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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Heißgetränkezubereitungsgerät, insbesondere
eine Kaffee- oder Teemaschine, mit einer Einrichtung zur Optimierung
der Wassertemperatur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Wassertemperatur am Auslauf von
ungeregelten Kaffeemaschinen ist im Wesentlichen konstruktiv vorgegeben.
Sie ist durch den Benutzer nicht beeinflussbar und damit auch nicht
entsprechend den Zubereitungsvorschriften zu handhaben bzw. an die
optimalen Zubereitungstemperaturen für unterschiedliche Arten von
Heißgetränken anzupassen. Darüber hinaus ändert sich
im Laufe des Betriebes vom Benutzer nicht erkennbar die Auslauftemperatur beispielsweise
infolge Verkalkung der Wassererhitzungsvorrichtung.
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Aus
EP 771 542 B1 ist bereits eine Kaffeemaschine
bekannt mit einer Pumpe zum Fördern
des Wassers aus einem Wasservorratsbehälter und einem Wassermengenzähler, der
in einem zu einer Heizeinrichtung führenden Zulaufrohr angeordnet
ist, mit einem hinter der Heizeinrichtung im Auslauf des Wasserzulaufrohres
positionierten Temperatursensor sowie mit einer Regelungseinrichtung,
die die Förderleistung
der Pumpe und die Leistung der Heizeinrichtung so regelt, dass das
aus der Heizeinrichtung austretende Wasser auf dem Niveau einer
Referenztemperatur gehalten wird.
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Bei einer aus
DE 299 04 986 U1 bekannten Brüheinheit
zur Zubereitung von Heißgetränken ist eine
Mischeinrichtung mit einer Heißwasserzuleitung,
einer Kaltwasserzuleitung und einer Heißwasserausleitung vorgesehen.
In der Mischeinrichtung wird von einer Heizeinrichtung erhitztes
Heißwasser mit
Kaltwasser vermischt, so dass über
das Mischungsverhältnis
die Temperatur des Brühwassers eingestellt
wird. Zur Regelung des Mischungsverhältnisses ist ein auf die Kaltwasserzuleitung
wirkendes Stellelement vorgesehen, wobei die Betätigung des Stellelements mittels
eines Regelelements erfolgt, das durch temperaturabhängige Veränderung
seiner mechanischen Eigenschaften und/oder durch temperaturabhängige Formänderung
direkt auf das Stellelement einwirkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die Temperaturregelung eines Heißgetränkezubereitungsgerätes zu vereinfachen,
so dass die Brühtemperatur
den Anforderungen unterschiedlicher Heißgetränke angepasst werden kann.
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Die Aufgabe wird bei einem Heißgetränkezubereitungsgerät nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
ein von der Regelungseinrichtung ansteuerbares Ventil vorgesehen
ist, mit dem die Temperatur des Brühwassers auf eine Referenztemperatur
eingestellt wird.
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Mittels einer frei wählbaren
konstanten oder einer sich nach einem gewünschten Programm ändernden
Wassertemperatur, einer individuellen Steuerung oder Regelung der
Auslaufmenge pro Zeiteinheit sowie einer gewünschten und in der Zeitdauer beeinflussbaren
zeitweiligen Unterbrechung des Wasserauslaufs, z. B. bei erforderlichem
Vorbrühen oder
Auflösen
ist es möglich,
eine Nutzungserweiterung eines Heißgetränkezubereitungsgerätes, z.
B. über
die Zubereitung von Kaffee hinaus auf weitere Heißgetränkearten
zu realisieren. Durch die optimale Anpassung der Wassertemperatur
und des Zubereitungsablaufs erfolgt eine Anpassung der Brühtemperatur
an die Erfordernisse des zubereitenden Getränks oder von Instant-Gerichten. Insbesondere
bei der Kaffeezubereitung wird das Problem einer durchgehend guten
Kaffeequalität
(Extraktion) unabhängig von
der zuzubereitenden Menge gelöst.
Ebenso lassen sich individuell wählbare
Geschmacksvariationen, z. B. „mild" oder „kräftig" einfach realisieren.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
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Eine erste zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, dass
das Ventil die durch den Durchlauferhitzer fließende Wassermenge beeinflusst.
Dabei wird mittels einer zeitlichen Taktung des Ventils oder durch
Einstellung der Öffnungsweite
des Ventils über
die vom Durchlauferhitzer erhitzte Wassermenge pro Zeiteinheit die
Temperatur des Brühwassers eingestellt.
