专利名称：饮料分配器和自动截流阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及饮料分配器以及使用饮料分配器的方法。特别是，本发明的技术领域涉及用于分配器的自动截流阀以及一种能够使被分配的饮料的能量消耗以及加热达到最小的使用分配器的方法。
本发明的技术背景快餐店需要使它们的雇员尽可能高效工作的设备。食物制备和服务中的每一个作业早已被分析，并且现在以考虑效率和所有权总成本(total-cost-of-ownership)的方式设计和布置餐厅厨房和食物制备区域。食物服务的一个很重要的区域是原料分配功能。这是一个比较适合机械化和自动化布置的区域，这是因为大多数饮料具有标准尺寸(小、中、大和一些超尺寸或者超大的变型)。确实需要使雇员等待软饮料分配器装杯所用的时间达到最少。因此，一些软饮料分配器现在具有可自动截流的螺线管操作阀。其他餐厅已经采取自助的形式，顾客自己分配饮料，解除了雇员的作业，但在此过程中失去对机器的控制。
现有技术所涉及的专利，诸如美国专利US 4,712,591和US 4,753,277，披露了利用通过饮料的电路的具有自动截流阀的饮料分配机。即，控制器的一个电极被放置在软饮料流中，通常在喷嘴处或者在喷嘴附近。当泡沫或者饮料溢出杯时，饮料接触另一个电极，完成通过饮料并且到达机器的电路。该另一个电极通常构成使用者对其施压以分配饮料的控制杆的一部分。微处理器检测完成的电路并且断开控制阀的螺线管。这些饮料分配器存在许多缺陷。一个主要缺陷是电流通过饮料本身，电流从喷嘴流经饮料流到另一个电极。另一个缺点是现有的阀和饮料分配器必须被设计或者构造成将导电体容纳在喷嘴中的形式，喷嘴将充满饮料的容器向下延伸。
其他分配器，诸如在美国专利US 3,916,963中描述的，取决于将一个或者多个电极浸没在使饮料被分配到其中的杯或者容器中。这种设计的一个缺点是，电极必须被放置在杯中。这可导致不卫生的环境，并且还能不合需要地将一种不需要的味道混合在被分配的饮料中。这些电极还将其他的部件加到饮料混合和分配阀上。需要一种具有自动截流阀的软饮料分配器，自动截流阀中没有通过饮料或者在喷嘴中的电导体的电路。
发明概述为了克服现有技术中的这些缺陷，发明一种用于饮料分配器的自动阀。本发明的一个方面是用于将饮料分配到容器中的自动截流阀。自动截流阀包括至少一个电操作阀；包括至少两个间隔的导体的检测电路，该检测电路完全在容器的外部并且能够检测所述至少两个间隔导体之间的电导率；以及控制器，当饮料的液体或者泡沫在所述至少两个间隔导体之间产生一个导电路径时，所述控制器能够自动断开所述至少一个电操作阀。
本发明的另一个方面是一种利用自动截流阀分配饮料的方法。该方法包括提供具有开口的容器；操作至少一个电操作阀以开始将饮料分配到容器中；以及在分配饮料的同时检测完全处于容器外部的检测电路中的变化。该方法还包括在检测到检测电路中的变化后自动关闭所述电操作阀。
本发明的另一个方面是一种用于将饮料分配到容器中的方法。该方法包括提供容器；操作至少一个螺线管阀以使容器充填饮料；以及利用脉冲宽度调制技术使阀保持打开，同时操作完全处于容器外部的检测电路。该方法还包括当检测到检测电路中的变化时自动关闭所述阀。
本发明的另一个方面是一种用于将饮料分配到容器中的饮料分配器。该饮料分配器包括至少一个用于分配饮料的混合和分配阀，所述至少一个混合和分配阀包括用于控制至少一种流体流动的至少一个螺线管操作阀；包括至少两个间隔导体的检测电路，所述检测电路完全在容器的外部并且能够检测所述至少两个间隔导体之间的电导率；以及控制器，当饮料泡沫或者液体在所述至少两个间隔导体之间产生一个导电路径时，所述控制器能够自动断开所述至少一个螺线管操作阀。所述饮料分配器还包括在所述至少一个混合和分配阀下方的承滴盘和用于安装所述承滴盘和所述至少一个混合和分配阀的壳体。
这种饮料分配器和与该饮料分配器结合使用的自动截流阀的优点包括一种比较简单的喷嘴设计，无需使在喷嘴中的导电体作为检测电路的一部分。在本发明的实施例中的截流阀没有在喷嘴中的检测电极并且不与容器中饮料接触。这样，电极不会将不合需要的先前的味道混合到随后被分配的饮料中。从附图和关于对优选实施例的描述中可以明显地看出本发明的这些和其他方面和优点。
附图的简要说明
图1A是本发明的具有使饮料自动截流和分配阀的饮料分配器的透视图；图1B是本发明的一种优选的使饮料自动截流的混合和分配阀的分解图；图2是图1B的分配阀的一部分的分解图；图3是图1B的分配阀的操纵杆的一部分的分解透视图；图4是沿着图3的操纵杆的A-A线所得到的截面图；图5是图1B的分配阀的微处理器的运行程序的流程图。
图6是本发明所涉及的一种用于分配饮料的优选方法的流程图；图7A、图7B和图7C是表示图1B的阀的功率消耗和机器性能的图表；图8是用于图1B的阀中的电路的示意图；和图9是可用于图1B的阀中的另一种可选择的电路的示意图。
