(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体及びガスを含む複数の配合成分を混合室内で混合することによって製造される飲料製品の稠度及び品質の管理方法であって、
混合室に注入されるガスの圧力に依存する最低目標圧力値を選択する段階と、
混合室に注入されるガスの圧力に依存する最高目標圧力値を選択する段階と、
混合室の内部圧力が最低目標圧力値よりも低いときに１種以上の配合成分を混合室に注入する段階と、
混合室の内部圧力が最高目標圧力値よりも高いときに混合室に供給する１種以上の配合成分の量を少なくとも部分的に減少させる段階と、
混合室内の飲料製品の圧力を測定する段階と、
混合室の内部圧力が所定時間以内に所定範囲の域外の値まで増加または減少したときに、目標圧力値の少なくとも一方を再調整する段階
とを含む飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項２】
室内圧力の増加が測定された場合の所定範囲は室内圧力の減少が測定された場合の所定範囲とは異なっており、圧力の増加が測定された場合の所定時間は圧力の減少が測定された場合の所定時間とは異なっていることを特徴とする請求項１に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項３】
前記所定時間以内に混合室の圧力が所定範囲よりも高い値まで増加するかまたは所定範囲よりも低い値まで減少するときに、最低及び最高の双方の目標圧力値をそれまでの選択値よりも低い値に再調整することを特徴とする請求項１に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項４】
前記所定時間以内に混合室の圧力が所定範囲の域外の値まで増加するかまたは所定範囲の域外の値まで減少するときに、最低及び最高の双方の目標圧力値をそれまでの選択値よりも高い値に再調整することを特徴とする請求項１に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項５】
圧力増加の場合の所定範囲が約３０〜３４ｐｓｉであることを特徴とする請求項１に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項６】
圧力増加の場合の所定時間が約０〜３秒であることを特徴とする請求項１に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項７】
最低目標圧力値と最高目標圧力値との差が約２ｐｓｉであることを特徴とする請求項１に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項８】
混合室の圧力が所定時間以内に所定範囲の域外の値まで増加または減少したときに最低及び最高の双方の目標圧力値を再調整することを特徴とする請求項１に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項９】
少なくとも最低目標圧力値を再調整することを特徴とする請求項１に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項１０】
室内の圧力が、再調整された最低目標圧力値よりも低いときに、ガスまたは液体だけを注入する段階を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項１１】
室内の圧力が、再調整された最低目標圧力値よりも低いときに、液体とガスとの混合物を注入する段階を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項１２】
液体及びガスを含む複数の配合成分を混合室内で混合することによって製造される飲料製品の稠度及び品質の管理装置であって、
混合室の圧力を測定する変換器と、
混合室に注入されるガスの圧力に依存する最低目標圧力値と、同じく混合室に注入されるガスの圧力に依存する最高目標圧力値とを選択するアルゴリズムを使用するプログラマブルメモリデバイスと、
混合室の圧力が最低目標圧力値よりも低いときに１種以上の配合成分を混合室の注入するために開き、混合室の圧力が最高目標圧力値よりも高いときに混合室に供給される１種以上の配合成分の量を制限するために少なくとも部分的に閉じる少なくとも１つの弁と、
変換器とプログラマブルメモリデバイスと少なくとも１つの制御弁とから入力を受信するプロセッサとを含み、
前記プロセッサが、
（ａ）混合室の圧力を測定する、
（ｂ）混合室の圧力が所定時間以内に所定範囲の域外の値まで増加または減少したときに目標圧力値の少なくとも１つを再調整する、ように動作することを特徴とする飲料製品の稠度及び品質の管理装置。
【請求項１３】
プロセッサが更に、前記所定時間以内に混合室の圧力が所定範囲よりも高い値まで増加するかまたは所定範囲よりも低い値までに減少するときに、最低及び最高の双方の目標圧力値をそれまでの選択値よりも低い値に再調整すべく動作することを特徴とする請求項１２に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理装置。
【請求項１４】
プロセッサが更に、前記所定時間以内に混合室の圧力が所定範囲の域外の値まで増加するかまたは所定範囲の域外の値まで減少するときに、最低及び最高の双方の目標圧力値をそれまでの選択値よりも高い値に再調整すべく動作することを特徴とする請求項１２に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理装置。
【請求項１５】
プロセッサが、少なくとも最低目標圧力値を再調整すべく動作することを特徴とする請求項１２に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理装置。
【請求項１６】
プロセッサが更に、室内の圧力が再調整された最低目標圧力値よりも低いときに液体またはガスだけを混合室に注入すべく動作することを特徴とする請求項１５に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理装置。
【請求項１７】
プロセッサが、室内の圧力が再調整された最低目標圧力値よりも低いときに液体とガスとの混合物を混合室に注入すべく動作することを特徴とする請求項１５に記載の冷凍炭酸飲料製品の稠度及び品質の管理装置。
【請求項１８】
１種または複数の配合成分を混合室で混合することによって製造される飲料製品の稠度及び品質の管理方法であって、
混合室に注入されるガスの圧力に依存する最低目標圧力値及び混合室に注入されるガスの圧力に依存する最高目標圧力値を選択する段階と、
