СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГАЗИРОВАНИЯ НАПИТКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАРТРИДЖА
METHOD AND CARTRIDGE DEVICE FOR CARBONATION OF BEVERAGES

Приоритет настоящей заявки испрашивается на основании предварительной заявки US 61/514676, поданной 3 августа 2011 г., которая во всей полноте в порядке ссылки включена в настоящую заявку. Настоящая заявка является частичным продолжением заявки US 13/017459, поданной 31 января 2011 г., приоритет которой испрашивается на основании предварительной заявки US 61/337184, поданной 1 февраля 2010 г.
Предпосылки создания изобретения
Описанное изобретение относится к растворению газа в жидкостях, например, к газированию для применения с целью приготовления напитков. Системы газирования жидкостей и/или смешивания жидкостей со средой напитка с целью получения напитка описаны в разнообразных публикациях, включая патенты US 4025655, 4040342, 4636337, 6712342 и 5182084 и публикацию РСТ WO 2008/124851.
Краткое изложение сущности изобретения
Особенности изобретения относятся к газированию или иному растворению газа в исходной жидкости, такой как вода с целью получения напитка. В некоторых вариантах осуществления для генерирования двуокиси углерода или другого газа, который растворяют в исходной жидкости, может использоваться картридж с двуокисью углерода или другим источником газа. Среда напитка, такое как порошковая смесь для приготовления напитка или жидкий сироп может содержаться в том же картридже, что и источник газа или в отдельном картридже и может смешиваться с исходной жидкостью (до или после газирования) с целью получения напитков. Использование одного или нескольких картриджей для источника газа и/или среды напитка может способствовать созданию простой в употреблении и не создающей загрязнений системы приготовления газированных или других шипучих напитков, например, в домашних условиях. (Термин "газирование" или "газированный" используется применительно к напиткам, содержащим растворенный газ и, соответственно, относится к шипучему напитку, при этом растворенным газом является двуокись углерода, азот, кислород, воздух или другой газ. Соответственно, особенности изобретения не ограничены получением напитков, содержащих растворенную двуокись углерода, и такие напитки могут содержать любой растворенный газ.)
Согласно одной из особенностей изобретения система приготовления напитков содержит источник исходной жидкости напитка для обеспечения исходной жидкости. Источник исходной жидкости может включать емкость, насос, один или несколько каналов, один или несколько клапанов, один или несколько датчиков (например, для определения уровня воды в емкости) и/или любые другие применимые компоненты для снабжения исходной жидкостью способом, применимым для получения напитка. Система также может содержать один картридж, имеющий первую и/или вторую части. В первой части картриджа может содержаться источник газа, выделяющий газ для использования при растворении в исходной жидкости, например, для газирования исходной жидкости, а во второй части часть картриджа может содержаться среда напитка для смешивания с исходной жидкостью и получения напитка. Система может содержать средство сопряжения с картриджем, такое как камера, в которой размещается картридж, и которая по меньшей мере частично окружает картридж, соединительное отверстие, которое с возможностью движения текучей среды соединено с картриджем, или другое устройство. Может быть предусмотрено растворяющее газ устройство, служащее для растворения в исходной жидкости газа, который выделяется из первой части картриджа, и содержащее, например, мембранный контактор, камеру, рассчитанную на жидкость под действием давления для облегчения растворения газа в жидкости, рассеиватель, разбрызгиватель для введения воды в газообразную среду под действием давления или другое устройство. Система может быть рассчитана на смешивание исходной жидкости со средой напитка до или после растворения газа в жидкости с целью получения напитка. Среда напитка может смешиваться с жидкостью в картридже, в другой части системы, такой как смесительная камера, в которую вводят среду напитка из картриджа вместе с исходной жидкостью, в сосуде пользователя или где-либо еще.
Согласно одной из особенностей изобретения система приготовления напитков содержит источник исходной жидкости напитка для обеспечения исходной жидкости и камеру картриджа для размещения первой и/или второй частей картриджа. Камера картриджа может содержать одну приемную часть для размещения одного или нескольких картриджей или может содержать множество отделенных друг от друга приемных частей для размещения двух или более картриджей. Если предусмотрено множество приемных частей, они могут открываться и закрываться одновременно или независимо друг от друга. В камере может размещаться первая часть картриджа, содержащая источник газа для выделения двуокиси углерода или другого газа для использования при газировании исходной жидкости. В некоторых вариантах осуществления источник газа может содержать насыщенное двуокисью углерода молекулярное сито, выделяющее газ в присутствии воды, такое как цеолит в твердой форме (например, в форме гранул), адсорбировавший двуокись углерода или другой газ. В камере может размещаться вторая часть картриджа, содержащая среду напитка для смешивания с исходной жидкостью и получения напитка. Система может быть рассчитана на газирование исходной жидкости с использованием газа, выделяемого первой частью картриджа, и смешивание среды напитка из второй части картриджа с исходной жидкостью. Исходная жидкость может газироваться в первой части картриджа или в одном или нескольких других местах (таких как емкость или мембранный устройство для газирования), в которые поступает газ. Смешивание исходной жидкости со средой напитка может происходить до или после газирования и может происходить во второй части картриджа или в другом месте, таком как смесительная камера, отделенная от второй части картриджа.
Система может содержать активирующий источник газа источник текучей среды для подачи в камеру картриджа текучей среды, которая контактирует с источником газа и побуждает его выделять газ. Например, активирующий источник газа источник текучей среды может служить для регулирования количества текучей среды (такой как вода в жидком или газообразном состоянии), подаваемой в камеру картриджа с целью регулирования количества газа, выделяемого источником газа. За счет этого система может регулировать давление газа, используемого для газирования исходной жидкости. Таким образом, в камере картриджа может размещаться по меньшей мере первая часть картриджа под давлением, превышающим давление окружающей среды. В качестве альтернативы, первая часть картриджа может быть способна выдерживать давление газа, выделяемого источником газа, без опорной конструкции или другой оболочки. Может быть предусмотрен источник газа для подачи газа, выделяемого источником газа, под давлением, превышающим давление окружающей среды, в исходную жидкость напитка с целью ее газирования. Газ может подаваться в бак для газирования, мембранный контактор или другое применимое устройство для газирования. Например, система может содержать устройство для газирования с мембраной, которая отделяет сторону для жидкости от стороны для газа, при этом газ подается на сторону для газа, а источник исходной жидкости напитка подает исходную жидкость на сторону для жидкости, в результате чего газ на стороне для газа растворяется в исходной жидкости на стороне для жидкости. Насос может перемещать исходную жидкость из емкости через устройство для газирования для последующего выпуска в виде напитка, или исходная жидкость может возвращаться в емкость для одного или нескольких дополнительных проходов через устройство для газирования.
В некоторых вариантах осуществления система может смешивать среда напитка с исходной жидкостью с целью получения напитка, в результате чего ни одна из составляющих напитка не контактирует с источником газа. Тем не менее, в других вариантах осуществления исходная жидкость может контактировать с источником газа, например, когда жидкость для газирования проходит через первую часть картриджа. Первая и вторая части картриджа могут являться частью, соответственно, первого и второго картриджей, которые отличаются друг от друга, или части картриджа могут являться частью одного картриджа. В этом случае первая и вторая части картриджа могут быть отделены друг от друга, например, проницаемым элементом, таким как фильтр, или непроницаемым элементом, таким как стенка картриджа, которая необязательно является ломкой, прорываемой (например, под действием соответствующего давления), прокалываемой или иным способом повреждаемой, в результате чего первая и вторая части картриджа сообщаются друг с другом. Первая и вторая части картриджа могут прокалываться, или может иным способом обеспечиваться движение текучей среды при нахождении в камере картриджа для обеспечения доступа к первой и второй частям. Например, если части находятся в отдельных картриджах, оба картриджа могут прокалываться путем замыкания камеры картриджа, чтобы в первую часть картриджа могла поступать текучая среда и/или из нее мог выходить газ, и чтобы из второй части картриджа могла выходить среда напитка отдельно или со смешанной исходной жидкостью.
В некоторых вариантах осуществления первая и вторая части картриджа могут иметь меньший объем, чем объем газированного напитка, получаемого с использованием частей картриджа. Тем самым может обеспечиваться значительная выгода, поскольку пользователь может получать относительно большой объем напита с использованием картриджа или картриджей относительно небольших объемов. Например, система может быть рассчитана на применение первой и второй частей картриджа в течение менее около 120 секунд для получения газированной жидкости объемом 100-1000 мл со степенью газации около 1-5 объемов. Газирование может происходить под действием давления 20-50 фунтов/кв. дюйм или более. В этом варианте осуществления части картриджа могут иметь объем около 50 мл или менее, что уменьшает количество отходов и/или повышает удобство системы.
Согласно другой особенности изобретения способ получения напитка включает использование первой и второй частей картриджа в машине для приготовления напитков, при этом в первой части картриджа содержится источник газа, выделяющий газ для использования при газировании жидкости, а во второй части картриджа содержится среда напитка для смешивания с исходной жидкостью и получения напитка. В камеру картриджа может подаваться текучая среда, такая как вода в виде жидкости или пара, побуждающая источник газа выделять газ, а исходная жидкость может газироваться путем растворения в исходной жидкости по меньшей мере части газа, выделяемого источником газа. Исходная жидкость может смешиваться со средой напитка с целью получения напитка до или после газирования.
Как отмечен выше, источник газа может содержаться в первой части картриджа в виде твердого материала, в том числе, такого как насыщенный двуокисью углерода цеолит. Количество текучей среды, подаваемой в первую часть картриджа, может регулироваться с целью регулирования выделения газа источником газа, например, для поддержания давления газа, выделяемого источником газа, в желаемом интервале выше давления окружающей среды. В одном из вариантов осуществления источник газа представляет собой насыщенный двуокисью углерода цеолит, а количество текучей среды, поступающей в камеру картриджа, регулируется таким образом, чтобы насыщенный двуокисью углерода цеолит выделял газ в течение по меньшей мере 30 секунд или более.
Газирование исходной жидкости может включать подачу газа в емкость, в которой содержится исходная жидкость, подачу газа на сторону для газа мембраны, в результате чего газ на стороне для газа растворяется в исходной жидкости на стороне для жидкости мембраны, распыление исходной жидкости в заполненном газом пространстве, подачу исходной жидкости через первую часть картриджа под действием давления и т.п.
Как упомянуто выше, первая и вторая части картриджа могут являться частью, соответственно, первого и второго картриджей, которые отличаются друг от друга, или части картриджа могут являться частью одного картриджа. В этом случае первая и вторая части картриджа могут быть отделены друг от друга, например, стенкой. Смешивание исходной жидкости может происходить до или после газирования во второй части картриджа или в другом месте, таком как смесительная камера, отделенная от второй части картриджа.
В одном из вариантов осуществления стадии подачи текучей среды и газирования могут длиться менее около 120 секунд (например, около 60 секунд) с использованием газа под действием давления 20-50 фунтов/кв. дюйм (например, выше давления окружающей среды) с целью получения газированной жидкости объемом 100-1000 мл (например, около 500 мл) и со степенью газации около 2-4 объемов (или менее или более, например, от 1 до 5 объемов). Таким образом, системы и способы согласно этой особенности могут обеспечивать получение относительно сильно газированного напиткам за относительно короткое время и без необходимости высокого давления.
Согласно другой особенности изобретения предложена система приготовления напитков, содержащая источник исходной жидкости напитка для обеспечения исходной жидкости, камеру картриджа или другое средство сопряжения для размещения картриджа, имеющего внутреннее пространство, в котором содержится источник газа. Источник газа может выделять газ для использования при газировании исходной жидкости, например, в ответ на контакт с текучей средой, такой как вода или другой активирующий агент. Активирующий источник газа источник текучей среды может служить для подачи в камеру картриджа текучей среды, которая контактирует с источником газа и побуждает его выделять газ, при этом активирующий источник текучей среды может служить для регулирования количества текучей среды, подаваемой в камеру картриджа для регулирования количества газа, выделяемого источником газа, например, для регулирования давления в камере картриджа или другом месте. Может быть предусмотрен источник газа для подачи газа, выделяемого источником газа, под давлением, превышающим давление окружающей среды, в исходную жидкость, подаваемую посредством источника исходной жидкости напитка для приготовления напитка с целью ее газирования. Возможность регулировать выделение газа и тем самым давление относительно простым способом регулирования потока текучей среды, поступающей в камеру картриджа, может выгодно обеспечивать простое управление работой системы.
Источник исходной жидкости напитка может содержать емкость, в которой содержится исходная жидкость, устройство для газирования с мембраной, которая отделяет сторону для жидкости от стороны для газа, насос для перемещения исходной жидкости из емкости через устройство для газирования или другую часть системы, один или несколько фильтров или других устройств для очистки жидкостей и т.п. Камера картриджа может быть рассчитана на размещение картриджа под давлением, превышающим давление окружающей среды, например, в интервале давлений, применимом для газирования исходной жидкости. В некоторых вариантах осуществления давление газа, используемого для газирования, может составлять от около 20 до 50 фунтов/кв. дюйм, хотя возможные более высокие (и низкие) давления.
Согласно другой особенности изобретения способ получения напитка включает использование картриджа, имеющего герметичное внутреннее пространство, в котором размещается источник газа, подачу текучей среды в картридж, чтобы побудить источник газа выделить газ, регулирование количества текучей среды, подаваемой в картридж в течение определенного времени, с целью регулирования количества газа, выделяемого источником газа за это время, и газирование исходной жидкости путем растворения в исходной жидкости по меньшей мере части газа, выделяемого источником газа. Исходная жидкость может смешиваться со средой напитка с целью получения напитка до или после газирования в картридже или другом месте. В одном из вариантов осуществления с целью подачи жидкости в картридж он может прокалываться с использованием машины для приготовления напитков, а в других вариантах осуществления жидкость может подаваться в картридж посредством заданного отверстия или другого устройства. Как в описанных выше вариантах осуществления, жидкость может газироваться в картридже или другом месте, таком как устройство для газирования или емкость, картридж может иметь вторую часть, в которой содержится среда напитка (или может использоваться второй картридж со средой напитка) и т.п.
Согласно другой особенности изобретения способ получения газированного напитка включает использование картриджа, имеющего герметичное внутреннее пространство, в котором размещается источник газа, находящийся в виде твердого материала, открытие картриджа (например, прокалывание), чтобы побудить источник газа выделять газ, и газирование жидкости путем растворения в жидкости по меньшей мере части газа, выделяемого источником газа. Жидкость может смешиваться со средой напитка путем подачи жидкость через камеру картриджа, в котором содержится среда напитка, с целью получения напитка. При смешивании жидкости со средой напитка в картридже может отпадать потребность в отдельной смесительной камере, и может уменьшаться неблагоприятное влияние на вкус и аромат последовательно приготавливаемых напитков (поскольку картридж служит смесительной камерой и используется только один раз).
В одном из вариантов осуществления картридж, в котором размещается источник газа, также имеет камеру, в котором содержится среда напитка. Например, жидкость может вводиться в первую часть картриджа, в которой размещается источник газа для газирования, и выходить из первой части во вторую часть, в которой размещается среда напитка. В другом варианте осуществления камера картриджа, в которой жидкость смешивается со средой напитка, может являться частью второго картриджа, отделенного от картриджа, в котором размещается источник газа.
Газ может направляться из картриджа туда, где он растворяется в жидкости, например, в мембранный контактор, емкость, в которой содержится значительная часть жидкости, или другое устройство. Давление газа может регулироваться путем регулирования количества текучей среды, подаваемой в картридж. Как в других особенностях изобретения, в нем могут использоваться различные описанные варианты осуществления и необязательные признаки.
Согласно другой особенности изобретения комплект для получения напитка содержит первый картридж, имеющий герметичное внутреннее пространство, в котором размещается источник газа. Источник газа может находиться в виде твердого материала или может храниться во внутреннем пространстве под действием давления менее 100 фунтов/кв. дюйм и выделять газ для использования при газировании. Первый картридж может иметь впускное отверстие, через которое поступает текучая среда для активации источника газа, и выпускное отверстие, через которое газ выходит из первого картриджа. Например, первый картридж может прокалываться с целью формирования впускного отверстия и выпускного отверстия, или первый картридж может иметь заданное впускное отверстие/выпускное отверстие. Второй картридж комплекта может иметь герметичное внутреннее пространство, в котором содержится среда напитка, используемая при смешивании с исходной жидкостью с целью получения напитка. Второй картридж может служить для смешивания в нем исходной жидкости со средой напитка и, соответственно, может поддаваться прокалыванию или иным способом обеспечивать впуск жидкости и выпуск смешанной жидкости/среды напитка. Первый и второй картриджи могут иметь меньший объем, чем объем напитка, получаемого с использованием первого и второго картриджей, например, картриджи могут иметь объем около 50 мл и использоваться для приготовления напитка объемом около 500 мл. Первый и второй картриджи могут быть соединены друг с другом, например, таким образом, чтобы их было невозможно отделить друг от друга без применения инструментов, без повреждения по меньшей мере части первого или второго картриджа. В одном из вариантов осуществления первый и второй картриджи могут быть соединены сварным соединением или механическим крепежом.
Согласно другой особенности изобретения картридж для получения напитка содержит емкость имеющую герметичное внутреннее пространство, в котором размещается источник газа. Источник газа может находиться в виде твердого материала (такого как насыщенный двуокисью углерода цеолит или другое молекулярное сито) и может выделять газ для использования при газировании. В одном из вариантов осуществления газ или другой источник газа может храниться в герметичном пространстве в картридже в течение длительного времени под действием давления менее около 100 фунтов/кв. дюйм до того, как герметичное пространство вскрывается. Соответственно, для хранения источника газа картридж необязательно должен быть способен выдерживать высокие давления. Емкость может иметь впускное отверстие, через которое поступает текучая среда для активации источника газа, и выпускное отверстие, через которое из емкости выходит газ для использования при газировании. В одном из вариантов осуществления емкость может поддаваться прокалыванию в машине для приготовления напитков с целью формирования впускного отверстия и выпускного отверстия, например, сверху, снизу, сбоку и/или в других местах картриджа. В одном из вариантов осуществления емкость может иметь крышку, которая поддается прокалыванию в машине для приготовления напитков с целью формирования впускного отверстия и выпускного отверстия. Емкость может содержать по меньшей мере одну полужесткую или гибкую часть, например, не рассчитанную выдерживать давление более около 80 фунтов/кв. дюйм внутри картриджа без физической опоры. Емкость может иметь вторую камеру, в которой содержится среда напитка для использования при ароматизации исходной жидкости с целью получения напитка, при этом вторая камера может быть изолирована от первой камеры, в которой содержится источник газа. Емкость может иметь меньший объем, чем объем газированного напитка, получаемого с использованием картриджа.
Согласно другой особенности изобретения система приготовления напитков содержит камеру для размещения картриджа под давлением, превышающим давление окружающей среды, и картридж, имеющий внутреннее пространство, в котором содержится источник газа, выделяющий газ для использования при газировании жидкости. Картридж может иметь меньший объем, чем объем напитка, получаемого с использованием картриджа, например, объем 50 мл или менее для газирования жидкости объемом около 100-1000 мл со степенью газации по меньшей мере от около 1 до 4 объемов. Источник исходной жидкости напитка может подавать во внутреннее пространство картриджа исходную жидкость, побуждающую источник газа выделять газ, по меньшей мере часть которого растворяется в исходной жидкости при нахождении во внутреннем пространстве. Газирование жидкости в камере картриджа позволяет упростить работу системы, например, за счет исключения баков для газирования или других устройств для газирования. Вместо этого картридж может по меньшей мере частично действовать как устройство для газирования. В одном из вариантов осуществления картридж имеет вторую камеру, в которой содержится среда напитка, используемая при смешивании с исходной жидкостью с целью получения напитка. Вторая камера может быть изолирована от первой камеры, в которой содержится источник газа, или первая и вторая камера могут сообщаться, например, жидкость может поступать в первую камеру для газирования и выходить из первой камеры во вторую камеру, в которой содержится среда напитка.
Согласно другой особенности изобретения способ получения напитка включает использование картриджа, имеющего герметичное внутреннее пространство, в котором размещается источник газа, при этом картридж имеет меньший объем, чем объем напитка, получаемого с использованием картриджа. В картридж может подаваться жидкость, побуждающая источник газа выделять газ, при этом жидкость может газироваться путем растворения в ней по меньшей мере части газа, выделяемого источником газа при нахождении жидкости в картридже. Жидкость может смешиваться со средой напитка с целью получения напитка до или после газирования в картридже. По существу, картридж может содержать вторую камеру, в которой содержится среда напитка, используемая при смешивании с исходной жидкостью с целью получения напитка, при этом картридж может иметь меньший объем, чем объем напитка, получаемого с использованием картриджа. Картридж может прокалываться с использованием машины для приготовления напитков с целью формирования впускного отверстия и выпускного отверстия.
Согласно другой особенности изобретения система приготовления напитков содержит источник исходной жидкости напитка, камеру или другое средство сопряжения для размещения в нем картриджа и картридж, имеющий внутреннее пространство, в котором содержится источник газа, который находится в виде твердого материала и выделяет газ для использования при газировании жидкости. Активирующий источник газа источник текучей среды может подавать в картридж жидкость, которая контактирует с источником газа и побуждает его выделять газ. Система также может содержать устройство для газирования с мембраной, которая отделяет сторону для жидкости от стороны для газа, при этом газ, выделяемый картриджем, подается на сторону для газа, а источник исходной жидкости напитка подает исходную жидкость на сторону для жидкости, в результате чего газ на стороне для газа растворяется в исходной жидкости на стороне для жидкости. Средство сопряжения с картриджем может служить для размещения картриджа в камере под давлением, превышающим давление окружающей среды, например, в интервале давлений, используемых для газирования жидкости в устройстве для газирования. Источник газа может направлять выделяемый им газ под давлением, превышающим давление окружающей среды, из камеры картриджа на стороны для газа устройства для газирования. Мембрана устройства для газирования может содержать множество полых волокон, внутренняя часть которых является частью стороны для жидкости, а наружная часть является частью стороны для газа.
Согласно другой особенности изобретения способ получения напитка включает использование картриджа, имеющего герметичное внутреннее пространство, в котором размещается источник газа, находящийся в виде твердого материала и выделяющий газ, отверстие или иное средство доступа к картриджу (например, путем прокалывания), чтобы картридж выделил газ, и газирование жидкость путем растворения в ней по меньшей мере части газа, выделяемого источником газа. Газ может находиться на стороне для газа мембраны, а жидкость может находиться на стороне для жидкости мембраны. Мембрана может быть образована множеством полых волокон, при этом сторона для жидкости находится внутри волокон, а сторона для газа находится снаружи волокон. Давление газа со стороны для газа может регулироваться на основании регулирования количества жидкости, подаваемой в картридж.
В другом варианте осуществления предложен картридж для использования в машине для приготовления напитков, содержащий первую и вторую части, соединенные друг с другом и разделенные непроницаемым барьером, таким как крышка или другой вмещающий элемент первой и/или второй части. В первой части может содержаться источник газа, выделяющий газ для растворения в исходной жидкости напитка, а во второй части может содержаться среда напитка для смешивания с исходной жидкостью и получения напитка. Первая и вторая части могут быть расположены таким образом относительно друг друга, что первая часть находится ниже, а вторая часть находится выше плоскости картриджа. Например, вторая часть может размещаться поверх первой части, при этом, например, крышки первой и второй частей расположены вблизи друг друга.
В одном из наглядных вариантов осуществления картридж для использования в машине для приготовления напитков содержит емкость, имеющую первую и вторую части, соединенные друг с другом и разделенные непроницаемым барьером, таким как крышка из фольги, закрывающая вмещающий элемент первой и/или второй части. В первой части может содержаться источник газа, выделяющий газ для растворения в исходной жидкости напитка, а во второй части может содержаться среда напитка для смешивания с исходной жидкостью и получения напитка. Вторая часть может иметь стенку, такую как крышка, боковая стенка образующего элемента, дно образующего элемента, стенка полости и т.д., способная перемещаться и вытеснять среда напитка из второй части для смешивания с исходной жидкостью. Стенка может перемещаться любым применимым способом, например, под действием давления воздуха или другого газа, посредством плунжера, поршня или другого элемента, касающегося стенки и перемещающего ее, и т.п.
В рассмотренных выше вариантах осуществления первая часть может иметь впускное отверстие, через которое поступает текучая среда для активации источника газа (например, крышку или другой элемент первой части, который может прокалываться с целью формирования впускного отверстия) и выпускное отверстие, через которое из первой части выходит газ для растворения в исходной жидкости (например, крышку или другой элемент первой части, который может прокалываться с целью формирования выпускного отверстия). Впускное отверстие и выпускное отверстие могут находиться на одной и той же стороне первой части, такой как верхняя сторона первой части. В одном из вариантов осуществления первая часть может иметь поверхность, прокалываемую с целью формирования впускного отверстия, через которое поступает текучая среда для активации источника газа, при этом первая часть может быть соединена со второй частью таким образом, что поверхность скрыта. Например, вторая часть быть соединена с первой частью таким образом, что прокалываемый элемент первой части покрыт второй частью. Эта конструкция может помогать снижать вероятность преждевременного прокалывания поверхности, например, случайного прокалывания до установки картриджа в машине для приготовления напитков. Вторая часть может иметь выпускное отверстие, через которое среда напитка выходит из емкости для смешивания с исходной жидкостью, например, элемент второй части может прокалываться с целью формирования отверстия для выхода среды напитка, вторая часть может содержать ломкое уплотнение или другой элемент, который открывается и высвобождает среда напитка, и т.д.
