(57)【要約】プレート熱交換器が本明細書で開示されている。ある場合では、プレート熱交換器は、１つ又は複数の流体を冷却するために飲料ディスペンサのアイスビンに配置することができる。プレート熱交換器は、上部プレート、下部プレート、外部境界壁、及び上部プレートと下部プレートとの間に配置された流体流路を備えることができる。流体流路は、入口及び出口を備えることができる。フィンは、上部プレートから下部プレートにかけて流体流路内で、入口と出口との間に配置することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数の流体を冷却するための、飲料ディスペンサの内部又は近くで冷却媒体と熱接触して配置されたプレート熱交換器であって、
上部プレートと、
下部プレートと、
外部境界壁と、
前記上部プレートと前記下部プレートとの間に配置された流体流路であって、入口及び出口を備える、流体流路と、
前記上部プレートから前記下部プレートにかけて前記流体流路内で、且つ前記入口と前記出口との間に配置されたフィンであって、前記上部プレート及び前記下部プレートと面接触しているフィンと、
を備える、プレート熱交換器。
【請求項２】
前記上部プレートと前記下部プレートとの間の前記流体流路内に配置されたリブを更に備え、前記リブが前記流体流路を第１の部分及び第２の部分に分割し、前記入口が前記第１の部分に配置され、前記出口が前記第２の部分に配置される、請求項１に記載のプレート熱交換器。
【請求項３】
前記流体流路が実質的にＵ字型である、請求項２に記載のプレート熱交換器。
【請求項４】
前記第１の流体経路の前記第１の部分の流れ方向が、前記第１の流体経路の前記第２の部分の流れ方向とは逆である、請求項２に記載のプレート熱交換器。
【請求項５】
前記フィンが、複数のＵ字型チャネルを形成するように折り畳まれた単一の一体構造を備える、請求項１に記載のプレート熱交換器。
【請求項６】
前記フィンが、複数の行及び複数の列を有する単一の一体構造を備える、請求項１に記載のプレート熱交換器。
【請求項７】
前記複数の行が、隣接する行から少なくとも部分的にオフセットされている、請求項６に記載のプレート熱交換器。
【請求項８】
前記プレート熱交換器の上面に配置された氷を含む前記冷却媒体を有する飲料ディスペンサのアイスビンに配置される、請求項１に記載のプレート熱交換器。
【請求項９】
１つ又は複数の流体を冷却するための、飲料ディスペンサの内部又は近くで冷却媒体と熱接触して配置されたプレート熱交換器であって、
上部プレートと、
下部プレートと、
外部境界壁と、
前記上部プレートと前記下部プレートとの間に配置された複数の流体流路と、
前記複数の流体流路のそれぞれの内部に配置され、前記上部プレート及び前記下部プレートと熱接触しているフィンと、
を備える、プレート熱交換器。
【請求項１０】
前記複数の流体流路のそれぞれが、入口流れ部分及び出口流れ部分を備える、請求項９に記載のプレート熱交換器。
【請求項１１】
前記各流体流路の入口流れ部分が、それに隣接する各流体流路の別の入口流れ部分に隣接して配置される、請求項１０に記載のプレート熱交換器。
【請求項１２】
前記隣接する入口流れ部分が内壁により分離され、前記内壁を共有する、請求項１１に記載のプレート熱交換器。
【請求項１３】
前記各流体流路の出口流れ部分が、それに隣接する各流体流路の別の出口流れ部分に隣接して配置される、請求項１０に記載のプレート熱交換器。
【請求項１４】
前記隣接する出口流れ部分が内壁により分離され、前記内壁を共有する、請求項１３に記載のプレート熱交換器。
【請求項１５】
共に積み重なった複数の前記プレート熱交換器を更に備える、請求項１０に記載のプレート熱交換器。
【請求項１６】
前記各流体流路の入口流れ部分が、それに隣接して積み重なる各流体流路の別の入口流れ部分に隣接して配置される、請求項１５に記載のプレート熱交換器。
【請求項１７】
前記各流体流路の出口流れ部分が、それに隣接して積み重なる各流体流路の別の出口流れ部分に隣接して配置される、請求項１５に記載のプレート熱交換器。
【請求項１８】
前記フィンが、複数のＵ字型チャネを形成するように折り畳まれた単一の一体構造を備える、請求項９に記載のプレート熱交換器。
【請求項１９】
前記フィンが、複数の行及び複数の列を有する単一の一体構造を備える、請求項９に記載のプレート熱交換器。
【請求項２０】
前記複数の行が、隣接する行から少なくとも部分的にオフセットされている、請求項１９に記載のプレート熱交換器。
【請求項２１】
１つ又は複数の流体を冷却するための、飲料ディスペンサの内部又は近くで冷却媒体と熱接触して配置されたプレート熱交換器であって、共に積み重なった複数の前記プレート熱交換器を備え、前記プレート熱交換器のそれぞれが、
上部プレートと、
下部プレートと、
外部境界壁と、
前記上部プレートと前記下部プレートとの間に配置された複数の流体流路と、
前記複数の流体流路の内部に配置され、前記上部プレート及び前記下部プレートと熱接触しているフィンと、
を備える、プレート熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本開示は、２０１６年９月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／４００，７６０号に対する優先権及びその利益を主張し、同出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。本開示は更に、２０１７年１月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／４５１，４０３号に対する優先権及びその利益を主張し、同出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
分野
本開示は概して飲料に関し、より具体的にはプレートフィン熱交換器を用いて１つ又は複数の飲料成分を冷却するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
様々な種類の飲料ディスペンサが、炭酸飲料、水、及び他の飲料等の冷飲料を分配するために一般的に使用されている。特定の飲料ディスペンサは、所望の飲料をディスペンサから分配する前にディスペンサ内で飲料又は飲料原料、例えば、炭酸水、淡水、及びシロップを冷却するためのコールドプレートを備えることができる。コールドプレートは、複数のチューブ又はスリーブが内部に配置され、飲料原料が流動するように構成されたアルミニウム鋳物として形成可能であると一般的に言われている。コールドプレートは概して、飲料ディスペンサ内に配置し、ディスペンサのアイスビンと物理的に直接接触させることができる。例えば、コールドプレートは、アイスビンの下部を形成することができるか、又はアイスビンの下部周辺に配置することができる。飲料原料がコールドプレートのチューブ又はスリーブを通過する際、熱は、アイスビン内に含まれる原料と、コールドプレートと、氷との間で交換することができる。このように、飲料ディスペンサが購入者に冷飲料を提供するように、飲料原料は、ノズルを介して分配される前に、コールドプレート内で適切に冷却することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存のコールドプレートは、多くの種類の飲料原料の冷却に適しているが、得られる冷却の程度は、コールドプレートの熱伝達効率に応じて変化する場合がある。したがって、コールドプレートの熱伝達効率の増加が所望されている。更に、様々な原料を収容するために、コールドプレート構造の柔軟性の増加が所望されている。尚更、使用する材料を減少させることによるコールドプレートのコスト削減が、所望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概要
プレート熱交換器を本明細書に開示する。プレート熱交換器は、１つ又は複数の流体を冷却するために、飲料ディスペンサの内部又は近くで冷却媒体（氷等）と熱接触させて配置することができる。コールドプレートはまた、冷却媒体と熱接触することができ、これにより、コールドプレートを介して原料から熱を抽出することができる。例えば、冷媒は、コールドプレート内の多数の流路を通過することができる。コールドプレート熱交換器は、上部プレート、下部プレート、外部境界壁、及び上部プレートと下部プレートとの間に配置された流体流路を備えることができる。流体流路は、入口及び出口を備えることができる。フィンは、上部プレートから下部プレートにかけて流体流路内で、入口と出口との間に配置することができる。