混合室の内部圧力が最低目標圧力値よりも低いときに１種または複数の配合成分の少なくとも１つを混合室に注入する段階と、
混合室の内部圧力が最高目標圧力値よりも高いときに混合室内に供給される少なくとも１種の配合成分の量を少なくとも部分的に減少させる段階と、
混合室内の飲料製品の圧力を測定する段階と、
混合室の内部圧力が所定時間以内に所定範囲の域外の値まで増加または減少するときに、目標圧力値の少なくとも一方を再調整する段階
とを含む飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項１９】
１種または複数の配合成分を混合室内で混合することによって製造される飲料製品の稠度及び品質の管理装置であって、
混合室内の飲料製品の圧力を測定する変換器と、
最低目標圧力値と最高目標圧力値とを選択するアルゴリズムを使用するプログラマブルメモリデバイスと、
混合室の圧力が最低目標圧力値よりも低いときに１種または複数の配合成分の少なくとも１つを混合室に注入するために開き、混合室の圧力が最高目標圧力値よりも高いときに混合室に供給される少なくとも１つの配合成分の供給を制限するために少なくとも部分的に閉じる少なくとも１つの弁と、
変換器とプログラマブルメモリデバイスと少なくとも１つの制御弁とから入力を受信するプロセッサとを含み、
前記プロセッサが、
（ａ）混合室の圧力を測定する、
（ｂ）混合室の圧力が所定時間以内に所定範囲の域外の値まで増加または減少したときに目標圧力値の少なくとも１つを再調整する、ように動作することを特徴とする飲料製品の稠度及び品質の管理装置。
【請求項２０】
液体及びガスを含む複数の配合成分を混合室内で混合することによって製造される飲料製品の稠度及び品質の管理方法であって、
混合室に注入されるガスの圧力に依存する最低目標圧力値を選択する段階と、
混合室に注入されるガスの圧力に依存する最高目標圧力値を選択する段階と、
混合室内の飲料製品の圧力を測定する段階と、
混合室の内部圧力が所定時間以内に所定範囲より高い値に増加するかまたは所定時間以内に所定範囲より低い値に減少するときに混合室にガスを注入する段階と、
混合室の内部圧力が所定時間以内に所定範囲の域外の値に増加するかまたは所定時間以内に所定範囲の域外の値に減少するときに混合室に液体を注入する段階
とを含む飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項２１】
混合室内の圧力が所定時間以内に所定範囲より高い値に増加するかまたは所定時間以内に所定範囲より低い値に減少するときに混合室に液体を注入する段階を更に含み、この条件下で混合室に注入される液体量はガス注入量よりも少ないことを特徴とする請求項２０に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項２２】
混合室内の圧力が所定時間以内に所定範囲の域外の値まで増加するかまたは所定時間以内に所定範囲の域外の値まで減少するときに混合室にガスを注入する段階を更に含み、この条件下で混合室に注入されるガス量は液体注入量よりも少ないことを特徴とする請求項２０に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理方法。
【請求項２３】
液体及びガスを含む複数の配合成分を混合室内で混合することによって製造される飲料製品の稠度及び品質の管理装置であって、
混合室の圧力を測定する変換器と、
制御アルゴリズムを使用するプログラマブルメモリデバイスと、
混合室に１種または複数の配合成分を注入すべく動作する少なくとも１つの弁と、
変換器とプログラマブルメモリデバイスと少なくとも１つの弁とから入力を受信するプロセッサとを含み、
前記プロセッサが、
（ａ）混合室に注入されるガスの圧力に依存する最低目標圧力値を選択する、
（ｂ）混合室に注入されるガスの圧力に依存する最高目標圧力値を選択する、
（ｃ）混合室の圧力を測定する、
（ｄ）混合室の圧力が所定時間以内に所定範囲よりも高い値に増加するかまたは所定時間以内に所定範囲よりも低い値に減少するかを制御アルゴリズムを用いて判定する、
（ｅ）混合室の圧力が所定時間以内に所定範囲よりも高い値に増加するかまたは所定時間以内に所定範囲よりも低い値に減少するときは混合室にガスを注入するように少なくとも１つの弁に命令する、
（ｆ）混合室の圧力が所定時間以内に所定範囲の域外の値まで増加するかまたは所定時間以内に所定範囲の域外の値まで減少するかを制御アルゴリズムを用いて判定する、
（ｇ）混合室の圧力が所定時間以内に所定範囲の域外の値まで増加するかまたは所定時間以内に所定範囲の域外の値まで減少するときは混合室に液体を注入するように少なくとも１つの弁に命令する、ように動作することを特徴とする飲料製品の稠度及び品質の管理装置。
【請求項２４】
プロセッサが更に、混合室の圧力が所定時間以内に所定範囲よりも高い値に増加するかまたは所定時間以内に所定範囲よりも低い値に減少するときに混合室に液体を注入することを少なくとも１つの弁に命令すべく動作し、この条件下で混合室に注入される液体量がガス注入量よりも少ないことを特徴とする請求項２３に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理装置。
【請求項２５】
プロセッサが更に、混合室の圧力が所定時間以内に所定範囲の域外の値まで増加するかまたは所定時間以内に所定範囲の域外の値まで減少するときに混合室にガスを注入するように少なくとも１つの弁に命令すべく動作し、この条件下で混合室に注入されるガス量が液体注入量よりも少ないことを特徴とする請求項２３に記載の飲料製品の稠度及び品質の管理装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、一般的には飲料製造機、より特定的には、吐出される飲料製品の稠度及び品質を管理するために冷凍炭酸飲料製造機の混合室の液体量をモニター及び調節する方法及び装置に関する。
発明の背景
冷凍炭酸飲料製造機は当業界で公知であり、長年使用されている。これらの装置は、シロップ、水及び炭酸ガスから成る配合成分の混合物を混合室で冷凍することによって冷凍炭酸飲料を製造する。混合物は、内部を冷媒が通過する螺旋コイルによって包囲された混合室の内面で凍結する。混合室の内部に回転軸が配置され、混合室の内壁から混合物を掻き落とす複数の羽根が回転軸から外側に突出している。
混合室内の配合成分の温度及び粘度は、冷凍システムを制御する制御システムによって維持される。制御システムはまた、室内の配合成分の量を規定量に維持するために混合室に注入される配合成分の量を調節する。このような制御システムは典型的には、室に供給する配合成分の量を室内圧力に応答して調節する圧力応答デバイスを含む。
