(57)【要約】  システム及び方法は、フード及びドリンクのための原料を含有するポッドの含有物を迅速に冷却する機能性を立証した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を含有しているポッド内において、前記原料から冷却されたフードまたはドリンクを作り出すための機械であって、
冷蔵システムの蒸発器であって、前記ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する前記蒸発器を備えており、
前記冷蔵システムが、前記蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁または毛細管、そして前記蒸発器に戻って延伸し、前記コンプレッサと前記コンデンサとの間のワーキング流体ループから、前記膨脹弁と前記蒸発器との間の前記ワーキング流体ループまで延伸する第１のバイパスラインも含む前記ワーキング流体ループを有する、前記機械。
【請求項２】
前記第１のバイパスラインにおけるバイパス弁をさらに備えた、請求項１に記載の機械。
【請求項３】
前記コンプレッサと前記コンデンサとの間の前記ワーキング流体ループから、前記蒸発器と前記コンプレッサとの間の前記ワーキング流体ループまで延伸する第２のバイパスラインをさらに備えた、請求項１に記載の機械。
【請求項４】
前記第２のバイパスラインにおけるバイパス弁をさらに備えた、請求項３に記載の機械。
【請求項５】
吸引ライン熱交換器をさらに備えた、請求項３に記載の機械。
【請求項６】
前記ワーキング流体ループが、前記コンプレッサと前記コンデンサとの間に配置された相変化物質の貯留層を通り抜ける、請求項５に記載の機械。
【請求項７】
前記相変化物質が、エチレングリコールと水との混合物、塩水、パラフィンろう、アルカンもしくは純水、またはそれらの組み合わせから成る、請求項６に記載の機械。
【請求項８】
前記ワーキング流体ループが、前記コンデンサと前記蒸発器との間の圧力容器、前記圧力容器と前記膨脹弁との間の第１の遮断弁、及び前記コンプレッサと前記コンデンサとの間の第２の遮断弁を含む、請求項７に記載の機械。
【請求項９】
前記ワーキング流体ループが、前記コンデンサと前記膨脹弁との間の熱電冷却器を通り抜ける、請求項８に記載の機械。
【請求項１０】
原料及び少なくとも１つの混合パドルを含有しているポッド内の前記原料の温度を下げるための機械であって、
冷蔵システムの蒸発器であって、前記ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する前記蒸発器と、
前記ポッドの少なくとも１つの内部混合パドルを前記レセプタクル内で動かすように動作可能なモータと、を備えており、
前記冷蔵システムが、前記蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁または毛細管、そして前記蒸発器に戻って延伸し、前記コンプレッサと前記コンデンサとの間のワーキング流体ループから、前記膨脹弁と前記蒸発器との間の前記ワーキング流体ループまで延伸する第１のバイパスライン、及び前記第１のバイパスラインにおけるバイパス弁も含む前記ワーキング流体ループを有する、前記機械。
【請求項１１】
前記コンプレッサと前記コンデンサとの間の前記ワーキング流体ループから、前記蒸発器と前記コンプレッサとの間の前記ワーキング流体ループまで延伸する第２のバイパスラインをさらに備えた、請求項１０に記載の機械。
【請求項１２】
前記第２のバイパスラインにおけるバイパス弁をさらに備えた、請求項１１に記載の機械。
【請求項１３】
吸引ライン熱交換器をさらに備えた、請求項１１に記載の機械。
【請求項１４】
前記ワーキング流体ループが、前記コンプレッサと前記コンデンサとの間に配置された相変化物質の貯留層を通り抜ける、請求項１１に記載の機械。
【請求項１５】
前記相変化物質が、エチレングリコールと水との混合物、塩水、パラフィンろう、アルカン、または純水から成る、請求項１４に記載の機械。
【請求項１６】
前記ワーキング流体ループが、前記コンデンサと前記蒸発器との間の圧力容器、前記圧力容器と前記膨脹弁との間の第１の遮断弁、及び前記コンプレッサと前記コンデンサとの間の第２の遮断弁を含む、請求項１０に記載の機械。
【請求項１７】
前記ワーキング流体ループが、前記コンデンサと前記膨脹弁との間の熱電冷却器を通り抜ける、請求項１０に記載の機械。
【請求項１８】
原料を含有しているポッド内において、前記原料から冷却されたフードまたはドリンクを作り出すための機械であって、
ハウジングと、
冷蔵システムの蒸発器であって、前記ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する前記蒸発器と、を備えており、
前記冷蔵システムが、前記蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁または毛細管、そして前記蒸発器に戻って延伸するワーキング流体ループを有し、
前記蒸発器が、少なくとも１６０Ｗ／ｍｋの熱伝導率を有する物質で作られている、前記機械。
【請求項１９】
１．５０ポンド未満の質量をもつアルミニウム蒸発器をさらに備えた、請求項１８に記載の機械。
【請求項２０】
さらに、前記冷蔵システムを通じた圧力降下が２ｐｓｉ未満である、請求項１８に記載の機械。
【請求項２１】
５０平方インチ未満のポッドと蒸発器との熱伝達面をさらに備えた、請求項１８に記載の機械。
【請求項２２】
最大１８００００ｌｂ／（時間平方フィート）の流体の質量速度を可能にする冷却チャネルをその内部に有する蒸発器をさらに備えた、請求項１８に記載の機械。
【請求項２３】
２００平方インチ未満の蒸発器の冷媒湿潤面積をさらに備えた、請求項１８に記載の機械。
【請求項２４】
前記ポッドをクランプ締めする蒸発器をさらに備えた、請求項１８に記載の機械。
【請求項２５】
前記ポッドに隣接する銅の内壁を有する蒸発器をさらに備えた、請求項１８に記載の機械。
【請求項２６】
マイクロチャネルを画定する物資から構成された蒸発器をさらに備えた、請求項１８に記載の機械。
【請求項２７】
前記コンプレッサと前記コンデンサとの間の前記ワーキング流体ループから、前記膨脹弁と前記蒸発器との間の前記ワーキング流体ループまで延伸するバイパスラインをさらに備えた、請求項１８に記載の機械。
【請求項２８】
６立方センチメートル未満の冷媒の排気量をもつロータリコンプレッサをさらに備えた、請求項１８に記載の機械。
【請求項２９】
冷媒としてＲ−２９０プロパンをさらに備えた、請求項１８に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１８年８月１７日に出願された特許出願である米国連続番号１６／１０４，７５８の一部継続出願であり、２０１８年１１月９日に出願された仮特許出願である米国連続番号６２／７５８，１１０、２０１９年２月５日に出願された米国連続番号６２／８０１，５８７、２０１９年４月９日に出願された米国連続番号６２／８３１，６５７、２０１９年４月９日に出願された米国連続番号６２／８３１，６００、２０１９年４月９日に出願された米国連続番号６２／８３１，６４６、及び２０１９年４月９日に出願された米国連続番号６２／８３１，６６６の恩恵を主張するものであり、それらの開示全体を参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本開示は、フード及びドリンクを迅速に冷却するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
飲料製造システムは、熱い飲料の１杯分を迅速に用意するものとして開発された。一部のこれらの製造システムは、製造する前に水を加える使い捨てのポッドを利用する。ポッドを使用して、熱いコーヒ、お茶、ココア、及び乳が主成分の飲料を用意することができる。
【０００４】
家庭用アイスクリーム製造機を使用して、個人消費用のより多いアイスクリームの一食分（例として、１．５クォート以上）を作ることができる。これらのアイスクリーム製造機である電化製品は、一般的に、手動クランクの方法、または立ち代わってその電化製品内の原料の撹拌を援助するように使用される電気モータを用いることによって、混合物を用意する。結果用意されたものは、多くの場合、その機械内に挿入された予め冷却された容器を使用して冷やされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書は、フード及びドリンクを迅速に冷却するためのシステム及び方法を記述する。一部のこれらのシステム及び方法は、カウンタートップ上のまたは据え付けられた機械内に挿入されたコンテナ内部において、２分未満で、フード及びドリンクを室温から冷凍するまで冷却することができる。例えば、本明細書に記述したアプローチは、首尾よく、室温のポッドからおおよそ９０秒でソフトクリームを作る能力を立証した。このアプローチは、フローズンドリンクを作り出すことを含む、カクテル及び他のドリンクを冷やすためにも使用されてきた。これらのシステム及び方法は、起動回数が少ない冷蔵サイクル、及び使用が容易で、極めて効率的な熱伝達をもたらすポッド−機械インターフェースに基づく。記述した一部のポッドは、製造ラインにおいて原料を満たされ、殺菌プロセス（例として、レトルト殺菌、無菌包装、超高温加熱処理（ＵＨＴ）、超熱処理、超高温殺菌、または高圧処理（ＨＰＰ））を受ける。ＨＰＰは、その最終パッケージ内に既に密封された生産物を、容器内に導き入れて、水によって伝えられた高レベルの均衡圧力（３００〜６００メガパスカル（ＭＰａ）（４３５００〜８７０００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ））を受けさせる低温殺菌法である。ポッドを使用して、例えば、乳製品を含む原料を、殺菌後、長期間（例として、９〜１２ヶ月間）室温において保存することができる。
【０００６】
冷却は、例えば、ポッドに含有されている原料の温度を下げるような熱エネルギ伝達を示すように使用される。一部の例では、冷却は、例えば、ポッドに含有されている原料の温度を氷点下まで下げるような熱エネルギ伝達を示す。
【０００７】
原料を含有しているポッド内において、原料から冷却されたフードまたはドリンクを作り出すための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する蒸発器を含み、冷蔵システムが、蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁または毛細管、そして蒸発器に戻って延伸し、コンプレッサとコンデンサとの間のワーキング流体ループから、膨脹弁と蒸発器との間のワーキング流体ループまで延伸する第１のバイパスラインも含むワーキング流体ループを有する。
【０００８】
原料及び少なくとも１つの混合パドルを含有しているポッド内の原料の温度を下げるための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する蒸発器と、ポッドの少なくとも１つの内部混合パドルをレセプタクル内で動かすように動作可能なモータと、を含み、冷蔵システムが、蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁、そして蒸発器に戻って延伸し、コンプレッサとコンデンサとの間のワーキング流体ループから、膨脹弁と蒸発器との間のワーキング流体ループまで延伸する第１のバイパスライン、及び第１のバイパスラインにおけるバイパス弁も含むワーキング流体ループを有する。
【０００９】
原料及び少なくとも１つの内部混合パドルを含有しているポッド内において、冷却原料を作り出すための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、使い捨てのポッドを収容するサイズに形成されたレセプタクルを画定する蒸発器と、ポッドの少なくとも１つの内部混合パドルをレセプタクル内で動かすように動作可能なモータと、を含み、冷蔵システムが、蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁、そして蒸発器に戻って延伸し、コンプレッサとコンデンサとの間のワーキング流体ループから、膨脹弁と蒸発器との間のワーキング流体ループまで延伸する第１のバイパスライン、及び第１のバイパスラインにおけるバイパス弁も含むワーキング流体ループを有する。
【００１０】
原料及び少なくとも１つの内部混合パドルを含有しているポッド内において、冷却原料を作り出すための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する蒸発器と、ポッドの内部混合パドルをレセプタクル内で動かすように動作可能なモータと、を含み、冷蔵システムが、蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁、そして蒸発器に戻って延伸し、コンプレッサとコンデンサとの間のワーキング流体ループから、蒸発器とコンプレッサとの間のワーキング流体ループまで延伸する第１のバイパスラインも含むワーキング流体ループを有する。
【００１１】
原料及び少なくとも１つの内部混合パドルを含有しているポッド内において、冷却原料を作り出すための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する蒸発器と、ポッドの内部混合パドルをレセプタクル内で動かすように動作可能なモータと、を含み、冷蔵システムが、蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、圧力容器、膨脹弁、そして蒸発器に戻って延伸するワーキング流体ループを有し、ワーキング流体ループが、圧力容器と膨脹弁との間の第１の遮断弁、及びコンプレッサとコンデンサとの間の第２の遮断弁を含む。
