УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ НАПИТКОВ, ХОЛОДИЛЬНИК С ТАКИМ УСТРОЙСТВОМ И СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ НАПИТКОВ
DRINK COOLING DEVICE, REFRIGERATOR WITH SUCH DEVICE AND DRINK COOLING METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для охлаждения напитков со встроенным в него охлаждающим блоком для мгновенного охлаждения проходящего через него напитка. Устройство содержит холодильный резервуар с входной и выпускной трубками, предназначенными, соответственно, для подачи напитка в холодильный резервуар и выпуска напитка из него, а также охлаждающую трубку, расположенную внутри холодильного резервуара. Устройство для охлаждения напитка может либо встраиваться в бытовой или промышленный холодильник, либо может быть выполнено в качестве автономного устройства.
Изобретение также относится к холодильнику, содержащему такое устройство, а также к способу охлаждения напитков.
Уровень техники
Устройства дозирования охлажденных напитков или устройства для охлаждения напитков известны достаточно давно. Также известны холодильники, оборудованные баком с водой, соединенным с трубкой для подачи находящейся в баке охлажденной воды, которые по команде осуществляют дозирование охлажденной воды через дозирующее устройство, встроенное в дверцу отделения для свежих продуктов. Холодильник также может быть оборудован вторым баком для добавления в воду двуокиси углерода и дозирования, таким образом, газированной воды через дозирующее устройство. Подобные устройства дозирования охлажденных напитков имеют ряд недостатков. Например, они являются громоздкими, а после частичного или полного опорожнения или повторного заполнения бака или баков им требуется относительно продолжительное время для охлаждения воды. Кроме того, существует вероятность образования плесени или бактерий, если вода в баках находится длительное время, а дозирующее устройство используется лишь периодически.
Для преодоления этих недостатков было создано новое устройство дозирования охлажденных напитков, описанное в документе ЕР 1974802 А1. Подобное устройство содержит встроенный холодильный блок, соединенный с источником подачи напитка, обычно воды. Согласно одному из вариантов выполнения холодильный блок содержит охлаждающую трубку, по которой проходит напиток, а вокруг охлаждающей трубки расположен теплоаккумулирующий материал, такой как парафин или другой аналогичный, который забирает тепло из напитка для его охлаждения до определенной температуры. Для поддержания твердого состояния теплоаккумулирующего материала внутри трубчатого элемента в холодильном устройстве также имеется охлаждающий контур, расположенный внутри теплоаккумулирующего материала, по которому циркулирует охлаждающая текучая среда, например холодный воздух или любая другая газообразная или жидкая охлаждающая текучая среда. Охлаждающая текучая среда может охлаждаться внутри морозильной камеры холодильника. Охлаждающий контур также может быть образован в виде испарителя, содержащего хладагент.
Согласно другому варианту выполнения холодильный блок не содержит внутренней охлаждающей трубки. Вместо нее имеется трубчатый элемент, в который подается напиток. Трубчатый элемент содержит средства охлаждения, которые охлаждают находящийся внутри него напиток таким образом, что напиток замораживается до полужидкой, высоковязкой смеси. Управление средствами охлаждения соответствующим образом позволяет ограничить количество напитка, находящегося в состоянии полужидкой смеси, заданным максимальным значением в диапазоне от 50% до 90% от максимальной емкости трубчатого элемента. Таким образом, можно обеспечивать свободную циркуляцию напитка внутри трубчатого элемента через замерзший до твердого или полужидкого состояния напиток, так чтобы напиток с температурой окружающей среды мог смешиваться и частично расплавлять смесь из замороженного до твердого или полужидкого состояния напитка и немедленно поступать на клапан дозирующего устройства. Средства охлаждения могут быть выполнены в виде корпуса, расположенного вокруг трубчатого элемента, и могут содержать электрические вентиляторы, которые по команде могут направлять на напиток поток холодного воздуха с температурой ниже температуры замерзания напитка, либо поток теплого воздуха с температурой выше температуры замерзания напитка. Поток холодного воздуха может поступать из морозильной камеры холодильника, внутри которой обычно поддерживается температура от -25°С до 0°С, тогда как поток теплого воздуха может поступать из отделения для свежих продуктов холодильника, внутри которого обычно поддерживается температура от 0°С до +15°С.