优选实施例的详细描述优选的用于分配饮料的自动截流阀可被看作具有两个主要部分，检测电路和控制器。检测电路包括至少两个间隔导体，检测电路完全在用于接收饮料的容器的外部。控制器控制至少一个电源开关电路并与至少一个电操作螺线管阀相连。使用者通过启动电源开关电路以打开所述至少一个电操作螺线管阀来分配饮料，并且控制器在检测到检测电路中的变化后自动断开所述至少一个电操作螺线管阀。在一种典型的软饮料分配器中，可仅具有一个螺线管，但具有两个阀，一个阀用于糖浆，一个用于含碳酸气的水或者不含碳酸气的水。该阀还可包括用于开始分配饮料的脱开操纵杆的微型开关或者其他开关，诸如触摸屏或者按钮。如果使用按钮或者触摸屏开始分配饮料，那么操纵杆仅用作下面将描述的电路中的传感器。所述阀包括用于自动打开或者关闭至少一个阀的至少一个电源开关电路和用于检测容器何时被充满的检测电路。所述控制器最好是一种微处理器控制器。
图1A是饮料分配器2，饮料分配器2具有壳体5、承滴盘7和几个饮料混合和分配阀10。图1B是饮料混合和分配阀10的优选实施例的分解图。在许多方面，该阀好像一种常规的电操作混合和分配阀。但是，该阀被改进以包括本发明的自动截流和功率消耗的特征。螺线管34具有一个插棒式铁心38。当螺线管34被启动并且插棒式铁心38移动到线圈区域中时，扭簧23扭转，与阀托板64的开口相对。水和糖浆在它们各自的通道中流过控制基座62、阀托板64、孔盖40和利用O形圈44密封的扩散器块42。扩散器块42通向喷嘴12。喷嘴12的上部也可用作混合腔，液流在离开喷嘴12之前在混合腔中充分混合。其他实施例可具有在喷嘴上游的独立的混合腔。
图1B中所示的安装在控制基座62上的垂直堆叠组件是用于使糖浆和水的流动稳定的动态压力补偿装置。该装置包括在被附加的O形圈46密封的配合缸27中移动的柱塞29。利用被附加O形圈54和56密封的Brix螺钉50和螺母52通过Brix调节对糖浆和水的相对流动进行调节。弹簧58和60能够对Brix调节提供更好的控制。固定板48将动态压力补偿装置的部件固定在它们的安装座内，即流动控制基座62内。水和糖浆流过流动控制基座62、阀托板64和孔盖40、扩散器块42并且进入喷嘴12以及从喷嘴12流出。
分配阀10具有带连接器15的操纵杆14。操纵杆14安装在固定盖20上，固定盖20围绕枢转销18枢转。当使用者在操纵杆14上施压以分配饮料时，固定盖20围绕枢转销18枢转并且触动分配器的控制电路板24上的微型开关26。接着，微型开关26触发使螺线管阀打开和分配软饮料的控制顺序。连接在操纵杆14上的导体的导线通过连接器15与在控制电路板24上的匹配连接器25相连。安装在操纵杆14上的间隔的导体(下面将描述)还用作检测电路的传感器，其中当利用指定的连接器使检测电路与控制板相连时可利用在控制电路板24上的微处理器读取检测电路的电阻。软饮料分配器阀10还包括壳体罩47以及用于电路板24的内部电路顶罩28和底罩30，电路板24安装微型开关26并与连接器25相连。
图2是本发明的该实施例的控制部分的放大图。螺线管34包括其自身壳体和内置线圈(未示出)。插棒式铁心38在电的作用下被拉到螺线管34中或者被内置弹簧(未示出)逐出。还包括电路板24的顶罩28和底罩30。连接器25、微型开关26和用于控制螺线管和分配阀操作的控制器(未示出)与电路板24相连。微处理器控制器对于饮料分配阀是一种优选的控制器。一定数量的其他部件可被安装在电路板上，包括，但不限于，电阻器、二极管、电容器、开关和其他电气和电子部件。
重要的是，注意到，用于自动使饮料截流的检测电路完全在用于盛装饮料的容器外部。该电路包括设置在操纵杆14中的导体，并且仅从杯中溢出的液体饮料或者泡沫接触导体。仅当存在同时接触两个导体的液体或者泡沫时，电流或者电压才流动，并且该流动仅在操纵杆的表面上。检测电路不包括杯和杯内的饮料。用于检测的实际电路可以是电压电路、电流电路或者电阻电路，或者这些和其他电子电路的组合。饮料泡沫或者液体与操纵杆中的导体的接触改变检测电路中的电阻、电流、电压降。这种变化被检测并且用于自动断开阀。
图3和图4提供了分配阀的操纵杆14的放大图。操纵杆最好是几种材料的复合材料，包括导体72和绝缘部分70和74。导体72最好是不锈钢(用于食物接触)，其表面已经被活化以与绝缘部分结合。一种活化表面的方法是通过在钢的表面上施加粒度为80的磨料以使表面变得粗糙。也可利用其他方法使表面变得粗糙。在制造操纵杆的一种优选方法中，注射模制第一绝缘部分70。接着，将第一绝缘部分70放置到另一个具有表面已经粗糙化的不锈钢导体72的注射模制模具中。通过将第二绝缘部分74模制在部件70和72上使得第二次模制操作形成操纵杆14。如图3中所示，第一模制部分70被构造成与操纵杆固定盖20匹配并可组装。当顶部模制绝缘部分74时，在绝缘部分70中的空隙71可用于确保第一和第二绝缘部分70和74之间的良好结合以及确保在操纵杆内的俘获、结合和恒定的间隔导体72。尽管该实施例使用两个导体72，但也可使用多于两个的导体，诸如3个或者4个间隔的导体。尽管该实施例使用横向间隔，但是也可使用在该操纵杆内的垂直间隔，其中饮料或者泡沫必须向下移动较小的距离以在两个导体之间进行电接触。如果需要的话，用于连接所述连接器15的导线73可与导体72接合。