【００１２】
原料及び少なくとも１つの内部混合パドルを含有しているポッド内において、冷却原料を作り出すための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する蒸発器と、ポッドの内部混合パドルをレセプタクル内で動かすように動作可能なモータと、を含み、冷蔵システムが、蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁、そして蒸発器に戻って延伸するワーキング流体ループを有し、ワーキング流体ループが、コンデンサと膨脹弁との間の熱電冷却器を通り抜ける。
【００１３】
原料を含有しているポッド内において、原料から冷却されたフードまたはドリンクを作り出すための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する蒸発器を含み、冷蔵システムが、蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁または毛細管、そして蒸発器に戻って延伸するワーキング流体ループを有し、蒸発器が、少なくとも１６０Ｗ／ｍｋの熱伝導率を有する物質で作られている。
【００１４】
原料を含有しているポッド内において、原料から冷却されたフードまたはドリンクを作り出すための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する蒸発器を含み、冷蔵システムが、蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁または毛細管、そして蒸発器に戻って延伸するワーキング流体ループを有し、冷媒が、Ｒ１４３Ａ、Ｒ１３４ａ、Ｒ４１０ａ、Ｒ３２及びＲ４０４ａ、二酸化炭素、アンモニア、プロパン、並びにイソブタンからなる群から選択される。
【００１５】
原料を含有しているポッド内において、原料から冷却されたフードまたはドリンクを作り出すための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する蒸発器を含み、冷蔵システムが、蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、並列接続する複数のオリフィスまたは拡張デバイスを備えた拡張サブシステム、そして蒸発器に戻って延伸するワーキング流体ループを有する。
【００１６】
原料を含有しているポッド内において、原料から冷却されたフードまたはドリンクを作り出すための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する蒸発器を含み、冷蔵システムが、蒸発器からコンプレッサ、コンデンサ、膨脹弁または毛細管、貯水槽を予め冷やす冷媒ライン、そして蒸発器に戻って延伸するワーキング流体ループを有する。
【００１７】
原料を含有しているポッド内において、原料から冷却されたフードまたはドリンクを作り出すための一部の機械は、冷蔵システムの蒸発器であって、ポッドを収容するサイズのレセプタクルを画定する蒸発器を含み、冷蔵システムが、蒸発器から熱電池の一方の側、コンプレッサ、コンデンサ、熱電池の他方の側、膨脹弁または毛細管、そして蒸発器に戻って延伸するワーキング流体ループを有する。
【００１８】
これらの機械の実施形態は、１つ以上の以下の特徴を含むことができる。
【００１９】
一部の実施形態において、機械は、第１のバイパスラインにおけるバイパス弁も含む。
【００２０】
一部の実施形態において、機械は、コンプレッサとコンデンサとの間のワーキング流体ループから、蒸発器とコンプレッサとの間のワーキング流体ループまで延伸する第２のバイパスラインも含む。一部の例では、機械は、第２のバイパスラインにおけるバイパス弁も含む。一部の例では、機械は、吸引ライン熱交換器も含む。
【００２１】
一部の実施形態において、ワーキング流体ループは、コンプレッサとコンデンサとの間に配置された相変化物質の貯留層を通り抜ける。一部の例では、相変化物質は、エチレングリコールと水との混合物、塩水、パラフィンろう、アルカンもしくは純水、またはそれらの組み合わせから成る。一部の例では、ワーキング流体ループは、コンデンサと蒸発器との間の圧力容器、圧力容器と膨脹弁との間の第１の遮断弁、及びコンプレッサとコンデンサとの間の第２の遮断弁を含む。一部の例では、ワーキング流体ループが、コンデンサと膨脹弁との間の熱電冷却器を通り抜ける。
【００２２】
一部の実施形態において、機械は、１．５０ポンドを超えない質量をもつアルミニウム蒸発器も含む。
【００２３】
一部の実施形態において、機械は、冷蔵システムを通じた圧力降下が２ｐｓｉ未満である。
【００２４】
一部の実施形態において、機械は、最大５０平方インチのポッドと蒸発器との熱伝達面も含む。
【００２５】
一部の実施形態において、機械は、最大１８００００ｌｂ／（時間平方フィート）の流体の質量速度を可能にする冷却チャネルをその内部に有する蒸発器も含む。最大２００平方インチの冷媒湿潤面積を有する。
【００２６】
一部の実施形態において、機械は、最大２００平方インチの蒸発器の冷媒湿潤面積も含む。
【００２７】
一部の実施形態において、機械は、ポッドをクランプ締めする蒸発器も含む。
【００２８】
一部の実施形態において、機械は、ポッドに隣接する銅の内壁を有する蒸発器も含む。
【００２９】
一部の実施形態において、機械は、マイクロチャネルから構成された蒸発器も含む。
【００３０】
本明細書に記述するシステム及び方法は、多くの利点をもたらすことができる。これらのシステムの一部の実施形態及び方法は、冷却されたフードまたはドリンクを１杯分提供することができる。このアプローチは、消費者の食事量の制限を支援することができる。これらのシステムの一部の実施形態及び方法は、例えば、ソフトクリームの１杯分の味わいを選ぶ能力を消費者に与えることができる。これらのシステムの一部の実施形態及び方法は、予め冷却するもの、予め冷凍するものまたは他の用意されるものを必要としない棚安定のポッドを組み込む。これらのシステムの一部の実施形態及び方法は、２分未満（一部の例では、１分未満）で、室温のポッドから冷凍されたフードまたはドリンクを生成することができる。これらのシステムの一部の実施形態及び方法は、冷却または冷凍されたフードまたはドリンクがひとたび生成されれば、後処理である後片付けをする必要がない。これらのシステムの一部の実施形態及び方法は、リサイクル可能なアルミニウムポッドを利用する。
【００３１】
１つ以上のこれらのシステムの実施形態及び方法の詳細を、添付の図面及び以下の記述において説明する。これらのシステム及び方法の他の特徴、目的及び利点は、記述及び図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１Ａ-図１Ｂ。図１Ａは、フード及びドリンクを迅速に冷却するための機械の斜視図である。図１Ｂは、ハウジングのない機械を示す。
【図１Ｃ】図１Ａの機械の一部の斜視図である。
【図２】図２Ａ-図２Ｄ。図２Ａは、より詳細な蒸発器の概略が視認可能なように透明に図示したポッド−機械インターフェースのカバーをもつ、図１Ａの機械の斜視図である。図２Ｂは、ハウジングのない機械の一部及び蓋のないポッド−機械インターフェースの平面図である。図２Ｃ及び図２Ｄは、それぞれ、蒸発器の斜視図及び側平面図である。
【図３】図３Ａ-図３Ｆ。蒸発器におけるポッドを開閉して、作り出されたフードまたはドリンクを分配するように動作可能な、ポッド−機械インターフェースの構成部材を示す。
【図４】冷蔵システムの回路図である。
【図５】図５Ａ-図５Ｂ。コンデンサのプロトタイプの図面である。
【図６Ａ】ポッドの側平面図である。
【図６Ｂ】ポッド及びポッドに配置された混合パドルの概略側平面図である。
【図７Ａ】ポッド及び関連するドライブシャフトの斜視図である。
【図７Ｂ】ポッド及び関連するドライブシャフトの斜視図である。
【図７Ｃ】ポッド内で混合パドルと係合するドライブシャフトをもつポッドの一部の断面である。
【図８】視認を容易にするために、その基部から間隙を介したそのキャップをもつポッドの第１の端部を示す。
【図９】図９Ａ-図９Ｇ。基部を貫通して延伸するアパーチャを開けるような、ポッドの第１の端部周囲のキャップの回転を図示する。
【図１０】ポッドの拡大された概略側平面図である。
【図１１】冷却されたフードまたはドリンクを作り出すように機械を動作させる方法のフローチャートである。
【図１２】蒸発器及び膨張サブシステムを含む冷蔵システムの回路図である。
【図１３】蒸発器の前の上流において貯水槽を予め冷やすバイパスラインを含む冷蔵システムの回路図である。
【図１４】コンプレッサとコンデンサとの間に配置されたサーマルマスを含む冷蔵システムの回路図である。
【図１５】圧力容器、第１の制御弁及び第２の制御弁を含む冷蔵システムの回路図である。
【図１６】熱電モジュールを含む冷蔵システムの回路図である。
【図１７】熱電池、第１の電池バイパス弁及び第２の電池バイパス弁を含む冷蔵システムの回路図である。
【図１８】図１８Ａ-図１８Ｂ。図１８Ａは、蒸発器カバー１２７の平面図であり、図１８Ｂは、蒸発器の本体の平面図である。
【図１９】図１９Ａ-図１９Ｂ。関連する蓋をもつ及びもたない蒸発器の斜視図である。
【図２０】図２０Ａ-図２０Ｄ。蒸発器のチャネルによって作られた流路、及び関連する蓋の回路図である。
【図２１】図２１Ａ-図２１Ｃ。ポッド及び閉鎖機構をもつ蒸発器の図面である。
【図２２】図２２Ａ-図２２Ｂ。第１のボルト及び第２のボルトを含む閉鎖機構の側平面図である。
【図２３】図２３Ａ-図２３Ｈ。押し出し成形された本体をもつ蒸発器を図示する。
【図２４】オリフィスプレートを組み込んだ蒸発器を図示する。
【図２５】蒸発器とは異なる物質で作られた内面をもつ、図１９Ａ及び図１９Ｂに示した蒸発器の斜視図である。
【図２６】図２６Ａ-図２６Ｃ。クラッディングの概略図である。
【図２７】マイクロチャネルを含む物質の例示的な図面である。
【図２８】図２８Ａ-図２８Ｃ。ロータリコンプレッサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
さまざまな図面における同様の参照記号は、同様の要素を指す。
【００３４】
本明細書は、フード及びドリンクを迅速に冷却するためのシステム及び方法を記述する。一部のこれらのシステム及び方法は、カウンタートップ上のまたは据え付けられた機械を使用して、コンテナ内のフード及びドリンクを、２分未満で、室温から冷凍するまで冷却する。例えば、本明細書に記述したアプローチは、首尾よく、室温のポッドからおおよそ９０秒で、ソフトクリーム、フローズンコーヒ、フローズンスムージ、及びフローズンカクテルを作る能力を立証した。このアプローチは、カクテルを冷やす、フローズンスムージ、冷凍タンパク及び他の機能性飲料であるシェイク（例として、コラーゲンベースの、エナジーの、植物ベースの、乳成分を含まない、ＣＢＤのシェイク）、その中に窒素を含む及び含まないフローズンコーヒドリンク及び冷やしたコーヒドリンクを作り出す、硬いアイスクリームを作り出す、ミルクシェイクを作り出す、フローズンヨーグルト及び冷やしたプロバイオティックのドリンクを作り出すのにも使用することができる。これらのシステム及び方法は、起動回数が少ない冷蔵サイクル、及び使用が容易で、極めて効率的な熱伝達をもたらすポッド−機械インターフェースに基づく。記述した一部のポッドは（例として、レトルト殺菌を使用して）殺菌し、例えば、乳製品を含む原料を、室温において最長１８ヶ月間保存して使用することができる。
【００３５】
図１Ａは、フードまたはドリンクを冷却するための機械１００の斜視図である。図１Ｂは、ハウジングのない機械を示す。機械１００は、原料を含有しているポッド内の原料の温度を下げる。大抵のポッドは、冷却または冷凍された生産物を分配する前に原料を混合するのに使用する混合パドルを含む。機械１００は、ハウジング１０４及びポッド−機械インターフェース１０６とともに、本体１０２を含む。本体１０２は、コンプレッサ、コンデンサ、ファン、蒸発器、毛細管、制御システム、蓋システム、及び分配システムを含む。ポッド−機械インターフェース１０６は、他の構成部材がハウジング１０４内側に配置された冷蔵システム１０９の蒸発器１０８を含む。図１Ｂに示すように、蒸発器１０８は、ポッドを収容するサイズのレセプタクル１１０を画定する。
【００３６】
蓋１１２は、ヒンジ１１４によってハウジング１０４に取り付けられる。蓋１１２は、レセプタクル１１０を覆う閉鎖位置（図１Ａ）と、レセプタクル１１０を表出する開放位置（図１Ｂ）との間を回転することができる。蓋１１２は、閉鎖位置において、レセプタクル１１０を覆い、適所にロックされる。機械１００において、蓋１１２におけるラッチ１１６が、ポッド−機械インターフェース１０６におけるラッチリセス１１８に係合する。ラッチセンサ１２０が、ラッチリセス１１８に配置されており、ラッチ１１６がラッチリセス１１８に係合しているか否かを確定する。プロセッサ１２２が、ラッチセンサ１２０に電子的に接続されており、ラッチ１１６とラッチリセス１１８とが係合していることをラッチセンサ１２０が確定したときに、蓋１１２が閉じられていることを認識する。
【００３７】
