VORRICHTUNG ZUM ANREICHERN VON WASSER MIT KOHLENDIOXID-GAS ZUR ERZEUGUNG VON KARBONISERTEM WASSER

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anreichern von Wasser mit CO₂ -Gas zur Erzeugung von karbonisiertem Wasser in einem Vorratsbehälter, welcher zur Kühlung seines Inhalts und zur Bildung eines Eismantels im Wandungsbereich mit Kühlleitungen eines Kühlkreislaufs beaufschlagt ist, in dessen Inneren eine Umwälzpumpe angeordnet ist, durch welche CO₂-Gas aus dem Kopfbereich des Vorratsbehälters in das Wasser eingemischt und/oder das Wasser innerhalb des vorratsbehälters in Rotation und/oder Zirkulation versetzt wird, und in den sowohl Wasser als auch CO₂-Gas Im Kopfbereich zuführbar und aus dem karbonisiertes Wasser im Bodenbereich entnehmbar ist, wobei der Kühlkreislauf durch einen den an der Wandung des Vorrats behälters im Bereich der Kühlleitung gebildeten Eismantel erfassenden Sensor gesteuert wird.

[0002] Derartige Vorrichtungen zum Anreichern von Wasser mit CO₂-Gas zur Erzeugung von karbonisiertem Wasser werden beispielsweise in Geräten zum Einsatz gebracht, durch welche CO₂-haltige Erfrischungsgetränke durch Mischung von karbonisiertem Wasser mit einem entsprechenden Getränkekonzentrat bereitet und ausgegeben werden können. Das dem Getränkekonzentrat zuzumischende Sodawasser wird dabei in dem Vorratsbehälter durch Anreicherung von Wasser mit zugeführtem CO₂-Gas erstellt und zur besseren Karbonisierung sowie als Voraussetzung für ein bereitetes kühles Erfrischungsgetränk gekühlt. Diesem Vorratsbehälter, dem sogenannten 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. Außerdem wird dem Karbonisator CO₂-Gas zugeführt, und zwar aus einem CO₂-Gas-Vorratsbehälter 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 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 dieses CO₂-Gas an und führen dieses in das in Bewegung, insbesondere in Drehung versetzte Wasser ein. Wie bereits ausgeführt, dient eine Kühlung des Karbonisators zum einen der Verbesserung der Karbonisierung und zum anderen als Voraussetzung, daß das endgültig bereitete und ausgegebene Getränk die gewünschte niedrige und im wesentlichen konstante Temperatur aufweist. Die Kühlung des Karbonisators erfolgt zweckmäßig über ein Künlsystem, das in der Lage ist, im Seitenbereich der Seitenwandungen des Karbonisators einen Eismantel aufzubauen, welcher sich durch das umgewälzte Wasser einigermaßen gleich stark ausbildet. Dadurch wird "Kältekapazität" gespeichert und das Kühlsystem braucht nicht extrem leistungsstark ausgelegt werden, wie dies bei Durchflußkühlung notwendig wäre. Anordnungen mit einem entsprechenden Aufbau sind bekannt (DE-A-4C 25 986.2).

[0003] Wird beispielsweise im beschriebenen Anwendungsfall 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 zu diesem Zweck entnommen.

[0004] Vorrichtungen der eingangs bescrhriebenen Art sind konzipiert und ausgelegt auf üblich auftretende Einsatzbedingungen. Zu diesen Einsatzbedingungen ist nicht nur die innerbetriebliche Arbeitsweise zu zählen, sondern auch das typische Umfeld. So wird üblicherweise davon ausgegangen, daß Haushaltsgeräte 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 Ansteigen der Temperaturdifferenz zwischen zu kühlendem Bereich gegenüber dem Umgebungsbereich und nimmt umgekehrt zu.

[0005] 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 Umgebungstemperaturen eingesetzt werden, ist deren Leistungsvermögen eher überdimensioniert. An sich erscheint diese Tatsache eher als unbedenklich.

[0006] Bei Vorratsbehältern zum Karbonisieren von Wasser und zur Bereithaltung dieses Wassers, wobei zur Kühlung des Wassers im Wandungsbereich Kühlleitungen eines Kühlkreislaufs angeordnet sind, wirkt sich eine wesentliche Temperaturverringerung gegenüber typischen Raumtemperaturen nachteilig aus, wie Beobachtungen der Erfinder ergeben haben. Diese Nachteile sind zumindest 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 Eismantel bestrebt, sich stärker auszubilden, wenn die Außentemperatur absinkt. Dies führt ggf. zu funktionstechnischen Störungen innerhalb des karbonisierenden Wasservorratsbehälters.