В одном из вариантов осуществления подвижная стенка по меньшей мере частично образует первую часть картриджа. Например, первая часть может быть по меньшей мере частично образована стенкой первой камеры, а вторая часть может быть по меньшей мере частично образована стенкой второй камеры, которая образует второе пространство. Стенка первой камеры может входить во второе пространство, например, как плунжер и может перемещаться относительно стенки второй камеры, чтобы вытеснять среду напитка из второй части картриджа. В некоторых вариантах осуществления стенка может содержать слой барьерного материала, такого как металлическая фольга, слоистый материал из металлической фольги/полимера, слой пластмассы и т.д. Например, вторая часть может быть образована капсулой, содержащей слой материала из металлической фольги, такого как листовой алюминий. Слой барьерного материала может вскрываться (например, путем надрыва или прокалывания), что позволяет среде напитка выходить из второй части при приложении усилия к барьерному материалу. Например, картридж может содержать прокалывающий элемент, который вскрывает вторую часть при приложении усилия к барьерному материалу. В другом варианте осуществления стенка содержит гофры и ломкое выпускное отверстие, которое может вскрываться под действием давления внутри второй части. Стенка может сдавливаться, в результате гофры сплющиваются, например, постепенно или последовательно, вытесняя среда напитка через выпускное отверстие, которое может содержать прорываемое уплотнение, образованное разупрочненным участком стенки (например, с насечками, частичной перфорацией и т.д.). Как и вторая часть, первая часть может быть образована капсулой, содержащей слой барьерного материала, при этом первая и вторая части могут быть соединены друг с другом, например, обжимными краями или кромками барьерного материала.
Первая и вторая части могут быть изолированы от внешней среды, при этом в первой части может содержаться источник двуокиси углерода в виде твердого материала (такого как насыщенный двуокисью углерода цеолит), выделяющий газообразную двуокись углерода для использования при смешивании с исходной жидкостью напитка с целью получения напитка. В одном из вариантов осуществления давление в первой части до разрыва ее уплотнения с целью воздействия на источник газа может являться относительно низким, например, менее 100 фунтов/кв. дюйм. Тем не менее, источник газа может выделять газ, применимый для получения газированного напитка объемом 100-1000 мл со степенью газации от около 1 до 5 объемов.
Эти и другие особенности изобретения станут ясны из следующего далее описания и формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Особенности изобретения описаны со ссылкой на следующие чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями и на которых:
на фиг. 1 проиллюстрирован один из вариантов осуществления системы приготовления напитков, содержащей сменную емкость,
на фиг. 2 проиллюстрирован один из вариантов осуществления системы приготовления напитков, содержащей контактор для циркуляции исходной жидкости,
на фиг. 3 проиллюстрирован один из вариантов осуществления системы приготовления напитков, в которой жидкость газируется за один проход через устройство для газирования,
на фиг. 4 проиллюстрирован один из вариантов осуществления системы приготовления напитков, в которой картридж с газом размещается в емкости для газирования,
на фиг. 5 проиллюстрирован один из вариантов осуществления камеры картриджа,
на фиг. 6 проиллюстрирован один из вариантов осуществления соединенных друг с другом картриджей с газом и средой напитка,
на фиг. 7 и 8 показаны виды в перспективе и сверху, соответственно, картриджей с газом и средой напитка,
на фиг. 9 проиллюстрирован один из вариантов осуществления картриджа для газирования жидкости в картридже,
на фиг. 10 проиллюстрирован один из вариантов осуществления картриджа для газирования жидкости в картридже при альтернативной ориентации,
на фиг. 11 проиллюстрирован один из вариантов осуществления картриджа с изолированными камерами, содержащими источник газа и среду напитка,
на фиг. 12 показан вид в поперечном разрезе картриджа, содержащего подвижную часть для применения картриджа с целью формирования напитка,
на фиг. 13 показан вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 12 картриджа после перемещения подвижной части,
на фиг. 14 показано изображение по частям проиллюстрированного на фиг. 12 картриджа,
на фиг. 15 показано изображение по частям картриджа, содержащего первую часть, размещенную поверх второй части,
на фиг. 16 показан вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 15 картриджа,
на фиг. 17 показан вид в перспективе картриджа с плоскостной опорой,
на фиг. 18 показано изображение по частям проиллюстрированного на фиг. 17 картриджа,
на фиг. 19 показан вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 17 картриджа,
на фиг. 20 показан вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 17 картриджа со средой напитка, вытесняемой из второй части картриджа,
на фиг. 21 показан вид сверху части опоры проиллюстрированного на фиг. 17 картриджа под второй частью,
на фиг. 22 схематически показана конструкция, в которой исходная жидкость и напиток образуют имеющий общую ось поток,
на фиг. 23 показана модификация проиллюстрированного на фиг. 17 картриджа, в котором вторая часть распложена над первой частью,
на фиг. 24 показано изображение по частям картриджа со смесительной камерой,
на фиг. 25 показан вид в перспективе собранного картриджа, проиллюстрированного на фиг. 24,
на фиг. 26 показан вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 24 картриджа,
на фиг. 27 показан вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 24 картриджа со средой напитка, вытесненной из второй части,
на фиг. 28 показан вид в перспективе картриджа с расположенными рядом друг с другом источником газа и средой напитка,
на фиг. 29 показано изображение по частям проиллюстрированного на фиг. 28 картриджа,
на фиг. 30 показан вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 28 картриджа,
на фиг. 31 схематически показана система приготовления напитков с использованием подачи исходной жидкости под действием силы тяжести и/или давления,
на фиг. 32 схематически показана система приготовления напитков с функцией дозатора льда,
на фиг. 33 схематически показана система приготовления напитков с использованием тепловой или иной активации источника газа,
на фиг. 34 схематически показана система приготовления напитков с использованием плунжера для подачи исходной жидкости,
на фиг. 35 схематически показана система приготовления напитков, рассчитанная на циркуляцию исходной жидкости через растворяющее газ устройство,
на фиг. 36 схематически показан картридж с регулятором активирующего потока текучей среды,
на фиг. 37 и 38 схематически показан картридж с регулятором активирующего потока текучей среды, который взаимодействует с машиной для приготовления напитков,
на фиг. 39 и 40 показана конструкция, в которой картридж перемещается под действием давления с целью регулирования активирующего потока текучей среды,
на фиг. 41 и 42 показан увеличенный вид иглы активирующего источника текучей среды и впускное отверстие для активатора картриджа для использования в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 39 и 40,
на фиг. 43 и 44 проиллюстрирован один из вариантов осуществления, в котором давление в картридже определяется машиной для приготовления напитков,
на фиг. 45 показан вид в поперечном разрезе картриджа, скомпонованного аналогично картриджу, показанному на фиг. 28-30, и рассчитанного на регулирование потока текучей среды в картридже путем сужения,
на фиг. 46 проиллюстрирован другой вариант осуществления, в котором давление в картридже определяется машиной для приготовления напитков,
на фиг. 47 и 48 проиллюстрирован один из вариантов осуществления, в котором давление в картридже определяется машиной для приготовления напитков, а поток активирующей текучей среды регулируется клапанным приводом машины,
на фиг. 49 и 50 показана блок-схема компоновки регулятора потока для автоматической регулировки давления газа в картридже,
на фиг. 51 показан вид в поперечном разрезе картриджа с фильтром,
на фиг. 52 показано изображение по частям другого варианта осуществления картриджа с фильтром,
на фиг. 53 и 54 показаны виды в поперечном разрезе второй части и первой части, соответственно, проиллюстрированного на фиг. 52 варианта осуществления,
на фиг. 55 показан вид в перспективе с частичным разрезом вставного конца проиллюстрированного на фиг. 52 картриджа,
на фиг. 56 показан вид в поперечном разрезе картриджа, позволяющего пользователю определять характеристику напитка путем взаимодействия с картриджем,
на фиг. 57 показан вид в перспективе проиллюстрированного на фиг. 56 картриджа,
на фиг. 58 показан картридж в собранном виде, имеющий первую и вторую части, соединенные таким образом, что их крышки примыкают друг к другу,
на фиг. 59 показан вид сбоку проиллюстрированного на фиг. 58 варианта осуществления с разъединенными первой и второй частями,
на фиг. 60 показан вид сверху проиллюстрированной на фиг. 59 компоновки,
на фиг. 61 показан картридж в сложенном виде с первой и второй частями, соединенными друг с другом крышкой,
на фиг. 62 показан проиллюстрированный на фиг. 61 вариант осуществления в разложенном виде,
на фиг. 63 показан вид в поперечном разрезе картриджа с внутренним прокалывающим элементом,
на фиг. 64 показано изображение по частям картриджа, одна часть которого выполнена в виде мешка с угловым соединением, а другая часть входит в угловую полость, и
на фиг. 65 показан картридж, во второй части которого содержится среда напитка и сжатый газ для вытеснения среды напитка.
Подробное описание
Подразумевается, что особенности изобретения описаны со ссылкой чертежи, на которых проиллюстрированы варианты осуществления. Описанные наглядные варианты осуществления необязательно имеют целью представить все варианты осуществления изобретения, и приведены с целью описания нескольких наглядных вариантов осуществления. Таким образом, предполагается, что особенности изобретения не следует толковать ограничительно ввиду наглядных вариантов осуществления. Кроме того, подразумевается, что особенности изобретения могут использоваться отдельно или в любом применимом сочетании с другими особенностями изобретения.
Согласно одной из особенностей изобретения текучая среда (такая как вода, водяной пар или другая) может вводиться в двуокись углерода или другой источник газа в картридже, чтобы побудить источник газа выделять газ, который используется для газирования жидкости или иного растворения в жидкости. В одном из вариантов осуществления машина для приготовления напитков может содержать активирующий источник газа источник текучей среды, служащий для подачи текучей среды в камеру картриджа с целью введения в контакт с источником газа, чтобы побудить источник газа выделять газ. В других вариантах осуществления источник газа может побуждаться выделять газ другими способами, такими как нагрев, воздействие на источник сверхвысокочастотными волнами или другим электромагнитным излучением и т.д. Источник газа может служить для направления выделяемого им газа под давлением, превышающим давление окружающей среды, в исходную жидкость с целью ее газирования. В некоторых вариантах осуществления источником газа может являться твердый источник, такой как цеолит, активированный уголь или другое молекулярное сито, насыщенное двуокисью углерода или другим газом, а за счет применения картриджа может не только изолироваться источник газа от активирующих агентов (таких как водяной пар в случае насыщенного двуокисью углерода цеолита), но также потенциально исключаться необходимость для пользователя касаться источника двуокиси углерода или иначе манипулировать им.
За счет активирующего источник газа источника текучей среды может обеспечиваться применение другой особенности изобретения, а именно, с целью регулирования расхода или количества газа, который выделяет источник газа, может регулироваться объем или другой параметр текучей среды, подаваемой в картридж. Тем самым могут использоваться некоторые источники газа, такие как насыщенный двуокисью углерода цеолит без необходимости компонентов для хранения газа или компонентов высокого давления. Например, цеолиты, насыщенные двуокисью углерода, обычно очень быстро выделяют двуокись углерода в относительно больших количествах (например, насыщенный двуокисью углерода цеолит массой 30 грамм за несколько секунд может легко выделять 1-2 литра газообразной двуокиси углерода при атмосферном давлении в присутствии менее 30-50 мл воды). Из-за этого быстрого высвобождения в некоторых случаях применение цеолитов становится нецелесообразным для получения относительно сильно газированных жидкостей, таких как вода со степенью газации 2 объема или более. (Степень газации в "объемах" означает число мер объема газообразной двуокиси углерода, растворенной в заданной мере объема жидкости. Например, 1 литр воды "со степенью газации 2 объема" означает 1 литр воды, в которой растворено 2 литра газообразной двуокиси углерода. Аналогичным образом, 1 литр воды "со степенью газации 4 объема" означает 1 литр воды, в которой растворено 4 литра двуокиси углерода. Мерой объема газа является объем газа, который мог бы высвобождаться газированной жидкостью при атмосферном давлении или давлении окружающей среды и комнатной температуре.) Иными словами, растворение двуокиси углерода или других газов в жидкостях обычно занимает определенное количество времени, а скорость растворения может быть увеличена только в ограниченной степени в неэкстремальных условиях, таких как давление, отличающееся от давления окружающей среды в пределах около 150 фунтов/кв. дюйм, и температура, отличающаяся от комнатной температуры, в пределах около +/- 40-50°С. Путем регулирования скорости выделения двуокиси углерода (или другого газа) из источника двуокиси углерода (или другого газа) может продлеваться общее время, в течение которого источник двуокиси углерода (или другого газа) выделяет двуокись углерода (или другой газ), что дает время двуокиси углерода (или другому газу) растворяться без необходимости относительно высоких давлений. Например, в одном из наглядных вариантов осуществления с использованием одной или нескольких особенностей изобретения авторами изобретения были получены жидкости со степенью газации до около 3,5 объемов менее, чем за 60 секунд при давлениях менее около 40 фунтов/кв. дюйм и температурах около 0°С. За счет этого машина для приготовления газированных напитков может действовать при относительно невысоких температурах и давлениях, что потенциально исключает необходимость относительно дорогостоящих сосудов высокого давления, каналов и других компонентов, а также средств сброса избыточного давления, защитных конструкций и других мер обеспечения безопасности, которые иначе потребовались бы, в особенности, в случае машины для использования в домашних условиях. Разумеется, как указано выше и где-либо еще в описании, применение особенностей изобретения не ограничено двуокисью углерода, и в соответствии со всеми особенностями настоящего изобретения вместо нее в жидкости может растворяться любой применимый газ.
Согласно другой особенности изобретения часть исходной жидкости, которая используется с целью получения напитка, может использоваться для активации источника газа. Тем самым может упрощаться работа машины для приготовления напитков, например, путем исключения необходимости особых активирующих веществ. В результате машина для приготовления напитков или способ получения шипучего напитка может быть реализован с меньшими затратами и/или без ингредиентов особого назначения. Например, в случае приготовления газированной воды в машине единственным, что требуется для активации источника двуокиси углерода, может являться часть воды, используемая для получения напитка. Тем не менее, подразумевается, что в других особенностях изобретения для активации источника двуокиси углерода необязательно требуется использовать часть исходной жидкости, и вместо этого может использоваться любой применимый активирующий агент, такой как лимонная кислота в водной форме, которую добавляют в бикарбонат, тепло, сверхвысокочастотные волны или другое электромагнитное излучение, используемое для активации источника цеолита, и т.п. Например, картридж, в котором содержится источник двуокиси углерода, может содержать (как часть источника) активирующий агент, добавление которого в другой компонент источника двуокиси углерода регулируется с целью регулирования выделения двуокиси углерода.
На фиг. 1 показан один из наглядных вариантов осуществления, включающий по меньшей мере особенности подачи текучей среды в картридж и/или камеру картриджа с целью активации источника газа, а также регулирования потока текучей среды с целью регулирования выделения газа и использования части исходной жидкости напитка с целью активации источника газа. Система 1 приготовления напитков, показанная на фиг. 1, содержит исходную жидкость 2 для приготовления напитка, которая содержится в емкости 11. Исходной жидкостью 2 для приготовления напитка может являться любая применимая жидкость, включая воду (например, ароматизированную или обработанную иным способом воду, такую как подслащенная, фильтрованная, деионизированная, смягченная, газированная вода и т.д.), или любая другая применимая жидкость, используемая с целью получения напитка, такая как молоко, сок, кофе, чай и т.д. (нагретая/не нагретая или охлажденная/не охлажденная относительно комнатной температуры). Емкость 11 является частью источника 10 исходной жидкости напитка, который также содержит крышку 12, герметично соединенную с емкостью 11, насос 13 для циркуляции исходной жидкости 2 и сопло, распылительную головку или другой компонент 14 для рассеивания исходной жидкости 2 в свободном пространстве над продуктом в емкости 11. Разумеется, что источник 10 исходной жидкости может быть сконструирован иначе, например, может содержать дополнительные или отличающиеся компоненты. Например, емкость 11 и крышка 12 могут быть заменены закрытой емкостью с соответствующими впускным/выпускным отверстиями, насос 13 и/или сопло 14 могут быть исключены, и/или могут быть внесены другие изменения.
В этом варианте осуществления пользователем заполняет емкость 11 исходной жидкостью 2, например, из водопроводного крана или другого источника. Пользователь также может по желанию помещать в емкость 11 лед или другую охлаждающую среду для охлаждения приготовленного напитка. В других вариантах осуществления система 1 может содержать систему подачи холода или другую систему охлаждения (такую как применяется в холодильных устройствах, кондиционерах, термоэлектрических охлаждающих установках или других устройствах, используемых для отвода тепла от материала) жидкости 2 до, во время и/или после газирования. В некоторых конструкциях охлаждение исходной жидкости 2 может способствовать процессу газирования, например, за счет того, что более холодные жидкости обычно быстрее растворяют двуокись углерода или другой газ и/или способны растворять больше газа. Тем не менее, согласно одной из особенностей изобретения газированная жидкость может охлаждаться после того, как завершается процесс газирования, например, непосредственно перед разливом с использованием охладителя потока. За счет этого в системе 1 можно охлаждать только напиток, а не другие части системы, такие как емкость 11, устройство для газирования, насос и т.д., что снижает выделение тепла системой 1. Хотя пользователь изначально заливает в емкость 11 исходную жидкость 2 для приготовления напитка, источник 10 исходной жидкости может содержать другие компоненты для подачи жидкости 2 в емкость 11, такие как система водоснабжения, регулируемый клапан и датчик уровня жидкости для автоматического наполнения емкости 11 до желаемого уровня, вторую емкость с водой, которая с возможностью движения текучей среды соединена с емкостью 11 (например, такую как сменную емкость с водой, используемую в некоторых кофе-машинах, вместе с насосом и каналом для подачи воды из сменной емкости в емкость 11) и другие приспособления.
Система 1 приготовления напитков также содержит активирующий двуокись углерода источник 20 текучей среды для подачи текучей среды в картридж 4 с целью активации источника 41 двуокиси углерода и высвобождения газообразной двуокиси углерода. В этом варианте осуществления источник 41 двуокиси углерода расположен в одной из частей картриджа 4 и содержит насыщенный двуокисью углерода адсорбент или молекулярное сито, например, цеолит, адсорбировавший некоторое количество газообразной двуокиси углерода, которая высвобождается в присутствии воды в газообразном или жидком состоянии. Разумеется, что могут использоваться другие источники двуокиси углерода, такие как древесный уголь или другие вещества в качестве молекулярного сита, углеродные нанотрубки, металлорганические структуры, ковалентные органические структуры, пористые полимеры или исходные вещества, выделяющие двуокись углерода химическим путем, такие как бикарбонат натрия и лимонная кислота (с добавлением воды, если бикарбонат и кислота изначально используются в сухом виде) и т.п. Кроме того, особенности изобретения необязательно ограничены применением газообразной двуокиси углерода, и может использоваться любой применимый газ, такой как азот, который растворяется в некоторых сортах пива или других напитках, кислород, воздух и т.п. Таким образом, термины "газирование", "источник двуокиси углерода" "активирующий двуокись углерода источник текучей среды" и т.д. не следует интерпретировать как ограничивающие особенности изобретения и/или каких-либо вариантов осуществления применением только двуокиси углерода. Вместо этого особенности изобретения могут использоваться с любым применимым газом. В одном из вариантов осуществления насыщенным адсорбентом является цеолит, такой как анальцим, хабазит, клиноптилолит, гейландит, натролит, филлипсит или стильбит. Цеолит может являться природным или синтетическим и может быть способен удерживать до около 20% по весу или более двуокиси углерода. Цеолит может использоваться в любой применимой форме, такой как целик (например, в виде диска), частицы сферической, кубической, неправильной ли другой применимой формы и д.р. Цеолит может использоваться в текучем виде, например, в виде сферических частиц для упаковывания в индивидуальные картриджи. За счет этого цеолит может поступать из воронки в емкость картриджа, что, например, упрощает производственный процесс. Площадь поверхности частиц цеолита также может использоваться для облегчения регулирования скорости высвобождения цеолитом газообразной двуокиси углерода, поскольку скорость выделения газа обычно увеличивается с увеличением площади поверхности. В целом цеолиты высвобождают адсорбированную двуокись углерода в присутствии воды в виде жидкости или пара, что позволяет активировать цеолит с целью высвобождения газообразной двуокиси углерода путем добавления в него жидкой воды.
В этом варианте осуществления активирующий двуокись углерода источник 20 текучей среды содержит канал, который с возможностью движения текучей среды соединен с насосом 13 и клапаном 21, который может регулироваться путем открытия/закрытия или иным способом с целью регулирования потока исходной жидкости 2, поступающей в картридж 4. Как показано, при циркуляции жидкости 2 посредством насоса 13 активирующий источник 20 текучей среды может отклонять часть (например, первую часть) исходной жидкости 2 в камеру 3 картриджа, чтобы вызвать выделение газообразной двуокиси углерода, например, при открытии клапана 21. Возможны другие или дополнительные приспособления для активирующего двуокись углерода источника 20 текучей среды, такие как отверстие соответствующего размера в канале, ведущем от выпускного отверстия насоса 13 до картриджа 4, снижающий давление элемент в канале, дроссель в канале, расходомер для указания количества и/или скорости потока жидкости, поступающей в картридж 4, и т.п. Кроме того, в источнике 20 текучей среды необязательно используется исходная жидкость 2 для активации источника 41 двуокиси углерода, а вместо этого для активации может использоваться специализированный источник текучей среды. Например, активирующий двуокись углерода источник 20 текучей среды может содержать шприц, поршневой насос или другое устройство прямого вытеснения, которое способно дозировать желаемые количества жидкости (воды, лимонной кислоты или другой жидкости), подаваемой в картридж 4. В другом варианте осуществления активирующий источник 20 текучей среды может содержать источник гравитационной подачи жидкости с регулируемой скоростью, например, как в капельных системах подачи жидкости, используемых для внутривенного введения жидкостей пациентам больниц, или может разбрызгивать распыленную воду или другую жидкость с целью подачи водяного пара или другой активирующей газовую фазу текучей среды в картридж 4. Кроме того, хотя на фиг. 1 показано, что активирующий источник 20 текучей среды подает жидкость в верхнюю часть картриджа 4, источник 20 текучей среды может подавать текучую среду в нижнюю часть картриджа 4, например, чтобы она заливала дно картриджа или другое применимое место. Также предусмотрено, что активирующая текучая среда может использоваться в картридж с источником 42 двуокиси углерода, например, в камере, которая прокалывается, чтобы обеспечить контакт жидкости с источником 42.
В одном из вариантов осуществления картридж 4 (содержащий одну или несколько частей) может размещаться в камере 3 во время выделения двуокиси углерода. В результате, картридж 4 может изготавливаться из относительно гибкого материала или сконструирована иным способом таким образом, чтобы картридж 4 не мог выдерживать относительно высокий градиент давления внутри и снаружи картриджа 4. Иными словами, камера 3 картриджа способна выдерживать любое давление, генерируемое источником 41 двуокиси углерода и при необходимости служить опорой для картриджа 4. В этих наглядных вариантах осуществления картридж 4 размещается в закрытой и герметизированной камере 3, пространство или зазор которой окружает весь или почти весь картридж 4. Давление во внутреннем пространстве картриджа 4 и снаружи картриджа 4 может выравниваться, например, за счет "утечки" части газа, выделяемого источником 41 двуокиси углерода, в пространство вокруг картридж 4, в результате чего картридж 4 не будет прорываться или сплющиваться, даже если он изготовлен из полужесткого, гибкого или мягкого материала. В альтернативных конструкциях картридж 4 может соответствовать приемному пространству в камере 3 и опираться на камеру 3, когда внутри картридж 4 нарастает давление. За счет этой опоры может предотвращаться надрыв картриджа 4 или иные помехи желаемому функционированию картриджа 4. В еще одном варианте осуществления картридж 4 может являться достаточно прочным (целиком или частично) для того, чтобы выдерживать относительно высокие давления (например, 1 атмосфера или выше) во внутреннем пространстве картриджа. В таком случае камера 3 картриджа должна служить лишь физической опорой, удерживающей картридж 4 на месте, или иным способом устанавливать соединение с картриджем для выпуска газа из картриджа 4 и/или подачи жидкости в картридж 4. Например, в такой конструкции камера 3 картриджа может просто содержать соединительное отверстие, которое с возможностью движения текучей среды физически соединяет картридж 4 с системой 1. Так, в некоторых вариантах осуществления картридж может обладать достаточной механической прочностью, чтобы выдерживать давления до 90 фунтов/кв. дюйм, например, как традиционная банка с газированными прохладительными напитками, и может быть с возможностью движения текучей среды соединен с системой 1, но без физической опоры со стороны системы 1 (например, картридж может быть не окружен стенками камеры) для предотвращения надрыва картриджа 4 надрыв при использовании.
