CN106796074A - 带有照明的过冷饮料结晶沙冰装置 - Google Patents

Abstract

用于通过在短时间跨度中传送超声信号来使液体结晶以形成过冷至低于32F的封闭的饮料瓶或罐、汽水出售机中的饮料、甜点和食品内的沙冰同时在过冷液体结晶成沙冰时允许可选照亮效果的方法、过程、设备、装置、套件和***。

Description

带有照明的过冷饮料结晶沙冰装置

相关申请的交叉引用

本申请为2014年6月6日提交的序列号为14/298117的美国专利申请的部分继续申请，且该申请请求享有2014年8月7日提交的序列号为61/999812的美国临时专利申请和2015年2月9日提交的序列号为62/176031的美国临时专利申请的优先权的权益。本段中列出的各个申请的全部公开内容通过对其特别引用并入本文中。

发明领域

本发明涉及密封容器、汽水出售机、饮料售卖机和自动售货机中的饮料、甜点和食品内从液态即时转变成冰晶'沙冰'(slush)饮料的过冷饮料，且具体涉及用于通过在短时间跨度中传送超声信号来使过冷液体结晶以在照亮或不照亮结晶效果的情况下形成过冷至低于32F(诸如大约15F到大约26F之间)的饮料瓶或罐、汽水出售机中的饮料、甜点和食物内的沙冰的方法、工艺、设备、装置、套件和***。

背景和现有技术

袋装的冰已经广泛用于便携式冷却器中以冷冻罐装和瓶装的饮料，其中袋大体上包括松散的冰块、冰屑，其为冻结的淡水。使用者将袋放入冷却器中，且将罐装和/或瓶装的饮料加至包装的冰的冷却器。

由于淡水冰的融化性质，故置于冰中的罐装和瓶装的饮料不可在任何显著的时间长度内冷冻到低于32华氏度(degree Fahrenheit)，这是已知的常见凝固点。

融冰剂(诸如盐)已知用于降低淡水冰的融点。将松散的盐洒到冷却器中的包装的冰上来产生较低温度以用于放在其内的罐装和瓶装的饮料。已经尝试了对于啤酒洒盐，因为啤酒由于其酒精含量不会在32度凝固。然而，洒上松散的盐有问题。

由于冰上的盐的不均匀分散，故不可能知道或控制通过洒盐获得的冷却器中的各个冰块上的所得的准确的温度低于32度(degree)。洒盐导致一些饮料"冻硬"，而其它仍为液体且有时高于32度。盐或其它融冰剂在冷却器中的包装的冰上扩散以获得低于32度的温度对于了解和准确控制冷却器环境中的冰块的所得温度是不实际的。

一些装置依靠传统制冷和/或将冰放入饮料内来获得较冷温度。家用装置如Soda-Club (CO₂) Atlantic GmbH的SODASTREAM ®和Keurig Green Mountain Inc.的KEURIGCOLD ™依靠用于冷却的基本方法，且分别具有缺陷。

传统制冷提供了相对较慢且低效的冷却方法，这需要几小时来获得大约40F的饮用温度。

冰在液体内也广泛用以冷却饮料。然而，将冰放入液体内具有以下缺陷：a)水冲淡味道，2)引入杂质，3)引起碳酸饮料过早除去碳酸。

还尝试了通过在其轴上自旋同时罐/瓶与冰或'冰冷的'液体(通常是处于或接近大约32℉的淡水)接触的冷却罐/瓶的非传统方法。授予Loibl等的美国专利5505054描述了试图将饮料冷却时间从几小时缩短至接近一分钟而不放入冰的饮料冷却。

SPINCHILL ™(www.spinchill.com)使用带有吸杯的便携类型的钻头来附接至罐装饮料，对于在含有冰和/或冰水的标准冰冷却器中以大约450rpm自旋的罐装饮料具有60秒或更短的'冷却时间'，但用语'冷却'宽松地使用且大体上描述了40到50F左右的饮料温度。

一些非传统饮料冷却装置大体上使罐/瓶仅沿一个方向以恒定的rpm(每分钟转数)率自旋，且使罐/瓶反复暴露于冰或冷液体来快速地冷却饮料。

这些装置寻求在350到500rpm的相对温和的速率下自旋它们来最大限度减少罐装或瓶装的饮料内的搅拌，它们相信350到500rpm是对于快速冷却最佳的，且防止碳酸饮料和啤酒的非期望起泡。

这些装置需要在冷却介质中达到几分钟的自旋以获得'冰冷的'饮用温度，且并未自动地指出饮料何时达到最佳或最低的饮用温度。

所有类别的酒精和非酒精瓶装和罐装饮料(包括瓶装水)已知过冷至低于32℉同时在短时间段内仍为液体。大体上未知的是如何将这些饮料快速冷却至准确的过冷温度，这允许了有乐趣的'按需的沙冰'饮用体验，同时防止了不需要或过早的冻结，过早的冻结导致非期望的效果，诸如1)以非期望方式的过早起泡或碳酸饱和，以及2)难以消费的冻硬或'结块'冻结的饮料。

