多種飲料自動售賣的製造方法
2023-05-02 07:57:46 2
多種飲料自動售賣的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種速溶飲品自動售賣機，其包括用於獲得具有一溫度(T3』、T3」)的混合溫水的供水系統(100)，所述溫度選自一組被包括在對應於待混合的熱水溫度和冷水溫度的上限值(T2)和下限值(T1)之間的預定溫度，所述供水系統包括恆溫形狀記憶合金裝置(70、70』)。
【專利說明】多種飲料自動售賣機
【技術領域】
[0001]本發明涉及多種飲料自動售賣機，該多種飲料自動售賣機包括供水系統，所述供水系統用於獲得溫度選自一組預定溫度的混合溫水，該一組預定溫度被包括在對應於待混合的熱水溫度和冷水溫度的上限值和下限值之間。在該多種飲料自動售賣機中，利用該供水系統獲得的溫水用於製備速溶飲品。在下文中，術語多種飲料自動售賣機和速溶飲品自動售賣機都將用作描述同一機器的可替代表述。
【背景技術】
[0002]多種飲料自動售賣機被廣泛用於和出現在大多數公共場所和工作地點。這些自動售賣機被設計為製備大範圍的不同飲料，例如，咖啡、茶、巧克力飲料、牛奶等。飲料製備基本在於從水加熱器供應溫水以通過滲濾(在咖啡的情況下)或通過溶解速溶粉末原料(在除咖啡之外的大多數飲料的情況下)獲得期望種類的飲品。
[0003]例如，Fuji Denki Reiki KK的日本專利公布JP04529531公開了一種自動售賣機，其包含存儲在真空隔熱加熱器中的熱水。通過兩個或更多個不同的出口供應熱水，每個出口連接到存在於自動售賣機中的已有混料罐。每個混料罐用於僅僅混合可用於製備選定飲料的一種可溶粉末產品。
[0004]對於確保最後的優質飲料來說，良好地控制溫水溫度非常重要，這是因為在被用於滲濾過程或溶解過程時溫水的理想溫度改變，並且在第二種情形中，溫水的理想溫度與裝載在自動售賣機中的具體速溶粉末原料相關地改變。因此，近來已經進行了一些嘗試來改進該控制。
[0005]即使在最小化加熱器的功率消耗的同時改進了對水溫的控制，但是JP04529531中描述的熱水供應設備僅關注於對一個溫度值(即，容納在加熱器中的水的溫度)進行控制，並且因此未教導如何與在每個混料罐使用的不同可溶粉末產品相關地將水溫調整到對於每個混料罐來說最佳的值。
[0006]Fuji Electric Retail Systems 的日本專利申請 JP2008264486 公開了一種已知的可替代方案。該方案在於利用兩個或更多個水加熱器，每個水加熱器被設定為在期望溫度下操作。這是很簡單的方案但是其存在一些缺陷。實際上，如果系統具有兩個加熱器，則明顯意味著製造成本加倍、尺寸增大以及操作期間的功率消耗高。
[0007]實際上，自動售賣機製造商優選使用單個加熱器。在這種情況下，例如，加熱器被設定在咖啡製備所需的溫度(即，如果使用滲濾的話，100-120°C)下並且其具有多個出口，一個用於咖啡的出口和至少一個飲料出口，其用於需要溶解粉末原料。熱水「照原樣(asis)」用於咖啡製備，然而熱水與來自供水總管(即，導水管線)的冷水混合，用於製備可溶飲品，如茶、牛奶、巧克力飲料等。
[0008]通過利用被稱作「樞轉管」的多通道混合管來實現熱水和冷水混合，該樞轉管聚集來自加熱器的出口的水和來自供水總管的水，並且通過存在於樞轉管上的電閥門從此樞轉管釋放混合後的水。當選擇具體種類的飲料時，打開相應的電閥門，可將水引導至合適的混合(或滲濾)罐。該方案的主要缺陷是由來自導水管線的冷水溫度的極大變化性(可包括在5-40°C的範圍)而導致對出水溫度的控制很差。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是克服現有技術的設備的缺陷，即，提供包括適於實現對供水的有效溫度控制的供水系統的速溶飲品自動售賣機。
[0010]本發明包括一種速溶飲品自動售賣機，該速溶飲品自動售賣機包括供水系統，該供水系統包括連接裝置、加熱器以及至少一個恆溫形狀記憶合金裝置，該連接裝置通到用於供應第一溫度T1的水的供水總管，該加熱器供應高於所述第一溫度T1的第二溫度T2的熱水並且具有由閥控制以用於從其釋放水的至少兩個出口，該恆溫形狀記憶合金裝置:具有連接到供水總管的第一水入口 ；連接到加熱器的所述出口之一的第二水入口 ；和供應選定溫度T3的水的出口，所述選定溫度T3被包括在T1和T2之間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]將參照以下附圖進一步描述本發明:
[0012]圖1示出了根據本發明的用於速溶飲品自動售賣機的供水系統的示例性示意圖，
[0013]圖2示出了適於在圖1所示的速溶飲品自動售賣機的供水系統中使用的恆溫形狀記憶合金裝置的示例性剖視圖，
[0014]圖3示出了根據一個可替代實施例的適於在圖1所示的速溶飲品自動售賣機的供水系統中使用的恆溫形狀記憶合金裝置的示例性剖視圖，以及
[0015]圖4示出了適於在圖1所示的速溶飲品自動售賣機的供水系統中使用的恆溫形狀記憶合金裝置的一個優選實施例的剖面圖。
[0016]在以上附圖中，所描繪的元件的尺寸和尺寸比可以不按實際比例或比率，而在一些實施例中，為了附圖清楚起見，已經進行了改變。
【具體實施方式】
[0017]在圖1中示出了根據本發明的速溶飲品自動售賣機的供水系統100的示例性示意圖，該供水系統可用於三種飲料自動售賣機，即，咖啡和兩種不同的可溶飲品。加熱器10通過導管30被供應以來自供水總管20的溫度為T1的冷水。加熱器10供應製備一飲料所需的溫度為高於T1的1~2的水，在自動售賣機中可選擇的飲料中該飲料需要最高溫度(處於最高溫度的飲料)。當需要時，通過控制閥40、40 』、40 」之一利用導管50、50 』、50 」釋放熱水。優選地，控制閥40、40』、40」位於加熱器10的出口處。
[0018]如果不得不製備處於最高溫度的飲料，則熱水「照原樣」(即，T3 = T2)通過閥40和導管50被供應到滲濾罐或混合罐。如果需要降低溫度，則通過控制閥40』、40」之一釋放的熱水通過相應的導管50』、50」被供應到恆溫形狀記憶合金裝置70、70』，在該處，溫度為T2的水通過與公共供應管20相通的相關連接導管60、60』供應的冷水(溫度為T1)相混合。然後，處於期望溫度T/或T3」的混合水(IV和Τ3」是在T1和T2之間的範圍內的不同溫度)藉助於相關導管80、80』被供應到合適的混合罐。
[0019]圖1的供水系統100隻是根據本發明的一個示例性和且優選的實施例，其還可包括等效變型。例如，連接導管60、60』可被單個輸送管道代替，類似的考慮也可應用於導管50、50』、50」，即，同一導管可對更多恆溫形狀記憶合金裝置進行供應。
[0020]還有，對於在圖1中已經被描述為具有箱形狀和結構的加熱器10的結構來說，其它常見的變型也是所固有，但是它也可以是在水的流路中被適當地供電和控制的加熱管或加熱元件，諸如蛇形管。
[0021]短語「恆溫形狀記憶合金裝置」表示利用形狀記憶合金作為溫度響應和執行元件的恆溫裝置。
[0022]形狀記憶合金在本領域中通常用首字母縮寫「SMA」表示。儘管SMA的各種成分是已知的，但是實踐中最常用使用的SMA是基於N1-Ti成分(表示鎳和鈦佔合金的至少70wt%)的那些，最常見的成分是優選包括54%至55.5%重量比的鎳以及平衡鈦(可包括痕量其它組分，典型地，它們的總含量小於)。
[0023]還有，其它有用的合金想到加入一些量的一種或多種其它元素。對此，在本領域可想到的其它合金是N1-T1-Cu合金，諸如美國專利4144057中描述的合金。
[0024]已知由N1-Ti合金製成的機械零件能夠在兩種形狀之間互換，因為溫度變化的結果導致在合金微結構中發生相變。在較高溫度下的穩定相被稱作奧氏體，而在較低溫度下的穩定相被稱作馬氏體。根據溫度-形變圖中的滯後周期發生在兩個相之間的轉化，該曲線由四個溫度值描繪:當加熱時，從馬氏體相穩定的低溫開始，達到開始向奧氏體相轉化的溫度As，然後達到完成向奧氏體轉化的溫度Af (Af > As);當冷卻時，從奧氏體相穩定的溫度開始，達到開始向馬氏體相轉化的溫度Ms，之後達到完成這種轉化的溫度Mf (Mf < Ms)。
[0025]在最常見的配置之一中，使用呈卷繞金屬絲以形成彈簧形式的SMA元件，因為這是利用SMA合金相變所產生的力的最有用配置之一，SMA合金相變由SMA元件的長度變化引起。還有，向形狀記憶合金(諸如在彈簧形配置中)施加負荷可通過改變所施加的負荷或偏壓(如通常所限定的)來更改和改變其工作溫度，如本 申請人:名下的國際專利申請W02009/000859中所描述的。因此，該機構可用作用於混合水溫度的設定裝置。