Однако устройство дозирования холодных напитков, описанное в документе ЕР 1974802 А1, имеет определенные недостатки. Для предотвращения полного замерзания находящегося внутри него напитка и обеспечения свободного прохода напитка через холодильный блок может потребоваться использование нагревательных элементов, которые при необходимости могли бы растапливать замерзший напиток. Это приводит к дополнительным затратам на приобретение оборудования и установку устройства, препятствующего процессу замерзания, а также может приводить к повышенному расходу электроэнергии. Для описанного выше второго варианта выполнения устройства необходимо использовать специальный отсек в виде корпуса вокруг трубчатого элемента, что требует дополнительного места. Также приходится использовать высокоточную сенсорную систему, позволяющую формировать замерзший напиток без полного его замораживания.
В документе ЕР 1906120 А1 описано альтернативное устройство для подачи охлажденной воды и других напитков. Подобное устройство содержит воздухонепроницаемый бак для временного хранения напитка, соединенный с источником, из которого напиток непрерывно подается в бак. Как только охлажденный напиток поступает из бака, источник подает в бак новый теплый напиток таким образом, чтобы бак был всегда заполнен напитком. Бак выполнен либо из упругодеформируемого материала, либо является жестким резервуаром, в котором расположена заполненная газом капсула из упругодеформируемого материала. Согласно одному из вариантов выполнения бак находится внутри охлаждающей камеры, например, образованной в дверце холодильника. Для поддержания температуры напитка внутри бака в необходимом диапазоне устройство содержит электрические вентиляторы, которые по команде начинают нагнетать холодный воздух внутрь охлаждающей камеры, забираемый, например, из морозильной камеры холодильника, либо поток теплого воздуха, забираемый, например, из отделения для свежих продуктов в холодильнике или снаружи холодильника. Таким образом, температура напитка, находящегося внутри бака, поддерживается около точки замерзания. Как вариант, вентиляторы могут быть заменены испарителем, установленным внутри охлаждающей камеры. Одним из недостатков подобного устройства является то, что управляющее устройство, регулирующее температуру напитка внутри бака, становится достаточно сложным, если оно должно поддерживать температуру максимально близкую к точке замерзания и при этом не допускать полного замерзания напитка и блокирования бака, в результате чего дозирование напитка станет невозможным. Подобное регулирование, включающее в себя чередующиеся нагрев и охлаждение, также увеличивает расход электроэнергии. Другим недостатком подобного устройства является то, что оно занимает достаточно много места, поскольку для обеспечения циркуляции теплого и холодного воздуха вокруг бака бак должен находиться внутри холодильной камеры. Согласно другому варианту выполнения бак выполнен таким образом, что даже если в нем образуется лед, то он может расширяться в радиальном направлении, при условии, что на входе существует достаточный напор жидкости для обеспечения ее прохода. Кроме того, бак может быть выполнен таким образом, чтобы отдельные его части находились внутри охлаждающей камеры, а другие - снаружи нее.
2
В документе US 4866949 В1 описана система дозирования охлажденной газированной воды или напитка из обычного бытового холодильника. Охлаждаемый и газируемый напиток находится в емкости (карбонизаторе), в которой имеется входное и выпускное отверстия для жидкости. Свернутый в спираль испаритель расположен либо вокруг, либо внутри емкости для охлаждаемого напитка. В емкости поддерживается заданный уровень напитка при помощи опущенного в емкость поплавкового устройства. В емкости имеется область с СО. Недостаток системы, описанной в документе US 4866949 В1, заключается в том, что она рассчитана только на дозирование газированных напитков и не предназначена для дозирования охлажденных негазированных напитков.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является усовершенствование встроенного устройства для охлаждения напитков. В частности, задача изобретения заключается в создании встроенного устройства для охлаждения напитков, которое является компактным и недорогим и имеет простую конструкцию. Указанная задача решена в устройстве для охлаждения напитков согласно пункту 1 формулы изобретения.
Изобретение также относится к холодильнику, оснащенному встроенным устройством для охлаждения напитков, а также к способу охлаждения напитка, по существу, решающему ту же указанную выше задачу. Указанная задача решена в холодильнике по пункту 17 и в способе по пункту 18 формулы изобретения.