【０００６】
以下の図面及び発明を実施するための形態を調べると、本開示の他の特徴及び態様は、当業者に明らかとなるか、又は明白になる。他の全ての特徴及び態様、並びに他のシステム、方法、及びアセンブリの実施形態は、発明を実施するための形態に含まれることを意図し、添付の特許請求の範囲内にあることを意図するものである。
【０００７】
図面の簡単な説明
発明を実施するための形態は、添付の図面を参照して記載されている。同じ参照番号を使用した場合は、類似又は同一の物品を示すことができる。様々な実施形態は、図面に示されるもの以外の要素及び／又は構成要素を利用することができ、いくつかの要素及び／又は構成要素は、様々な実施形態に存在しない場合がある。図中の要素及び／又は構成要素は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。本開示全体で、文脈に応じて、専門用語の単数形及び複数形を互換的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の１つ又は複数の実施形態に従うアイスビンに配置されたプレートフィン熱交換器を示す。
【図２】本開示の１つ又は複数の実施形態に従うプレートフィン熱交換器を示す。
【図３】本開示の１つ又は複数の実施形態に従うプレートフィン熱交換器を示す。
【図４】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、上部プレート及びフィンを省いたプレートフィン熱交換器を示す。
【図５】本開示の１つ又は複数の実施形態に従うフィンを示す。
【図６】本開示の１つ又は複数の実施形態に従うフィンを示す。
【図７】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、上部プレート及びフィンを省いたプレートフィン熱交換器を示す。
【図８】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、上部プレート及びフィンを省いたプレートフィン熱交換器を示す。
【図９】本開示の１つ又は複数の実施形態に従うプレートフィン熱交換器の積み重ねを示す。
【図１０】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、上部プレート及びフィンを省いたプレートフィン熱交換器を示す。
【図１１】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、上部プレート及びフィンを省いたプレートフィン熱交換器を示す。
【図１２】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、上部プレート及びフィンを省いたプレートフィン熱交換器を示す。
【図１３】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う熱交換器の上面図を示す。
【図１４】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、図１３のライン２−２に沿った部分横断面図を示す。
【図１５】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、図１３のライン３−３に沿った部分横断面図である。
【図１６】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う熱交換器の上面図を示す。
【図１７】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、図１６のライン５−５に沿った部分横断面図である。
【図１８】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う熱交換器の部分横断面図である。
【図１９】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う熱交換器の上面図である。
【図２０】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、図１９のラインＡ−Ａに沿った部分横断面図である。
【図２１】本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、図２０のラインＢ−Ｂに沿った部分横断面図である。
【図２２】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【図２３】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【図２４】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【図２５】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【図２６】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【図２７】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【図２８】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【図２９】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【図３０】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【図３１】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【図３２】飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態を対象とする。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
詳細な説明
プレートフィン熱交換器（及びプレートフィン熱交換器の個々の構成要素）の実施形態について以下に記載する。ある場合では、プレートフィン熱交換器は、コールドプレートであり得る。一例では、プレートフィン熱交換器は、水、炭酸水、マクロ原料、及び／又はマイクロ原料等の１つ又は複数の流体を冷却するために、飲料ディスペンサのアイスビン内に配置することができる。プレートフィン熱交換器は、飲料ディスペンサの内部又は近くでいかなる冷却媒体とも熱接触することができる。プレートフィン熱交換器を使用して、いかなる飲料成分も冷却することができる。プレートフィン熱交換器は、フィンを備え、その内部での流体流動の経路が決定しているため、アイスビン内の氷とプレートフィン熱交換器内を流動する流体との間の熱伝達を向上させることができる。
【００１０】