Может быть предусмотрен источник 30 газообразной двуокиси углерода для подачи газообразной двуокиси углерода из камеры 3 картриджа в область, в которой газ используется для газирования жидкости 2. Источник 30 газообразной двуокиси углерода может быть сконструирован любым применимым способом, и этом наглядном варианте осуществления содержит канал 31, который с возможностью движения текучей среды расположен между камерой 3 картриджа и емкостью 11, и фильтр 32, который помогает удалению веществ, способных загрязнять исходную жидкость 2, таких как частицы, из источника 41 двуокиси углерода. Источник 30 газообразной двуокиси углерода может содержать другие компоненты, такие как регуляторы давления, предохранительные клапаны, клапаны управления, компрессор или насос (например, для повышения давления газа), аккумулятор (например, помогающий поддерживать относительно постоянное давление газа и/или накапливать газ) и т.п. (За счет применения аккумулятора или аналогичного устройства для накопления газа может устраняться необходимость регулировать количество газа, выделяемого картриджем. Вместо этого, источник газа может выделять газ неконтролируемо, при этом выделяемый газ накапливается в аккумуляторе для последующей доставки и использования при получении шипучего напитка. Газ, высвобождаемый аккумулятором, может высвобождаться контролируемо, например, при регулируемом давлении и/или скорости потока.) В этом варианте осуществления канал 31 проходит под поверхностью исходной жидкости 2 в емкости 11, в результате чего газообразная двуокись углерода впрыскивается в жидкость 2 с целью растворения. Канал 31 может содержать оросительное сопло или другое приспособление для облегчения растворения, например, путем создания относительно мелких пузырьков газа в жидкости 2 с целью повышения скорости растворения газа. В качестве альтернативы, канал 31 может доставлять газ в свободное пространство над продуктом (если оно имеется) в емкости 11, а не под поверхность жидкости 2.
Газирование исходной жидкости 2 может происходить посредством одного или нескольких механизмов или процессов, и, соответственно, не ограничено одним конкретным процессом. Например, хотя газообразная двуокись углерода, доставляемая по каналу 31 в емкость 11, может способствовать растворению двуокиси углерода в жидкости 2, процессу газирования могут способствовать другие компоненты системы. В этом наглядном варианте осуществления источник 10 исходной жидкости может способствовать газированию жидкости путем циркуляции жидкости посредством насоса 13 и сопла 14. Иными словами, жидкость 2 может всасываться из емкости 13 посредством погружной трубки 15 и распыляться соплом 14 в заполненное двуокисью углерода свободное пространство над продуктом в емкости 11. Как известно из техники, этот процесс может помогать жидкости 2 растворять газообразную двуокись углерода, например, за счет увеличения площади поверхности жидкости 2, контактирующей с газом. Хотя в этом варианте осуществления погружная трубка 15 выполнена отдельно от емкости 11 и проходит под поверхностью исходной жидкости 2, погружная трубка 15 может быть сконструирована другими способами, например, выполнена за одно целое со стенкой емкости 11. Если погружная трубка 15 выполнена за одно целое с емкостью 11, путем соединения емкости 11 с крышкой 12 между погружной трубкой 15 и насосом 13 может быть установлено соединение с возможностью движения текучей среды. За счет выполнения погружной трубки 15 за одно целое с емкостью 11 в системе 1 могут размещаться емкости 11 различного размера (и, соответственно, различного объема). Кроме того, эта конструкция может помогать гарантировать использование только соответствующим образом сконфигурированных емкостей 11 (например, емкости, способного выдерживать давление в системе). В качестве альтернативы, погружная трубка 15 может быть выполнена гибкой или иным способом вмещать емкости 11 различной высоты. Выполненная за одно целое с емкостью 11 или отдельно от нее погружная трубка 15 может содержать фильтр, сито или другое приспособление, помогающее предотвращать всасывание в насос 13 мелких частиц, таких как осколки льда. В некоторых вариантах осуществления емкость 11 может играть роль сосуда для питья, а также емкости 11 в системе 1. Иными словами, пользователь может помещать в систему 1 емкость/сосуд 11 для питья (например, с желаемым количеством воды, льда и/или среды напитка) и после завершения газирования использовать емкость/сосуда для питья 11, чтобы выпить напиток. Емкость 11 может являться изолированной, чтобы сохранять напиток холодным, а так может быть способна выдерживать давления, воздействующие на нее при использовании в системе 1.
Различные компоненты системы 1 могут управляться контроллером 5, который может содержать запрограммированный универсальный компьютер и/или другое устройство обработки данных с соответствующим программным обеспечением или другими оперативными командами, одну или несколько памятей (включая постоянные запоминающие среды, в которых может храниться программное обеспечение и/или другие оперативные команды), источник питания контроллера 5 и/или других системных компонентов, датчики температуры и уровня жидкости, датчики давления, опрашивающие RFID-устройства, интерфейсы ввода-вывода (например, для отображения информации для пользователя и/или приема данных от пользователя), коммуникационные шины или другие каналы связи, дисплей, переключатели, реле, симисторы, двигатели, механические связи и/или исполнительные механизмы или другие компоненты, необходимые для выполнения желаемых функций ввода-вывода или других функций. В этом наглядном варианте осуществления контроллер 5 управляет работой клапана 21 активирующего источника 20 текучей среды, а также насоса 13 источника 10 исходной жидкости. На фиг. 1 показан датчик 51, который может отображать один или несколько датчиков, используемых контроллером 5. Например, датчик 51 может представлять собой датчик температуры, который определяет температуру исходной жидкости в емкости 11. Эта информация может использоваться для управления работой системы, например, при более высоких температурах исходной жидкости контроллер 5 может продлевать время растворения газообразной двуокиси углерода в исходной жидкости 2. В других вариантах осуществления температура исходной жидкости 2 может использоваться, чтобы определять, будет ли использоваться система 1 для газирования жидкости 2. Например, в некоторых конструкциях пользователь должен добавлять достаточно холодную жидкость 2 (и/или лед) в емкость 11 до использования системы 1. (Как описано выше, в некоторых условиях исходная жидкость при относительно более высоких температурах может недостаточно газироваться.) В другом варианте осуществления датчик 51 может представлять собой датчик давления, используемый для определения давления в емкости 11. Эта информация может использоваться, чтобы определять, плотно ли закрыта емкость 11 крышкой 12 или не присутствует ли другая утечка давления, и/или чтобы определять, достаточно газообразной двуокиси углерода выделяет картридж 4. Например, при обнаружении низкого давления контроллер 5 может увеличивать количество жидкости, доставляемой активирующим источником 20 текучей среды в картридж 4, или предлагать пользователю, удостовериться в том, что емкость 11 и крышка 12 надлежащим образом прилегают друг к другу. Аналогичным образом, при высоком давлении поток жидкости из активирующего источника 20 текучей среды может замедляться или прекращаться. Соответственно, контроллер 5 способен регулировать давление газа в емкости 11 и/или других частях системы 1 путем регулирования количества жидкости, доставляемой в картридж 4 и/или камеру 3 картриджа. В качестве альтернативы или дополнительно, датчик 51 определять, что емкость 11 находится на месте и/или надлежащим образом прилегает к крышке 12. Например, когда емкость 11, надлежащим образом установлена на уплотнении крышки 12, может замыкаться переключатель, указывающий на надлежащее прилегание. В другой конструкции емкость 11 может содержать радиометку или другое электронное устройство, способное сообщать контроллеру 5 свой идентификатор или другие характеристики емкости 11. Эта информация может использоваться, чтобы подтверждать, применима ли емкость 11 для использования в системе 1, регулировать некоторые условия работы (например, в зависимости от типа используемой емкости, может ограничиваться рабочее давление, исходная жидкость может газироваться до уровня, соответствующего емкости 11, и т.п.) и/или в других целях. Датчик 51 также способен определять присутствие картриджа 4 в камере 3, например, посредством радиометки, оптического распознавания, физического обнаружения и т.д. Если картридж 4 не обнаружен, или контроллер 5 определяет, что картридж 4 израсходован, контроллер 5 может подсказывать пользователю, чтобы он установил новый или другой картридж 4. Например, в некоторых вариантах осуществления один картридж 4 может использоваться для газирования множества объемов исходной жидкости 2. Контроллер 5 может отслеживать, сколько раз использовался картридж 4, и, как только достигнут предел (например, приготовлено 10 напитков), может подсказывать пользователю, чтобы он заменил картридж. Датчик 51 может определять другие параметры, такие как степень газации исходной жидкости 2 (которая может использоваться для управления процессом газирования), присутствие применимого сосуда для напитка, выходящего из системы 1 (например, чтобы предотвращать разлив напитка), присутствие воды или другой исходной жидкости 2 в емкости 11 или где-либо еще в источнике 10 исходной жидкости, скорость потока жидкости в насосе 13 или связанном с ним канале, присутствие свободного пространства над продуктом в емкости 11 (например, если свободное пространство над продуктом нежелательно, может приводиться в действие клапан, чтобы выпустить газ из свободного пространства над продуктом, или, если в свободном пространстве над продуктом желательна только двуокись углерода, может приводиться в действие выдувной клапан, чтобы выпустить воздух из свободного пространства над продуктом и заменить его двуокисью углерода), и т.п.
Контроллер 5 также может позволять пользователю задавать степень газации (т.е. количество растворенного в напитке газа, т.е. двуокиси углерода или другого газа). Например, контроллер 5 может содержать сенсорный дисплейный экран или другой интерфейс пользователя, который позволяет пользователю задавать желаемую степень газации, например, позволяет пользователю выбирать степень газации 1, 2, 3, 4 или 5 объемов или выбирать низкую, среднюю или высокую степень газации. Все картриджи, используемые системой 1, могут содержать достаточно вещества источника газа для обеспечения наивысшей доступной степени газации, но контроллер 5 может управлять системой таким образом, чтобы количество газа, растворяемого в напитке, соответствовало выбранной степени газации. Например, хотя все картриджи могут быть рассчитаны на получение сильно газированного напитка, контроллер 5 может управлять системой 1 таким образом, чтобы использовалось меньше доступного газа (или чтобы источник газа выделял меньше газа, чем это возможно) при газировании напитка. Степени газации могут регулироваться на основании определяемых датчиком 51 степеней газации, определяемого давления в емкости или где-либо еще, количества газа, выделяемого картриджем 4, или других параметров. В другом варианте осуществления картридж 4 может содержать особые отметки, считываемые регулятором, например, радиометку, штриховой код, буквенно-цифровую строку и т.д. для указания степени газации, используемой для напитка. После того, как определена степень газации, контроллер 5 может соответствующим образом управлять системой 1. Таким образом, пользователю не требуется выбирать степень газации путем взаимодействия с системой 1, и степень газации может автоматически регулироваться, исходя из выбранного напитка. В еще одном варианте осуществления пользователь может быть способен выбирать картридж 4 с источником газа, который соответствует желаемой пользователем степени газации. (Различные картриджи 4 могут обеспечивать различные степени газации за счет различных количеств содержащихся в них источника газа.) Например, пользователь может выбирать из картриджей, обеспечивающих низкую, среднюю и высокую степени газации в соответствии с желаемой им степенью газации, и устанавливать выбранный картридж в системе 1. Так, может выбираться картридж с источником газа, обеспечивающим низкую степень газации и использоваться в системе для получения слабо газированного напитка.
В качестве альтернативы, пользователь может иметь возможность задавать характеристики получаемого напитка путем взаимодействия определенным способом с картриджем 4, используемым в системе 1. Например, пользователь может изменять или формировать язычок, метку или другой физический признак картриджа для обозначения желаемой характеристики напитка. Например, разорванный язычок, скользящий индикатор, закрытая или открытая перфорация на части картриджа и т.д., создаваемые пользователем, могут указывать желаемую степень газации, количество среды напитка для использования при получении напитка (при этом система 1 может использовать не вся среда напитка в картридже с целью получения напитка) и т.п. Признаки в картридже 4 также могут использоваться контроллером 5 для определения характеристик картриджа, получаемого напитка или других компонентов системы 1. Например, световоды в картридже 4 могут служить световым путем, позволяющим контроллеру 5 оптически определять уровень среды напитка в картридже 4, поток исходной жидкости в картридже 4, давление в картридже (например, когда может определяться отклонение части картриджа, указывающее давление), положение поршня, клапана или другого компонента картридж, отсутствие среды напитка в картридже (для обозначения завершения получения напитка) и т.п. В картридже могут быть предусмотрены другие характеристики датчиков, такие как электрические контакты датчиков (например, для измерения удельной проводимости, отображающей степень газации или другие свойства исходной жидкости), акустический датчик (для определения выделения газа, поток текучей среды или другие характеристики картриджа) и т.п.
Для получения газированного напитка в системе 1 приготовления напитков пользователь может сначала использовать желаемое количество исходной жидкости 2 в емкости 11, а также необязательно лед и/или среда напитка. В качестве альтернативы, газированная жидкость может автоматически или вручную ароматизироваться после завершения газирования. Затем емкость 11 соединяют с крышкой 12, например, путем свинчивания емкости 11 с крышкой 12, приведения в действие зажимного механизма или иным способом. Картридж 4, содержащий источник 41 двуокиси углерода (например, в виде твердого материала, такого как насыщенный двуокисью углерода цеолит), может помещаться в камеру 3 картриджа, которую закрывают. В других вариантах осуществления картридж 4 может быть связан с системой 1 с возможностью движения текучей среды иным способом, таким как ввинчивание резьбовой части картриджа 4 в соответствующее отверстие в системе. Камера 3 картриджа может действовать любым применимым способом, например, как множество капсульных кофе-машин или машин для приготовления других напитков. Например, для подъема крышки камеры 3 с целью доступа к приемной части камеры 3 может использоваться ручной рычаг. При нахождении картриджа 4 в камере 3 рычаг снова может использоваться, чтобы закрыть крышку и герметично закрыть камеру 3. Когда картридж 4 соединен с системой 1, контроллер 5 может приводить в действие систему 1 с целью доставки жидкости в камеру 3, например, чтобы вызвать выделение двуокиси углерода. Контроллер 5 может приводить систему в действие в автоматическом режиме, например, в результате обнаружения присутствия картриджа 4 в камере 3, жидкости 2 в емкости 11 и герметизации камеры 3. В качестве альтернативы, контроллер 5 может приводить систему в действие в ответ на нажатие пользователем кнопки старт или иной входное воздействие (например, голосовое) с целью начала приготовления напитка. Контроллер 5 может приводить в действие насос 13, всасывающий жидкость из погружной трубки 15 и выпускающий жидкость 2 в сопло 14. Клапан 21 может открываться, чтобы доставлять соответствующую часть исходной жидкости 2 в камеру 3, а образующаяся газообразная двуокись углерода может подаваться в емкость 11 источником 30 газообразной двуокиси углерода. Процесс может продолжаться в течение заданного времени в зависимости от других условий, таких как установленная степень газации, уменьшение выделения газа картриджем 4 или другие параметры. В процессе работы может регулироваться количество жидкости, поступающей в камеру 3, с целью регулирования количества газа, выделяемого картриджем 4. Регулирование жидкости, поступающей в картридж 4, может осуществляться на основании временной последовательности (например, клапан 21 может открываться на определенное время, а затем закрываться на определенное временя и т.д.), на основании заданного давления (например, подача жидкости может прекращаться, когда давление в камере 3 и/или емкости 11 превышает порог, и возобновляться, когда давление падает ниже порога или другой величины), на основании объема активирующей жидкость, поступающей в камеру 3 (например, в картридж 4 может подаваться конкретный объем жидкости) или другими способами. По завершении пользователь может отсоединить емкость 11 с напитком от крышки 12.
На фиг. 1 показан лишь один из наглядных варианта осуществления системы 1 приготовления напитков, но возможны другие конструкции, включая системы с использованием других особенностей изобретения. Например, согласно одной из особенностей изобретения ароматизация шипучего напитка может автоматически происходить в картридже. Тем самым процесс получения напитка может становиться проще и удобнее для пользователя, а также может снижаться вероятность взаимного загрязнения напитков и/или устраняться необходимость промывать смесительную камеру. Иными словами, путем смешивания среды напитка с исходной жидкостью в картридже (который может являться одноразовым) каждый напиток может эффективно приготавливаться в системе 1 с использованием ее собственной смесительной камеры. Например, если в системе 1 приготавливается газированный вишневый напиток, а затем лимонный напиток, может существовать вероятность переноса аромата вишни, который сохранился в смесительной камере, на лимонный напиток. Промывание или иная очистка смесительной камеры может помогать устранять или ослаблять такой перенос аромата, но при смешивании каждого напитка в картридже может целиком исключаться необходимость промывания смесительной камеры или других компонентов системы. Смешивание среды напитка с исходной жидкостью может происходить в специализированной смесительной камере картриджа(-ей), в части картриджа, в которой хранится среда напитка, и/или в части картриджа, в которой хранится источник газа. Тем не менее, подразумевается, что среда напитка может смешиваться с исходной жидкостью другими способами, такими как вытеснение среды напитка из картриджа непосредственно в сосуд или другую емкость пользователя или в смесительную камеру машины для приготовления напитков. Таким образом, среда напитка может смешиваться с газированной водой или другой жидкостью непосредственно в сосуде пользователя.
Согласно другой особенности изобретения исходная жидкость может газироваться с использованием контактора (устройства для газирования или растворения газа), который содержит проницаемую мембрану (например, проницаемую по меньшей мере для газа), имеющую сторону для газа и сторону для жидкости. На исходную жидкость на стороне для жидкости может воздействовать газ на стороне для газа, и, поскольку мембрана может увеличивать площадь поверхности жидкости, на которую воздействует газ, растворение двуокиси углерода или другого газа в исходной жидкости может происходить быстрее, чем при использовании других методов. В одном из вариантов осуществления устройство для газирования может содержать контактор с полой волокнистой конструкцией, в которой полые волокна из гидрофобного материала, такого как полипропилен, содержат исходную жидкость. Волокна являются пористыми и имеют отверстия, которые в сочетании с гидрофобностью материала обеспечивают контакт газа снаружи волокон с жидкостью, предотвращая при этом выход жидкости изнутри волокон. Мембранные контакторы, применимые в этих целях, производятся компанией Membrana (Шарлотт, шт. Северная Каролина, США). Разумеется, что могут использоваться другие "мембранные" конструкции, такие как конструкции, предотвращающие объемный поток жидкости через барьер, но позволяющие газу проходить через барьер с целью растворения в жидкости. Например, вместо полой волокнистой конструкции может использоваться мембрана с плоской, спирально навитой и/или плоской переплетенной конструкцией. Кроме того, в некоторых конструкциях направление потока газа через контактор может являться в целом противоположным направлению потока жидкости через контактор, например, для облегчения газообмена. Тем не менее, возможны другие направления потоков.
Согласно еще одной особенности изобретения в камере картриджа системы приготовления напитков могут размещаться первая и вторая части картриджа, при этом в первой части картриджа содержится источник двуокиси углерода, выделяющий газообразную двуокись углерода для использования при газировании, а во второй части картриджа содержится среда напитка для смешивания с исходной жидкостью и получения напитка. Камера картриджа может содержать одну приемную часть для размещения обеих частей картриджа или множество отделенных друг от друга приемных частей, например, для размещения двух или более картриджей, каждый из которых содержит первую или вторую часть картриджа. Такая конструкция может способствовать упрощению применения системы, в частности, когда части картриджа рассчитаны только на однократное применение, например, получение одного объема напитка, а затем выбрасываются. Например, пользователь может помещать один или два картриджа, которые содержат первую и вторую части, в приемные части камеры картриджа без необходимости устанавливать герметичные, не допускающие утечки или иные соединения, требуемые системе для надлежащей работы. Вместо этого части картриджа можно просто помещать в приемник, и закрывать камеру картриджа, чтобы подготовить систему к приготовлению напитков.
На фиг. 2 показан другой наглядный вариант осуществления с использованием особенностей применения мембранного контактора для газирования исходной жидкости газом из картриджа, смешивания среды напитка с жидкостью в картридже, и применения камеры картриджа, в которой размещаются первая и вторая части картриджа, в которых содержатся, соответственно, источник газа и среда напитка. Этот вариант осуществления во многом сходен с вариантом осуществления, проиллюстрированным на фиг. 1, и может быть модифицирован с целью включения одного или нескольких компонентов, подобных показанным на фиг. 1. Тем не менее, на фиг. 2 показаны некоторые альтернативные конструкции с целью проиллюстрировать другие способы, которыми может быть модифицирована система 1 приготовления напитков в соответствии с особенностями изобретения. В этом варианте осуществления емкость 11 является закрытой емкостью, не имеющей съемной крышки. Исходная жидкость 2 может подаваться в емкость 11 любым применимым способом, таким как подача по линии водоснабжения (не показанной), подача насосом 13 (или другим насосом) для перекачивания жидкость из отдельного бака-накопителя (не показанного) в емкость 11, гравитационная подача из отдельного бака-накопителя посредством регулируемого клапана (не показанного) и т.п. Емкость 11 может иметь любой применимый объем и с возможностью движения текучей среды соединен с насосом 13, который способен осуществлять циркуляцию исходной жидкости 2 посредством контактора 6 и обратно в емкость 11 посредством сопла 14. (Такая циркуляция может облегчать растворение газа в исходной жидкости 2 и может применяться в любой системе 1 приготовления напитков, любой описанной в изобретении или иначе входящей в объем настоящего изобретения.) Как описано выше, исходная жидкость 2 может проходить через полые волокна в контакторе 6, захватывая двуокись углерода или другой газ вокруг волокон, но эта конструкция может быть заменена противоположной конструкцией, в которой газ протекает по волокнам, а исходная жидкость 2 находится снаружи волокон. Может быть предусмотрен фильтр 16 для удаления содержащихся в исходной жидкости 2 веществ, способных закупоривать волокна, поры в волокнах или иначе мешать работе контактора 6. В качестве альтернативы или дополнительно, фильтр 16 может кондиционировать жидкость 2, например, путем смягчении, удаления щелочных или других элементов, которые имеют тенденцию повышать рН жидкости 2, удаления элементов, которые могут препятствовать получению напитка с приятным вкусом, т.п. Например, фильтр 16 может содержать активированный древесный уголь и/или другие компоненты, используемые в широко распространенных фильтрах для воды. Контактор 6 может содержать множество полых волокон, проходящих внутри закрытой трубки или другой камеры, при этом внутренние каналы волокон с возможностью движения текучей среды соединяют впускное отверстие контактора 6 с его выпускным отверстием. Пространство для газа вокруг волокон может сообщаться с источником 30 двуокиси углерода 30 посредством одного или нескольких отверстий на стороне для газа контактора 6. Тем не менее, подразумевается, что контактор 6 может быть сконструирован другими способами, например, может содержать одну или несколько мембран в виде плоского листа или других форм помимо трубчатой, образующих сторону для жидкости и сторону для газа контактора 6.
Активирующий источник 20 текучей среды сконструирован аналогично источнику, показанному на фиг. 1, при этом регулируемый клапан 21 с возможностью движения текучей среды соединен с выходом насоса 13. Тем не менее, в этом варианте осуществления активирующий источник 20 текучей среды подает жидкость в область вблизи дна камеры 3 и картриджа 4. Эта конструкция может помогать активирующему источнику 20 текучей среды лучше регулировать высвобождение газа из источника 41 двуокиси углерода. Например, вода, падающая сверху на источник 41 двуокиси углерода, может распределяться по большой площади, что позволяет насыщенным двуокисью углерода цеолитам или другим исходным веществам распределяться по большой площади и высвобождать газ. При подаче жидкость снизу активирующий источник 20 текучей среды может затоплять картридж 4 и/или камеру 3, позволяя воде контактировать с источником 41 двуокиси углерода снизу вверх. За счет этого можно точнее регулировать объем источника 41 двуокиси углерода, который активируется и высвобождает газ. В том случае, когда источник 41 двуокиси углерода способен подсасывать или иным способом перемещать воду вверх (например, за счет капиллярного эффекта), части источника 41 могут быть отделены друг от друга не подсасывающими веществами. Например, источник 41 может содержать набор в виде пакета дисков из цеолита, которые разделены не подсасывающим веществом, таким как металлические или твердые пластмассовые разделители. За счет этого источник 20 текучей среды может постепенно повышать уровень текучей среды в картридже 4 в течение определенного времени, чтобы последовательно активировать отдельные диски.
Источник 30 газообразной двуокиси углерода направляет (посредством необязательного фильтра 32 и канала 31) газ, выделяемый картриджем 4 на сторону для газа контактора 6. Канал 31 может содержать плавающий в воде запорный клапан или другое приспособление, позволяющее газу поступать в контактор 6, но предотвращающее выход жидкости из камеры 3 картриджа. Например, плавающий в камере 3 картриджа шаровой клапан в нормальных условиях может оставлять отверстие канала 31 открытым для потока, но может всплывать на поверхность жидкости в картридже 4 и закрывать отверстие, например, если активирующий источник 20 текучей среды подает избыток активирующей жидкости. Контроллер 5 может отслеживать давление газа в камере 3, канале 31 и/или на стороне для газа контактора 6 с целью регулирования активирующего источника 20 текучей среды и выделения газа. В одном из вариантов осуществления активирующий источник 20 текучей среды может регулироваться таким образом, чтобы обеспечивать давление газа на стороне для газа контактора 6 приблизительно 35-45 фунтов/кв. дюйм. Было обнаружено, что это давление является по меньшей мере адекватным для газирования около 400-500 мл воды при температуре около 0°С в течение около 30-60 секунд с использованием контактора из полых волокон, как подробнее описано далее в Примерах. По мере того, как двуокись углерода в контакторе растворяется в исходной жидкости 2, давление на стороне для газа падает, и контроллер 5 подает дополнительную жидкость 2 в картридж 4а, чтобы вызвать выделение дополнительного газа. Аналогично системе на фиг. 1 в основу этого процесса могут быть положены любые критерии, такие как истечение конкретного количества времени, определение конкретной степени газирования жидкости 2, истощение источника 41 двуокиси углерода, объем жидкости, подаваемой в картридж 4а и т.д., в результате чего давление газообразной двуокиси углерода может поддерживаться в желаемом интервале выше давления окружающей среды.
