專利名稱：飲料分配器和自動截流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飲料分配器以及使用飲料分配器的方法。特別是，本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域涉及用于分配器的自動截流閥以及一種能夠使被分配的飲料的能量消耗以及加熱達(dá)到最小的使用分配器的方法。
本發(fā)明的技術(shù)背景快餐店需要使它們的雇員盡可能高效工作的設(shè)備。食物制備和服務(wù)中的每一個作業(yè)早已被分析，并且現(xiàn)在以考慮效率和所有權(quán)總成本(total-cost-of-ownership)的方式設(shè)計和布置餐廳廚房和食物制備區(qū)域。食物服務(wù)的一個很重要的區(qū)域是原料分配功能。這是一個比較適合機械化和自動化布置的區(qū)域，這是因為大多數(shù)飲料具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸(小、中、大和一些超尺寸或者超大的變型)。確實需要使雇員等待軟飲料分配器裝杯所用的時間達(dá)到最少。因此，一些軟飲料分配器現(xiàn)在具有可自動截流的螺線管操作閥。其他餐廳已經(jīng)采取自助的形式，顧客自己分配飲料，解除了雇員的作業(yè)，但在此過程中失去對機器的控制。
現(xiàn)有技術(shù)所涉及的專利，諸如美國專利US 4,712,591和US 4,753,277，披露了利用通過飲料的電路的具有自動截流閥的飲料分配機。即，控制器的一個電極被放置在軟飲料流中，通常在噴嘴處或者在噴嘴附近。當(dāng)泡沫或者飲料溢出杯時，飲料接觸另一個電極，完成通過飲料并且到達(dá)機器的電路。該另一個電極通常構(gòu)成使用者對其施壓以分配飲料的控制桿的一部分。微處理器檢測完成的電路并且斷開控制閥的螺線管。這些飲料分配器存在許多缺陷。一個主要缺陷是電流通過飲料本身，電流從噴嘴流經(jīng)飲料流到另一個電極。另一個缺點是現(xiàn)有的閥和飲料分配器必須被設(shè)計或者構(gòu)造成將導(dǎo)電體容納在噴嘴中的形式，噴嘴將充滿飲料的容器向下延伸。
其他分配器，諸如在美國專利US 3,916,963中描述的，取決于將一個或者多個電極浸沒在使飲料被分配到其中的杯或者容器中。這種設(shè)計的一個缺點是，電極必須被放置在杯中。這可導(dǎo)致不衛(wèi)生的環(huán)境，并且還能不合需要地將一種不需要的味道混合在被分配的飲料中。這些電極還將其他的部件加到飲料混合和分配閥上。需要一種具有自動截流閥的軟飲料分配器，自動截流閥中沒有通過飲料或者在噴嘴中的電導(dǎo)體的電路。
發(fā)明概述為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的這些缺陷，發(fā)明一種用于飲料分配器的自動閥。本發(fā)明的一個方面是用于將飲料分配到容器中的自動截流閥。自動截流閥包括至少一個電操作閥；包括至少兩個間隔的導(dǎo)體的檢測電路，該檢測電路完全在容器的外部并且能夠檢測所述至少兩個間隔導(dǎo)體之間的電導(dǎo)率；以及控制器，當(dāng)飲料的液體或者泡沫在所述至少兩個間隔導(dǎo)體之間產(chǎn)生一個導(dǎo)電路徑時，所述控制器能夠自動斷開所述至少一個電操作閥。
本發(fā)明的另一個方面是一種利用自動截流閥分配飲料的方法。該方法包括提供具有開口的容器；操作至少一個電操作閥以開始將飲料分配到容器中；以及在分配飲料的同時檢測完全處于容器外部的檢測電路中的變化。該方法還包括在檢測到檢測電路中的變化后自動關(guān)閉所述電操作閥。
本發(fā)明的另一個方面是一種用于將飲料分配到容器中的方法。該方法包括提供容器；操作至少一個螺線管閥以使容器充填飲料；以及利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)使閥保持打開，同時操作完全處于容器外部的檢測電路。該方法還包括當(dāng)檢測到檢測電路中的變化時自動關(guān)閉所述閥。
本發(fā)明的另一個方面是一種用于將飲料分配到容器中的飲料分配器。該飲料分配器包括至少一個用于分配飲料的混合和分配閥，所述至少一個混合和分配閥包括用于控制至少一種流體流動的至少一個螺線管操作閥；包括至少兩個間隔導(dǎo)體的檢測電路，所述檢測電路完全在容器的外部并且能夠檢測所述至少兩個間隔導(dǎo)體之間的電導(dǎo)率；以及控制器，當(dāng)飲料泡沫或者液體在所述至少兩個間隔導(dǎo)體之間產(chǎn)生一個導(dǎo)電路徑時，所述控制器能夠自動斷開所述至少一個螺線管操作閥。所述飲料分配器還包括在所述至少一個混合和分配閥下方的承滴盤和用于安裝所述承滴盤和所述至少一個混合和分配閥的殼體。
這種飲料分配器和與該飲料分配器結(jié)合使用的自動截流閥的優(yōu)點包括一種比較簡單的噴嘴設(shè)計，無需使在噴嘴中的導(dǎo)電體作為檢測電路的一部分。在本發(fā)明的實施例中的截流閥沒有在噴嘴中的檢測電極并且不與容器中飲料接觸。這樣，電極不會將不合需要的先前的味道混合到隨后被分配的飲料中。從附圖和關(guān)于對優(yōu)選實施例的描述中可以明顯地看出本發(fā)明的這些和其他方面和優(yōu)點。
附圖的簡要說明

圖1A是本發(fā)明的具有使飲料自動截流和分配閥的飲料分配器的透視圖；圖1B是本發(fā)明的一種優(yōu)選的使飲料自動截流的混合和分配閥的分解圖；圖2是圖1B的分配閥的一部分的分解圖；圖3是圖1B的分配閥的操縱桿的一部分的分解透視圖；圖4是沿著圖3的操縱桿的A-A線所得到的截面圖；圖5是圖1B的分配閥的微處理器的運行程序的流程圖。
