DE102008030541A1

DE102008030541A1 - Durchlauferhitzer zur Getränkebereitung

Info

Publication number: DE102008030541A1
Application number: DE200810030541
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Holzer
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2009-12-31

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät (1), geeignet zur Zubereitung von Heißgetränken, wenigstens umfassend einen Wasserzulauf (2), einen Wasserauslauf (3), einen Wasserzulauf (2) und einen Wasserauslauf (3) verbindende Vorrohrung (4a, 4b, 4c...), eine Zapfvorrichtung (5), eine Stromversorgung (6) sowie ein Heizelement (7). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Haushaltsgerät (1) wenigstens einen Durchlauferhitzer, umfassend einen Latentwärmespeicher (8), aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer, geeignet zur Zubereitung von Heißgetränken, wenigstens umfassend einen Wassertank, eine Zapfvorrichtung, eine Stromversorgung sowie ein Heizelement.
Geräte zur Zubereitung von Heißgetränken im Haushalt sind in einer Vielzahl bekannt. Es wird dabei in einem Vorratbehälter aufbewahrtes Wasser über einen gewissen Zeitraum erwärmt, und nach Erreichen einer definierten Temperatur freigegeben. Diese Geräte weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So arbeiten diese Geräte in der Regel verhältnismäßig energieineffizient, da dabei häufig eine zu große Menge erwärmt wird. Ein weiterer Nachteil ist die zeitverzögerte Arbeitsweise, die dazu führt, dass der Anwender gewisse Zeit warten muss, bis er Wasser bzw. ein Getränk der gewünschten Temperatur zur Verfügung hat.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Haushaltsgerät, geeignet zur Zubereitung von Heißgetränken, gemäß dem Oberbegriff zur Verfügung zu stellen, welches schnell und energieeffizient Flüssigkeiten in gewünschter Heißtemperatur zur Verfügung stellt.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät, geeignet zur Zubereitung von Heißgetränken baut auf den Merkmalen des Oberbegriffes dadurch auf, dass das Heizelement einen Latentwärmespeicher umfasst.
Dadurch wird gegenüber dem Stand der Technik eine erhebliche Verbesserung bei der Zubereitung von Heißgetränken erreicht. Dadurch, dass das Haushaltsgerät zur Zubereitung von Hausgetränken einen Latentwärmespeicher aufweist, wird eine Erwärmung der Getränke in Echtzeit ermöglicht. Dies bedeutet, dass der Anwender nach Auslösen eines Betätigungsknopfes augenblicklich die gewünschte Flüssigkeitsmenge in der gewünsch ten Temperatur erhält. Bei den im Stand der Technik verfügbaren Geräten sind solche Zapfvorgänge in Echtzeit nicht möglich, bzw. ausschließlich in sehr kleinen Volumina wie z. B., bei der Zubereitung von Espresso. Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät ermöglicht es dem Anwender aber auch, größere Mengen an Heißwasser in Echtzeit zu zapfen. Möchte er zum Beispiel zur Teebereitung einen Liter mit einer Temperatur von 95 Grad zapfen, so ist dies mit dem erfindungsgemäßen Haushaltsgerät möglich. Durch den Latentwärmespeicher werden in kürzester Zeit große Wärmemengen freigesetzt, so wie es für die Erwärmung von größeren Flüssigkeitsmengen in Echtzeit erforderlich ist. Im Allgemeinen haben Latentwärmespeicher bzw. Phasenübergangsmaterialien die Eigenschaft, nur dann wirtschaftlich zu arbeiten, wenn sie wenigstens einmal am Tag betrieben werden. Bei einem Haushaltsgerät zur Zubereitung von Hausgetränken ist dies auf einfache Weise möglich, ohne dass große Energiemengen aufgewendet werden müssen.