用于操纵杆绝缘部分70、74的绝缘材料最好是不导电的和高度绝缘的，并且还必须具有足够的弯曲模量和抗拉强度以反复使用，诸如在快餐厅或者自助式餐厅中。热塑性材料是优选的，这是由于它们可被注射模制，但是也可使用其他绝缘体和热固性材料，例如，利用压缩模制。已经发现的一种适用于这种应用的注射模制材料是由BayerCorporation，Pittsburgh，PA提供的MarkroblendUT408聚合物。该聚合物是聚碳酸酯和聚对苯甲酸乙二醇酯(PET)聚酯的混合物。该聚合物具有大约340ksi的室温弯曲模量和大约8ksi的抗拉强度。它具有大约120％的应变-断裂比、大约5％的应变-屈服比以及大约2ft-1b/in的室温lzod强度。如果操纵杆需要在更换前长时间反复使用，这些性能可能是重要的。具有类似性能的其他聚合物也可被使用。
图4提供了沿着线A-A得到的操纵杆14的横截面图。最大宽度大约为12毫米并且厚度大约为5毫米。操纵杆具有所示的型面，具有分配在左部和右部的第一绝缘部分70和第二绝缘部分74，并且被隆起或者尖顶75分隔。导体72的尖顶或者外边缘处于相同的高度，中间部分大约低1毫米。当使用者的杯达到其容量时，饮料液体或者泡沫将从杯的边缘溢出并且溅到操纵杆的顶表面上，接触绝缘部分74并且在导体72之间形成一个导电路径。但是，带尖顶的表面75使得饮料泡沫或者液体凝结并且快速消散或者排尽，从而破坏导体72之间的导电性。
螺线管的微处理器控制器以大约50-100Hz的频率或者大约每隔10至20毫秒检查检测电路。如果需要和方便的话，也可使用其他采样速率。如果存在饮料泡沫或者液体，那么在电子检测电路中存在变化。那么螺线管闭合并且水不能流动。但是，重要的是，当饮料液体或者泡沫消散时，饮料分配器能够让使用者“注满”饮料。由于带尖顶的表面75的缘故而使得电导率不能被维持，因此在饮料液体或者泡沫消散后，检测电路快速返回其正常的非导电状态。当操纵杆的导体之间没有连续性时，微处理器控制器可开始进行一个注满循环，饮料分配器分配水直至饮料再次溢出，改变检测电路的状态。此时，饮料已经注满，饮料分配器准备下一杯饮料或者下一个顾客。如果饮料是一种不需要注满的饮料，诸如柠檬汽水，那么微处理器可结束该循环，断开电压和使螺线管闭合。
模制有金属导体并且被枢转安装以启动微型开关的操纵杆是一种能够启动饮料流动的简易、方便的工具。但是，虽然可使用导电杆，但是利用其他工具或者方法也可启动分配器。例如，制造商可设计一种“启动”按钮或者使用者可选择“启动”的小触摸屏。所有这些可以一种机械或者导电/电子方式链接以启动分配饮料。在这些情况下，可利用一种具有相同构造和被相同的非导电塑料分隔的相同导体的传感器杆代替机械杆。
图6示出了一种分配饮料的方法。在该方法中，使用者提供用于饮料的容器602。接着使用者将容器，诸如饮料杯压靠在分配杆604上。这使得分配器打开至少一个饮料阀，诸如螺线管阀606。此时，检查检测电路。只要没有变化，该阀保持打开和饮料流动610。在检测电路中的电阻、电压或者电流有变化时或者当超过饮料流动的预定时限时，阀将自动关闭612。在一个实施例中，可使用一种注满模式。在这种情况下，检测器检测可自动继续进行614直至饮料泡沫或者液体已经分散并且电阻再次升高。随之存在短的等待时间，最好大约3秒。接着，分配器注满饮料同时检查检测电路616。当检测器指示变化，或者已经超过时限时，阀自动关闭618并且结束程序。
图5示出了可用于如图6中所示的本发明的实施例所涉及的在上述饮料分配器分配饮料的方法中使用的微处理器程序。使用者通过将杯或者容器压靠在分配杆上来启动程序501。在该点503处，微处理器控制器开始该程序，并且阀关闭和截流。接着是大约100ms启动延时505。微处理器接着检查检测电路507，搜索指示在操纵杆上的饮料泡沫或者液体的信号。在该点处，阀没有打开，如果发现导体之间的连续性509，出现问题并且顺序结束520。可能操纵杆应该被清洁，或者可能存在其他一些问题。