室内の炭酸ガスの圧力は大気圧よりも高い値に維持され、室内の液体の温度は大気圧下の水の凍結点よりも低温であるが室内の圧力下で液体が容易に凍結する温度よりも高温に維持される。液体の粘度もまた規定範囲内に維持されなければならない。これらの温度及び圧力の条件下で粘度が適正に維持された飲料が凍結泡沫と同様の半凍結状態で室から製品弁を介して大気圧に吐出される。
混合室から吐出された製品の容積を”オーバーラン”と定義する。半凍結状態で混合室から吐出されると２倍の容積になる液体は１００％のオーバーランを有していると定義される。典型的には、混合室に添加される炭酸ガスの量が多いほど、オーバーランの値が高い。品質の観点からは、製品の稠度を維持できるようにオーバーランを調節できるのが望ましい。
製品の品質はまた、シロップ、水及び炭酸ガス分の混合物の比によって決定される。この混合物を調節及び調整する能力は、圧力、温度及び炭酸ガス分を正確にモニターし且つ調節する能力の関数である。シロップ含量のような他の要因も製品の品質に影響を及ぼすが、第一の要因は炭酸ガスの飽和量である。公知の冷凍炭酸飲料製造機の主な欠点は、恒常的に高品質の製品を製造するための圧力、温度及び混合室に導入される炭酸ガス分の適正な調節ができないことである。
公知の冷凍炭酸飲料製造機の別の欠点は、機械の”ドローレート”に関わりなく、即ち、所与の時間内に機械から抜き出される製品の量の多少に関わりなく、製品の稠度を有効に調節することができないことである。高いドローレートでは、飲料が炭酸ガス過剰になり易く、低いドローレートでは十分な炭酸ガスが混合物に添加されない。圧力調節器及びソレノイドのようなガス対液体比を調節する機構の不安定な動作、液体流の導管内の圧力低下、などの要因もこの問題を助長し得る。公知の機械は、主として混合室の液体量をモニターできないこと、従って調節できないことを理由として、この問題を是正することができなかった。
最適品質の冷凍炭酸飲料を製造するためにはドローレートに関わりなく液体レベルを正確に調節できる必要があることは以前から認識されていた。しかしながら、液体レベルを調節できるためには先ず液体レベルを確認することが必要であるが、これまではそれが可能でなかった。混合室内の液体レベルのモニターに関する問題は、室内で絶えず混合されている炭酸ガスと冷凍液体との発泡作用によって液体レベルが見えないことである。例えば、室の半分が空でありタンクが凍結しているときであっても、室は充満状態に見える。公知の装置においてレベルを検出できる時間は室の霜取りのときだけである。
既存の機械に伴う別の問題は、製品が解凍されて液状であるときまたは初期冷凍中の製品が部分的に液状であるときに飲料が機械から抜き出されると、多くの機械では室の再充填ができないことである。このような抜き出しは室内の液体対ガス比を混乱させ、多くの場合には配合を補正するためにサービスコールが必要になる。補正は典型的には手動操作によって室に液体を添加することによって行われる。この補正をしないとき、製品の品質は、合格製品が全く得られないほど低下する。
本発明は、これらの問題の幾つかを克服するか、または少なくとも軽減し得る改良された飲料製造機を目的とする。
発明の概要
本発明の目的は、冷凍炭酸飲料製品の稠度及び品質を改良する方法及び装置を提供することである。本発明は、所望の結果を得るために飲料製造機の混合室内の液体レベルをモニターする方法を利用する。本発明の１つの特徴によれば、混合室の内部圧力を、充填サイクル中、即ち、配合成分が混合室に注入されているときにモニターする。極めてしばしば充填サイクル直後に圧力スパイクが生じる。この圧力スパイクを測定する。圧力スパイクの絶対値が室内の液体量の指標となる。室内に過多量のガスが存在し十分量の液体が存在しないときは、小さい圧力スパイクが生じるであろう。逆に、室内に十分量のガスが存在せず過多量の液体が存在するときは、大きい圧力スパイクが生じるであろう。混合室に注入されるガス及び液体の量、即ち、ガス対液体比を調節することによって、充填サイクル後に生じる圧力スパイクの絶対値を許容範囲内に維持し、このようにして混合室内の液体量を調節し得る。これによって、製品の稠度及び品質を正確に管理し得る。
本発明の別の特徴によれば、混合室の内部圧力を、ドローサイクル、即ち、製品を混合室から吐出するときにモニターする。充填サイクルの場合と同様に、ドローサイクル中またはドローサイクル直後に極めてしばしば室内圧力が急激に変化する。室内に過多量の液体が存在し十分量のガスが存在しないとき、圧力は有意量だけ急激に低下する、即ち、大きい負のスパイクが生じる。逆に、室内に十分量の液体が存在せず過多量のガスが存在するときは、混合室内の圧力変化は極めて小さい。即ち、スパイクが全く生じないかまたは極めて小さい負のスパイクが生じる。ガス対液体比を調節することによって、ドローサイクル中またはドローサイクル後に生じる圧力低下を許容範囲内に調節でき、従って、製品の稠度及び品質を正確に管理できる。
本発明の１つの方法では、最高及び最低の目標（ｓｅｔ  ｐｏｉｎｔ）圧力値を選択する。最低目標圧力値は、混合室に配合成分を注入するときの圧力であり、最高目標圧力値は混合室内への配合成分の供給を減量または中止するときの圧力である。これらの目標圧力値は混合室内で測定される圧力に対応し、混合室にガスを供給するときの圧力に依存する。これらの目標圧力値は好ましくは、ガス供給圧力よりもある程度低いオフセット値に設定される。最低目標圧力値は好ましくは、ガス供給圧力よりも３〜７ｐｓｉ（ポンド／ｉｎ2）だけ低い値に設定され、最高目標圧力値は好ましくは、ガス供給圧力よりも１〜３ｐｓｉだけ低い値に設定される。
この方法の１つの特徴によれば、充填サイクル後に生じる圧力スパイクを測定する。圧力スパイクが所定の許容範囲の域外にあるとき、目標圧力値を再調整する。混合室の内部圧力が所定の許容範囲よりも高い値であるときは目標圧力値をそれまでの選択値よりも低い値に再調整し、混合室の内部圧力が所定の許容範囲よりも低い値であるときは目標圧力値をそれまでの選択値よりも高い値に再調整する。最低目標圧力値が２５ｐｓｉ、最高目標圧力値が２７ｐｓｉのとき、圧力スパイクの絶対値は好ましくは３〜７ｐｓｉの範囲である。即ちこの場合、圧力は、３０〜３４ｐｓｉの値まで上昇しても許容範囲内に維持される。設定された最低及び最高の目標圧力値次第で、許容される圧力スパイクの絶対値が変化することを理解されたい。
典型的には圧力スパイクは、分配弁が開いた後、３秒後に分配弁が閉じるまでのある時点で生じるであろう。この時間中の混合室の内部圧力を連続的に測定する。本発明の好ましい実施態様では、室内圧力を約０．３３秒毎に連続的に測定する。