圖6是本發(fā)明所涉及的一種用于分配飲料的優(yōu)選方法的流程圖；圖7A、圖7B和圖7C是表示圖1B的閥的功率消耗和機器性能的圖表；圖8是用于圖1B的閥中的電路的示意圖；和圖9是可用于圖1B的閥中的另一種可選擇的電路的示意圖。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述優(yōu)選的用于分配飲料的自動截流閥可被看作具有兩個主要部分，檢測電路和控制器。檢測電路包括至少兩個間隔導(dǎo)體，檢測電路完全在用于接收飲料的容器的外部?？刂破骺刂浦辽僖粋€電源開關(guān)電路并與至少一個電操作螺線管閥相連。使用者通過啟動電源開關(guān)電路以打開所述至少一個電操作螺線管閥來分配飲料，并且控制器在檢測到檢測電路中的變化后自動斷開所述至少一個電操作螺線管閥。在一種典型的軟飲料分配器中，可僅具有一個螺線管，但具有兩個閥，一個閥用于糖漿，一個用于含碳酸氣的水或者不含碳酸氣的水。該閥還可包括用于開始分配飲料的脫開操縱桿的微型開關(guān)或者其他開關(guān)，諸如觸摸屏或者按鈕。如果使用按鈕或者觸摸屏開始分配飲料，那么操縱桿僅用作下面將描述的電路中的傳感器。所述閥包括用于自動打開或者關(guān)閉至少一個閥的至少一個電源開關(guān)電路和用于檢測容器何時被充滿的檢測電路。所述控制器最好是一種微處理器控制器。
圖1A是飲料分配器2，飲料分配器2具有殼體5、承滴盤7和幾個飲料混合和分配閥10。圖1B是飲料混合和分配閥10的優(yōu)選實施例的分解圖。在許多方面，該閥好像一種常規(guī)的電操作混合和分配閥。但是，該閥被改進以包括本發(fā)明的自動截流和功率消耗的特征。螺線管34具有一個插棒式鐵心38。當(dāng)螺線管34被啟動并且插棒式鐵心38移動到線圈區(qū)域中時，扭簧23扭轉(zhuǎn)，與閥托板64的開口相對。水和糖漿在它們各自的通道中流過控制基座62、閥托板64、孔蓋40和利用O形圈44密封的擴散器塊42。擴散器塊42通向噴嘴12。噴嘴12的上部也可用作混合腔，液流在離開噴嘴12之前在混合腔中充分混合。其他實施例可具有在噴嘴上游的獨立的混合腔。
圖1B中所示的安裝在控制基座62上的垂直堆疊組件是用于使糖漿和水的流動穩(wěn)定的動態(tài)壓力補償裝置。該裝置包括在被附加的O形圈46密封的配合缸27中移動的柱塞29。利用被附加O形圈54和56密封的Brix螺釘50和螺母52通過Brix調(diào)節(jié)對糖漿和水的相對流動進行調(diào)節(jié)。彈簧58和60能夠?qū)rix調(diào)節(jié)提供更好的控制。固定板48將動態(tài)壓力補償裝置的部件固定在它們的安裝座內(nèi)，即流動控制基座62內(nèi)。水和糖漿流過流動控制基座62、閥托板64和孔蓋40、擴散器塊42并且進入噴嘴12以及從噴嘴12流出。
分配閥10具有帶連接器15的操縱桿14。操縱桿14安裝在固定蓋20上，固定蓋20圍繞樞轉(zhuǎn)銷18樞轉(zhuǎn)。當(dāng)使用者在操縱桿14上施壓以分配飲料時，固定蓋20圍繞樞轉(zhuǎn)銷18樞轉(zhuǎn)并且觸動分配器的控制電路板24上的微型開關(guān)26。接著，微型開關(guān)26觸發(fā)使螺線管閥打開和分配軟飲料的控制順序。連接在操縱桿14上的導(dǎo)體的導(dǎo)線通過連接器15與在控制電路板24上的匹配連接器25相連。安裝在操縱桿14上的間隔的導(dǎo)體(下面將描述)還用作檢測電路的傳感器，其中當(dāng)利用指定的連接器使檢測電路與控制板相連時可利用在控制電路板24上的微處理器讀取檢測電路的電阻。軟飲料分配器閥10還包括殼體罩47以及用于電路板24的內(nèi)部電路頂罩28和底罩30，電路板24安裝微型開關(guān)26并與連接器25相連。
圖2是本發(fā)明的該實施例的控制部分的放大圖。螺線管34包括其自身殼體和內(nèi)置線圈(未示出)。插棒式鐵心38在電的作用下被拉到螺線管34中或者被內(nèi)置彈簧(未示出)逐出。還包括電路板24的頂罩28和底罩30。連接器25、微型開關(guān)26和用于控制螺線管和分配閥操作的控制器(未示出)與電路板24相連。微處理器控制器對于飲料分配閥是一種優(yōu)選的控制器。一定數(shù)量的其他部件可被安裝在電路板上，包括，但不限于，電阻器、二極管、電容器、開關(guān)和其他電氣和電子部件。
重要的是，注意到，用于自動使飲料截流的檢測電路完全在用于盛裝飲料的容器外部。該電路包括設(shè)置在操縱桿14中的導(dǎo)體，并且僅從杯中溢出的液體飲料或者泡沫接觸導(dǎo)體。僅當(dāng)存在同時接觸兩個導(dǎo)體的液體或者泡沫時，電流或者電壓才流動，并且該流動僅在操縱桿的表面上。檢測電路不包括杯和杯內(nèi)的飲料。用于檢測的實際電路可以是電壓電路、電流電路或者電阻電路，或者這些和其他電子電路的組合。飲料泡沫或者液體與操縱桿中的導(dǎo)體的接觸改變檢測電路中的電阻、電流、電壓降。這種變化被檢測并且用于自動斷開閥。
圖3和圖4提供了分配閥的操縱桿14的放大圖。操縱桿最好是幾種材料的復(fù)合材料，包括導(dǎo)體72和絕緣部分70和74。導(dǎo)體72最好是不銹鋼(用于食物接觸)，其表面已經(jīng)被活化以與絕緣部分結(jié)合。一種活化表面的方法是通過在鋼的表面上施加粒度為80的磨料以使表面變得粗糙。也可利用其他方法使表面變得粗糙。在制造操縱桿的一種優(yōu)選方法中，注射模制第一絕緣部分70。接著，將第一絕緣部分70放置到另一個具有表面已經(jīng)粗糙化的不銹鋼導(dǎo)體72的注射模制模具中。通過將第二絕緣部分74模制在部件70和72上使得第二次模制操作形成操縱桿14。如圖3中所示，第一模制部分70被構(gòu)造成與操縱桿固定蓋20匹配并可組裝。當(dāng)頂部模制絕緣部分74時，在絕緣部分70中的空隙71可用于確保第一和第二絕緣部分70和74之間的良好結(jié)合以及確保在操縱桿內(nèi)的俘獲、結(jié)合和恒定的間隔導(dǎo)體72。盡管該實施例使用兩個導(dǎo)體72，但也可使用多于兩個的導(dǎo)體，諸如3個或者4個間隔的導(dǎo)體。盡管該實施例使用橫向間隔，但是也可使用在該操縱桿內(nèi)的垂直間隔，其中飲料或者泡沫必須向下移動較小的距離以在兩個導(dǎo)體之間進行電接觸。如果需要的話，用于連接所述連接器15的導(dǎo)線73可與導(dǎo)體72接合。
