1.一种用于提供冷饮料的饮料系统，包括：
用于提供水的供水单元(100)；
用于冷却所述供水单元(100)所提供的水的冷却装置(140,180,190,230)，其中所述冷却装置(140,180,190,230)被布置在所述供水单元(100)下游；
用于分配饮料的分配装置(170)，其中所述分配装置(170)被布置在所述冷却装置(140,180,190,230)下游；
阀装置(160)，所述阀装置(160)被布置在所述冷却装置(140,180,190,230)下游和所述分配装置(170)上游，其中所述阀装置(160)可操作以引导来自所述冷却装置(140,180,
190,230)的水，或者将所述水回送至所述冷却装置(140,180,190,230)以进一步进行冷却，或者将所述水引导至所述分配装置(170)以用于分配冷饮料；以及
控制模块(220)，所述控制模块适于操控所述阀装置(160)。
2.根据权利要求1所述的饮料系统，其中所述控制模块(220)适于根据所述冷却装置(140,180,190,230)下游的水温操控所述阀装置(160)。
3.根据权利要求2所述的饮料系统，其中所述冷却装置(140,180,190,230)下游的水温由被布置在所述阀装置(160)上游的第一温度传感器(150)测量，所述第一温度传感器优选地被布置在所述冷却装置(140,180,190,230)的出水口处。
4.根据前述权利要求中任一项所述的饮料系统，其中所述控制模块(220)适于根据预定的时间模式来操控所述阀装置(160)，其中所述预定的时间模式优选地被存储在所述控制模块(220)的存储器内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的饮料系统，其中所述阀装置(160)包括至少一个三通阀(160)，所述三通阀适于引导来自所述冷却装置(140,180,190,230)的水，或者将所述水回送至所述冷却装置(140,180,190,230)以进一步进行冷却，或者将所述水引导至所述分配装置(170)以用于分配冷饮料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的饮料系统，其中所述冷却装置(140,180,190,
230)以冷却回路的形式提供，所述冷却回路至少包括冷凝器(190)、热交换器(140)、压缩机(180)，以及布置在所述冷凝器(190)和所述热交换器(140)之间的节流装置(230)，如节流阀(230)或毛细管，其中在所述冷却回路中优选使用1,1,1,2-四氟乙烷(“R134a”)、2-甲基丙烯(“R600a”)、丙烷(“R290”)、二氟一氯甲烷(“R22”)或二氧化碳(“R744”)或它们的混合物作为制冷剂。
7.根据权利要求6所述的饮料系统，其中所述冷凝器(190)和/或所述热交换器(140)为微通道热交换器、壳式热交换器、板式热交换器、绝热轮式热交换器、板翅式热交换器、枕板式热交换器、相变热交换器、直接接触式热交换器或螺旋式热交换器，并且/或者所述压缩机(180)为回转式压缩机、偏心式压缩机、活塞式压缩机或直线式压缩机。
8.根据前述权利要求中任一项所述的饮料系统，其中所述供水单元(100)包括水箱(100)和/或用于将所述饮料系统连接至水管的连接装置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的饮料系统，其中所述饮料系统还包括用于测量水流量的流量计(120)，其中所述流量计(120)布置在所述供水单元(100)的下游和所述冷却装置(140,180,190,230)的上游。
10.根据权利要求9所述的饮料系统，其中适于提供可调节泵输出的泵(130)被布置在所述流量计(120)的下游。