Mittels einer Regelung wird die zeitliche Taktung oder die Einstellung
der Öffnungsweite
des Ventils derart geregelt, dass die von dem Temperatursensor gemessenen
Temperatur des Brühwassers auf
eine vorgegebene Referenztemperatur eingestellt und gehalten wird.
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Eine zweite zweckmäßige Ausführungsform besteht
darin, dass das von einer Regelung angesteuerte Ventil eine Mischeinrichtung
betätigt,
wobei in der Mischeinrichtung das vom Durchlauferhitzer erhitzte
Heißwasser
mit Kaltwasser vermischt wird und so die vorgegebene Referenztemperatur
des Brühwassers
eingestellt und gehalten wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen 1 ein erstes
Ausführungsbeispiel
und 2 ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand einer Kaffeemaschine in Prinzipdarstellung.
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Die dargestellte Kaffeemaschine gemäß 1 weist einen Wasservorratsbehälter 10,
eine Wasserzuleitung 11, einen Durchlauferhitzer 14 und eine
Auslaufleitung 16 auf, wobei das von dem Durchlauferhitzer 14 erhitzte
Brühwasser über die Auslaufleitung 16 in
eine nichtdargestellte Brüheinheit
befördert
wird. In der Wasserzuleitung 11 ist in Strömungsrichtung
des Wasserzuflusses ein Ventil 23 und ein Rückschlagventil 15 angeordnet.
In der Auslaufleitung 16 ist ein Temperatursensor 26 zur
Erfassung der Temperatur des Brühwassers
positioniert. Mittels des Ventils 23 wird der Zufluss des
Kaltwassers aus dem Wasservorratsbehälter 10 zum Durchlauferhitzer 14 eingestellt.
Es ist ebenso denkbar, das Ventil in Strömungsrichtung hinter dem Durchlauferhitzer
anzuordnen.
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Das Ventil 23 wird von einem
Stellelement 25 betätigt,
das von einer Regelungseinrichtung 24 angesteuert wird.
Die Regelungseinrichtung 24 generiert über einen Sollwertvergleich
einer vom Temperatursensor 26 aufgenommenen Temperatur
des Brühwassers
mit einem von einem Sollwertgeber 27 vorgegebenen Sollwert
eine Stellgröße, die
dem Stellelement 25 zugeführt wird, wobei das Stellelement 25 das
Ventil 23 betätigt,
so dass über
die pro Zeiteinheit dem Durchlauferhitzer 14 zugeführte Wassermenge
die Temperatur des Brühwassers
auf die vom Sollwertgeber vorgegebenen Referenztemperatur eingestellt
wird.
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Die Kaffeemaschine ist ferner beispielsweise mit
einer Einstelleinheit zur Einstellung des Sollwertes versehen. Mit
der Einstelleinheit kann der Benutzer entweder durch Vorgabe der
Art des Heißgetränkes oder
direkt durch Einstellen des Sollwertes die gewünschte Temperatur für das Brühwasser
am Auslauf vorgeben. Zusätzlich
ist die Anordnung einer Anzeigevorrichtung möglich, die dem Benutzer die
gewählte
Temperatur und gegebenenfalls die Zeitdauer bzw. die Unterbrechungszeit
des Wasserauslaufs anzeigt. Die Einstellung und die Anzeige der
gewählten Solltemperatur
und ggf. einer gewählten
Zeitdauer erfolgt im einfachsten Fall mittels einer Skalierung oder
bei höheren
Ansprüchen
durch eine Digitalanzeige. Besonders komfortabel ist ein Display
mit Bedienerführung.
Derartige Anzeigefunktionen lassen sich relativ einfach in eine
elektronische Baugruppe, wie sie für die Realisierung anderer
Funktionen und für
die Regelung der angesprochenen Parameter erforderlich ist, integrieren.
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Die durch den Durchlauferhitzer 14 beförderte Wassermenge
pro Zeiteinheit wird gemäß einer ersten
Alternative mittels einer in der Regelungseinrichtung 24 integrierten
Zeittakteinrichtung eingestellt, wobei durch eine zeitweilige Unterbrechung des
Wasserzulaufs eine Verringerung der Wassermenge im Durchlauferhitzer 14 bei
Erhöhung
der Temperatur des Brühwassers
bewirkt wird.