マクロ原料は、そのままの濃度（希釈なし）〜約６対１（ただし、一般的には約１０対１未満）の範囲内の再構成比を有することができると一般的に言われている。本明細書で使用される再構成比とは、希釈液（例えば、水又は炭酸水）対飲料原料の比率を指す。したがって、５：１の再構成比を有するマクロ原料とは、完成飲料中のマクロ原料全体に対して５の割合の希釈液と混合されるマクロ原料を指す。多くのマクロ原料は、約３：１〜５．５：１の範囲内の再構成比、例えば、４．５：１、４．７５：１、５：１、５．２５：１、及び５．５：１の再構成比を有することができる。マクロ原料には、甘味料、例えば、液糖、ＨＦＣＳ（「高果糖コーンシロップ（High Fructose Corn Syrup）」）、ＦＩＳ（「完全転化糖（Fully Inverted Sugar）」）、ＭＩＳ（「中間転化糖（Medium Inverted Sugar）」）、栄養性甘味料及び非栄養性甘味料、又は高甘味度甘味料のブレンドから構成される中間カロリー甘味料、並びに他のこのような栄養性甘味料を含むことができる。これらの甘味料は、特に約３５〜４５°Ｆの標準的な飲料分配温度に冷却された後、約１０：１超の濃度でポンピングして正確に測定することが困難である。エリスリトール甘味料は、飲料用の主要な甘味料源として使用された場合、マクロ原料甘味料とみなすことができるが、エリスリトールは典型的には、他の甘味料源とブレンドされ、より高い再構成比で溶液中で使用されることになり、このため、以下で説明するマイクロ原料とみなすことができる。また、マクロ原料には、濃縮抽出物、ピューレ、及び同様の種類の原料を含むこともできる。他の原料には、従来のＢＩＢ（「バッグインボックス（bag-in-box）」）フレーバーシロップ（例えば、COCA-COLAバッグインボックスシロップ）、ジュース濃縮物、乳製品、大豆、及び米の濃縮物を含むことができる。同様に、マクロ原料ベースの製品には、甘味料、及び香味料、酸、並びに飲料シロップの他の一般的な成分を含むことができる。糖、ＨＦＣＳ、又は他のマクロ原料ベースの製品を含む飲料シロップは概して、ディスペンサから離れた従来のバッグインボックス容器に保存することができる。冷却した場合のマクロ原料の粘度は、約１〜約１０，０００センチポアズの範囲内、一般的には１００センチポアズ超程度であり得る。本明細書では、他の種類のマクロ原料を使用することもできる。
【００１１】
マイクロ原料は、約１０：１及びより大きな範囲の再構成比を有することができる。具体的には、多くのマイクロ原料は、約２０：１〜５０：１、２０：１〜１００：１、２０：１〜３００：１以上の範囲内の再構成比を有することができる。マイクロ原料の粘度は、典型的には、約１〜約６センチポアズ程度の範囲内であるが、この範囲から変化する場合がある。マイクロ原料の例には、天然香味料又は人工香味料、香味添加物、天然着色料又は人工着色料、人工甘味料（強力なもの、非栄養性のもの、又は別のもの）、消泡剤、非栄養性原料、酸味、例えば、クエン酸又はクエン酸カリウムを制御するための添加物、機能性添加物、例えば、ビタミン、ミネラル、ハーブ抽出物、機能性食品、及び一般用（さもなければ別の）医薬品、例えば、プソイドエフェドリン、アセトアミノフェン、並びに同様の種類の原料が含まれる。食用酸濃縮物、例えば、リン酸、クエン酸、リンゴ酸、又は他のこのような一般的な任意の食用酸を含む様々な酸をマイクロ原料で使用することができる。様々な種類のアルコールを、マクロ原料又はマイクロ原料のいずれかとして使用することができる。マイクロ原料は、液体、気体、又は粉末の形態（及び／又はそれらの組み合わせ、例えば、様々な媒体の可溶性原料及び懸濁状原料、例えば、水、有機溶媒、及び油）であってもよい。本明細書では他の種類のマイクロ原料を使用することができる。
【００１２】
典型的には、完成飲料製品用のマイクロ原料には、完成飲料の香気成分を構成する別個に保存された非甘味料飲料成分濃縮物が含まれる。非甘味料飲料成分濃縮物は、完成飲料の主要な甘味料源として機能せず、甘味料無添加であるが、一部の非甘味料飲料成分濃縮物は甘味香気成分又は香気成分を有することができ、これらは濃縮物の甘味として知覚される。これらの非甘味料飲料成分濃縮物には、香味料の食用酸濃縮物及び食用酸分解性（又は非酸性）濃縮物成分、例えば、共同所有された米国特許出願第１１／２７６，５５３号（発明の名称「Methods and Apparatus for Making Compositions Comprising and Acid and Acid Degradable Component and/or Compositions Comprising a Plurality of Selectable Components」）（この全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載のものを含むことができる。上述の通り、マイクロ原料は、約１０対１及びより大きな範囲の再構成比を有することができ、この場合、完成飲料の香気成分を構成する別個に保存された非甘味料飲料成分濃縮物用のマイクロ原料は、典型的には、５０：１、７５：１、１００：１、１５０：１、３００：１以上の範囲の再構成比を有する。
【００１３】
例えば、コーラ完成飲料の非甘味料香気成分は、別個に保存された第１の非甘味料飲料成分濃縮物及び第２の非甘味料飲料成分濃縮物から得ることができる。第１の非甘味料飲料成分濃縮物は、コーラ完成飲料の食用酸濃縮物成分、例えば、リン酸を含むことができる。第２の非甘味料飲料成分濃縮物は、第１の非甘味料成分濃縮物に別個に保存されたリン酸又は他の食用酸濃縮物成分と共に保存された場合に非甘味料飲料成分濃縮物と反応し、非甘味料飲料成分濃縮物の味及び貯蔵期限に影響を及ぼすコーラ完成飲料の食用酸分解性濃縮物成分、例えば、香味油を含むことができる。第２の非甘味料飲料成分濃縮物は、第１の非甘味料飲料成分濃縮物の食用酸濃縮物成分（例えば、リン酸）を含まないが、依然として高酸飲料成分溶液（例えば、ｐＨ４．６未満）であることができる。
【００１４】
完成飲料は、完成飲料の酸濃縮物成分以外の香味料の複数の非甘味料濃縮物成分を有することができる。例えば、チェリーコーラ完成飲料の非甘味料香気成分は、上記例で説明した別個に保存された非甘味料飲料成分濃縮物、及びチェリーの非甘味料成分濃縮物から得ることができる。チェリーの非甘味料成分濃縮物は、チェリーコーラ完成飲料用レシピと一致する量で分配することができる。このようなレシピでは、チェリーの非甘味料成分濃縮物を含む他の完成飲料用の他のレシピよりも、チェリーの非甘味料成分濃縮物の量が多い、少ない、又は他のレシピと同じであってもよい。例えば、各完成飲料バージョンに対して最適な味プロファイルを提供するために、チェリーコーラ完成飲料用レシピで規定されるチェリーの量は、チェリーレモンライム完成飲料用レシピで規定されるチェリーの量より多くてもよい。このようなレシピに基づく香味料バージョンの完成飲料は、下記のような香味添加物又はフレーバーショットを添加したものとは対照的なものとなる。
【００１５】
完成飲料製品の他の典型的なマイクロ原料には、マイクロ原料甘味料を含むことができる。マイクロ原料甘味料には、高甘味度甘味料、例えば、アスパルテーム、Ａｃｅ−Ｋ、ステビオール配糖体（例えば、Ｒｅｂ  Ａ、Ｒｅｂ  Ｍ）、スクラロース、サッカリン、又はそれらの組み合わせを含むことができる。また、マイクロ原料甘味料は、１つ若しくは複数の他の甘味料源と組み合わせて分配された場合、又はエリスリトールと１つ若しくは複数の高甘味度甘味料とのブレンドを単一の甘味料源として使用する場合、エリスリトールを含むことができる。
【００１６】
完成飲料製品を補完するための他の典型的なマイクロ原料には、マイクロ原料香味添加物を含むことができる。マイクロ原料香味添加物には、ベースの飲料の香味料に添加することができる追加の香味料オプションを含むことができる。マイクロ原料香味添加物は、非甘味料飲料成分濃縮物であってもよい。例えば、ベースの飲料は、コーラ風味の飲料であってよく、一方でチェリー、ライム、レモン、オレンジ等は、コーラ飲料に香味添加物（フレーバーショットと称される場合がある）として添加されてもよい。レシピに基づく香味料バージョンの完成飲料とは対照的に、完成飲料を補完するために添加するマイクロ原料香味添加物の量は、異なる完成飲料間で一致する場合がある。例えば、香味添加物又はフレーバーショットとしてコーラ完成飲料に含まれるチェリーの非甘味料成分濃縮物の量は、香味添加物又はフレーバーショットとしてレモンライム完成飲料に含まれるチェリーの非甘味料成分濃縮物の量と同じであってもよい。更に、レシピに基づく香味料バージョンの完成飲料は、単一の完成飲料選択アイコン又はボタン（例えば、チェリーコーラアイコン／ボタン）により選択可能である一方、香味添加物又はフレーバーショットは、完成飲料選択アイコン又はボタンに追加する補完的な選択肢である（例えば、コーラアイコン／ボタン選択にチェリーアイコン／ボタン選択が続く）。
【００１７】
