Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken, insbesondere von Trinkwasser, mit einem Getränkebehälter, in dem eine Karbonisiereinheit mit einem externen CO2-Anschluß untergebracht ist, und mit einer Kühleinrichtung.
Als Erfrischungsgetränke werden gerne gekühlte und karbonisierte, d.h. mit CO2 angereicherte Getränke konsumiert. Aus Platz- und Vorratshaltungsgründen ist es vorteilhaft, Getränke erst vor Ort und kurz vor dem Ausschenken mit CO2 anzureichern.
Aus der DE 30 16 941 A1 ist ein Getränkeautomat mit einem zur Vorratshaltung, Kühlung und Karbonisierung von Trinkwasser dienendem Behälter bekannt. Zur Kühlung ist an der Außenseite des Behälters ein an ein Kälteaggregat angeschlossener Wärmetauscher vorgesehen. Zur Karbonisierung des Trinkwasservorrates dient ein CO2-Gaspolster oberhalb des Trinkwasserspiegels im Behälter. Die Ausstoßmenge an gekühltem, karbonisiertem Wasser ist bei dem beschriebenen Automat jedoch niedrig.
Ein anderer Getränkeautomat mit einem zur Vorratshaltung, Kühlung und Karbonisierung von Trinkwasser dienendem Behälter ist in der DE 80 12 782 U1 beschrieben. Die Kühlung erfolgt wieder über einen an ein Kälteaggregat abgeschlossenen Wärmetauscher an der Außenseite des Behälters. Zur Karbonisierung ist hier ein am Behälterboden befindlicher scheibenförmiger Verteiler vorgesehen, der für eine gute Diffusion des von außen unter Druck zugeführten CO2 sorgt. Auch bei diesem Getränkeautomaten muß das eingefüllte Trinkwasser zunächst eine bestimmte Zeit lang gekühlt und mit CO2 durchsprudelt werden, bevor ein Ausschank des fertigen Getränkes erfolgen kann.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken anzugeben, mit der bei geringem Platzbedarf größere Getränkemengen erzeugt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die Vorrichtung zur Karbonisierung und Kühlung von Getränken, insbesondere von Trinkwasser, weist eine Kühleinrichtung und einen Getränkebehälter auf, in dem eine Karbonisiereinheit mit einem externen CO2-Anschluß untergebracht ist. Erfindungsgemäß ist die Karbonisiereinheit in einem rohrförmigen Innenbehälter angeordnet, der sich im Inneren des Getränkebehälters befindet und an einem ersten Ende eine Entnahmeleitung für karbonisiertes Getränk und an einem zweiten Ende eine Verbindung zu dem äußeren Getränkebehälter aufweist. Außerdem enthält die Karbonisiereinheit eine Vielzahl von Hohlvolumina, die über den externen CO2-Anschluß mit CO2 beaufschlagt werden und von einer für CO2-Gas durchlässigen aber wasserundurchlässigen Membran von dem Getränk im Inneren des Innenbehälters abgetrennt sind.
Diese Anordnung gestattet es, größere Mengen an Getränk zu karbonisieren und kann im Durchfluß betrieben werden. Indem die Karbonisiereinheit in einem Innenbehälter angeordnet ist, in den nur vorgekühltes Getränk aus dem äußeren Getränkebehälter gelangt, wird das Getränk sehr schnell mit CO2 angereichert.
Vorzugsweise ist der Innenbehälter derart in dem Getränkebehälter angeordnet, daß er konzentrisch von gekühltem aber noch nicht karbonisiertem Getränk umgeben wird. Dies ermöglicht beste Kühlung im Inneren.
Bei den Hohlvolumina handelt es sich vorzugsweise um die Innenräume von Hohlfasermembranen. Diese weisen eine große Membranoberfläche auf und ermöglichen daher eine besonders schnelle und gründliche Anreicherung des Getränkes mit CO2.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist in der Verbindung zwischen äußerem Getränkebehälter und Innenbehälter ein Silberfilter zur Desinfektion des Getränks vorgesehen. Dadurch wird die Qualität des Getränks verbessert, was besonders bei der Verwendung gewöhnlichen Leitungswassers Vorteile bietet.
Vorzugsweise ist bei dieser Weiterbildung an einer Getränkezuleitung und an der Entnahmeleitung jeweils ein Druckmesser zur Bestimmung eines Differenzdrucks zwischen zugeleitetem und entnommenem Getränk vorgesehen. Eine Anzeigeeinrichtung dient zur Anzeige des aus dem Differenzdruck ermittelten Filterzustandes. So kann der Filterzustand auf einfache Weise überwacht und der Filter rechtzeitig ausgetauscht oder gereinigt werden.
Die Kühleinrichtung enthält vorteilhaft ein thermo-elektrisches Kühlelement. Ein solches Kühlelement kühlt besonders effektiv und weist auch bei größeren Entnahmemengen eine gute Kühlleistung auf. Da auf ein Kühlmittelaggregat verzichtet werden kann, ist die Vorrichtung besonders kompakt aufgebaut. Außerdem ermöglicht sie einen sehr leisen Betrieb.