用于操縱桿絕緣部分70、74的絕緣材料最好是不導(dǎo)電的和高度絕緣的，并且還必須具有足夠的彎曲模量和抗拉強度以反復(fù)使用，諸如在快餐廳或者自助式餐廳中。熱塑性材料是優(yōu)選的，這是由于它們可被注射模制，但是也可使用其他絕緣體和熱固性材料，例如，利用壓縮模制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一種適用于這種應(yīng)用的注射模制材料是由BayerCorporation，Pittsburgh，PA提供的MarkroblendUT408聚合物。該聚合物是聚碳酸酯和聚對苯甲酸乙二醇酯(PET)聚酯的混合物。該聚合物具有大約340ksi的室溫彎曲模量和大約8ksi的抗拉強度。它具有大約120％的應(yīng)變-斷裂比、大約5％的應(yīng)變-屈服比以及大約2ft-1b/in的室溫lzod強度。如果操縱桿需要在更換前長時間反復(fù)使用，這些性能可能是重要的。具有類似性能的其他聚合物也可被使用。
圖4提供了沿著線A-A得到的操縱桿14的橫截面圖。最大寬度大約為12毫米并且厚度大約為5毫米。操縱桿具有所示的型面，具有分配在左部和右部的第一絕緣部分70和第二絕緣部分74，并且被隆起或者尖頂75分隔。導(dǎo)體72的尖頂或者外邊緣處于相同的高度，中間部分大約低1毫米。當(dāng)使用者的杯達(dá)到其容量時，飲料液體或者泡沫將從杯的邊緣溢出并且濺到操縱桿的頂表面上，接觸絕緣部分74并且在導(dǎo)體72之間形成一個導(dǎo)電路徑。但是，帶尖頂?shù)谋砻?5使得飲料泡沫或者液體凝結(jié)并且快速消散或者排盡，從而破壞導(dǎo)體72之間的導(dǎo)電性。
螺線管的微處理器控制器以大約50-100Hz的頻率或者大約每隔10至20毫秒檢查檢測電路。如果需要和方便的話，也可使用其他采樣速率。如果存在飲料泡沫或者液體，那么在電子檢測電路中存在變化。那么螺線管閉合并且水不能流動。但是，重要的是，當(dāng)飲料液體或者泡沫消散時，飲料分配器能夠讓使用者“注滿”飲料。由于帶尖頂?shù)谋砻?5的緣故而使得電導(dǎo)率不能被維持，因此在飲料液體或者泡沫消散后，檢測電路快速返回其正常的非導(dǎo)電狀態(tài)。當(dāng)操縱桿的導(dǎo)體之間沒有連續(xù)性時，微處理器控制器可開始進行一個注滿循環(huán)，飲料分配器分配水直至飲料再次溢出，改變檢測電路的狀態(tài)。此時，飲料已經(jīng)注滿，飲料分配器準(zhǔn)備下一杯飲料或者下一個顧客。如果飲料是一種不需要注滿的飲料，諸如檸檬汽水，那么微處理器可結(jié)束該循環(huán)，斷開電壓和使螺線管閉合。
模制有金屬導(dǎo)體并且被樞轉(zhuǎn)安裝以啟動微型開關(guān)的操縱桿是一種能夠啟動飲料流動的簡易、方便的工具。但是，雖然可使用導(dǎo)電桿，但是利用其他工具或者方法也可啟動分配器。例如，制造商可設(shè)計一種“啟動”按鈕或者使用者可選擇“啟動”的小觸摸屏。所有這些可以一種機械或者導(dǎo)電/電子方式鏈接以啟動分配飲料。在這些情況下，可利用一種具有相同構(gòu)造和被相同的非導(dǎo)電塑料分隔的相同導(dǎo)體的傳感器桿代替機械桿。
圖6示出了一種分配飲料的方法。在該方法中，使用者提供用于飲料的容器602。接著使用者將容器，諸如飲料杯壓靠在分配桿604上。這使得分配器打開至少一個飲料閥，諸如螺線管閥606。此時，檢查檢測電路。只要沒有變化，該閥保持打開和飲料流動610。在檢測電路中的電阻、電壓或者電流有變化時或者當(dāng)超過飲料流動的預(yù)定時限時，閥將自動關(guān)閉612。在一個實施例中，可使用一種注滿模式。在這種情況下，檢測器檢測可自動繼續(xù)進行614直至飲料泡沫或者液體已經(jīng)分散并且電阻再次升高。隨之存在短的等待時間，最好大約3秒。接著，分配器注滿飲料同時檢查檢測電路616。當(dāng)檢測器指示變化，或者已經(jīng)超過時限時，閥自動關(guān)閉618并且結(jié)束程序。
圖5示出了可用于如圖6中所示的本發(fā)明的實施例所涉及的在上述飲料分配器分配飲料的方法中使用的微處理器程序。使用者通過將杯或者容器壓靠在分配桿上來啟動程序501。在該點503處，微處理器控制器開始該程序，并且閥關(guān)閉和截流。接著是大約100ms啟動延時505。微處理器接著檢查檢測電路507，搜索指示在操縱桿上的飲料泡沫或者液體的信號。在該點處，閥沒有打開，如果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體之間的連續(xù)性509，出現(xiàn)問題并且順序結(jié)束520。可能操縱桿應(yīng)該被清潔，或者可能存在其他一些問題。
假設(shè)電路是良好的，程序開始時啟動飲料流511并且啟動作為檢測電路的支持的定時器順序。如上所述，最常見的飲料可是一種其中具有糖漿和含碳酸氣體或者不含碳酸氣體的水的飲料，需要兩個閥。其他被分配的飲料可包括一種成分的飲料，諸如檸檬汽水和啤酒，只需要一個閥。在一個實施例中，如果檢測電路不能適合地工作，60秒用作斷開閥的定時器最大值。其他實施例可使用其他的最大值。定時器周期性檢查513該程序，檢測電路也是如此515。如果發(fā)現(xiàn)變化517，利用下面所述的程序終止飲料流動519。通?？筛鶕?jù)需要檢查檢測電路，其目的是在飲料泡沫或者液體溢出后盡可能快地截斷飲料流動。已經(jīng)成功使用以100Hz的頻率檢查檢測電路，但其他頻率也可使用。