Von besonderem Vorteil ist es dabei auch, wenn das Phasenübergangsmaterial einen Schmelzpunkt zwischen 60° und 120° Grad aufweist. Hierfür geeignete Phasenübergangsmaterialien umfassen Paraffine, Zuckeralkohole, Gashydrate, Wasser, wässrige Salzlösungen, Salzwasser-Eutektika, Salzhydrate, Mischungen aus Salzhydraten, Salze und eutektische Mischungen von Salzen, Alkalimetallhydroxide, Mischungen aus Salzen und Alkalihydroxiden, Fettsäuren, Oligomere, Kohle, Alkohole, Kaprylsäure, Methylester, Methylpalmitate, Methylstearate, Mischungen von kurzkettige Säuren, Capryl- und/oder Laurylsäure, Kokosfettsäuren sowie Propane und oder Methane. Besonders geeignet sind hierbei Salze, die Lithium und/oder Natrium und/oder Kalium umfassen.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn der Latentwärmespeicher expandiertes Graphit umfasst. Expandiertes Graphit hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit, so dass die Ansprechzeiten wesentlich verbessert werden. Darüber hinaus hat expandiertes Graphit eine Dichte, die der Dichte eines Dehnstoffes, insbesondere einer Wachsmischung wesentlich näher ist als die üblicherweise verwendeten Metalle. Dies führt dazu, dass die Gefahr einer Entmischung wesentlich geringer ist. Die Ansprechzeit bleibt deshalb für eine Vielzahl von Zyklen praktisch unverändert auf dem verringerten Wert. Vorteilhaft ist auch die Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren, auch CNT (Carbon-Nano-Tubes) oder Aluminium.
Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn das expandierte Graphit in Flockenform und/oder Pulverform zugegeben wird. Dies bewirkt eine besonders günstige Vergrößerung der Oberfläche.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen wenn die Erwärmung des Wärmespeichers mit einer Widerstandheizung und/oder einer flächenhaften Heizung aus Graphit erfolgt. Dabei kann die Temperaturregelung sehr einfach durch einen temperaturabhängigen Widerstand, z. B. ein PTC-Element, erfolgen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand verschiedener Ausführungsbeispiele, auf welche die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, sowie unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
Darin zeigen schematisch:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Haushaltsgerätes zur Zubereitung von Heißgetränken; sowie
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Haushaltsgerätes zur Zubereitung von Heißgetränken;
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines Haushaltsgerätes 1 zur Zubereitung von Heißgetränken. Dieses Haushaltgerät 1 weist einen Wasserzulauf 2 sowie einen Wasserauslauf 3 auf. Wasserzulauf 2 und Wasserauslauf 3 sind durch eine gemeinsame Verrohrung 4 miteinander verbunden. Weiterhin weist das Haushaltsgerät eine Zapfvorrichtung 5 auf, mit Hilfe derer die erwärmte Flüssigkeit gezapft werden kann. Weiterhin weist das Haushaltsgerät 1 eine Stromversorgung 6 sowie ein Heizelement 7 auf. Durch das Heizelement 7 ist ein Latentwärmespeicher 8 erwärmbar. Um mit diesem Haushaltsgerät 1 Heißgetränke zubereiten zu können, muss zunächst mittels des Heizelementes 7 dem Latentwärmespeicher 8 Energie zugeführt werden. Dies führt dazu, dass der Inhalt des Latentwärmespeichers geschmolzen wird. Wird nun eine heiße Flüssigkeit gewünscht, so wird eine Erstarrung des Inhaltes des Latentwärmespeichers ausgelöst, wodurch ein großer Betrag an Energie freigegeben wird, mittels dessen die Verrohrung 4 erwärmt werden kann. Zusätzlich weist dieses Haushaltsgerät ein Einlaufventil 9 sowie ein Auslaufventil 10 auf.