现有技术并未描述低于32度和/或低于其凝固点同时保持液态来允许之前不可能的饮料选择(诸如由过冷牛奶饮料产生即时的奶昔和由过冷的果汁和蔬菜汁产生即时的思慕雪(smoothie)，而不需要将切碎的冰混入思慕雪中)的过冷饮料。

过冷饮料由于能够通过使过冷饮料成核且引起饮料中的即时软冰晶形成来产生即时"沙冰饮品"而日益受欢迎。用于使过冷液体饮料成核的传统方法涉及1)以足够的力摇晃、击打或碰撞饮料容器来干扰饮料容器以引起冰晶开始形成，或2)打开饮料容器且使液体暴露于空气且然后干扰液体以期望产生成核部位来形成冰晶。用于使过冷饮料成核的另一种方法涉及打开饮料且将过冷液体倒入容纳冰晶种的杯或玻璃制品中，这开始成核过程且在玻璃制品中产生即时的沙冰饮品。所有这些方法中，它们都未在不打开容器的情况下可靠且一致地引起密封容器中的所有类型的过冷饮料的按需成核。

例如，如果从自动售货机或售卖机购买过冷的碳酸饮料，存在有限的选择来开始成核过程。摇晃或击打可引起饮料的期望冰晶成核，但也可由于饮料内的碳酸饱和而引起非期望的起泡。所以选择限于使其暴露于空气(打开饮料)，这在引入冰晶成核时具有较高失效概率，或将液体倒入容纳冰晶的玻璃制品中，这在许多购买点情形中是非期望的或不实际的。

此外，由于成核发生所需的温度，一旦饮料从典型家用冰箱或特殊售卖机或自动售货机的过冷制冷环境中移走，则使用者具有大约90到120秒来开始冰晶成核过程，或过冷饮料变得太暖而不能发生冰晶成核。理想的是，过冷的饮料应当在由自动售货机或由消费者分发之前立即成核，之后从专门的过冷售卖机或自动售货机移走饮料，而不必打开瓶/罐，且在打开容器时无不需要的起泡。

此外，冰晶成核过程在透明的瓶内看上去可能是壮观和刺激的，且在冰晶成核期间照亮或后部照亮液体的能力可在购买点处对消费者增加显著的视觉刺激，并且是检验冰晶成核或'成沙冰'过程是否成功的方便的方式。

因此，存在对于现有技术的以上问题的解决方案的需要。

本发明的概要

本发明的主要目的在于提供一种在带有或没有对快速结晶效果的照明的情况下形成过冷至低于32F的饮料瓶和罐、汽水出售机中的饮料、甜点和食品内的沙冰的用于使液体结晶的方法、过程、设备、装置、套件和***。

本发明的第二目的在于提供一种以按需成核来使液体结晶以形成过冷至低于32F的封闭的饮料瓶或罐内的沙冰而不需要打开饮料瓶或罐的方法、过程、设备、装置、套件和***。

本发明的第三目的在于提供一种用于使液体结晶以形成过冷至低于32F的封闭的饮料瓶或罐内的沙冰而不会在瓶或罐打开时引起碳酸饮料的不期望的起泡的方法、过程、设备、装置、套件和***。

本发明的第四目的在于提供一种用于使液体结晶以形成过冷至低于32F的封闭的饮料瓶或罐内的沙冰的方法、过程、设备、装置、套件和***，作为自动售货机的组成部分或作为独立的电力或电池操作的成核装置，以允许商店销售员、餐馆服务员或消费者使密封的饮料瓶或罐在不打开瓶或罐的情况下成核。

本发明的第五目的在于提供一种通过在饮料处于瓶中的同时经由LED、荧光灯、霓虹灯或其它光源和类型提供后部照亮和/或侧部照亮和/或前部照亮和/或顶部照亮和/或底部照亮来使液体结晶以形成过冷至低于32F的密封或封闭的饮料瓶内的沙冰的方法、过程、设备、装置、套件和***。

本发明可结合封闭的饮料瓶使用，其包括玻璃瓶和塑料瓶，以及罐装饮料，诸如铝罐中的那些等。其还可结合储存在硬纸板、蜡纸的密封包装或密封和未密封的饮料容器的其它构造中储存的饮料或冷液体使用。

优选的实施例使用超声换能器(28khz、40khz、60khz或更高或更低的khz值)来产生穿过液体介质的超声波，液体介质可与饮料容器直接接触，或与随后与饮料容器直接接触的薄膜片直接接触。

电子定时器在激发开关触发时允许由超声换能器产生的超声波的短持续时间的脉冲(在大约十分之一秒到大约两秒之间或更多或更少)。激发开关可为感测饮料容器的存在(且可能大小和饮料的类型)的自动探测器，或用以激发超声换能器的手动操作的按钮开关。