По завершении газирования исходной жидкости 2 контроллер 5 может направлять жидкость 2 в картридж 4b для среды напитка в камере 3 картриджа. Хотя исходная жидкость 2 может вытесняться из емкости 11 любым применимым способом (таким как под действием силы тяжести, с помощью насоса и т.д.), в этом варианте осуществления контроллер 5 приводит в действие воздушный насос 7, который создает избыточное давление в емкости 11, в результате чего исходная жидкость 2 вытесняется по каналу в камеру 3 картриджа и картридж 4b для среды напитка. В других вариантах осуществления давление газа, выделяемого источником 41 двуокиси углерода, может использоваться для создания избыточного давления в емкости 11 и вытеснения исходной жидкости в картридж 4b для среды напитка. Например, когда газирование завершено, газ из картриджа 4а может направляться непосредственно в емкость 11 с целью создания избыточного давления в емкости 11, а не в контактор 6. Хотя показано, что канал, который с возможностью движения текучей среды соединяет емкость 11 и картридж 4b, не имеет клапанов, с целью регулирования потока может дополнительно использоваться регулируемый клапан, насос или другой применимый компонент. За счет использования воздуха или другого газа для перемещения жидкости 2 через картридж 4b (или для вытеснения среды напитка из картриджа 4b) система 1 может "продувать" картридж 4b в конце или незадолго до конца процесса получения напитка, например, с целью удаления какого-либо остающегося материала из картриджа 4b. Это может быть полезным, чтобы создавать меньше загрязнения при обращении с картриджем 4b (например, путем снижения вероятности того, что при извлечении картриджа 4b из камеры 3 с него будут стекать капли). Аналогичный процесс может применяться, чтобы продувать картридж 4а, например, с использованием воздушного насоса или газа, выделяемого источником 41.
Поток исходной жидкости 2 через картридж 4b для среды напитка может побуждать жидкость 2 смешиваться со средой 42 напитка до его разлива, например, в приготовленный сосуд 8 или другую емкость. Картридж 4b для среды напитка может содержать любые применимые для приготовления напитка вещества (среду напитка), такие как концентрированные сиропы, молотый кофе или жидкий кофейный экстракт, листья чая, сухой травяной чай, сухой концентрат для приготовления напитков, экстракт или порошок их сухих фруктов, натуральные и/или искусственные вкусовые вещества или красители, кислоты, ароматизаторы, модификаторы вязкости, замутнители, ингибиторы окисления, порошковый или жидкий концентрированный бульон или другой суп, порошковые или жидкие медицинские вещества (такие как порошковые витамины, минералы, биологически активные ингредиенты, лекарства или другие фармацевтические препараты, нутрицевтики и т.д.), порошковое или жидкое молоко или другие заменители сливок, подсластители, загустители и т.п. (Используемый термин "смешивание" жидкости со средой напитка означает разнообразные механизмы, такие как растворение веществ в среде напитка, экстрагирование веществ из среды напитка и/или извлечение иным способом какого-либо вещества из среды напитка.) Жидкость 2 может вводиться в картридж 4b любым применимым способом, и/или картридж 4b может быть сконструирован любым применимым способом, чтобы способствовать смешиванию жидкости 2 со средой 42 напитка. Например, исходная жидкость 2 может вводиться в картридж 4b таким образом, чтобы создавать поток спиральной или другой формы, при этом картридж 4b может содержать лабиринтный или другой извилистый путь движения потока, чтобы создавать турбулентность в потоке и способствовать смешиванию, и т.п. Одним из потенциальных преимуществ смешивания исходной жидкости 2 в картридже 4b для среды напитка является возможность предотвращать взаимное загрязнение среды напитка, которое может возникать при использовании смесительной камеры для смешивания среды напитка и жидкости 2 для каждого напитка, приготавливаемого в системе 1. Тем не менее, система 1 может быть модифицирована с целью многократного использовать смесительной камеры, например, пространства, в котором смешиваются среда 42 напитка, поступающая из картриджа 4b, и исходная жидкость 2, почти также, как при приготовлении напитков в промышленных автоматах. Например, среда 42 напитка может вытесняться из картриджа 4b (например, давлением воздуха, давлением газообразной двуокиси углерода, выделяемой картриджем 4а, силой тяжести, всасывающим усилием, создаваемым приводящим насосом, соплом Вентури или другим приспособлением и т.д.) в смесительную камеру или сосуд пользователя, в которую также вводится исходная жидкость 2. Может не требоваться промывание смесительной камеры, например, чтобы предотвращать взаимное загрязнение напитков. В некоторых конструкциях в смесительную камеру может выпускаться весь объем среды 42 напитка, в результате чего исходные количества ароматизированной исходной жидкости 2, выходящей из смесительной камеры, имеют высокую концентрацию среды напитка. Тем не менее, по мере того, как среда 42 напитка вытесняется из смесительной камеры исходной жидкостью 2, сама исходная жидкость может эффективно промывать смесительную камеру. В конструкциях, в которых средой 42 напитка является сухое вещество, такое как порошок, в картридж может вводиться часть исходной жидкости, чтобы предварительно смочить среду 42 или иным способом улучшить способность среды 42 смешиваться с исходной жидкостью 2. Смоченная среда 42 может смешиваться с дополнительной исходной жидкостью 2 в картридже, или смоченная среда 42 может вытесняться из картриджа, например, давлением воздуха, плунжером и т.д. в смесительную камеру или другое место для дополнительного смешивания с исходной жидкостью 2. Жидкость 2 может вводиться в смесительную камеру с использованием множества потоков, например, чтобы повысить скорость смешивания при низких скоростях потока и тем самым уменьшить потерю растворенного газа.
Вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 2, может быть модифицирован таким образом, чтобы поток исходной жидкости 2, выходящий из контактора 6, направлялся непосредственно в картридж 4b для среды напитка или в другую смесительную камеру, в которой среда 42 напитка смешивается с газированной исходной жидкостью 2, например, как это показано на фиг. 3. Иными словами, в этом наглядном варианте осуществления газированная исходная жидкость 2 из емкости 11 не циркулирует через контактор 6 обратно в емкость 11, а один раз проходит через контактор 6 и затем смешивается со средой 42 напитка в смесительной камере 9 и разливается в сосуд 8. Тем не менее, в конструкции, проиллюстрированной на фиг. 3, также может использоваться контур циркуляции, чтобы жидкость 2 из емкости 11 или другого бака циркулировала через контактор 6 обратно в емкость 11 или другой бак. Смесительная камера 9 может иметь любую применимую форму, например, может обеспечивать спирально, вихревое или иное движение исходной жидкости 2 и среды 42 напитка, чтобы усиливать смешивание, может иметь одну или несколько лопастей, лопастных колес или других элементов с электроприводом для смешивания содержимого в камере 9 и т.п. Хотя смесительная камера 9 может быть выполнена отдельно от картриджа 4, при желании смесительная камера 9 может быть включена в картридж 4. Смесительная камера 9 также может охлаждаться, например, системой подачи холода, чтобы облегчать охлаждение напитка, разливаемого в сосуд 8. В качестве альтернативы, исходная жидкость 2 может охлаждаться в емкости 11 и/или других местах в системе 1. Когда газированная жидкость 2 не ароматизируется, или когда жидкость 2 смешивается со средой 42 напитка до прохождения через устройство 6 для газирования, смесительная камера 9 может быть исключена или служить для смешивания исходной жидкости 2 и среды 42 напитка до контактора 6. В качестве альтернативы, источник 10 исходной жидкости может служить для смешивания исходной жидкости 2 со средой 42 напитка в картридже 4b до направления жидкости 2 в контактор 6. В этом варианте осуществления среда 42 напитка может доставляться в смесительную камеру 9 любыми применимыми средствами, такими как давление воздуха или другого газа (например, подаваемого воздушным насосом, источником 41 газа и т.п.), гравитационная подача (например, путем открытия клапана или дверцы), введение всей или части исходной жидкости 2, используемой для приготовления напитка, во второй картридж 4b, сжатие картриджа 4b с целью вытеснения среды 42 в смесительную камеру 9 и другими средствами. Контроллер 5 может определять давление газа на стороне для газа контактора 6 и соответствующим образом регулировать подачу текучей среды в картридж 4а, например, чтобы поддерживать соответствующее давление газа в контакторе 6. Емкость 11 может представлять собой бак-накопитель для воды, который не находится под действием давления в этом варианте осуществления, и может извлекаться из системы 1, например, для облегчения ее наполнения пользователем. При желании пользователь может добавлять лед и/или среду напитка в исходную жидкость 2 в емкости 11. В качестве альтернативы, емкость 11 и насос 13 могут быть заменены соединением с источником воды под действием давления и необязательным управляющим и/или редукционным клапаном. Разумеется, что, как и в других вариантах осуществления, система 1 может быть соответствующим образом закрыта корпусом с видимым дисплеем, кнопками, рукоятками или сенсорным экраном для ввода данных пользователем, управляемым пользователем устройством открытия/закрытия камеры картриджа и другими возможностями машин для приготовления напитков.
Возможны другие конструкции системы 1 получения напитков, такие как показаны на фиг. 4. В этом наглядном варианте осуществления камера 3 картриджа объединена с емкостью 11, а картридж 4а с источником 41 двуокиси углерода размещается в емкости 11. Картридж 4а может помещаться в емкость 11/камеру 3 картриджа путем отсоединения крышки 12 от емкости 11. Жидкость может подаваться в картридж 4а любым применимым активирующим источником 20 текучей среды такой же конструкции, как на фиг. 1, шприцем или поршневым насосом, который доставляет дозированное количество жидкости в картридж 4а, и другими средствами. В этом варианте осуществления источник 30 двуокиси углерода объединен с емкостью 11, в результате чего часть емкости служит для доставки газообразной двуокиси углерода в исходную жидкость 2. Процесс газирования может облегчать насос 13 путем циркуляции жидкости 2 и ее распыления в заполненное двуокисью углерода свободное пространство над продуктом в емкости 11. В другом варианте осуществления в емкости 11 может размещаться контактор 6 (например, в месте нахождения сопла 14), при этом жидкость 2 протекает через полые волокна, проходящие вниз от крышки 12, и абсорбирует двуокись углерода в свободном пространстве над продуктом по мере прохождения через волокна. В еще одной конструкции мембранная часть контактора 6 может быть по меньшей мере частично погружена в исходную жидкость 2, а газ из источника 41 может проходить через полые волокна контактора 6. В результате, жидкость 2 снаружи волокон может захватывать двуокись углерода из газа, проходящего через волокна. В такой конструкции волокна контактора 6 могут находиться в емкости 11 или другом баке, как это показано, или могут находиться в сосуде 8 пользователя. Тем самым жидкость 2 может газироваться, или в ней может или иным способом растворяться газ при нахождении в сосуде 8.
Хотя камера 3 картриджа может быть сконструирована любым применимым способом, на фиг. 5 показана одна из наглядных конструкций, в которой как картридж 4а для источника двуокиси углерода, так и картридж 4b для среды напитка могут размещаться в одной и той же камере 3. В этом варианте осуществления картриджи 4а, 4b (которые, соответственно, имеют части, в которых содержится источник 41 газа и среда 42 напитка) размещаются в отдельных приемниках 33, при этом на дне каждого приемника 33 картриджа может иметься прокалывающий элемент 34. Прокалывающий элемент 34, который может содержать полую иглу, шип, лезвие, нож или другое приспособление, может формировать отверстие в соответствующем картридже 4, В качестве альтернативы, картриджи 4 могут иметь заданные отверстия, например, одно или несколько отверстий, содержащих перегородку или другой элемент типа клапана, который пропускает поток в картридж 4 и/или из картриджа 4. Аналогичным образом, крышка 12 может содержать прокалывающий элемент 35, который формирует отверстие в верхней части соответствующего картриджа 4, например, когда крышка 12 закрыта. При закрытой крышке 12 может образовываться герметичная камера, в которой изолированно друг от друга размещаются картриджи 4а, 4b. Отверстия, сформированные в картриджах 4а, 4b, могут обеспечивать сообщение с внутренним пространством картриджей 4а, 4b, как показано на фиг. 5. Например, отверстие сверху картриджа 4а может позволять двуокиси углерода или другому газу выходить из камеры 3 картриджа, а отверстие в дне картриджа 4а может позволять воде или другой активирующей текучей среде поступать в картридж 4а. Разумеется, что отверстия могут быть сформированы в других местах, например, отверстие, обеспечивающее приток текучей среды сверху или сбоку картриджа. Аналогичным образом, газ может выходить из картриджа через отверстие, выполненное в дне, сбоку или в другом месте. Как упомянуто выше, газ может вытекать из картриджа 4а в пространство камеры 3 вокруг картриджа 4а, например, через отверстие в картридже 4а, через отверстие в прокалывающем элементе 35 и т.д. Тем самым во время выделения газа могут выравниваться давление вокруг картриджа и давление внутри картриджа, что помогает предотвращать надрыв картриджа 4а. В качестве альтернативы, картридж 4а может плотно входить в приемник 33, и камера 3 картриджа способна поддерживать картридж 4а (если необходимо). Отверстие сверху картриджа 4b для среды напитка может позволять вводить исходную жидкость 2 в картридж 4b (например, для смешивания со средой напитка) или позволять сжатому воздуху или другому газу поступать в картридж (например, для вытеснения среды 42 напитка из картриджа 4b в смесительную камеру или сосуд). Отверстие в дне картриджа 4b может позволять напитку поступать в приготовленный сосуд или другую емкость или позволять среде напитка перемещаться в смесительную камеру или сосуд. Как и в случае картриджа 4а, отверстие в картридже 42 для среды напитка может находиться в любом применимом месте или местах.
Камера 3 картриджа может открываться и закрываться любым применимым способом, что позволяет помещать картриджи 4 в камеру и/или извлекать их из камеры 3. В проиллюстрированном на фиг. 5 варианте осуществления, крышка 12 поворотно установлена на приемной части камеры 3, и может открываться и закрываться вручную. например, с помощью рукоятки и рычага или автоматически, например, с помощью электропривода, чтобы закрыть приемники 33 картриджей. В других вариантах осуществления крышка 12 может иметь два или более участков, каждый из которых связано с соответствующим приемником 33 картриджа. Так, участки крышки могут перемещаться независимо друг от друга и открывать/закрывать приемники 33 картриджей. Разумеется, что крышка 12 может быть сконструирована иначе, например, может быть соединена с приемниками 33 резьбовым соединением (как навинчивающаяся крышка), при этом приемники 33 могут приближаться к крышке 12 и удаляться от нее, а крышка 12 может оставаться неподвижной, как крышка, так и приемники могут перемещаться и т.п. Кроме того, камера 3 картриджа необязательно должна иметь конструкцию из крышки и приемников, такую как показана на фиг. 5, а может содержать соответствующий элемент или взаимодействующие элементы, которые открывают/закрывают картридж и поддерживают его. Например, может использоваться пара перемещающихся относительно друг друга зажимных элементов, обеспечивающих размещение и физическую опору картриджа. Некоторые другие наглядные конструкции камеры картриджа описаны, например, в патентах US 6142063, 6606938, 6644173 и 7165488. Как упомянуто выше, камера 3 может позволять пользователю размещать в ней один или несколько картриджей без необходимости для пользователя принимать особые меры для обеспечения герметичного, не допускающего утечки или другого особого соединения между картриджем и другими частями системы 1. Вместо этого в некоторых вариантах осуществления пользователь может иметь возможность просто помещать картридж в приемное пространство и закрывать камеру картриджа.
Картриджи 4, используемые в различных вариантах осуществления, могут быть сконструированы любым применимым способом, например, как относительно простая чашевидная емкость в форме усеченного конуса с крышкой, прикрепленной к верху емкости, например, как у некоторых картриджей, предлагаемых компанией Keurig, Incorporated (Редингс, шт. Массачусетс, США) и описанных, например, в патенте US 5840189. В одном из вариантов осуществления картридж, содержащий чашевидную емкость в форме усеченного конуса и крышку, может иметь приблизительный диаметр 30-50 мм, высоту около 30-50 мм, внутренний объем около 30-60 мл и сопротивление разрыву около 80 фунтов/кв. дюйм (т.е. сопротивление разрыву в присутствии градиента давления внутри и снаружи картриджа около 80 фунтов/кв. дюйм при отсутствии у картриджа какой-либо физической опоры). Тем не менее, "картриджу" может быть придана любая применимая форму, например, стручка (например, из противолежащих слоев фильтрующей бумаги вокруг вещества), капсулы, пакета-саше, контейнера или любая другая форма. Картридж может иметь не иметь заданной формы (как в случае некоторых пакетов-саше или других контейнеров из целиком гибкого материала). Картридж может являться непроницаемым для воздуха и/или жидкости или может пропускать воду и/или воздух. Картридж может содержать фильтр или другое приспособление, например, в картридже 4b для среды напитка, помогающее предотвращать смешивание некоторых частей среды напитка с полученным напитком, и/или в картридже 4а для газа, помогающее предотвращать введение вещества источника двуокиси углерода в напиток или другие компоненты системы.
Согласно одной из особенностей изобретения картридж или картриджи, используемые с целью получения напитка в системе приготовления напитков, могут иметь меньший, в некоторых случаях значительно меньший объем, чем напиток, получаемый с использованием картриджа(-ей). Например, при использовании картриджей 4 для двуокиси углерода и среды напитка каждый из картриджей может иметь объем около 50 мл или менее и может использоваться для получения напитка объемом около 200-500 мл или более. Авторами было обнаружено (как продемонстрировано в некоторых примерах далее), что насыщенный двуокисью углерода адсорбент двуокись углерода (например, насыщенный двуокисью углерода цеолит) в количестве около 30 грамм (объемом менее 30 мл) может использоваться для получения около 400-500 мл газированной воды со степенью газации около 3,5 объемов. Кроме того, хорошо известно, что сиропы или порошки объемом менее около 50 мл или менее около 100 мл могут использоваться для получения соответствующим образом ароматизированного напитка объемом около 400-500 мл. Таким образом, картриджи (или один картридж в некоторых конструкциях) относительно небольших объемов от около 100 мл до около 250 мл или менее могут использоваться для получения газированного напитка объемом от около 100 до 1000 мл со степенью газации по меньшей мере от около 1,5 до 4 объемов менее, чем за 120 секунд, например, около 60 секунд с использованием давлений менее 50 фунтов/кв. дюйм.
Хотя могут использоваться отдельные картриджи 4 для двуокиси углерода и среды напитка, в одном из вариантов осуществления картриджи 4 могут быть объединены, как показано на фиг. 6. Картриджи 4а, 4b могут быть соединены друг с другом любым применимым средством, таким как язычки 43, которые отходят от соответствующих картриджей 4а, 4b и соединены друг с другом, например, термической сваркой, клеем, смыкающимися механическими крепежными элементами, такими как защелки или клипсы и т.д. Эта конструкция может позволять отдельно изготавливать картриджи 4а, 4b в промышленных условиях, например, поскольку для этого требуются сильно различающиеся технологии. Например, при изготовлении картриджей 4b для среды напитка может требоваться среда с высокой степенью стерильности, а при изготовлении картриджей 4а для газа не требуется такая среда. В отличие от этого, при изготовлении картриджей 4а для газа может требоваться не содержащая водяного пара среда, при изготовлении картриджей 4b для среды напитка может быть связано с такими требованиями. После изготовления картриджей 4а, 4b они могут быть соединены друг с другом таким образом, чтобы предотвращать их разделение без применения инструментов (таких как ножницы) и/или повреждение одного или обоих картриджей. Камера 3 может быть рассчитана на размещение соединенных картриджей, что позволяет пользователю помещать в камеру 3 единый картридж с целью получения напитка. Кроме того, картриджи 4 и/или способ их соединения, а также конструкция камеры 3 могут помогать обеспечивать размещение картриджа 4а для газа и картриджа 4b для среды напитка в соответствующем приемнике 33. Например, размеры, формы или другие конфигурации картриджей 4 могут различаться, чтобы исключить неправильную ориентацию при размещении скомпонованных картриджей 4 в камере 3. В качестве альтернативы, контроллер 5 может определять, что картриджи размещены неправильно (например, путем поддержания связи с радиометкой на одном или обоих картриджах, путем оптической или иной идентификации картриджей и т.д.), и подсказывать пользователю, что следует произвести замену по необходимости.
На фиг. 7 и 8 проиллюстрирован другой вариант осуществления, в котором пара картридже соединены друг с другом таким образом, чтобы помогать предотвращать неправильное размещение картриджей в камере и/или обеспечивать работу картриджей при других ориентациях. Как показано на фиг. 7, картриджи 4а и 4b соединены соединением 43 таким образом, что при вертикальной ориентации картриджа 4а, когда дно 44 емкости обращено вниз, а крышка 45, закрывающая верх емкости, обращена вверх, картридж 4b расположен таким образом, что крышка 45 обращена вбок. На фиг. 8 показан вид сверху варианта осуществления, в котором крышка 45 картриджа 4а обращенная к наблюдателю, а крышка 45 картриджа 4b обращена вниз. Эта конструкция может быть полезна в вариантах осуществления, в которых картриджи 4 прокалываются, например, только в области крышки, а дно 44 или другие части емкости не прокалываются. Иными словами, картридж 4а для газа может прокалываться в области крышки 45, чтобы позволять вводить жидкость в картридж 4а и позволять выходить газу. В некоторых вариантах осуществления впускным отверстием для активирующей текучей среды (жидкости и/или газа) может являться то же самое отверстие, что и выпускное отверстие для газа, выделяемого источником газа. Например, в крышке 45 может прокалываться одно отверстие, через которое вводится вода и выходит газ, выделяемый источником газа. Аналогичным образом, крышка 45 картриджа 4b может прокалываться, чтобы позволять вводить жидкость в картридж 4b для смешивания со средой 42 напитка и позволять ароматизированному напитку выходить из картриджа 4b. Исключение прокалывания емкости может быть полезным в конструкциях, в которых емкость изготовлена из относительно толстого и/или жесткого материала (например, чтобы выдерживать рабочие давления в картридже 4).
Согласно другой особенности изобретения для обеспечения газа для газирования, а также среды напитка может использоваться один картридж. По существу, в некоторых вариантах осуществления исходная жидкость может газироваться и ароматизироваться в одном и том картридже. Например, на фиг. 9 показан вид в поперечном разрезе картриджа 4, который содержит как источник 41 газа (например, цеолит в качестве источника двуокиси углерода), так и среду 42 напитка. В этом варианте осуществления картридж 4 содержит первую и вторую камеры (или части) 46, 47, в которых содержится, соответственно, источник 41 газа и среда 42 напитка. Первая и вторая камеры (или части) 46, 47 могут быть отделены друг от друга проницаемым элементом, таким как фильтр, или непроницаемым элементом, таким как стенка, сформованная за одно целое с емкостью картриджа. В этом варианте осуществления первая и вторая камеры (или части) 46, 47 разделены фильтром 48, который прикреплен к крышке 45, но могут быть сконструированы иначе. Исходная жидкость и/или активирующая жидкость может вводиться в первую камеру 46 с помощью прокалывающего элемента 35 или другого приспособления, такого как отверстие, являющееся частью картриджа 4. Во внутреннем пространстве картриджа 4 может поддерживаться давление, например, на 30-150 фунтов/кв. дюйм выше атмосферного давления или более высокое давление, в результате чего растворение газообразной двуокиси углерода, высвобождаемой источником 41, происходит быстрее, чем при более низких давлениях. Кроме того, система 1, рассчитанная на применение таких картриджей, может содержать клапан для регулирования противодавления или другое приспособление, помогающее поддерживать применимое давление в картридже 4, например, чтобы способствовать газированию. Как упомянуто выше, камера 3, в которой размещается картридж 4, при необходимости может плотно прилегать к картриджу 4, обеспечивая опору и предотвращая надрыв картриджа. В качестве альтернативы, может допускаться утечка давление в картридже 4 в пространство вокруг картриджа 4 с целью выравнивания давлений внутри и снаружи картриджа, или картридж может быть рассчитан выдерживать рабочие давления без физической или иной опоры. Газированная исходная жидкость 2 и/или смесь жидкости/пузырьков газа может проходить через фильтр 48 во вторую камеру 47 для смешивания со средой 42 напитка. После этого смесь исходной жидкости 2 и среды 42 может выходить из картриджа 4, например, через прокалывающий элемент 34 в дне 44 емкости. Растворение двуокиси углерода в исходной жидкости 2, а также смешивание среды 42 напитка с жидкостью 2 могут продолжаться после того, как материалы выходят из картриджа 4. Например, для облегчения более полного смешивания среды напитка и жидкости, после картриджа 4 при необходимости может быть расположена смесительная камера. Кроме того, канал после картриджа может помогать продолжать растворение газа, например, путем поддержания давления в жидкости.
Хотя на фиг. 9 и 10 показана конструкция, в которой источник 41 газа и среда 42 напитка разделены фильтром 48, в других вариантах осуществления источник 41 газа и среда 42 напитка могут смешиваться, например, исходная жидкость 2 одновременно смешивается со средой 42 напитка и подвергается воздействию газа из источника 41 газа. В некоторых случаях газ, который не растворяется в жидкости 2, может направляться в другое место, например, в контактор 6 для растворения в жидкости 2 выше или ниже по потоку, например, чтобы повысить уровень растворенного газа. В одном из вариантов осуществления частицы вещества источник 41 газа могут быть покрыты средой 42 напитка.