この方法の別の特徴によれば、混合室の内部圧力をドローサイクル中に測定する。このようなドローサイクル中に混合室の内部圧力が許容量よりも大きい変化を生じると、目標圧力値が再調整される。混合室の内部圧力が過大な低下を生じたときは目標圧力値がそれまでの選択値よりも低い値に再調整され、混合室の内部圧力の低下が過小であるときは目標圧力値はそれまでの選択値よりも高い値に再調整される。最低目標圧力値が２５ｐｓｉであり最高目標圧力値が２７ｐｓｉのとき、ドローサイクル中の混合室の内部圧力の低下は２〜１０ｐｓｉの範囲であるのが好ましい。圧力低下がこの量よりも大きいかまたは小さい場合には、オフセット値を変更する必要がある。典型的には、負の圧力スパイクは０〜２秒の持続時間を有している。この時間中の混合室の内部圧力は連続的に測定される。
本発明の１つの実施態様では、本発明の冷凍炭酸飲料製品の品質管理装置が、変換器と、プログラマブルメモリデバイスと、圧力制御弁と、マイクロプロセッサとを含む。変換器は混合室内の冷凍炭酸飲料製品の圧力を測定する。プログラマブルメモリデバイスは混合室に注入されているガスの圧力に依存する最低目標圧力値と最高目標圧力値とを選択するアルゴリズムを使用する。制御弁は、マイクロプロセッサから受信した命令に応じて混合室に供給する配合成分の量を調節する。マイクロプロセッサは、変換器、プログラマブルメモリデバイス及び制御弁に電気接続され、混合室内への配合成分の注入を制御する。マイクロプロセッサは、充填サイクル中の混合室内の冷凍炭酸飲料製品の圧力をモニターし、充填サイクルの直後に生じる圧力スパイクが所定の許容範囲の域外にあるときに目標圧力値の一方または双方を再調整すべく動作する。
本発明装置の別の実施態様では、マイクロプロセッサがドローサイクル中の混合室の内部圧力をモニターし、ドローサイクル中またはドローサイクル直後に混合室で生じる圧力低下が所定の許容範囲の域外にあるときは目標圧力値の一方または双方を再調整すべく動作する。
上述の方法及び装置は、冷凍炭酸飲料業界以外にも広い用途を有している。本文中に開示された原理は、炭酸飲料であるか否か、冷凍飲料であるか否かに関わりなく、任意の飲料製品の製造に適用できる。このような用途では、オフセット値、従って最低及び最高の目標圧力値は好ましくは、最初から高品質製品を製造するために業界で公知の値に設定される。本発明の方法及び装置は、この製品の品質の正確な維持を確保するであろう。
本発明の代替的な方法では、正または負の圧力スパイクが生じたときに室に注入するガスまたは液体を増量（または減量）することによってガス対液体比を調整する。例えば、圧力が所定範囲よりも高い値に上昇するかまたは所定範囲よりも低い値に低下するときは、混合室に注入するガスを増量する。このためには、液体が排除されるまで混合室にガスだけを供給してもよく、または、単位容量の液体よりも多い量のガスを添加してもよい。混合室の内部圧力が所定範囲よりも低い値まで上昇するかまたは所定範囲よりも高い値まで低下するときは、混合室添加する液体を増量する。このためにも、ガスが排除されるまで混合室に液体だけを添加するか、または、単位容量のガスよりも多い量の液体を添加するとよい。
代替方法に従って混合室に添加することが必要なガスまたは液体の量は、圧力スパイクの絶対値に依存する。これは正の関係である。例えば、正負の符号に関わりなく圧力スパイクが大きいほど多量のガスを混合室に添加する必要がある。同様に、正負の符号に関わりなく圧力スパイクが小さいほど多量の液体を混合室に添加する必要がある。実験的調査を実施して最適な関係を得ることができる。所与の圧力スパイクに対して混合室に添加するのが必要なガスまたは液体の量を正確に決定するために、プログラマブルメモリデバイスに記憶された制御アルゴリズムを使用するのが好ましい。本発明のマイクロプロセッサはこの代替方法も実施できるように作製されている。
【図面の簡単な説明】
本発明のその他の特徴及び利点は図面に基づく以下のの詳細な記載より明らかにされるであろう。
図１は、本発明の冷凍炭酸飲料製造機の基本素子の概略図である。
図２は、本発明で使用されるプロセスフローブロックの詳細図である。
図３は、図２のプロセスフローブロック内の１つの配合成分流を示す代表的な流路である。
図４は、本発明で使用される第二のフローブロック内のシロップ／水の混合物を含有する溶液流を示す代表的な流路である。
図５は、配合成分の混合室流入を制御する制御回路の概略図である。
図６は、充填サイクル直前、充填サイクル中及び充填サイクル直後の混合室内の圧力変化を時間の関数として示すグラフである。
図７は、ドローサイクル直前、ドローサイクル中及びドローサイクル直後の混合室内の圧力変化を時間の関数として示すグラフである。
発明の詳細な説明
次に図面に目を移し、先ず図１を参照すると、本発明の冷凍炭酸飲料製造機のシステム図全体が参照符号１０で示されている。システム１０は、配合成分供給ソース１２と、制御回路１４と、プロセスフローブロック１６と、一対の混合室１８、２０と、冷却システム２２とを含む。配合成分供給ソース１２は、給水タンク２４と、一対のシロップ供給タンク２６、２７（異なる２種類の風味）と、炭酸ガスタンク２８とを含む。
水は給水タンク２４から供給ホース３０を介してプロセスフローブロック１６に供給される。供給ホース３０は図２に示すように、”Ｔ”コネクタ３１を介して別々の２つの供給ホース３２、３４に分岐する。供給ホース３２はプロセスフローブロック１６の左側に供給し、供給ホース３４はプロセスフローブロック１６の右側に供給する。より詳細に後述するように、プロセスフローブロック１６の左側は混合室１８に流入する配合成分流を制御し、プロセスフローブロック１６の右側は混合室２０に流入する配合成分流を制御する。
図２に示すように、供給ホース３２はプロセスフローブロック１６に継手３６を介して装着されており、継手３６はプロセスフローブロックに形成された入口に圧入されている。同様に、供給ホース３４はプロセスフローブロック１６に継手３８を介して装着されており、継手３８はプロセスフローブロックに形成された入口に圧入されている。水は、プロセスフローブロックの隣接面に９０度の角度で配置されている出口を介してプロセスフローブロック１６から流出する。プロセスフローブロック１６を流れる水の圧力をモニターするために変換器４０がプロセスフローブロック１６の右側に装着されている。水は同一ソースからブロック１６に供給されるので、変換器は１つでよい。代替的に、変換器４０をプロセスフローブロック１６の左側に配置してもよいことは当業者に理解されよう。