与饮料容器直接或间接接触的液体介质内的超声脉冲将引起过冷的饮料的分子内的空穴，这导致饮料内的小范围的冰晶成核，这由于过冷液体的分子结构的性质而扩散遍及过冷饮料，取决于饮料及其成分的类型(无糖饮料大体上比重糖饮料具有更快的'成沙冰时间')导致2到60秒之间的相对短的时间段内的全部过冷饮料的随后"成沙冰"。通过仔细控制一个或多个超声脉冲的定时(和数目)，碳酸饮料可成核来用于形成冰晶，而不会在打开时引起饮料的不期望的起泡(碳酸饱和成核)。

本发明还可设计成经由超声换能器与自由流动的过冷液体饮料之间的直接或间接接触来引起来自喷出式饮品或其它自由流动的饮料分发机构(未示出)的过冷饮料的冰晶成核。

另外的实施例允许在饮料经历'成沙冰'的同时通过经由LED(发光二极管)、荧光灯、霓虹灯或其它光源和类型提供后部照亮和/或侧部照亮和/或前部照亮和/或顶部照亮和/或底部照亮来增强密封容器饮料中的按需冰晶成核的可视美感。

灯可利用压力开关或安装在此的其它开关手动地或自动地开启，以在置于与超声成核装置接触时探测瓶装饮料的存在。

在超声成核脉冲之前，可选的旋转装置可在短时间段(从大约0.2秒到大约20秒，或更多或更少)内旋转饮料容器，这将提供成核期间的冰晶形成的旋转运动。装置可配备有多色灯、LED或闪光或'移动'LED或其它光源。

后部照亮和/或其它照亮可在晶体形成在饮料容器中时加强整个瓶装饮料的冰晶形成和随后的'成沙冰'的可见性以及晶体之间的光的反射和折射。一旦饮料容器从成核装置除去，则照亮可经由方向开关或压力开关手动地或自动地切断。

此外，可选地包括大的连拱样式的按钮，以允许使用者按下和开始旋转过程以及用于冰晶成核的超声脉冲出现。

在另一个实施例中，后部照亮、侧部照亮或其它照亮可为成核装置的一部分或与装置分开。此外，可选的旋转机构可为成核装置的一部分或与其分开。此外，连拱样式的触发按钮可为成核装置的一部分或为单独的。

本发明的所有构件可构造为过冷饮料售卖机、过冷自动售货机或其它能够过冷的制冷装置的较大组件的一部分，或可独立或共同地制造成单独和独立的。

本发明的其它目的和优点将从附图中示意性示出的当前优选的实施例的以下详细描述中清楚。

附图的简要描述

图1为带有照明源的用于使液体结晶以在冷冻瓶内形成沙冰的装置的第一实施例的上前左侧透视图。

图2为带有安放在装置上的瓶的图1的装置的另一个透视图。

图3为图1的装置的分解视图。

图4为带有可选的旋转能力的图1的装置的另一个透视图。

图5为用于图1的装置的电子构件的示意图。

图6为没有照明源的用于使液体结晶以在冷冻瓶内形成沙冰的第二实施例装置的上后右侧透视图。

图7为附接至制冷饮料售卖机或其它冷却装置的侧部的图1的装置的上左侧透视图。

图8为带有照明源的用于使液体结晶以在冷冻瓶内形成沙冰的第三实施例装置的上前左侧透视图。

图9为带有安放在装置上的瓶的图8的用于瓶的装置的另一个透视图。

图10为图9的装置的分解视图。

图11为图9的装置的另一个透视图，其中为了清洁而除去了碗组件。

图12为用于使用附接至超声换能器的侧部接触的'棒'装置来使液体结晶以形成冷冻瓶内的沙冰而不需要碗或底座来将瓶置于其上的装置的另一个实施例的另一个透视图。

图13为图12的装置的分解视图。

优选实施例的描述

在详细说明本发明的公开实施例之前，将理解的是，本发明在其应用方面不限于所示的特定布置的细节，因为本发明能够有其它实施例。另外，本文使用的用语出于描述目的而非限制性的。

在上文的概要中和优选实施例的详细描述中以及附图中，将对本发明的特定特征(包括方法步骤)进行参照。将理解的是，本说明书中的发明的公开内容不包括这样的特定特征的所有可能的组合。例如，在本发明的特定方面或实施例的背景下公开特定特征的情况下，该特征在可能的范围内也可与本发明的其它特定方面和实施例组合使用和/或在其背景下以及大体上在本发明中使用。

在该部分中，将参照附图来更完整地描述本发明的一些实施例，附图中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可体现为许多不同的形式，且不应当看作是限于本文所述的实施例。相反，这些实施例提供成使得本公开内容为彻底和完成的，且会将本发明的范围传达给本领域的技术人员。相似的数字表示各处相似的元件，且上标符号用于指示备选实施例中的相似元件。

现在将描述构件的清单。

10 带有照明源的用于使液体结晶以形成过冷至低于32F的饮料瓶或罐内的沙冰的装置

20 台(底座)

30 超声换能器

35 用于底座的顶罩

45 用于超声换能器的颈罩

50 用于瓶的碗

60 传送介质(液体、水、凝胶)上的薄膜片传送膜片

70 填充喷嘴

80 功率源，诸如带有针对120伏电源的插头的电源线或内部电池

85 安装桥接件和力敏电阻器(压力开关)