如果閥沒有處于“注滿”模式，那么該程序已經(jīng)完成并且終止流動520。如果閥處于注滿模式，該程序繼續(xù)至少一個用于檢測變化523以判斷泡沫或者液體是否已經(jīng)消散525的附加檢查。從0.10秒至5秒，最好為3秒的短時間段可被編程到該循環(huán)中以等待杯中的泡沫消散527，同時自動繼續(xù)檢查檢測電路的連續(xù)性。接著可進行一個附加的檢查529，確保接觸導(dǎo)體的泡沫已經(jīng)消散531。當(dāng)電路不再顯示導(dǎo)體531之間的接觸時，該程序可開始一個“注滿”模式533，打開至少一個飲料閥并且開始定時程序。在一個實施例中，時間段可與上述充填程序相同；在其他實施例中，定時器可被設(shè)定較短的時間段，從1秒到最大15秒。
微處理器控制器周期性地檢查時間535和檢測電路537以確信是否符合任何一個條件。如果時間超過所允許的最大時間段，“注滿”循環(huán)結(jié)束并且利用支持的定時器停止程序?；蛘?，微處理器繼續(xù)檢查檢測電路539直至飲料檢查或者泡沫溢出時發(fā)生變化。此時，停止流動541并且程序結(jié)束520。當(dāng)程序結(jié)束520時，微處理器控制器可更新被分配的飲料的數(shù)量、被分配的型號、所需時間等的計數(shù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的適用于這種應(yīng)用的一種微處理器是由Microchip Technology，Inc.，for Mountain View，CA制造的8針8位CMOS微處理器。在這種應(yīng)用中Model PIC12C508-04/SM可以很好地運行。
優(yōu)選的飲料混合和分配閥10的另一個優(yōu)點是使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)保持螺線管打開以使飲料可流動，同時使功率消耗達(dá)到最小。盡管該特征是具有自動截流的優(yōu)選閥的一部分，但是它可用于任何螺線管操作飲料分配閥上。螺線管通常具有一個銜鐵和與銜鐵相對的彈簧，從而當(dāng)螺線管斷開時，彈簧保持一個或者多個閥關(guān)閉。當(dāng)使用者想打開閥時，使用者啟動銜鐵并且持續(xù)在線圈中通過電流以使彈簧被壓縮。當(dāng)電流在線圈中流動時，產(chǎn)生以熱量形式釋放的I-平方-R損耗。在一種飲料分配閥中，所有部件被組裝在較小的殼體中，以兩種形式散熱與空氣的對流換熱和與周圍部件，特別是與最冷的部件的傳導(dǎo)換熱，即與被分配的飲料的傳導(dǎo)換熱。一種PWM技術(shù)使用很少的能量并且最終為消費者提供較好的和較冷的飲料。
圖7A、7B和7C示出了在被應(yīng)用在飲料分配器上的PWM技術(shù)中的功率消耗和飲料分配特性。圖7A示出了隨著時間推移的螺線管線圈中的電流變化。在啟動時，克服限制彈簧的阻力和插棒式鐵心自身的慣性以及其與使飲料流動的一個或者多個閥的機械聯(lián)接需要一段時間。在一段時間后，根據(jù)杯的型號，諸如在1秒至15秒之后，使用PWM技術(shù)，線圈的電源周期性接通和斷開。在一個實施例中，電源在從20至30Hz的范圍內(nèi)脈動，并且占空比為75％。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很好工作的一個循環(huán)是24毫秒接通電源接著8毫秒斷開。如圖7A中所示，對于“注滿”循環(huán)，PWM速度可是不同的，或者對于正常的“充填杯”的循環(huán)是相同的。
由于電源是循環(huán)的，因此散熱和加熱閥的周圍環(huán)境的功率和能量很少，但是，所用的循環(huán)也足以使一個或者多個飲料閥打開和分配飲料。圖7B示出隨著時間的推移飲料的流動情況，其中當(dāng)閥第一次打開時飲料首先緩慢流動，但接著當(dāng)PWM技術(shù)使閥打開足以使飲料流動時，飲料持續(xù)以相對恒定的流速流動。圖7C示出了進入容器中的飲料的累積流。當(dāng)循環(huán)的“注滿”部分開始時，累積流的右手部分可是短暫的中斷，接著最后充填容器。
圖8示出了將PWM電源輸送到螺線管的分配閥的電路。螺線管本身沒有被示出在電路中，但與連接器871相連。該實施例使用24V的螺線管，這樣24V的AC電源從變壓器(未示出)經(jīng)連接器801被輸送。圖8中的許多部件(但不包括傳感器14)將在電路板24上(見圖2)，并且最好被表面安裝，以降低成本和板所需的空間。一般地，該電路包括24VDC電源轉(zhuǎn)換器802，和用于微處理器控制器806的5V電源804。還具有PWM電路808、電平移動器810、開關(guān)812(最好以晶體管或者FET的形式)和檢測電路814。下面將分別對它們進行描述。
電源802(虛線內(nèi)所示)可包括具有四個二極管的全波電橋整流器816，并且將24V AC電源轉(zhuǎn)換成24V DC電源。該DC電源可在所示的電路中具有寬電流或者電壓擺動，這是由于沒有電容器。當(dāng)然，可加入電容器，但也將使分配器增加大量的附加質(zhì)量和體積。功率從24V DC電路802獲得并且被電源820轉(zhuǎn)換成12V和被電源804轉(zhuǎn)換成5V。電源804(虛線內(nèi)所示)包括電阻器828、電容器830和4.7V Zener二極管832。電源820(虛線內(nèi)所示)包括與電阻器822、12V Zener二極管824和電容器826串聯(lián)的二極管818。電阻器822可是相同的或者可是不同的。電容器826濾波并穩(wěn)定12V的Zener輸出。分壓器828和濾波電容器830與4.7V Zener二極管832一起使5V的電壓供給穩(wěn)定。5V的輸出可用作微處理器的針1上的微處理器806的電源。