В рассмотренных выше вариантах осуществления описано, что картридж 4 имеет заданные дно и верх и действует согласно вертикальной конфигурации. Тем не менее, как показано на фиг. 7 и 8, картридж может действовать при любой применимой ориентации. Например, на фиг. 10 показан варианта осуществления, в котором используется картридж, сконфигурированный, как показано на фиг. 9, когда картридж 4 размещается на боковой стороне. (Следует отметить, что картридж 4b на фиг. 7 и 8 может использоваться аналогично картриджу, показанному на фиг. 10.) В первую камеру (или часть) 46 может вводиться (например, посредством прокалывающего элемента 35) исходная жидкость, побуждающая источник 41 газа выделять газ и по меньшей мере частично затопляющая внутреннее пространство картриджа 4. Как и в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 9, жидкость может газироваться и смешиваться со средой 42 напитка до выхода из картриджа, например, через прокалывающий элемент 34.
Как уже упоминалось выше, один картридж 4 может содержать первую и вторую камеры 46, 47, изолированные или отделенные друг от друга. На фиг. 11 показан один такой вариант осуществления, в котором первая и вторая камеры (или части) 46, 47 разделены стенкой 49. В системе 1, такой как показана на фиг. 2, может использоваться картридж, такой как показан на фиг. 11, хотя камера 3 картриджа может потребовать модификации для размещения одного картриджа 4. Как показано на фиг. 11, в одном из вариантов осуществления активирующая жидкость может подаваться через прокалывающий элемент 35 сверху первой камеры (или части) 46, а газ может выходить через то же самое или другое отверстие. В качестве альтернативы, активирующая жидкость может вводиться через прокалывающий элемент 34 на дне первой камеры (или части) 46, а газ может выходить через прокалывающий элемент 35 сверху. В еще одном варианте осуществления исходная жидкость может вводиться через верхний прокалывающий элемент 35, а газированная жидкость может выходить через нижний прокалывающий элемент 34. Первая камера (или часть) 46 может содержать фильтр или другие применимые компоненты, например, чтобы помогать предотвращать выход источника 41 газа из камеры (или части) 46. Что касается второй камеры (или части) 47, через прокалывающий элемент 35 сверху второй камеры (или части) 47 может вводиться воздух или другой газ, вытесняющий среду 42 напитка из прокалывающего элемента 34 на дне второй камеры (или части) 47, например, в смесительную камеру или сосуд пользователя. В качестве альтернативы, исходная жидкость может вводиться через прокалывающий элемент 35 сверху второй камеры 47, может смешиваться со средой 42 напитка и выходить из картриджа 4 через прокалывающий элемент 34. Как описано выше, конструкцию прокалывающего элемента 34, 35 в этом наглядном варианте осуществления не следует интерпретировать как ограничивающую каким-либо образом особенности изобретения. Иными словами, прокалывающие элементы используются необязательно, и вместо этого поток в картридж/из картриджа 4 может проходить через заданные отверстия или другие отверстия в картридже 4. Кроме того, предназначенные для потока отверстия в картридже необязательно должны находиться сверху, снизу или в другом конкретном положении.
Картридж(-и) может быть изготовлен из любых применимых материалов, а его конструкция не ограничена проиллюстрированными емкостью и крышкой. Например, картридж(-и) может быть изготовлен или в ином случае содержать материалы, служащие барьером для влаги и/или газов, таких как кислород, водяной пар и т.д. В одном из вариантов осуществления картридж(-и) может быть изготовлен из слоистого полимера, например, из листа, содержащего слой полистирола или полипропилена и слой EVOH и/или другого барьерного материала, такого как металлическая фольга. Кроме того, материалы и/или конструкция картриджа(-ей) могут варьировать в зависимости от веществ, содержащихся в картридже. Например, картриджу 4а для газа может требоваться прочный влагонепроницаемый барьер, а картриджу 4b для среды напитка может не требоваться такая степень защиты от влаги. Таким образом, картриджи могут изготавливаться из различных материалов и/или различными способами. Кроме того, внутренняя конструкция картриджа может различаться в зависимости от желаемой функции. Например, картридж 4b для среды напитка может содержать дефлекторы или другие структуры, направляющие жидкость/среду напитка по извилистой траектории, чтобы способствовать смешиванию. Картридж 4а для газа может быть рассчитан на размещение источника 41 газа в конкретном положении или другом приспособлении во внутреннем пространстве, например, чтобы помогать регулировать смачивание источника 41 активирующей жидкостью.
Картридж также может быть рассчитан на обеспечение визуальной или другой поддающиеся обнаружению индикации пригодности картриджа для использования с целью получения напитка. Например, картридж может содержать всплывающий индикатор, цветовой индикатор или другой элемент, указывающий, что источник газа по меньшей мере частично активирован. Увидевший эту индикацию пользователь может определять, что картридж не пригоден для использования в машине для приготовления напитков. В другом варианте осуществления с датчиком, который обнаруживает активацию источника газа (например, посредством повышения давления), загрязнение среды напитка (например, посредством повышения температуры) или другую характеристику картриджа, может быть связана радиометка, которая может передаваться считывающему устройству машины для приготовления напитков. Машина может отображать состояние для пользователя и/или препятствовать приведение в действие для использования картриджа с целью получения напитка.
Согласно другой особенности изобретения картридж может содержать источник газа, среду напитка и смесительную камеру (также называемые первой, второй и третье частями, соответственно), которые отделены друг от друга. Как описано выше, картридж может содержать смесительную камеру, отделенную от части, которая используется для хранения среды напитка до использования картриджа. В первой части может содержаться источник газа, выделяющий газ, растворяющийся в исходной жидкости при приготовлении напитка, во второй части может содержаться среда напитка, используемая при смешивании с исходной жидкостью напитка с целью получения напитка, а в третью часть могут поступать среда напитка из второй части и исходная жидкость с целью смешивания исходной жидкости со средой напитка. Исходная жидкость может поступать в третью часть вместе со средой напитка и/или по отдельной траектории. Таким образом, картридж может быть способен смешивать исходную жидкость (например, газированную или негазированную) со средой напитка и формировать смешанный напиток (например, для последующего газирования). Тем самым может устраняться необходимость очищать смесительную камеру, например, поскольку картридж может являться одноразовым, и каждый напиток получают с использованием его собственной смесительной камеры. На фиг. 12, 13 и 14 показан вид в поперечном разрезе картриджа 4, содержащего первую, вторую и третью части, до того, как он сконфигурирован на приготовление напитка, вид в поперечном разрезе картриджа 4 после того, как он сконфигурирован на приготовление напитка, и перспективное изображение по частям картриджа, соответственно. В этом варианте осуществления картридж 4 содержит первую часть 46, которая частично окружает вторую часть 47 и третью часть 62, например, первая часть 46 содержит участки, расположенные вокруг второй и третьей частей 47, 62 по меньшей мере в одной плоскости. Кроме того, третья часть 62 частично окружает вторую часть 47. Тем не менее, эта концентрическое расположение первой, второй и третьей частей 46, 47, 62 является необязательным, и эти части могут быть скомпонованы относительно друг друга любым применимым способом. Верхний конец первой, второй и третьей частей 46, 47, 62 герметично закрыт крышкой 45, например, слоистой фольгой, которая является частью емкости картриджа. (В одном из вариантов осуществления крышка 45 может содержать две или более отдельных частей, таких как первая часть, которая закрывает вторую часть 47 после размещения среды напитка, и вторая часть, которая закрывает первую часть 46 (и возможно также вторую часть 47) после размещения источника 41 газа. Тем самым может облегчаться заполнение первой и второй частей 46, 47 в процессе изготовления.) В результате, первая часть 46 может быть изолирована от внешней среды, например, чтобы облегчать сопротивление контакту источника 41 газа с влагой или другими веществами. За счет того, что выпускное отверстие 47b второй части для среды напитка закрыто, например, прорываемой или ломкой мембраной, перегородкой и т.д., вторая часть 47 аналогичным образом изолирована от внешней среды, чтобы при необходимости облегчать предотвращение загрязнения среды 42 напитка. Хотя верхняя область третьей части 62 закрыта крышкой 45, нижняя часть третьей части 62 может быть оставлена открытой или может быть закрыта другим элементом, таким как вторая крышка или другая крышка.
В этом варианте осуществления используется другая особенность изобретения, а именно, картридж может содержать подвижную часть, способную перемещаться и конфигурировать картридж на приготовление напитка. Например, подвижная часть может перемещаться относительно емкости картриджа, чтобы открывать часть для источника газа и/или часть для среды напитка, например, как показано на фиг. 13. В наглядном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 12, подвижная часть 61 содержит множество прокалывающих элементов 34, 35 для формирования одного или более отверстий в крышке 45, хотя возможны другие конструкции. Например, подвижная часть 61 может перемещаться, чтобы открывать клапан и тем самым открывать впускное отверстие или выпускное отверстие картриджа 4, чтобы отламывать язычок или другой ломкий элемент и тем самым открывать впускное отверстие или выпускное отверстие, соединять друг с другом пару каналов и т.п. В этом варианте осуществления подвижная часть 61 содержит прокалывающий элемент 35 для формирования впускного отверстия 46а для активатора в первой части 46, например, позволяющего вводить текучую среду (жидкую воду или водяной пар) с целью активации источника 41 газа. Подвижная часть 61 также может содержать прокалывающий элемент 34 для формирования выпускного отверстия 46b для газа в первой части 46, позволяющего газу, выделяемому источником 41 газа, выходить из картриджа 4, например, для растворения в исходной жидкости и формирования напитка. Один прокалывающий элемент 34/35 также может служить для формирования впускного отверстия 46а и выпускного отверстия 46b, например, когда одно и то же отверстие в крышке 45 служит для впуска активирующей текучей среды и выпуска газа. Также предусмотрен прокалывающий элемент 35 для формирования впускного отверстия 47а для исходной жидкости во второй части 47, позволяющего вводить исходную жидкость (необязательно содержащую существенное количество растворенного газа) для смешивания со средой 42 напитка и облегчения перемещения среды 42 напитка из второй части 47 в третью часть 62. Исходная жидкость также может вводиться в третью часть 62 с помощью одного или нескольких прокалывающих элементов 35 для смешивания со средой 42 напитка. Так, согласно одной из особенностей изобретения картридж 4 может быть рассчитан на подачу части исходной жидкости, используемой для приготовления напитка, через среду напитка, и подачу остальной части исходной жидкости в обход или иным способом в смесительную камеру картриджа. В одном из вариантов осуществления приблизительно 10-40% исходной жидкости, используемой для приготовления напитка, может вводиться во вторую часть 47, и около 60-90% исходной жидкости может вводиться в третью часть 62. Разумеется, что могут использоваться другие применимые количественные соотношения. Исходная жидкость может вводиться в третью часть 62 для создания вихревого движения, турбулентности или другого движения, помогающего смешивать исходную жидкость и среду напитка. Часть исходной жидкости, вводимая во вторую часть 47, может помогать смачивать среду 42 напитка, например, когда средой 42 напитка является порошковый материал, что может помогать смешиванию.
Согласно одной из особенностей изобретения картридж 4 может содержать фиксатор, который препятствует перемещению подвижной части, например, способной перемещаться и конфигурировать картридж на получение напитка, при этом фиксатор может деблокироваться пользователем. Как показано на фиг. 12, емкость картриджа или подвижную часть 61 может содержать стопорное кольцо 71, которое препятствует перемещению подвижной части 61 относительно емкости, например, с целью прокалывания крышки 45. Стопорное кольцо 71 может извлекаться или иным способом деблокироваться пользователем, например, путем его вытягивания за язычок, в результате чего стопорное кольцо 71 отделяется от емкости по линии перфораций или другой линии наименьшего сопротивления. Фиксатор может быть выполнен иначе, например, в виде одного или нескольких отрывных выступов или язычков, съемной заглушки или другой структуры. В другой конструкции фиксатор может извлекаться или иным способом деблокироваться машиной для приготовления напитков, например, после того, как картридж 4 устанавливают в машину, и закрывают дверцу.
Согласно другой особенности изобретения, используемой в картридже, показанном на фиг. 12, часть для источника газа по меньшей мере частично окружает часть для среды напитка и/или часть для смесительной камеры. Это может помогать увеличивать объем части для источника газа без излишнего увеличения картриджа, например, чтобы газ, выделяемый источником газа, при хранении в части для источника газа не испытывал больших изменений давления, которые могли бы возникать в камере меньшего объема. Иными словами, за счет несколько большего объема камеры газ, выделяемый источником газа, может храниться в ней при смягченных колебаниях давления. Таким образом, часть для источника газа может действовать как своего рода аккумулятор, в котором хранится газ, выделяемый источником газа.
Хотя в этом варианте осуществления картридж 4 содержит подвижную часть 61 с прокалывающими элементами, картридж 4 необязательно содержит подвижную часть 61, которая перемещается и конфигурирует картридж на получение напитка. Вместо этого, картридж 4 может быть сконструирован без подвижной части 61, а машина, в которой используется картридж, может содержать применимый комплект прокалывающих элементов или других компонентов, рассчитанных на взаимодействие с картриджем для сообщения с соответствующими впускными отверстиями и/или выпускным отверстиями картриджа.
Согласно другой особенности изобретения картридж может содержать впускное отверстие для подачи активирующей текучей среды на дно части для источника газа. Эта конструкция может обеспечивать улучшенное регулирование высвобождения газа, например, поскольку источник газа может подвергаться воздействию активирующей текучей среды снизу вверх. Так, если активирующей текучей средой является вода, дно части для источника газа может затопляться водой, активирующей нижний слой источника газа. Тем не менее, более высокие слои источника газа могут оставаться не активированными, поскольку активирующая вода не поднимается выше дна части для источника газа. Для активации верхних слоев источника газа, в часть для источника газа может подаваться больше воды, чтобы поднять верхний уровень активирующей текучей среды в части для источника газа. Затопление части для источника газа может продолжаться с регулируемой скоростью, и тем самым регулируется выделение газа из источника газа. Эта конструкция может помогать избегать смачивания источника газа с верхней поверхности источника, например, путем разбрызгивания воды на верхнюю поверхность цеолита. Это разбрызгивание может приводить к нерегулируемому смачиванию и тем самым к активации источника и менее регулируемому выделению им газа.
На фиг. 15 и 16 показано изображение по частям и вид в поперечном разрезе, соответственно, наглядного варианта осуществления картриджа 4, который содержит впускное отверстие для подачи для активирующей текучей среды на дно части для источника газа. В этом наглядном варианте осуществления в первой части 46 содержится источник 41 газа и впускное отверстие 46а для активатора с каналом, который проходит от области вблизи верха первой части 46 до области вблизи низа первой части 46. Так, например, машина для приготовления напитков может прокалывать крышку 45, которая герметично закрывает первую часть 46 и впускное отверстие 46а для активатора, и вводит воду во впускное отверстие 46а для активатора. Вода может протекать вниз по каналу впускного отверстия 46а и поступать на дно первой части 46, смачивая нижний слой источника газа и побуждая источник газа выделять газ. Разумеется, что могут использоваться другие активирующие текучие среды, такие как лимонная кислота, водяной пар и т.д. Кроме того, хотя в этом варианте осуществления впускное отверстие 46а для активатора содержит канал, сформованный за одно целое с боковой стенкой емкости, впускное отверстие 46а для активатора может быть сконструировано иначе, например, как канал, проходящий от нижней стенки первой части 46, канал, проходящий вниз от прокалывающего элемента, и т.п. Выделяемый газ может выходить через другое отверстие в первой части 46 (такое как формованное отверстие или прокалываемое отверстие) или может выходить через впускное отверстие 46а для активатора (например, через небольшие каналы во впускном отверстии 46а вблизи верха канала, которые пропускают газ, но не пропускают жидкую воду, или через сифон, такой как двухоборотный сифон, который не пропускает поток жидкой воды).
В картридже могут использоваться другие способы регулирования высвобождения газа, такие как инкапсуляция вещества источника 41 газа в структуру, которая прорывается, растворяется, или иным способом разрушается, подвергая находящийся внутри источник газа воздействию активирующей текучей среды. Например, могут использоваться содержащие источник 41 газа капсулы, которые растворяются с различными скоростями и высвобождают вещество источника газа для пролонгированной активации. Также возможны другие конструкции, например, в которых первая часть 46 содержит множество ступеней или платформ, на которых находится источник 41 газа. По мере затопления первой части 46 водой или другим активатором может один за другим подвергаться воздействию источник газа 46 на каждой ступени, и тем самым инициироваться постепенное выделение газа.
Согласно другой особенности изобретения, используемой в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 15 и 16, предложен спиральный, винтовой, зигзагообразный или другой извилистый канал для потока среды напитка, помогающий смешивать исходную жидкость, протекающую по спиральному каналу, со средой напитка. Например, картридж 4 содержит впускное отверстие 47а для исходной жидкости, направляющее исходную жидкость во внешнюю область спирального канала (в этом случае через ведущий вниз канал, который проходит от верха первой части 46 до второй части 47). Среда 42 напитка находится в спиральном канале, частично заполняя его по глубине, и исходная жидкость может протекать поверх среды напитка и/или через среду напитка. По мере протекания исходной жидкости по спиральному каналу среда напитка может смешиваться с жидкостью, образуя напиток. Спиральный канал может быть рассчитан на создание ламинарного потока, например, помогающего уменьшать потерю газирующих или других растворенных газов в исходной жидкости, если она имеет место. В качестве альтернативы, может быть предусмотрен спиральный или другой извилистый канал для создания турбулентного поток, потенциально помогающего смешивать исходную жидкость и среду напитка. Смесь среды напитка и исходной жидкости, выходящая из картриджа вблизи центра спирального канала, может поступать непосредственно в сосуд пользователя или в смесительную камеру, являющуюся частью картриджа или машины для приготовления напитков. Могут использоваться каналы других форм помимо спиральной формы, например, для обеспечения ламинарных или других характеристик потока может быть предусмотрен винтовой, зигзагообразный и/или извивающийся канал. Таким образом, во второй части картриджа, в которой содержится среда напитка, могут быть предусмотрены любые применимые приспособления, помогающие смешивать исходную жидкость со средой напитка.
В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 15 и 16, также предусмотрено, что выпускное отверстие во второй части 47 может содержать уплотнение (например, колпачок), который может отламываться, прокалываться, удаляться или иным способом вскрываться пользователем и/или машиной для приготовления напитков. Таким образом, выпускное отверстие необязательно должно открываться под действием давления во второй части 47. Кроме того, в этом варианте осуществления первая и вторая части 46, 47 выполнены в виде отдельных частей, соединенных муфтой 75, которая окружает части 46, 47. Муфта 75 также уплотняет сторону впускного отверстия 47а для исходной жидкости и/или впускного отверстия 46а для активатора. Тем не менее, подразумевается, что первая и вторая части 46, 47 могут быть выполнены в виде одного цельного элемента без необходимости использовать муфту 75.
Согласно другой особенности изобретения часть картриджа для среды напитка может содержать стенку, способную перемещаться и вытеснять среду напитка из части для среды напитка. Например, часть для среды напитка может быть ограничена барьерным слоем (например, слоистой фольгой), окружающим среду напитка. Поскольку барьерный слой может являться гибким, вторая часть картриджа сдавливаться, сжиматься, или к ней может прилагаться иное усилие с тем, чтобы уменьшить ее объем и вытеснить из нее среду напитка. Например, барьерный слой может образовывать мешок со средой напитка, который может сдавливаться, чтобы вытеснить среду напитка, например, в сосуд пользователя, смесительную камеру картриджа или другое место, где среда напитка смешивается с исходной жидкостью. В другом наглядном варианте осуществления вторая часть может иметь конструкцию типа шприца, в которую входит плунжер для вытеснения из нее среды напитка. Возможны другие конструкции, дополнительно рассмотренные далее.
На фиг. 17-20 показан вид в перспективе, изображение по частям, вид в поперечном разрезе во время выпуска газа и вид в поперечном разрезе во время смешивания среды напитка, иллюстрирующие наглядный вариант осуществления с использованием подвижного элемента для вытеснения среды напитка из картриджа. В этом варианте осуществления емкость картриджа содержит плоскостную опору 72, на которую опирается первая часть 46, расположенная ниже опоры 72, и вторая часть 47, расположенная выше опоры 72. Первая часть 46 выполнена за одной целое с опорой 72, например, сформована в виде единой детали с опорой 72, но может быть выполнена иначе, например, в виде отдельной детали, прикрепленной к опоре 72. Первая часть 46 имеет форму полусферы с впускным отверстием 46а для активатора вблизи низа первой части 46 и выпускным отверстием 46b для газа на верхней стороне плоскостной опоры 72. (Как и во всех описанных вариантах осуществления, термины "верх", "низ" и т.д. являются относительными, используются для удобства описания и понимания, и не должны считаться ограничивающими конструкции картриджа, их ориентацию при использовании или другие признаки картриджа.) Таким образом, вода или другая активирующая текучая среда может вводиться вблизи низа первой части 46, например, чтобы регулируемо затоплять первую часть 46, при этом газ, выделяемый источником 41 газа, выходит через отверстие в опоре 72. Впускное отверстие 46а для активатора и выпускное отверстие 46b для газа могут вскрываться прокалывающим элементом, путем физического действия с целью удаления отрывного язычка, путем удаления отслаиваемой фольги и т.д.
В этом варианте осуществления вторая часть 47 содержит блистер, образованный слоем барьерного материала, такого как слоистая фольга. Вторая часть 47 может иметь любую форму или размер, но в этом варианте осуществления имеет в целом дисковидную форму с куполообразной верхней поверхностью. Нижняя часть блистера содержит слой барьерного материала, который покрывает значительную часть верхней поверхности опоры 72, например, чтобы герметично закрывать первую часть 46, а также образовывать низ второй части 47, но может быть сконструирована иначе. Блистер перекрывает шип 73 на опоре 72, и, если блистер прижимается к опоре 72, например, как показано на фиг. 20, шип 73 может прокалывать вторую часть 47, высвобождая среду напитка. Соответственно, при перемещении стенки (например, верхней части блистера) второй части 47 среда напитка может выходить из второй части 47. Перемещение стенки может инициироваться плунжером машины для приготовления напитков, который давит на вторую часть 47 (как показано на фиг. 20), или другими способами. Например, газ под действием давления, выделяемый источником 41 газа, может направляться в соответствующую область (такую как вторая часть 47, пневматический эластичный баллон или плунжер машины для приготовления напитков) для вытеснения среды напитка из второй части 47.
Согласно другой особенности изобретения среда напитка, выходящая из второй части 47, может направляться во впускное отверстие 47а для исходной жидкости, например, через которое в картридж вводится газированная вода. В этом варианте осуществления картридж содержит четыре впускных отверстий для исходной жидкости, хотя может использоваться другое число отверстий. Кроме того, верхняя поверхность опоры 72 вокруг шипа 73 рассчитана на обеспечение траекторий, по которым среда напитка направляется в области вблизи впускных отверстий 47а для исходной жидкости. Например, на фиг. 21 показан вид сверху части опоры 72, которая расположена под второй частью 47. В этом варианте осуществления опора 72 образует четыре траектории для перемещения среды 42 напитка из области вблизи шипа 73 в каждое из впускных отверстий 47а для исходной жидкости. В результате, когда вторая часть 47 прокалывается шипом 73, и среда напитка высвобождается, она может вытекать наружу во впускные отверстия 47а. (Потоком среды 42 напитка может являться поток как жидкой, так и твердой (например, порошковой) среды напитка.) Таким образом, может обеспечиваться более быстрое и/или полное растворение среды напитка, например, поскольку среда напитка может делиться на относительно небольшие порции с целью увеличения площади ее поверхности и контакта с исходной жидкостью. Подразумевается, что для направления перемещения среды напитка во впускное отверстие 47а для исходной жидкости могут использоваться другие приспособления. Например, на опоре 72 могут быть предусмотрены четыре шипа 73, по одному шипу 73 вблизи соответствующего впускного отверстия 47а. Таким образом, вторая часть 47 может прокалываться в местах, прилегающих к каждому впускному отверстию 47а, в результате чего среда напитка высвобождается из второй части 47 непосредственно во впускные отверстия 47а. В другом варианте осуществления каждый из шипов 73 может содержать проток (например, полую прокалывающую иглу), среда 42 напитка протекает через шип 73 до желаемого места вблизи впускного отверстия 47а. Специалистами в данной области техники могут быть предложены другие конфигурации.
Одним из признаков конструкции, показанной на фиг. 21, является возможность введения среды напитка в исходную жидкость в направлении, поперечном потоку исходной жидкости, что может помогать разбивать поток среды напитка на меньшие частицы и повышать скорость растворения. Например, среда 42 напитка, вводимая в каждое из впускных отверстий 47а, может протекать в целом перпендикулярно потоку исходной жидкости, поступающей во впускные отверстия 47а. В качестве альтернативы, среда напитка может направляться в поток исходной жидкости соосно, например, центральный поток среды напитка может быть окружен соосным потоком исходной жидкости. Например, на фиг. 22 проиллюстрирован один из вариантов осуществления, в котором опора 72 содержит протоки для направления исходной жидкости 2 во множество мест, при этом среда 42 напитка высвобождается из второй части 27, например, множеством шипов 73 на опоре 72. Области, в которых встречаются исходная жидкость 2 и среда 42 напитка, могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы жидкость 2 в целом окружала среду 42 напитка, например, в виде соосного потока. Скорости соответствующих потоков могут корректироваться, чтобы помогать улучшению смешивания или других характеристик при получении напитка, таких как ценообразование, увлечение пузырьков воздуха и т.п. Например, более быстрый поток исходной жидкости 2 может помогать растягивать и утончать поток и среды 42 напитка и тем самым увеличивать площадь поверхности среды напитка, на которую воздействует жидкость. Смесительная камера может быть рассчитана на усиление этого эффекта, например, за счет обеспечения постепенно удлиняющегося потока. Помимо потенциального облегчения смешивания соосные потоки исходной жидкости и среды напитка также могут помогать предотвращению контакта среды напитка (которая может являться относительно более вязкой) со стенками смесительной камеры или другого канала, что помогает снижать вероятность прилипания среды напитка к стенкам. По существу, менее вязкий материал (исходная жидкость) может направляться к стенкам смесительной камеры или другого канала, а более вязкий материал (среда напитка) удерживаться на удалении от стенок. Кроме того или в качестве альтернативы, в смесительную камеру может вводиться менее вязкий материал для смачивания стенок смесительной камеры до введения среды напитка, например, чтобы помогать предотвращению прилипания среды напитка к стенкам камеры.