90 按钮开关

100 电子构件的示意图

101 压力开关(85)

102 Arduino或IC(集成电路)智能板电子器件

103 就绪LED以指示按钮可被按下

104 D/C(直流)继电器

105 饮料瓶照明源(220)

106 按钮开关(90)

107 固态继电器

108 40khz超声换能器功率电子器件板(40)

109 超声换能器(30)

110 声音输出电子器件和扬声器

111 功率源

205 封闭或密封的饮料瓶或容器

210 用于照明源的后壁

215 内部的液体中的成核(结晶)的开始

220 照明源(LED)

240 用于冷冻饮料售卖机或冷却器的侧支座

250 用于将装置底座附接至侧支座的凸缘

260 冷冻饮料售卖机或其它冷却装置

310 带有照明源的第二实施例装置

315 瓶装容器

320 台

330 照明源

340 可除去的碗/碗组件

345 密封的传送介质

357 晶片式超声换能器

348 碗底座

349 用于换能器的触点

350 激发超声换能器的触敏按钮

360 就绪指示器LED

370 使***通电的触敏按钮

380 通电指示器LED

400 棒实施例

410 超声换能器

420 超声功率和控制电子器件板

425 超声换能器固定器和力敏电阻器(压力开关)

430 带有后部照亮LED的瓶设计板

440 棒附接物

450 不透水的传送介质(水或凝胶)

460 安装盒。

本发明结合饮料容器使用，诸如瓶或罐，其内容物过冷至低于至少大约32F，诸如大约15F到大约26F之间。用于达到这些温度的此类技术已经在相同发明人于2014年6月6日提交的序列号为14/298117的美国专利申请中的母专利申请中描述和示出，该申请请求享有2014年2月18日提交的序列号为61/966106的美国临时专利申请的优先权的权益，其通过引用以其整体并入本文中。

用于将饮料容器过冷至这些温度的其它技术也在授予相同发明人的另外的母专利申请中示出和描述，其包括2014年1月24日提交的序列号为14/163063的美国专利申请，该申请请求享有2013年1月28日提交的序列号为61/849412的美国临时专利申请的权益，它们也通过引用以其整体并入本文中。

本发明采用了这些过冷饮料容器，且在容器保持密封的情况下(如果需要)触发内部液体的结冰晶以使液体转变成沙冰。

图1为带有照明源220的用于使液体结晶以在冷冻瓶内形成沙冰的装置10的第一实施例的上前左侧透视图。图2为图1的装置10的另一个透视图，其中瓶205安放在装置10上。

图3为图1的装置10的分解视图。

图4为带有可选的旋转能力的图1的装置10的另一个透视图。

图5为图1的装置10的电子构件100的示意图。

参看图1、图3和图5，用于使液体结晶以形成过冷到至少低于大约30F的封闭的饮料瓶或罐内的沙冰的装置10可包括台20，台20为小的底座，诸如矩形盒或立方体，具有由塑料或金属形成的壳体，以用于将电子构件100容纳在内。触发开关90(诸如大的按钮开关等)可在底座20前面。

带有底座的台20可为大约4英寸宽乘大约4英寸高乘大约5英寸深的适合尺寸，或在任何维度上更大或更小，但大体上为可便于移动或放置在较高的台或设备上的尺寸来使瓶的可视区域和LED 220在齐眼水平以便于查看冰晶成核。

底座20的顶部上可为可除去或非可除去的碗或板50，诸如由各种材料制成的圆柱形盘，诸如不锈钢、UHMW(超高分子量聚乙烯)、塑料或其它合金或材料，其盛放大约1/2盎司到大约4盎司的量的水或其它液体或超声传送凝胶的量。

液态水、物质或超声传送凝胶可与超声换能器、碗和可置于碗中的饮料瓶直接或间接接触。液态水、液态物质或超声传送凝胶的目的在于传送和/或放大从超声换能器和/或碗或板到置于设备上的饮料瓶或容器的超声频率振动。

允许和/或放大超声频率的传送的不透水的薄膜片或盖60可用于防止置于设备中的饮料瓶或容器与液体或凝胶超声传送介质直接接触。

液体超声传送介质的示例可包括液体或凝胶。液体可包括但不限于自来水，或带有防腐剂以防止霉菌或细菌生长的灭菌水，或添加了加强超声频率传送的物质的水。凝胶介质的示例可包括但不限于广泛用于医疗行业的药用超声凝胶垫。

不透水的薄膜片或盖可由柔性塑料、乙烯树脂或大体上能够与置于设备上的饮料瓶进行适当的表面接触的其它材料制成，以允许超声频率振动传送到液体饮料中。薄膜片或盖可为耐刺穿的。

如果碗50内的液体传送介质连同膜片或盖60使用，则其可经由填充喷嘴70填充和装满。

如果凝胶传送介质连同膜片或盖60使用，则膜片或盖可除去，以便***凝胶垫。如果液体或凝胶传送介质在无膜片或盖的情况下使用，则液体或凝胶可倒入或放入碗中或板上。

超声换能器30在膜片、介质、碗或板下方。超声换能器的示例可包括但不限于如用于超声清洁槽中的100W 40khz压电超声清洁换能器。例如，见授予Dussault等的美国专利4979994和对Brunner等的美国专利申请出版物2004/0112413以及对Mourad等的美国专利申请出版物2006/0191086，其示出了具有或没有超声驱动器的压电换能器，它们通过引用以其整体并入本文中。