[0007] Es ist nunmehr Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die derartige Störungen möglichst mit geringem Aufwand zu vermeiden vermag. Ein Vorrichtung, die diesen Anforderungen gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Raumtemperatur-Sensor zur Erfassung der Temperatur den den Vorratsbehälter umgebenden Raumes angeordnet und einer Ansteuerschaltung für den Kühlkreislauf vorgesehen ist, die derart zugeschaltet ist, daß in Abhängigkeit von den durch den Raumtemperatur-Sensor erfaßten Werten nach jeder Einschaltphase des Kühlkreislaufs eine Stillstandsphase des Kühlkreislaufs von einer entsprechenden Mindestdauer unabhängig von einem vom Eismantelsensor signalisierten Einschaltbefehl erfolgt.

[0008] Zumindest zwei Überlegungen liegen dieser Vorrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen zugrunde. Die eine Überlegung beruht darauf, daß die als Schicht des an der Wandung des Vorratsbehälters durch die Verdampferschlangen des Kühlsystems gebildeten Eismantels sich thermisch isolierend auswirkt, wobei bei niedriger Umgebungstemperatur das Temperaturgefälle von der Wandung des Vorratsbehälters zum flüssigen Innenbereich am größten ist. Wird der Kühlkreislauf durch ein Signal des Eissensors abgeschaltet, so findet eine allmähliche Temperaturwanderung statt, wodurch sich der Eismantel noch in sehr starkem Maße nachträglich nach innen ausbreitet. Die zweite Erkenntnis ist, daß bei niedrigen Umgebungstemperaturen dem Vorratsbehälter auch nur in sehr geringem Maße und auf jeden Fall stark vermindert, Wärme zugeführt wird, so daß die in dem Vorratsbehälter über den Eismantel und den sonstigen Inhalt gespeicherte Kälte hohen Bestand hat. Dies trifft auch zu, wenn den Vorratsbehälter eine gute Wärmeisolation umgibt.

[0009] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr in einfacher Weise den verschiedenen Einsatzbedingungen dadurch Rechnung getragen, daß bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Einschalthäufigkeit 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.

[0010] Wird ein Getränk entnommen, so ergeben sich neue Einsatzverhältnisse und für diesen Fall ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dahingehend weitergebildet, daß die durch den die bestehende Umgebungsstemperatur auswertenden Sensor beeinflußbare Mindestdauer für die Stillstandsphase des Kühlkreislaufs bei Entnahme von karbonisiertem Wasser aus dem Vorratsbehälter steueruzgstechnisch als beendet ausgewertet wird. Dies bedeutet, daß beim nächsten Signal des Eismantelsensors, welches den Kühlkreislauf einzuschalten zur Folge hat, der Kühlkreislauf tatsächlich zu arbeiten beginnt.

[0011] Als weiterbildende maßnahme Ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dahingehend weitergebildet, daß jeder Einschaltzyklus des Kühlkreislaufs unabhängig von der Signalisierung des Eissensors in Abhängigkeit von der Raumtemperatur eine vorgegebene Zeit andauert. Je niedriger die Umgebungstemperatur ist, umso niedriger wird dieser Einschaltzyklus, dessen zweckmäßige Länge empirisch ermittelbar ist, ausgelegt sein.

[0012] Die Erfindung wird anhand von einem in der Zeichnung dargestellten 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.

[0013] Ein Vorratsbehälter 1, wie er in der Figur 1 dargestellt ist, ist für den Einsatz in Geräten zur Bereitung von Erfrischungsgetränken durch Zumischung eines entsprechenden Konzentrats zu karbonisiertem Wasser oder ggf. auch zu normalem Wasser geeignet und bestimmt.

[0014] Über eine Zuleitung 2 wird dem Vorratsbehälter bei Bedarf Frischwasser und über eine Zuleitung 3 CO₂-Gas zugeführt.