11.根据权利要求9或10所述的饮料系统，其中所述阀装置(160)可操作以将来自所述冷却装置(140,180,190,230)的水引导至所述流量计(120)上游和所述供水单元(100)下游的某个位置处。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的饮料系统，其中所述控制模块(220)适于依据所述流量计(120)测得的流量来控制所述泵(130)的泵输出，所述控制模块(220)优选地适于以提供预定的恒定流量的方式来控制所述泵(130)。
13.根据权利要求12所述的饮料系统，其中，所述控制模块(220)被适于在所述流量计(120)检测到流量低于预定最小流量时，提供警报信号和/或关停所述饮料系统，其中所述最小流量优选地在80mL/分钟和250mL/分钟之间的范围内，更优选地在100mL/分钟和
200mL/分钟之间的范围内，并且最优选地，所述预定最小流量为120mL/分钟。
14.根据前述权利要求中任一项所述的饮料系统，其中所述压缩机(180)适于在所述控制模块(220)的控制下提供可调节的压缩功率。
15.根据权利要求6至14中任一项所述的饮料系统，其中所述冷凝器(190)包括用于冷却所述冷凝器(190)中的所述制冷剂的通风装置(200)，其中所述通风装置(200)优选地适于在所述控制模块(220)的控制下提供可调节的通风功率。
16.根据权利要求14至16中任一项所述的饮料系统，其中所述饮料系统还包括用于测量环境温度的第二温度传感器(210)，其中所述控制模块(220)适于依据所述环境温度来控制所述压缩机(180)的压缩功率和/或所述通风装置(200)的通风功率。
17.根据前述权利要求中任一项所述的饮料系统，其中所述控制模块(220)适于在所述第一温度传感器(150)检测到温度低于预定最低温度时，降低所述压缩机(180)的压缩功率和/或所述通风装置(200)的通风功率，其中所述最低温度优选地在2℃和10℃之间的范围内，更优选地在4℃和7℃之间的范围内，并且最优选地在5℃和6℃之间的范围内。
18.一种包括根据权利要求1至17中任一项所述的饮料系统的饮料机。
19.根据权利要求18所述的饮料机，其中所述饮料机包括冲煮模块，所述冲煮模块适于接收装有用于饮料制备的饮料配料的胶囊和/或荚包。
20.根据权利要求18所述的饮料机，其中所述饮料机包括用于接收饮料配料的混合室，所述饮料配料优选地从贮存器定量计量。
21.一种用于提供冷饮料的方法，包括下列步骤：
-提供根据权利要求18至20中任一项所述的饮料机；
-把胶囊或荚包插入冲煮模块，或将饮料配料装入混合室；
-确定所述冷饮料的所需温度；
-用所述控制模块(220)操控所述阀装置(160)，使得来自所述冷却装置(140,180,190,
230)的水或者被引导回送至所述冷却装置(140,180,190,230)以进一步进行冷却，或者被引导至所述分配装置(170)以用于分配冷饮料。
22.根据权利要求21所述的方法，其中只要所述第一温度传感器(150)测量到水温超过预定温度，来自所述冷却装置(140,180,190,230)的水就被引导回送至所述冷却装置(140,
180,190,230)，其中所述预定温度优选地介于7℃和17℃之间，更优选地介于9℃和15℃之间，并且最优选地介于11℃和13℃之间。
23.根据权利要求21所述的方法，其中来自所述冷却装置(140,180,190,230)的水在预定的一段时间内被引导回送至所述冷却装置(140,180,190,230)，其中所述预定的一段时间优选地介于3秒和40秒之间，更优选地介于5秒和25秒之间，并且最优选地介于7秒和15秒之间。
1.技术领域
[0001] 本
发明涉及用于提供冷饮料的饮料系统、包括这种饮料系统的
饮料机、以及用于提供所述冷饮料的对应方法。2.背景技术
[0002]
现有技术中已知有饮料机用于提供热饮料和/或冷饮料，这些饮料机通常体积庞大，还往往必须将需要的
水或饮料(如橙汁)预先冷却并存储在冷却槽中，饮用前再用冷却槽制备出饮料。因此，冷水或冷饮料在用于制备饮料之前被长时间存储并且可能不再新鲜。这样的饮料机在(例如)文档GB 889,134中公开。例如由文档US 2010/0139496A1、US 2004/