微處理器806上的其他輸入可包括輸入針4、表示已經(jīng)關(guān)閉與操縱桿14相連的微型開關(guān)26的24V DC電源的電壓。包括電阻器834、835、電容器836和箝位二極管838的保護電路保護微處理器不被輸入過高的電壓。微處理器806的其他輸入/輸出包括針2、供給PWM電路808(虛線所示)和供給電平移動器810(也為虛線所示)的功率以及用于開關(guān)的針和用于檢測電路814的針5、6、7(虛線所示)，所述檢測電路814包括電阻/連續(xù)性電路。微處理器針5、6和7終止于連接器25，連接器25與操縱桿上的連接器15相連。微處理器806還可具有通過針8的接地連接。應(yīng)該理解的是，微處理器可具有其他的輸入和輸出。
如上所述，操縱桿14具有兩個連接器72和用于經(jīng)連接器25與電路板相連的連接器15。連接器25可具有三個針，可根據(jù)是否需要“注滿”循環(huán)來使操縱桿被連接。如果需要“注滿”循環(huán)，連接器15可經(jīng)連接器25連接到微處理器806的輸入5和7，如果不需要“注滿”循環(huán)，可與輸入5和6相連。針5在這兩種情況下是共用的。如果需要“注滿”循環(huán)，并且連接器15經(jīng)連接器25連接到針5和7，那么微處理器將不通過針6檢測所述檢測電路中的任何變化，這是由于針6未被連接。因此，微處理器通過檢測針5和7之間的變化而起作用。在圖8中，電容器842通過5V電源充電。這樣，微處理器的針5和連接器15的針2將具有一個電壓。當(dāng)飲料液體或者泡沫在操縱桿14的連接器72之間，諸如向連接器25的針3提供一個通電路徑時，那么微處理器的針7將確保一個電壓。當(dāng)微處理器806檢查針7并且注意到，它已經(jīng)從無電壓成為具有5V電壓，檢測電路已經(jīng)執(zhí)行其功能。微處理器接著“得知”，斷開閥和可能需要注滿循環(huán)。其他用于電阻/連續(xù)性電路814的電路可包括電阻器844、846、848和二極管850。其他電路可用于將導(dǎo)體72之間的連續(xù)性轉(zhuǎn)換成電流或者電壓，或者甚至利用檢測電路檢測電阻差。
在使用者將飲料杯壓靠在桿14上后，微型開關(guān)26閉合，并且24V DC電源通過連接器871應(yīng)用到飲料螺線管閥上。當(dāng)FET開關(guān)812也閉合時完成電路，完成DC電路接地。FET開關(guān)812的控制極接收其來自于微處理器針3的信號。微處理器806可通過二極管850、電阻器852、854和電容器856受到保護免于受到過高電壓的損害。微處理器806可被編程以在初始時間段向螺線管施加全功率，諸如0.5至2秒，最好為1秒。接著，脈沖寬度調(diào)制從微處理器806的針2通過電平移動器810和PWM電路808被施加到電路上，以及從微處理器的針3施加到FET開關(guān)812上。在該實施例中，晶體管870是一種npn型晶體管，F(xiàn)ET開關(guān)812是N型溝道，而FET開關(guān)858是p型溝道。針2和針3的輸出是相對的，當(dāng)針2高時，針3低，反之亦然。
FET858通過其源極連接24V DC并且通過其漏極返回螺線管。FET858的控制極通過包括電阻器864、878的分壓器與晶體管870的源極相連。Zener872保護FET812和858免于受到放電和螺線管的電壓的影響。電阻器868保護微處理器的輸入針2。在啟動時，針2降低而針3升高，斷開晶體管870和接通FET812。這樣，F(xiàn)ET858也被斷開，而FET812閉合(接通)，為螺線管線圈電流提供接地路徑。
在PWM循環(huán)的斷開部分中，針2升高，接通晶體管870和FET858。針3降低，斷開FET812(切斷FET開關(guān)812)并且取消接地的任何路徑。當(dāng)接通晶體管870時，F(xiàn)ET858接通，電阻器864、866和FET858的控制極中的電流升高，特別是螺線管線圈的端部短接。但是，由于FET812斷開，沒有接地路徑，因此螺線管電流不流動。
PWM電路包括電平移動器810，電平移動器810實質(zhì)上是串聯(lián)的電阻器864和878，在24V DC電源和晶體管870之間形成分壓器。電容器860和Zener二極管862限制可施加在晶體管858的控制極上的電壓范圍。圖8中所示的晶體管或者FET可是除晶體管或者FET以外的電氣或者電子開關(guān)。特別是，F(xiàn)ET812和858應(yīng)該是電源裝置，并且還可包括，但不限于晶體管、功率晶體管、MOSFET、閘流晶體管、絕緣控制極雙極晶體管(IGBT)、可控硅整流器(SCR)、MOS控制的閘流晶體管和三端雙向可控硅開關(guān)元件。PWM晶體管870不一定需要如同F(xiàn)ET812那樣通過電源，這樣晶體管870可設(shè)有低載流能力。