2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Haushaltsgerätes 1 zur Zubereitung von Heißgetränken. Dieses Haushaltsgerät weist eine Verrohrung 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f auf, welches sich mäanderförmig innerhalb eines Latentwärmespeichers 8 erstreckt. Über ein Heizelement 7 kann dabei dem Latentwärmespeicher 8 Energie zugefügt werden. Weiterhin weist das Haushaltsgerät 1 eine Stromversorgung 6 sowie eine Regelung 11 auf. In einem ersten Schritt wird dem Latentwärmespeicher 8 über das Heizelement 7 Energie zugeführt. Dies bewirkt ein Schmelzen des Inhaltes des Latentwärmespeichers 8. Wird nun warmes Wasser benötigt, so wird ein Phasenübergang bewirkt, in diesem Fall eine Erstarrung, des Inhaltes des Latentwärmespeichers, wobei eine große Menge an Energie freigegeben wird, was zu einer Erwärmung des Wassers innerhalb der Verrohrung 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f führt.
Die Erfindung lässt sich wie folgt beschreiben: Bei heutigen Geräten mit kleinem Zapfvolumen wie z. B. Espresso-Maschinen ist das Zapfvolumen nicht a priori begrenzt, es geht nur sehr langsam. Die Zapfgeschwindigkeit ist begrenzt, weil die verfügbare Leistung auf ca. 3 kW begrenzt ist. Theoretisch benötigt die Heißwasserausgabe über Latentwärmespeicher die gleiche Energiemenge wie ein heute übliches System, benötigt aber viel weniger Anschlussleistung und ist doch erheblich schneller. Damit muss der Kunde nicht so lange warten und kann auch empfindliche Getränke zubereiten, die in kurzer Zeit gebrüht werden müssen. darüber hinaus ist durch die Verwendung von Phasenübergangsmaterialien eine sehr einfache Temperaturreglung möglich.
Mittels Latentwärmespeicher lässt sich meist nur ein begrenzter Temperaturbereich einstellen. Liegt dieser über der Siedetemperatur des Wassers, wo wird die Bereitstellung eines Zulauf- und Auslaufventils erforderlich. Das gesamt System steht dann unter Druck. Bei einer Ausführungsform, die etwa 2 L/min mit einer Temperatur von 80–85°C bereitstellt, wäre eine Leistung des Latentwärmespeichers von ca 6,4 kW erforderlich. Von Vorteil wäre hierbei, eine elektrische Nachheizung mit einer Leistung von bis zu 2,8 kW zur Verfügung zu stellen, so dass eine einstellbare Kochendwasserausgabe mit einer Temperatur von bis zu 100°C realisierbar ist. Die Vorteile dieser Ausführungsform bestehen darin, dass kein Drucksystem erforderlich ist, keine Gefahr durch Dampfspritzer besteht und eine vom Kunden veränderbare Temperatur realisiert werden kann.

1: Haushaltsgerät zur Zubereitung von Heißgetränken
2: Wasserzulauf
3: Wasserauslauf
4a, 4b, 4c, ...: Verrohrung
5: Zapfvorrichtung
6: Stromversorgung
7: Heizelement
8: Latentwärmespeicher
9: Einlaufventil
10: Auslaufventil
11: Regelung

Claims

Haushaltsgerät (1), geeignet zur Zubereitung von Heißgetränken, wenigstens umfassend einen Wasserzulauf (2), einen Wasserauslauf (3), eine Wasserzulauf (2) und eine Wasserauslauf (3) verbindende Verrohrung (4a, 4b, 4c ...), eine Zapfvorrichtung (5), eine Stromversorgung (6) sowie ein Heizelement (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät wenigstens einen Durchlauferhitzer umfassend einen Latentwärmespeicher aufweist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher expandiertes Graphit und/oder Kohlenstoffnanoröhren und/oder oder Aluminium umfasst.
Haushaltsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierte Graphit in Flockenform und/oder in Pulverform vorliegt.
Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (7) eine Widerstandheizung und/oder eine flächenhafte Heizung aus Graphit aufweist.