0187514 A1和WO 2012/069958A1已知另外的饮料机。文档US 2010/0139496 A1公开了提供单一口味或混合口味的
碳酸冷饮料的饮料设备。为了冷却饮料，提供包括热电冷却模
块的冷却器单元。文档US 2004/0187514 A1公开了调节饮料机的制冷剂
温度的方法，该方法包括
压缩机功率可调节的压缩机用于冷却制冷剂。
[0003] 文档WO 2012/069958 A1公开了具有加热装置/冷却装置的饮料即时生产设备(也就是说，只在饮料制备过程开始之后才将水加热或冷却，这样就无需在槽中预先
冷却水)。在这方面，提出了只要水温不是预定的温度，就把水引导离开分配器单元。而一旦水温为预定的温度，流量控制
阀装置就将水向分配器单元引导。
[0004] 鉴于这些现有技术，本发明的目标是提供一种用于供应冷饮料的新型饮料系统。本发明的目标尤其是提供一种新型饮料系统，用该系统可在短时间内提供不同温度的新鲜冷饮料。另外，可提供一种针对不同类型饮料(如橙汁、冷/热咖啡、可可饮料等)饮料的最佳消费能被容易编程/改进的饮料系统。“不同类型的饮料”与下述事实有关：不仅是这些饮料的配料不同，配料/液体的相互作用(如冲煮、溶解、提取等)也不同。
[0005] 在阅读下文的具体实施方式之后变得显而易见的上述目标和其他目标是由独立
权利要求的主题实现。
从属权利要求涉及本发明优选的实施方案。3.发明内容
[0006] 根据本发明，提供了一种用于提供冷饮料的饮料系统，包括：
[0007] -用于提供水的供水单元；
[0008] -用于冷却供水单元所提供的水的冷却装置，其中冷却装置被布置在供水单元下游；
[0009] -用于分配饮料的分配装置，其中分配装置被布置在冷却装置下游；
[0010] -阀装置，所述阀装置被布置在冷却装置下游和分配装置上游，其中阀装置可操作以引导来自冷却装置的水，或者将水回送至冷却装置以进一步进行冷却，或者将水引导至分配装置以用于分配冷饮料；以及
[0011] -控
制模块，所述
控制模块适于操控阀装置。
[0012] 根据本发明，引导来自冷却装置的水，将其回送至冷却装置以进一步进行冷却，直到其降至预定的温度。在这方面，冷却装置下游的水温优选地由被布置在阀装置上游的第一温度
传感器(优选地被布置在冷却装置的出水口处)测量。一旦第一温度传感器测得的冷水温度降至预定温度/设定值(例如，控制单元按预定模式设定的值，或用户设定的值)，控制单元便发送输出
信号以便激活阀装置来将来自冷却装置的水引导至分配装置，供分配冷饮料用。
[0013] 作为替代，不测量冷却装置下游的水温，而是控制模块适于依据预定的时间模式来操控阀装置。此类预定的时间模式可被存储在控制模块的
存储器内，其中预定的时间模式可基于之前的工作循环计算，或可基于离线实验计算，也就是说，可作为控制单元内存储的程序提供。计算时间模式是为了确保水温达到预定温度/设定值。
[0014] 由此，利用本发明能够快速连续地制备不同温度的冷饮料。另外，根据本发明的饮料系统在几秒内、最长不超过三分钟就制备出冷饮料，所以该饮料系统可提供真正的新鲜冷饮料。
[0015] 优选地，上述阀装置包括至少一个三通阀，该三通阀适于引导来自冷却装置的水，或者将水回送至冷却装置以进一步进行冷却，或者将水引导至分配装置以用于分配冷饮料。
[0016] 优选地，冷却装置以冷却回路的形式提供，该冷却回路至少包括
冷凝器、
热交换器(如
蒸发器)、压缩机、以及被布置在冷凝器与热交换器之间的节流装置(如
节流阀或毛细管)，并且该冷却回路中优选使用1,1,1,2-四氟乙烷(“R134a”)、2-甲基丙烯(“R600a”)、丙烷(“R290”)、二氟一氯甲烷(“R22”)或二
氧化碳(“R744”)或它们的混合物作为制冷剂。
[0017] 还优选的是，冷凝器和/或热交换器为微通道热交换器、壳式热交换器、板式热交换器、绝热轮式热交换器(adiabatic real heat exchanger)、板翅式热交换器、枕板式热交换器(pillow plate heat exchanger)、
相变热交换器(face-change heat exchanger)、直接