В вариантах осуществления, проиллюстрированных на фиг. 17-20, также предусмотрена третья часть 62, расположенная ниже второй части 47 и опоры 72. Исходная жидкость, вводимая через впускное отверстие 47а для исходной жидкости, и среда 42 напитка, вытесняемая из второй части 47, могут поступать в третью часть 62, например, для полного смешивания, пенообразования или другой обработки с целью получения напитка. В этом варианте осуществления третья часть 62 имеет воронкообразную форму, например, для инициирования вихревого движения исходной жидкости и среды напитка и облегчения смешивания, но также может быть сконструирована иначе. Например, треть часть 62 может содержать эдуктор (например, для увлечения пузырьков воздуха, жидкости или других материалов в напиток), форсунку (например, для увеличения скорости потока среды напитка и/или контакта с окружающим воздухом), выпрямитель потока (например, для обеспечения выхода напитка из картриджа предсказуемым и желательным способом) и т.п. Как и первая часть 46, третья часть 62 может быть выполнена за одно целое с опорой 72 или может быть выполнена как отдельный компонент и соединена с опорой 72. Разумеется, что третья часть 62 картриджа является необязательной, например, когда машина для приготовления напитков, в которой используется картридж 4, содержит смесительную камеру или другой элемент.
Хотя на фиг. 17-20 показана конструкция, в которой первая и вторая части 46, 47 смещены относительно друг друга, возможны другие конфигурации. Например, на фиг. 23 показан вид в поперечном разрезе картриджа, аналогичного картриджу, показанному на фиг. 17-20, но с первой камеры 46, расположенной непосредственно под второй частью 47. Кроме того, первая часть 46 может частично окружать третью камеру 62, например, чтобы сделать картридж более компактным. Таким образом, в картридже, показанном на фиг. 23, могут использоваться особенности изобретения в том, что касается второй части 47 над плоскостью и первой части 46 под плоскостью, а также первой часть 46, частично окружающей третью часть 62. Как и картридж, показанный на фиг. 17-20, картридж, показанный на фиг. 23 может содержать боковую стенку, которая проходит вокруг окружности картриджа 4, например, с целью облегчения обращения с картриджем 4 для пользователя, защиты от повреждения частей картриджа 4 и/или обеспечения надлежащей ориентации картриджа 4, когда он установлен в машине для приготовления напитков. Конструкции, проиллюстрированные на фиг. 17-23, может содержать другие физические признаки, такие как признаки, помогающие обеспечивать надлежащую ориентацию и размещение картриджа 4, когда он установлен в машине для приготовления напитков. Например, картридж, показанный на фиг. 17-23, может содержать вертикальную боковую стенку, которая проходит вокруг опоры 72, например, образующую стенку вокруг других частей картридж 4. Эта конфигурация может помогать защищать от повреждения компоненты картриджа (например, от случайного прокалывания второй части 47), облегчать обращение с картриджем (например, позволять размещать картридж на столе без перекатывания) и/или надлежащим образом ориентировать картридж относительно машины для приготовления напитков.
Согласно другой особенности изобретения вторая часть картриджа может содержать два или более или более отделений, в каждом из которых содержится соответствующий объем среды 42 напитка. Картридж может действовать таким образом, чтобы регулируемое число отделений доставляло соответствующее количество среды напитка, например, для использования различных количеств среды напитка для приготовления напитка, обеспечения постепенного высвобождения различных сред напитка (например, ароматизирующая среда напитка может высвобождаться до вспенивающей среды, чтобы пена находилась поверх получаемого напиток), обеспечения разделения несовместимых компонентов (например, компонентов, которые не смешиваются друг с другом или вступают в нежелательную реакцию до получения напитка) и т.п. Например, вторая часть 47 в проиллюстрированном на фиг. 23 варианте осуществления может содержать два или более мешков внутри второй камеры 47, например, отделенных друг от друга ломкой непроницаемой мембраной. Таким образом, плунжер машины для приготовления напитков может сжимать вторую часть 47 до соответствующей степени, чтобы инициировать доставку среды напитка из соответствующего числа отделений. Например, отделения могут быть штабелированы и разделены соответствующими мембранами, как слои пирога. В результате первоначально сжатия второй части 47 может открываться самое нижнее отделение и доставляться его содержимое. При дальнейшем надавливании плунжером могут принудительно открываться следующее отделение и доставляться его содержимое, и так далее. Этим способом может быть разблокировано любое число отделений, необязательно заданное пользователем или самой машиной. За счет раздельных отделений при получении напитка может использоваться не вся среда напитка в картридже, и сводиться к минимуму утечка неиспользованной среды напитка при извлечении картриджа из машины для приготовления напитков.
Согласно другой особенности изобретения первая часть картриджа может перемещаться относительно второй части, чтобы вытеснять среду напитка из второй части. Например, на фиг. 24-27 показано изображение по частям, вид в перспективе, вид в поперечном разрезе среды напитка во второй части и вид в поперечном разрезе среды напитка, вытесненной из второй части картриджа, соответственно, при этом первая часть может действовать как плунжер, чтобы вытеснять среду напитка из второй части картриджа. Первая часть 46 может быть по меньшей мере частично образована первой камеры, например, чашевидным элементом, который входит во вторую часть 47. Вторая часть может быть по меньшей мере частично образована стенка второй стенкой камеры, которая образует второе пространство, например, в котором находится среда напитка. Первая стенка камеры первой части 46 может входить во второе пространство и перемещаться относительно второй стенки камеры, вытесняя среду напитка из второй части картриджа. Например, на фиг. 26 и 27 показано, как первая часть 46 может перемещаться вниз относительно второй части 47, в результате чего первую часть еще дальше входит во вторую часть и вытесняет среду напитка из второй части. По существу, первая часть 46 может действовать как плунжер во втором пространстве второй части 47 и вытеснять среду 42 напитка в выпускное отверстие второй части. Перемещение первой части 46 относительно второй части 47 может инициироваться любым способом, например, с помощью машины для приготовления напитков, содержащей электропривод, который перемещает первую часть 46, путем создания давления газа (например, выделяемого источником 41 газа) в полости, которая увеличивается в объеме, вызывая перемещение первой части 46, путем перемещения второй части 47 вверх относительно первой части 46 (которая может оставаться неподвижной относительно машины) и так далее. Кроме того, картридж 4 может содержать фиксатор, который препятствует относительному перемещению первой и второй частей 46, 47 до их разблокирования пользователем и/или машиной для приготовления напитков. Вторая часть 47 может содержать уплотнение выпускного отверстия 47b для среды напитка, которое вскрывается в ответ на повышение давления во второй части 47, прокалывание, механический разрыв и т.д. Таким образом, выпускное отверстие 47b второй части 47 может вскрываться любым применимым способом, чтобы среда 42 напитка могла выходить из второй части 47.
Другой особенностью изобретения, используемой в этом варианте осуществления, является то, что часть картриджа для смесительной камеры (третья часть) может частично окружать первую и вторую части 46, 47. Такая конструкция может помогать делать картридж 4 более компактным, а также обеспечивать большее пространство, в котором могут перемещаться исходная жидкость и среда напитка, облегчая смешивание. Кроме того, при сочетании с конструкцией, в которой первую часть входит во вторую часть, может быть уменьшен общий размер картриджа, в особенности, после его использования. Третья часть также может являться повторно используемой, например, пользователь может при необходимости извлекать и очищать третью часть и заменять первую и вторую части при приготовлении каждого нового напитка. Тем самым может уменьшаться количеств отходов, но при этом пользователь имеет возможность заменять используемую в картридже третью часть только по мере необходимости. В этом варианте осуществления третья часть 62 снабжена лопастями, выступами или другими элементами, помогающими вызывать перемещение исходной жидкости и среды напитка, например, для облегчения смешивания. Тем не менее, возможны другие конструкции. (Как и в случае любых описанных признаков, лопасти, выступы или другие элементы, помогающие побуждать вызывать смешивание, могут использоваться в картридже любой применимой конфигурации.) Кроме того, для различных напитков могут быть предусмотрены различные конструкции третьей части 62. Например, для приготовления сильно газированных напитков из легкорастворимых сред может быть предусмотрена третья часть, вызывающая небольшое перемещение, например, чтобы помогать уменьшать потери газирования вследствие турбулентного течения жидкости. Тем не менее, в случае других напитков, таких горячий шоколад, третья часть может усиливать турбулентное течение, чтобы помогать смешиванию, безотносительно потерь газирования (поскольку напиток не газирован). Таким образом, машина для приготовления напитков может быть сконфигурирована на приготовление горячих, холодных, газированный, негазированных и других напитков по меньшей мере частично за счет использования картриджей различных конструкций.
За счет непосредственной близости источника 41 газа и среды 42 напитка в картридже 4 картридж 4 может быть способен регулировать или использовать тепло, генерируемое источником 41 газа. Например, тепло, выделяемое при высвобождении газа цеолитом в качестве источника газа, может поглощаться средой 42 напитка. В том случае, когда средой 42 напитка является относительно вязкая жидкость при пониженных температурах, в результате нагрева среды 42 напитка источником 41 газа может уменьшаться вязкость среды напитка и усиливаться ее растворение в исходной жидкости. Кроме того или в качестве альтернативы, за счет поглощения тепла источника 41 газа средой 42 напитка или другой частью картриджа 4 можно препятствовать или иным способом противодействовать накоплению избыточного тепла в картридже 4. Тем самым может снижаться риск теплового повреждения картриджа, и/или повышаться эффективность выделения газа источником 41 газа, например, когда высокие уровни тепла могут замедлять высвобождение газа.
Согласно другой особенности изобретения картридж может иметь выпускное отверстие для газа и выпускное отверстие для среды напитка с одной и той же стороны емкости картриджа. В некоторых вариантах осуществления картридж может дополнительно иметь впускное отверстие для активатора, через которое поступает текучая среда для активации источника газа, и/или впускное отверстие для исходной жидкости, через которое исходная жидкость вводится в емкость для смешивания со средой напитка, с той же стороны емкости, что и выпускное отверстие для газа и выпускное отверстие для среды напитка. За счет такой конструкции может обеспечиваться удобный в обращении и использовании картридж. Например, за счет впускного отверстий(-й) и выпускного отверстия(-й) с одной и той же стороны картриджа может упрощаться средство сопряжения машины для приготовления напитков картриджа. Например, в некоторых случаях картридж может простым способом вставляться или иным способом устанавливаться в машине для приготовления напитков, при этом необходимые соединения выполнены в одной локальной области с одной стороны картриджа.
На фиг. 28-30 проиллюстрирован один из вариантов осуществления картриджа, который содержит выпускное отверстие для газа, выпускное отверстие для среды напитка, впускное отверстие для активатора и впускное отверстие для исходной жидкости, во всех случаях расположенные с одной стороны емкости. Хотя такой картридж может быть сконструирован иначе, в этом варианте осуществления первая и вторая части 46, 47 емкости картриджа образованы парой слоев барьерного материала 79, например, слоистой фольги, которые соединены друг с другом и образуют пару мешков первой и второй частей 46, 47. Разумеется, что емкость может быть сконструирована иначе, например, из формованного пластмассового корпуса, который ограничивает первую и вторую части 46, 47 формы, показанной на фиг. 28. Слои барьерного материала 79 соединены друг с другом и образуют первую и вторую части 46, 47, а также соединены с вкладышем 74, который по меньшей мере частично ограничивает выпускное отверстие 46b для газа, впускное отверстие 46а для активатора, впускное отверстие 47а для исходной жидкости и выпускное отверстие 47b для среды напитка. В этом варианте осуществления вкладыш 74 содержит пару формованных пластмассовых частей, которые не только ограничивают впускные/выпускные отверстия, но также усиливают сцепление барьерных слоев с вкладышем 74. Например, внутренняя часть вкладыша 74 может соединяться с барьерным материалом 79, позволяя подавать в картридж 4 источник 41 газа и среду 42 напитка, а затем может устанавливаться наружная часть вкладыша 47 (которая может ограничивать впускные/выпускные отверстия для сопряжения с машиной для приготовления напитков), закрывающая первую и вторые части 46, 47. Тем не менее, возможны другие конструкции, например, конструкция, в которой вкладыш 74 отсутствует, и с целью формирования впускных/выпускных отверстий при необходимости прокалываются слои барьерного материала 79, или предусмотрен цельный вкладыш 74. В этом варианте осуществления вкладыш 74 закрывает впускные/выпускные отверстия, например, крышкой из фольги, и должен прокалываться, чтобы открыть каждое из впускных/выпускных отверстий. В качестве альтернативы, одно или несколько впускных/выпускных отверстий может содержать уплотнение, которое может вскрываться путем отрывания язычка, отслаивания крышки из фольги от впускного/выпускного отверстия, воздействия на впускное/выпускное отверстие применимым пороговым давлением, чтобы вызвать разрыв или иное вскрытие уплотнения, и т.п.
За счет расположения первой и второй частей 46, 47 рядом друг с другом, как показано на фиг. 28-30, может быть уменьшена площадь поверхности между первой и второй частями 46, 47, и/или снижена ее влагопроницаемость, чтобы уменьшить миграцию влаги из среды 42 напитка во второй части 47 в первую часть 46. Иными словами, если среда напитка содержит влагу (как в случае некоторых концентрированных сиропов), вода может мигрировать из среды 42 напитка в первую часть 46, что может вызывать частичную активацию источника 41 газа (если источник 41 газа активируется водой). Это может создавать затруднения, когда стенка или другой элемент, отделяющий среду 42 напитка от источника 41 газа, является относительно проницаемым. Тем не менее, за счет расположения друг с другом, как показано на фиг. 28-30, может обеспечиваться корректировка ширины уплотнения из барьерного слоя между частями 46, 47 и тем самым регулироваться проницаемость соединения. Для уменьшения миграции влаги между первой и второй частями 46, 47 (или другими частями картриджа) могут использоваться другие конструкции, например, путем выбора материалов, относительных положений первой и второй частей 46, 47 (например, маловероятно, что влага будет перемещаться из среды 42 напитка в источник газа в вариантах осуществления, проиллюстрированных на фиг. 12, 17, например, в силу физического разделения частей), и т.п.
Другой особенностью изобретения, используемой в этом варианте осуществления, является то, что выпускное отверстие 46b для газа содержит канал 46d, который проходит от выпускного отверстия для газа через область для источника газа первой части (т.е. область, где находится источник 41 газа) и фильтр 46с до области для выпуска газа первой части. Хотя в этом варианте осуществления канал 46d образован трубкой, канал 46d может быть образован самими барьерными слоями, например, путем соединения барьерных слоев таким образом, чтобы сформировать канал 46d. Согласно другой особенности изобретения и, как показано на фиг. 28-30, барьерные слои соединены в виде определенной структуры и образуют фильтр 46с, который помогает удерживать вещества источника 41 газа в области для источника газа первой части и позволяет газу проходить в основном через фильтр 46с в область для выпуска газа первой части, откуда газ может поступать в канал 46d и проходить в выпускное отверстие 46b для газа. Хотя барьерные слои 79 могут быть соединены друг с другом различными способами с целью формирования фильтра 46с, в этом варианте осуществления барьерные слои соединены в областях круглой (или другой применимой) формы, которые отстоят друг от друга на соответствующее расстояние и имеют конфигурацию, помогающую препятствовать прохождению вещества источника газа 41 между соединенными областями. Тем не менее, возможны другие конструкции фильтра 46с, например, в виде куска фильтровальной бумаги, гидрофобного нетканого материала, пропускающего газ, но не пропускающего жидкость, или другого элемента, позволяющего газу перемещаться в сторону канала 46d, но не допускающему перемещение веществ источника газа и/или жидкости. Кроме того или в качестве альтернативы фильтру 46с, канал 46d может содержать фильтрующий элемент, такой как фильтр-заглушка в канале 46d, дополнительно помогающий противодействовать выходу веществ источника 41 газа из выпускного отверстия 46b для газа. Согласно другой особенности изобретения канал выпускного отверстия 46b для газа может проходить от низа первой части 46 до верха первой части 46 без использования фильтра 46с. Вместо этого, для предотвращения движения вещества источника 41 газа в сторону верха первой части 46 и поступления в канал 46d может использоваться сила тяжести. В качестве альтернативы, для противодействия поступлению в канал 46d вещества источника 41 газа может использоваться фильтр в канале 46d (такой как упомянутая заглушка). Так, выделяемый газ может поступать в дальний конец канала на верхнем конце первой части 46 и проходить в выпускное отверстие 46b для газа.
Способ, которым соединены друг с другом барьерные слои 79 с целью формирования первой камеры 46, например, с использованием фильтра 46с, может помогать удерживать вещество источника 41 газа в виде неподвижного слоя 41. Иными словами, источник 41 газа может относительно прочно удерживаться, чтобы не позволять ему свободно перемещаться в первую часть 46. Это может способствовать регулируемому смачиванию источника 41 газа, поскольку можно определять распределение источника газа в первой части 46, а взаимодействие активирующей текучей среды с источником является предсказуемым и повторяемым. Источник 41 газа может быть рассчитан на обеспечение свободного перемещения газа через неподвижный слой веществ, например, за счет выбора размера и формы частиц вещества источника газа с целью предотвращения чрезмерно плотной упаковки. В другом варианте осуществления вместо картриджа, прилагающего усилие к источнику 41 газа с целью формирования неподвижного слоя вещества, для этого может прилагаться внешнее усилие к первой части 46. Например, может использоваться рассмотренная выше конструкция с воздушной полостью, чтобы сжимать источник 41 газа в первой части 46 и тем самым предотвращать поток источника 41 газа в первую часть 46. В других вариантах осуществления картриджа, например, как показано на фиг. 24, первая часть 46 может содержать компонент, такой как упругий губчатый материал или проницаемая мембрана, которая размещается сверху источника 41 газа и прикреплена к стенке первой части 46, помогая удерживать источник 41 газа в виде неподвижного слоя.
Другой особенностью изобретения, используемой в этом варианте осуществления, является то, что впускное отверстие 47а для исходной жидкости может содержать канал, входящий во вторую часть 47 и служащий для введения исходной жидкости во вторую часть во множестве мест вдоль канала. Такая конструкция, например, проиллюстрированная на фиг. 30, может помогать лучше распределять жидкость во второй части и смешивать исходную жидкость со средой напитка, которая выходит из второй части 47 через выпускное отверстие 47b для среды напитка. Могут быть предусмотрены средства, помогающие предотвращать поступление среды 42 напитка в канал и в перфорации или другие отверстия в нем, например, чтобы помогать обеспечивать равномерный и предсказуемый поток исходной жидкости во вторую часть 47. Например, перфорированный канал может быть защищен ломкой крышкой, которая отделяет его от среды 42 напитка до использования, но ломается, растворяется или иным способом открывается и пропускает исходную жидкость во вторую часть 47. В другом варианте осуществления канал может содержать заглушку, фильтр или другой компонент, помогающий предотвращать поступление среды напитка в канал и/или его перфорации. Как и канал выпускного отверстия для газа, канал впускного отверстия для исходной жидкости может быть образован барьерными слоями, например, которые могут быть соединены и формировать траекторию, проходящую по длине второй части 47 с множеством выпускных отверстий, помогающих распределять текучую среду во второй части 47. Такие выпускные отверстия могут быть закрыты до использования картриджа, но могут прорываться или иным способом вскрываться при введении исходной жидкости во вторую часть 47. Эта конструкция также может содержать дополнительное средство, позволяющее плоско сжимать вторую часть 47, чтобы вытеснить среду напитка. В еще одном варианте осуществления впускное отверстие 47а для исходной жидкости может содержать двухканальный клапан, например, плоскую, относительно гибкую трубку, которая в сложенном или свернутом виде может размещаться во второй части до использования картриджа. При поступлении исходной жидкости во впускное отверстие 47а двухканальный клапан может развертываться/раскрываться, позволяя исходной жидкости поступать во вторую часть 47. Тем не менее, свернутая/сложенная конфигурация клапана до его развертывания может помогать предотвращать поступление среды напитка во впускное отверстие 47а для исходной жидкости.
Другая особенность изобретения относится к средству, позволяющему сжимать вторую часть 47 или иным способом манипулировать ей посредством внешнего усилия, чтобы вытеснять среду напитка из выпускного отверстия 47b для среды напитка. Это средство может использоваться независимо от того, вводится ли исходная жидкость во вторую часть 47. Например, картридж может быть модифицирован путем исключения впускного отверстия 47а для исходной жидкости, и вместо этого может сжиматься вторая часть 47, чтобы вытеснять среду 42 напитка через выпускное отверстие 47b для среды напитка, например, с целью смешивания с исходной жидкостью снаружи картриджа 4. В качестве альтернативы, вторая часть 47 может сжиматься после введения исходной жидкости во вторую часть 47, например, чтобы помогать удалять жидкость из второй части и уменьшать отекание капель с картриджа, извлеченного из машины для приготовления напитков. В еще одной конструкции держатель картриджа машины для приготовления напитков может прилагать к картриджу усилие, сжимающее вторую часть 47 и вытесняющее среду 42 напитка, но меньшее, чем давление исходной жидкости, вводимой во вторую часть 47. Таким образом, вторая часть 47 может увеличиваться в объеме и вмещать исходную жидкость 2, но после прекращения поступления исходной жидкости 2 держатель картриджа может сжимать вторую часть 47, чтобы преимущественно опорожнить ее содержимое. Держатель картриджа может прилагать сжимающее усилие любым из разнообразных способов, таким как путем использования воздушной полости, к которой прилагается применимое давление воздуха, чтобы сжать картридж в держателе. Усилие, создаваемое воздушной полостью или другим компонентом, может варьировать в время использования картриджа, например, чтобы помогать смешиванию и/или вытеснению среды напитка из второй части 47. Например, давление, прилагаемое к полости, может являться относительно высоким в начальной части цикла приготовления напитка с целью вытеснения среда напитка из второй части 47 и уменьшения объема второй части 47. После этого, давление на полость может быть сброшено или снижено другим способом, чтобы позволить ввести исходную жидкость во вторую часть 47 и увеличить ее объем. И в этом случае давление на полость может быть повышено, чтобы вытеснить смесь жидкости и среды напитка из второй части 47 и уменьшить объем второй части 47. Это периодическое изменение давления на полость может повторяться с целью улучшения смешивания во второй части 47 и/или завершения вытеснения среды 42 напитка. И в этом случае воздушная полость не является обязательной для выполнения этой функции, и могут использоваться другие приспособления, такие как стенка с электроприводом, плунжер, ролик и т.д. Вкратце, к картриджу может прилагаться внешнее усилие до, во время и после введения исходной жидкости, чтобы помогать смешиванию, вытеснению среды напитка и/или уменьшению отекания капель с картриджа после использования.
Как упомянуто выше, схематические изображения системы, проиллюстрированные на фиг. 1-4, отображают лишь несколько из возможных конструкций системы 1 приготовления напитков. Например, на фиг. 31 показано другое схематическое представление системы 1 приготовления напитков, в которой могут использоваться картриджи любых рассмотренных конструкций картридж альтернативной конструкции. В этом варианте осуществления емкость 11 рассчитана на доставку исходной жидкости 2 в контактор 6 путем гравитационной подачи и/или под действием давления газа. Разумеется, что возможны другие конструкции для перемещения жидкости из емкости 11 в контактор 6, например, с использованием насоса. Кроме того, хотя в этом наглядном варианте и других рассмотренных далее вариантах осуществления показан контактор 6, вместо него могут использоваться другие устройства для газирования или растворения газа, такие как бак для газирования. Система 1, показанная на фиг. 31, может действовать следующим образом: могут открываться клапаны V1 и V2, чтобы обеспечить доставку жидкости 2 в первую часть 46 картриджа 4 путем гравитационной подачи через контактор 6. Жидкость 2 может активировать источник 41 газа, который выделяет газ, направляемый в контактор 6. Часть газа, вводимого в контактор 6, может растворяться в находящейся в контакторе 6 жидкости 2, а другая часть газа может направляться в емкость 11. Газ, подаваемый в емкость 11, может повышать давление в емкости 11, заставляя жидкость 2 протекать в сторону контактора 6. Давление в емкости 11 может помогать повышать общую степень газации исходной жидкости, например, путем предварительного газирования воды, поскольку емкость 11 действует как бак для газирования. Повышенная кислотность жидкости 2 в емкости 11 также может помогать уменьшать накопление минеральных отложений и/или рост бактерий в емкости. Давление в емкости 11 может регулироваться путем регулирования количества газа, поступающего в емкость 11, с помощью клапана V3. Кроме того, с помощью клапана V2 может регулироваться количество жидкости 2, поступающей в первую часть 46, и тем самым регулироваться активация источника 41 газа. Клапан V2 может служить для пропускания жидкости 2, содержащей соответствующее количество растворенного газа (например, газированной жидкости 2) во вторую часть 47 картриджа 4 для смешивания со средой 42 напитка. В этом и других вариантах осуществления при желании может быть предусмотрен другой клапан для выпуска газа из растворяющего газ устройства (например, контактора 6). Может быть предусмотрен необязательный клапан V4, открывающийся, чтобы позволять полученному напитку поступать в приготовленный сосуд или другой сосуд 8, и может быть предусмотрен необязательный клапан, открывающийся, чтобы сбрасывать давление газа на стороне для газа контактора 6. Путем подачи в емкость 11 газа, выделяемого источником 41 газа, система может освобождаться от жидкости, например, путем выталкивания газом жидкости из емкости 11, контактора 6 и второй части 47 картриджа 4. Это может помогать предотвращать стекание капель с картриджа 4, когда он извлечен из системы 1, и/или помогать предотвращать застаивание жидкости в системе 1 в период между использованиями. Объем жидкости, используемой для получения напитка, может регулироваться пользователем, например, путем подачи желаемого количества жидкости в емкость 11, или самой системой 1, например, посредством датчика уровня наполнения, который служит для наполнения емкости 11 до применимого уровня, расходомера, который определяет объем воды, доставляемой во вторую часть 47, и т.п.