[0026]圖2示出了適於被插入根據本發明的速溶飲品自動售賣機的供水系統中的恆溫形狀記憶合金裝置70的示例性剖視圖。該裝置具有:通過導管50』連接到加熱器10的出口的第一入口 71 ;和通過導管60連接到供水總管的第二入口 72。形狀記憶合金彈簧73和可移動元件74存在於該裝置中。該可移動元件74的實際位置是通過形狀記憶合金彈簧73和偏壓元件75施加給可移動元件74的力引起的，並且在正常操作中，通過由形狀記憶合金彈簧73所施加的力和由偏壓元件75所施加的力的平衡來確定可移動元件的靜止位置。
[0027]由於當處於高於形狀記憶合金相變溫度As的溫度T2的熱水流過第一入口 71時，形狀記憶合金彈簧73經歷奧氏體相變，這導致可移動元件74轉移到圖2所示的位置，從而允許溫度為T1的冷水通過第二入口 72流入，冷水的量適於使通過裝置的出口 76流出的水達到期望溫度T/。
[0028]應該注意，由於允許在短間隔(其是滯後周期的寬度的函數)內設定飲料溫度的上述滯後周期，利用恆溫形狀記憶合金裝置調節自動售賣機中的水溫尤其有利。這簡化了系統並且避免持續調節，因為僅當溫度在由材料的滯後曲線和所施加的偏壓確定的要求範圍之外時，恆溫SMA裝置才藉助於所使用材料的特性進行調整，因而實現不連續調節，該不連續調節對系統施加較小壓力(較少量的致動)並且不消耗能量。因此，獲得僅僅在需要時進行操作的被動智能系統。
[0029]圖3示出了適於被插入根據本發明的速溶飲品自動售賣機的供水系統中的恆溫形狀記憶合金裝置700的一個可替代實施例的示例性剖視圖。同樣，在此情形中，呈彈簧73』形式的形狀記憶元件與入口 71』直接接觸，該入口 71』通過導管50』與加熱器10的出口連接，而呈彈簧75』形式的偏壓元件與第二入口 72』直接接觸，該第二入口 72』通過導管60連接到供水總管。形狀記憶裝置700還包含可移動元件74』，可移動元件的實際位置是通過形狀記憶合金元件73』和偏壓元件75』施加到可移動元件上的力的結果。
[0030]該實施例還包括密封O形環77』，該O形環密封可移動元件74』的與供水總管接觸的那部分。該布置允許形狀記憶裝置自身控制冷水入口，而不需要安裝在供水總管上的電操作閥。
[0031]在該形狀記憶合金裝置中，僅在以下情況能夠實現不同溫度的水的混合:當溫度為T2的熱水通過入口 71』進入裝置700，由此，由於元件73』的形狀記憶轉變所施加的力，可移動元件74』向左移動合適量，通過入口 72』進入的冷水與熱水混合以使通過裝置的出口 76』離開的水達到期望溫度T/。
[0032]已經觀察到，利用根據本發明的速溶飲品自動售賣機，通過混合不同溫度的水而製備的飲品消耗的熱水更少(可降低多達30% )，致使加熱器10的相應動力消耗更少。
[0033]作為第二方面和另外的優點，本發明允許的改進在於，對於與根據當前季節有關的微小改變，可能容易且精細地調節溫度T/:實際上，相對於冬季，在夏季期間降低飲料溫度可增加最終消費者對其的欣賞程度。
[0034]這可通過如上述國際專利申請W02009/000859中所描述的偏壓負荷來實現。
[0035]這種類型的布置出現在圖4所示的恆溫形狀記憶合金裝置的優選實施例的剖視圖中。在這種情況中，除了偏壓元件750(例如，彈簧)之外，恆溫形狀記憶合金裝置700』包括與形狀記憶合金彈簧730聯接的負荷調節裝置701。形狀記憶合金彈簧730的力與偏壓元件750的力之間的平衡確定可移動元件740的位置，當流入裝置700』的水的溫度高於合金轉變溫度(考慮到其由於偏壓負荷所導致的改變)時，可移動元件740由於致使SMA彈簧伸長的SMA的轉變而向右移動。由於可移動元件740的位移，用於供水總管的入口 720與可移動元件740的中心孔口對齊，因此允許溫度為T1的低溫水與從入口 710進入的溫度為T2的高溫水混合。這種混合確定定通過出口 760離開的水的溫度T/。
[0036]在圖4所示的實施例中，入口 710和720形成在恆溫裝置700』的相對側上，並且都與偏壓彈簧750相一致地接收不同溫度的水。這提供的優點是熱水和冷水之間更均勻的混合以及裝置的更穩定操作(黑圓770、770』表示改進可移動元件740防止水洩漏的密封的O形環)。