Изобретение основано на том, что вышеупомянутая задача может быть решена за счет использования холодильного резервуара с входным и выпускным отверстиями для прохождения через него напитка, а также охлаждающей трубки, которая расположена внутри холодильного резервуара, и через которую может циркулировать охлаждающая текучая среда. Холодильный резервуар выполнен с возможностью его использования при окружающей температуре, превышающей температуру точки замерзания напитка, при этом температура охлаждающей текучей среды, циркулирующей внутри охлаждающей трубки, должна быть ниже точки замерзания напитка. Таким образом, перед дозированием охлажденный напиток находится между охлаждающей трубкой и внешней стенкой холодильного резервуара и может проходить через холодильный резервуар рядом с охлаждающей трубкой таким образом, что он мгновенно охлаждается охлаждающей текучей средой, находящейся внутри охлаждающей трубки. В результате вокруг охлаждающей трубки формируется слой из замерзшего напитка, тогда как в области, расположенной вблизи наружной стенки холодильного резервуара, всегда имеется свободный проход для незамерзшего напитка за счет того, что окружающая температура выше точки замерзания напитка. Холодильный резервуар выполнен с возможностью его полного заполнения замерзшим и незамерзшим напитком. Таким образом, в холодильном резервуаре отсутствуют воздушные карманы. Преимущество системы, в холодильном резервуаре которой нет запертого воздуха или воздушных карманов, заключается в том, что исключен рост бактерий, следовательно, повышена гигиеничность системы. При образовании слоя из замерзшего напитка вокруг охлаждающей трубки замерзший напиток частично оттаивает во время прохождении теплого напитка вокруг охлаждающей трубки при дозировании напитка из холодильного устройства. Таким образом, замерзший вокруг охлаждающей трубки напиток является источником охлаждения, способствующим мгновенному охлаждению напитка при его прохождении через холодильный резервуар от входного отверстия к выпускному. Использование замерзшего напитка для охлаждения теплого напитка является предпочтительным, поскольку для перехода вещества из твердого состояния в жидкое требуется большое количество энергии. Поскольку холодильный резервуар находится в условиях окружающей температуры, которая выше точки замерзания напитка, то дополнительного нагрева для свободного прохода незамерзшего напитка через холодильный резервуар не требуется. Для максимальной эффективности системы количество замерзшего напитка в холодильном резервуаре может составлять от 60% до 99%. В частности, количество замерзшего напитка может варьироваться от 85% до 95%.
Приведение охлаждающего эффекта в соответствие с размером холодильного резервуара и окружающей его температурой позволяет найти точный баланс, который всегда позволит обеспечивать свободный проход незамерзшего напитка через холодильный резервуар вне зависимости от того, производилось или нет дозирование напитка из устройства в течение длительного времени. Между тем желательно использовать какое-либо управляющее устройство для управления расходом охлаждающей текучей среды через охлаждающую трубку для того, чтобы ограничивать или прерывать охлаждающий эффект, когда дозирование напитка из холодильного устройства не производится, или усиливать охлаждающий эффект, когда осуществляется дозирование напитка. Можно использовать, например, вентилятор, увеличивающий подачу воздуха вокруг холодильного резервуара, если возникает опасность того, что находящийся внутри напиток может полностью замерзнуть.
В рамках этой основной идеи изобретение может быть реализовано в соответствии с многочисленными различными вариантами его осуществления. Напиток, обычно охлаждаемый в устройстве согласно изобретению, является водой, и в этом случае холодильный блок предпочтительно соединен с источником подачи воды, например с водопроводной трубой. Между тем с помощью устройства согласно изобретению также допустимо охлаждение других видов напитков, например сока.