[0015] Über eine Ausgangsleitung 4 wird zum Bereiten eines Erfrischungsgetränks ausreichend karbonisiertes und gekühltes Wasser portionsweise entnommen. Die ausreichende Karbonisierung erfolgt zumindest unterstützt durch eine Umwälzpumpe 5, welche aus dem Kopfbereich 6 des Vorratsbehälters 1 das sich dort befindliche CO₂-Gas über ein Ansaugrohr 7 ansaugt und in Höhe der Umwälzpumpe 5 in das bevorratete Wasser 8 einmischt. Dabei wird dieses CO₂-Gas weitestgehend im Wasser 8 gelöst. Die Umwälzpumpe 5 wird durch einen Elektromotor 9 angetrieben.

[0016] Die Kühlung des Wasservorrats erfolgt über Verdampferschlangen 10 eines nicht dargestellten Kühlsystems, und zwar derart, 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.

[0017] Die Ausbildung dieses Eismantels 11 bewirkt, daß ohne sehr feinfühlige Erfassungs- und Auswertemaßnahmen der Vorrat des Wassers 8 auf eine sehr konstante Temperatur im unmittelbaren Bereich des Gefrierpunkts gekühlt wird, und zwar wird auch die Temperatur im wesentlichen gehalten, wenn Wasserwechsel stattfindet, d.h. wenn karbonisiertes Wasser über die Ausgangsleitung 4 entnommen wird und dafür - gesteuert durch einen Wasserstandssensch 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.

[0018] Um eine unterschiedliche Ausbildung des Eismantels, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu vermeiden, ist einer Steuerschaltung 14, welche über eine Steuerleitung 15 den nicht dargestellten Verdichter des Kühlkreislaufs ein- und ausschaltet, eingangsseitig neben dem Sensor 12, welcher die Stärke des Eismantels 11 erfaßt, ein weiterer 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 darstellen könnte. Entsprechend wäre auch das Einschaltverhalten des Kühlkreislaufs ohne die erfindungsgemäße Maßnahme. Der darunter dargestellte Kurvenverlauf zeigt demgegenüber das Verhalten des Kühlkreislaufs bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme, wenn beispielsweise eine Raumtemperatur von ca. 8°C gegeben ist. Übliche Raumtemperaturen dürften dagegen 18°C kaum unterschreiten.

[0019] 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. Unabhängig davon, daß der Eissensor die Einschaltung des Kühlkreislaufes fordert - welcher Forderung der Kühlkreislauf bei höheren Raumtemperaturen auch nachkommen würde - wird der Kühlkreislauf erst nach sechs Stunden für eine halbe Stunde eingeschaltet und danach wieder für sechs Stunden in seiner Arbeit unterbrochen. Wird dagegen zu irgendeinem Zeitpunkt a, a', a" aus dem Vorratsbehälter karbonisiertes Wasser zur Bereitung eines Erfrischungsgetränks entnommen und wird die entsprechende Menge an Frischwasser über die Zuführungsleitung 2 nachgefördert, so wird diese Pausendauer von sechs Stunden unterbrochen und der Kühlkreislauf beginnt sofort zu kühlen, wenn eine entsprechende Anforderung vom Eismantelsensor 12 an die Steuerschaltung 14 ergeht.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Anreichern von Wasser mit CO₂-Gas zur Erzeugung von karbonisiertem Wasser in einem Vorratsbehälter (1), welcher zur Kühlung seines Inhalts und zur Bildung eines Eismantels (11) im Wandungsbereich mit Kühlleitungen (10) eines Kühlkreislaufes beaufschlagt ist, in dessen Inneren eine Umwälzpumpe (5) angeordnet ist, durch welche CO₂-Gas aus dem Kopfbereich (6) des Vorratsbehälters (1) in das Wasser eingemischt und/oder das Wasser innerhalb des Vorratsbehälters (1) in Rotation und/oder Zirkulation versetzt wird und in den sowohl Wasser als auch CO₂-Gas im Kopfbereich zuführbar und aus dem karbonisiertes Wasser im Bodenbereich entnehmbar ist, wobei der Kühlkreislauf durch einen den an der Wandung des Vorratsbehälters (1) im Bereich der Kühlleitung (10) gebildeten Eismantel (11) erfassenden Sensor (12) gesteuert wird dadurch gekennzeichnet, daß ein Raumtemperatur-Sensor (16) zur Erfassung der Temperatur des den Vorratsbehälter (1) umgebenden Raumes angeordnet und eine Ansteuerschaltung (14) für den Kühlkreislauf vorgesehen ist, die derart zugeschaltet ist, daß in Abhängigkeit von den durch den Raumtemperatursensor erfaßten Werten nach jeder Einschaltphase des Kühlkreislaufs eine Stillstandsphase des Kühlkreislaufs von einer entsprechenden Mindestdauer unabhängig von einem vom Eismantelsensor (12) signalisierten Einschaltbefehl folgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung zusätzlich bewirkt, daß die Einschaltphase bezüglich ihrer Länge bei herabgesenkten Umgebungstemperaturen in Abhängigkeit von diesen Werten beendet wird.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung zusätzlich bewirkt, daß die durch den die Umgebungstemperatur auswertenden Sensor beeinflußbare Mindestdauer für die Stillstandsphase des Kühlkreislaufs bei Entnahme von karbonisiertem Wasser aus dem Vorratsbehälter steuerungstechnisch als beendet ausgewertet wird.