假设电路是良好的，程序开始时启动饮料流511并且启动作为检测电路的支持的定时器顺序。如上所述，最常见的饮料可是一种其中具有糖浆和含碳酸气体或者不含碳酸气体的水的饮料，需要两个阀。其他被分配的饮料可包括一种成分的饮料，诸如柠檬汽水和啤酒，只需要一个阀。在一个实施例中，如果检测电路不能适合地工作，60秒用作断开阀的定时器最大值。其他实施例可使用其他的最大值。定时器周期性检查513该程序，检测电路也是如此515。如果发现变化517，利用下面所述的程序终止饮料流动519。通常可根据需要检查检测电路，其目的是在饮料泡沫或者液体溢出后尽可能快地截断饮料流动。已经成功使用以100Hz的频率检查检测电路，但其他频率也可使用。
如果阀没有处于“注满”模式，那么该程序已经完成并且终止流动520。如果阀处于注满模式，该程序继续至少一个用于检测变化523以判断泡沫或者液体是否已经消散525的附加检查。从0.10秒至5秒，最好为3秒的短时间段可被编程到该循环中以等待杯中的泡沫消散527，同时自动继续检查检测电路的连续性。接着可进行一个附加的检查529，确保接触导体的泡沫已经消散531。当电路不再显示导体531之间的接触时，该程序可开始一个“注满”模式533，打开至少一个饮料阀并且开始定时程序。在一个实施例中，时间段可与上述充填程序相同；在其他实施例中，定时器可被设定较短的时间段，从1秒到最大15秒。
微处理器控制器周期性地检查时间535和检测电路537以确信是否符合任何一个条件。如果时间超过所允许的最大时间段，“注满”循环结束并且利用支持的定时器停止程序。或者，微处理器继续检查检测电路539直至饮料检查或者泡沫溢出时发生变化。此时，停止流动541并且程序结束520。当程序结束520时，微处理器控制器可更新被分配的饮料的数量、被分配的型号、所需时间等的计数。已经发现的适用于这种应用的一种微处理器是由Microchip Technology，Inc.，for Mountain View，CA制造的8针8位CMOS微处理器。在这种应用中Model PIC12C508-04/SM可以很好地运行。
优选的饮料混合和分配阀10的另一个优点是使用脉冲宽度调制(PWM)技术保持螺线管打开以使饮料可流动，同时使功率消耗达到最小。尽管该特征是具有自动截流的优选阀的一部分，但是它可用于任何螺线管操作饮料分配阀上。螺线管通常具有一个衔铁和与衔铁相对的弹簧，从而当螺线管断开时，弹簧保持一个或者多个阀关闭。当使用者想打开阀时，使用者启动衔铁并且持续在线圈中通过电流以使弹簧被压缩。当电流在线圈中流动时，产生以热量形式释放的I-平方-R损耗。在一种饮料分配阀中，所有部件被组装在较小的壳体中，以两种形式散热与空气的对流换热和与周围部件，特别是与最冷的部件的传导换热，即与被分配的饮料的传导换热。一种PWM技术使用很少的能量并且最终为消费者提供较好的和较冷的饮料。
图7A、7B和7C示出了在被应用在饮料分配器上的PWM技术中的功率消耗和饮料分配特性。图7A示出了随着时间推移的螺线管线圈中的电流变化。在启动时，克服限制弹簧的阻力和插棒式铁心自身的惯性以及其与使饮料流动的一个或者多个阀的机械联接需要一段时间。在一段时间后，根据杯的型号，诸如在1秒至15秒之后，使用PWM技术，线圈的电源周期性接通和断开。在一个实施例中，电源在从20至30Hz的范围内脉动，并且占空比为75％。已经发现很好工作的一个循环是24毫秒接通电源接着8毫秒断开。如图7A中所示，对于“注满”循环，PWM速度可是不同的，或者对于正常的“充填杯”的循环是相同的。
由于电源是循环的，因此散热和加热阀的周围环境的功率和能量很少，但是，所用的循环也足以使一个或者多个饮料阀打开和分配饮料。图7B示出随着时间的推移饮料的流动情况，其中当阀第一次打开时饮料首先缓慢流动，但接着当PWM技术使阀打开足以使饮料流动时，饮料持续以相对恒定的流速流动。图7C示出了进入容器中的饮料的累积流。当循环的“注满”部分开始时，累积流的右手部分可是短暂的中断，接着最后充填容器。
图8示出了将PWM电源输送到螺线管的分配阀的电路。螺线管本身没有被示出在电路中，但与连接器871相连。该实施例使用24V的螺线管，这样24V的AC电源从变压器(未示出)经连接器801被输送。图8中的许多部件(但不包括传感器14)将在电路板24上(见图2)，并且最好被表面安装，以降低成本和板所需的空间。一般地，该电路包括24VDC电源转换器802，和用于微处理器控制器806的5V电源804。还具有PWM电路808、电平移动器810、开关812(最好以晶体管或者FET的形式)和检测电路814。下面将分别对它们进行描述。
电源802(虚线内所示)可包括具有四个二极管的全波电桥整流器816，并且将24V AC电源转换成24V DC电源。该DC电源可在所示的电路中具有宽电流或者电压摆动，这是由于没有电容器。当然，可加入电容器，但也将使分配器增加大量的附加质量和体积。功率从24V DC电路802获得并且被电源820转换成12V和被电源804转换成5V。电源804(虚线内所示)包括电阻器828、电容器830和4.7V Zener二极管832。电源820(虚线内所示)包括与电阻器822、12V Zener二极管824和电容器826串联的二极管818。电阻器822可是相同的或者可是不同的。电容器826滤波并稳定12V的Zener输出。分压器828和滤波电容器830与4.7V Zener二极管832一起使5V的电压供给稳定。5V的输出可用作微处理器的针1上的微处理器806的电源。