底座罩35和颈部45向超声换能器和容纳在底座中的电子器件提供保护。保护针对可从碗溢出或从顶部溢出到装置上的灰尘、碎屑和液体。底座罩35和颈部45可为成角度的、有斜面或倾斜的，以便在饮料溢出、雨或其它液体溢出到装置上的情况下排出液体。底座罩和颈部还可包含凹槽或排放结构，以防止液体进入底座的电子器件区域。防水密封件(未示出)可嵌入底座罩35和颈部45以保护电子器件免受潮湿。

对于户外使用，所有外表面可利用防水密封剂涂层和UV(紫外线)保护涂层来处理，以在暴露于太阳或其它UV辐射源中防止变色或破坏。

容纳内部构件的台(底座)20可为防水的或由橡胶垫圈等密封，以防止水侵入或来自环境的破坏。

装置10的电源80可通过带有至110到120伏功率源或220v功率源的插头的线，或通过电池等。电池可包括但不限于9V、AA、AAA、C、D或锂离子或Ni-mh可再充电池。此外，装置10可从太阳能板供能。

低电压功率可从外部功率转换器(诸如12V点烟器功率适配器或110V/220V AC/DC***式功率适配器或其它低电压源)远程供应，使得没有高压AC电流引入装置10。

换能器30可由开关90(诸如大按钮开关、拨动开关等)触发。

作为备选，换能器30可通过碗50中的压力传感器85等自动地引发，这可通过置于碗50中的饮料容器205的重量的放置来引发。

压力传感器(诸如但不限于力敏电阻器85)触发按钮中的后部照亮LED 220和就绪LED(未示出)，以指出瓶装饮料或饮料容器的存在。按钮开关90被按下以触发定时电子器件100，其在一定时间段内对超声换能器30发脉冲，产生超声频率的一个或多个短脉冲(大约0.1s到大约2.0s或更长或更短)。

脉冲立即传递穿过碗和传送介质，且经由封闭的饮料容器205内的冰晶成核来使液体结晶，开始饮料容器内的成沙冰效果215，这快速传递到所有液体内容物各处，将它们转换成软沙冰或"超骤冷的玻璃化液体"状态。

对于为瓶(诸如碳酸汽水等的瓶)的饮料容器，安装至后壁210的新颖照明源220(其可具有饮料容器的形状，诸如汽水瓶的外部形状)允许瓶装饮料的容易放置，以及将由使用者看到的冰晶效果的容易查看。

后壁210和照明源220还可利用防水涂层或罩来进一步处理，防水涂层或罩是半透明的且保护构件免受液体和环境。

当按下开关90时，电子构件100中的定时电子器件从换能器30产生短持续时间的超声脉冲，这产生穿过传送介质(水或凝胶)且至薄膜片60且进入瓶装饮料205的超声波。在瓶装饮料205内，少量过冷液体成核215，其快速扩散且引起全部饮料液体在容器205各处形成软冰晶。当饮料容器205打开时，将无不需要的泡沫形成，这允许使用者在无任何副作用的情况下享用过冷的'沙冰'饮料。

由于冰晶成核(凝固或成沙冰)过程的美感，期望的是在其处于装置10中的同时增强该过程的可视方面，诸如对容器内的饮料的后部照亮、侧部照亮或底部照亮。观看者看到瓶中的液体在几秒或几十秒的时期内转变成沙冰状冰晶形成物，这取决于按钮按下期间发生了多少成核作用且取决于存在的饮料成分的类型，有糖的饮料大体上比无糖饮料花费更久来完成成沙冰的过程。冰结晶可描述为云状、晶体、玻璃或沙冰，且基于过冷温度、饮料成分和饮料颜色而不同。

照明可设计成在将瓶装饮料放入碗50中时经由传感器(诸如压力传感器85)或经由按钮开关90自动地点亮，或可经由开/关的开关开始。照明可设计成从前部、后部、侧部、顶部或底部或从多个角度照亮饮料，以便看穿和看透饮料，使得可完全观察到过冷饮料的成核或'成沙冰'。照明在饮料瓶除去时自动地或经由开/关的开关自动地关闭。装置10可设计成大于或小于所示的，带有更多或更少的照明源(诸如更多或更少的LED)。

装置10可安装在齐眼水平处，其中照明源在瓶容器205的旁边。装置10可如下操作：

1.装置10常关，且将不起作用，直到瓶装饮料205放入带有传送介质膜片和传送介质的碗50中和/或超声换能器30的顶部(如果碗不存在)。(本发明可实现成带有或没有碗，或带有板或用于保持瓶装饮料的其它机构)。

