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Die Erfindung betrifft einen Getränkeautomaten, umfassend einen Vorratsbehälter, eine Steuerungseinrichtung und eine Füllstandsmessvorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes des Vorratsbehälters.
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Ein Getränkeautomat, der einen Vorratsbehälter, eine Steuerungseinrichtung und eine Füllstandsmessvorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes des Vorratsbehälters aufweist, ist beispielsweise aus der
EP 1 873 500 A1 bekannt. Zur Füllstandsmessung werden bei dieser Lösung in den Vorratsbehälter eingesetzte und bis auf den Boden des Vorratsbehälters reichende Elektroden verwendet, die einen elektrischen Stromfluss in dem darin vorhanden Fluid erzeugen. Das Fluid muss hierfür elektrisch leitend sein. Als nachteilig hat sich dabei insbesondere herausgestellt, dass das aus dem Vorratsbehälter abgesaugte Fluid zum Aufschäumen neigt, wenn sich der Vorratsbehälter seinem Leerzustand nähert. Darüber hinaus kann es vorkommen, dass durch den Anwender des Getränkeautomaten ein Getränkebezug ausgewählt wird, für den nicht mehr genügend Fluid in dem Vorratsbehälter vorhanden ist, so dass das auf diese Weise hergestellte Getränk nicht den gewünschten Qualitätsansprüchen genügt. Würde es sich bei dem in dem Vorratsbehälter vorhandenen Fluid beispielsweise um Milch und bei dem Getränkeautomaten um einen Kaffeeautomaten handeln, so ist vorstellbar, dass zum Beispiel die Herstellung eines Milchkaffees nicht in der gewünschten Qualität möglich wäre, wenn die in dem Vorratsbehälter noch vorhandene Milch nicht mehr ausreichen würde. Ein mit diesem Kaffeeautomaten hergestellter Milchkaffee wäre folglich stärker, als vom Anwender gewünscht. Anders ausgedrückt besteht mit dem Einsatz von Elektroden als Füllstandsmessvorrichtung lediglich die Möglichkeit, anzuzeigen, dass sich in dem Vorratsbehälter überhaupt noch ein Fluid befindet oder dieser vollständig entleert ist. Die Ermittlung, ob beim nächstfolgenden Getränkebezug noch ausreichend Fluid in dem Vorratsbehälter vorhanden ist, um die gewünschten Qualitätsansprüche zu erfüllen, kann mit einer derartigen Lösung nicht gewährleistet werden. Zudem ist mit der in der
EP 1 873 500 A1 vorgestellten Ausführung keine Aussage möglich, wie viel Fluid sich überhaupt noch in dem Vorratsbehälter befindet.
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Grundsätzlich ist an dieser Stelle festzuhalten, dass der Vorratsbehälter geeignet sein kann, Fluide aufzunehmen, die für die Herstellung von Getränken verwendet werden, wie die bereits erwähnte Milch. Ein anderer Einsatzzweck des Vorratsbehälters kann jedoch auch darin bestehen, beispielsweise Reinigungs- oder Entkalkungsfluide zu enthalten.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, einen Getränkeautomaten bereitzustellen, der eine Füllstandsmessvorrichtung aufweist, mit der auf einfache Weise jederzeit der exakte Füllstand des Vorratsbehälters erfasst werden kann.
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Erfindungsgemäß wird unter anderem diese Aufgabe durch einen Getränkeautomaten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein elektrisches Gerät gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.
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Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass der Befüllungszustand des Vorratsbehälters stets sehr zuverlässig erfasst werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Hygieneanforderungen sehr einfach einzuhalten sind, weil keine Sensorbauteile in die zu messende Flüssigkeit eintauchen.
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Ein Getränkeautomat, umfassend einen Vorratsbehälter, eine Steuerungseinrichtung und eine Füllstandsmessvorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes des Vorratsbehälters, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Füllstandsmessvorrichtung mindestens einen mit der Steuerungseinrichtung kapazitiven Sensor zur Erfassung des Flüssigkeitspegels innerhalb des Vorratsbehälters aufweist. Der Sensor liegt dabei flächig an der Außenseite der Behälterwand an, wobei eine Erstreckung von kapazitiven Zellen in vertikaler Richtung an dem streifenförmigen Sensor angebracht sind.