На фиг. 32 показано другое схематическое представление системы 1 приготовления напитков, которая и в этом случае может использоваться с картриджем любой применимой конструкции. В этом варианте осуществления емкость 11 подает исходную жидкость 2 в контактор 6 под управлением клапана V4. Жидкость 2 может подаваться в контактор 6 под действием силы тяжести, насосом, под действием давления газа и т.д., хотя в этом варианте осуществления применяется сила тяжести. Подача жидкость в источник 41 газа с целью его активации регулируется клапаном V1, который может регулировать поток на основании любой применимой характеристики, такой как истекшее время, измеренное давление газа, измеренный объем в картридже 4 и т.д. Клапан V4 может открываться при подаче соответствующего газа, выделяемого источником 41 газа и направляемого в контактор 6, позволяя теперь газированной жидкости или другой жидкости, содержащей растворенный газ, протекать во вторую часть 47 картриджа 4 для смешивания со средой 42 напитка. И в этом случае жидкость необязательно направляется во вторую часть 47, и вместо этого может направляться в часть картриджа для смесительной камеры или другую область, где среда напитка смешивается с жидкостью 2. В качестве альтернативы, жидкость 2 может поступать непосредственно в сосуд 8, где она смешивается со средой напитка. Клапан V3 может открываться, позволяя напитку вытекать из картриджа 4 в сосуд 8. В соответствующий момент времени, например, до, время или после получения напитка может открываться клапан V5, позволяющий вводить в сосуд 8 лед 2а. Лед 2а может дополнительно служить для охлаждения исходной жидкости 2 в емкости 11 до ее поступления в сосуд 8. В емкости 11 может использоваться фильтр или другой сепаратор льда и исходной жидкости 2, например, чтобы помогать уменьшать бактериальное загрязнение исходной жидкости 2 льдом 2а. Иными словами, лед 2а может храниться в емкости 11 в отсеке, отделенном от жидкости 2, например, проницаемым или непроницаемым барьером, и доставляться в сосуд 8 после открытия клапана V5. Следует также отметить, что любое давление газа в контакторе 6 может сбрасываться с помощью клапана или другого применимого приспособления до, во время или после получения напитка.
На фиг. 33 показано другое схематическое представление системы 1 приготовления напитков, которая, как и в других случаях, может использоваться с любым применимым числом и/или сочетанием особенностей или других признаков изобретения. В этом варианте осуществления в емкости 11 может содержаться объем исходной жидкости 2, соответствующий нескольким напиткам. Таким образом, в системе 1 можно приготавливать множество напитков без необходимости добавления жидкости в емкость 11. Насос 13 и клапан V1 регулируют поток жидкости через контактор 6 и во вторую часть 47 картриджа 4. Источник 41 газа может активироваться любым применимым способом с целью выделения газа, который направляется на сторону для газа контактора 6 под управлением клапана V2. Например, источник 41 газа может выделять газ в ответ на воздействие сверхвысокочастной энергии, тепловой энергии, другого электромагнитного излучения, жидкой воды или водяного пара и т.д. Газ, выделяемый источником 41 газа, может растворяться в находящейся в контакторе 6 жидкости 2, которая затем может смешиваться со средой 42 напитка в картридже 4 или где-либо еще. Клапан V3 может регулировать поток напитка из системы 1, например, через сопло, которое может содержаться в картридже и помогать дополнительно смешивать жидкость и среду напитка, направлять напиток в сосуд 8, аэрировать напиток или формировать пену в напитке и т.д.
Хотя на фиг. 31-33 показано, что вся или преимущественно вся исходная жидкость 2, используемая с целью получения напитка, направляется через картридж 4, возможны другие конструкции. Например, как описано выше, через картридж 4 может направляться только часть жидкости 2, например, для вытеснения среды 42 напитка из картриджа в сосуд 8 (или другую смесительную камеру), а остальная часть жидкости 2 направляется непосредственно в сосуд 8 (или другую смесительную камеру). Кроме того, система 1 может иметь охлаждающий контур, например, содержащий термоэлектрический прибор, холодильное устройство, теплообменник, в котором применяется подаваемый пользователем лед, или другое приспособление для охлаждения исходной жидкости 2 до, во время и/или после растворения газа и/или до, во время и/или после смешивания среды напитка с исходной жидкостью.
На фиг. 34 проиллюстрирован другой наглядный вариант осуществления системы 1 приготовления напитков. В этом варианте осуществления емкость 11 содержит три части, т.е. основную часть 11а, активирующую источник газа часть 11b и часть 11с для предварительного смешивания. Основная часть На емкости изначально может быть заполнена до желаемого уровня, а активирующая источник газа часть 11b и часть 11с для предварительного смешивания могут являться пустыми. В начале цикла получения напитка в основную часть 11а емкости может быть опущен плунжер 11d, в результате чего в активирующую источник газа часть 11b и часть 11с для предварительного смешивания прольется или другим способом будет направлено регулируемое количество исходной жидкости 2. После этого, по мере дальнейшего продвижения плунжера 11d в основную часть 11а емкости плунжер 11d может закупорить основную часть 11а емкости, предотвращая поступление дополнительных количеств жидкости 2 в активирующую источник газа часть 11b и часть 11с для предварительного смешивания. При дальнейшем продвижении плунжера 11d (и открытии клапана V1) жидкость 2 может выходить из основной части На емкости через контактор 6. Кроме того, жидкость 2 может вытесняться из активирующей источник газа части 11b через (открытый) клапан V2 в первую часть 46 картриджа с целью активации источника 41 газа. Клапан V2 может регулировать количество жидкости, проходящей в первую часть 46, например, путем регулирования количества и/или давление выделяемого газа при условии, что по мере перемещения плунжера 11d при закрытом клапане V2 жидкость может выходить из части 11b, чтобы не противодействовать его перемещению. Давление выделяемого источником газа, который поступает в контактор 6, может дополнительно или в качестве альтернативы регулироваться посредством клапана V4. Таким образом, на стороне для газа контактора 6 может поддерживаться желаемое давление газа. Жидкость 2 из части 11с для предварительного смешивания также может вытесняться во вторую часть 47 картриджа 4 для смешивания со средой 42 напитка. Смешивание жидкости и среды может дополняться физическим возмущением веществ во второй части 47, таким как разминание (например, валиком или другим элементом), взбалтывание, встряхивание и т.д. Это может помогать предварительному смешиванию среды 42 напитка и повышать эффективность дальнейшего смешивания с дополнительной исходной жидкостью 2. При открытом клапане V3 предварительно смешанная среда 42 напитка может поступать в смесительное сопло или другую камеру (например, которая может являться частью третьей части 62 картриджа 4 или частью машины для приготовления напитков), при этом в смесительное сопло из контактора 6 также может поступать жидкость 2, содержащая растворенный газ. (Следует отметить, что в этом и других вариантах осуществления клапан V3 может представлять собой клапан, который входит в состав картриджа 4, такой как разрывной клапан, клапан с качающейся головкой, разъемная перегородка и др. Затем смешанная исходная жидкость 2 и среда 42 напитка могут направляться в приготовленный сосуд 8 или другую емкость.)
На фиг. 35 проиллюстрирован другой наглядный вариант осуществления системы 1 приготовления напитков, в котором, как и в рассмотренных выше вариантах осуществления используется одна или несколько особенностей изобретения. В этом наглядном варианте осуществления предусмотрена пара шприцевых насосов 13а, 13b, которые побуждают исходную жидкость 2 протекать из одного насоса 13 через контактор 6 в другой насос 13 и наоборот. Тем самым система 1 может пропускать исходную жидкость 2 через контактор 6 один или несколько раз, например, чтобы по желанию увеличивать количество растворенного газа в исходной жидкости 2. Разумеется, что система 1 может обеспечивать многократное прохождение исходной жидкости 2 через контактор или другое устройство для растворения газа другими способами, например, с помощью одного насоса, который направляет жидкость из емкости 11 через контактор 6 и обратно в емкость 11. Тем не менее, в этом варианте осуществления шприцевой насос 12а рассчитан на всасывание исходной жидкости 2 из сосуда 8 или другой емкости через клапан V1. Таким образом, пользователь может помещать в систему 1 сосуд 8, содержащий исходную жидкость 2 желаемого объема или типа, и система 1 может использовать исходную жидкость 2 из сосуда 8 для получения напитка. Фильтр на клапане V1 или где-либо еще может помогать уменьшать количество бактерий или других микроорганизмов, которые попадают в систему 1, что помогает уменьшать потенциальное загрязнение системы. Кроме того, шприцевой насос 13 или другое насосное приспособление может быть сконфигурировано на всасывание соответствующего объема жидкости 2 из сосуда 8, например, путем регулирования длины хода поршня шприца, измерения потока с помощью расходомера, определения уровня жидкости в насосе или другой емкости и т.д.
При всасывании исходной жидкости 2 в первый шприцевой насос 13а клапан V1 может быть закрыт, а клапан V2 открыт, в результате чего насос 13а может вытеснять жидкость 2 в контактор 6. (Хотя на фиг. 35 показано, что в насосе 13а может находиться газ, а также жидкость 2, иногда в насосе 13а может отсутствовать газ.) В то же время, клапан V2 (или другой клапан) может позволять части жидкости 2 поступать в первую часть 46 картриджа 4, чтобы активировать источник 41 газа. Таким образом, жидкость может растворять газ, выделяемый источником 41 газа, по мере прохождения жидкости 2 через контактор 6. Клапан V3 может быть рассчитан на пропускание жидкости 2 из контактора 6 во второй шприцевой насос 13b для временного хранения в ней. При условии желаемого количества жидкости, переносимой из первого шприцевого насоса 13а во второй шприцевой насос 13b через контактор 6, поток может реверсироваться с помощью второго шприцевого насоса 13b, чтобы вызвать поток через контактор 6 в первый шприцевой насос 13а. Это чередование может повторяться желаемое число раз, например, исходя из показания датчика газирования, с целью достижения желаемой степени газации жидкости 2. По завершении газирования или другого растворения газа клапан V3 может пропускать жидкость 2 во вторую часть 47 картриджа, например, для смешивания со средой 42 напитка и переноса напитка (через открытый клапан V4) в сосуд 8. Система, подобная показанной на фиг. 33, может позволять пользователю задавать степень насыщения напитка углекислым газом или растворения в нем другого газа и может растворять газ в исходной жидкости 2 до установленной степени до или после смешивания среды напитка с исходной жидкостью 2.
Согласно другой особенности изобретения картридж может быть рассчитан на регулирование потока активирующей текучей среды в картридж с целью активации источника газа. Как описано выше, одной из возможностей является регулирование потока активирующей текучей среды в картридж с помощью машины для приготовления напитков. Тем не менее, сам картридж также может помогать регулировать активацию источника газа. Такая конструкция может позволять самому картриджу определять степень насыщения углекислым газом или растворения другого газа, что позволяет различным картриджам определять различные степени растворения газа без необходимости изменения в работе системы. Например, на фиг. 36 схематически показана первая часть 46 картриджа 4, которая содержит регулятор 76 потока в виде клапана (такого как регулятор давления или приводимый в действие давлением клапан). Во впускное отверстие 46а для активатора под заданным давлением может подаваться активирующая текучая среда (например, вода). Когда давление в первой части 46 является приемлемо низким, регулятор 76 потока может открываться, позволяя воде поступать в первую часть 46, что приводит к активации источника 41 газа. Тем не менее, как только давление в первой части 46 достигает порогового уровня, регулятор 76 потока может закрываться, прекращая поток воды в первую часть 46. Это прекращение потока обычно приводит к снижению давление в первой части 46, поскольку газ направляется в контактор или другое растворяющее газ устройство или выпускается, а, когда давление снова падает до приемлемого уровня, регулятор 76 потока может снова открыться. В этом варианте осуществления показано, что регулятор 76 потока содержит пружину, которая принуждает заслонку клапана закрываться, при этом усилие пружины установлено в расчете на обеспечение регулирования применимого давления газа в первой части 46. Тем не менее, возможны другие конструкции, такие как используются в регулирующих давление клапанах, конструкция, в которой под действием высокого давления в первой части 46 часть картриджа увеличивается в объеме, сужая (и тем самым перекрывая) траекторию из впускного отверстия 46а для активатора, и т.п. На фиг. 37 и 38 проиллюстрирован другой наглядный вариант осуществления, в котором картридж 4 содержит регулятор 76 потока, аналогичный показанному на фиг. 36. Тем не менее, в этом варианте осуществления регулятор 76 потока (в частности, вертикальная стойка, действующая как пружинный элемент) взаимодействует с частью машины для приготовления напитков. Так, когда в этом варианте осуществления картридж 4 соответствующим образом установлен в машине для приготовления напитков, может приводиться в действие регулятор 76 потока с целью регулирования активирующего потока текучей среды в картридж. Возможны другие конструкции, аналогичные показанной на фиг. 37 и 38, в том числе конструкции, в которых машина для приготовления напитков регулирует открытие и закрытие регулятора 76 потока в картридж 4. Например, конструкция, показанная на фиг. 37 и 38, может быть модифицирована таким образом, чтобы машина для приготовления напитков перемещала стойку и/или другую часть регулятора 76 потока (такую как заслонка клапана), чтобы побуждать регулятор 76 потока открываться и закрываться. В таком варианте осуществления может использоваться регулятор потока других конструкций, такой как мембранный клапан, откидной клапан, плунжерный клапан и т.д., которым может манипулировать и управлять машина для приготовления напитков.
На фиг. 39-42 проиллюстрирован другой наглядный вариант осуществления конструкции для регулирования активирующего потока текучей среды в картридж. В этом варианте осуществления картридж 4 имеет конструкцию, аналогичную показанной на фиг. 38-30. На фиг. 39 и 40 показана ориентация картриджа, установленного в машине для приготовления напитков. Во впускное отверстие для активатора 46 в картридже входит игла или другой канал для впуска активирующей текучей среды и остается неподвижной во время получения напитка. Кроме того, часть картриджа 4 вблизи верхнего конца зафиксирована относительно иглы для впуска активирующей текучей среды. Когда давление в картридже 4 является относительно низким, дальний конец иглы располагается относительно впускного отверстия для активатора 46 в картридже 4 таким образом, что активирующая текучая среда доставляется в картридж 4. Тем не менее, когда давление в картридже возрастает, картридж увеличивается в объеме, отделяя впускное отверстие 46а для активатора от иглы. В результате этого перемещения поток активирующей текучей среды прекращается и не возобновляется, пока давление в картридже не упадет, и картридж не займет ориентацию, показанную на фиг. 39. На фиг. 41 и 42 показана одна из конструкций иглы для впуска текучей среды и впускного отверстия 46а для активатора в этом варианте осуществления. Игла имеет отверстие сбоку, и, когда она входит картридж 4, открывается траектория для потока активирующего текучей среды. Тем не менее, при извлечении иглы из впускного отверстия 46а для активатора траектория блокируется, прекращая поток активирующей текучей среды. Возможны другие конструкции открытия и закрытия траектории для потока активирующей текучей среды в зависимости от перемещения картриджа, такие как клапан во впускном отверстии 46а для активатора, который открывается и закрывается в зависимости от перемещения картридж или изменения давления, и т.п.
На фиг. 43 и 44 показана другая конструкция для управления регулированием активирующей текучей среды. В этом варианте осуществления картридж также имеет конструкцию, аналогичную показанной на фиг. 28-30. Когда активирующая текучая среда подается в картридж, и источник газа активируется (как показано на фиг. 43), картридж генерирует газ, вызывающий нарастание давления и увеличение картриджа 4 в размере (как показано на фиг. 44). Увеличение в размере по меньшей мере одной части картриджа может приводить в действие переключатель или другой датчик 51, который побуждает контроллер 5 системы прекращать поток активирующей текучей среды в картридж 4. Когда давление снижается, картридж может уменьшаться в размере, и переключатель или другой датчик 51 отключается, позволяя потоку активирующей текучей среды возобновляться, если это уместно.
На фиг. 45 проиллюстрирован еще один вариант осуществления конструкции, аналогичной показанной на фиг. 28-30. Тем не менее, в этом варианте осуществления канал 46d выпускного отверстия для газа и канал 47а впускного отверстия для исходной жидкости в обоих случаях образованы соответствующими линиями сплавления, соединяющими слои барьерного материала 79. Иными словами, каналы выпускного отверстия для газа и впускного отверстия для исходной жидкости, ведущие в первую и вторую части 46, 47, соответственно, образованы только барьерными слоями 79 и не содержат трубки или другой структуры. В результате, поток активирующей текучей среды и/или исходной жидкости в картридж может регулироваться путем сужения картриджа 4, чтобы закрывать одно или оба впускных отверстия 46а, 47а. Подразумевается, что аналогичным образом может регулироваться выпуск газа и/или среды напитка из картриджа. Регулирование потока может быть основано на любом применимо критерии, таком как измеренное давление газа, истекшее время, обнаруженное перемещение картриджа или частей картриджа (например, в результате повышения давления в картридже) и т.п.
На фиг. 46 проиллюстрирован еще один наглядный вариант осуществления регулирования потока активирующей текучей среды в картридж. В этом варианте осуществления картридж 4 сконструирован, как показано на фиг. 23, а его первая часть 4 имеет гибкую стенку или другой элемент. В результате, когда давление в первой части 46 достигает порогового уровня или превосходит его, гибкая стенка может выгибаться наружу. Перемещение картриджа стенка или другого элемента может обнаруживаться системой 1 приготовления напитков, например, переключателем или другим датчиком 51. В ответ контроллер 5 может прекращать поток активирующей текучей среды в картридж 4, пока в первой части 46 не снизится давление, и подвижная часть картриджа не втянется или иначе не переместиться, что укажет на соответствующее падение давления. Хотя в этом варианте осуществления подвижная часть, служащая индикатором давления в первой части, содержит гибкую стенку, возможны другие конфигурации, такие как подвижный поршень или плунжер и т.д.
На фиг. 47 и 48 проиллюстрирован еще один вариант осуществления регулирования активирующей текучей среды в картридже. В этом варианте осуществления картридж содержит регулятор 76 потока в виде клапана, который может закрывать путем его сужения клапанным приводом 81 системы 1 приготовления напитков. В этом варианте осуществления давление в картридже может определяться датчиком 51, который измеряет давление на линии, ведущей от первой части 46. Если давление является приемлемо высоким, система 1 может побуждать клапанный привод 81 перемещаться, чтобы сужать клапан регулятора 76 потока и закрывать его. При давлении на пороговом уровне или ниже клапанный привод 81 может позволять клапану открываться. Хотя в этом варианте осуществления клапан регулятора 76 потока представляет собой относительно простую структуру, в которой часть картриджа 4 может перемещаться и перекрывать траекторию (например, как в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 45), возможны другие конструкции, такие как клапаны с подвижными заслонками, плунжерами или другими структурами, которые могут приводиться в действие клапанным приводом. Например, регулятор 76 потока может содержать мембранный клапан, непроницаемая мембрана которого может перемещаться в сторону отверстия и от него, чтобы регулировать поток в первую часть 46.
На фиг. 49 и 50 проиллюстрирован один из вариантов осуществления, в котором картридж 4 может регулировать поступающий в него поток активирующей текучей среды независимо от машины для приготовления напитков, например, как показано на фиг. 36. В этом варианте осуществления картридж содержит регулятор 76 потока с клапаном, который может открываться и закрываться под действием давления в первой части 46. Так, регулятор 76 потока может содержать клапан типа регулятора давления, который автономно регулирует давление в первой части 46, поддерживая его в желаемом интервале. Как показано на фиг. 49, поскольку давление в первой части находится в желаемом интервале и ниже его, клапан открыт и пропускает поток активирующей текучей среды в первую часть 46. Как показано на фиг. 50, поскольку давление в первой части 46 превысило желаемый интервал, давление с правой стороны клапана (которая с возможностью движения текучей среды соединена с первой частью 46) заставляет клапан перемещаться влево, прекращая поток активирующей текучей среды. В некоторых вариантах осуществления давление в первой части, регулируемое регулятором 76 потока, может изменяться в зависимости от давления поступающей активирующей текучей среды. Иными словами, регулятор 76 потока может быть сконструирован таким образом, чтобы давление активирующей текучей среды влияло на работу клапана, например, в одном из случаев, чтобы давление в первой части 46 превосходило давление поступающей активирующей текучей среды, позволяя клапану регулятора потока закрываться и прекращать поток. Эта конструкция может позволять использовать в системе 1 различные картриджи под различными давлениями газа в первой части 46, например, путем корректировки давление поступающей активирующей текучей среды. Тем не менее, в других вариантах осуществления, регулятор 76 потока может действовать независимо от давления активирующей текучей среды, и колебания давления активирующей текучей среды давление не оказывают влияния на регулируемое давление в первой части 46. Такая конструкция может быть полезна, например, когда насос, подающий активирующую воду, имеет переменное давление, и/или желательно, чтобы на регулирование давления в картридже влияло давление окружающей среды, как в случае, когда при эксплуатации системы 1 в условиях на уровне моря требуется более высокое давление газа, а при эксплуатации на возвышенности требуется более низкое давление. Возможные конфигурации клапана регулятора 76 потока в целом известны из техники, и подробно не описаны в изобретении. Кроме того, регулятор 76 потока может действовать в двухпозиционном режиме (включения/выключения) или может обеспечивать переменные скорости потока.
Согласно другой особенности изобретения картридж может содержать фильтр в первой и/или второй частях, отделяющий впускное отверстие выпускного отверстия первой и/или второй частей. Например, фильтр может размещаться в первой части картриджа, чтобы помогать противодействовать выходу веществ источника газа из первой части. Фильтр может размещаться во второй части картриджа, чтобы помогать предотвращать забивание выпускного отверстия относительно крупными, нерастворенными частицами, помогать предотвращению бактериального загрязнения напитка (например, когда исходная жидкость содержит микроорганизмы, которые могут отфильтровываться из исходной жидкости до ее использования в напитке) и/или помогать распределению исходной жидкости во второй части (например, чтобы способствовать растворению).
На фиг. 51 показан картридж, конструкция которого сходна с показанной на фиг. 45, но в этом варианте осуществления содержит фильтр 46с в первой части и фильтр 77 во второй части 47. Хотя в этом варианте осуществления фильтр 46с и 77 образованы одним фильтрующим элементом, который охватывает первую и вторую части 46, 47, возможны другие конструкции, такие как отдельные фильтрующие элементы для каждой части. Фильтр 46с может ограничивать поступление веществ источника газа во выпускное отверстие 46b для газа, а фильтр 77 может помогать уменьшению бактериального загрязнения среды напитка и напитка и/или помогать распределению потока исходной жидкости по большей площади поверхности среды напитка. На фиг. 52-54 показана другая наглядная конструкция фильтра, используемого в картридже, таком как показан на фиг. 51. В этом варианте осуществления между слоями барьерного материала 79 помешается слой перфорированного или иного применимого проницаемого материала, в результате чего впускное отверстие 46а для активатора отделено проницаемым материалом (который образует фильтр 46с в первой части 46) от выпускного отверстия 46b для газа, а впускное отверстие 47а для исходной жидкости отделено проницаемым материалом (который образует фильтр 77 во второй части 47) от выпускного отверстия 47b для среды напитка. Это является лишь одним из нескольких возможных вариантов осуществления фильтров 46с и 77, которые могут быть сформированы другими способами. На фиг. 53 и 54 показано, как фильтры 46с и 77 разделяют впускные и выпускные отверстия в соответствующих первой и второй частях 46, 47. На фиг. 53 видно, как фильтр 77 обеспечивает пространство, в котором исходная жидкость может поступать во вторую часть 47, проходить через фильтр 77 и равномерно смачивать среду 42 напитка. На фиг. 54 видно, как фильтр 46с обеспечивает относительно большую площадь поверхности выделяемого газа для прохождения через фильтр 46с в выпускное отверстие 46b для газа.
На фиг. 55 показан вид в перспективе, иллюстрирующий, как цельный проницаемый материал может образовывать фильтры 46с и 77 в картридже, такие как показаны на фиг. 52-54. Видно, что проницаемый материал способен проходить по зигзагообразной траектории относительно впускных отверстий 46а, 47а и выпускных отверстий 46b, 47b в первой и второй частях 46, 47. Для удержания проницаемого материала в положении, показанном на фиг. 55, проницаемый материал может быть соединен с вкладышем 74 и/или барьерным материалом 79, чтобы не перекрывать впускные/выпускные отверстия.