Кроме того, устройство согласно изобретению может быть установлено в холодильнике с морозильной камерой, температура в которой обычно находится в диапазоне от 0°С до -25°С, и отделением для свежих продуктов, температура в котором обычно находится в диапазоне от 0°С до +15°С. Преимущество такого выполнения заключается в том, что при реализации изобретения могут использоваться средства, многие из которых уже имеются в холодильнике. Например, холодильный резервуар может быть расположен в отделении для свежих продуктов, температура в котором поддерживается выше точки замерзания воды. Кроме того, температура в этом отделении является по существу однородной и низкой, что упрощает регулирование и исключает необходимость использования какой-либо изоляции вокруг холодильного резервуара. Кроме того, для охлаждения находящегося внутри холодильного резервуара напитка может использоваться морозильная камера, например, за счет подачи холодного воздуха из морозильной камеры по охлаждающей трубке внутрь холодильного резервуара. Как вариант, допустимо также использовать охлаждающую трубку как часть замкнутой петли, заполненной охлаждающей текучей средой, например водой с противозамерзающими добавками в виде, например, соли, спирта или гликоля, либо газообразной охлаждающей текучей средой, и осуществлять циркуляцию охлаждающей текучей среды через морозильную камеру для охлаждения охлаждающей такой текучей среды, а также через холодильный резервуар для поглощения тепла из напитка. Другой возможный вариант выполнения заключается в охлаждении охлаждающей трубки изнутри при помощи термосифона или тепловой трубки, когда внутри охлаждающей трубки происходит испарение соответствующего хладагента, циркулирующего в кольцевой системе или одиночной трубке. Испаритель тепловой трубки или термосифона предпочтительно охлаждается за счет теплового контакта с испарителем холодильника. Испаритель термосифона или тепловой трубки также может охлаждаться альтернативными средствами охлаждения, такими, например, как термоэлектрический холодильный блок.
Регулирование температуры в охлаждающей трубке может осуществляться различными путями, например за счет измерения температуры внутри холодильного резервуара вблизи охлаждающей трубки и регулирования работы вентилятора или насоса, обеспечивающего циркуляцию охлаждающей текучей среды внутри охлаждающей трубки. Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения от использования вентилятора или насоса можно отказаться, если принять меры по обеспечению самоциркуляции охлаждающей текучей среды из морозильной камеры в холодильный резервуар и обратно. В этом случае регулировочное устройство может содержать дроссельную заслонку, регулирующую циркуляцию охлаждающей текучей среды.
Вместо объединения холодильного устройства с обычным холодильником, в котором имеется отделение для свежих продуктов и морозильная камера, допустимо объединить его с отдельной морозильной камерой, если холодильный резервуар устанавливается снаружи непосредственно самой морозильной камеры, например полностью снаружи морозилки или в специально отведенном месте внутри дверцы или стенки морозилки, температура в которых выше точки замерзания напитка. Также возможно, как, например, это предлагается в одном из вариантов осуществления изобретения, рассматриваемом и показанном далее, объединить холодильное устройство с холодильником, у которого имеется лишь отделение для свежих продуктов, за счет циркуляции хладагента системы охлаждения холодильника также и по охлаждающей трубке.
Согласно другому варианту осуществления изобретения холодильный резервуар содержит корпус, в одном торце которого имеется входное и выпускное отверстия, соответственно, для подачи напитка в холодильный резервуар и выпуска напитка из него. Преимущество подобной конструкции заключается в простоте и дешевизне конструкции холодильного резервуара.
Согласно другому варианту осуществления изобретения на охлаждающей трубке, находящейся внутри холодильного резервуара, образован один или несколько витков. В результате обеспечивается эффективное охлаждение, поскольку нарастание ядра из замерзшего напитка вокруг охлаждающей трубки происходит быстро. Дополнительное преимущество заключается в том, что в нем используется простая и недорогая конструкция охлаждающей трубки.
Устройство охлаждения напитка также можно сделать полностью автономным. В этом случае необходимо оснастить устройство для охлаждения напитка холодильным блоком, содержащим, например, компрессор и испаритель или альтернативные средства охлаждения, такие как термоэлектрическое охлаждение, термоионное охлаждение, магнитное охлаждение, термоакустическое охлаждение, абсорбционное охлаждение или адсорбционное охлаждение. Если холодильный резервуар установлен при температуре окружающей среды, предпочтительно закрыть его изолирующим слоем для уменьшения теплопоглощения охлаждающим резервуаром.