2.照明源220(LED)在瓶装饮料205放入碗50中(在换能器上)时经由'压力触发的开关'85来开启。

3.按钮开关90在瓶装饮料205放入碗50中时变为触发的。

在按下按钮90时，超声脉冲从换能器30发送到液体或凝胶介质中，且穿过传送介质60进入瓶205，这使饮料瓶205内的过冷液体成核成"沙冰"。按钮90在一定时间内解除触发，诸如2到5秒，以便防止按钮的多次快速按下。然而，照明源220(LED)可保持开启，只要瓶205在碗50中或在换能器30上，或作为备选，只要瓶保持压制设备的侧部安装构造400中的棒组件440、450。

照明源220可包括多个LED(发光二极管)。对于高瓶(16盎司到1升)，照明源的足迹(footprint)可为大约4.5英寸到大约7英寸的高度，以及大约1英寸到大约2英寸的宽度。对于矮瓶(8盎司到14盎司)，照明源的足迹可具有大约2英寸到大约4英寸的高度，以及大约1英寸到大约2英寸的宽度。

LED的强度可按使用的饮料瓶的尺寸、重量或类型调整。例如，可使用亮LED或超亮LED，且如果基于其相对于FSR 85的重量探测到小瓶，则LED的仅下部可照亮。

可选的调光开关可用于控制强度水平。例如，深色的汽水(诸如可乐)可需要超亮LED的最大强度来适当地查看冰晶成核，而清澈的汽水或瓶装水在查看时可需要调光LED背光(backlighting)。

在优选实施例中，可使用大约96个LED的图案，其由垂直地叠置的两组48个SMDLED 12V圆顶面板构成，其中所有LED后部照亮较大的瓶且仅下面板后部照亮较小的瓶。

备选构造可结合防水条SMD LED使用，诸如使用LED的小条的水平或垂直布置的50/50或35/28的LED条。

照明源220可放置成与饮料瓶容器205间隔开大约1/4英寸到大约1英寸。

照明源220可为多色、闪光或移动的LED，以加强成核"变沙冰"过程的视觉效果。

照明源220可为任何数目、形状、尺寸、颜色的LED，且可由除LED之外的光源制成，例如，霓虹灯、卤素灯、荧光灯或其它发光机构(附图中未示出)。

图5中示出了用于运行装置10的示意图100。压力开关101也是前文所述的力敏电阻器(FSR)压力开关85。使用的FSR的示例可包括但不限于能够探测到以高精度施加到敏感区域的较宽压力范围的0.5英寸直径的圆形力敏电阻器，以允许装置探测到置于设备上的瓶的尺寸和类型之间的差异。

Arduino或IC(集成电路)智能板电子器件102可为Arduino Uno, Mini或Pro智能板或其它版本的智能电子计算机板的Arduino平台、微芯片PIC微控制器、Raspberry Pi微控制器等。可使用各种类型的微电子器件，诸如但不限于结合超声换能器使用的Arduino板，其在授予Peterson的美国专利9024168(第4栏)和对Hoang等的美国专利申请出版物2014/0125577(53-56段)和对Dechev等的美国专利申请出版物2015/0112451(12段)中描述，其通过引用并入本文中。

就绪LED 103可为嵌入按钮内的LED，其从内侧照亮按钮，允许使用者知道其准备好被压下。

D/C继电器104可为直流继电器，诸如单个DC/DC继电器或继电器板。

饮料瓶照明LED 105也是前文所述的照明源220。

按钮开关106也是前文所述的按钮开关90。

固态继电器107可包括但不限于Berme BEM-14840DA固态继电器。

超声换能器电子器件108可为制造成用于110V、110W、40khz的超声换能器驱动板等，其中超声换能器109可为前文所述的换能器30，诸如但不限于100W、40khz的压电超声清洁换能器等。

声音输出模块110可包括但不限于压电扬声器模块等。

电源111可包括前文所述的电源80。

关于图1-图4参照图5，构件互相作用如下：

框图路径A

步骤1：过冷饮料瓶205置于碗50中，碗50与超声换能器30和/或传递介质(水、液体或凝胶)或膜片60接触。

步骤2：压力开关70由瓶205的重量触发，这将瓶205存在的信号发送至Arduino或IC智能板电子器件102。(在一个实施例中，压力开关85和智能板电子器件102可按重量确定饮料的尺寸和类型。)

步骤3：触发就绪LED 103。

步骤4：触发D/C继电器104，提供功率至照明LED 105/220。

步骤5：照明LED 105/220通电以对观看者透过瓶205照耀。

框图路径B

步骤6：按钮开关90由使用者压下，将信号发送至Arduino或智能板电子装置102。

步骤7：Arduino或智能板电子装置102触发固态继电器107来针对短持续时间的脉冲(大约0.1到大约2.0秒)激励超声换能器电子器件108。(注意：如果瓶205并未存在于压力开关85上，则Arduino或智能板电子器件102在按钮开关90被按下时将不会触动固态继电器107)。

步骤8：超声换能器电子器件108针对短持续时间的脉冲激励超声换能器109/30，其使瓶205内的过冷饮料成核且开始产生沙冰。此外，可选的声音输出模块110在沙冰在瓶205中形成时产生声音效果，这可花费大约1秒到大约30秒之间。