一般的に理解されているように、このような飲料選択は、飲料ディスペンサ上のタッチスクリーンユーザインターフェース又は他の典型的な飲料ユーザインターフェース選択機構（例えば、ボタン）を介して行うことができる。飲料ディスペンサが、タッチスクリーンユーザインターフェース上の別個の分配ボタンを介して、又は別個の注出機構、例えば注出ボタン（電気機械的、静電容量式タッチ、又は別の方法）若しくは注出レバーとのインタラクションを介して、更に分配コマンドを受信したときに、任意の選択された香味添加物を含む選択された飲料を分配することができる。
【００１８】
従来の完成飲料のＢＩＢフレーバーシロップ送達では、完成飲料の甘味料、香味料、及び酸の全てを含有するマクロ原料フレーバーシロップは、希釈液源、例えば、淡水又は炭酸水と、約３：１〜６：１の希釈液対シロップの比で混合される。対照的に、完成飲料のマイクロ原料送達では、完成飲料の甘味料及び非甘味料飲料成分濃縮物は全て、別個に保存され、完成飲料の分配時にノズル周辺で一緒に混合される。このようなマイクロ原料の分配に適した例示的なノズルには、共同所有された米国仮特許出願第６２／４３３，８８６号（発明の名称「Dispensing Nozzle Assembly」）、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１５／０２６６５７号（発明の名称「Common Dispensing Nozzle Assembly」）、米国特許第７，８６６，５０９号（発明の名称「Dispensing Nozzle Assembly」）、又は米国特許第７，５７８，４１５号（発明の名称「Dispensing Nozzle Assembly」）（これらは全て、全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるものが含まれる。
【００１９】
飲料ディスペンサは動作中に、上述のマクロ原料又はマイクロ原料源のいずれか１つ又は複数から完成飲料を分配することができる。例えば、従来の完成飲料のＢＩＢフレーバーシロップ送達と同様に、完成飲料を製造するために、マクロ原料フレーバーシロップを、希釈液源、例えば、淡水又は炭酸水と共に分配することができる。更に、飲料ディスペンサが提供する飲料の種類を増やすために、従来のＢＩＢフレーバーシロップを、希釈液及び１つ又は複数のマイクロ原料香味添加物と共に分配することができる。
【００２０】
完成飲料の２つ以上の非甘味料飲料成分濃縮物のそれぞれを甘味料及び希釈液と共に別個に分配することにより、マイクロ原料ベースの完成飲料を分配することができる。甘味料はマクロ原料甘味料又はマイクロ原料甘味料であってよく、希釈液は水又は炭酸水であってもよい。例えば、コーラ完成飲料の食用酸濃縮物成分、例えばリン酸、コーラ完成飲料の食用酸分解性濃縮物成分、例えば香味油、マクロ原料甘味料、例えば、ＨＦＣＳ、及び炭酸水を別個に分配することにより、マイクロ原料ベースのコーラ完成飲料を分配することができる。別の例では、ダイエットコーラ完成飲料の食用酸濃縮物成分、ダイエットコーラ完成飲料の食用酸分解性濃縮物成分、マイクロ原料甘味料、例えば、アスパルテーム又はアスパルテームブレンド、及び炭酸水を別個に分配することによって、マイクロ原料ベースのダイエットコーラ完成飲料を分配することができる。更なる例として、中間カロリーコーラ完成飲料の食用酸濃縮物成分、中間カロリーコーラ完成飲料の食用酸分解性濃縮物成分、減少量のマクロ原料甘味料、減少量のマイクロ原料甘味料、及び炭酸水を別個に分配することによって、中間カロリーマイクロ原料ベースのコーラ完成飲料を分配することができる。減少量のマクロ原料及びマイクロ原料甘味料とは、コーラ完成飲料及びダイエットコーラ完成飲料で使用されるマクロ原料又はマイクロ原料甘味料の量と比較したものを意味する。最後の例として、補完的に香味付けされたマイクロ原料ベースの飲料、例えば、オレンジフレーバーショットを有するチェリーコーラ飲料又はコーラ飲料は、香味付けされたコーラ完成飲料の食用酸濃縮物成分、香味付けされたコーラ完成飲料の食用酸分解性濃縮物成分、１つ又は複数の非甘味料マイクロ原料香味添加物（レシピに基づく香味料バージョンの完成飲料又はフレーバーショットのいずれかとして分配される）、甘味料（マクロ原料甘味料、マイクロ原料甘味料、又はそれらの組み合わせ）、及び炭酸水を個別に分配することによって、分配することができる。上記例は、炭酸飲料用に提供されているが、炭酸水を淡水で置き換えることで、非炭酸飲料にも適用することができる。
【００２１】
様々な原料を、飲料ディスペンサにより連続注出モードで分配することができる。この場合、所与の流速の飲料に対する適切な割合（例えば、所定の比率）の適切な原料が分配される。言い換えると、所定量の原料を組み合わせる従来のバッチ操作とは対照的に、飲料ディスペンサにより、任意の体積で注出される原料が正確な比率で連続的に混合及び流動される。この連続混合及び流動の方法は、飲料サイズボタンを選択して、それぞれの飲料サイズに対する所定の分配時間を設定することにより選択される特定サイズの飲料の分配に適用することができる。
【００２２】
図１は、プレートフィン熱交換器１００を示す。プレートフィン熱交換器１００は、飲料ディスペンサのアイスビン１０１内に配置することができる。ある場合では、プレートフィン熱交換器１００は、アイスビン１０１の下部１０３に配置することができる。このように、氷１０２は、プレートフィン熱交換器１００の上部上に配置することができる。氷１０２は、プレートフィン熱交換器１００から、その内部を流動する１つ又は複数の流体を冷却するために熱を抽出することができる。
【００２３】
図２及び図３に示すように、プレートフィン熱交換器１００は、上部プレート１０４、下部プレート１０６、及び外部境界壁１０８を備えることができる。上部プレート１０４は、下部プレート１０６から間隔を空けることができる。ある場合では、外部境界壁１０８は、少なくとも部分的に、バー等により形成することができる。外部境界壁１０８は、相対的なものである。すなわち、ある場合では、外部境界壁１０８は、プレートフィン熱交換器１００の周囲で延在して、上部プレート１０４と下部プレート１０６と外部境界壁１０８との間に集合的にエンクロージャー１１０を形成することができる。他の場合では、外部境界壁１０８はエンクロージャー１１０内に配置され、流体流路１１２を囲むことができる。ある場合では、エンクロージャー１１０は密封することができる。
【００２４】
流体流路１１２は、上部プレート１０４と下部プレート１０６との間に形成することができる。図４は、上部プレート１０４及びフィン１１８（以下で考察する）を省いたプレートフィン熱交換器１００の上面図を概略的に示す。図４に示すように、流体流路１１２は、入口１１４及び出口１１６を備えることができる。ある場合では、フィン１１８は少なくとも部分的に、入口１１４と出口１１６との間に配置することができる。入口１１４は、流体導管１１７を経由して流体１１５（例えば、水、炭酸水、マクロ原料、及び／又はマイクロ原料）と連通することができる。入口１１４及び出口１１６は、プレートフィン熱交換器１００の同じ側、又はプレートフィン熱交換器１００の反対側に配置することができる。このように、流体１１５は、入口１１４から出口１１６まで流体流路１１２に沿って流動することができる。流体は、入口１１４から出口１１６まで流動する際、アイスビン１０１からの氷１０２による熱伝達により冷却させることができる。以下でより詳細に考察するように、ある場合では、プレートフィン熱交換器１００は、エンクロージャー１１０内に複数の流体流路１１２を備えることができる。同じ又は異なる流体が、流体流路１１２内を流動することができる。
【００２５】
図２及び図３に戻ると、流体流路１１２での熱伝達を向上させるために、フィン１１８は、上部プレート１０４と下部プレート１０６との間の流体流路１１２内で配置することができる。例示的な一実施形態では、フィン１１８は、上部プレート１０４及び下部プレート１０６と面接触することができる。ある場合では、フィン１１８は、流体流路１１２全体に沿って入口１１４と出口１１６との間に配置することができる。他の場合では、フィン１１８は、流体流路１１２の一部に沿って入口１１４と出口１１６との間に配置することができる。フィンのスペース及び厚さは、様々な冷却要件に応じて調整することができる。
【００２６】