Для усиления охлаждающего эффекта на охлаждающей трубке могут быть расположены охлаждающие ребра. В описываемых далее и изображенных на чертежах вариантах осуществления изобретения на охлаждающей трубке имеется охлаждающее ребро, которое накручено по спирали вокруг охлаждающей трубки и проходит по всему расстоянию от внешней поверхности охлаждающей трубки до наружной стенки холодильного резервуара. За счет этого образуется длинный узкий и спиралевидный проход, по которому напиток следует от входного отверстия к выпускному. За счет этого обеспечивается исключительно эффективное охлаждение напитка, поскольку путь течения достаточно длинный, а площадь взаимодействия с холодными поверхностями достаточно большая, при этом весь поток, проходя по охлаждающей трубке, становится турбулентным вследствие высокой скорости потока и малого расстояния между стенками на всем протяжении холодильного резервуара. Для усиления турбулентности потока поверхность охлаждающих ребер может быть выполнена неровной. Также согласно данным вариантам осуществления изобретения предпочтительно, чтобы у наружной стенки оставался проход для незамерзшего напитка, если его часть вблизи охлаждающей трубки превратилась в лед. Разумеется изобретение допускает любые дополнительные модификации, не выходя за объем формулы изобретения. Предпочтительно охлаждающая трубка расположена в центре холодильного резервуара, предпочтительно соосно охлаждающему резервуару. Это желательно, потому что формирование слоя из замерзшего напитка может происходить вокруг всей охлаждающей трубки, а свободный проход для незамерзшего напитка будет оставаться вблизи всей внутренней поверхности холодильного резервуара. Между тем можно также расположить охлаждающую трубку рядом с частью внутренней поверхности холодильного резервуара. При этом важно, чтобы размеры внешнего сечения охлаждающей трубки были намного меньше размеров внутреннего сечения холодильного резервуара, чтобы в какой-либо части холодильного резервуара всегда мог обеспечиваться свободный проход для незамерзшего напитка. В целом предпочтительно, чтобы охлаждающая трубка, а также холодильный резервуар имели круглое сечение, хотя допустимы и другие формы сечения. Для повышения охлаждающей способности охлаждающей трубки вокруг ее наружной поверхности могут быть установлены охлаждающие ребра или аналогичные элементы.
Устройство для охлаждения напитков согласно изобретению может быть объединено с холодильником множеством различных способов, например, в холодильнике с отделением для свежих продуктов и морозильной камерой холодильный резервуар может быть расположен в отделении для свежих продуктов или снаружи этого отделения, например в задней части или в стенке холодильника, а охлаждающая текучая среда в охлаждающей трубке может охлаждаться в морозильной камере. Как уже отмечалось, устройство для охлаждения напитков также может быть объединено с отдельной морозилкой, если холодильный резервуар будет расположен снаружи морозилки или в специально отведенном месте внутри дверцы, в стенке или аналогичном месте. Если у холодильника нет морозильной камеры, а есть только отделение для свежих продуктов, то холодильный резервуар можно установить внутри отделения для свежих продуктов, используя испаритель холодильника или его ответвление в качестве охлаждающей трубки.
Разумеется также допустимо объединить устройство охлаждения напитков с газирующим средством для добавления в напиток двуокиси углерода, например газирующим устройством, описанным в документе ЕР 1974802 А1, или любым другим соответствующим устройством для газирования напитка.
Изобретение поясняется чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показан холодильник, оснащенный устройством для охлаждения напитков согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг.2 - блок-схема системы охлаждения холодильника и устройства для охлаждения напитков, изображенных на фиг.1;
на фиг.3 - холодильный резервуар устройства для охлаждения напитков, вид в сечении в увеличенном масштабе;
на фиг.4 - второй вариант выполнения холодильного резервуара, прозрачный вид в перспективе в увеличенном масштабе;
на фиг.5 - холодильный резервуар, показанный на фиг.4, вид в продольном сечении;
на фиг.6а - дополнительный вариант выполнения холодильного резервуара с установленной в нем охлаждающей трубкой;
на фиг.6b - холодильный резервуар, изображенный на фиг.6а, вид с пространственным разделением деталей;
нa фиг.6с - охлаждающая трубка, изображенная на фиг.6b, вид в сечении;
на фиг.7a-7b - другой вариант выполнения охлаждающей трубки, установленной в холодильном резервуаре, изображенном на фиг.6а;
на фиг.8a-8b - еще один вариант выполнения охлаждающей трубки, установленной в холодильном резервуаре, изображенном на фиг.6а.