プロセスフローブロック１６内の水流を図３に最も分かり易く示す。プロセスフローブロック１６の右側の水流を図示しているが、フローブロック１６内の他の配合成分流に関しても同じ流動構成を使用できることは理解されよう。水は入口４２からプロセスフローブロック１６に流入する。次に、フローチャネル４６、４８に分岐するフローチャネル４４を移動する。水はフローチャネル４６の末端に配置された出口４８を通ってプロセスフローブロック１６から流出する。フローチャネル４７は出口５０につながる。変換器４０は出口５０の近傍でプロセスフローブロック１６に装着されている。変換器４０のこのような設置によってプロセスフローブロック１６内の水流の圧力を読取ることが可能である。
再び図２を参照すると、水はプロセスフローブロック１６から流出し管５２、５４に流入する。管５２はプロセスフローブロック１６の左側に配置され、管５４はプロセスフローブロックの右側に配置されている。一対の継手５６、５８がそれぞれ管５２、５４をプロセスフローブロック１６に接続している。継手５６、５８は好ましくはブロック１６に圧入されている。
シロップＮｏ．１は、プロセスフローブロック１６の左側に供給する供給ホース６０を介してシロップ供給タンク２６からプロセスフローブロック１６に供給される。シロップＮｏ．２は、プロセスフローブロックの右側に供給する供給ホース６２を介してシロップ供給タンク２７からプロセスフローブロック１６に供給される。供給ホース６０は、プロセスフローブロックに形成された入口に圧入された継手６４を介してプロセスフローブロック１６に装着されている。同様に、供給ホース６２は、プロセスフローブロックに形成された入口に圧入された継手６６を介してプロセスフローブロック１６に装着されている。シロップは、フローブロックの隣接面に９０度の角度で配置されている出口を介してプロセスフローブロック１６から流出する。変換器６８はプロセスフローブロック１６を流れるシロップＮｏ．１の圧力をモニターするためにプロセスフローブロック１６の左側に装着されており、変換器７０はプロセスフローブロック１６を流れるシロップＮｏ．２の圧力をモニターするためにプロセスフローブロック１６の右側に装着されている。
シロップＮｏ．１はプロセスフローブロック１６の出口から流出して管７２に流入する。管７２は、プロセスフローブロックに好ましくは圧入された継手７４を介してプロセスフローブロック１６に装着されている。同様に、シロップＮｏ．２はプロセスフローブロック１６の出口から流出して管７６に流入する。管７６もまた、プロセスフローブロックに好ましくは圧入された継手７８を介してプロセスフローブロック１６に装着されている。
管７２、７６のそれぞれに一対のブリックス調整器８０、８２が取り付けられている。ブリックス調整器８０、８２は水に混合されるシロップの量を調節する。これらのデバイスは手動調整される。これらのデバイスは当業界で公知であるから本文中ではより詳細に説明しない。
シロップＮｏ．１はブリックス調整器８０を通過後、管８４を経由して逆止弁８６に到達する。逆止弁８４はシロップがブリックス調整器８０に逆流することを阻止する。即ちこれは一方制御弁である。シロップＮｏ．１は逆止弁８６を通過後、管８８に入る。管８８は、継手８９を介して管５２に連結されている。管５２と管８８との合流点でシロップＮｏ．１はプロセスフローブロック１６の左側に供給されている水と混合される。同様に、シロップＮｏ．２はブリックス調整器８２を通過後、管９０を経由して逆止弁９２に到達する。シロップＮｏ．２は逆止弁９２を通過後、管９４に入る。管９４は、継手９５を介して管５４に連結されている。管５４と管９４との合流点でシロップＮｏ．２はプロセスフローブロック１６の右側に供給されている水と混合される。
より詳細に後述するように、制御回路１４によって起動される一対のソレノイド９６、９８が、混合室１８、２０に流入するシロップ／水の混合物の流量を制御する。ソレノイド９６は混合室１８に流入するシロップＮｏ．１／水の混合物の流量を制御し、ソレノイド９８は混合室２０に流入するシロップＮｏ．２／水の混合物の流量を制御する。
ソレノイド９６、９８が”開”に命令されると、シロップ／水の混合物が、圧入継手１０５、１０７をそれぞれ介してフローブロック１００、１０２にそれぞれ装着された管１０４、１０６をそれぞれ介して第二フローブロック１００、１０２に流入する。ソレノイド９６、９８の各々が独立に制御されることは理解されよう。第二フローブロック１００、１０２のそれぞれに、シロップ／水の混合物をサンプリングするためのサンプル採取弁１０８、１１０が配備されている。ブリックス調整器８０、８２を調整することによって混合物の食味を変更できる。
第二フローブロック１００内のシロップＮｏ．１／水の混合物の流路を図４に詳細に示す。第二フローブロック１００と１０２とは等しいので、一方のブロックだけを詳細に説明する。シロップＮｏ．１／水の混合物は管１０４を介して第二フローブロック１００に流入する。第二フローブロック１００に流入した後、シロップＮｏ１／水の混合物は、別々の２つのフローチャネル１１６、１１８に分岐するフローチャネル１１４を流れる。フローチャネル１１６はシロップＮｏ．１／水の混合物を第二フローブロック１００から管１２０に案内する。管１２０は混合物をプロセスフローブロック１６に配送する。管１２０は、ブロック１００に圧入された継手１２２を介して第二フローブロック１００に連結されている。フローチャネル１１８は混合物を第二フローブロックから外気に配送する。混合物は流出ポート１２４を介して第二フローブロック１００から流出する。サンプル採取弁１０８がフローチャネル１１８の内部に配置されており、第二フローブロック１００から外気に入る混合物の流量を調節する。混合物のサンプルが必要な場合にこのようなサンプルを収集するために、（図示しない）コップを流出ポート１２４の下方に配置するのが好ましい。
同様にして、図２に示すように圧入継手１２７を介して第二フローブロック１０２に接続された管１２６は、シロップＮｏ．２／水の混合物を第二フローブロック１０２からプロセスフローブロック１６に搬送する。管１２０、１２６は、プロセスフローブロックの流入ポートに圧入された継手１２８、１３０をそれぞれ介してプロセスフローブロック１６に装着されている。
シロップＮｏ．１／水の混合物は流入ポートに隣接のプロセスフローブロック面に９０度の角度で配置された流出ポートを介してプロセスフローブロック１６から流出する。圧入継手１３３を介してプロセスフローブロック１６に連結されたホース１３２は、シロップＮｏ．１／水の混合物をプロセスフローブロックから混合室１８に配送する。これに関しては詳細に後述する。
シロップＮｏ．２／水の混合物も流入ポートに隣接のプロセスフローブロック面に９０度の角度で配置された流出ポートを介してプロセスフローブロック１６から流出する。同様に、圧入継手１３５を介してプロセスフローブロック１６に連結されたホース１３４は、シロップＮｏ．２／水の混合物をプロセスフローブロックから混合室２０に配送する。