照明LED 220/105在瓶205在碗50中探测到达一定持续时间(大约30秒到几分钟之间)时保持开启。照明LED 105/220将在瓶205除去或时间设置过期时切断。

自动延迟

Arduino或智能板电子器件102将在允许随后按下按钮90来引起随后的超声脉冲发送之前强制延迟(大约1秒到大约5秒)。该特征将防止重复的快速超声脉冲发送至超声换能器109/30，这可引起非期望的结果，诸如汽水起泡溢流。此外，如果一定数目的超声脉冲在短时间段(大约10到大约15秒)内发送至相同的瓶205(大约3个到大约5个之间)，将出现较长的自动延迟(大约30秒到大约60秒)，以便防止重复超声脉冲引起的瓶装饮料205内的可能的CO2(二氧化碳)膨胀引起的非期望溢流或压力。

超声信号的瓦数(W)和持续时间可基于具有不同传送介质(水，凝胶)和不同类型的饮料(诸如汽水/果汁和无糖汽水)来调整。汽水/果汁中的糖和无糖汽水中的非甜味剂可具有如表1和表2中所示的不同的换能器发射时间。秒的范围可包括各个数值之前的用语"大约"。

表1示出了对于基于水的传送介质的秒的范围内的成核(结晶)脉冲功率(瓦(W))的时间矩阵。

表1

表2示出了基于凝胶的传送介质的秒的范围内的成核(结晶)脉冲功率的时间矩阵。

表2

参看图4，还可使用饮料容器的可选旋转。将旋转或自旋添加至装置10的底座以便在使饮料成核之前不久或期间旋转饮料瓶2015还可将额外的激励和视觉增强添加给成核(凝固/成沙冰)过程的美感。

旋转可为慢RPM，诸如几秒到几十秒的持续时间内大约60RPM到大约100RPM，以便在冰晶成核之前不久和期间以圆周运动移动饮料瓶内的液体。旋转的好处在于在冰晶成核开始时形成的小冰晶在它们在饮料内扩张以产生成沙冰的效果时在运动着。运动对于最终使用者增加该过程的魅力和视觉刺激。

图6为用于使液体结晶以在没有照明源的冷冻瓶内形成沙冰的第二实施例装置10的上后右侧透视图。除没有照明源220之外，该实施例与前述实施例相同地作用。该实施例可结合不透明的饮料(诸如奶昔)使用，或结合罐装饮料等使用。

装置10可为独立的、在基座上，或安装至过冷制冷***、便携式冷却器或其它辅助装置。

图7为附接至制冷的饮料售卖机或其它冷却装置260的侧部的图1的装置10的上左侧透视图。商用装置260可为零售商店中的制冷陈列柜，其使饮料容器(诸如瓶)过冷至低于大约30F。

侧支座240可通过磁铁或紧固件(诸如螺钉和螺栓)附接至售卖机或冷却装置260的侧部。从装置10的底座的侧部延伸的凸缘250可将装置10紧固至支座240。支座可为中空的，带有通道门(未示出)，使得其可容纳物品，诸如超声凝胶垫、膜片或液体传送介质流体。

图8为用于使液体结晶以在带有照明源330的过冷瓶内形成沙冰的第三实施例装置310的上前左侧透视图。图9为带有安装在装置310上的瓶315的用于图8的瓶的装置310的另一个透视图。图10为图9的装置310的分解视图。图11为图9的装置310的另一个透视图，其中为了清洁而除去了碗组件340。

参看图8-图11，装置310类似于带有前文所述的照明源的装置10工作。这里，装置310可包括更整洁的台320，其更美观而可用于家庭和/或私人使用，且类似于无绳手持式电话。诸如LED(发光二极管)的照明源330可类似于前述实施例的装置10操作。功率和操作可类似于前述实施例10起作用。

构件340是指可除去的碗组件，其类似于前文所述的碗50但容纳附接到金属合金或塑料板或碗的下侧的晶片类型的超声换能器。

构件347是指15W、25W、35W或50W的功率等的晶片型压电超声器件。

构件348是指塑料碗或板，其包含电触点以允许从底座连接器349到压电超声换能器347的电力传输。

构件349是指底座电连接器，用于允许碗348从设备除去来清洁或填充水或超声传送流体。

构件350是指激发超声换能器脉冲的触敏按钮。

构件360是指准备指示器LED，以指出单元准备好按钮按下。

构件370是指使装置开启和关闭的触敏通电按钮。

构件380是指通电指示器LED，以示出单元开启或关闭。

为了操作装置，饮料瓶或容器置于碗组件340上，与液体介质和板345接触。功率按钮370被压下，且装置如功率LED 380指出的那样开启。后部照亮的LED 330照亮饮料瓶。就绪LED 360开启，且激发按钮350由使用者压下。超声换能器347将短持续时间的脉冲发送穿过板和传送介质到饮料容器中。容器内的过冷饮料将开始冰晶成核，且成沙冰的过程将在使用者从图9中所示的有利位置看时开始。