例示的な一実施形態では、図３及び図５に示すように、フィン１１８は、複数のチャネル１２０を形成する複数の折り畳みを有する単一の一体構造であってもよい。ある場合では、チャネル１２０はＵ字型であってもよい。例えば、フィン１１８は波形パネルであってもよい。このように、流体１１５は、チャネル１２０を介して、流体流路１１２内を入口１１４から出口１１６まで流動することができる。ある場合では、チャネル１２０の形状に起因して、フィン１１８は、上部パネル１０４と接触する上壁１２２、下部パネル１０６と接触する下壁１２４、及び上壁１２２から下壁１２４まで延在する内壁１２６を備えることができる。チャネル１２０により、その内部の流体流動による熱伝達をより大きくするために、表面積を増加させることができる。また、フィン１１８は、上部プレート１０４と下部プレート１０６との間の熱伝導率を増加させることができる。
【００２７】
別の実施形態では、図６に示すように、フィン１１８は、複数の行１２８及び複数の列１３０を有する単一の一体構造を備えることができる。ある場合では、行１２８は、隣接する行１２８から少なくとも部分的にオフセットされていてもよい。すなわち、行１２８は、千鳥状であってもよい。行１２８のオフセットは均一又は不均一であってもよい。行１２８のオフセットにより、流体流路１１２内の乱流が増加し、これにより熱伝達が増加し得る。流体１１５は、矢印１３２が示す方向又は矢印１３４が示す方向に流動することができる。オフセットされた行１２８に起因して、開口１３６が、行１２８と列１３０との間に形成され得る。これにより、任意の方向への流体の流動が可能になる。オフセットされた行１２８に形成された歪曲した経路により、流体流動内で乱流が生じ、これにより熱伝達が増加し得る。更に、異なる種類及び形状のフィン（例えば、ルーバー状、ランス状、波状等）を使用して、熱伝達を増加させることができる。
【００２８】
図４に戻ると、ある場合では、リブ１３８（又は分割バー）を、上部プレート１０４と下部プレート１０６との間の流体流路１１２内に配置することができる。リブ１３８は、流体流路１１２を第１の部分１４０と第２の部分１４２とに分割することができる。このような場合、入口１１４を第１の部分１４０に配置することができ、出口１１６を第２の部分１４２に配置することができる。フィン１１８を、第１の部分１４０、第２の部分１４２、又はそれらの組み合わせに配置することができる。ある場合では、第１のフィンは、第１の部分に少なくとも部分的に配置することができ、第２のフィンは、第２の部分１４２に少なくとも部分的に配置することができる。リブ１３８は、流体流路１１２を実質的にＵ字型となるように区分することができる。このような場合、流体流路１１２の第１の部分１４０における第１の流れ方向１４４は、流体流路１１４の第２の部分１４２における第２の流れ方向１４６とは逆であってもよい。リブ１３８は、プレートフィン熱交換器１００の全長にわたって延在しなくてもよい。代わりに、リブ１３８は、プレートフィン熱交換器１００の一端から他方まで部分的に延在してもよい。リブ１３８は、開口１４８に延在しなくてもよい。入口１１４及び出口１１６は、リブ１３８の反対側に配置することができる。このように、流体は、第１の部分１４０内の第１の流れ方向１４４の入口１１４から、開口１４８に流動することができ、ここで流体は、出口１１６に向かって反対方向１４６に方向転換することができる。
【００２９】
任意の数のリブ１３８を使用することができる。他の場合、リブ１３８は除外してもよい。複数のリブ１３８を使用する場合、流体流路１１２を３つ以上の部分に区分することができる。バーフレームアセンブリ及びヘッダを使用して、様々な流路を形成することができる。
【００３０】
図４、図７、図８、及び図１０〜図１２に示すように、プレートフィン熱交換器１００は、上部プレート１０４と下部プレート１０６との間に配置された複数の流体流路１１２を備えることができる。流体流路１１２のそれぞれは、入口流れ部分１５０及び出口流れ部分１５２を備えることができる。入口流れ部分１５０及び出口流れ部分１５２はそれぞれ、リブ１３８により区分された第１の部分１４０及び第２の部分１４２に対応することができる。ある場合では、入口流れ部分１５０は、出口流れ部分１５２よりも比較的温かい流体流動を含むことができる。すなわち、プレートフィン熱交換器１００内の流体１１５は典型的には、入口１１４では、１１６を出るときよりも温かい。流体１１５は典型的には、流体流路１１２に沿って入口１１４から出口１１６まで流動する際、徐々に冷たくなる。その結果、入口流れ部分１５０を、隣接する流体流路１１２の出口流れ部分１５２に隣接させて配置することが望ましくない場合がある。このような流体流動の配置により、熱伝達を減少させることができる。したがって、図７、図８、及び図１１に示すように、各流体流路１１２の入口流れ部分１５０は、それに隣接する各流体流路１１２の別の入口流れ部分１５０に隣接させて配置することができる。隣接する入口流れ部分１５０は、内壁１５４により分離することができ、またこれを共有することができる。同様に、図４、図８、及び図１２に示すように、各流体流路１１２の出口流れ部分１５２は、それに隣接する各流体流路１１２の別の出口流れ部分１５２に隣接させて配置することができる。隣接する出口流れ部分１５２は、内壁１５４により分離することができ、またこれを共有することができる。このように、隣接する入口流れ部分１５０又は隣接する出口流れ部分１５２の間の内壁１５４を介して交換されたいかなる熱も、最小限のものであり得るか、又はプレートフィン熱交換器１００の全体の熱伝達に最小限の影響を及ぼし得る。
【００３１】
図９は、共に積み重なった複数のコールドプレート熱交換器１００を示す。このような構造では、各流体流路１１２の入口流れ部分１５０は、それに隣接して積み重なる各流体流路１１２の別の入口流れ部分１５０に隣接させて（その上に及び／又は下に）配置することができる。同様に、各流体流路１１２の出口流れ部分１５２は、それに隣接して積み重なる各流体流路１１２の別の出口流れ部分１５２に隣接させて（その上に及び／又は下に）配置することができる。
【００３２】
図１０は、複数の流体流路１１２を使用する特定の流体１１５を示す。例えば、導水管１５８は、第１の入口導管１６０及び第２の入口導管１６２に分かれることができる。入口導管１６０及び１６２のそれぞれは、流体流路１１２の各入口１１４と関連する。この特定の実施形態では、各流体流路１１２の出口流れ部分１５２が互いに隣接して配置されるように、各入口１１４は、コールドプレート熱交換器１００の両側で間隔を置くことができる。このように、隣接する出口流れ部分１５２間の内壁１５４を介して交換されたいかなる熱も、最小限のものであり得るか、又はプレートフィン熱交換器１００の全体の熱伝達に最小限の影響を及ぼし得る。他の実施形態では、各流体流路１１２の入口流れ部分１５０が互いに隣接して配置されるように、各入口１１４は、互いに隣接させて配置することができる。このように、隣接する入口流れ部分１５０間の内壁１５４を介して交換されたいかなる熱も、最小限のものであり得るか、又はプレートフィン熱交換器１００の全体の熱伝達に最小限の影響を及ぼし得る。
【００３３】
図１３〜図２１は、飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態に関する。飲料業界で使用するベイパーチャンバスタイルの熱交換器は、冷却すべき液体を含有する複数のチューブ、ヒートシンク表面（水浴若しくは氷のプレート、別のチュービングセット、又はこれらの任意の組み合わせであってもよい）、及び熱輸送機構（エチルアルコール等の食品安全化合物が好ましい）を伴う。
【００３４】
飲料分配装置内では、カーボネータを使用して水と炭酸ガスを合わせて炭酸水を生成することができる。炭酸水は、カーボネータのスタイルに応じて、高圧且つ常温のもの（この場合、二酸化炭素がガスに導入されている）、又は低温のもの（別名「冷炭酸化」）（この場合、二酸化炭素が様々な機構を介して冷水（３２〜３４Ｆが好ましい）に導入されている）であってもよい。冷炭酸化では、炭酸化プロセスに、常温炭酸化の場合よりも低圧のＣＯ２を使用することができる。
【００３５】