接触式热交换器或螺旋式热交换器，并且/或者压缩机为回转式压缩机、偏心式压缩机、
活塞式压缩机(distant compressor)或直线式压缩机。
[0018] 优选采用尺寸适宜搭配紧凑型饮料系统使用的微型压缩机，该紧凑型饮料系统的尺寸是紧凑型咖啡机(如雀巢Dolce Gusto咖啡机)常有的尺寸。事实上，这种微型压缩机可具有约7cm的高度，约5cm×5cm的
基座面积。该微型压缩机的电功耗优选地介于115W和500W之间，冷却能
力优选地介于200W和1000W之间(蒸发温度7.2℃，冷凝温度45℃)，
排量优选地介于1.4cc和2.5cc之间。这类微型压缩机已通过测试，被确定可为根据本发明的饮料系统提供足够大的压缩机功率。
[0019] 优选地，供水单元包括水箱和/或用于将所述饮料系统连接至水管的连接装置。
[0020] 优选地，所述饮料系统还包括用于测量水流量的流量计，该流量计布置在供水单元的下游和冷却单元的上游。在这方面，还优选地将适于提供可调节
泵输出的泵布置在流量计的下游。在包括流量计和被布置在下游的泵的饮料系统的实施方案中，优选的是阀装置(如三通阀)可操作以将来自冷却装置的水引导至流量计上游和供水单元下游的某个
位置处。
[0021] 控制模块优选地适于依据流量计测得的流量来控制泵的输出，其中控制模块优选地适于以提供预定的恒定流量的方式来控制泵。此外，优选地，控制模块被适于在流量计检测到流量低于预定最小流量时，提供警报信号和/或关停饮料系统，其中最小流量优选地在80mL/分钟和250mL/分钟之间的范围内，更优选地在100mL/分钟和200mL/分钟之间的范围内，并且最优选地，预定最小流量为120mL/分钟。此外，通常优选的是，最小流量低于120mL/分钟。所以可确保在热交换器(即
蒸发器)内积累
冰晶之前，就关停饮料系统，因为冰晶可阻塞水流，最终破坏水
流管道。
[0022] 在优选的实施方案中，压缩机适于在控制模块控制下提供可调节的压缩功率。因此，冷却装置的冷却能力可被调节至所需的冷却水平。另外，优选的是冷凝器包括用于冷却冷凝器中制冷剂的通
风装置，其中
通风装置适于在控制模块控制下提供可调节的通风功率。
[0023] 优选地，所述饮料系统还包括用于测量
环境温度的第二温度传感器，其中控制模块适于依据环境
温度控制压缩机的压缩功率和/或通风装置的通风功率。
[0024] 在优选的实施方案中，控制模块适于在第一温度传感器检测到温度低于预定最低温度时，降低压缩机的压缩功率和/或通风装置的通风功率，其中最低温度优选地在2℃和10℃之间的范围内，更优选地在4℃和7℃之间的范围内，并且最优选地在5℃和6℃之间的范围内。所以可确保热交换器内不发生可能破坏冷却装置和/或管道的在热交换器内结冰的冻结。
[0025] 本发明还涉及包括根据本发明的饮料系统的饮料机。在这方面，优选地，饮料机包括冲煮模块，该冲煮模块适于接收装有制备饮料所需饮料配料的胶囊和/或荚包。作为替代，所述饮料机可包括用于接收饮料配料的混合室，其中饮料配料优选地从贮存器定量计量。要注意的是，根据本发明的饮料机优选地不仅适于提供冷饮料，还适于提供热饮料。
[0026] 本发明还涉及用于提供冷饮料的方法，包括下列步骤：提供如上所述的饮料机；把胶囊或荚包插入冲煮模块，或将饮料配料装入混合室；设定冷饮料的所需温度；用控制模块操控阀装置，使来自冷却装置的水被引导回送至冷却装置以进一步进行冷却，或被引导至分配装置以用于分配冷饮料。在这方面，优选的是，只要第一温度传感器测量到水温超过预定温度，来自冷却装置的水就被引导回送至冷却装置，其中所述预定温度优选地介于17℃和7℃之间，更优选地介于15℃和9℃之间，并且最优选地介于11℃和13℃之间。作为替代，来自冷却装置的水在预定的一段时间内被引导回送至冷却装置，其中所述预定的一段时间优选地介于3秒和40秒之间，更优选地介于5秒和25秒之间，并且最优选地介于7秒和15秒之间。4.具体实施方式
[0027] 下文结合
附图示例性地描述本发明，其中：
[0028] 图1为饮料系统的示意图；