微处理器806上的其他输入可包括输入针4、表示已经关闭与操纵杆14相连的微型开关26的24V DC电源的电压。包括电阻器834、835、电容器836和箝位二极管838的保护电路保护微处理器不被输入过高的电压。微处理器806的其他输入/输出包括针2、供给PWM电路808(虚线所示)和供给电平移动器810(也为虚线所示)的功率以及用于开关的针和用于检测电路814的针5、6、7(虚线所示)，所述检测电路814包括电阻/连续性电路。微处理器针5、6和7终止于连接器25，连接器25与操纵杆上的连接器15相连。微处理器806还可具有通过针8的接地连接。应该理解的是，微处理器可具有其他的输入和输出。
如上所述，操纵杆14具有两个连接器72和用于经连接器25与电路板相连的连接器15。连接器25可具有三个针，可根据是否需要“注满”循环来使操纵杆被连接。如果需要“注满”循环，连接器15可经连接器25连接到微处理器806的输入5和7，如果不需要“注满”循环，可与输入5和6相连。针5在这两种情况下是共用的。如果需要“注满”循环，并且连接器15经连接器25连接到针5和7，那么微处理器将不通过针6检测所述检测电路中的任何变化，这是由于针6未被连接。因此，微处理器通过检测针5和7之间的变化而起作用。在图8中，电容器842通过5V电源充电。这样，微处理器的针5和连接器15的针2将具有一个电压。当饮料液体或者泡沫在操纵杆14的连接器72之间，诸如向连接器25的针3提供一个通电路径时，那么微处理器的针7将确保一个电压。当微处理器806检查针7并且注意到，它已经从无电压成为具有5V电压，检测电路已经执行其功能。微处理器接着“得知”，断开阀和可能需要注满循环。其他用于电阻/连续性电路814的电路可包括电阻器844、846、848和二极管850。其他电路可用于将导体72之间的连续性转换成电流或者电压，或者甚至利用检测电路检测电阻差。
在使用者将饮料杯压靠在杆14上后，微型开关26闭合，并且24V DC电源通过连接器871应用到饮料螺线管阀上。当FET开关812也闭合时完成电路，完成DC电路接地。FET开关812的控制极接收其来自于微处理器针3的信号。微处理器806可通过二极管850、电阻器852、854和电容器856受到保护免于受到过高电压的损害。微处理器806可被编程以在初始时间段向螺线管施加全功率，诸如0.5至2秒，最好为1秒。接着，脉冲宽度调制从微处理器806的针2通过电平移动器810和PWM电路808被施加到电路上，以及从微处理器的针3施加到FET开关812上。在该实施例中，晶体管870是一种npn型晶体管，FET开关812是N型沟道，而FET开关858是p型沟道。针2和针3的输出是相对的，当针2高时，针3低，反之亦然。
FET858通过其源极连接24V DC并且通过其漏极返回螺线管。FET858的控制极通过包括电阻器864、878的分压器与晶体管870的源极相连。Zener872保护FET812和858免于受到放电和螺线管的电压的影响。电阻器868保护微处理器的输入针2。在启动时，针2降低而针3升高，断开晶体管870和接通FET812。这样，FET858也被断开，而FET812闭合(接通)，为螺线管线圈电流提供接地路径。
在PWM循环的断开部分中，针2升高，接通晶体管870和FET858。针3降低，断开FET812(切断FET开关812)并且取消接地的任何路径。当接通晶体管870时，FET858接通，电阻器864、866和FET858的控制极中的电流升高，特别是螺线管线圈的端部短接。但是，由于FET812断开，没有接地路径，因此螺线管电流不流动。
PWM电路包括电平移动器810，电平移动器810实质上是串联的电阻器864和878，在24V DC电源和晶体管870之间形成分压器。电容器860和Zener二极管862限制可施加在晶体管858的控制极上的电压范围。图8中所示的晶体管或者FET可是除晶体管或者FET以外的电气或者电子开关。特别是，FET812和858应该是电源装置，并且还可包括，但不限于晶体管、功率晶体管、MOSFET、闸流晶体管、绝缘控制极双极晶体管(IGBT)、可控硅整流器(SCR)、MOS控制的闸流晶体管和三端双向可控硅开关元件。PWM晶体管870不一定需要如同FET812那样通过电源，这样晶体管870可设有低载流能力。