Claims

1. Device for enriching water with CO₂ gas to produce carbonated water in a storage tank (1), which is provided with cooling pipes (10) of a cooling circuit for cooling the contents of the storage tank (1) and to form an ice shell in the wall area, in whose interior a circulating pump (5) is placed, by which CO₂ gas from the head area (6) of the storage tank (1) is mixed with the water and/or the water inside the storage tank (1) is put in rotation and/or circulation, and in which both water and CO₂ gas can be fed to the head area and from which carbonated water in the bottom area can be removed, the cooling circuit being controlled by a sensor (12) detecting the ice shell (11) formed on the wall of the storage tank (1) in the area of the cooling pipe (10), characterized in that a room temperature sensor (16) is placed to detect the temperature of the room surrounding the storage tank (1) and a controller (14) for the cooling circuit is provided which is connected such that as a function of the values detected by the room temperature sensor after each switch-on phase of the cooling circuit, a shutdown phase of the cooling circuit of a suitable minimum period follows independently of a turn-on command signaled by the ice shell sensor (12).

2. Device according to claim 1, characterized in that the controller effects in addition that the length of the switch-on phase is ended at reduced ambient temperatures as a function of these values.

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the controller effects in addition that the minimum period for the shutdown phase of the cooling circuit that can be affected by the sensor evaluating the ambient temperature is evaluated as finished with respect to automatic control when carbonated water is removed from the storage tank.

Revendications

1. Dispositif pour enrichir de l'eau en gaz CO₂ pour la production d'eau gazéifiée dans un réservoir (1), qui, pour le refroidissement de son contenu et la formation d'une enveloppe de glace (11), est chargé, au niveau de sa paroi, par des canalisations de refroidissement (10) d'un circuit de refroidissement, à l'intérieur duquel est disposée une pompe de circulation (5), à l'aide de laquelle du gaz CO₂ tiré de la zone de tête (6) du réservoir (1) est mélangé à l'eau et/ou l'eau est entraînée en rotation et/ou est amenée à circuler à l'intérieur du réservoir (1), et dans lequel aussi bien l'eau que le gaz CO₂ peuvent être envoyés dans la zone de tête et de l'eau gazéifiée peut être prélevée dans la zone du fond, le circuit de refroidissement étant commandé par un capteur (12) qui détecte l'enveloppe de glace (11) formée sur la paroi du réservoir (1) dans la zone des canalisations de refroidissement (10), caractérisé en ce qu'un capteur (16) de la température ambiante est disposé de manière à détecter la température de l'espace entourant le réservoir (1) et qu'il est prévu un circuit de commande (14) pour le circuit de refroidissement, qui est raccordé de telle sorte qu'en fonction des valeurs détectées par le capteur de température ambiante, chaque phase d'activation du circuit de refroidissement est suivie par une phase d'arrêt du circuit de refroidissement d'une durée minimale correspondante, indépendamment d'une instruction d'activation signalée par le capteur (12) de l'enveloppe de glace.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande agit en outre de telle sorte que la phase d'activation est arrêtée, en rapport avec sa durée dans le cas de températures ambiantes abaissées, en fonction de ces valeurs.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de commande agit en supplément de telle sorte que la durée minimale, qui peut être influencée par le capteur qui évalue la température ambiante, pendant la phase d'arrêt du circuit de refroidissement est évaluée comme étant terminée au moyen d'une technique de calcul, lors du prélèvement d'eau gazéifiée dans le réservoir.

Zeichnung