プロセスフローブロックを流動するシロップＮｏ．１／水の混合物及びシロップＮｏ．２／水の混合物のそれぞれの圧力をモニターするために一対の変換器１３６、１３８がプロセスフローブロック１６に装着されている。
炭酸ガスは炭酸ガス供給タンク２８から供給ホース１４０を介してプロセスフローブロック１６に供給される。炭酸ガス供給ホース１４０はプロセスフローブロック１６の中央に供給する。供給ホース１４０は、プロセスフローブロックに形成された入口に圧入された継手１４２を介してプロセスフローブロック１６に装着されている。炭酸ガスはフローブロックの隣接面に９０度の角度で配置された出口を介してプロセスフローブロック１６から流出する。供給タンク２８からプロセスフローブロック１６に流入する炭酸ガスの圧力をモニターするために上記と同様の方法で変換器１４４がプロセスフローブロック１６に装着されている。
炭酸ガスは、プロセスフローブロック１６から流出後、圧入継手１４３を介してプロセスフローブロック１６に装着され且つ継手１４５を介してＣＯ2調節弁に連結された管１４８を介してＣＯ2調節弁１４６に流入する。ＣＯ2調節弁１４６は手動調整でき、混合室１８、２０に供給される炭酸ガスの圧力を調整するために配備されている。炭酸ガス供給タンクからプロセスフローブロック１６に流入する炭酸ガスの圧力は約６０〜７０ｐｓｉである。混合室１８、２０に供給される炭酸ガスの圧力は、正常なオーバーラン及び製品稠度を得るためには約３０〜４０ｐｓｉでなければならない。ＣＯ2調節弁１４６はこの圧力を調節するために使用される。ＣＯ2調節弁の制御ノブ１４７を使用して圧力を調節する。ＣＯ2調節弁１４６から流出する炭酸ガスの圧力を表示するために計器１４７が配備されている。
減圧炭酸ガスは別々の２つの通路を経由してＣＯ2調節弁１４６から流出し、これらの２つの通路は炭酸ガスをプロセスフローブロック１６に再度配送する。通路Ｎｏ．１は、継手１５１Ａ及び１５２をそれぞれ介してプロセスフローブロック及びＣＯ2調節弁１４６に連結された銅管１５０を介してプロセスフローブロック１６の左側に炭酸ガスを配送する。通路Ｎｏ．２は、継手１５１Ｂ及び１５４をそれぞれ介してプロセスフローブロック及びＣＯ2調節弁１４６に連結された銅管１５３を介してプロセスフローブロック１６の右側に炭酸ガスを配送する。減圧炭酸ガスはフローブロックの隣接面に９０度の角度で配置された一対の出口を介してプロセスフローブロック１６から流出する。
プロセスフローブロック１６の右側の炭酸ガスの流路Ｎｏ．２に変換器１５６が装着されている。変換器１５６は前述と同様の方法で装着され、混合室１８、２０に流入する炭酸ガスの圧力をモニターする。流路Ｎｏ．１及び流路Ｎｏ．２の双方の減圧炭酸ガスの圧力が等しいので、変換器は１つでよい。代替的に、プロセスフローブロック１６の左側の流路Ｎｏ．１に変換器１５６を装着してもよいことは当業者に理解されよう。
低圧炭酸ガスがプロセスフローブロックから流出するプロセスフローブロック１６の流出ポートに一対のソレノイド１５７、１５８が装着されている。ソレノイド１５７、１５８は混合室１８、２０のそれぞれに供給される減圧炭酸ガスの量を調節する。より詳細に後述するように、制御回路１４はソレノイド１５７、１５８の起動を制御する。逆止弁１５５が管１５９を介してソレノイド１５７に連結されている。ホース１６０が逆止弁１５５に連結され、減圧炭酸ガスをプロセスフローブロック１６の左側から混合室１８に配送する。同様に、逆止弁１６１が管１６２を介してソレノイド１５８に連結されている。ホース１６３が逆止弁１６１に連結され、減圧炭酸ガスをプロセスフローブロック１６の右側から混合室２０に配送する。
より詳細には、ホース１６０は、合流したシロップＮｏ．１／水の混合物を混合室１８に配送するホース１３２に”Ｔ”コネクタ１６４によって接続されている。シロップＮｏ．１／水の混合物は”Ｔ”コネクタ１６４で減圧炭酸ガスと合流し、図２に示すように、シロップＮｏ．１／水／減圧炭酸ガスの混合物がホース１６６を介して混合室１８に配送される。従って、”Ｔ”コネクタ１６４はホース１３２と１６０と１６６とを接合する。ホース１６６は、混合室１８の内部圧力が所定の点を上回るときに余剰の製品を蓄積する膨張室１６８（図１に示す）に連結されている。膨張室１６８は混合室１８の内部圧力が過度に上昇しないように圧力を低減させる機能を有している。ホース１７０が混合物を膨張室１６８から混合室１８に配送する。膨張室１６８及び混合室１８に対するホース１６６及び１７０の継手は当業界で公知である。
同様に、図２に示すように、ホース１６３は、合流したシロップＮｏ．２／水の混合物を混合室２０に配送するホース１３４に”Ｔ”コネクタ１７２によって接続されている。シロップＮｏ．２／水の混合物は”Ｔ”コネクタ１７２で減圧炭酸ガスと合流し、シロップＮｏ．２／水／減圧炭酸ガスの混合物がホース１７４を介して混合室２０に配送される。従って、”Ｔ”コネクタはホース１３４と１６３と１７４とを接合する。ホース１７４は、膨張室１６８と同様の膨張室１７６（図１に示す）に連結されている。ホース１７８が混合物を膨張室１７８から混合室２０に配送する。膨張室１７６及び混合室２０に対するホース１７４及び１７８の継手は当業界で公知である。
また、好ましい材料及び構成素子は以下の通りである。管１４８、１５０及び１５３だけは銅管であり、それ以外のすべての管はステンレススチール製である。プロセスフローブロック１６及び第二フローブロック１００、１０２はプラスチック材料、好ましくはＤｅｌｒｉｎ（登録商標）から形成される。圧力変換器は好ましくはＭｏｔｏｒｏｌａ部品Ｎｏ．ＭＰＸ２７００Ｄである。ソレノイドは好ましくはＡＬＣＯ部品Ｎｏ．２０４ＣＤ  １／４Ｓ  ５／３２−ＡＭＳ２４／５０−６０またはＳｉｒａｉ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｃａｎｉｃａ  Ｓ．Ｒ．Ｌ．部品Ｎｏｓ．Ｌ１７１−Ｂ１３−Ｚ７２３Ａ−２４ＶＡＣ／６０及びＰＬ１７１−Ｂ１３−Ｚ７２３Ａ−２４ＶＡＣ／６０から選択される。ＣＯ2調整弁１４６は好ましくはＷｉｌｋｅｒｓｏｎ部品Ｎｏ．ＲＯ４−０１Ｎ００である。すべての圧入継手は好ましくはＣｈｕｄｎｏｗ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ社製の１／４″ステンレススチール継手である。すべてのホースは好ましくはＣｈｕｄｎｏｗ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ社製のステンレススチールブレードで被覆した１／４″ビニルチューブ（部品Ｎｏ．ＡＶ４）である。ブリックス弁は好ましくはＣｏｒｎｅｌｉｕｓ社製の部品Ｎｏ．３１０−１９８−１３３である。逆止弁は好ましくはＣｈｕｄｎｏｗ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ社製の１／４”ステンレススチール逆止め玉弁（部品Ｎｏ．Ｓ４７０−４４）である。