[0037]上述恆溫形狀記憶合金裝置是優選的且更有用的配置，其易於插入速溶飲品自動售賣機的水分配系統，但是本發明可合適地使用和包括恆溫形狀記憶合金裝置的其它配置，諸如，例如使用相鄰放置的兩個形狀記憶合金的恆溫裝置。
[0038]還可通過改裝現有自動售賣機來獲得根據本發明的速溶飲品自動售賣機，這種改裝通過簡單地添加一個或多個形狀記憶合金混合裝置和通過形成供水管的必要分支來實施。
【權利要求】
1.一種速溶飲品自動售賣機，其包括供水系統(100)，所述供水系統(100)包括:連接裝置(20)和加熱器(10)，所述連接裝置用於連接到供應第一溫度(T1)的水的供水總管，所述加熱器供應高於所述第一溫度(T1)的第二溫度(T2)的熱水，並且所述加熱器具有由閥(40、40』 )控制的至少兩個出口，其特徵在於，所述供水系統進一步包括至少一個恆溫形狀記憶合金裝置(70、700、700』)，所述恆溫形狀記憶合金裝置(70、700、700』 )具有:連接到所述加熱器(10)的所述出口之一的第一水入口(71、71』、710);連接到所述供水總管(20)的第二水入口(72、72』、720);和供應選定溫度(T/ )的水的出口(76、76』、760)，所述選定溫度被包括在所述第一溫度(T1)與所述第二溫度(T2)之間的範圍內。
2.根據權利要求1所述的速溶飲品自動售賣機，其中，所述閥(40、40』)置於加熱器的所述出口上。
3.根據權利要求1或2所述的速溶飲品自動售賣機，其中，所述供水系統包括兩個恆溫形狀記憶合金裝置，並且所述加熱器(10)具有三個出口。
4.根據權利要求3所述的速溶飲品自動售賣機，其中，所述恆溫形狀記憶合金裝置(70、70』)中的每一個具有用於從加熱器(10)接收第二溫度(T2)的水的專用導管(50、50』)和用於從供水總管(20)接收第一溫度(T1)的水的專用導管(60、60』)。
5.根據權利要求3所述的速溶飲品自動售賣機，其中，所述恆溫形狀記憶合金裝置(70、70』 )共享用於從加熱器(10)接收第二溫度(T2)的水的共用導管和/或用於從供水總管(20)接收第一溫度(T1)的水的共用導管。
6.根據前述權利要求中任一項所述的速溶飲品自動售賣機，其中，所述恆溫形狀記憶合金裝置(70、700、700』 )包括形狀記憶合金彈簧(73、73』、730)。
7.根據權利要求6所述的速溶飲品自動售賣機，其中，所述彈簧(73、73』、730)由含有至少70wt%的鎳和鈦的N1-Ti基合金製成。
8.根據權利要求7所述的速溶飲品自動售賣機，其中，所述N1-Ti基合金含有至少99wt%的鎳和鈦。
9.根據權利要求7所述的速溶飲品自動售賣機，其中，所述N1-Ti基合金還含有銅。
10.根據權利要求6所述的速溶飲品自動售賣機，其中，所述恆溫形狀記憶合金裝置(70、700、700，)包括偏壓元件(75、75』、750)和具有孔口的可移動元件(74、74，、740)，所述可移動元件(74、74』、740)布置在所述偏壓元件(75、75』、750)與所述形狀記憶合金彈簧(73、73』、730)之間，其中，在第一平衡位置，所述可移動元件(74、74』、740)的所述孔口與經由第二入口(72、72』、720)供應第一溫度(T1)的水的導管(60)連通，在第二平衡位置，所述可移動元件(74、74』、740)使形狀記憶合金彈簧(73、73』、730)與所述導管(60)隔離開。
11.根據權利要求10所述的速溶飲品自動售賣機，其中，與所述偏壓元件(750)相應地形成第一和第二水入口(710、720)。
12.根據權利要求10所述的速溶飲品自動售賣機，其中，與所述形狀記憶合金彈簧(73』 )相應地形成第一水入口(71』)，而與所述偏壓元件(75』 )相應地形成第二水入口(72，)。
13.根據權利要求6至12中任一項所述的速溶飲品自動售賣機，其中，所述恆溫形狀記憶合金裝置(700』)還包括負荷調節裝置(701)，所述負荷調節裝置與所述形狀記憶合金彈簧(730)聯接，從而提供在所述恆溫形狀記憶合金裝置(700』)操作期間保持恆定的額外的且 可選擇的偏壓。
【文檔編號】A47J31/46GK103957755SQ201280057093
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月16日 優先權日:2011年11月22日
【發明者】F·布泰拉, S·阿拉克誇, E·尼科裡尼 申請人:工程吸氣公司