圖9示出了一種用于為螺線管提供PWM電流的簡化電路。電源901通過瞬時觸摸開關(guān)903與螺線管905相連。開關(guān)903可是一種來自于安裝在飲料分配器的外部上的觸摸屏或者按鈕的接觸開關(guān)。在循環(huán)開始后，微處理器902測量通過輸入907、914測量電阻911。利用電源913為微處理器902供電并且微處理器902接地915。通過從微處理器到晶體管919的控制極的輸出917將PWM控制提供給晶體管919。當(dāng)需要供給螺線管的功率時，晶體管919閉合，使螺線管電路接地完成。在PWM的循環(huán)的斷開部分期間，晶體管919打開，并且無電流在螺線管中流動。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，有多種方式實施本發(fā)明。外部電路已經(jīng)被描述成為檢測電路，這是由于導(dǎo)電的飲料液體或者泡沫將導(dǎo)電并且可大大改變操縱桿14的兩個金屬部分72之間的電阻、電壓和電流。但是，如圖8中所示，可通過增加電容器和電源使該電路轉(zhuǎn)變?yōu)槠渲须妷菏┘踊蛘卟皇┘釉谖⑻幚砥鞯亩俗由系碾娐贰Ｔ摍z測電路在涉及在間隔的導(dǎo)體之間的導(dǎo)電性上是一種“電導(dǎo)率”電路。飲料液體或者泡沫的凈效應(yīng)是改變電路電導(dǎo)率或者電阻并且使電荷或者電壓在以前不出現(xiàn)的情況下出現(xiàn)。電路還可被構(gòu)造成用于檢測電流變化或者測量電壓變化的電路，其中電流或者電壓變化取決于飲料泡沫或者液體的電阻路徑。如在權(quán)利要求中所用的，“檢測電路”意味著包含所有這樣的電路。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例使用具有導(dǎo)體的操縱桿，導(dǎo)體形成檢測電路的一部分并且操縱桿還用于壓迫微型開關(guān)以啟動飲料分配器。這種雙重使用是不需要的。例如，在一個實施例中，制造商可設(shè)計具有杯子尺寸的選項的觸摸屏，使用者可利用觸摸屏開始分配飲料。這些杯尺寸的選項還可用于為飲料分配器的螺線管的初始接通時間定時。還可使用用于每一個給定的杯尺寸的飲料分配器上的標(biāo)準(zhǔn)按鈕。在任何情況下，按下觸摸屏或者按鈕啟動了用于飲料的充填循環(huán)和啟動用于飲料泡沫或者液體的檢測電路以結(jié)束充填循環(huán)和開始“注滿”循環(huán)。
微處理器控制器是用于將PWM應(yīng)用到電路的極好的工具。但是，還存在施加PWM技術(shù)的其他方式。僅使用定時器的定時電路和具有適合的時間常數(shù)的RC電路可輸送具有設(shè)定“接通”和“斷開”期間的重復(fù)電壓。利用這樣的電路和繼電器或者簧片開關(guān)可在第一次打開螺線管閥時允許使用者考慮進行較長的初始“接通”期間。盡管電路已經(jīng)被描述成測量飲料液體或者泡沫溢出，但是其他方法也可用于判斷何時容器被充滿。這些方法包括紅外檢測器、超聲波檢測器和體積測量檢測器，諸如結(jié)合流動和推斷體積的檢測器。可使用位于容器下方并且測量其質(zhì)量或者重量的檢測器，同樣可使用定時器。還有許多其他實施本發(fā)明的這方面的方式。
因此，本申請人的發(fā)明保護本發(fā)明的所有改進和變型。本發(fā)明是由下列權(quán)利要求及其等同形式限定的。盡管已經(jīng)參照特定實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，結(jié)構(gòu)、材料、程序等的變型將落在本發(fā)明的保護范圍和下列權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將飲料分配到容器中的自動截流閥，所述自動截流閥包括a)至少一個電操作閥；b)包括至少兩個間隔的導(dǎo)體的檢測電路，該檢測電路完全在容器的外部并且能夠檢測所述至少兩個間隔導(dǎo)體之間的電導(dǎo)率；以及c)控制器，當(dāng)飲料液體或者泡沫在所述至少兩個間隔導(dǎo)體之間產(chǎn)生一個導(dǎo)電路徑時，所述控制器能夠自動斷開所述至少一個電操作閥。
2.如權(quán)利要求1所述的自動截流閥，其特征在于，所述電操作閥是螺線管閥。
3.如權(quán)利要求2所述的自動截流閥，其特征在于，利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)操作螺線管。
4.如權(quán)利要求3所述的自動截流閥，其特征在于，還包括與螺線管電連接的至少一個電源開關(guān)，利用電源開關(guān)應(yīng)用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)以使螺線管打開或者關(guān)閉。
5.如權(quán)利要求4所述的自動截流閥，其特征在于，電源開關(guān)是從包括晶體管、FET、MOSFET、閘流晶體管、IGBT、可控硅整流器、MOS控制的閘流晶體管和三端雙向可控硅開關(guān)元件的組中選擇的。
6.如權(quán)利要求1所述的自動截流閥，其特征在于，所述至少兩個導(dǎo)體包括不銹鋼。
7.如權(quán)利要求1所述的自動截流閥，其特征在于，所述至少兩個導(dǎo)體由熱塑性材料間隔開。
8.如權(quán)利要求7所述的自動截流閥，其特征在于，所述熱塑性材料包括聚碳酸酯和PET聚酯的混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的自動截流閥，其特征在于，還包括操縱桿和微型開關(guān)，兩個間隔的導(dǎo)體位于操縱桿上并且操縱桿可啟動微型開關(guān)，微型開關(guān)又對控制器進行電源控制。
10.如權(quán)利要求1所述的自動截流閥，其特征在于，所述控制器是一種微處理器控制器。
11.如權(quán)利要求1所述的自動截流閥，其特征在于，所述至少兩個導(dǎo)體由帶尖頂?shù)谋砻骈g隔開。
12.一種用于將飲料分配到容器中的自動截流閥，所述自動截流閥包括a)包括至少兩個間隔的導(dǎo)體的檢測電路，該檢測電路完全在容器的外部；以及b)控制器，控制器控制至少一個電源開關(guān)電路并與至少一個電操作螺線管閥相連；使用者通過啟動電源開關(guān)電路以打開所述至少一個電操作螺線管閥來分配飲料，并且控制器在檢測到檢測電路中的變化后自動斷開所述至少一個電操作螺線管閥。
13.如權(quán)利要求12所述的自動截流閥，其特征在于，還包括與用于啟動開關(guān)電路的微型開關(guān)相連的操縱桿。