[0029] 图2为示出冷凝器冷却能力与通风单元(用于冷却冷凝器中的制冷剂)
电压之间关系的示意图；并且
[0030] 图3为示出冷饮料温度曲线的示意图。
[0031] 图1为根据本发明的饮料系统的示意图。
[0032] 该饮料系统包括用于向饮料系统提供水的水箱100，其中可在水箱100的出口110处布置用于开启和关闭水箱100的阀装置和/或把水抽出水箱100的泵。
[0033] 在水箱100的下游布置流量计120，用来测量流量。在流量计120的下游布置泵130，其中泵130为可调式泵(也就是说，该泵可提供不同的泵输出)。泵130的出口连接到热交换器(蒸发器)140(在优选的实施方案中，为微通道热交换器)的入口，热交换器140用于冷却来自水箱100的水。
[0034] 第一温度传感器150被布置在热交换器140的出口处，用于测量流出热交换器140的水的温度。
[0035] 阀装置以三通阀160的形式提供，被布置在第一温度传感器150的下游。三通阀160连接至分配器模块170，并连接至流量计120上游的某个位置处。
[0036] 根据本发明，三通阀160适于将水从热交换器140引导至分配装置170或引导至流量计120上游的某个位置处。
[0037] 从图1可看出，热交换器140被包括在冷却回路中，冷却回路还包括压缩机180、冷凝器190以及被布置在冷凝器190与热交换器140之间的节流阀230。冷凝器190还包括用于冷却冷凝器190中制冷剂的通风器200，其中通风器200适于提供可调节的通风功率(即不同的转速)。也可用毛细管代替节流阀230作为节流装置。
[0038] 在优选的实施方案中，所述饮料系统还包括用于测量环境温度的第二温度传感器210。
[0039] 最后，饮料系统包括控制模块220。从图1可看出，控制模块220连接至下列装置：流量计120、泵130、第一温度传感器150、三通阀160、压缩机180、第二温度传感器210和通风器200。
[0040] 要注意的是，控制模块220从流量计120、第一温度传感器150和第二温度传感器210接收输入数据。控制模块220基于从这些输入端接收到的数据，可控制泵130、三通阀
160、压缩机180以及冷凝器190的通风器200。此外还优选的是，节流阀230也可由控制模块
220控制，其中节流阀230优选地以
电子膨胀阀(或毛细管)的形式提供。
[0041] 接下来阐释利用所述饮料系统提供冷饮料的优选方法。首先，用户把胶囊或荚包插入包括上述饮料系统的饮料机的冲煮模块。
[0042] 随后确定冷饮料的所需温度，其中所需温度可由用户(例如通过控制面板上的输入装置)选择，也可通过从胶囊或荚包上提供的
条形码读取所需温度而选择。
[0043] 饮料制备过程开始之后(例如，按下饮料机上的启动按钮之后)，控制模块220操控泵130将水抽出水箱100，水箱100内水的温度可为环境温度或
自来水管道水的温度。该步骤中，流量计120测得水流量，将该数据提供给控制单元220。
[0044] 水从泵130的下游进入热交换器140，然后被冷却。在冷却装置(即冷却回路)中，制冷剂从热交换器140循环至压缩机180，在压缩机180内受压
液化，同时温度升高。被压缩的制冷剂然后在冷凝器190内冷却，也就是在通风器200作用下冷却。在优选的实施方案中，通风器200的转速可由控制模块220调节，从而热交换效率可被调节至与冷却能力对应的所需水平。换言之，控制模块220控制通风器200的输入电压，从而改变通风器200的转速；通风器200的转速越高，制冷剂的温度越低。因此，热交换器140可提供更高的冷却功率。图2示例性地示出了通风器200的输入电压与热交换器140的冷却能力之间的关系。
[0045] 水离开热交换器140后，冷却后的水的温度被第一温度传感器150测量，将该数据提供给控制模块220。
[0046] 控制模块220基于第一温度传感器测得的水温，控制三通阀160，使水被引导回送至流量计120上游的位置，从而水可重新流入热交换器140以进一步冷却水。