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Die Funktionsweise des kapazitiven Sensors ist dabei die, dass wasserhaltige Flüssigkeiten ein Dielektrikum darstellen, die gegenüber Luft eine andere Kapazität bewirkt. Damit werden einzelne Kapazitätswerte entlang der Behälterhöhe erfasst, wobei an dem Übergang von Flüssigkeit zur Luft eine Kapazitätsänderung stattfindet. An dieser Stelle befindet sich dann der erfasste Flüssigkeitspegel. Das bedeutet, der erfasste Übergang bzw. die Stelle, an der sich der Kapazitätswert ändert, wird als Pegelwert der Anzeigevorrichtung oder sonstigen Einrichtungen übertragen. Ein ganz wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darüber hinaus darin zu sehen, dass durch die genaue Erfassung des noch im Vorratsbehälter vorhandenen Fluids auch eine Aussage darüber getroffen werden kann, ob für die Anwahl eines zu erzeugenden Getränkes noch ausreichend Fluid bereitsteht oder der Vorratsbehälter zuvor neu befüllt beziehungsweise gegen einen neuen Vorratsbehälter ausgetauscht werden muss.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist der Sensor streifenförmig ausgebildet und in Längsrichtung vertikal ausgerichtet ist, um eine Erstreckung entlang der Behälterwand bereitzustellen, wenn der Behälter in die betriebsgemäße an oder in dem Getränkebereiter eingesetzt ist.
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Insgesamt ist es für alle Ausführungen wichtig, dass der Behälter bzw. die Behälterwand aus einem Nichtmetallmaterial besteht oder zumindest aus einem Material besteht, das als Dielektrikum wirkt und die Erfassung von Kapazitäten nicht verhindert.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der streifenförmige Sensor einen Träger, wie eine biegsame oder starre Folie, auf dem in Längsrichtungserstreckung eine Mehrzahl von einzelnen kapazitiven Zellen aufgebracht sind. Der Sensor ist dabei als Modul konzipiert und mit einer Auswerteschaltung versehen, um anhand der kapazitiven Messgrößen Signale zur Verarbeitung durch den Mikrocontroller der Steuereinrichtung bereitzustellen.
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In einer insgesamt vorteilhaften Ausführung ist der Sensor derart gelagert oder geführt ist, dass er unter Einfluss einer Andruckkraft an der Behälterwand anliegt. Dabei ist der Sensor derart gelagert oder geführt, dass er über seine Erstreckung entlang der Behälterwand eine nahezu gleichmäßige Andruckkraft ausübt, um den Kapazitätsunterschied an der Übergangsstelle von Flüssigkeit zu Luft zuverlässig zu erfassen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Sensor behälterseitig mit einer Folie () oder einem elastischen Belag abgedeckt. Dadurch wird ein gleichmäßiges Anschmiegen des Streifens mit den kapazitiven Zellen an der Behälterwand zu gewährleisten. Ferner werden Geräuschentwicklungen vermieden, wenn der Getränkebereiter bei der Aktivierung seiner Aktoren etwas vibriert.
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In einer weiteren, insgesamt zweckmäßigen Ausführung ist der Sensor in oder an einem Träger gehalten, der wiederrum beweglich in Gehäusewand des Automaten nah zum Aufnahmebereich des Behälters angebracht ist. Der Träger verleiht der ganzen Anordnung eine Stabilität, damit der Sensor im Laufe der gesamten Lebensdauer des Gerätes keinen Schaden nimmt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Träger an oder in der Gehäusewand federnd gelagert. Dabei ist der Träger für die Kopplung mit den Federelementen angepasst. Die Federnde Lagerung ist bevorzugt mittels einer Druckfeder oder einem elastisch verformbaren Elastomerkörper bereitgestellt oder entsprechend mehreren der besagten Komponenten. Der Träger ist dabei so gestaltet, dass er aufgrund der Federelemente aus der Ebene der rückwärtigen Gehäusewand oder Nischenwand des Kaffeeautomaten hervorspringt, sodass beim Einsetzen des Behälters der Träger mit dem darauf befindlichen Sensor gegen die Kraft der Federelemente in Richtung Gehäusewand gedrückt wird.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde bereits ausgeführt, dass in den Vorratsbehälter eine Fluidleitung mündet, die dazu dient, das in dem Vorratsbehälter enthaltene Fluid abzuführen und beispielsweise für eine Getränkezubereitung zu verwenden.
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Der Steuerungseinheit ist dazu eingerichtet, eine softwaregestützte Auswertung der vom kapazitiven Sensor stammenden Signale bereitzustellen.