Как описано выше, картридж может быть сконфигурирован на возможность взаимодействия с ним пользователя с целью определения одной или нескольких характеристик приготавливаемого напитка. Например, пользователь может взаимодействовать с картриджем, чтобы определять степень газации, сладость напитка, количество среды напитка для использования при приготовлении напитка, и т.п. На фиг. 56 и 57 показан картридж, конструкция которого сходна, с показанной на фиг. 45, но содержит зажим 78, способный захватывать картридж 4, чтобы ограничивать количество среды 42 напитка, которое может использоваться с целью получения напитка. Зажим 78 может перемещаться относительно картриджа, обеспечивая плавно регулируемое количество среды напитка, которое может использоваться. Аналогичное приспособление может использоваться для определения степени газации, например, путем определения части источника газа, подвергаемой воздействию активирующей текучей среды. Разумеется, что зажим 78 является лишь одним из примеров того, как пользователь может взаимодействовать с картриджем с целью определения характеристик напитка. Например, картридж может содержать один или несколько отрывных язычков, регулируемых ползунов, отверстий или других элементов, которые могут удаляться или закрываться и т.д. и могут регулироваться пользователем. Контроллер 5 системы может распознавать отрегулированный элемент и соответствующим образом управлять системой 1. В качестве альтернативы, отрегулированный элемент картриджа может сам непосредственно управлять работой системы. Например, оторванный язычок картриджа может приводить в действие переключатель, который блокирует доставку активирующей текучей среды в картридж и тем самым принуждает машину изготовить нешипучий (или негазированный) напиток.
Согласно другой особенности изобретения картридж может содержать канал для выпуска напитка, который выходит из картриджа, например, в направлении или доходит до сосуда или другого сосуда пользователя. Такой выступающий выпускной канал может помогать разливать напиток в сосуд, не разбрызгивая его, уменьшать потери углекислого газа или других растворенных газов и/или уменьшать контакт напитка с машиной для приготовления напитков. В одном из наглядных вариантов осуществления картридж может содержать двухканальный клапан, который имеет две плоские удлиненные мембраны, уплотненные по длине с противоположных краев. Двухканальный клапан может складываться или свертываться, и под действием давления складок или контактов в свернутом положении клапан при необходимости закрывается. В одном из вариантов осуществления может использоваться пленка из относительно легкого материала, например, помогающая обеспечивать соответствующее уплотнение, когда клапан свернут или сложен. Когда к внутреннему концу двухканального клапана прилагается давление, он может развернуться/раскрыться и приобрести удлиненную форму. При переходе двухканального клапана в дозирующую конфигурацию может вскрываться любое уплотнение, образуемое клапаном в сложенном состоянии, и через клапан может протекать напиток. Клапан может быть рассчитан на обеспечение плавного потока напитка через сужающийся канал, что потенциально снижает риск турбулентности и потери газации до дозирования. В других вариантах осуществления картридж может содержать более жесткий выпускной канал, который выходит из картриджа и доставляет напиток в направлении сосуда пользователя. Например, при повышении давления в картридже из него может выходить выдвижная трубка. При желании на траектории выпуска напитка может быть предусмотрено дополнительное смешивание, например, за счет формы соединений двухканального клапана, делающих траекторию извивающейся или содержащих препятствия для усиления смешивания. Кроме того, поскольку двухканальный клапан может становиться плоским после доставки напитка, например, за счет упругости материала, из которого он изготовлен, побуждающего клапан сворачиваться, в выпускном отверстии может отсутствовать напиток или оставаться небольшое количество напитка по меньшей мере по сравнению с цилиндрическим канал такой же длины. В результате, может сокращаться утечка из картриджа после использования и тем самым уменьшаться загрязнение.
Согласно другой особенности изобретения картридж (например, часть для смесительной камеры) может содержать смеситель или другую подвижную часть, которая взаимодействует со средой напитка и/или исходной жидкостью, усиливая смешивание напитка. Например, подвижная часть, такая как вибратор, вращающаяся лопасть или другой элемент, может запускаться путем взаимодействия с потоком среды напитка или исходной жидкости. Согласно другому варианту осуществления подвижная часть приводится в действие внешним устройством, таким как безредукторный вал электродвигателя, связанного с машиной для приготовления напитков, магнитная муфта, обеспечивающая бесконтактное перемещение смесителя или другой подвижной части, пневматический или гидравлический привод, обеспечивающий перемещение текучей среды в картридж для приведения в действие смесителя, и т.п.
На фиг. 58-60 показан картридж 4 в собранном виде, сбоку и сверху согласно другому наглядному варианту осуществления с использованием одной или нескольких особенностей изобретения. Как показано на фиг. 58, в этом варианте осуществления картридж 4 содержит емкость с первой частью 46 и второй частью 47, которые могут быть сконструированы таким образом, чтобы крышки 45а, 45b частей 46, 47 прилегали друг к другу. Например, первая часть 46 может быть сконструирована таким образом, что часть крышки 45а утоплена под верхним краем обода 462 первого вмещающего элемента 461 первой части 46. Обод 472 второго вмещающего элемента 471 второй части 47 быть рассчитан на то, чтобы вставляться в углубление и входить в зацепление с ободом 462, чтобы соединять первую и вторую части 46, 47 друг с другом. Например, обод 462 может содержать канавку, в которую входит обод 472, в результате чего первая и вторая части 46, 47 разъемно соединяются друг с другом за счет посадки с натягом, например, чтобы пользователь мог вручную без инструментов разъединять первую и вторую части 46, 47. В качестве альтернативы, первая и вторая части 46, 47 могут быть соединены друг с другом в собранном положении, показанном на фиг. 58, клеем, оберточной пленкой, полосой дающего усадку материала в месте сочленения первой и второй частей 46, 47, куском ленты, которая проходит от первой части 46 до второй части 47, и т.д.
Так, согласно одной из особенностей изобретения первая и вторая части 46, 47 могут быть сконструированы таким образом, что картридж имеет плоскость, под которой расположена первая часть 46 и над которой расположена вторая часть 47. В этом случае плоскость картриджа может являться параллельной части крышки 45а, 45b, которая ограничивает ее, или может являться параллельной плоскому участку части крышки 45а или 45b. Первая и вторая части 46, 47 могут использоваться в машине для приготовления напитков в собранном виде или могут перемещаться относительно друг друга, например, отдельно друг от друга при использовании в машине для приготовления напитков. Как описано выше, первая и вторая части 46, 47 могут иметь различные ориентации для взаимодействия с машиной для приготовления напитков, например, находиться рядом друг с другом, как показано на фиг. 59. В этом варианте осуществления первая и вторая части 46, 47 не соединены, но первая и вторая части 46, 47 могут быть соединены фалом или другой структурой, например, такой как показана на фиг. 6-8. Такое соединение может помогать ориентировать части 46, 47 надлежащим образом для взаимодействия с системой приготовления напитков.
Согласно другой особенности изобретения первая и вторая части 46, 47 разделены непроницаемым барьером, например, крышкой 45а или крышкой 45b, которые в этом варианте осуществления в обоих случаях являются непроницаемыми (хотя это и необязательно). Кроме того, как показано на фиг. 60, в крышках 45а, 45b первой и второй частей 46, 47 может размещаться прокалывающий элемент для впуска и/или выпуска газа или других текучих сред. Например, крышка 45а может иметь впускную область 451, рассчитанную на прокалывание прокалывающим элементом (например, иглой, лопастью и т.д.) для впуска активирующей воды, водяного пара или другой текучей среды в первую часть 46, чтобы побуждать источник 41 газа высвобождать двуокись углерода или другой газ. Крышка 45а также может иметь выпускную область 452, рассчитанную на прокалывание с целью выпуска газа или другой текучей среды из первой части 46. Тем не менее, как упомянуто выше, крышка 45а может прокалываться в одном и том месте для впуска и выпуска текучей среды, или может вообще не прокалываться, например, когда крышка 45а содержит заданное отверстие для впуска/выпуска, или другие области первого вмещающего элемента 461 прокалываются снизу, сбоку стенку или где-либо еще.
Крышка 45b может иметь впускную область 451, рассчитанную на прокалывание для впуска активирующей воды, газа или другой текучей среды и смешивания со средой 42 напитка или для вытеснения среды 42 из второй части 47, например, через проколотое отверстие внизу второй части 47 и смешивания с исходной жидкостью в сосуде пользователя, смесительной камере и т.д. Вторая часть 47 также может содержать фильтрующий компонент 48b, помогающий предотвращать контакт среды 42 напитка с прокалывающим элементом, который прокалывает крышку 45b. Фильтрующий компонент 48b может содержать гидрофобную мембрану, кусок фильтровальной бумаги или другой применимый компонент и может быть прикреплен к крышке 45b или другой части второго вмещающего элемента 471. За счет предотвращения контакта среды 42 напитка с прокалывающим элементом может уменьшаться или устраняться нежелательное загрязнение прокалывающего элемента. В качестве альтернативы или дополнительно, прокалывающий элемент (используемый для прокалывания впускного и/или выпускного отверстия в первой или второй части 46, 47) может извлекаться из машины для приготовления напитков (например, для очистки или замены в машине). Другой возможностью является выполнение второй части 47 таким образом, чтобы она сжималась, сминалась или имела подвижную стенку (такую как крышка 45b или вмещающий элемент 471 боковой стенки) для вытеснения среды 42 напитка из второй части 47, например, через прорываемое или ломкое выпускное отверстие или проколотое отверстие. Например, крышка 45b может давить сверху вниз, как показано на фиг. 59, в результате чего среда 42 напитка вытесняется из второй части 47, например, через отверстие внизу второй части 47. Такое давление может обеспечиваться с помощью плунжера или поршня машины для приготовления напитков, который давит вниз на крышку 45b, сминая вторую часть 47 и вытесняя среду напитка.
Крышка 45а (или крышка 45b) может иметь отрывной язычок (например, как показано на фиг. 60), помогающий пользователю извлекать крышку 45а для утилизации или в других целях. Например, пользователь может пожелать извлечь крышку 45а из первого вмещающего элемента 461 с целью удаления источника 41 газа после использования. Источник 41 газа может размещаться в проницаемом мешке или другой емкости, такой как сетчатый мешок из пластика, мешок из фильтровальной бумаги и т.д. Этот мешок может помогать препятствовать выходу частиц источник 41 газа первой части 46 и/или облегчать извлечение и удаление/утилизацию веществ источника 41 газа в первой части 46. Мешок также может помогать ориентировать или задавать положение источника 41 газа в первой части 46, например, удерживать источник 41 газа на удалении от крышки 45а (во избежание контакта с прокалывающим элементом), размещать источник 41 газа с целью оптимального или желаемого впуска активирующей жидкости (например, размещать источник 41 газа в слоях или отделения для избирательного смачивания) и т.п.
На фиг. 61 и 62 проиллюстрирован другой наглядный вариант осуществления картриджа 4 с использованием одной или нескольких особенностей изобретения. В этом наглядном варианте осуществления аналогично варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 58, первая и вторая части 46, 47 могут размещаться с противоположных сторон плоскости, такой как плоскость, параллельная крышкам 45а, 45b первой и второй частей 46, 47 и проходящая через них или между ними. Как отмечено выше, термины "над" и "под" используются для удобства, и, поскольку картридж 4 может быть перевернут относительно положения, показанного на фиг. 61, в этом случае можно сказать, что вторая часть 47 находится "над" плоскостью, а первая часть 46 находится "под" плоскостью. Первая и вторая части 46, 47 могут быть соединены друг с другом частями крышек 45а, 45b, соединителем 45 с или другим элементом. Так, первая и вторая части 46, 47 могут перемещаться относительно друг друга из положения, показанного на фиг. 61, в такое положение, как показано на фиг. 62, например, для введения в машину для приготовления напитков и взаимодействия с ней. Соединитель 45 с или другая часть крышки 45 (или картриджа 4) может быть снабжен идентификатором, таким как штриховой код, радиометка или другое устройство, которое может считываться системой приготовления напитков и использоваться для управления работой системы, например, для регулирования степени газации, объема напитка и т.д. Как и в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 58-60, первая часть 46 может иметь крышку 45а, прокалываемую в одном или нескольких для впуска активирующей текучей среды и/или высвобождения газа с целью газирования или в других целях. Разумеется, что первая часть 46 может служить для активации источника 41 газа и высвобождения газа любым применимым способом, описанным в изобретении, таким как впуск активирующей текучей среды и/или высвобождение газа через область первой части 46 напротив крышки 45а (например, низ первой части 46 при ориентации, проиллюстрированной на фиг. 62). Как и в других вариантах осуществления, первая часть 46 может изготавливаться из любого применимого материала или сочетания материалов, такого как капсула из металлической (например, алюминиевой) фольги.
Аналогичным образом, вторая часть 47 может быть сконструирована множеством различных способов, но в этом варианте осуществления таким образом, что стенка 47а второй части 47 может перемещаться, в результате чего среда 42 напитка вытесняется из второй части 47. Например, стенка 47 может содержать лист гофрированного материала (такой как лист алюминиевой фольги с множеством ступеней в виде концентрических круглых колец), который может сдавливаться снизу (как показано стрелками 200 на фиг. 61), в результате чего стенка 47а сплющивается в направлении крышки 45b (крышка 45b и верхний обод стенки 47а соответствующим образом удерживаются, например, камерой машины для приготовления напитков). Перемещение стенки 47а может вызывать повышение давления, например, во второй части 47, в результате чего прорываемое уплотнение вскрывается и высвобождает среду 42 напитка в направлении по стрелке 202. Разумеется, что вместо использования прорываемого или ломкого уплотнения с целью формирования отверстия для выпуска среды 42 напитка может прокалываться стенка 47а. В другом наглядном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 63, вторая часть 47 может содержать внутренний прокалывающий элемент 203 для прокалывания стенки 47а и формирования выпускного отверстия для среды 42 напитка. Например, прокалывающий элемент 203 может быть сконструирован таким образом, что под действием усилия, прилагаемого к крышке 45а в направлении по стрелке 204, прокалывающий элемент 203 может перемещаться вниз и прокалывать стенку 47а. При этом необязательно прокалывается крышка 45а. В одной из конструкций, в которых крышка 45а прокалывается, во вторую часть 47 может вводиться газ, исходная жидкость или другая текучая среда для вытеснения среды 42 напитка из отверстия в стенке 47а. Подразумевается, что внутренний прокалывающий элемент может использоваться в других описанных вариантах осуществления, таких как проиллюстрированные на фиг. 58-60 варианты осуществления, и может использоваться в первой части 46 картриджа 4.
Стенка 47а может быть сконструирована таким образом, что при нажатии в направлении по стрелкам 200 на фиг. 61 сначала могут сплющиваться внешние по радиусу участки стенки 47а, а затем внутренние по радиусу участки стенки 47а в направлении центра стенки 47а. Это может помогать вытеснять среду 42 напитка в радиальном направлении внутрь и наружу их выпускного отверстия. В других вариантах осуществления стенка 47а может быть сконструирована без гофров или иначе без учета того, как сплющивается стенка 47а. Вместо этого стенка 47а может просто перемещаться в сторону крышки 45b, а среда 42 напитка может вытесняться из второй части 47 без регулирования потока во второй части 47. При перемещении стенки 47а вплотную к крышке 45b из второй части 47 может вытесняться большая часть или вся среда 42 напитка.
На фиг. 64 проиллюстрирован другой наглядный вариант осуществления, в котором вторая часть 47 картриджа 4 выполнена в виде мешка с торцевым угловым соединением, например, из листовой алюминиевой фольги или другого металла или пластмассы. Такие мешки хорошо известны в области упаковывания пищевых продуктов, и в этом варианте осуществления показано, что область углового соединения второй части 47 обращен вверх. С боковой (нижней) стороны мешка напротив вставок расположено выпускное сопло 47b, которое может содержать прорываемую перегородку или другое выпускное приспособление, открывающееся, когда вторая часть 47 сжимается, или происходит иное повышение давления в отделении, в котором размещается среда 42 напитка. В одном из вариантов осуществления вторая часть 47 может сжиматься под действием давления воздуха или другого газа, который вводится в закрытую камеру, в которой размещается вторая часть 47. Воздушный насос, источник сжатого газа, газ, выделяемый первой частью 46, или другое приспособление могут обеспечивать давление газа в закрытом отделении, и это давление снаружи прилагается ко второй части 47. Так, вторая часть 47 может иметь стенку, например, область мешка, образующего вторую часть 47, которая перемещается и заставляет среду напитка выходить из второй части 47. Снаружи камеры, в которую подают давление, может находиться, например, сопло 47b, и среда 42 напитка, вытесняемая из сопла 47b, может поступать в смесительную камеру, сосуд пользователя и т.д. Сопло 47b может содержать распылительные отверстия или другие элементы, помогающие формировать мелкие капельки или потоки среды 42 напитка, например, для облегчения смешивания.
Согласно одной из особенностей изобретения по меньшей мере область первой части 46 может входить в угловое соединение второй части 47. Например, угловое соединение может иметь форму частично эллипсоидной полости, в которую может входить первая часть 46, которая может иметь дополняющую форму. В одном из вариантов осуществления первая часть 46 может целиком входить в угловое соединение и образовывать поверхность или основание картриджа 4, в результате чего картридж может вертикально размещаться на плоской поверхности, опираясь на первую часть 46. Например, когда первая часть 46 входит в угловую полость второй части 47, крышка 45 первой части 46 может обеспечивать плоскую поверхность сверху картриджа 4, и картридж 4 может переворачиваться и размещаться на столе, опираясь на первую часть 46. Тем не менее, это необязательно, и первая часть 46 может выступать из угловой полости второй части 47, например, образуя куполообразную верхнюю поверхность. Когда первая часть 46 по меньшей мере частично входит в угловую полость, обод 462 первой части 46 путем обжатия прижат или иным способом может быть прикреплен к ободу 472 второй части 47 для соединения друг с другом первой и второй частей 46, 47. Как и в других вариантах осуществления, первая часть 46 может содержать области 451, 452 впуска и/или выпуска, рассчитанные на прокалывания для впуска и/или выпуска потоков.
Как упомянуто выше, вторая часть 47 может сжиматься или сплющиваться и высвобождать среду 42 напитка. В этом время на первую часть 46 может воздействовать сжимающее усилие, такое как давление воздуха, перемещение навстречу друг другу противоположных стенок камеры, между которыми находится вторая часть 47, и т.д., или первая часть 46 может по меньшей мере частично изолироваться от сжимающего усилия. Например, в приемнике картриджа машины для приготовления напитков может зажиматься обод 462 первой части 46, в результате чего вокруг второй части 47 может формироваться герметичная камера, расположенная под ободом 462. Эта конструкция может помогать уменьшать или исключать сжимающее усилие, воздействующее на первую часть 46.
На фиг. 65 показан другой наглядный вариант осуществления картриджа. В этом варианте осуществления картридж 4 содержит цилиндрическую емкость, первая часть 46 которой расположена с одной стороны (в верхней области) емкости, а вторая часть 47 расположена с противоположной стороны (нижней области). Первая и вторая части 46, 47 могут быть разделены стенкой, например, которая обеспечивает воздухонепроницаемое пространство для размещения среды 42 напитка. Первая часть 46 может прокалываться с целью впуска в нее активирующей жидкости и/или выпуска из нее газа, или может быть сконструирована иначе, как описано выше. Тем не менее, в этом варианте осуществления вторая часть 47 изначально рассчитана на хранение газа под действием давления в воздухонепроницаемом пространстве со средой 42 напитка, и, когда выпускной клапан 47b открывается (например, при перемещении части клапана относительно второй части 47), сжатый газа расширяется и заставляет среду 42 напитка проходить через клапан 47b и выходить из второй части 47. Таким образом, в машине для приготовления напитков с использованием картриджа 4 во вторую часть 47 не требуется вводить газ, жидкость или другую текучую среду с целью вытеснения среды 42 напитка. Вместо этого, когда клапан 47b открывается, что может автоматически обеспечиваться машиной или пользователем, происходит дозирование среды 42 напитка. В одном из альтернативных вариантов осуществления сжатый газ может поступать во вторую часть 47 из первой части 46, например, стенка, разделяющая первую и вторую части 46, 47, может являться проницаемой, при этом по меньшей мере первая часть 46 находится под соответствующим давлением, и газ, генерируемый источником 41 газа, может протекать во вторую часть 47 и тем самым создавать избыточное давление во второй части 47 для дозирования среды 42 напитка. В качестве альтернативы, сжатый газ может вводиться во вторую часть 47 машиной для приготовления напитков, например, посредством прокалывающей иглы, отверстия или другого механизма.
Пример 1
Для определения высвобождающих свойств адсорбента двуокиси углерода использовали гранулы цеолита натрия 13Х размером 8×12 (такие как предлагаются на рынке компанией UOP MOLSIV Adsorbents). Поместили гранулы в керамический сосуд и обожгли в печи Vulcan D550 производства компании Ceramco. Повысили температуру в печи с гранулами до 550°С со скоростью 3°С/мин и поддерживали ее в течение 5 часов с целью обжига и получения гранул для насыщения двуокисью углерода.
Извлекли гранулы из печи и немедленно перенесли с металлическую емкость, оснащенную плотно пригнанной крышкой и впускными и выпускными отверстиями для циркуляции газа. Заполнили емкость с гранулами газообразной двуокисью углерода и создали в ней избыточное давление 15 фунтов/кв. дюйм. (Тем не менее, следует отметить, что эксперименты проводились при давлении 5-32 фунтов/кв. дюйм.) Поддерживали давление в камере в течение 1 часа. В течение этого времени продували камеру каждые 15 минут. По истечении этого времени гранулы адсорбировали определенное количество газа.
Использовали 30 грамм образца насыщенный двуокисью углерода цеолита 13Х и лабораторный сосуд, наполненный 250 мл воды при комнатной температуре 22°С. Помести лабораторный сосуд и воду на весы, которые обнулили. Затем добавили в лабораторный сосуд 30 грамм насыщенного двуокисью углерода цеолита, и определили, как изменялся вес с течением времени. Было установлено, что изменение веса стало приблизительно устойчивым через 50 секунд, и гранулы потеряли около 4,2 г (14%) веса вследствие высвобождения двуокиси углерода. Разумеется, что часть двуокись углерода могла раствориться в воде.
Пример 2
Получили насыщенный двуокисью углерода цеолит 13Х по Примеру 1. Затем поместили 30 грамм образца насыщенного двуокисью углерода цеолит в металлическую камеру с впускным отверстием для воды внизу и выпускным отверстием для газа сверху. Камера с частицами цеолита имела размер 34×34 мм в поперечном сечении и содержала два металлических дисковых фильтров с 64 отверстиями диаметром 1/16 дюйма для задержания частиц цеолита. Затем налили на дно камеры водопроводную воду перпендикулярно поперечному сечению со средней скоростью потока 60 мл/мин. Выделявшийся газ выходил через верхнее выпускное отверстие.
Измеряли давление газа в камере с помощью манометра, и регулировали его с использованием игольчатого клапан на выпускном отверстии для газа. Путем ручного регулирования игольчатого клапана поддерживали давление в камере 35 фунтов/кв. дюйм в течение периода воздействия воды в камере на насыщенный двуокисью углерода цеолит. После того, как в клапане было задано рабочее давление, аналогичным образом многократно использовали в системе образцы насыщенного двуокисью углерода цеолита.
Пример 3
Получили насыщенный двуокисью углерода цеолит 13Х по Примеру 1. Затем поместили 30 грамм насыщенного двуокисью углерода цеолита в полужесткий картридж объемом 50 мл из слоистого полистирола-полиэтелена-EVOH, которую с нагревом укупорили крышкой из фольги. Затем поместили укупоренный картридж с цеолитом в герметичную металлическую камеру и прокололи сверху и снизу.
Налили на дно картриджа водопроводную воду, поток которой регулировали соленоидным клапаном. Солеонидный клапан приводился в действие переключателем давления, соединенным с верхним выпускным отверстием для газа в камере картриджа. В ходе трех различных испытаний в переключателе давления были установлены три различных рабочих давления 5, 22 и 35 фунтов/кв. дюйм. Затем вводили получаемый при установленных давлениях газ через отверстие в внетрубное пространство гидрофобного мембранного контактора (минимодуль 1×5,5 производства компании Liquicel, Шарлотт, шт. Северная Каролина, США). Закупорили другое отверстие внетрубного пространства, чтобы предотвратить выход газа. Осуществляли циркуляцию воды из емкости, содержащей 400 мл воды и приблизительно 50 г льда, через контактор и обратно в емкость (например, как показано на фиг. 2) с использованием вибрационного насоса Ulka (Милан, Италия) типа ЕАХ 5 через трубное пространство мембранного контактора. Поддерживали в емкости и контакторе такое же давление, как и при выделении газа. Осуществляли выделение газа и циркуляцию воды в системы приблизительно в течение 60 секунд.
Затем определили степень газации полученной газированной воды с помощью прибора CarboQC производства компании Anton-Paar, Ашленд, шт. Виргиния, США. Полученные результаты приведены далее в таблице:
Таким образом, продемонстрировано, что газ выделялся из цеолитов в картриджах с регулируемой скоростью (в зависимости от доставки воды в камеру картриджа) и затем растворялся в воде, образуя газированный напиток. Кроме того, эти данные иллюстрируют идею, согласно которой путем регулирования давления в системе можно регулировать степень газации готового напитка. Предполагается, что при более высоких давлениях в системе, например, примерно на 40-50 фунтов/кв. дюйм выше давления окружающей среды, примерно за 60 секунд или менее может быть получен газированный напиток со степенью газации 4 объема (объемом жидкости около 500 мл).
Следует учесть, что специалисты в данной области техники могут без труда внести различные изменения, модификации и усовершенствования в различные описанные особенности по меньшей мере одного варианта осуществления настоящего изобретения. Предполагается, что такие изменения, модификации и усовершенствования являться частью настоящего изобретения и входят в пределы его существа и объема. Соответственно, рассмотренные выше описание и чертежи приведены лишь в качестве примера.