图9示出了一种用于为螺线管提供PWM电流的简化电路。电源901通过瞬时触摸开关903与螺线管905相连。开关903可是一种来自于安装在饮料分配器的外部上的触摸屏或者按钮的接触开关。在循环开始后，微处理器902测量通过输入907、914测量电阻911。利用电源913为微处理器902供电并且微处理器902接地915。通过从微处理器到晶体管919的控制极的输出917将PWM控制提供给晶体管919。当需要供给螺线管的功率时，晶体管919闭合，使螺线管电路接地完成。在PWM的循环的断开部分期间，晶体管919打开，并且无电流在螺线管中流动。
本领域技术人员将认识到，有多种方式实施本发明。外部电路已经被描述成为检测电路，这是由于导电的饮料液体或者泡沫将导电并且可大大改变操纵杆14的两个金属部分72之间的电阻、电压和电流。但是，如图8中所示，可通过增加电容器和电源使该电路转变为其中电压施加或者不施加在微处理器的端子上的电路。该检测电路在涉及在间隔的导体之间的导电性上是一种“电导率”电路。饮料液体或者泡沫的净效应是改变电路电导率或者电阻并且使电荷或者电压在以前不出现的情况下出现。电路还可被构造成用于检测电流变化或者测量电压变化的电路，其中电流或者电压变化取决于饮料泡沫或者液体的电阻路径。如在权利要求中所用的，“检测电路”意味着包含所有这样的电路。
本发明的优选实施例使用具有导体的操纵杆，导体形成检测电路的一部分并且操纵杆还用于压迫微型开关以启动饮料分配器。这种双重使用是不需要的。例如，在一个实施例中，制造商可设计具有杯子尺寸的选项的触摸屏，使用者可利用触摸屏开始分配饮料。这些杯尺寸的选项还可用于为饮料分配器的螺线管的初始接通时间定时。还可使用用于每一个给定的杯尺寸的饮料分配器上的标准按钮。在任何情况下，按下触摸屏或者按钮启动了用于饮料的充填循环和启动用于饮料泡沫或者液体的检测电路以结束充填循环和开始“注满”循环。
微处理器控制器是用于将PWM应用到电路的极好的工具。但是，还存在施加PWM技术的其他方式。仅使用定时器的定时电路和具有适合的时间常数的RC电路可输送具有设定“接通”和“断开”期间的重复电压。利用这样的电路和继电器或者簧片开关可在第一次打开螺线管阀时允许使用者考虑进行较长的初始“接通”期间。尽管电路已经被描述成测量饮料液体或者泡沫溢出，但是其他方法也可用于判断何时容器被充满。这些方法包括红外检测器、超声波检测器和体积测量检测器，诸如结合流动和推断体积的检测器。可使用位于容器下方并且测量其质量或者重量的检测器，同样可使用定时器。还有许多其他实施本发明的这方面的方式。
因此，本申请人的发明保护本发明的所有改进和变型。本发明是由下列权利要求及其等同形式限定的。尽管已经参照特定实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将认识到，结构、材料、程序等的变型将落在本发明的保护范围和下列权利要求内。
权利要求
1.一种用于将饮料分配到容器中的自动截流阀，所述自动截流阀包括a)至少一个电操作阀；b)包括至少两个间隔的导体的检测电路，该检测电路完全在容器的外部并且能够检测所述至少两个间隔导体之间的电导率；以及c)控制器，当饮料液体或者泡沫在所述至少两个间隔导体之间产生一个导电路径时，所述控制器能够自动断开所述至少一个电操作阀。
2.如权利要求1所述的自动截流阀，其特征在于，所述电操作阀是螺线管阀。
3.如权利要求2所述的自动截流阀，其特征在于，利用脉冲宽度调制技术操作螺线管。
4.如权利要求3所述的自动截流阀，其特征在于，还包括与螺线管电连接的至少一个电源开关，利用电源开关应用脉冲宽度调制技术以使螺线管打开或者关闭。
5.如权利要求4所述的自动截流阀，其特征在于，电源开关是从包括晶体管、FET、MOSFET、闸流晶体管、IGBT、可控硅整流器、MOS控制的闸流晶体管和三端双向可控硅开关元件的组中选择的。
6.如权利要求1所述的自动截流阀，其特征在于，所述至少两个导体包括不锈钢。
7.如权利要求1所述的自动截流阀，其特征在于，所述至少两个导体由热塑性材料间隔开。
8.如权利要求7所述的自动截流阀，其特征在于，所述热塑性材料包括聚碳酸酯和PET聚酯的混合物。
9.如权利要求1所述的自动截流阀，其特征在于，还包括操纵杆和微型开关，两个间隔的导体位于操纵杆上并且操纵杆可启动微型开关，微型开关又对控制器进行电源控制。
10.如权利要求1所述的自动截流阀，其特征在于，所述控制器是一种微处理器控制器。
11.如权利要求1所述的自动截流阀，其特征在于，所述至少两个导体由带尖顶的表面间隔开。
12.一种用于将饮料分配到容器中的自动截流阀，所述自动截流阀包括a)包括至少两个间隔的导体的检测电路，该检测电路完全在容器的外部；以及b)控制器，控制器控制至少一个电源开关电路并与至少一个电操作螺线管阀相连；使用者通过启动电源开关电路以打开所述至少一个电操作螺线管阀来分配饮料，并且控制器在检测到检测电路中的变化后自动断开所述至少一个电操作螺线管阀。