[0047] 一旦第一温度传感器150测量到水温降至预定温度/设定值(如12℃)，控制模块220就操控三通阀160使水现在被引导至分配装置170(即不再回送至热交换器140)。
[0048] 作为替代，控制模块220操控三通阀160使得在预定的一段时间后，水被引导至分配装置170(也就是说，不受第一温度传感器150进行的任意温度测量约束，在该实施方案中第一温度传感器150不是必需的)。要注意的是，基于源自之前的工作循环或源自控制模块220内预编程的离线实验的数据，可计算出所述预定的一段时间。
[0049] 还要注意，受控制模块220控制的部件(即，泵120、三通阀160、压缩机180、通风器200和/或节流装置230)可依据预定模式进行控制，其中预定模式优选地基于源自之前的工作循环或源自控制模块220内预编程的离线实验的数据进行计算。
[0050] 在所述饮料系统的优选实施方案中，依据第二温度传感器210测得的环境温度来控制冷却回路(即，通风器200的转速和压缩机180的压缩功率)。在环境温度高于预定值(如25℃)的情况下，控制模块220控制压缩机180，使冷却回路可提供较高的冷却功率(例如，通过改变压缩机180的
马达驱动
频率)。另选地或除此之外，控制模块220可控制通风器200，使通风器200的输入电压改变，从而改变通风器200的转速。如上所述，通风器200的输入电压越高，转速就越高，因此冷却回路的冷却功率也就越高。
[0051] 如从图3可以看到的，示出了两条饮料出口处的饮料温度曲线，即第一条温度曲线是不对水进行回送以在热交换器140中进一步冷却的温度曲线，第二条温度曲线是对水进行回送以在热交换器140中进一步冷却的温度曲线。
[0052] 在将水回送至热交换器的
实施例中，持续约8秒将水回送到流量计120上游某个位置(参看图1)，直到水温降至约12.5℃(由第一温度传感器150测得)。
[0053] 如图3所示，若不对水进行回送以在热交换器140中进一步冷却，饮料的最终温度为约10℃。而持续约8秒对水进行回送就可使饮料的最终温度降至7.8℃。
[0054] 在这方面，优选地，只要水温介于17℃和7℃之间、优选介于15℃和9℃之间、并且甚至更优选介于11℃和13℃之间(由第一温度传感器150测得)，就对水进行回送，具体取决于所需的饮料最终温度。
[0055] 作为替代，尤其在没有第一温度传感器150的实施方案中，水在预定的一段时间内被引导回送至热交换器140，其中所述预定的一段时间优选地介于3秒和40秒之间，更优选地介于5秒和25秒之间，并且最优选地介于7秒和15秒之间。
[0056] 在优选的实施方案中，在流量计120测得的流量不稳定时，控制模块220控制泵130改变泵功率(例如，通过改变泵130的泵频率)，以确保流量基本保持恒定。
[0057] 另选地或除此之外，控制模块220改变用于引导水回流的三通阀的位置，以提供稳定/最小的流量。在这方面，可在控制模块220内设定流量的预定最小值(如150mL/min)，并且控制模块220提供警报和/或控制模块220关停饮料系统，以防在热交换器140内形成冰晶而阻塞水流并破坏饮料系统的管道和端口。
[0058] 还优选的是，在第一温度传感器150测得的温度低于预定温度(例如，在2℃和10℃之间的范围内，优选地在4℃和7℃之间的范围内，并且最优选地在5℃和6℃之间的范围内)的情况下，控制模块220降低压缩机180的压缩功率和/或通风器200的通风功率。由此可提供“无冻结安全控制”，确保在热交换器内不会发生可对热交换器140造成破坏的结冰。
[0059] 因此，本发明提供了小型按需制备式自动饮料系统，该系统可非常快速地(如，最长不超过三分钟)用室温下的水制出真正的新鲜冷饮料。此外，针对不同饮料的最佳消费，饮料系统的冷水温度、流量和用量可不同并且可容易被编程。
[0060] 技术人员应当清楚，尽管上文示出的实施方案是优选的实施方案，但也可使用不同的冷却装置、阀装置或供水装置，前提是阀装置被提供为使得来自冷却装置的水可被回送到冷却装置上游的某个位置处，使水可被冷却装置进一步冷却。