蓋１１２がその閉鎖位置から開放位置に動くときに、補助カバー１１５が上方に回転する。一部の補助カバーは、蓋が開放位置に動いたときに、ハウジング内にスライドする。
【００３８】
機械１００において、蒸発器１０８は、機械１００の本体１０２に対して適所に固定されており、蓋１１２の動作によってレセプタクル１１０内へのアクセスが付与される。一部の機械では、蒸発器１０８は、本体１０２に対して動かすことが可能であり、蒸発器１０８の移動によってレセプタクル１１０内へのアクセスが付与される。
【００３９】
ハウジング１０４に配置されたモータ１２４が、蓋１１２から延伸するドライブシャフト１２６に機械的に接続される。蓋１１２がその閉鎖位置にあるときには、ドライブシャフト１２６は、レセプタクル１１０内に延伸し、ポッドが存在する場合には、ポッドに係合してポッド内の１つ以上のパドルを動かす。プロセッサ１２２は、モータ１２４と電子通信してモータ１２４の動作を制御する。一部の機械では、ポッドのパドル（複数可）に関連するシャフトが、ポッドから外側に延伸し、蓋１１２は、モータ１２４に機械的に接続された回転レセプタクルを（ドライブシャフト１２６の代わりに）有する。
【００４０】
図１Ｃは、蓋１１２の斜視図であり、独立して示している為、モータ１２４からドライブシャフト１２６に延伸するベルト１２５が視認できる。再度図１Ｂ参照するように、モータ１２４は、レール１２７に沿って伸びるプレートに備え付けられている。プレートは、ベルトの張りを調整するように、おおよそ０．２５インチ動かすことができる。組み立て中、プレートは、レールに沿ってスライドする。プレートと蓋１１２との間に配置されたばねが、プレートから離れるように蓋１１２を付勢し、ベルトにおける張りを維持する。
【００４１】
図２Ａは、より詳細な蒸発器１０８の外観を視認可能なように透明に図示したポッド−機械インターフェース１０６のカバーをもつ機械１００の斜視図である。図２Ｂは、ハウジング１０４のない機械１００の一部、及び蓋１１２のないポッド−機械インターフェース１０６の平面図である。図２Ｃ及び図２Ｄは、それぞれ、蒸発器１０８の斜視図及び側平面図である。他のポッド−機械インターフェースは、この出願と同時に出願され、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許出願番号＿＿＿＿＿＿（代理人整理番号４７３５４−０００９００１）により詳細が記述されている。
【００４２】
蒸発器１０８は、片側においてリビングヒンジ１３２によって第２の部分１３０に取り付けられており、他方の側においてギャップ１３４によって分離された第１の部分１２８をもつクラムシェル構成を有する。冷媒が、冷蔵システムの他の構成部材から流体チャネル１３６を通って蒸発器１０８まで流れる（図２Ｂによって最もよくわかる）。冷媒は、第１の部分１２８、リビングヒンジ１３２及び第２の部分１３０を通って、内部チャネル内において蒸発器１０８を通って流れる。
【００４３】
蒸発器１０８の外壁とポッド−機械インターフェース１０６のケーシングの内壁との間のスペース１３７（図２Ｂによって最もよくわかる）には絶縁体が満たされ、周囲環境と蒸発器１０８との間の熱交換を低減する。機械１００において、スペース１３７にはエアロゲルが満たされる（図示せず）。一部の機械は、他の絶縁体、例えば、アニュラス（空気スペースなど）、さまざまなポリマまたは繊維ガラスウールから作られた断熱フォーム材を使用する。
【００４４】
蒸発器１０８は、開放位置及び閉鎖位置を有する。開放位置では、ギャップ１３４が開放して、第１の部分１２８と第２の部分１３０との間に空隙が付与される。機械１００において、第１の部分１２８と第２の部分１３０とは、共に閉鎖位置に押圧される。一部の機械では、閉鎖位置において、第１の部分と第２の部分とは互いの方に押圧され、ギャップは減少するが、それでもなお、第１の部分と第２の部分との間のスペースによって画定される。
【００４５】
蒸発器１０８の内径ＩＤは、閉鎖位置よりも開放位置のときの方が僅かに大きい。ポッドは、蒸発器が開放位置にある間、蒸発器１０８内に挿入する、かつ取り外すことができる。ポッドが挿入された後の、蒸発器１０８のその開放位置からその閉鎖位置までの移行によって、ポッドの外径周囲において蒸発器１０８が堅く締められる。例えば、機械１００は、外径が２．０８５インチのポッドを使用するように構成される。蒸発器１０８は、開放位置では内径が２．１１５インチであり、閉鎖位置では内径が２．０８５インチである。一部の機械は、他のポッドを冷却するサイズのそのように構成された蒸発器を有する。ポッドは、市販の缶サイズから形成できる。例えば、直径が２．０８０インチ〜２．０９０インチ、そして容積が１８０ミリリットル（ｍｌ）〜３００ｍｌの範囲の「スリム」缶、直径が２．２５０インチ〜２．４００インチ、そして容積が１８０ｍｌ〜４００ｍｌの範囲の「スリーク」カン、及び直径が２．５００インチ〜２．６００インチ、そして容積が２００ｍｌ〜５００ｍｌの範囲の「スタンダード」サイズの缶から形成できる。機械１００は、外径が２．０８５インチのポッドを使用するように構成される。蒸発器１０８は、その開放位置では内径が２．１１５インチであり、その閉鎖位置では内径が２．０８５インチである。一部の機械は、他のポッドを冷却するサイズのそのように構成された蒸発器を有する。
【００４６】
蒸発器１０８の閉鎖位置では、ポッド１５０と蒸発器１０８との間の接触域を増大する、及びポッド１５０の壁と蒸発器１０８との間の空隙を減少または排除することによって、挿入されたポッド１５０と蒸発器１０８との間の熱伝達を改善する。一部のポッドでは、蒸発器１０８によってポッドに加えられる圧力に、混合パドル、ポッド内の加圧ガス、またはその両方が対抗し、ポッドのケーシング形状を維持する。
【００４７】
蒸発器１０８では、第１の部分１２８と第２の部分１３０との相対位置、及びそれらの間のギャップ１３４のサイズは、ボルト１４０及び２つのばね１４２によって接続された２本の棒１３８によって制御される。棒１３８の各々は、ボルト１４０がそこを通って延伸する中心ネジ穴、及びピン１４４と係合する２つの端部穴を有する。２つのばね１４２の各々は、棒１３８の間を延伸するピン１４４周囲に配置されている。一部の機械は、他のシステム、例えば、蒸発器１０８の外径周囲に延伸するケーブルをもつ周囲ケーブルシステムを使用して、ギャップ１３４のサイズを制御する。ケーブルを堅く締めると蒸発器１０８が閉じて、緩めると蒸発器１０８が開く。他の蒸発器は、複数個のボルト及び端部穴、１つまたは３つ以上のばね、及び１つ以上の係合ピンを有する。
【００４８】
１本の棒１３８が、蒸発器１０８の第１の部分１２８に備え付けられ、他方の棒１３８が、蒸発器１０８の第２の部分１３０に備え付けられる。一部の蒸発器では、棒１３８は、蒸発器の本体に備え付けられているのではなく、蒸発器１０８の本体と一体である。ばね１４２が、互いから離れるように棒１３８を押圧する。ばねは、蒸発器１０８の第１の部分１２８と第２の部分１３０とをギャップ１３４において互いから離れるように付勢する。一方向へのボルト１４０の回転は、棒１３８を各々の方に押す力を増大させ、反対方向へのボルトの回転は、この力を減少する。ボルト１４０によって加えられる力がばねの力よりも大きいときには、棒１３８は、蒸発器の第１の部分１２８と第２の部分１３０とを近づかせる。
【００４９】
機械１００は、ボルト１４０を回転させてギャップ１３４のサイズを制御するように動作可能な電気モータ１４６（図２Ｂに示す）を含む。一部の機械は、他の機構を使用してボルト１４０を回転させる。例えば、一部の機械は、例えば、蓋１１２とボルト１４０との間に機械的リンク機構を使用して、蓋１１２が開放及び閉鎖しているときにボルト１４０を回転させる。一部の機械は、ボルトに取り付けることができるハンドルを含み、手動でボルトを締めるまたは緩める。一部の機械は、機械の蓋が閉じられているときに、棒を閉鎖位置に押し進めるウェッジシステムを有する。このアプローチは、電気モータ１４６の代わりに使用してもよいし、モータが故障したときに備えて、バックアップとして提供することもできる。
【００５０】
電気モータ１４６は、機械１００のプロセッサ１２２と通信し、それによって制御される。一部の電気ドライブは、トルク測定値をプロセッサ１２２に送信するトルクセンサを含む。プロセッサ１２２は、例えば、ポッドがレセプタクル１１０に配置されたことをポッドセンサが示したとき、または蓋１１２とポッド−機械インターフェース１０６とが係合したことをラッチセンサ１２０が示したときに、モータに信号を送り、ボルト１４０を第１の方向に回転させて棒１３８を共に押圧する。蓋が閉じられ、そしてシャフトがポッドを貫通し混合パドルに係合する前に、クラムシェルの蒸発器を閉じて、ポッドを堅く固定された位置に保持することが望ましい。この位置決めは、ドライブシャフトと混合パドルとの係合のために重要であり得る。プロセッサ１２２は、例えば、作り出されているフードまたはドリンクが冷却または冷凍され、機械１００から分配された後、電気ドライブに信号を送り、ボルト１４０を第２の方向に回転させることによって、蒸発器のギャップ１３４を開いて、蒸発器１０８からのポッド１５０の取り外しを容易にできる。
【００５１】
蒸発器１０８の基部は、蒸発器１０８をポッド−機械インターフェース１０６の床面に備え付けるのに使用される３つの穴部１４８（図２Ｃ参照）を有する。３つの穴部１４８すべてが、蒸発器１０８の基部の第２の部分１３０を通って延伸する。蒸発器１０８の第１の部分１２８は、ポッド−機械インターフェース１０６の床面に直接には取り付けられない。この構成は、前述した開放及び閉鎖運動を可能にする。蒸発器１０８の開放及び閉鎖運動を可能にする他の構成も使用できる。一部の機械は、３つよりも多いまたは少ない穴部１４８を有する。一部の蒸発器は、ポッド−機械インターフェースの床面以外の構成部材、例えば、分配機構に備え付けられる。
【００５２】
多くの要因が冷蔵システムの性能に影響を及ぼす。重要な要因は、システムを通って流れる冷媒の質量速度、冷媒湿潤面積、冷蔵プロセス、ポッドと蒸発器との熱伝達面の面積、蒸発器の質量、及び熱伝達面の物質の熱伝導率を含む。本明細書に記述するプロトタイプシステムの開発における広範囲のモデリング及び実証的研究は、システムを通って流れる冷媒の質量速度と冷媒湿潤面積とのバランスをとる適切な選択が、２分未満で最大１２オンスの菓子を冷凍できるシステムを提供するために最も重要なパラメータであることを確定した。
【００５３】
本明細書に記述する蒸発器は、以下の特性を有することができる。
【表１】
2021533786.tif 000002
以下の段落は、これらのパラメータの重要性をより詳細に記述する。
【００５４】
質量速度は、蒸発器を通って流れる複数の相の性質または冷媒から構成される。二相プロセスは、冷媒流体（例として、Ｒ−２９０プロパン）が、それぞれ、液体から気体及び気体から液体に状態を変えるときに、吸収及び消費された高い熱量を利用する。熱伝達率は、一つには、液体アイスクリームミックスを蒸発及び冷却するための新規の液体冷媒に触れている蒸発器内面によって決まる。このために、蒸気をチャネルにまたは蒸発器の壁内部の流路の中央に下方に流すために、かつ液体冷媒を壁内部のこれらのチャネル通路を通過させるために、冷媒流体の速度が十分に高い必要がある。冷蔵システムにおける流体速度の１つの概算の測定値は、質量速度である。これは、ｌｂ／ｈｒ・ｆｔ２の単位の、流路の単位断面積当たりの、システムにおける冷媒の質量流量である。（「速度」の測定としてより知られている）ｆｔ／ｓで測定される速度は、流体の流れが液体から気体に状態を変えるときに速度（ｆｔ／ｓ）が絶えず変化するので、二相システムに適用するのは困難である。液体冷媒が蒸発器の壁全体に絶えず広がる場合には、それが蒸発することがあり、そして通路の中央を下方に流れる蒸気の「コア」によって、新規の液体が冷却チャネルの壁に押し付けられることがある。低速では、流れが重力に基づいて分離し、液体は、蒸発器内部の冷却通路の底部に留まり、蒸気は、冷却通路チャネルの上側に上昇する。液体に触れる面積が半分に減少した場合には、例えば、熱伝達量がほぼ半分に削減されることがある。アメリカ暖房冷凍空調学会（ＡＳＨＲＡＥ）によると、１５００００ｌｂ／ｈｒ・ｆｔ２の質量速度が、大多数の蒸発器の流路の性能を最大限にする。質量速度は、冷媒システムを最適化するためにバランスをとる必要があるパラメータのうちの１つである。蒸発器の性能に影響を及ぼすパラメータには、質量流量率、対流熱伝達率及び圧力降下がある。蒸発器の名目運転圧力は、要求される蒸発器の温度及びシステムに使用される冷媒の特性によって確定される。蒸発器を通る冷媒の質量流量率は、一定時間内に菓子の熱エネルギ量を吸収してそれを冷凍するために、十分に高い必要がある。質量流量率は、主にコンプレッサのサイズによって確定される。費用、重量及びサイズを減少するために、最も小さい実行可能なコンプレッサを使用することが望ましい。対流熱伝達率は、質量速度及び蒸発器の湿潤面積に影響される。対流熱伝達率は、質量速度の増大とともに増大する。しかしながら、質量速度とともに圧力降下も増大する。これが立ち代わって、コンプレッサを動作させるのに必要な電力を増大し、コンプレッサが供給できる質量流量率を減少する。最も小さく最も安価な実行可能なコンプレッサを使用しつつ、性能目標を満たす蒸発器を設計することが望ましい。７５０００〜１２５０００ｌｂ／ｈｒ  ｆｔ＾２の質量速度をもつ蒸発器が、２分未満で最大１２オンスの菓子を冷凍できるシステムの提供を支援するのに効果的であることを確定した。最新のプロトタイプは、おおよそ１０００００ｌｂ／ｈｒ  ｆｔ＾２の質量速度を有し、高い質量速度と、システムにおける管理可能な圧力降下と、適度なサイズのコンプレッサとの間の良好なバランスをとる。