13.如权利要求12所述的自动截流阀，其特征在于，还包括与用于启动开关电路的微型开关相连的操纵杆。
14.如权利要求13所述的自动截流阀，其特征在于，所述两个间隔导体在操纵杆的表面上。
15.如权利要求12所述的自动截流阀，其特征在于，所述至少两个间隔的导体安装在一个绝缘部分上，所述导体形成用于检测电路的传感器，并且当操纵杆的至少两个导体与饮料泡沫或者液体接触时，控制器自动断开所述至少一个电操作螺线管阀。
16.如权利要求12所述的自动截流阀，其特征在于，所述电源开关电路是脉冲宽度调制电路。
17.如权利要求12所述的自动截流阀，其特征在于，所述电源开关电路包括至少一个电源开关。
18.如权利要求17所述的自动截流阀，其特征在于，所述至少一个电源开关是从包括晶体管、FET、MOSFET、闸流晶体管、IGBT、可控硅整流器、MOS控制的闸流晶体管和三端双向可控硅开关元件的组中选择的。
19.如权利要求12所述的自动截流阀，其特征在于，所述至少两个导体安装在操纵杆上，所述操纵杆具有使饮料泡沫或者液体凝结和消散的带尖顶的表面。
20.如权利要求12所述的自动截流阀，其特征在于，所述至少两个导体是被热塑性材料分隔开的不锈钢导体。
21.如权利要求20所述的自动截流阀，其特征在于，所述热塑性材料包括聚碳酸酯和PET聚酯的混合物。
22.一种利用自动截流阀分配饮料的方法，该方法包括a)提供具有开口的容器；b)打开至少一个电操作阀以开始将饮料分配到容器中；c)在分配饮料的同时检测完全处于容器外部的检测电路中的变化；以及d)在检测到检测电路中的变化后自动关闭所述电操作阀。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括，在分配饮料的同时利用脉冲宽度调制技术使电操作阀保持打开状态。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，通过压迫操纵杆、触摸屏幕或者按动按钮来实现所述至少一个阀的打开。
25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，利用控制器完成检测所述检测电路中的变化和自动关闭阀。
26.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述检测电路检测间隔导体之间的电导率以关闭电操作阀。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，还包括e)在自动关闭所述电操作阀后等待一段时间并且自动检查所述检测电路是否处于一种非导电状态，并且如果处于一种非导电状态，则启动一个注满程序。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述注满程序包括i)打开所述至少一个电操作阀以开始将饮料分配到容器中；ii)检测所述检测电路中的后续变化；以及iii)在检测到检测电路中的后续变化后自动关闭所述至少一个电操作阀。
29.如权利要求22所述的方法，其特征在于，通过使饮料液体或者泡沫接触被模制在操纵杆中的至少两个导体，或者使饮料液体或者泡沫从被模制在操纵杆中的至少两个导体上消散，来产生所述检测电路中的变化。
30.一种用于将饮料分配到容器中的方法，该方法包括a)提供容器；b)打开至少一个螺线管阀以使容器充填饮料；c)利用脉冲宽度调制技术使阀保持打开，同时操作完全处于容器外部的检测电路；以及d)检测到检测电路中的变化后自动关闭所述阀。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述检测电路中的变化是电导率的变化。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括e)自动重新检查所述检测电路，以判断所述检测电路是否处于一种非导电状态，并且如果处于一种非导电状态，则启动一个注满程序，所述注满程序包括i)再次打开至少一个螺线管阀以注满容器；以及ii)在检测到检测电路中的后续变化后自动再次关闭所述阀。
33.如权利要求31所述的方法，其特征在于，通过使饮料液体或者泡沫接触并因而在检测电路中的传感器之间形成导电路径，以及接着消散以中断所述导电路径，来产生所述检测电路中的变化。
34.一种用于将饮料分配到容器中的方法，该方法包括a)提供具有至少一个螺线管操作阀的饮料分配器；b)打开所述至少一个螺线管操作阀以开始分配饮料；c)在注满操作期间利用脉冲宽度调制技术使螺线管操作阀保持打开；以及d)在包括至少两个间隔导体的检测电路中的电导率变化后，关闭所述至少一个螺线管操作阀，所述检测电路完全处于用于接收饮料的容器的外部。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，利用从包括电子检测和定时的组中选择的一种技术自动地关闭所述阀，其中所述定时技术支持电子检测技术。