コールドカーボネータは、従来のコールドプレートと近接しているか又は接触していることが多い。ベイパーチャンバコールドプレート内では、１つ又は複数の流体を含むチューブにＣＯ２ラインを配管して、コールドプレートに不可欠なカーボネータを形成することができる。カーボネータをベイパーチャンバコールドプレートに一体化させることにより、低コスト且つ効率的な冷炭酸化システムを提供する。
【００３６】
ベイパーチャンバ内の相変化冷媒は概して、カーボネータからアイスビン内の氷へと熱を伝達する。カーボネータは、ベイパーチャンバ内に設置するか、又はベイパーチャンバから離して設置することができ、また熱サイフォンを介してベイパーチャンバと接続させることができる。また、ＣＯ２を予め冷却して、その密度を増加させ、炭酸化工程中に熱が水に導入されるのを最小限に抑えることができる。
【００３７】
図１３〜図１５を参照すると、ベイパーチャンバコールドプレート１０は、剛性シェル２０により全ての側面に接続させることができる。ベイパーチャンバコールドプレート１０は、任意の数の原料冷却回路を備えることができる。例えば、原料回路３０は、ベイパーチャンバコールドプレートの外側のフィッティング３１で始まり、ベイパーチャンバコールドプレート内部を横断することができ、ベイパーチャンバコールドプレートの外側のフィッティング３２で終わることができる。ベイパーチャンバコールドプレートはまた、カーボネータ４０を備えることができる。カーボネータは、冷却前回路５０及び冷却後回路６０で配管することができる。冷却前回路５０は、ベイパーチャンバコールドプレートの外側に設置されたフィッティング５１で始まり、ベイパーチャンバコールドプレートの内部を横断し、カーボネータ４０のフィッティング５２で終わることができる。冷却後回路６０は、カーボネータ４０のフィッティング６１で始まり、ベイパーチャンバコールドプレートの内部を横断し、ベイパーチャンバコールドプレート１０の外側のフィッティング６２で終わることができる。
【００３８】
ベイパーチャンバ内部の全ての熱成分が相変化冷媒の液相と熱的に連通するように、ベイパーチャンバは水平面２６にある量の相変化冷媒２５を含むことができる。
【００３９】
カーボネータ４０は、一端に設置されたネック４３を備えることができる。ネック４３は、ボトルの開口端に類似し得る。ネック４３は、ストッパー７０で塞ぐことができる。ストッパー７０は、高レベルプローブ７１及び低レベルプローブ７２を備えることができる。レベルプローブ７１及び７２は、カーボネータ４０内の水４５の水平面４６を測定することができる。カーボネータ４０は、大部分がベイパーチャンバの内側にあるように設置することができるが、一端がシェル２０を通って延在することができ、それにより、ストッパー７０とプローブ７１及び７２とは、ベイパーチャンバカーボネータ１０の外側から容易に接近することができるようになる。カーボネータ４０の露出端に設置可能なチューブ４４を介して、ＣＯ２をカーボネータに導入することができる。
【００４０】
カーボネータ４０は動作中、実質的に冷媒（２５）に浸される。熱はカーボネータ４０から冷媒２５に伝達される。これにより冷媒が沸騰して蒸発する。その後、蒸気形態の冷媒は、ベイパーチャンバの頂部で凝縮することができ、これにより、ベイパーチャンバコールドプレートの上部の氷に熱が伝達される。
【００４１】
図１６及び図１７を参照すると、ＣＯ２は、カーボネータ４０に導入する前に、ベイパーチャンバコールドプレート内で予め冷却することができる。ＣＯ２冷却前回路８０は、ベイパーチャンバコールドプレート１０の外側に設置されたフィッティング８１で始まり、ベイパーチャンバコールドプレートの内部を横断し、カーボネータ４０のフィッティング８２で終わることができる。ＣＯ２を予め冷却することにより、その密度を増加させ、炭酸化プロセス中に熱が水に導入されるのを最小限に抑えることができる。
【００４２】
図１８を参照すると、カーボネータ２００は、ベイパーチャンバコールドプレート１０から離して設置することができる。冷媒回路２０２は、冷媒水平面２６の下に設置されたフィッティング２０４で始まることができる。冷媒回路２０２は、カーボネータ２００の下部に下ることができる。冷媒回路２０２は、カーボネータ２００との熱接触部２０６の廻り路を介して上ることができる。熱接触部２０６の上り廻り路は、例えば、螺旋状であり得る。冷媒回路２０２は、冷媒水平面２６の上に設置されたフィッティング２０８でベイパーチャンバコールドプレート１０に戻ることができる。
【００４３】
冷媒回路２０２は動作中、熱サイフォンとして動作することができる。液体冷媒は、重力により、ベイパーチャンバコールドプレート１０の内部からフィッティング２０４を通って、冷媒回路２０２の下方に、上り廻り路２０６中で冷媒がカーボネータ２００と熱接触するまで移動することができる。この場合、冷媒２５は、カーボネータ２００から熱を吸収して沸騰し始める。上り廻り路２０６中で気泡が生じる。上り廻り路２０６の終わりまでに、冷媒２５は全て蒸発し、冷媒の気相が、冷媒回路２０２を介してフィッティング２０８を通ってベイパーチャンバコールドプレート１０の内部に戻る。その後、蒸気形態の冷媒は、ベイパーチャンバコールドプレートに戻ったとき、ベイパーチャンバコールドプレートの頂部で凝縮することができ、それにより、ベイパーチャンバコールドプレートの上部の氷に熱が伝達される。カーボネータ２００及び冷媒回路２０２は絶縁することができる。
【００４４】
図１９〜図２１は、熱パイプが連結したプレート熱交換器３００を示す。熱パイプが連結したプレート熱交換器３００は、従来の鋳造アルミニウムコールドプレートの低コスト代替物であることが示されている。熱交換器３００は、アイスビン３０２の下部に設置することができ、傾斜上面３０４を備えることができる。上面３０４は氷３０６と接触することができる。氷３０６は、融解すると、コールドプレートの上面３０４の下方に流動し、傾斜の上部で、アイスビン３０２内に設置された従来の氷処理機構（図示せず）により、連続して追加の氷で置き換えられる。
【００４５】
熱パイプが連結したプレート熱交換器３００の下部部分は、チャネル３０８を備えることができ、これを介して、冷却される飲料原料が分配前に流動する。原料が流動するチャネル３０８が冷媒３１０の液相に連続して曝露されるように、熱交換器３００の内部には十分な相変化冷媒３１０を含むことができる。概略図ではチャネルは単層で示されているが、チャネルは、液体冷媒が原料チャネルの全ての層に浸透するように設計された多層で配置することができる。冷媒の種類及び熱交換器の内圧は、３３°Ｆ〜３５°Ｆ（．５６℃〜１．６７℃）の範囲内で相変化が生じるように選択することができる。一例では、冷媒は、約２８ｐｓｉでＲ１３４ａであってもよい。従来の冷却システムで使用される全密閉型圧縮機と同様に、ポート（図示せず）を介してシステムを充電することができる。
【００４６】
最初は温かい飲料原料は、チャネル３０８を介して流動するとき、チャネル壁を介して廃熱され、この熱を冷媒３１０が吸収する。これにより、冷媒３１０が沸騰して気化する。気化した冷媒は上昇して熱交換器３００の内部の上面３１２と接触し、ここで蒸気が上面３０４を介して廃熱され、この熱を氷３０６が吸収する。これにより、氷が融解し、気化した冷媒が液体に凝縮される。液体冷媒は、重力により、熱交換器３００の下部部分に戻り、このサイクルが連続して繰り返される。熱交換器の上面にわたる相変化に起因して、熱交換器の上面の温度は実質的に均一となる。
【００４７】
熱交換器のプレート３１４は、飲料原料と適合する金属（例えば、３０４ステンレス鋼）からプレス加工することができる。プレート３１４は、飲料原料と不適合であり得る材料を導入しないプロセスにより組み立てることができる。このようなプロセスの一例は、拡散接合３１６となる。熱交換器の下部表面は、チャネルを介した飲料原料の流動を容易にするために、チャネルと整列させた複数のポート（例えば、入口３１８及び出口３２０）を備えることができる。
【００４８】
原料冷却チャネル３０８は、プレス加工されて接合されたチャネルとして示されているが、原料チャネルは、他の方法、例えば、プレス加工されたチャネルの代わりにチューブを使用することにより形成することができる。
【００４９】