プロセス制御の心臓部は制御回路１４である。制御回路１４の詳細図を図５に示す。制御回路１４は、ＣＰＵ（中央処理装置）２００とＥＰＲＯＭ（消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ）２０２と、一連の入力及び出力とを含む。ＣＰＵ２００とＥＰＲＯＭ２０２とは通信回線２０４、２０６によって互いに接続されている。ＣＰＵ２００は好ましくはＭｏｔｏｒｏｌａ部品Ｎｏ．６８ＨＣ８１１であり、ＥＰＲＯＭは好ましくはＳＧＳ  Ｔｈｏｍｐｓｏｎ部品Ｎｏ．Ｍ２７／Ｃ５１２である。ＣＰＵ２００への入力は、変換器４０、６８、７０、１３６、１３８、１４４及び１５６からの圧力読取り値を含み、出力はソレノイド９６、９８、１５７及び１５８への制御信号を含む。圧力変換器４０、６８、７０、１３６、１３８、１４４及び１５６は通信回線２０８、２１０、２１２、２１４、２１６、２１８及び２２０をそれぞれ介してＣＰＵ２００に接続されている。ソレノイド９６、９８、１５７及び１５８は通信回線２２２、２２４、２２６及び２２８をそれぞれ介してＣＰＵ２００に接続されている。ＣＰＵ２００は、モーター負荷及び温度読取り値を含む多数の他の入力を受信し、圧縮機オンオフ命令、コンデンサオンオフ命令、混合モーターオンオフ命令、などの多数の他の出力信号を送信する。これらの信号はいずれも本発明に直接関係はないので本文中では詳細に説明しない。
本発明の冷凍炭酸飲料製造機１０の動作を以下に説明する。この説明では本発明の実施プロセスを混合室１８に関して記載する。同じプロセスが混合室２０にも使用されることは平均的な当業者には理解されよう。
最初に、オペレータは混合室１８に注入すべき炭酸ガスの圧力を設定する。この設定は、制御ノブ１４７を所望の圧力に調整するこによって行う。次いで、変換器１４４が混合室１８に供給されている炭酸ガスの圧力を感知し、図５に示すように通信回線２１８を介してこの値をＣＰＵ２００に伝達する。ＣＰＵ２００は次に、ＥＰＲＯＭ２０２に記憶されたアルゴリズムを使用し、混合室１８に供給されている炭酸ガスの圧力に基づいて最低及び最高の目標圧力値を決定する。アルゴリズムは、最低及び最高の目標値が混合室１８に注入されている炭酸ガスの圧力よりも低いオフセット値に設定されるようにプログラムされている。
例えば、混合室１８に注入されている炭酸ガスの圧力が３０ｐｓｉのとき、３及び５ｐｓｉのオフセット値が選択される。この場合、最低目標圧力値は２５ｐｓｉになり、最高目標圧力値は２７ｐｓｉになるであろう。従って、ＣＰＵ２００は、通信回線２２２及び２２６を介してソレノイド弁９６及び１５７の一方または双方に、混合室１８の内部圧力が２５ｐｓｉのときは開くように、混合室１８の内部圧力が２７ｐｓｉに達したときは閉じるように命令する。これは図６に点Ａ及びＢによって示されている。点Ａは最低目標圧力値を表し、点Ｂは最高目標圧力値を表している。ＣＰＵ２００は変換器１３６から読取り値を受信することによって混合室１８の内部圧力をモニターする。
初期オフセット値は任意の値に設定し得る。例えば、１及び３ｐｓｉ、２及び４ｐｓｉ、３及び５ｐｓｉ、４及び６ｐｓｉまたは５及び７ｐｓｉなどに設定でき、この場合、初期の最低及び最高の目標圧力値はそれぞれ、２７及び２９ｐｓｉ、２６及び２８ｐｓｉ、２５及び２７ｐｓｉ、２４及び２６ｐｓｉ、または、２３及び２５ｐｓｉであろう。大きいガス対液体比が望まれる場合には、オフセット値を例えば４及び６ｐｓｉ、または５及び７ｐｓｉのような比較的大きい値にするとよい。同様に、小さいガス対液体比が望まれる場合には、オフセット値を例えば１及び３ｐｓｉ、または２及び４ｐｓｉのような比較的小さい値にするとよい。他のオフセット値を使用できることは平均的な当業者に容易に理解されよう。
従来技術の装置に伴う問題は、オペレータによって設定されたガス対液体比が維持されないことがときどきあり、そのため飲料製品の稠度及び品質に好ましくない影響が及ぶことである。このような事態が発生する理由としては、例えば、分配弁が広く開きすぎて過多量のガスが分配されるため、あるいは、何らかの理由で混合室の内部圧力の測定値が安定しないため、などの多くの理由が考えられる。従来技術の装置でこの問題を是正する唯一の方法は、運転圧力を手動で変更するか、または混合室への充填または排出を手動で操作することである。また、混合室が冷凍されていないときに液体が抜き出されると、ガス対液体比が”不安定”になり、手動的な補正が必要になる。
本発明は、混合室の内部液体レベルをモニターし、条件の変化に応じてガス対液体比を増加または減少させるために運転圧力設定値またはオフセットを変更することによってこの問題を解決する。これはＣＰＵ２００を以下のごとく使用することによって成し遂げられる。制御ノブ１４７を使用して炭酸ガス圧力を設定し、最低及び最高の目標圧力値を設定した後、冷凍炭酸飲料製造機１０が充填され動作可能状態となる。ドローサイクル後、即ち、冷凍製品の吐出後、室内の圧力は通常は低下するであろう。この圧力低下が生じると、ＣＰＵ２００はソレノイド弁９６及び１５７に”開”を命令し、これによって混合室１８に炭酸ガスと液体混合物とを注入させる。これが所謂充填サイクルの開始である。ソレノイド９６及び１５７は、混合室１８の内部圧力が最低目標圧力値よりも低い値に低下したときに開くように命令される。これらのソレノイドは、圧力変換器１３６によって感知された混合室１８の内部圧力が最高目標圧力値に到達するまで開いた状態に維持される。最高目標圧力値に到達すると、ＣＰＵ２００はソレノイド弁９６及び１５７に閉鎖または部分閉鎖を命令する。この命令が実行されると、充填サイクルが完了する。
充填サイクル直前、充填サイクル中及び充填サイクル直後に、ＣＰＵ２００は混合室１８の内部圧力をモニターする。典型的には、充填サイクル終了後の３秒以内に混合室１８の内部圧力がスパイクするであろう。これが図６のグラフに示されている。スパイクが過大であるとき、このスパイクは、ガス対液体比が過小なので調整を要することを示す。これが図６の曲線Ｃで示されている。この調整はオフセット値を増加させることによって行う。この例では、アルゴリズムを使用するＣＰＵ２００がオフセット値を３及び５ｐｓｉから４及び６ｐｓｉにそれぞれ変更するであろう。これによって最低及び最高の目標圧力値はそれぞれ２５及び２７ｐｓｉから２４及び２６ｐｓｉに変更されるであろう。次回の充填サイクルの終了後、再びスパイクが過大であるときは、アルゴリズムがオフセット値を再度増加させる。圧力スパイクが許容範囲内に維持されるまでこのステップが繰返される。