图8-图11的实施还可具有类似于前述实施例中所述的旋转或自旋能力的饮料瓶的可选旋转或自旋。

图12为使用内部带有液体或凝胶传送介质的接触膜片450来使液体结晶以在冷冻瓶内形成沙冰的装置400的另一个实施例的另一个透视图。瓶后部照亮组件430指出了瓶应当在何处由使用者手持和压制。

图13为侧压实施例的分解视图。该实施例可使用棒440，其包括牢固地连接至超声换能器410的延伸臂440。类似于前述实施例的不透水的膜片450可附接至棒440的端部，且填充液体(诸如水)或凝胶。定时电子器件420(诸如前文所述的电子器件100)可在触发开关和/或压力传感器时产生超声脉冲。压力开关力敏电阻器和支撑物425用于探测装置上的瓶的存在。

棒端部450可放置成与过冷饮料瓶(未示出)物理接触，且将在脉冲生成时引起饮料内的成核。

构件430是指瓶设计背板和LED壳体。

构件440是指与超声换能器和液体或凝胶介质和膜片的棒附接件。

通过使用常规紧固件(诸如穿过盒凸缘至位于下面的垂直支撑物的螺钉或螺栓)，安装盒460可将棒实施例400附接至壁或柜或售卖机等。

在操作中，棒440直接地附接至超声换能器410，使得超声频率振动传送至棒的一端且穿过液体或凝胶介质和膜片450到与膜片直接接触的饮料容器中。成核效果类似于前述实施例的那样。

本申请各处的用语"大约"可为引用量的+/- 10%。此外，优选的量和范围可包括前面未加大约的引用的量和范围。

上文提到的装置可设计为成两部分的柜台面显示，其中超声成核器与照明LED分离，或甚至成多部分的柜台面显示，其中多个发光源与成核装置分离。

尽管附图示出了装置，但本发明的所有构件可构造为饮料售卖机、自动售货机或其它能够过冷的制冷装置的较大组件的一部分，或它们可独立或共同地制造成单独和独立式的。

本发明可结合密封和未打开的饮料瓶使用，且可结合打开且再关闭的饮料瓶。

本发明可结合封闭的饮料瓶使用，其包括玻璃瓶和塑料瓶，以及罐装饮料，诸如铝罐中的那些等。

本发明可结合由硬纸板、蜡纸、塑料或多层构造制成的密封饮料容器使用。本发明还可结合带有可除去的帽或盖的可再使用的容器使用。

本发明可结合打开的饮料容器(诸如玻璃、塑料或金属杯或容器)来使用。

本发明可结合液体、明胶或冷食物成分的组合(诸如冰激凌)的容器来使用，以产生独特的冰晶成核或乳胶。

尽管以其实际上假定的某些实施例或改型的各种方面描述、公开、说明和显示了本发明，但本发明的范围不意在也不应当认为这样限制，且本文的教导内容可表明的此类其它改型或实施例尤其在它们落入这里所附的权利要求的广度和范围内时受到特别保护。

Claims (20)

1.一种用于使液体结晶以形成过冷至低于32F的封闭的饮料瓶、罐或容器内的沙冰的装置，包括：

用于支撑在支撑表面上的具有顶部和底部的底座；

用于搁置在所述底座之上的具有上表面和下表面的固定器，所述上表面适合于支撑内部带有液体的过冷的封闭饮料容器，所述容器选自饮料瓶或饮料罐；

在所述固定器的上表面下方的换能器，所述换能器用于生成超声信号；以及

所述换能器与所述固定器的上表面之间的传送介质，用于传送所述超声信号，所述超声信号从所述换能器传递且适于传递到所述瓶内的液体中，其中所述超声信号的传送使所述液体在所述饮料容器内结晶成沙冰。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定器为可除去的碗。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述换能器为超声换能器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传送介质为水。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传送介质为凝胶。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

所述底座上的按钮，其用于触发所述装置以启动所述换能器。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

所述固定器中的压力传感器，其中所述饮料容器的放置触发所述换能器发射所述超声信号。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

适合于将所述装置附接至制冷器或冷却器的侧部的支座。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声换能器选自由大约28khz、大约40khz和大约55khz组成的组。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声换能器具有选自由大约15W、大约25W、大约35W、大约60W、大约100W和大约150W组成的组的瓦数。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声信号具有大约十分之一秒和大约两秒的持续时间。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

附接至所述装置的照明源，其中所述照明源发射适于在触发所述换能器时穿过所述瓶的光。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述照明源包括LED(发光二极管)。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述照明源包括：

用于后部照亮所述饮料瓶固定器上方的空间的后壁。

15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述照明源包括：

用于侧部照亮所述饮料瓶固定器上方的空间的侧壁。

16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述照明源包括：

用于前部照亮所述饮料瓶固定器上方的空间的前壁。

17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述照明源包括：

用于顶部照亮所述饮料容器固定器上方的空间的照明源的顶部支座。

18.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述照明源包括：

用于底部照亮所述饮料容器固定器上方的空间的照明源的底部支座。

19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置由120伏功率的壁插式电源供能。

20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置是便携式的且由电池供能。