Осуществление изобретения
На фиг.1 изображен холодильник 1 с открытой дверцей 2, чтобы лучше было видно внутреннее пространство холодильника. Холодильник согласно данному варианту осуществления изобретения имеет лишь одно отделение 3 для свежих продуктов, в котором температура обычно составляет от 0°С до 8°С. Внутри отделения для свежих продуктов холодильник содержит охлаждающий теплообменник 4, по которому обычным известным образом циркулирует холодильный агент с целью охлаждения этого отделения. Также внутри отделения для свежих продуктов находится холодильный резервуар 5 устройства охлаждения напитков согласно изобретению, а на внешней поверхности дверцы 2 имеется углубление 6, обозначенное пунктирными линиями и содержащее дозатор охлажденных напитков для пользователя (не показан). Следует отметить, что холодильный резервуар 5 устройства охлаждения напитков может быть расположен сзади холодильника или в его стенке, т.е. за пределами отделения для свежих продуктов.
На фиг.2 в виде блок-схемы показаны стандартные элементы конструкции системы охлаждения холодильника и устройства охлаждения напитков. Отделение 3 для свежих продуктов обозначено прямоугольником. Система охлаждения холодильника содержит компрессор 7, который расположен снаружи отделения для свежих продуктов. В компрессоре происходит сжатие газообразного хладагента, в результате чего его температура повышается. Затем хладагент проходит через испаритель 8, где теплый газ охлаждается и переходит в жидкое состояние. После этого жидкий хладагент проходит через расширительный клапан 9, в котором давление падает. В результате жидкий хладагент, по меньшей мере частично, возвращается в газообразное состояние. При переходе хладагента из жидкого состояния в газообразное его температура существенно снижается. Сразу же после прохождения через расширительный клапан хладагент проходит через стенку корпуса холодильника и попадает в холодильный резервуар 5 устройства охлаждения напитков согласно изобретению.
В холодильном резервуаре 5 имеется входное отверстие 10 и выпускное отверстие 11, предназначенные, соответственно, для подачи охлаждаемого напитка в холодильный резервуар и выпуска охлаждаемого напитка из холодильного резервуара. В изображенном варианте осуществления изобретения охлаждаемым напитком является вода, поэтому входное отверстие для напитка соединено с водопроводной сетью через водопроводное соединение 12. Выпускное отверстие соединено с дозирующим устройством 13, расположенным на внешней поверхности дверцы. Однако следует понимать, что устройство охлаждения напитков согласно изобретению позволяет также охлаждать и другие виды напитков. В этом случае входная трубка вместо соединения с водопроводной сетью соединяется с резервуаром, содержащим напиток. Для охлаждения напитка через холодильный резервуар проходит охлаждающая трубка 14, по которой циркулирует хладагент, т.е. в данном варианте осуществления изобретения охлаждающая трубка выступает в качестве испарителя, охлаждающего проходящий вокруг него напиток.
Охлаждающая трубка 14 последовательно соединена с испарителем в виде охлаждающего теплообменника 4 системы охлаждения холодильника, который, в целом, может быть известного типа и может содержать дополнительные клапаны, датчики, управляющее оборудование, охлаждающие ребра и прочее, для охлаждения воздуха, находящегося внутри отделения 3 для свежих продуктов до требуемой температуры.
На фиг.3 в продольном разрезе изображен первый вариант выполнения холодильного резервуара 5. Охлаждающая трубка 14 расположена в центре холодильного резервуара 5 и проходит по всей его длине. Предпочтительно охлаждающая трубка 14 имеет ребра и т.п. для повышения охлаждающей способности. Во время использования холодильный резервуар 5 полностью заполняется напитком через входное отверстие 10, при этом предпочтительно, чтобы в области, расположенной ближе всего к охлаждающей трубке 14, образовывался слой из замерзшего напитка, подобный слою 15, показанному на фиг.3. Однако в области, расположенной ближе к периферийным стенкам 16 холодильного резервуара, напиток должен оставаться в незамерзшем состоянии, как, например, слой 17. Таким образом, формируется проход из незамерзшего напитка так, чтобы теплый напиток мог поступать через входное отверстие 10, охлаждаться хладагентом, проходящим по охлаждающей трубке 14, а также слоем расположенного вокруг охлаждающей трубки замерзшего напитка 15 и выходить в охлажденном состоянии через выпускное отверстие 11.