14.如權(quán)利要求13所述的自動截流閥，其特征在于，所述兩個間隔導(dǎo)體在操縱桿的表面上。
15.如權(quán)利要求12所述的自動截流閥，其特征在于，所述至少兩個間隔的導(dǎo)體安裝在一個絕緣部分上，所述導(dǎo)體形成用于檢測電路的傳感器，并且當(dāng)操縱桿的至少兩個導(dǎo)體與飲料泡沫或者液體接觸時，控制器自動斷開所述至少一個電操作螺線管閥。
16.如權(quán)利要求12所述的自動截流閥，其特征在于，所述電源開關(guān)電路是脈沖寬度調(diào)制電路。
17.如權(quán)利要求12所述的自動截流閥，其特征在于，所述電源開關(guān)電路包括至少一個電源開關(guān)。
18.如權(quán)利要求17所述的自動截流閥，其特征在于，所述至少一個電源開關(guān)是從包括晶體管、FET、MOSFET、閘流晶體管、IGBT、可控硅整流器、MOS控制的閘流晶體管和三端雙向可控硅開關(guān)元件的組中選擇的。
19.如權(quán)利要求12所述的自動截流閥，其特征在于，所述至少兩個導(dǎo)體安裝在操縱桿上，所述操縱桿具有使飲料泡沫或者液體凝結(jié)和消散的帶尖頂?shù)谋砻妗?br> 20.如權(quán)利要求12所述的自動截流閥，其特征在于，所述至少兩個導(dǎo)體是被熱塑性材料分隔開的不銹鋼導(dǎo)體。
21.如權(quán)利要求20所述的自動截流閥，其特征在于，所述熱塑性材料包括聚碳酸酯和PET聚酯的混合物。
22.一種利用自動截流閥分配飲料的方法，該方法包括a)提供具有開口的容器；b)打開至少一個電操作閥以開始將飲料分配到容器中；c)在分配飲料的同時檢測完全處于容器外部的檢測電路中的變化；以及d)在檢測到檢測電路中的變化后自動關(guān)閉所述電操作閥。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，還包括，在分配飲料的同時利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)使電操作閥保持打開狀態(tài)。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，通過壓迫操縱桿、觸摸屏幕或者按動按鈕來實現(xiàn)所述至少一個閥的打開。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，利用控制器完成檢測所述檢測電路中的變化和自動關(guān)閉閥。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述檢測電路檢測間隔導(dǎo)體之間的電導(dǎo)率以關(guān)閉電操作閥。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，還包括e)在自動關(guān)閉所述電操作閥后等待一段時間并且自動檢查所述檢測電路是否處于一種非導(dǎo)電狀態(tài)，并且如果處于一種非導(dǎo)電狀態(tài)，則啟動一個注滿程序。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述注滿程序包括i)打開所述至少一個電操作閥以開始將飲料分配到容器中；ii)檢測所述檢測電路中的后續(xù)變化；以及iii)在檢測到檢測電路中的后續(xù)變化后自動關(guān)閉所述至少一個電操作閥。
29.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，通過使飲料液體或者泡沫接觸被模制在操縱桿中的至少兩個導(dǎo)體，或者使飲料液體或者泡沫從被模制在操縱桿中的至少兩個導(dǎo)體上消散，來產(chǎn)生所述檢測電路中的變化。
30.一種用于將飲料分配到容器中的方法，該方法包括a)提供容器；b)打開至少一個螺線管閥以使容器充填飲料；c)利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)使閥保持打開，同時操作完全處于容器外部的檢測電路；以及d)檢測到檢測電路中的變化后自動關(guān)閉所述閥。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述檢測電路中的變化是電導(dǎo)率的變化。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，還包括e)自動重新檢查所述檢測電路，以判斷所述檢測電路是否處于一種非導(dǎo)電狀態(tài)，并且如果處于一種非導(dǎo)電狀態(tài)，則啟動一個注滿程序，所述注滿程序包括i)再次打開至少一個螺線管閥以注滿容器；以及ii)在檢測到檢測電路中的后續(xù)變化后自動再次關(guān)閉所述閥。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，通過使飲料液體或者泡沫接觸并因而在檢測電路中的傳感器之間形成導(dǎo)電路徑，以及接著消散以中斷所述導(dǎo)電路徑，來產(chǎn)生所述檢測電路中的變化。