このように、図１３〜図２１は、熱交換器の少なくとも１つの寸法に沿って延在する複数の流体チャネルを備える熱交換器であって、各流体チャネルが流体入口及び流体出口を備える、熱交換器を開示する。熱交換器はまた、複数の流体チャネル周辺の領域を囲繞する熱交換器の上面を備えることができる。更に、熱交換器は、複数の流体チャネルを通過する流体から廃棄された熱を吸収するように適合させた領域内の動作流体を含むことができる。
【００５０】
動作流体は更に、熱交換器の上面を介して廃熱するように適合させることができる。動作流体はまた、複数の流体チャネルを通過する流体から廃棄された熱の吸収時に沸騰するように適合させることができ、また、動作流体は、上面を介した廃熱時に凝縮するように適合させることができる。動作流体及び領域の内圧により、約３３〜４０°Ｆでの動作流体の沸騰を容易にすることができる。
【００５１】
複数の流体チャネルは、第２の層に固定された第１の層から形成することができる。第１の層は、複数の流体チャネルのそれぞれの体積及び流路を規定し、第２の層は、複数の流体チャネルのそれぞれの流体入口及び流体出口を含む。熱交換器は、熱交換器の上面及び複数の流体チャネル周辺の領域を規定する第３の層を備えることができる。第３の層は、第１の層の上部に固定されている。第１の層、第２の層、及び第３の層は、プレス加工された鋼プレートであってもよく、拡散接合により互いに固定することができる。第１の層は更に、第２の層と接触するための、各流体チャネル周辺の接触面を規定することができる。
【００５２】
複数の流体チャネルはチューブであってもよい。領域には、複数の流体チャネルの上面を含むことができる。上面は傾斜上面であってもよい。
【００５３】
熱交換器は更に、動作流体と熱的に連通するカーボネータを備えることができる。複数の流体チャネルのうちの１つは、カーボネータへの入口で終わる静水冷却前回路を備えることができる。複数の流体チャネルのうちの１つは、カーボネータの出口で始まる炭酸水冷却後回路を備えることができる。複数の流体チャネルのうちの１つは、カーボネータへの入口で終わるＣＯ２冷却前回路であってもよい。カーボネータは、実質的に動作流体に浸されていてもよい。カーボネータの１つ又は複数の表面は、動作流体と流体接触していなくてもよい。カーボネータの垂直最表面は、動作流体と流体接触していなくてもよい。カーボネータは、領域内で水平に方向付けることができる。動作流体は、カーボネータと熱接触しているチューブ内にあってもよい。カーボネータは、領域内の動作流体の流体水平面の下に配置することができる。チューブは、動作流体の流体水平面の下の先端の領域内に入口を備えることができる。チューブは、動作流体の流体水平面の上の先端の領域内に出口を備えることができる。チューブは、カーボネータの下部からカーボネータの上部まで熱接触経路を辿ることができる。カーボネータは、垂直に方向付けることができる。
【００５４】
図１３〜図２１はまた、複数の流体チャネルそれぞれに対する流体入口及び流体出口を有する第１の層を備える熱交換器を開示することができる。熱交換器はまた、第１の層の上部に固定された第２の層を備えることができる。第２の層は、複数の流体チャネルの体積及び流路を規定する複数のトラフを備える。更に、熱交換器は、第２の層の上部に固定された第３の層を備えることができる。第３の層は、複数のトラフを囲繞して囲繞された領域を規定するように寸法決定されたビンを備える。
【００５５】
熱交換器は更に、複数の流体チャネルを通過する流体から廃棄された熱を吸収するように適合させた囲繞された領域内に位置する動作流体を含むことができる。動作流体は更に、熱交換器の第３の層の上面を介して廃熱するように適合させることができる。動作流体は、複数の流体チャネルを通過する流体から廃棄された熱の吸収時に沸騰するように適合させることができ、また、動作流体は、第３の層の上面を介した廃熱時に凝縮するように適合させることができる。動作流体及び領域の内圧により、華氏約３３度〜４０度での動作流体の沸騰を容易にすることができる。動作流体は、約２８ｐｓｉでＲ１３４ａであってもよい。
【００５６】
第３の層の上面は、傾斜面であってもよい。第１の層、第２の層、及び第３の層のそれぞれは、第１の層、第２の層、及び第３の層のそれぞれを一緒に流動して封止するためのフランジを備えることができる。第２の層は更に、複数のトラフそれぞれの周辺に又はその間に接触面を備えることができ、接触面は、第２の層を第１の層の上部に流動して封止するように適合されている。第１の層、第２の層、及び第３の層は、鋼プレートであってもよく、拡散接合により互いに固定することができる。第３の層は、囲繞された領域に動作流体を充填するように適合させたポートを備えることができる。
【００５７】
図２２〜図２６は、飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器の追加の実施形態に関する。典型的には、コールドプレートは、アルミニウムブロックに不動態化ステンレス鋼鋳造物のチューブを備えることができ、これが、ファウンテン飲料マシンで氷を使用してマクロ流体を冷却するための基礎となり得る。
【００５８】
コールドプレートは、次の機能を提供する。（１）マクロ流体からコールドプレートの氷で冷却された表面に熱を伝達すること、（２）氷が融解して排水されるまでの管理、（３）氷側とマクロ流体側の両方にＮＳＦの要件に対する清掃性、及び（４）熱質量（熱電池）として働き、マクロ流体を急速に冷却すること。
【００５９】
液体間熱交換技術の範囲内の１つの手法は、積み重なったプレート熱交換器を使用することである。これらデバイスの各プレートは、流体導通路を規定し、プレート間の交互のスペースには、冷却される２つの流体が含まれる。
【００６０】
本明細書の開示は、交換器により複数のマクロ流体を冷却することができるように流体経路を再設計することである。プレート機構によってより効果的な冷却を可能にするために、融解した氷は流体の１つとして使用することができる。
【００６１】
任意選択的に、ユニットの熱質量を増加させるために、氷よりも少し高い融点（又は沸点）を有する相変化材料、及び比較的高い潜熱を有する融合物、例えば、パラフィン、落花生油、又はグリセロールトリアセテートは、選択されたプレート間でフィラーとして使用することができる。代替として、デバイスの熱質量を増加させるために、対象の領域で、水を高熱質量（但し、非相変化）媒体として使用することもできる。
【００６２】
図２２〜図２６は、積み重なったプレート熱交換器を示す。例えば、図２２は、内部に複数の流体流動チャネルを有する複数の積み重なったプレートを示す。図２３は、プレート熱交換器５５２ごとの単一のチャネル５５０を示す。チャネル５５０は、プレス加工されたシート内に配置することができる。ある場合では、チャネル５５０は、流体流動の入口及び出口を備えることができ、この流体流動には、特に、水、炭酸水、マクロ原料、及びＨＦＣＳを含むことができる。流体流動は、氷の融解流動とは逆に流動することができる。図２４は、共に積み重なった複数のプレート熱交換器５５４を示す。氷５５６は、プレート熱交換器５５４の上のビン５５８内に配置することができる。１つ又は複数の流体流ラインは、プレート熱交換器５５４のそれぞれを通過することができる。例えば、水、炭酸水、マクロ原料、ＨＦＣＳ、及び氷融解物は、プレート熱交換器５５４を介して流れを方向付けることができる。図２５は、複数のチャネル５７０、５７２を有するプレート熱交換器を示す。図２６は、氷融解物及び相変化材料を使用する例示的なプレート熱交換器を示す。例えば、熱交換器は、排水ポート５９１を有するアイスビン５９０を備えることができる。アイスビンはまた、氷融解物入口５９３に送り込まれる第２の排水ポート５９２を備えることができる。氷橋の形成を防止するために、着脱可能なスクリーン５９４は、入口前の熱交換器５９０の上部上に配置することができる。原料が氷融解物と熱を交換するために、熱交換器５９０は、複数の入口５９５及び出口５９６を備えることができる。
【００６３】
図２７〜図３２は、飲料ディスペンサの１つ又は複数の流体を冷却するための熱交換器、特に、プレート熱交換器（ＰＨＥ）の追加の実施形態に関する。瞬間的な熱伝達能力は、少なくとも５秒間で２０ｋＷ超である（甘味料及び水が２５℃で入って４℃で離れると仮定する）。本コールドプレートと同様のＰＨＥ体積を仮定した場合、単位体積当たりの熱伝達率は８３０ｋＷ／ｍ３となる。本コールドプレートの冷却能力は、その体積及びアルミニウムの特性に基づいて、６０ｋＪ／Ｋであると推定される。