Возможность формирования устройством охлаждения напитков слоя замерзшего напитка 15 вокруг охлаждающей трубки создает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что холодильный резервуар 5 аккумулирует холодопроизводительность в виде замерзшего напитка, которая может использоваться при прохождении теплого напитка, через входное отверстие для обеспечения мгновенного охлаждения напитка. При использовании холодильный резервуар 5 всегда полностью заполнен замороженным 15 и незамороженным 17 напитком. В холодильном резервуаре 5 нет воздушных карманов, поэтому непосредственного взаимодействия между воздухом и напитком в холодильном резервуаре 5 не происходит. Управляющее устройство для регулирования холодильного эффекта в холодильном резервуаре может содержать датчик температуры, расположенный внутри холодильного резервуара в проходе 17 с незамерзающим напитком. Данный датчик посредством управляющей цепи регулирует падение давления в расширительном клапане 9 и, соответственно, охлаждающий эффект охлаждающей трубки 14. Например, управляющее устройство может быть выполнено с возможностью поддержания температуры незамерзающего напитка 17 на один или несколько градусов выше точки замерзания напитка. Для максимальной эффективности системы количество замерзшего напитка в охлаждающем резервуаре может составлять от 60% до 99%, в частности может варьироваться от 85% до 95%.
В устройстве охлаждения напитков также используется дополнительное управляющее устройство, регулирующее избыточное давление, создаваемое внутри холодильного резервуара 5 в результате образования в нем льда, т.е. замерзшего напитка. Одно из решений данной проблемы заключается в установке клапана избыточного давления (не показан), который выпускает некоторое количество напитка, равное объему расширения при образовании льда. Клапан может быть расположен в холодильном резервуаре 5, входном отверстии 10 или выпускном отверстии 11, либо в любом другом месте, где имеется непосредственное взаимодействие с незамороженным напитком. Напиток сливается в сливную емкость холодильного аппарата, т.е. холодильника или морозильника. Другое решение по регулированию избыточного давления может заключаться в использовании резервуара избыточного давления для выравнивания давления в системе или в использовании гибких трубок, которые могут незначительно расширяться при увеличении давления в системе.
На фиг.4 и 5 показан второй вариант осуществления изобретения. В данном варианте на охлаждающей трубке 14 имеется охлаждающее ребро 18. Однако это охлаждающее ребро проходит не на малом расстоянии от внешней поверхности охлаждающей трубки, как это обычно бывает в охлаждающих и нагревательных агрегатах. Вместо этого охлаждающее ребро спиралеобразно закручено вокруг охлаждающей трубки 14 и проходит на всем расстоянии между внешней поверхностью охлаждающей трубки и наружной стенкой 16. В результате формируется длинный узкий спиралеобразный проход 19, через который напиток проходит от входного отверстия 10 к выпускному отверстию 11. За счет этого обеспечивается исключительно эффективное охлаждение напитка, поскольку путь течения достаточно длинный, а площадь взаимодействия с холодными поверхностями достаточно большая. При этом весь поток, проходя по охлаждающей трубке, становится турбулентным вследствие высокой его скорости и малого расстояния между стенками на всем протяжении холодильного резервуара. Также согласно данному варианту осуществления изобретения предпочтительно, чтобы у наружной стенки 16 оставался проход для незамерзающего напитка, если напиток, проходящий ближе всего к охлаждающей трубке, превращается в лед 15.