【００５５】
蒸発器の性能に影響を及ぼす別の重要な要因は、冷媒に触れた蒸発器内のすべての冷却チャネルの面積であるところの冷媒によって湿潤した面積である。湿潤面積の増大によって、蒸発器の熱伝達特性を改善することができる。しかしながら、湿潤面積が増大すると、蒸発器の質量が増大し、これによって熱慣性が増大し、蒸発器の熱伝達特性が悪化することがある。
【００５６】
ポッド内の液体から外部に出て伝達できる熱量は、ポッドと蒸発器との熱伝達面の面積に比例する。より大きい面積が望ましいが、面積を増大するには、蒸発器の熱伝達特性を悪化させるように蒸発器の質量を増大する必要があり得る。ポッドと蒸発器との熱伝達面の面積が２０〜４０平方インチである蒸発器が、２分未満で最大１２オンスの菓子を冷凍できるシステムの提供を支援する他の特性と効果的に相まることを確定した。
【００５７】
熱伝導率は、熱を伝導する能力に関連する物質の固有の特性である。伝導による熱伝達は、概して、物質が全く動作していないときの物質内部のエネルギの伝達を含む。伝導率が高い物質（例として、アルミニウム）で作られた壁をもつ蒸発器は、蒸発器の壁全体における温度差を減少する。この温度差の減少によって、蒸発器を正確な温度に冷却するために冷蔵システムに要求される仕事量が減少する。
【００５８】
所望の熱伝達を生じさせるために、蒸発器を冷却する必要がある。蒸発器の質量がより大きいと、この冷却がより長くなる。蒸発器の質量を減少すると、冷凍サイクル中に冷却する必要がある物質の量が減少する。大質量の蒸発器は、最大１２オンスの菓子を冷凍するのに必要な時間を長くする。
【００５９】
熱伝導率と質量との効果は、物質の適切な選択によってバランスをとることができる。アルミニウムよりも高い熱伝導率をもつ銅などの物質はある。しかしながら、銅の密度は、アルミニウムの密度よりも大きい。この理由のために、一部の蒸発器は、蒸発器の熱交換面にのみ熱伝導が高い銅を使用し、他の全ての箇所にアルミニウムを使用するように構成されてきた。
【００６０】
図３Ａ〜図３Ｆは、蒸発器１０８におけるポッドを開けて、機械１００によって作り出されたフードまたはドリンクを分配するように動作可能な、ポッド−機械インターフェース１０６の構成部材を示す。これは、ポッドを開ける１つのアプローチの実施例であるが、一部の機械及び関連するポッドは他のアプローチを使用する。
【００６１】
図３Ａは、蒸発器１０８内に設置されたポッド１５０をもつポッド−機械インターフェース１０６の部分的に切り取られた概略図である。図３Ｂは、ポッド−機械インターフェース１０６のポッド１５０の端部と床面１５２との間の関連を示す、上方が見える概略平面図である。ポッド−機械インターフェース１０６の床面１５２は、ディスペンサ１５３によって形成される。図３Ｃ及び図３Ｄは、ディスペンサ１５３の斜視図である。図３Ｅ及び図３Ｆは、ディスペンサ１５３に配置された挿入部１５４の斜視図である。挿入部１５４は、ポッド−機械インターフェース１０６のウォームギア１５７床面１５２を駆動するように動作可能な電気モータ１４６を含む。ウォームギア１５７は、環状構成をもつギア１５９に係合する。ギア１５９に備え付けられた環状部材１６１が、ギア１５９からポッド−機械インターフェース１０６の内部領域内に延伸する。環状部材１６１は、ポッド−機械インターフェース１０６内に挿入されたポッドと係合してポッドを開けるように構成された突起１６３を有する。環状部材１６１の突起１６３は、４つのダボ形状の突起である。一部の環状ギアは、より多いまたはより少ない突起を有し、他の形状、例えば、「歯形状」を有することもできる。
【００６２】
ポッド１５０は、混合パドル１６０を含有している本体１５８を含む（図３Ａ参照）。ポッド１５０は、アパーチャ１６４を画定する基部１６２及び基部１６２全体を延伸するキャップ１６６も有する（図３Ｂ参照）。基部１６２は、ポッド１５０の本体１５８に継ぎ合わされるまたは固定される。基部１６２は、突起１６５を含む。基部１６２の上に備え付けられたキャップ１６６は、ポッド１５０の外周または軸の周囲を回転可能である。使用中、ポッド１５０からの生産物の分配が準備されると、機械のディスペンサ１５３が、キャップ１６６に係合して、それを第１のポッド１５０の端部周囲を回転させる。キャップ１６６は、係合する位置まで回転し、次に、突起１６５を基部１６２の残部から分離する。ポッド１５０及びその構成部材を、図６Ａ〜図１０に関してより詳細に記述する。
【００６３】
基部１６２におけるアパーチャ１６４は、キャップ１６６の回転によって開けられる。ポッド−機械インターフェース１０６は、ギア１６８の外周に係合するネジ切りをもつ電気モータ１４６を含む。電気モータ１４６の動作によってギア１６８を回転させる。ギア１６８は、環状部材１６１に取り付けられ、ギア１６８の回転によって環状部材１６１を回転させる。ギア１６８と環状部材１６１とは、共に環状であり、ギア１６８または環状部材１６１と接触することなくアパーチャ１６４を通し、そしてそこを通してフードまたはドリンクをポッド１５０から分配できる中心穴部を画定する。ポッド１５０が蒸発器１０８内に設置されると、環状部材１６１がキャップ１６６に係合し、環状部材１６１の回転によってキャップ１６６を回転させる。
【００６４】
図４は、蒸発器１０８を含む冷蔵システム１０９の回路図である。冷蔵システムは、コンデンサ１８０、吸引ライン熱交換器１８２、膨脹弁１８４、及びコンプレッサ１８６も含む。高圧の液体冷媒が、コンデンサ１８０から吸引ライン熱交換器１８２及び膨脹弁１８４を通り、蒸発器１０８まで流れる。膨脹弁１８４は、液体冷媒流体の流れを制限し、膨脹弁１８４から出るときの液体冷媒の圧力を低下させる。低圧の液体と蒸気との混合物は、次に、蒸発器１０８に移動し、そこで、ポッド１５０から吸収された熱及び蒸発器１０８内の含有物が、冷媒を液体と蒸気との混合物から気体に変える。気相冷媒が、蒸発器１０８から吸引ライン熱交換器１８２を通ってコンプレッサ１８６まで流れる。吸引ライン熱交換器１８２において、蒸発器１０８から出た低温蒸気が、コンデンサ１８０から出た液体を予め冷却する。冷媒は、低圧気体としてコンプレッサ１８６に入り、高圧気体としてコンプレッサ１８６から出る。気体は、次に、コンデンサ１８０に流れ、そこで熱交換が冷媒を冷却して液化して液体にする。
【００６５】
冷蔵システム１０９は、第１のバイパスライン１８８及び第２のバイパスライン１９０を含む。第１のバイパスライン１８８は、コンプレッサ１８６の排出口とコンプレッサ１８６の入口とを直接に接続する。バイパス弁が、第１のバイパスラインと第２のバイパスラインとの両方に配置されており、通路を開閉して、冷媒がバイパスを流れることを可能にする。コンプレッサ排出口から入口に冷媒を直接に迂回させることによって、高温気体を蒸発器に注入することなく、蒸発器の解凍及び温度制御を付与することができる。第１のバイパスライン１８８は、コンプレッサ１８６全体にわたる迅速な均圧のための手段も付与し、迅速な再始動を可能にする（すなわち、１つのポッドの後に素早く次のポッドを冷凍する）。第２のバイパスライン１９０は、蒸発器１０８を解凍するための暖かい気体の蒸発器１０８への適用を可能にする。バイパス弁は、例えば、電磁ソレノイド弁または絞り弁であってもよい。
【００６６】
図５Ａ及び図５Ｂは、コンデンサ１８０のプロトタイプの図面である。コンデンサは、内部チャネル１９２を有する。内部チャネル１９２は、冷媒を素早く冷却する冷媒と相互作用する面積を増大する。これらのイメージは、マイクロチャネル管類を示し、これが使用される。なぜならば、これは冷却剤の速度を維持する小さいチャネルを有し、良好な熱伝達のために薄壁であり、そしてコンデンサが放熱板になることを防止するように質量がより小さい。
【００６７】
図６Ａ及び図６Ｂは、図１Ａ〜図３Ｆに関して記述した機械１００とともに使用するためのポッド１５０の実施例を示す。図６Ａは、ポッド１５０の側平面図である。図６Ｂは、ポッド１５０及びポッド１５０の本体１５８内に配置された混合パドル１６０の概略側平面図である。これとともに使用できる他のポッド−機械インターフェース、及び類似の機械は、この出願と同時に出願され、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許出願番号＿＿＿＿＿＿（代理人整理番号４７３５４−００１０００１）により詳細が記述されている。
【００６８】
ポッド１５０は、機械１００のレセプタクル１１０に適合するサイズである。ポッドは、作り出されたフードまたはドリンクの１杯分を提供するサイズにすることができる。一般的に、ポッドは、６〜１８液量オンスの容積を有する。ポッド１５０は、おおよそ８．５液量オンスの容積を有する。
【００６９】
ポッド１５０の本体１５８は、混合パドル１６０を含有する缶である。本体１５８は、基部における第１の端部２１０から第２の端部２１２まで延伸し、円形断面を有する。第１の端部２１０は、第２の端部２１２の直径ＤＬＥよりも僅かに大きい直径ＤＵＥを有する。この構成は、１つのポッドの第１の端部２１０が別のポッドの第２の端部２１２を収容し、互いの上部において複数のポッド２００を積み重ねることを容易にする。
【００７０】
壁２１４が、第１の端部２１０と第２の端部２１２とを接続する。壁２１４は、第１の首部２１６、第２の首部２１８、及び第１の首部２１６と第２の首部２１８との間の円筒部２２０を有する。円筒部２２０は、直径ＤＢの円形断面を有する。直径ＤＢは、第１の端部２１０の直径ＤＵＥ及び第２の端部２１２の直径ＤＬＥの両方よりも大きい。第１の首部２１６は、円筒部２２０と第１の端部２１０とを接続し、より小さい直径ＤＵＥから円筒部２２０のより大きい直径ＤＢまで延伸するにつれて傾斜する。第２の首部２１８は、円筒部２２０と第２の端部２１２とを接続し、円筒部２２０のより大きい直径ＤＢからより小さい第２の端部２１２の直径ＤＬＥまで延伸するにつれて傾斜する。第２の端部２１２が第１の端部２１０よりも直径が小さいために、第２の首部２１８は、第１の首部２１６よりも急に傾斜する。
【００７１】
ポッド１５０のこの構成は、物質の使用法を拡大し、すなわち、ポッドごとにより多い基礎となる物質（例として、アルミニウム）を使用する能力を付与する。この構成は、さらに、ポッドの円柱強度に貢献する。
【００７２】
ポッド１５０は、蒸発器からポッドの含有物への熱伝達が良好になるように設計される。ポッド１５０の本体１５８は、アルミニウムで作られており、５〜５０マイクロンの厚さである。一部のポッドの本体は、他の物質、例えば、スズ、ステンレス鋼、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＴＥ）などのさまざまなポリマで作られる。
【００７３】
ポッド１５０は、ポッドの製造可能性及び性能に貢献するようなさまざまな物質の組み合わせから作ってもよい。一実施形態では、ポッドの壁及び第２の端部２１２は、３１０４アルミニウムで作ってもよいし、基部は、５１８２アルミニウムで作ってもよい。
【００７４】
一部のポッドでは、ポッドの内部構成部材は、ポッド内に含有されている原料と接触するときのポッドの腐食を防止するために、ラッカでコーティングされる。このラッカは、ポッド内に含有されているフード及び飲料の原料内の金属の「オフノート」の可能性も減少する。例えば、アルミニウムで作られたポッドは、Ｓｈｅｒｗｉｎ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ／Ｖａｌｓｐａｒ  Ｖ７０Ｑ１１、Ｖ７０Ｑ０５、３２ＳＯ２ＡＤ、４０Ｑ６０ＡＪ、ＰＰＧ  Ｉｎｎｏｖｅｌ２０１２−８２３、２０１２−８２０Ｃ、及び／またはＡｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ  Ａｑｕａｌｕｒｅ  Ｇ１．５０の１つまたは組み合わせで内部をコーティングしてもよい。同じまたは他のコーティング製造業者によって作られた他のコーティングを使用してもよい。
【００７５】
一部の混合パドルは、類似のアルミニウム合金で作られており、類似のラッカまたはコーティング材でコーティングされる。例えば、混合パドルのコーティングとして、Ｗｈｉｔｆｏｒｄ／ＰＰＧコーティング８８７０を使用してもよい。混合パドルのラッカは、混合パドルにとって汚れがつかない及び硬化するという追加の恩恵を有し得る。
【００７６】
図７Ａ〜図７Ｃは、機械１００のドライブシャフト１２６と機械１００に挿入されたポッド１５０の混合パドル１６０との間の係合を図示する。図７Ａ及び図７Ｂは、ポッド１５０及びドライブシャフト１２６の斜視図である。使用中、ポッド１５０は、ポッド１５０の第１の端部２１０が下方になるように、蒸発器１０８のレセプタクル１１０内に挿入される。図７Ａに示すように、この位置付けは、ポッド１５０の第２の端部２１２をドライブシャフト１２６に表出する。蓋１１２が閉じられると（図１Ａ参照）、ドライブシャフト１２６がポッド１５０の第２の端部２１２を貫通するのに十分な力で、ドライブシャフト１２６がポッド１５０の第２の端部２１２に対して押圧される。図７Ｂは、視認を容易にするために補正した、ドライブシャフト１２６とともに、混合パドル１６０を表出する結果生じた穴を示す。図７Ｃは、蓋が閉じられた後の、混合パドル１６０と係合するドライブシャフト１２６をもつポッド１５０の一部の断面である。一般的に、ポッド１５０の他の端部から冷凍菓子が排出または分配されるときに空気がそこに流れることができるように、ドライブシャフト１２６とポッド１５０との間は堅く密封していない。代替的な実施形態では、ポッド１５０が圧力を維持して、ポッド１５０と蒸発器１０８との間の接触を向上するように堅く密封している。
