorratsbehälter 5 fehlt, ist es erforderlich, daß zeitgleich mit dem Öffnen des Ausgabeventils 20 die Druckpumpe 10 in Gang gesetzt ist. Da in diesem Fall das Absperrventil 12 geschlossen ist, wird das Wasser in einer Abzweigstelle 21 abgezweigt und durch das in diesem Fall geöffnete Ausgabeventil 20 und einen Durchflußmengenregler 22 in die Mischrinne 1 geleitet, wo es mit dem ausgewählten Getränkekonzentrat zusammentrifft und unter Mischung in den Getränkebecher 7 gelangt.
Von der Abzweigstelle 21 zum Ausgabeventil 20 wird das zugeführte Wasser erst durch Wasserführungskanäle 23, die im unteren Bereich des Vorratsbehälters 5 an diesem thermisch gut gekoppelt anliegen, und anschließend durch eine Rohrleitung 24 geführt, welche innerhalb des Vorratsbehälters 5 um die Umwälzpumpe 14 gewendelt verläuft. Diese Maßnahme dient dazu, um das nicht karbonisierte, für die Bereitung eines Getränks benötigte Wasser ausreichend zu kühlen, ohne dafür ein eigenes Kühlsystem bereitstellen zu müssen. Auch die Kältekapazität des Eismantels 18 wird auf diese Art und Weise genutzt. Die Wasserführungskanäle 23 und die Rohrleitung 24 stellen eine Bypaßleitung zur Umgehung des Karbonisators dar.
Durch die Anordnung der Wasserführungskanäle 23 und der Pohrleitung 24 in den im wesentlichen eisfreien Bereichen des Vorratsbehälters 5 wird auch der Gefahr einer Vereisung in diesen vorgebeugt. Dieser Gefahr kann durch weitere Maßnahmen begegnet werden. Dazu gehört die Anordnung einer Förderpumpe 25, die parallel zu den Wasserführungskanälen 23 und der Rohrleitung 24 geschaltet ist, und zwar derart, daß diese das Wasser vom Ausgang dieses Kühlbereichs zum Eingang mit relativ geringer Förderleistung fördert, so daß das gekühlte Wasser entweder ständig, intermittierend, oder gesteuert durch einen im Wasserkreislauf liegenden Kältesensor umgewälzt wird. Die Anordnung dieser Förderpumpe 25 eröffnet auch die Möglichkeit, außerhalb des Kühlbereichs für das Wasser eine thermisch nach außen isolierte Wasserführung, einschließlich eines kleinen Vorratstanks, vorzusehen, so daß die gekühlt bevorratete Wassermenge vergrößert wird.
Ein solcher kleiner Wassertank 26 ist bei der Darstellung gemäß Fig. 2 angedeutet.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 3 findet lediglich eine Kühlung des nicht karbonisierten Wassers innerhalb des Vorratsbehälters 5 statt. Die beiden Darstellungen zeigen auch jeweils Maßnahmen, um aus dem nicht karbonisierten Wasser eingeschlossene Luft derart abzuscheiden, daß keine Lufteinschlüsse innerhalb des Systems dessen Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt. Die Luftabscheidung gemäß Fig. 2 erfolgt durch einen ausschließlich in der Wasserführung für das nicht karbonisierte Wasser liegenden Luftabscheider 27, mittels dem die ausgeschiedene Luft in die Umgebungsatmosphäre austreten kann. Entsprechend wirkende Auslaßventile, die bei Flüssigkeitsbenetzung schließen und bei Austrocknung öffnen, sind bekannt. Dieser Luftabscheider 27 kann zu einem entsprechend vergrößerten Kühlwasserreservoir ausgebildet sein. Der Luftabscheider 28 gemäß Fig. 3 ist gleichzeitig die Abzweigstelle für das Wasser zum Karbonisator sowie für das über die Bypaßleitung direkt zur Ausgabestelle im Bereich der Mischrinne 1 geführte Frischwasser. In diesem Luftabscheider 28 wird sich die im Wasser gelöste und sich daraus absetzende Luft im oberen Bereich ansammeln und bei Öffnung des Absperrventils 12 zum Vorratsbehälter 5 mit dem Wasser transportiert. Zusammen mit dem dort anwesenden CO2-Gas ist diese Luft dann unproblematisch. Aus dem Bodenbereich des Luftabscheiders 28 wird dagegen das nicht zu karbonisierende Wasser abgeleitet. Zur Vergrößerung des Umlaufvolumens ist die über die Förderpumpe 25 geführte Leitung mit einer Erweiterung 31 ausgestattet.
Die Fig. 4 zeigt einen Vorratsbehälter 5 mit ausschließlich außen im Bodenbereich an diesem thermisch gut angekoppelt anliegendem Wasserführungskanal 23. Dieser ist in zwei Windungen um den Vorratsbehälter 5 gelegt und enthält einen Sensor 30 zur Temperaturmessung des nicht karbonisierten Wassers sowie ein Heizelement 29, z.B. ein Folien-Heizelement, welches von außen an die Windungen des Wasserführungskanals 23 angelegt sind. Damit ist der Gefahr einer Vereisung in den Wasserführungskanälen 23 zusätzlich begegnet.