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Der erfindungsgemäße Getränkeautomat weist insgesamt den Vorteil auf, dass die vom Kraftsensor erzeugten Signale für eine Anzeige des Füllstandes des Vorratsbehälters nutzbar sind. Diese Anzeige des Füllstandes ist zu jedem beliebigen Zeitpunkt, unabhängig von der noch im Vorratsbehälter vorhandenen Fluidmenge möglich, was einen wesentlichen Vorteil gegenüber bekannten Ausführungen darstellt. Die Anzeige ist dabei innerhalb einer Anzeigeeinrichtung des Getränkeautomaten, beispielsweise mittels eines geeigneten Displays umsetzbar und zeigt dem Anwender damit nicht nur das Erfordernis des Nachfüllens oder des Austauschs des Vorratsbehälters, wenn dieser leer ist, sondern kann auch dazu
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Ein weiterer, sehr wesentlicher Vorzug der Erfindung besteht darin, dass nach erfolgter Programmwahl eines mit dem Getränkeautomaten zu erzeugenden Getränks innerhalb der Steuerungseinrichtung ein Abgleich des Bedarfs an aus dem Vorratsbehälter zu entnehmender Flüssigkeit in Abhängigkeit vom ermittelten Messwert des noch im Vorratsbehälter vorhandenen Flüssigkeitsvolumens erfolgt und ein ermitteltes Defizit des Flüssigkeitsvolumens angezeigt wird, ohne, dass ein Getränk bereitet wird. Anders ausgedrückt erzeugt der Getränkeautomat immer nur dann ein angewähltes Getränk, wenn noch ausreichend Fluid in dem Vorratsbehälter vorhanden ist, dass bei der Zubereitung des Getränkes beigemischt werden soll. Damit kann zu jeder Zeit gewährleistet werden, dass das zu erzeugende Getränk die gewünschten oder erforderlichen Qualitätsmerkmale aufweist.
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Der Getränkeautomat in allen vorstehend beschriebenen Ausführungen ist dabei bevorzugt ein Heißgetränkebereiter, wie Kaffeevollautomat, Teeautomat oder Kakaoautomat.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Elektrisches Gerät, umfassend einen Vorratsbehälter, eine Steuerungseinrichtung und eine Füllstandsmessvorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes des Vorratsbehälters, wobei die Füllstandsmessvorrichtung mindestens einen mit der Steuerungseinrichtung korrespondierenden kapazitiven Sensor zur Erfassung des Pegels der im Vorratsbehälter vorhandener Flüssigkeit aufweist, der außerhalb des Vorratsbehälters angeordnet ist. Dies ist bei elektrischen Geräten sinnvoll, die einen Vorrats- oder Abfallbehälter für Flüssigkeiten aufweisen, in dem der Füllstand berührungslos und unsichtbar erfolgt. Unsichtbar bedeutet, dass für die Behälterwand keine Maßnahmen getroffen werden müssen, damit optische Sensoren den Füllstand innerhalb des Behälters erfassen können.
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In zweckmäßigen oder vorteilhaften Ausführungen ist das elektrische Gerät so konzipiert, wie es für den vorstehenden Getränkeautomaten beschrieben ist.
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Als Gerät kommen dabei beispielsweise
- - eine Waschmaschine,
- - ein Trockner,
- - ein Gargerät, wie Dampfgarer oder Klimagarer oder
- - ein Kühlgerät mit Wasserspender oder Eisspender in Frage.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt dabei keine Einschränkung auf die dargestellte Variante dar, sondern dient lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung.
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Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
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Es zeigten:
- 1: einen Blick auf einen als Kaffeeautomaten ausgeführten Getränkeautomaten als Einbaugerät,
- 2: eine Frontansicht mit entferntem Vorratsbehälter
- 3: eine Schnittdarstellung des Aufnahmebereichs für den Vorratsbehälter und
- 4: eine Skizze des Sensors im Detail.
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Aus der 1 geht ein Blick auf einen als Kaffeeautomaten ausgeführten Getränkeautomaten 1 hervor, der als ein in einen Küchenschrank eingesetztes Einbaugerät mit einem Gehäuse 9 ausgeführt ist. Die frontseitige Darstellung dieses Getränkeautomaten 1 zeigt eine Blende 15, in der eine Bedien- und Anzeigeeinrichtung 14 in Form eines Berührdisplays zur Darstellung wichtiger Informationen vorhanden ist. Diese Bedien- und Anzeigeeinrichtung 14 kann ebenfalls eine Tastatur aufweisen, mit der ein Anwender beispielsweise Daten und/oder Informationen eingeben und somit innerhalb einer in der 1 lediglich andeutungsweise dargestellten Steuerungseinrichtung 3 speichern kann. Die Blende 15 schließt bündig mit der Oberfläche des den Getränkeautomaten 1 aufnehmenden Küchenschrankes ab. Der Getränkeautomat 1 weist ferner eine Vertiefung bzw. Nische 16 auf, die dazu dient, einen Vorratsbehälter 2 hängend aufzunehmen, in dem sich vorliegend Milch für die Zubereitung von Kaffeemischgetränken oder Milchschaum befindet. Der Vorratsbehälter 2 verfügt über einen Deckel 8, der mit einer Kupplungsgeometrie 7 ausgebildet ist, die in eine in einem Halteelement 5 ausgebildete und zu der Kupplungsgeometrie 7 korrespondierende Aufnahmegeometrie 6 eingeführt werden kann, sodass der Vorratsbehälter 2 darin hängend aufgenommen ist. Seitlich neben dem Vorratsbehälter 2, also etwa mittig der Ausgabenische 16, ist ferner eine in ihrer Höhe verstellbar ausgeführte Entnahmeeinrichtung 19 vorhanden, deren Ausgabedüsen 20 zur Abgabe des in dem Getränkeautomaten 1 erzeugten Kaffeegetränkes dienen. Darüber hinaus befindet sich in der Nische 16 eine Wasserdampfdüse 21, die zur Abgabe heißen Wasserdampfes dient, um beispielsweise Milch aufzuschäumen. Unterhalb des Vorratsbehälters 2, der Entnahmeeinrichtung 19 und der Wasserdampfdüse 21 weist die Vertiefung bzw. Nische 16 einen Bodenbereich auf, der durch eine Abtropfplatte 17 abgedeckt ist. Unterhalb dieser Abtropfplatte 17 befindet sich ein Auffangbehälter, in den übertretende Flüssigkeitsreste, die bei der Getränkeerzeugung entstehen, ablaufen können. Hierfür weist die Abtropfplatte 17 mehrere Öffnungen 18 auf.