Zweckmäßig ist mit dem thermo-elektrischen Kühlelement ein Kühlkörper thermisch verbunden und ein Lüfter vorgesehen, der den Kühlkörper kühlt. Durch die effiziente Wärmeabfuhr wird die Kühlleistung verbessert und die Vorrichtung kann noch kompakter ausgeführt werden.
Vorteilhaft ist die Kühleinrichtung an einer Außenseite des Getränkebehälters angeflanscht. Dies ermöglicht neben einer effizienten Kühlung auch eine einfache Montage und Wartung.
Im Bereich des äußeren Getränkebehälters seitlich des Innenbehälters ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ein zweiter Leitungsanschluß zur Entnahme von gekühltem aber unkarbonisiertem Getränk vorgesehen. Dadurch kann die Vorrichtung gleichzeitig zur Bereitstellung und Kühlung karbonisierten wie auch stillen Getränks verwendet werden.
Vorteilhaft ist der Leitungsanschluß für gekühltes, unkarbonisiertes Getränk ebenfalls über den Silberfilter mit dem äußeren Getränkebehälter verbunden.
Der Getränkebehälter ist vorzugsweise thermisch isoliert.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1:
- einen Längsschnitt durch eine Karbonisiereinheit für einen Getränkeautomat und
- Figur 2:
- einen Querschnitt durch die Karbonisiereinheit aus Figur 1.
Die in Figur 1 im Längsschnitt gezeigte Vorrichtung 10 zur Kühlung und Karbonisierung von Getränken besitzt einen Getränkebehälter 11 mit einer thermischen Isolierschicht 22. Über eine Zuleitung 18 wird der Getränkebehälter 11 mit frischem Getränk, vorzugsweise Wasser, befüllt. An der Zuleitung ist ein Druckregler 32 angeordnet. Die Zuleitung kann z.B. mit dem Trinkwassernetz oder auch mit einem Wassertank verbunden sein. In den Getränkebehälter 11 ist ein rohrförmiger Innenbehälter 12 eingesetzt, der an seinem unteren Ende mit dem äußeren Getränkebehälter 11 verbunden ist. Die Vorrichtung wird durch vier Spannschrauben 26 zusammengehalten. In dem Boden 23 des Getränkebehälters ist ein Kanal 24 vorhanden, der mit dem Innenbehälter 12 und seitlich über eine Schrägbohrung 25a mit dem äußeren Getränkebehälter 12 verbunden ist. In dem Kanal befindet sich ein Silberfilter 27 zur Desinfektion des Getränks.
In den Innenbehälter ist eine austauschbare Karbonisiereinheit 13 eingesetzt. Über eine CO2-Zuleitung 15 mit Druckregler 33 wird die Karbonisiereinheit 13 mit CO2 versorgt. In den Innenbehälter 12 mündet eine Entnahmeleitung 16 zur Entnahme karbonisierten Getränks. An der Entnahmeleitung 16 ist ein elektrisches 2/2-WegeVentil 30 vorgesehen. An dem Getränkebehälter 11 ist seitlich des Innenbehälters 12 zusätzlich noch ein zweiter Leitungsanschluß 17 zur Entnahme von unkarbonisiertem, gekühltem Getränk vorgesehen, der auch mit einem elektrisches 2/2-Wege-Ventil 31 versehen ist. Die Entnahmeleitung 17 ist über eine Schrägbohrung 25a mit dem Kanal 24 im Boden 23 des Getränkebehälters 11 verbunden. An der Mündung der Schrägbohrung befindet sich ein weiterer Silberfilter 27b. Der Boden 23 kann zum Austausch der Karbonisiereinheit 13 und zum Wechseln oder Reinigen der Silberfilter 27, 27b geöffnet werden.
An der in Figur 1 linken Seitenwand des Getränkebehälters 11 ist ein thermo-elektrisches Kühlelement 14 angeflanscht. Thermo-elektrische Kühlelemente sind an sich bekannt und arbeiten nach dem Peltier-Effekt, indem durch einen elektrischen Stromfluß eine Seite des Kühlelementes sich abkühlt, während die andere sich erwärmt. Solche Peltier-Kühler werden für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet. An der warmen Seite des Kühlelements 14 ist ein Kühlkörper 20 thermisch angekoppelt, der von einem Lüfter 20 mit Luft gekühlt wird. Eine elektrische Steuerung 19 steuert Kühlelement 14 und Lüfter 20 um eine konstante niedrige Temperatur in dem Getränkebehälter 11 zu gewährleisten. Zur thermischen Ankopplung besteht die Seitenwand des Getränkebehälters 11 aus Messing.