【００７７】
一部の混合パドルは、ドライブシャフトによって第２の端部に穴が開けられたときに、ポッドの第２の端部の穴の開いた端部を収容する漏斗またはレセプタクル構成を含有する。
【００７８】
図８は、視認を容易にするために、基部１６２から間隙を介したキャップ１６６とともに、ポッド１５０の第１の端部２１０を示す。図９Ａ〜図９Ｄは、基部１６２の突起１６５を切断して運び去り、基部１６２を貫通して延伸するアパーチャ１６４を表出する、ポッド１５０の第１の端部２１０周囲のキャップ１６６の回転を図示する。
【００７９】
基部１６２は、ポッド１５０の本体１５８とは独立して製造され、次に、本体１５８の開口端部を覆うようにポッド１５０の本体１５８に（例えば、圧着または継ぎ合わせによって）取り付けられる。基部１６２の突起１６５は、例えば、基部の形成に使用されているアルミニウム板をスタンピング、深絞りまたはヘッディングすることによって形成できる。突起１６５は、例えば、弱体化させたスコアライン１７３によって基部１６２の残りの部分に取り付けられる。スコアリングは、アルミニウム板の基部内への垂直スコアでもよいし、突起１６５の壁内への水平スコアでもよい。例えば、物質は、初期厚さが０．００８インチ〜０．０１０インチであり、スコアリング後の厚さが０．００１インチ〜０．００８インチとなるスコアリングであってもよい。代替的な実施形態では、スタンピング後にスコアリングをせず、破断を容易にするために壁を意図的に薄くする。別の変形例では、壁の厚さが変化せず、機械の分配機構との係合の力と組み合わさったキャップ１６６が、突起１６５における壁の厚さを０．００８インチ〜０．０１０インチに切断するのに十分となる。スコアリングによって、５〜７５ポンドの力、例えば、１５〜４０ポンドの力で、突起１６５を持ち上げて基部１６２から剪断することができる。
【００８０】
キャップ１６６は、第１のアパーチャ２２２及び第２のアパーチャ２２４を有する。第１のアパーチャは、アパーチャ１６４の形状とおおよそ一致する。アパーチャ１６４は、突起１６５が取り外されたときに表出し、基部１６２を通り延伸する。第２のアパーチャ２２４は、２つの重複する円形に対応する形状を有する。重複する円形のうちの１つは、突起１６５の形状に対応する形状を有し、重複する円形のもう１つは、僅かにより小さい。ランプ２２６が、２つの重複する円形の外縁の間を延伸する。ランプが移行する上面において、追加の０．０２０インチの材料厚が存在する。図９Ａ〜図９Ｇを参照してより詳述するように、この追加的な高さは、キャップの回転中に、突起の頭部を持ち上げて破断し、アパーチャを開けることを支援する。
【００８１】
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、キャップ１６６は、初期には、突起１６５と位置を合わせて基部１６２に取り付けられており、第２のアパーチャ２２４の重複する円形の大きい方を通り延伸する。図９Ｃ及び図９Ｄに示すように、機械のプロセッサ１２２が電気モータ１４６を作動させてギア１６８及び環状部材１６１を回転させると、キャップ１６６の回転によって、ランプ２２６が突起１６５のへりの下にスライドする。キャップ１６６の継続的な回転によって突起１６５を基部１６２の残りの部分から分離する持ち上げる力が加えられて（図９Ｅ〜図９Ｇ参照）、次に、キャップ１６６の第１のアパーチャ２２２が、突起１６５を取り外した結果生じた基部１６２におけるアパーチャ１６４と位置を合わせる。
【００８２】
一部のポッドは、突起１６５を基部１６２から分離した後に突起１６５を維持するための構造を含む。ポッド１５０において、突起１６５は、頭部１６７、ステム１６９及び下部１７１を有する（図９Ｇに最もよく参照する）。ステム１６９は、頭部１６７と下部１７１との間を延伸し、頭部１６７及び下部１７１よりも小さい断面を有する。キャップ１６６の回転によって突起１６５が基部１６２の残りの部分から分離すると、キャップ１６６は、第２のアパーチャ２２４の重複する円形のうちの１つの縁に沿ってステム１６９を横方向に押圧し、頭部１６７及び下部１７１がキャップ１６６をブラケッティングする。この構成は、突起１６５が基部１６６から分離するときに突起１６５を維持する。そのような構成は、突起１６５が基部から取り外されたときに、待機しているレセプタクル内に突起が落下する可能性を減少する。
【００８３】
一部のポッドは、突起１６５を基部１６２の残りの部分から分離するための他のアプローチを含む。例えば、一部のポッドでは、基部は、基部にリベットで留められた回転可能な切断機構を有する。回転可能な切断機構は、キャップ１６６に関して記述したものに類似する形状を有するが、この二次的な構成要素は、基部１６２の上及び周囲に備え付けられるのではなく、基部１６２の直ぐ周辺にリベットで留められて位置付けられる。冷蔵サイクルが完了すると、機械のプロセッサ１２２が機械の腕部を作動させて、リベットで留められた切断機構をリベット周囲において回転させる。回転中、切断機構は、突起１６５に係合して、切断し、そして運び去り、基部１６２のアパーチャ１６４をその位置に残す。
【００８４】
別の実施例では、一部のポッドは、基部全体にわたって動いて突起を取り外すスライディングナイフをもつキャップを有する。スライディングナイフは、機械によって作動し、制御装置によってトリガされると、基部全体にわたってスライドし、突起１６５を分離し、取り外し、そして収集する。キャップ１６６は、ギロチン特徴を有し、これは機械によって作動されると、基部１６２全体にわたって及び上方に直線的にスライドすることができる。キャップ１６６は、突起１６５に係合して、切断し、そして運び去る。別の実施形態では、このギロチン特徴は、ポッド１５０のキャップ１６６ではなく、機械の中心に位置してもよい。別の実施形態では、このギロチン特徴は、キャップ１６６がもつ例のような二次的な備え付けられた構成要素ではなく、基部１６２内の二次的な構成要素として備え付けてもよい。
【００８５】
一部のポッドは、機械によって係合及び解除できる引き上げ式を含む分配機構を有する。冷蔵サイクルが完了すると、機械の腕部がポッドのタブに係合してそれを持ちあげることによって、押圧して基部に穴を開けて、基部にアパーチャを作り出す。冷やされたまたは冷凍された生産物が、そのアパーチャを通して分配される。分配中、基部の穴が開けられた面は、基部にヒンジで連結されたままであり、ポッドの内側に維持される。混合体は、穴が開けられた面を回避またはその上方を回転する、または別の実施形態では、混合パドルは、障害とならないように回転を続ける。一部の引き上げ式では、機械の腕部が、穴が開けられた面を基部から分離する。
【００８６】
図１０は、ポッド１５０の拡大された概略側平面図である。混合パドル１６０は、中心ステム２２８及び中心ステム２２８から延伸する２つのブレード２３０を含む。ブレード２３０は、ポッド１５０の含有物を撹拌する形状の螺旋ブレードであり、ポッド１５０の本体１５８の内面に付着する原料を取り除く。一部の混合パドルは、単独のブレードを有し、一部の混合パドルは、３つ以上の混合パドルを有する。
【００８７】
流体（例えば、液体原料、空気または冷凍菓子）は、混合パドル１６０が回転しているときに、ブレード２３０における開口２３２を通って流れる。これらの開口は、混合パドル１６０を回転させるのに必要な力を減少する。この減少は、原料の粘度が増大するとき（例として、アイスクリームを形成するとき）に有意義となり得る。開口２３２は、さらに、ポッド内の原料の混合及び通気を援助する。
【００８８】
ブレード２３０の外側縁は、スロット２３４を画定する。スロット２３４は互いに位置をずらし、これによって、混合パドル１６０が回転しているときに、ブレード２３０の１つによって本体の内面に付着する原料を本体１５８の内面の大部分から除去する。混合パドルは、ポッド１５０の本体１５８の第１の端部２１０よりも１６０幅広であるが、スロット２３４は、挿入中に混合パドル１６０を回転させることによってスロット２３４が第１の端部２１０と位置を合わせるような、ポッド１５０の本体１５８内への混合パドル１６０の挿入を容易にする交互スロットである。別の実施形態では、混合パドルの外径は、ポッド１５０の開口の直径未満であり、ポッド１５０内への（回転しない）直線的な挿入が可能になる。別の実施形態では、混合パドルにおけるブレードの１つは、もう１つのブレードの直径よりも幅広の外径を有し、それ故に、ポッド１５０内への（回転しない）直線的な挿入が可能になる。この混合パドル構成では、１つのブレードは、側面壁から原料を取り除く（例として、擦る）ように意図され、一方で直径がより短いもう１つのブレードは、よい一層の撹拌動作を実行するように意図される。
【００８９】
一部の混合パドルは、中心ステムにヒンジで連結された１つ以上のブレードを有する。挿入中、ブレードは、ヒンジで連結されて縮小形状になり、挿入されるとすぐに拡大形状に解放できる。一部のヒンジで連結されたブレードは、第１の方向に回転している間は開放固定され、第１の方向と反対の第２の方向に回転するときには折り畳むことができる。一部のヒンジで連結されたブレードは、回転方向にかかわらず、ポッドの内側に入ると、固定される、外側の位置にロックされる。一部のヒンジで連結されたブレードは、手動で縮小、拡大及びロックされる。
【００９０】
混合パドル１６０は、時計回りに回転し、ポッドの壁２１４から蓄積した冷凍菓子を取り除く。重力が、ポッドの壁から第１の端部２１０に落下する菓子の取り除きを推し進める。混合パドル１６０は、反時計回り方向に回転すると、第２の端部２１２の方に原料を持ち上げて撹拌する。パドルが方向を変えて時計回りに回転すると、原料は第１の端部２１０の方に押される。図９Ｄに関して示し、記述したように、基部１６２の突起１６５が取り外されると、混合パドルの時計回りの回転によって、作り出されたフードまたはドリンクがポッド１５０からアパーチャ１６４を通って分配される。一部のパドルは、第１の方向に回転することによって、ポッドの含有物を混合して分配する。一部のパドルは、第１の方向及び第２の方向に動くことによって混合し、ポッドを開けたときに、第２の方向に動くことによって分配する。
【００９１】
中心ステム２２８は、機械１００の駆動シャフト１２６を収容するサイズのリセス２３６を画定する。駆動シャフト１２６及び混合パドル１６０が回転可能に制約されるように、リセス及び駆動シャフト１２６は、正方形断面を有する。モータが駆動シャフト１２６を回転させると、駆動シャフトは、混合パドル１６０を回転させる。一部の実施形態において、駆動シャフトの断面はさまざまな形状であり、リセスの断面は、適合するように形成される。一部の例では、駆動シャフト及びリセスは、ネジ込み接続される。一部のポッドでは、リセスは、駆動シャフトを把持して駆動シャフトとパドルとを回転連結するような嵌め合い構造を含有する。
【００９２】
図１１は、機械１００を動作させるためにプロセッサ１２２において実施される方法２５０のフローチャートである。方法２５０は、冷蔵システム１０９及び機械１００を参照して記述する。方法２５０は、他の冷蔵システム及び機械を用いて使用してもよい。方法２５０は、ソフトクリームを作り出すものとして記述するが、他の冷却またはフローズンドリンク及びフードを作り出すのにも使用できる。
【００９３】
方法２５０の第１のステップは、機械１００を起動し（ステップ２６０）、コンプレッサ１８６及びコンデンサ１８０に関連するファンを起動する（ステップ２６２）。冷蔵システム１０９を、次に、調節された温度においてアイドリングする（ステップ２６４）。方法２５０において、蒸発器１０８の温度は、およそ０．７５°Ｃに留まるように制御されるが、±０．２５°Ｃだけ変動してもよい。一部の機械は、他のアイドル温度、例えば、０．７５°Ｃから室温（２２．０°Ｃ）において動作される。蒸発器の温度が０．５°Ｃ未満である場合には、プロセッサ１２２が、バイパス弁１９０を開きシステムの熱を増大する（ステップ２６６）。蒸発器の温度が１°Ｃを上回ると、バイパス弁１９０が閉じられて蒸発器を冷却する（ステップ２６８）。アイドル状態から、機械１００を動作させてアイスクリームを作り出す（ステップ２７０）、または電源を切る（ステップ２７２）ことができる。
【００９４】
ポッドの挿入後、ユーザは、スタートボタンを押す。ユーザがスタートボタンを押すと、バイパス弁１９０が閉じて、蒸発器１０８がその閉鎖位置に動き、モータ１２４が起動する（ステップ２７４）。一部の機械では、蒸発器は、モータを使用して電子的に閉じられる。一部の機械では、蒸発器は、例えば、蓋が開放位置から閉鎖位置に動くことによって機械的に閉じられる。一部のシステムでは、これらの動作を取る前に、ポッド１５０が蒸発器１０８に存在することをセンサが認識する。
【００９５】
一部のシステムは、無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）、またはＵＰＣバーもしくはＱＲコード（登録商標）などの他のインテリジェントなバーコードを含む。ポッドにおける識別情報を使用して、特定のポッドのための特定の冷却及び混合アルゴリズムをトリガすることができる。これらのシステムは、ＲＦＩＤ、ＱＲコード（登録商標）またはバーコードを選択的に読み込み、混合モータの速度プロファイル及び混合モータのトルク閾値を識別することができる（ステップ２７３）。
【００９６】