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2 zeigt die Front des Getränkeautomaten 1 mit abgenommenen Vorratsbehälter 2. Zu erkennen ist der in der Rückwand 16a der Nische 16 befindlichen Sensor 4. Der Sensor 4 ist dabei streifenförmig ausgebildet und derart an der Rückwand 16a angeordnet, dass er sich entlang der zumindest nahezu gesamten Höhe des aufzunehmenden Behälters 2 erstreckt. Der obere Bereich des Sensors 4 ist breiter ausgebildet, weil sich dort eine elektronische Schaltung 36 zur Aufbereitung bzw. zur Erzeugung der Messsignale befindet. Der Sensor 4 umfasst dabei bevorzugt eine Leiterplatte 31, die, wie in 2 skizziert, T-förmig ausgebildet ist. In dem schmalen Bereich des Leiterplattenstreifens 31 sind die einzelnen kapazitiven Zellen 34 aufgebracht.
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3 zeigt in einer geschnittenen Detailansicht den Behälter 2 mit daran anliegender Sensoranordnung 4. Hier ist zu erkennen, dass zur Entnahme der Flüssigkeit F, beispielsweise Milch, ein Tauchrohr 22 in den Behälter 2 hineinragt. Das außenseitige Ende 22a des Tauchrohres 22 ist dabei mit dem Anschlussrohr 23 im Gehäuse 9 des Getränkeautomaten 1 gekoppelt. Der Vorratsbehälter 2 ist mit einem Deckel 8 versehen, der auf seiner Oberseite eine Kupplungsgeometrie 7 aufweist, die in die korrespondierende Aufnahmegeometrie 6 im Gerät 1 eingeführt ist und dadurch den Behälter 2 an seiner Oberseite in der Nische 16 des Getränkebereiters fixiert. An der Rückwand 16a der Nische 16 (2) ist der streifenförmige kapazitive Sensor 4 angeordnet. Mittels Federelementen, hier Druckfedern 33 wird der Sensorstreifen 4 unter Kraftbeaufschlagung an die Behälterwand 2a angedrückt. Die Federelemente 33 stützen sich in diesem Beispiel an der Rückwand 16a ab. In einer weiteren Ausführung ist in der Rückwand 16a ein Ausschnitt eingebracht, in den der Sensor 4 federnd angeordnet ist.
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4 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau des Sensors 4. Zunächst umfasst der Sensor 4 einen Träger 31, der bevorzugt als starre Platte ausgebildet ist an dessen Rückseite die Federn 33 angebracht sind. Auf der der anderen Seite der Trägerplatte 31 ist die Leiterplatte 35 oder Folie des Sensors 4 angebracht, auf der die einzelnen kapazitiven Zellen 34 aufgebracht sind, die zur Erfassung von Kapazitätsunterschieden dienen. Die Leiterplatte 35 ist ferner mit einer Auswerteschaltung 36 versehen, um Signale zu erhalten, die von dem Mikrocontroller uC der Steuereinrichtung 3 verarbeitet werden können. Die mit den kapazitiven Zellen 34 versehene Leiterplatte 35 ist auf der der Trägerplatte 31 abgewandten Seite mit einem Belag 37 versehen, der aus einer Folie besteht oder ein flaches Elastomermaterial umfasst. Die elektrischen Eigenschaften des Belags 37 sind dabei derart ausgebildet, dass es die kapazitiven Eigenschaften zur Messung des Flüssigkeitspegels nicht unterbricht oder nicht störend beeinflusst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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