同様に、スパイクが過小であるとき、このスパイクは、ガス対液体比が過大なので調整を要することを示す。これが図６の曲線Ｄで示されている。この調整はオフセット値を減少させることによって行う。この例では、オフセット値が３及び５ｐｓｉから２及び４ｐｓｉにそれぞれ変更され、その結果として、最低及び最高の目標圧力値はそれぞれ２５及び２７ｐｓｉから２６及び２８ｐｓｉに変更されるであろう。スパイクが許容範囲内に維持されるまでこのステップが繰返される。図６の曲線Ｅは、混合室１８の内部圧力が、スパイクの最低限度Ｆと最高限度Ｇとによって指定される許容範囲内に維持されていることを示す。この例でスパイクの最低限度Ｆ及び最高限度Ｇはそれぞれ３０及び３４ｐｓｉである。従ってこの例の許容範囲は好ましくは３〜７ｐｓｉである。即ち、混合室に対する配合成分の供給を減量するかまたは中止した後の混合室１８の内部圧力は好ましくは３〜７ｐｓｉ増加する。
ＣＰＵ２００は、充填サイクルの直後に生じる圧力スパイクをモニターすることによって混合室１８の内部の液体量をモニターし得る。ＣＰＵ２００はまた、圧力スパイクが許容範囲の域外にあるときに目標圧力値を変更することによってガス対液体比を制御でき、これによって混合室内の液体量を調節できる。上述のように、本発明は混合室内の液体量を調節する能力を有するので、冷凍炭酸飲料製品の稠度及び品質を正確に管理することが可能である。
この原理がＣＯ2調整弁１４６の調整圧力に関わりなく通用することを理解されたい。上述のように、制御ノブ１４７は混合室１８に供給される炭酸ガスの圧力を調整する。圧力は好ましくは３０〜４０ｐｓｉの範囲に設定されるが、制御ノブ１４７は０ｐｓｉから７０ｐｓｉまでの任意の圧力を設定するように調整できる。本発明によれば、炭酸ガスがどのような圧力で混合室１８に供給されても、混合室１８の内部の液体量をモニター及び調節するために適正なオフセット値及び対応する所定範囲を選択できることは平均的な当業者には理解されよう。
代替的には本発明は、ドローサイクル中に混合室１８内で生じる圧力変化をモニターすることによって混合室１８の内部の液体量をモニターすることもできる。これは以下のごとく行われる。ＣＰＵ２００はドローサイクル中の混合室１８の内部圧力を連続的に追跡する。ドローサイクル中またはドローサイクル終点で圧力が急激に低下すると、ＣＰＵ２００は室内の液体量が変化したことを認識する。ドローサイクル中またはドローサイクル直後に混合室１８の内部圧力が急激に低下するとき、これは、混合室１８の内部に過多量の液体が存在し十分量のガスが存在しないことの指標となる。この状態は、図７の曲線Ａによって示されている。この場合、ＣＰＵ２００は本発明のアルゴリズムを使用してガス対液体比が増加するようにオフセット値を変更する。ドローサイクル中またはドローサイクル直後に混合室１８の内部圧力が比較的不変に維持されている場合、これは、室内に過多量のガスが存在し十分量の液体が存在しないことの指標となる。この状態は、図７の曲線Ｂによって示されている。この場合、ＣＰＵ２００はガス対液体比が減少するようにオフセット値を変更する。曲線Ｃは、ドローサイクル中に混合室１８の内部圧力が次第に減少することを示す。この場合、ＣＰＵ２００はオフセット値を調整しない。
負のスパイクの最低限度及び最高限度を図７にそれぞれ点Ｄ及びＥで示す。最低及び最高の目標圧力値がそれぞれ２５及び２７ｐｓｉのとき、混合室の内部圧力は好ましくはそれぞれ２〜１０ｐｓｉの範囲の値だけ低下する。従ってこの場合、点ＤとＥとの差は約８ｐｓｉである。上述のように、オフセット値を変更し、このようにして最低及び最高の目標圧力値を変更することによって、ガス対液体比を調整し、従って混合室内の液体量を調整し得る。
本文は、充填サイクルまたはドローサイクルの途中または後で混合室１８の内部圧力が急激に変化するときにオフセット値を変更すると記載している。混合室１８の内部圧力をモニターする好ましい時期は通常はこれらの期間であるが、混合室内で急激な圧力変化が生じたときには何時でもオフセット値を変更できるようにＣＰＵ２００をプログラムできることは平均的な当業者には理解されよう。本発明はこのような別の例も包含する。
代替的には本発明は、目標圧力値を変更することなく混合室１８の内部の液体量を調節できる。この調節は、室内の液体レベルが過度に高いかまたは過度に低いとき、より多い（または少ない）量のガスまたは液体を混合室に注入することによって行うことができる。この代替実施態様では、ＣＰＵ２００は、室内に過多量の液体が存在するときに混合室１８へのガス供給量を増加させ、十分量の液体が存在しないときに室への液体供給量を増加させるべく動作する。混合室１８に過多量の液体が存在するとき、ＣＰＵ２００はソレノイド１５７に全開を命令する。この状態でＣＰＵ２００はまた、ソレノイド９６に部分開を命令し得る。ソレノイド９６及び１５７は好ましくは、この状態で室内に注入されるガス対液体比を増加するように制御されるであろう。混合室１８に十分量の液体が存在しないとき、ＣＰＵ２００はソレノイド９６に全開を命令する。この状態でＣＰＵ２００はまた、ソレノイド１５７に部分開を命令し得る。ソレノイド９６及び１５７は好ましくは、この状態で室内に注入される液体対ガス比を増加するように制御されるであろう。
この代替方法を使用して混合室１８に添加すべき液体またガスの量は、室内の初期液体レベルに依存する。このレベルは上述のように、混合室１８の内部の圧力スパイクを測定することによって決定できる。圧力スパイクが正負ノ符号に関わりなく所与の絶対値を有するときに混合室１８に注入すべきガスまたは液体の量を決定するために実験的調査を実行し得る。この関係を定義するプログラムを作成し、好ましくはこのプログラムをＥＰＲＯＭ２０２に記憶させ、ＣＰＵ２００によって実行させる。
本発明が多くの形態及び実施態様を有し得ることは平均的な当業者に理解されよう。本発明の理解を助けるために幾つかの実施態様を記載した。例えば、上記に説明したように、本発明は冷凍炭酸飲料製造機に限定されない。本発明は他の飲料製品の製造にも使用できる。更に、ガス飽和製品に関する用途では、空気、燐酸塩及び窒素などを非限定例とする炭酸ガス以外のガスも使用できる。開示した実施態様は本発明の代表例であり限定例ではない。請求の範囲によって定義される発明の要旨及び範囲内を逸脱しない変更形態、等価形態及び代替形態は本発明に包含されると理解されたい。
【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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