34.一種用于將飲料分配到容器中的方法，該方法包括a)提供具有至少一個螺線管操作閥的飲料分配器；b)打開所述至少一個螺線管操作閥以開始分配飲料；c)在注滿操作期間利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)使螺線管操作閥保持打開；以及d)在包括至少兩個間隔導(dǎo)體的檢測電路中的電導(dǎo)率變化后，關(guān)閉所述至少一個螺線管操作閥，所述檢測電路完全處于用于接收飲料的容器的外部。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，利用從包括電子檢測和定時的組中選擇的一種技術(shù)自動地關(guān)閉所述閥，其中所述定時技術(shù)支持電子檢測技術(shù)。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，還包括e)自動重新檢查所述檢測電路，以判斷所述檢測電路是否處于一種非導(dǎo)電狀態(tài)，并且如果處于一種非導(dǎo)電狀態(tài)，則啟動一個注滿程序，所述注滿程序包括i)再次打開至少一個螺線管閥以注滿容器；以及ii)自動再次關(guān)閉所述閥。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，在利用從包括電子檢測、紅外檢測、超聲波檢測、體積檢測、重量檢測和定時的組中選擇的一種技術(shù)接收信號后，再次關(guān)閉所述閥。
38.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，利用從包括按動按鈕、觸摸屏幕和壓迫操縱桿的組中選擇的一種技術(shù)打開所述閥。
39.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，在所述檢測電路已經(jīng)處于一種非導(dǎo)電狀態(tài)后并且經(jīng)過至少0.25秒的時間后，自動地執(zhí)行再次打開的步驟。
40.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述飲料是一種軟飲料。
41.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，通過使飲料液體或者泡沫接觸被模制在操縱桿中的至少兩個導(dǎo)體，或者使飲料液體或者泡沫從被模制在操縱桿中的至少兩個導(dǎo)體上消散，來產(chǎn)生所述檢測電路中的電導(dǎo)率變化。
42.一種用于將飲料分配到容器中的飲料分配器，該飲料分配器包括a)至少一個用于分配飲料的混合和分配閥，所述至少一個混合和分配閥包括i)用于控制至少一種流體流動的至少一個螺線管操作閥；ii)包括至少兩個間隔導(dǎo)體的檢測電路，所述檢測電路完全在容器的外部并且能夠檢測所述至少兩個間隔導(dǎo)體之間的電導(dǎo)率；iii)控制器，當(dāng)飲料泡沫或者液體在所述至少兩個間隔導(dǎo)體之間產(chǎn)生一個導(dǎo)電路徑時，所述控制器能夠自動斷開所述至少一個螺線管操作閥；b)在所述至少一個混合和分配閥下方的承滴盤；以及c)用于安裝所述承滴盤和所述至少一個混合和分配閥的殼體。
43.如權(quán)利要求42所述的飲料分配器，其特征在于，所述至少兩個導(dǎo)體包括不銹鋼。
44.如權(quán)利要求42所述的飲料分配器，其特征在于，所述控制器與檢測電路連通，所述控制器被編程以打開所述至少一個螺線管閥使容器充滿飲料，所述控制器被編程以便當(dāng)形成導(dǎo)電路徑時自動斷開螺線管閥。
45.如權(quán)利要求42所述的飲料分配器，其特征在于，所述控制器是一種微處理器控制器。
46.如權(quán)利要求42所述的飲料分配器，其特征在于，控制器基于從包括按鈕、觸摸屏和操縱桿的組中接收的輸入，打開至少一個螺線管操作閥。
47.如權(quán)利要求42所述的飲料分配器，其特征在于，所述檢測電路是從包括電子檢測電路和定時器的組中選擇的，其中定時器支持電子檢測電路。
48.如權(quán)利要求42所述的飲料分配器，其特征在于，還包括與所述至少一個螺線管閥電連接的至少一個電源開關(guān)，在分配飲料的同時控制器利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)使所述至少一個螺線管操作閥打開。
49.如權(quán)利要求48所述的飲料分配器，其特征在于，電源開關(guān)是從包括晶體管、FET、MOSFET、閘流晶體管、IGBT、可控硅整流器、MOS控制的閘流晶體管和三端雙向可控硅開關(guān)元件的組中選擇的。
50.如權(quán)利要求42所述的飲料分配器，其特征在于，還包括與控制器電連接的微型開關(guān)。
51.如權(quán)利要求42所述的飲料分配器，其特征在于，所述至少兩個間隔的導(dǎo)體被具有帶尖頂?shù)谋砻娴慕^緣材料分隔開。
52.如權(quán)利要求42所述的飲料分配器，其特征在于，還包括由至少一個螺線管閥控制的兩個流體路徑、在兩個流體路徑下游的混合腔以及在混合腔下游的噴嘴。
53.如權(quán)利要求46所述飲料分配器，其特征在于，還包括與控制器電連接的微型開關(guān)，并且所述操縱桿具有兩個間隔的導(dǎo)體和具有帶隆起的表面的絕緣材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種飲料混合和分配閥或者包括該閥的飲料分配器，它們包括自動截流的特征。使用者將杯或者容器壓靠在軟飲料分配器上的操縱桿(14)上。操縱桿閉合一個開關(guān)以啟動打開螺線管操作閥(10)。同時，檢測電路被監(jiān)測以判斷飲料或者泡沫是否已經(jīng)溢出。當(dāng)飲料或者泡沫溢出并且橋接在操縱桿上的兩個金屬導(dǎo)體(72)之間的間隙時，電阻減小并且電流在檢測電路中流過。閥接著自動截斷飲料的流動。在對于螺線管的電壓利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(PMW)而不是利用穩(wěn)態(tài)電壓使閥打開時節(jié)省能量。
文檔編號B67D1/00GK1596210SQ02823784
公開日2005年3月16日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者F·S·賽茨, P·M·克雷布斯, B·J·達(dá)比, J·D·科克蘭, D·K·邁爾斯 申請人:曼尼托沃食品服務(wù)有限公司