На фиг.6а изображен другой вариант выполнения холодильного резервуара 5. Согласно данному варианту холодильный резервуар 5 содержит корпус 20 для охлаждающей трубки 14. На одном торце корпуса 20 имеется входное и выпускное отверстия 10 и 11, предназначенные, соответственно, для подачи напитка в холодильный резервуар и выпуска из него напитка. Противоположный торец корпуса закрыт. Другие части холодильного резервуара 5 показаны на фиг.6b. Холодильный резервуар 5 содержит корпус 20 с наружной стенкой 16, охлаждающую трубку 14 с ребрами 18, внутреннюю трубку 21 и концевую часть 22. Внутренняя трубка 21 заставляет охлаждаемый напиток проходить между ней и охлаждающей трубкой 14. Внутренняя трубка 21 также разделяет входящий напиток, который предстоит охладить, от выходящего охлажденного напитка таким образом, чтобы входящий напиток проходил между охлаждающей трубкой 14 и внутренней трубкой 21, а выходящий охлажденный напиток проходил между внутренней трубкой 21 и наружной стенкой 16 холодильного резервуара 5. Концевая часть 22 выполнена с возможностью соединения с корпусом 20 при помощи, например, резьбового соединения, сварки или защелкивания для закрытия холодильного резервуара 5. На концевой часть 22 имеется входное отверстие 10, через которое подается охлаждаемый напиток, и выпускное отверстие 11, через которое выходит охлажденный напиток.
Как показано на фиг.6с, на охлаждающей трубке 14 имеются ребра 18, расположенные спиралеобразно вокруг внешней поверхности трубки. Шаг спирали выбирается таким образом, чтобы он обеспечивал прохождение соответствующего потока и охлаждающий эффект. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения шаг между витками может быть, примерно, от 2,5 до 10 мм. Таким образом, спиралеобразная траектория 19, по которой протекает охлаждаемый напиток, проходит между ребрами 18. Спиралеобразное ребро 18 неподвижно прикреплено к трубке 14. На одном торце трубки имеется торцевая заглушка 23, образующая замкнутую конструкцию для охлаждающей текучей среды. Охлаждающая текучая среда входит в трубку 14 и выходит из нее через втулку 24 торцевой заглушки. Охлаждающая трубка 14 должна выдерживать давление до 20 бар. Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.6с, всасывающая трубка 14b образует выход или выпускное отверстие для охлаждающей текучей среды в охлаждающей трубке 14. Согласно данному варианту вход 14а (не показан) охлаждающей жидкости в охлаждающую трубку находится внутри выпускной трубки 14b. Охлаждающая трубка 14 и ее ребра 18 предпочтительно изготовлены из металла.
На фиг.7а и 7b изображен еще один вариант выполнения охлаждающей трубки 14. Согласно данному варианту в холодильном резервуаре 5 расположен по меньшей мере один виток охлаждающей трубки 14. В частности, на этих чертежах показан вариант выполнения с четырьмя трубчатыми элементами, с которыми соединены три U-образных торцевых элемента 27, образующие охлаждающую трубку 14. Таким образом, внутри холодильного резервуара 5 находятся один или несколько витков охлаждающей трубки. На охлаждающей трубке 14 имеются ребра 18, расположенные спиралеобразно вокруг нее. Согласно данному варианту выполнения спиралеобразная форма ребер 18 образована профилированными дисками путем скрепления одного диска с другим, расположенным сверху или снизу от первого, посредством радиальной прорези 28, идущей от центра диска к его периферии. Шаг спирали определяется степенью изогнутости радиальной прорези 28. При использовании охлаждающая текучая среда проходит по охлаждающей трубке 14, а напиток, находящийся в проходе 19 между ребрами 18, замораживается. Вокруг охлаждающей трубки 14 формируется ядро замерзшего напитка (не показано), а проход 19 уменьшается. Между тем описанные выше средства управления следят за тем, чтобы в холодильном резервуаре всегда оставался проход для незамерзшего напитка.
На фиг.8а изображен другой вариант выполнения охлаждающей трубки 14. Согласно данному варианту выполнения ребра 26 трубки 25 расположены снаружи и спиралеобразно. Охлаждающая трубка 14 проходит по спирали в пространстве между ребрами 26 и внешней поверхностью трубки 25. Трубка 25 и ребра 26 могут быть изготовлены из полимерного материала. Охлаждающая трубка 14 может быть изготовлена из металла, например из алюминия. На фиг.8b показана форма охлаждающей трубки 14. Трубка имеет форму замкнутой петли, которая намотана в несколько витков в соответствии со спиралеобразными ребрами 26 трубки 25. Также как и в других вариантах осуществления изобретения, ядро замерзшего напитка формируется вокруг охлаждающей трубки 14 между ребрами 26, а проход для незамерзающего напитка обеспечивается между ребрами 26.