【００６４】
図２７〜図３２には、ＰＨＥに基づく代替のコールドプレート設計の５つの実施形態が示されている。基本的に、２種類の熱伝達の機構、すなわち能動機構及び受動機構が存在する。図２７及び図２８は能動冷却であり、これは、水（炭酸水を含む）が主要な冷却媒体として、簡略化されたコールドプレート（図２７）又はＰＨＥプレートの第１の層（図２８）のいずれかによる冷却を受け、ＰＨＥのコアに冷却をもたらして、甘味料又は他の原料から熱を吸収することを意味する。このように、水（炭酸水を含む）は、主要な熱交換媒体として働く。これは、後に説明する受動冷却よりも高い伝達係数を有する。しかし、ＰＨＥを離れる水の温度が悪影響を受ける場合がある。図２７に示すように、水ライン４００はコールドプレート４０２を通過することができる。氷４０４は、コールドプレート４０２上に配置することができる。冷水は、ＰＨＥ４０６に提供することができる。更に、ＨＦＣＳ及びマクロ原料ライン４０８は、ＰＨＥ４０６を通過することができる。図２８では、ＰＨＥ５００は、それを通過する複数のラインを含むことができる。氷５０２は、ＰＨＥ５００の上部上に配置することができる。ラインには、水ライン５０４及び複数のマクロライン５０６を含むことができる。更に、ＨＦＣＳライン５０８は、ＰＨＥ５００を通過することができる。
【００６５】
図２９〜図３１は、受動冷却を示す。導通（図２９は、個々のプレートを連結する固体バーを示す）、融解水（図３０の向流、図３１の交差流）により、冷却がＰＨＥにわたってもたらされる。しかし、熱伝達能力は、チャネル（図３０）又はプレート（図３１）に沿った水膜形成に限定される。図２９に示すように、ＰＨＥ６００は、その上に配置された氷６０２を備えることができる。冷水６０４は、ＰＨＥ６００を通過することができる。更に、ＨＦＣＳ及びマクロ原料ライン６０６は、ＰＨＥ６００を通過することができる。プレートを連結するために、ＰＨＥ６００は、それを通って延在する複数の固体バー６０８を備えることができる。図３０に示すように、ＰＨＥ７００は、その上に配置される氷７０２を備える。冷水７０４は、ＰＨＥ７００を通過することができる。更に、ＨＦＣＳ及びマクロ原料ライン７０６は、ＰＨＥ７００を通過することができる。融解した氷を流動させるために、ＰＨＥ７００は、それを通って延在する複数の通路７０８を備えることができる。図３１では、ＰＨＥ８００は、それを通る複数のラインを含む。ラインには、水ライン８０２、ＨＦＣＳライン８０４、及びマクロ原料ライン８０６が含まれる。氷８０８は、ＰＨＥ８００の上部上に配置することができる。融解した氷を流動させるために、ＰＨＥ８００は、それを通って延在する複数の通路８１０を備えることができる。
【００６６】
図３２は、プレート熱交換器冷却回路９００を示す。回路９００は、冷媒層（又はライン）９０６と原料層（又はライン）９０８とを分離することができる空気又は相変化材料９０４が充填された層を有するプレート熱交換器９０２を備えることができる。回路はまた、ポンプ９１０、熱交換器９１２、スロットルデバイス９１４を備えることができる。このように、１つ又は複数の原料ライン９１６は、プレート熱交換器９０２を通過することができ、一方で冷媒は、冷媒サイクル９１８を通過することができる。プレート熱交換器９０２は、単位体積当たりの高い熱伝達率を提供することができる。相変化材料９０４は、原料凍結を防止することができ、また、ピーク負荷を満たすために蓄熱として働くことができる。
【００６７】
特にPrinted Circuit Heat Exchanger及びMarbond Heat Exchangerに関心を持って、Qiら（２０１１）が言及している他のＣＨＥを評価すべきである。
【００６８】
最新の設計改良がなされたPhase Change Material（ＰＣＭ）の適用（Sharma et al. 2009）と関連して、Thermal Capacitor（ＴＣ）（Nielson et al. 2013）についても広範に考察することができる。最新の飲料ディスペンサでは、冷却負荷の需要は１日を通して著しく変化し、ある程度予測することができる。これにより、エネルギー効率及び財政的側面の両方に合わせて、負荷を、日中から低率の夜間にかけて、変化させる機会がもたらされる。しかし、ピーク負荷の計算に加えて、ＰＣＭの充電率及び放電率の計算は、それらがこの代替のコールドプレート設計（Chiu, 2011）に確実に適用されて成功するように実行しなければならない。
【００６９】
参考文献
D. A. Reay, Compact heat exchangers: A review of current equipment and R&D in the field, Heat Recovery Systems & CHP Vol. 14, No. 5, pp. 459-474, 1994
Qi Li, Gilles Flamant, Xigang Yuan, Pierre Neveu, Lingai Luo, Compact heat exchangers: A review and future applications for a new generation of high temperature solar receivers, Renewable and Sustainable Energy Reviews 15, pp 4855-4875, 2011
Nielson, Karen and Cox, Jordan Tracy,“Design and Optimization of a Thermal Capacitor”(2013). Undergraduate Honors Theses. Paper 135.
Atul Sharma, V.V.Tyagi, C.R. Chen, D. Budhhi, Review on thermal energy storage with phase change materials and applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews 13, pp 318-345, 2009Justin Ning-Wei Chiu, Heat transfer aspects of using phase change material in thermal energy storage applications, Thesis, KTH Industrial Engineering and Management, ISBN 978-91-7501-034-2, 2011
【００７０】
本開示の特定の実施形態について説明してきたが、他の多くの変更形態及び代替の実施形態が本開示の範囲内にある。例えば、特定のデバイス又は構成要素に関して説明される機能のいずれかを、別のデバイス又は構成要素により実行することができる。更に、特定のデバイスの特性について説明してきたが、本開示の実施形態は、他の多くのデバイスの特性に関連していてもよい。更に、構造特性及び／又は方法論的行為に特有の専門用語で実施形態について説明してきたが、本開示は、記載される特定の特徴又は行為に必ずしも限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴及び行為は、本実施形態を実行する例示的な形態として開示される。条件付きの文言、特に、「〜することができる（can）」、「〜することができる（could）」、「〜してもよい（might）」、又は「〜してもよい（may）」等は概して、別途特に示されない限り、又は別途使用される文脈の範囲内で理解されない限り、特定の実施形態が、特定の特徴、要素、及び／又はステップを含み得るが、他の実施形態はそれらを含み得ないと伝達することを意図するものである。したがって、このような条件付きの文言は概して、特徴、要素、及び／又はステップが、１つ又は複数の実施形態に多少なりとも必要であると暗示することを意図するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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