識別情報は、（例として、インターネット上でまたはサブスクリプションモデルを使用して）消費者市場を直接促進するのにも使用することができる。本明細書に記述するこのアプローチ及びシステムは、ポッドが棚に安定する為、電子商取引を通じたアイスクリームの販売を可能にする。サブスクリプション方式では、顧客は、各々の月に配送された所定の数のポッドに対する月額を支払う。顧客は、さまざまなカテゴリ（例として、アイスクリーム、ヘルシースムージ、フローズンコーヒ、またはフローズンカクテル）からパーソナライズされたポッドを選択し、その上、パーソナライズされた味わい（例として、チョコレートまたはバニラ）も選択することができる。
【００９７】
識別は、使用される各々のポッドの追跡にも使用することができる。一部のシステムでは、機械は、ネットワークにリンクされ、どのポッドが使用されているかと、どのポッドを（例として、週に一度の配送のときに）取り換える必要があるかについてを、ベンダに通知するように構成できる。この方法は、消費者を食料雑貨品店に行かせてポッドを購入させるよりも効率的である。
【００９８】
これらの動作は、混合パドル１６０を回転させている間に、蒸発器１０８内のポッド１５０を冷却する。アイスクリームを形成するときには、ポッド１５０の含有物の粘度が増大する。機械のトルクセンサが、ポッド１５０内の混合パドル１６０を回転させるのに必要なモータ１２４のトルクを測定する。トルクセンサによって測定されたモータ１２４のトルクが所定の閾値を満たすと、機械１００は、分配モード（２７６）に動作する。分配ポートが開き、モータ１２４は方向を逆にし（ステップ２７８）、冷凍菓子をポッド１５０から押し出す。これはおおよそ１〜１０秒継続してポッド１５０の含有物を分配する（ステップ２８０）。機械１００は、次に、解凍モードに切り替わる（ステップ２８２）。蒸発器１０８に蓄積した霜が、蒸発器１０８の熱伝達効率を下げることがある。加えて、蒸発器１０８がポッド１５０を冷凍し、蒸発器の第１の部分１２８及び第２の部分１３０が共に冷凍し、かつ／またはポッドが蒸発器を冷凍することがある。バイパス弁１７０を開けて、蒸発器１０８を開けて、そしてモータ１２４を停止することによって、これらの課題を回避するようにサイクル間に蒸発器を解凍することができる（ステップ２８２）。機械は、次に、バイパス弁を通して約１〜１０秒間気体を迂回させて、蒸発器を解凍する（ステップ２８４）。機械は、蒸発器１０８が既に氷点より高いことをサーモカップが伝えてこない限り、各サイクル後に解凍するようにプログラムされる。その後、ポッドを取り出すことができる。機械１００は、次に、アイドルモードに戻る（ステップ２６４）。一部の機械では、サーモメータは、ポッド１５０の含有物の温度を測定し、ポッドの含有物を分配する時刻を特定する。一部の機械では、所定の時刻に達したときに分配モードを開始する。一部の機械では、混合パドルを回転するのに必要なトルク、混合モータの電流消費、ポッドの温度、及び／または時刻の組み合わせによって、ポッドの含有物を分配する時刻が確定される。
【００９９】
アイドル時間を満了した場合には、機械１００は、自動的に電源を切る（ステップ２７２）。電力ボタンを押下することによってユーザも電源を切ることができる（２８６）。電源を切ると、プロセッサはバイパス弁１９０を開き、弁全体にかかる圧力を均一にする（ステップ２８８）。機械１００は、１０秒間待機し（ステップ２９０）、次に、コンプレッサ１８６及びファンを停止する（ステップ２９２）。次に、機械が停止する。
【０１００】
図１２は、蒸発器１０８及び拡張サブシステム３１２を含む冷蔵システム３１０の回路図である。冷蔵システム３１０は、冷蔵システム１０９と実質的に同様である。しかしながら、冷蔵システム３１０は、冷蔵システム１０９に示す膨脹弁１８４ではなく、拡張サブシステム３１２を含む。冷蔵システム３１０は、冷蔵システム１０９の一部である第１のバイパスライン１８８及び第２のバイパスライン１９０は含まない。しかしながら、一部のシステムは、拡張サブシステム３１２とともに、第１のバイパスライン及び第２のバイパスラインを含む。
【０１０１】
拡張サブシステム３１２は、冷却流体の膨脹を制御する複数の弁を含む。これらの弁は、第１の固定オリフィス弁３１４、第２の固定オリフィス弁３１６及び制御弁３１８を含む。制御弁３１８は、第２の固定オリフィス弁３１６の上流にある。制御弁３１８及び第２の固定オリフィス弁３１６は、第１の固定オリフィス弁３１４と並列接続する。拡張デバイスは、蒸発器１０８に入る冷媒の温度を制御する２つのモードを有する。第１のモードでは、制御弁３１８が開放し、冷媒を第２の固定オリフィス弁３１６に流すことができる。第１のモードでは、冷媒は、第１の固定オリフィス弁３１４及び第２の固定オリフィス弁３１６の両方を通って流れる。第２のモードでは、制御弁３１８が閉鎖し、冷媒は、第２の固定オリフィス弁３１６を通っては流れない。すべての冷媒が、第１の固定オリフィス弁３１４を通って流れる。
【０１０２】
図４を参照して論じたように、膨脹弁１８４または拡張サブシステム３１２は、高圧冷媒を受け入れ、低圧冷媒を放出する。この圧力降下によって冷媒が冷却される。圧力のより大きい変化（ΔＰ）は、温度のより大きい変化（ΔＴ）を招く。（すなわち、制御弁３１８が閉鎖している）第２のモードでは、拡張サブシステム３１２を通じた圧力降下が第１のモードよりも高くなり、より低い蒸発器の圧力及び関連するより低い蒸発器の温度をもたらす。冷媒と蒸発器１０８内のポッドの含有物との間の増大した温度差が熱伝達に与える影響は、このより低い圧力の冷媒が低密度であるという事実によってある程度相殺される。コンプレッサが各圧縮サイクルにおいて固定容積の冷媒を動かすので、サイクルごとの質量流量が減少し、熱伝達を低下させる。第２の動作モードでは、ポッドと蒸発器との間に大きな温度差があり、大きな熱伝達が必要となり、必要とされる質量流量の量が増大する。
【０１０３】
初期動作中、冷蔵システム３１０は、第１のモードにある。制御弁３１８が開放し、冷媒が第１の固定オリフィス弁３１４及び第２の固定オリフィス弁３１６の両方を通って流れる。この結果、蒸発器は、およそ−２０°Ｃ〜−１０°Ｃの温度において動作する。この温度において、冷却システムは、蒸発器を通り抜けるより高い密度の冷媒を利用することによって、より低い温度においてよりも大きい冷却能力を付与することができる。
【０１０４】
ポッド１５０は、およそ室温（例として、２２°Ｃ）で蒸発器１０８内に挿入される。蒸発器１０８とポッド１５０との間の初期の温度差は高い。その結果、ポッド１５０から蒸発器１０８に迅速に熱が伝達する。ポッド１５０が冷却されるにつれて、ポッド１５０と蒸発器１０８との間の温度差は減少し、ポッド１５０から蒸発器１０８への熱の伝達も遅くなる。この時点で、システム３１０は、第２のモードに入り、制御弁３１８を閉鎖する。冷媒は、第１の固定オリフィス弁３１４のみを通って流れ、第１の固定オリフィス弁３１４に入る冷媒と第１の固定オリフィス弁３１４から出る冷媒との間のΔＰが増大する。ΔＴも増大し、その結果、蒸発器１０８は、おおよそ−１５°Ｃ〜−３０°Ｃの温度により冷たくなる。これは、システムの冷却能力を減少するが、ポッドとネストとの間の温度差を増大し、アイスクリームの素早い最終冷凍を可能にする。熱伝達に影響を与える程度にポッドと蒸発器との間の温度差が減少するときに作動する第２のモードでは、システム内を通って流れる質量がより少ない場合でさえも、より低い温度の冷媒が、熱伝達の総量を増やす。
【０１０５】
一部の実施形態において、第１のモードにおける蒸発器の温度が、氷点よりも高い。この構成は、使用前に蒸発器を予め冷却し、使用後に蒸発器を除霜することができる。
【０１０６】
冷蔵システム３１０の構成が温度制御を増大し、冷凍時間を短縮し、要求されるコンプレッサ出力を減少させることができる。要求されるコンプレッサ出力の減少は、コンプレッサのサイズの縮小を可能にする。
【０１０７】
一部の冷蔵システムでは、拡張サブシステムは、３つ以上の弁を含む。多弁のサブシステムは、３つ以上のモードを有し、温度制御をさらに増大させることができる。
【０１０８】
一部の冷蔵システムにおいて、例えば、温度調整膨脹弁及び電子膨脹弁などの他の種類の弁を使用する。温度調整膨脹弁及び電子膨脹弁の両方は、さまざまな負荷条件及び動作条件に基づいて、オリフィスサイズを変化させることができる。例えば、温度調整膨脹弁は、蒸発器出口における冷媒の温度を検知し、温度調整膨脹弁を通る流れを調整して、所定のまたは所望の動作条件を維持する。電子膨脹弁は、蒸発器出口の温度及び制御ユニット３７１からの電子信号に基づいて、オリフィスサイズを変化させるように電気的に作動する。
【０１０９】
図１３は、蒸発器１０８に入る前に貯水槽３２４を予め冷やす冷媒ライン３２２を含む冷蔵システム３２０の回路図である。冷蔵システム３２０は、冷蔵システム１０９と実質的に同様である。しかしながら、冷蔵システム３２０は、事前に冷却するライン３２２を含み、冷蔵システム１０９の一部である第１のバイパスライン１８８及び第２のバイパスライン１９０を排除する。一部のシステムは、第１のバイパスライン、第２のバイパスライン及び事前に冷却するラインを含む。
【０１１０】
機械に使用される冷蔵システム３２０は、貯水槽３２４を含む。貯水槽をもつ機械は、混合中に流体をポッド内に注入し、例えば、乾燥原料を溶解またはポッドの含有物を希釈する。冷やされた水は、温水または室温の水よりも素早く冷凍する。
【０１１１】
使用中、弁３２６は、膨脹弁１８４から出た冷媒を事前に冷却するライン３２２を通して送るように、事前冷却を通して冷媒を送るよう動作する。冷たい低圧冷媒は、貯水槽３２４内に部分的にまたは完全に配置された事前に冷却するライン３２２を通って流れる。貯水槽３２４が水で満たされている場合には、事前に冷却するライン３２２は、部分的にまたは完全に水中に沈められる。冷媒は、貯水槽３２４内の水を冷却し、事前に冷却するライン３２２から出る。次に、冷媒は、蒸発器１０８に入って蒸発器１０８を冷却する。
【０１１２】
図１４は、コンプレッサ１８６とコンデンサ１８０との間に配置されたサーマルマス３３０を含む冷蔵システム３２８の回路図である。冷蔵システム３２８は、冷蔵システム１０９と実質的に同様である。しかしながら、冷蔵システム３２８は、サーマルマス３３０を含む。冷蔵システム３２８は、冷蔵システム１０９の一部である第１のバイパスライン１８８及び第２のバイパスライン１９０は含まない。一部のシステムは、第１のバイパスライン、第２のバイパスライン及びサーマルマス３３０を含む。
【０１１３】
サーマルマスは、例えば、エチレングリコールと水との混合物、塩水、パラフィンろう（アルカン）、または純水であってもよい。一部の機械では、サーマルマス３３０は、コンデンサ１８０と熱交換器１８２との間に配置される。
【０１１４】
サーマルマス３３０は、熱エネルギを貯蔵し、その後に、熱エネルギを放出する。コンプレッサ１８６とコンデンサ１８０との間に配置されるときには、サーマルマス３３０は、冷媒から放出された熱を貯蔵する。サイクルにおけるこの時点において、冷媒は高圧蒸気である。コンデンサ１８０は、高圧蒸気からの熱を等温的に放出して、高圧液体を作り出す。サーマルマス３３０を用いて蒸気冷媒を予め冷却すると、コンプレッサ１８６の負荷が減少する。機械１００が電源を切ると、サーマルマス３３０は熱を周囲環境に放出し、周辺温度において平衡に達する。
【０１１５】
一部のシステムは、第２のバイパスライン及びサーマルマスの両方を含む。第２のバイパスラインは、サーマルマスからの冷媒の行き先を変え、冷蔵システムをアイドリングする。このアイドリング期間中、サーマルマスは、前回のサイクルから出た熱を周囲環境に放出する。
【０１１６】
図１５は、圧力容器３３４、第１の制御弁３３６及び第２の制御弁３３８を含む冷蔵システム３３２の回路図である。圧力容器３３４は、システムの迅速な起動を可能にし、蒸発器１０８内のポッドの含有物を（例として、冷凍するまで）冷却するのに必要な時間を短縮する蓄圧器の機能を果たすことができる。冷蔵システム３３２は、冷蔵システム１０９と実質的に同様である。しかしながら、冷蔵システム３３２は、圧力容器３３４、第１の制御弁３３６及び第２の制御弁３３８を含む。冷蔵システム３３２は、さらに、冷蔵システム１０９の一部である第１のバイパスライン１８８及び第２のバイパスライン１９０は含まない。一部のシステムは、第１のバイパスライン、第２のバイパスライン、圧力容器３３４、第１の制御弁３３６、及び第２の制御弁３３８を含む。
【０１１７】
第１の制御弁３３６は、コンプレッサ１８６とコンデンサ１８０との間に配置される。第２の制御弁３３８は、熱交換器１８２と膨脹弁１８４との間に配置される。圧力容器３３４は、コンデンサ１８０と熱交換器１８２との間に配置される。冷媒は、高圧においてコンプレッサ１８６から出て、液体冷媒が膨脹弁１８４によって放出されるまで、その高圧を維持する。システム３３２は、所望の成果に基づいて、弁３３６、３３８の位置（例として、開放または閉鎖）を制御する。
【０１１８】
システム３３２の正常動作中（例として、ポッドを冷却しているとき）、第１の制御弁３３６及び第２の制御弁３３８の両方が開放している。アイドリングの前に、第２の制御弁３３８が閉鎖し、第１の制御弁３３６は、引き続き開放する。コンプレッサ１８６は、第１の制御弁３３６が閉鎖する前に、短時間、例えば、１〜５秒間運転を継続する。第１の制御弁３３６の閉鎖後、コンプレッサは停止する。
【０１１９】