36.如权利要求34所述的方法，其特征在于，还包括e)自动重新检查所述检测电路，以判断所述检测电路是否处于一种非导电状态，并且如果处于一种非导电状态，则启动一个注满程序，所述注满程序包括i)再次打开至少一个螺线管阀以注满容器；以及ii)自动再次关闭所述阀。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，在利用从包括电子检测、红外检测、超声波检测、体积检测、重量检测和定时的组中选择的一种技术接收信号后，再次关闭所述阀。
38.如权利要求34所述的方法，其特征在于，利用从包括按动按钮、触摸屏幕和压迫操纵杆的组中选择的一种技术打开所述阀。
39.如权利要求36所述的方法，其特征在于，在所述检测电路已经处于一种非导电状态后并且经过至少0.25秒的时间后，自动地执行再次打开的步骤。
40.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述饮料是一种软饮料。
41.如权利要求34所述的方法，其特征在于，通过使饮料液体或者泡沫接触被模制在操纵杆中的至少两个导体，或者使饮料液体或者泡沫从被模制在操纵杆中的至少两个导体上消散，来产生所述检测电路中的电导率变化。
42.一种用于将饮料分配到容器中的饮料分配器，该饮料分配器包括a)至少一个用于分配饮料的混合和分配阀，所述至少一个混合和分配阀包括i)用于控制至少一种流体流动的至少一个螺线管操作阀；ii)包括至少两个间隔导体的检测电路，所述检测电路完全在容器的外部并且能够检测所述至少两个间隔导体之间的电导率；iii)控制器，当饮料泡沫或者液体在所述至少两个间隔导体之间产生一个导电路径时，所述控制器能够自动断开所述至少一个螺线管操作阀；b)在所述至少一个混合和分配阀下方的承滴盘；以及c)用于安装所述承滴盘和所述至少一个混合和分配阀的壳体。
43.如权利要求42所述的饮料分配器，其特征在于，所述至少两个导体包括不锈钢。
44.如权利要求42所述的饮料分配器，其特征在于，所述控制器与检测电路连通，所述控制器被编程以打开所述至少一个螺线管阀使容器充满饮料，所述控制器被编程以便当形成导电路径时自动断开螺线管阀。
45.如权利要求42所述的饮料分配器，其特征在于，所述控制器是一种微处理器控制器。
46.如权利要求42所述的饮料分配器，其特征在于，控制器基于从包括按钮、触摸屏和操纵杆的组中接收的输入，打开至少一个螺线管操作阀。
47.如权利要求42所述的饮料分配器，其特征在于，所述检测电路是从包括电子检测电路和定时器的组中选择的，其中定时器支持电子检测电路。
48.如权利要求42所述的饮料分配器，其特征在于，还包括与所述至少一个螺线管阀电连接的至少一个电源开关，在分配饮料的同时控制器利用脉冲宽度调制技术使所述至少一个螺线管操作阀打开。
49.如权利要求48所述的饮料分配器，其特征在于，电源开关是从包括晶体管、FET、MOSFET、闸流晶体管、IGBT、可控硅整流器、MOS控制的闸流晶体管和三端双向可控硅开关元件的组中选择的。
50.如权利要求42所述的饮料分配器，其特征在于，还包括与控制器电连接的微型开关。
51.如权利要求42所述的饮料分配器，其特征在于，所述至少两个间隔的导体被具有带尖顶的表面的绝缘材料分隔开。
52.如权利要求42所述的饮料分配器，其特征在于，还包括由至少一个螺线管阀控制的两个流体路径、在两个流体路径下游的混合腔以及在混合腔下游的喷嘴。
53.如权利要求46所述饮料分配器，其特征在于，还包括与控制器电连接的微型开关，并且所述操纵杆具有两个间隔的导体和具有带隆起的表面的绝缘材料。
全文摘要
本发明涉及一种饮料混合和分配阀或者包括该阀的饮料分配器，它们包括自动截流的特征。使用者将杯或者容器压靠在软饮料分配器上的操纵杆(14)上。操纵杆闭合一个开关以启动打开螺线管操作阀(10)。同时，检测电路被监测以判断饮料或者泡沫是否已经溢出。当饮料或者泡沫溢出并且桥接在操纵杆上的两个金属导体(72)之间的间隙时，电阻减小并且电流在检测电路中流过。阀接着自动截断饮料的流动。在对于螺线管的电压利用脉冲宽度调制技术(PMW)而不是利用稳态电压使阀打开时节省能量。
文档编号B67D1/00GK1596210SQ02823784
公开日2005年3月16日 申请日期2002年9月27日 优先权日2001年9月28日
发明者F·S·赛茨, P·M·克雷布斯, B·J·达比, J·D·科克兰, D·K·迈尔斯 申请人:曼尼托沃食品服务有限公司