Die Karbonisiereinheit enthält eine Vielzahl von sogenannten Hohlfasermembranen. Die hohlen Fasern bestehen aus einer semipermeablen Membran aus Polymer oder keramischem Werkstoff. Gase können durch die Membran hindurch diffundieren, während Flüssigkeiten zurückgehalten werden. Die Hohlfasermembranen werden im Inneren über die CO2-Zuleitung 15 und den Druckregler 33 unter konstantem Druck mit CO2-Gas beaufschlagt. Das CO2 diffundiert durch die Hohlfasermembranen in den rohrförmigen Innenbehälter 12 und löst sich in dem darin befindlichen Getränk. Durch die große Oberfläche der vielen Hohlfasermembranen wird das Getränk sehr schnell mit CO2 angereichert. Die Karbonisiereinheit 13 kann mit geringem CO2-Druck betrieben werden. Da die Löslichkeit von CO2 unter Druck höher ist, schäumen unter Druck karbonisierte Getränke beim Entnehmen stark auf. Dies wird durch die Verwendung des Hohlfasermembran-Karbonisierers, der mit geringem Druck betrieben werden kann, weitgehend verhindern.
Über die Zuleitung 18 wird wie eben schon erwähnt frisches Getränk zugeführt. Dies kann beispielsweise Trinkwasser aus einer an die Zuleitung angeschlossenen Trinkwasserleitung sein. Durch das Kühlelement 14 wird das Getränk im Vorbeiströmen gekühlt. Erst das auf diese Weise gekühlte Getränk gelangt über die Verbindungsleitung 121 mit dem Silberfilter 27 in den Innenbehälter 12. Dadurch ist das Getränk gut vorgekühlt, bevor es in die Karbonisiereinheit 13 im Inneren des Innenbehälters 12 gelangt. Da die Löslichkeit von CO2 in kaltem Wasser höher ist, ist die Anreicherung durch diesen Aufbau gegenüber herkömmlichen Geräten verbessert.
Der Silberfilter 27 dient dazu, im zugeführten Wasser enthaltene Keime abzutöten. Er besteht aus einem feinmaschigen Silber- oder silberbeschichteten Gewebe. Grobe Partikel, wie mitgeschwemmte Kalkrückstände aus der Wasserzuleitung, werden in dem Silberfilter 27 ebenfalls zurückgehalten. Der Silberfilter 27 kann sich daher nach einiger Zeit zusetzen. Daher ist eine Anzeigeeinrichtung (nicht gezeigt) zur Anzeige des Filterzustandes vorgesehen. Dazu befindet sich in der Zuleitung 18 und in der Entnahmeleitung 16 jeweils ein Druckmesser, mit deren Hilfe der Differenzdruck zwischen zugeleitetem und entnommenem Getränk bestimmt wird. Je schlechter der Silberfilter 27 durchgängig ist, um so höher ist der Differenzdruck. Übersteigt der Differenzdruck eine tolerable Schwelle, so wird angezeigt, daß der Silberfilter ersetzt oder gereinigt werden muß. Reinigung oder Austausch des Silberfilters 27 kann dann über den Boden 23 vorgenommen werden.
Die Vorrichtung 10 ist in Figur 2 in einem Querschnitt gezeigt. Der Getränkebehälter 11 der Vorrichtung 10 weist ein quadratisches Profil auf. Der konzentrisch in dem Getränkebehälter 11 angeordnete Innenbehälter 12 hat hingegen ein rundes Profil. In dem Innenbehälter 12 ist die Karbonisiereinheit 13 mit Hohlfasermembranen eingesetzt. Selbstverständlich können der Innenbehälter 12, der Außenbehälter 11 und entsprechend auch die Karbonisiereinheit 13 auch ein beliebiges anderes Profil haben.
In der rechten unteren Ecke des Getränkebehälters 11 ist der Leitungsanschluß 17 zur Entnahme von unkarbonisiertem, gekühltem Getränk gezeigt, der über den Silberfilter 25 (nicht gezeigt) mit dem Getränkebehälter 11 verbunden ist. Mit langen Spannschrauben 26 wird die Vorrichtung 10 zusammengehalten.
Seitlich ist an den Getränkebehälter 11 der Peltier-Kühler 14 mit Schrauben 28 angeflanscht. Der Kühlkörper 20 ist mit Schrauben 29 auf dem Peltier-Kühler 14 festgeschraubt. Zwei Lüfter 21 kühlen den Kühlkörper 20 mit Luft. Die ganze Vorrichtung ist in einem stabilen, kompakten Gehäuse 34 mit rechteckigem Profil aus Stahlblech untergebracht.
Bezugszeichenliste:
- 10
- Vorrichtung zur Kühlung und Karbonisierung von Getränken
- 11
- Getränkebehälter
- 12
- rohrförmiger Innenbehälter
- 13
- Karbonisiereinheit
- 14
- Peltier-Kühler
- 15
- CO2-Zuleitung
- 16
- Entnahmeleitung für karbonisiertes Getränk
- 17
- Entnahmeleitung für stilles Getränk
- 18
- Zuleitung
- 19
- elektrische Steuerung
- 20
- Kühlkörper
- 21
- Lüfter
- 22
- Isolierschicht
- 23
- abschraubbarer Boden
- 24
- Kanal
- 25a
- Schrägbohrung
- 25b
- Schrägbohrung
- 26
- Spannschrauben
- 27, 27b
- Silberfilter
- 28, 29
- Schrauben
- 30
- elektrisches Ventil
- 31
- elektrisches Ventil
- 32
- Druckregler
- 33
- Druckregler
- 34
- Gehäuse