（例として、冷却されたフードまたはドリンクの１杯分を作るために）システム３３２が再び作動すると、コンプレッサ１８６が再始動し、第１の制御弁３３６が開放し、かつ第２の制御弁３３８が開放する。圧力容器３３４内に既に高圧流体が存在するので、高圧冷媒が膨脹弁１８４を通って流れ、圧力降下によって冷媒が冷却される。このアプローチは、停止中にシステム圧力が周辺条件に戻り得る冷蔵システムと比較して、ポッドの含有物を冷却するのに必要な時間を短縮する。システムが周辺条件にある場合には、システムが再始動するときの初期に膨脹弁の全体にわたっては圧力降下が起こらない。このアプローチは、８オンスポッドの含有物を室温から冷凍するまで冷却するのに必要な時間を９０秒未満に減少させることを立証した。冷蔵システム３３２は、システム３３２が始動または起動するとき、例えば、ポッド１５０の挿入前に、素早くまたは即座に冷媒を冷却することが可能となる。
【０１２０】
図１６は、熱電モジュール３４２を含む冷蔵システム３４０の回路図である。冷蔵システム３４０は、冷蔵システム１０９と実質的に同様である。しかしながら、冷蔵システム１０９の一部である第１のバイパスライン１８８及び第２のバイパスライン１９０は含まない。一部のシステムは、第１のバイパスライン、第２のバイパスライン及び熱電モジュール３４２を含む。
【０１２１】
熱電モジュール３４２は、コンデンサ１８０と熱交換器１８２との間に配置された冷却要素である。熱電モジュール３４２は、蒸発器１０８から出て熱交換器１８２に入る冷媒蒸気に熱を伝達する前に、コンデンサ１８０から出る冷媒を冷却する。膨張する前に液体冷媒を冷却することによって、システム３４０の冷却能力を増大させ、要求されるコンプレッサ出力を減少させる。要求されるコンプレッサ出力の減少は、必要とされるコンプレッサのサイズを縮小させる。
【０１２２】
図１７は、熱電池３４６、第１の電池バイパス弁３４８及び第２の電池バイパス弁３５０を含む冷蔵システム３４４の回路図である。冷蔵システム３４４は、冷蔵システム１０９と実質的に同様であるが、冷蔵システム１０９の一部である第１のバイパスライン１８８は含まない。熱電池３４６及び関連する弁をもつ一部のシステムは、第１のバイパスラインも含む。
【０１２３】
熱電池３４６は、熱交換器１８２と膨脹弁１８４との間に配置された第１の部分３５２を有する。第１の電池バイパス弁３４８は、熱電池３４６の第１の部分３５２を迂回する第１の分岐ライン３５４に配置される。第１の電池バイパス弁３４８が開放すると、冷媒の大部分またはすべてが第１の分岐ライン３５４を通って流れる。熱電池３４６は、高い圧力降下を有する。分岐ライン３５４は熱電池３４６に対して比較的低い圧力降下を有するので、冷媒は主に分岐ライン３５４を通って流れる。第１の電池バイパス弁３４８が閉鎖すると、冷媒は熱電池３４６の第１の部分３５２を通って流れる。
【０１２４】
熱電池３４６は、第２の部分３５６を有し、これは蒸発器１０８と熱交換器１８２との間に配置されており、第１の部分３５２に熱的に接続される。第２の電池バイパス弁３５０は、熱電池３４６の第２の部分３５６を迂回する第２の分岐ライン３５８に配置される。第２の電池バイパス弁３５０が開放すると、冷媒の大部分またはすべてが第２の分岐ライン３５８を通って流れる。熱電池３４６は、高い圧力降下を有する。分岐ライン３５８は熱電池３４６に対して比較的低い圧力降下を有するので、冷媒は主に分岐ライン３５８を通って流れる。第２の電池バイパス弁３５０が閉鎖すると、冷媒は熱電池３４６の第２の部分３５６を通って流れる。
【０１２５】
熱電池３４６は、熱を保持する熱物質を含む。熱電池３４６は、相変化物質（例として、パラフィン）をもつ貯留層３６０を含み、第１の電池バイパス弁３４８及び第２の電池バイパス弁３５０の位置に応じて、熱を受け入れるまたは熱を放出する。熱電池３４６は、相変化物質の実例としてパラフィンを使用するものとして記述される。一部の熱電池は、熱を保持または消費する他の物質、例えば、エチレングリコールと水との混合物、塩水または純水を含む。
【０１２６】
熱電池３４６は、第１の電池バイパス弁３４８が開放し、かつ第２の電池バイパス弁３５０が閉鎖しているとき、その第２の部分３５６からの熱を冷媒に放出する。パラフィンが暖かいまたは融解される場合には、冷たい冷媒が、貯留層３６０内のパラフィンを冷やして凝固させる。低圧冷媒を加熱することによって、液体冷媒がコンプレッサ内に流れる可能性を熱電池が低減する。
【０１２７】
第１の電池バイパス弁３４８が閉鎖し、かつ第２の電池バイパス弁３５０が開放しているとき、熱電池３４６は、第１の部分３５２において冷媒からの熱を受け入れる。ろうが凝固している場合には、熱い液体冷媒が、ろう貯留層３６０内のろうを加熱して融解させる。ろうが液体である場合には、熱い冷媒が、ろう貯留層３６０内の液体であるろうを継続的に加熱する。
【０１２８】
システム３４４の作動において冷却サイクル中、第１の電池バイパス弁３４８及び第２の電池バイパス弁３５０の両方が開放して、熱電池３４６に流れて相互作用する冷媒がほとんどないか全くない。冷却サイクルの最後に、第２の電池バイパス弁３５０が閉鎖し、冷たい低圧冷媒によって貯留層３６０が冷却される。電池が冷却された次のサイクルが開始されると、第２の電池バイパス弁３５０が開放し、第１の電池バイパス弁３４８が閉鎖する。次に、熱電池３４６の第１の部分３５２が、コンデンサ１８０から出て熱交換器１８２を経由した熱い液体冷媒を予め冷却する。
【０１２９】
この構成は、コンプレッサにおける熱負荷を減少することによって、サイクルの終わりにコンプレッサが溢れることを防止し、コンプレッサの出力を下げることができる。一部のろう、例えば、ドデカンのろうまたはトリデカンのろうは、５°Ｃ〜−１０°Ｃの範囲の融点を有し得る。
【０１３０】
図１８Ａは、蒸発器カバー１２７の平面図であり、図１８Ｂは、蒸発器１０８の本体の平面図である。蒸発器１０８の本体は、蒸発器１０８を冷却するための冷媒が通って流れるチャネル３６６を画定する。図１８Ｂに示すように、チャネル３６６は、蒸発器１０８のへり３６７において開かれている。チャネル３６６は、同様に構成されたへりをもつ蒸発器１０８の反対側の端部においても開かれている。
【０１３１】
カバー１２７は、カバー１２７が蒸発器１０８の本体に取り付けられたときに、蒸発器１０８の４つの隣接するチャネル３６６と位置を合わせる複数のリセス１７４を含む。一部のカバーは、他の数の隣接するチャネルと位置を合わせるリセスを含む。リセス１７４は、隣接するチャネル３６６を流体的に接続するマニホールドの機能を果たす。蒸発器の本体の反対側の端部におけるカバー１２７は、２つのカバー１２７と蒸発器１０８の本体とが共に蒸発器１０８を通る蛇行流路を画定するように、位置をずらす。
【０１３２】
カバー１２７は、蒸発器１０８と冷蔵システム１０９とを流体的に接続する入口３７０及び出口３７２を有する。冷媒は、入口３７０を通り、蒸発器１０８の本体及びカバー１２７内のリセスによって画定されたチャネルを通って流れ、出口３７２を通って蒸発器１０８から出る。冷媒は、第１の温度である冷たい流体として入口３７０に入る。冷媒は、流路３６８を通って流れるとき、蒸発器１０８が受け入れたポッド１５０からの熱によって暖まり、蒸発する。ポッド１５０は、この熱伝達によって冷凍される。一定の流速を維持するために、入口３７０の直径は、約０．２５インチであり、出口３７２の直径は、約０．３１インチである。
【０１３３】
リビングヒンジ１３２が、蒸発器１０８の第１の部分１２８内のチャネルと、蒸発器１０８の第２の部分１３０内のチャネル３６６とを流体的に接続する接続チャネル３７３を画定する。接続チャネル３７３は、蒸発器１０８のへり３６７付近の蒸発器１０８内部に画定される。一部の蒸発器では、蓋と蒸発器とが係合したときに蓋の溝と蒸発器の溝との間に接続チャネルが作られるように、蒸発器のへりが溝を画定し、蓋が対応する溝を画定する。一部の接続チャネルは、カバー１２７内部に画定される。この構成は、チャネル３６６が軸３６９と平行に延伸して軸３６９と平行に流体を流す、入口３７０から出口３７２までの連続的な流路３６８を画定する。
【０１３４】
一部の蒸発器では、チャネル３６６は、へり３６７から蒸発器内部を通り反対側の端部において接続し、「Ｕ」形状となる。組み立てられると、カバー１２７は、蒸発器１０８のへり３６７に配置される。チャネル３６６は、ひと続きの接続されていない「Ｕ」形状のユニットである。各々のユニットにおいて、第１のチャネルは、第１の方向に冷媒を流し、第２のチャネルは、第１の方向と反対の第２の方向に流体を流す。
【０１３５】
チャネル３６６は、蒸発器の軸３６９と平行に延伸する。一部の蒸発器では、チャネルは、軸と平行には延伸しないが、互いと平行に延伸する。一部の蒸発器では、チャネルは、互いと平行にも軸と平行にも延伸しない。
【０１３６】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、それぞれ、そのカバー１２７をもたない及びもつ蒸発器３８０の斜視図である。図１９Ａ及び図１９Ｂにおける蒸発器３８０は、図１８Ａ〜図１８Ｅに記述した蒸発器１０８と同様に動作する。しかしながら、蒸発器３８０は、ユニット３７１の第２のチャネル３６６ｂと、異なるユニット３７１の第１のチャネル３６６ａとを流体的に接続するリセス３８２を含む。カバー３８４は、カバー１２７と実質的に同様である。しかしながら、カバー３８４は、へり３６７に接する表面においてリセスされるのではなく、平坦であり、１つの入口及び１つの出口ではなく、複数の入口及び出口を含む。カバー３８４は、第１の部分１２８に第１の入口３８８、第１の部分１２８に第１の出口３９０、第２の部分１３０に第２の入口３９２、及び第２の部分に第２の出口３９４を含む。第１の入口３８８と第１の出口３９０とは、流体的に接続し、第１の部分１２８に第１の流路３９６を作る。第２の入口３９２と第２の出口３９４とは、流体的に接続し、第２の部分１３０に第２の流路３９８を作る。この構成は、冷媒を並行して流し、ヒンジコネクタを使用しない２つの流路３９６、３９８を作る。流速を維持するために、分離した流路が元々の流路と同様の流量面積を有するよう流路３９６、３９８の直径は縮小される。
【０１３７】
カバー３８４が蒸発器３８０に係合すると、リセス３８２が閉じられ、蒸発器３８０とカバー３８４とは流路３９６、３９８を作る。
【０１３８】
前述の蒸発器では、ユニット３７１は、「１アップ／１ダウン」構成を有する。一部の蒸発器では、ユニットは、「２アップ／２ダウン」または「３アップ／３ダウン」構成を画定する。これにより、蒸発器内部の圧力降下を最小にしつつ、適切な流速を維持することができる。異なるコンプレッサ及び異なる冷却タスクには、異なる流路配列が必要となる。コンプレッサ及び冷却の負荷がより大きい場合には、並行流路の数を増大させ、要求がより少ない場合には、少なくすることができる。
【０１３９】
図２０Ａ〜図２０Ｄは、蒸発器のチャネルによって作られた流路、及びそのカバー１２７のリセスの概略図である。図２０Ａ及び図２０Ｂは、蒸発器内部に画定されたチャネルの図面である。図２０Ｃ及び図２０Ｄは、蒸発器及びそのカバー１２７の斜視図である。
【０１４０】
図２０Ａは、冷媒が蒸発するときにチャネル４００の数が増大する流路４０２である。冷媒は、入口から入り、１つ以上の単一チャネル４００ａを通って流れる。冷媒は蒸発すると、容積を拡大し、より速く動き始める。蒸気は、比容積において約５０〜７０倍拡大し得る。蒸発器１０８内部の混合相の冷媒を遅くするために、流路４０２は、リセス３７４において及び分岐点３０６における蒸発器１０８内部において接続する２つの並行チャネル４００ｂに分岐する。冷媒がより多く蒸発すると、流路４０２は、再び、リセス３７４において及び分岐点３０６における蒸発器１０８内部において接続する３つの並行チャネル４００ｃに分岐する。一部の蒸発器では、複数のユニットにおいて「２アップ／２ダウン」構成が維持される。一部の蒸発器では、複数のユニットにおいて「３アップ／３ダウン」構成が維持される。一部の蒸発器では、流路は、「４アップ／４ダウン」または「５アップ／５ダウン」構成に増大する。蒸発器の至るところにおいてチャネルの数を増大させることによって、蒸発器の出口に向かう高速度／圧力降下を制限しつつ、蒸発プロセス早期における性能が増大する。
【０１４１】
図２０Ｂは、マニホールドの機能を果たす、カバー１２７内の一定の割合で増減するリセス４０８をもつ流路４０２の回路図である。一定の割合で増減するリセス４０８は、マニホールドを通って流れる冷媒の流速を維持することを支援するなだらかに増大及び減少する断面積を有する。カバー内の一定の割合で増減する断面をもつリセスは、流速を維持し、かつ低流速領域によって、液体及び気体冷媒の圧力降下及び流れの分離を減少させることも支援する。
【０１４２】
図２０Ｃは、蒸発器１０８の底部における第１のマニホールド、及び第１のマニホールド４２２からカバー１２７の方に延伸する複数の分岐４２４を含む流路４２０を示す。第１のマニホールド４２２は、入口３７０に接続する。分岐４２４は、蒸発器１０８の上部において第２のマニホールド４２６に流体的に接続する。第２のマニホールド４２６は、出口３７２に流体的に接続する。
【０１４３】
冷媒は、入口から第１のマニホールド４２２を通って分岐４２４を上に流れ、そして第２のマニホールド４２６を通って出口３７２に流れる。蒸気は、液体より低密度であり、上部に上昇する傾向がある。この優先的な流れ方向は、流れ方向が下方であるときに予測できない流れ及び性能を生み出すことがある。この構成は、冷媒が蒸気形態であるときに存在する浮力と同じ方向に冷媒を流すことによって、蒸発器１０８の熱的性能を増大させることができる。
【０１４４】
図２０Ｄは、蒸発器１０８周囲を回る流路４３０を示す。流路４３０は、蒸発器１０８の外径を辿る螺旋である。この構成は、面積を増大させ、流路４３０内の急な転換を減少または排除することによって、圧力降下を減少させる。一部の蒸発器では、第１の部分及び第２の部分の全体にわたって流路が延伸するときに蒸発器の第１の部分と蒸発器の第２の部分とを接続するのに複数のヒンジコネクタが使用される。一部の流路は、ヒンジが架かる「移行路」によって接続された第１の部分における蛇行路及び第２の部分における蛇行路を画定する。
【０１４５】
図２１Ａ〜図２１Ｃは、ポッド１５０及び閉鎖機構４４０をもつ蒸発器４３８の図面である。図２１Ａは、蒸発器４３８及びポッド１５０の斜視図である。図２１Ｂは、ポッド１５０及び蒸発器４３８の断面図である。図２１Ｃは、ポッド１５０及び蒸発器４３８の平面図である。
【０１４６】
閉鎖機構４４０は、蒸発器４３８の第１の部分１２８と蒸発器４３８の第２の部分１３０とを接続する付勢要素（例として、ばね）を含む。閉鎖機構４４０は、蒸発器の外径周囲を延伸する周囲ケーブル４４１も含む。ケーブルは、ポッド付近で堅く締められて、緩んで蒸発器を開ける。
【０１４７】
蒸発器４３８における付勢要素は、第１の部分１２８及び第２の部分１３０を互いから離すように付勢する第１のばね４４２及び第２のばね４４４を含む。ヒンジ１３２の周りの第１の部分１２８及び第２の部分１３０の回転がばね４４２、４４４の付勢力に起因するように、リビングヒンジ１３２は、第１の部分１２８及び第２の部分１３０の動作を促進する。この構成では、蒸発器４３８は開放位置にあり、第１の部分１２８と第２の部分１３０との間に小さいギャップ４４６が作られる。カバー１２７が開放位置にあるときには、蒸発器４３８も開放位置にある。一部の機械では、蒸発器の位置は、蓋の位置と独立している。開放位置では、蒸発器４３８とポッド１５０との間に小さい空隙が存在する。
【０１４８】
蒸発器４３８は、熱伝達を促進するために蒸発器４３８とポッド１５０との間の空隙が排除された閉鎖位置を有する。一部の蒸発器では、空隙は、造作なく減少される。閉鎖位置では、ギャップ４４６も排除される。一部の蒸発器では、ギャップは、排除されるのではなく減らされる。開放位置から閉鎖位置に動かすために、閉鎖機構４４０は、第１のばね４４２及び第２のばね４４４の付勢力に打ち勝つように、矢印の方向４４８に力を加える。
【０１４９】
閉鎖機構は、１０〜１５００ｌｂｓの範囲内の力を生み出す。ポッド１５０の潰れを防止するために、ポッド１５０の内圧は、閉鎖機構４４０によって生み出される力以上であることが好ましい。
【０１５０】
閉鎖機構４４０は、例えば、電気機械アクチュエータ、滑車システム、レバー、蓋における突出部、ボールネジ、ソレノイド、または機械的ラッチであってもよい。
【０１５１】
図２２Ａ及び図２２Ｂは、それぞれ、ばね４５６内側に２つのボルト４５０を含む閉鎖機構４４０をもつ蒸発器１０８の側面図及び正面図である。ボルト４５０は、フランジ４６４から離すように棒４６６を付勢する。選択的に、ケーブル４６８が、棒４６６に画定された穴に収容され、蒸発器１０８周囲を延伸する。
【０１５２】
図２３Ａは、主に押し出し成形によって作り出すことができる蒸発器５００を示す。蒸発器５００は、２つの端部キャップ５１２をもつ本体５１０を有する。本体５１０及び端部キャップは、別々に作り出され、その後組み立てられる。
【０１５３】
図２３Ｂ及び図２３Ｃは、本体５１０の製造を図示する。蒸発器本体５１０は、低費用の押し出し成形によって作り出される。本体は、本体５１０に画定されたチャネル５１４とともに押し出し成形される（図２３Ｂ参照）。本体５１０の各々の端部は、端部キャップと一致する段部５１６を付与するように機械加工される（図２３Ｃ参照）。壁５１８が段部５１６を越えて延伸する。
【０１５４】
図２３Ｄ及び図２３Ｅは、端部キャップ５１２の斜視図である。端部キャップ５１２は、鍛造または機械加工することができる。端部キャップ５１２は、蒸発器５００に備え付けられた入口及び出口、並びに閉鎖特徴を付与する。端部キャップ５１２は、側面壁５２０及び端壁５２２を有する。
【０１５５】
端部キャップ５１２は、側面壁５２０から外側に延伸する複数の隆起部５２４を有する。隆起部５２４は、本体５１０の組み立て後に、端部キャップ５１２を蒸発器５００に備え付けてそれを操作するために使用することができる。ポート５２６が、側面壁５２０を通って延伸する。蒸発器５００の１つの端部における端部キャップ５１２のポート５２６が、入口として使用され、蒸発器５００の他の端部における端部キャップ５１２のポート５２６が、出口として使用される。
【０１５６】
図２３Ｆは、蒸発器５００の組み立てを図示する。端部キャップ５１２が、本体５１０の１つの端部における段部５１６に備え付けられる。備え付け後、蒸発器本体５１０と端部キャップ５１２との間の接合部に容易に到達できる。この構成は、端部キャップ５１２を蒸発器本体５１０に取り付けるための、レーザ溶接、真空ろう付け、摩擦撹拌溶接、またはＴＩＧ溶接の使用を容易にする。
【０１５７】
図２３Ｇ及び図２３Ｈは、組み立て後の本体５１０と端部キャップ５１２との関係を図示する。本体５１０と組み立てられると、端部キャップの側面壁５２０及び端壁５２２と本体５１０の壁５１８とが、蒸発器５００の本体５１０に画定されたチャネルを接続するマニホールドの機能を果たすチャンバを画定する。端部キャップ５１２は、すべての通路が並列接続して上方に蒸発させるような「中空」構成をもつものとして示すが、複数の１８０度転回する経路をもつ多経路設計に適応することもできる。
【０１５８】
図２４は、オリフィスプレート５３０を組み込んだ蒸発器５００の構成を示す。オリフィスプレート５３０は、本体５１０と端部キャップ５１２との間に配置される。オリフィスプレート５３０は、組み立て後、本体５１０におけるチャネル５１４と位置を合わせる複数のオリフィス５３２を画定する。オリフィスプレートは、オリフィスプレート５３０の前に冷媒を蓄積し、液体と気体との混合物をチャネル５２４に均一に注入することによって、チャネル５１４への流れを均等に分配するために使用することができる。一部の例では、オリフィスは、等しいサイズである。一部の例では、通路５１４間の流れに不均衡な分配が起こりそうな場合には、オリフィスは、さまざまなサイズにすることができる。
【０１５９】
図２５は、蒸発器３８０の残りの部分とは異なる物質で作られた内面４７０をもつ、図１９Ａ及び図１９Ｂを参照して記述した蒸発器３８０の実施形態の斜視図である。内面４７０は、主にまたは完全に銅で作られる。銅は、熱伝導率が１８０Ｗ／ｍＫであるアルミニウムよりも高い熱伝導率（おおよそ３９１Ｗ／ｍＫ）を有する。高い熱伝導率は、ポッドから冷媒に素早くかつ効率的に熱を移動させる。低い熱伝導率をもつ物質は、より遅くかつより非効率に熱を伝える。放熱板の機能を果たす構成部材の特質は、その熱伝導率及び質量の両方の関数である。表２は、様々な物質の熱伝導率及び密度をリストする。
【表２】
2021533786.tif 000003
【０１６０】
図２６Ａ〜図２６Ｃは、クラッディングの概略図である。これらのクラッディングは、アルミニウム及び銅の両方を含む蒸発器に使用することができる。図２６Ａは、オーバーレイクラッディング４９０を示す。図２６Ｂは、インレイクラッド４９２を示す。図２６Ｃは、エッジクラッド４９５を示す。図２６Ａ〜図２６Ｃに示すようなクラッディング技術は、蒸発器の内面に適用される。銅の高い熱伝導率に起因して、さまざまなクラッド技術が、熱伝達を増大し、熱を放散することができる。
【０１６１】
図２７は、マイクロチャネル４８２を含む物質４８０の例示的な図面である。例えば蒸発器を作るのに物質４８０が使用されるときには、冷媒は、マイクロチャネル４８２を通って流れる。物質４８０は、ポッド１５０を冷却する蒸発器を作るために湾曲させることができる。物質４８０は、恒久的に管状形に変形して丸い蒸発器を作り出す。そのような蒸発器は、低費用を維持しつつ、蒸発器性能を増大する大きい面積を有する。
【０１６２】
図２８Ａ〜図２８Ｃは、前述の往復コンプレッサ１８６の代わりに一部一部の冷蔵システムに使用されるロータリコンプレッサ５５０を示す。コンプレッサ５５０は、内部空洞５５４を画定する内壁５５３をもつハウジング５５２を含む。入口５５６及び出口５５８が、コンプレッサ５５０の内部空洞５５４と冷蔵システムの他の構成部材とを流体的に接続する。流体が所定の圧力に達したときに、圧力弁５５９が流体を解放する。円形断面をもつローラ５６０が、ハウジング５５２の底部を通って延伸する延伸ロッド５６２を回転させ、軸方向には制約する。一部のローラは、楕円形状または歯車形状の断面を有する。ロッド５６２は、ローラ５６０の円形断面の中央から外れて取り付けられる。ロッド５６２及びローラ５６０は、モータ（図示せず）を使用してハウジング５５７に対して回転する。ローラ５６０は、ローラ５６０の縁５６４がハウジングの内壁５５３まで延伸するように、空洞５５４内に配列される。この構成では、ローラ５６０は、ハウジング５５７とのシールを作る。ローラ５６０の縁５６４は、ロッド５６２及びローラ５６０が内部空洞５５４内部で回転するとき、壁５５３との接触を維持する。ハウジング５５７は、圧縮ばね５６８を含有するためのノッチ領域５６６を含む。ばね５６８は、ローラ５６０に接する。ゴム部材５７０が、ばね５６８の一部を包囲し、壁５５３からローラ５６０まで延伸するシールを作る。ばね５６８は、ローラ５６０が内部空洞５５４内部で回転するときに拡張及び縮小して、シールを維持する。
【０１６３】
図２８Ａでは、コンプレッサ５５０は、第１の状態にある。図２８Ｂでは、ロータリコンプレッサ５５０は、第２の状態にあり、図２８Ｃでは、ロータリコンプレッサ５５０は、第３の状態にある。ロータリコンプレッサ５５０は、第１の状態から第２の状態に、第２の状態から第３の状態に、そして第３の状態から第１の状態に動く。第１の状態では、ローラ５６０は、蒸発器１０８から出て入口５５６を経由した低圧の圧力冷却蒸気を受け入れる。接触縁５６４と壁５５３との間のシールと、部材５７０とローラ５６０との間のシールとが、取り入れチャンバ５７２及び加圧チャンバ５７４を画定する。一部のロータリコンプレッサでは、チャンバの数を増大させる追加のシールが作られる。ローラ５６０は、回転して加圧チャンバ５７４内の蒸気を圧縮して加圧し、入口５５６からの蒸気を取り入れてチャンバ５７２に引き込む。図２８Ｂに示す第２の状態では、ローラ５６０は、圧力弁５５９がコンプレッサ５５０から出る高圧蒸気を解放するまで反時計回りの回転を継続し、加圧チャンバ５７４内の蒸気の圧力を増大させる。取り入れチャンバは、入口５５６からの低圧蒸気を継続的に受け入れる。圧縮ばね５６８は、ローラ５６０が回転するときに内部空洞５５４内に延伸し、部材５７０とローラ５６０との間の接続を維持する。図２８Ｃに示す第３の状態では、高圧蒸気が加圧チャンバ５７４から吐き出され、ばね５６８は、ノッチ領域５６６内に圧縮される。この状態では、接触縁５６４と部材５７０との間にのみシールが１つ作られる。サイクル中の短期間、チャンバの数が１つだけ減少する。この状態において、コンプレッサ５５０において取り入れチャンバ５７２が加圧チャンバ５７４になる。接触縁５６４が部材５７０を通り過ぎて、片方のシールが部材５７０とローラ５６０とによって他方のシールが接触縁５６４と壁５５３とによって２つのシールが作られたときに、取り入れチャンバ５７２が再び作られる。
【０１６４】
ロータリコンプレッサは、遥かに軽い重量及びより小さいサイズにおいて往復コンプレッサと同一の熱的なデューティを実行する。ロータリコンプレッサは、約１０〜約１８ｌｂｓの重量を有する。ロータリコンプレッサは、約４ｃｃ〜約８ｃｃの冷媒の排気量を有する。ロータリコンプレッサは、約０．３ｃｃ／ｌｂ〜約０．５ｃｃ／ｌｂのパフォーマンス対重量比を有する。
【０１６５】
本発明の多くの実施形態を記述した。それにもかかわらず、本開示の発明の真意及び意図から逸脱することなく、さまざまな変更を為せることが理解される。従って、他の実施形態も以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【図１Ａ】
2021533786.tif 000004
【図１Ｂ】
2021533786.tif 000005
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
2021533786.tif 000011
【図３Ｂ】
2021533786.tif 000012
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５Ａ】
2021533786.tif 000018
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図２３Ｆ】
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【図２３Ｇ】
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【図２３Ｈ】
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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２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【国際調査報告】
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