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Eine zweite Alternative besteht darin,
dass mittels der von der Regelungseinrichtung 24 generierten
Stellgröße ein Schrittmotor
angesteuert wird, mit dem die Öffnungsweite
des Ventils 33 einstellbar ist. Die über die eingestellte Öffnungsweite
des Ventils 23 freigegebene Wassermenge wird zu dem Durchlauferhitzer 14 weitergeleitet
und dadurch eine entsprechende Wassermenge pro Zeiteinheit erhitzt, die
dann am Auslauf mit der geforderten Referenztemperatur als Brühwassers
zur Verfügung
steht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 verzweigt die Wasserzuleitung 11 in
eine Heißwasserzuleitung 12 und
eine Kaltwasserzuleitung 13. In die Heißwasserzuleitung 12 ist
zum Erhitzen des zugeführten
Wassers der Durchlauferhitzer 14 integriert, Die Heißwasserzuleitung 12 und
die Kaltwasserzuleitung 13 führen zu einer Mischeinrichtung 20.
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Um insbesondere für die Zuführung des Kaltwassers den entsprechenden
Förderdruck
zu erzeugen, ist beispielweise in die Wasserzuleitung 11 eine Pumpe 17 integriert.
Es ist aber genauso denkbar, die Pumpe 17 lediglich in
die Kaltwasserzuleitung 13 einzusetzen. Bei entsprechender
Anordnung des Wasservorratsbehälters 10 kann
auch auf die Pumpe 17 verzichtet werden. Dabei ist jedoch
dafür zu
sorgen, dass das Kaltwasser aufgrund der Schwerkraft in die Mischeinrichtung 20 drückt.
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Die Mischeinrichtung 20 ist
in eine Heißwasserkammer 21 und
eine Kaltwasserkammer 22 unterteilt. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 ist das Ventil 23 zwischen
der Heißwasserkammer 21 und
der Kaltwasserkammer 22 angeordnet, so dass über das
Ventil 23 eine einstellbare hydraulische Verbindung zwischen
Heißwasserkammer 21 und
Kaltwasserkammer 22 hergestellt wird.
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Das Ventil 23 wird, wie
beim ersten Ausführungsbeispiel,
von einem Stellelement 25 betätigt, das von der Regelungseinrichtung 24 angesteuert wird.
Der Temperatursensor 26 ist dabei beispielsweise in der
Heißwasserkammer 2 untergebracht.
Es ist aber genauso denkbar, den Temperatursensor 26 in
der Auslaufleitung 16 anzuordnen. Die Einstelleinheit zur
Einstellung des Sollwerts ist analog dem ersten Ausführungsbeispiel
ausgeführt
.
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Das Stellglied 25 ist beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein Zug-/Hubmagnet, der über
eine Zugstange mit einem mittels einer Feder vorgespannten Ventilteller
des Ventils 23 verbunden ist. Der Ventilteller wirkt auf
eine Ventilöffnung,
so dass eine Ansteuerung des Hub-/Zugmagneten ein Öffnen und/oder
Schließen
des Ventils 23 ermöglicht.
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Wie beim ersten Ausführungsbeispiel
besteht eine erste Alternative darin, dass die Regelungseinrichtung 24 mit
einem Zeittaktglied ausgerüstet
ist, welches das Stellglied 25 zeitlich getaktet ansteuert.
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Die vom Temperatursensor 26 in
der Heißwasserkammer 21 aufgenommene
Temperatur wird von der Regelungseinrichtung 24 mit dem
vom Sollwertgeber vorgegebenen Sollwert verglichen. Anhand des Sollwertvergleichs
wird, ebenfalls wie beim ersten Ausführungsbeispiel, von dem Zeittaktglied eine
Taktung des Stellelements 25 vorgenommen, so dass das Ventil 23 mit
der entsprechenden Taktzeit öffnet
bzw. schließt
und über
das Taktverhältnis
der Zulauf der Wassermenge des Kaltwassers eingestellt wird. Dadurch
wird das über
die Heißwasserzuleitung 12 in
die Heißwasserkammer 21 eingeleitete
Heißwasser
mit einer entsprechenden Menge Kaltwasser aus der Kaltwasserkammer 22 vermischt
und dadurch die Brühtemperatur
des über
die Auslaufleitung 16 geleiteten Brühwassers auf den vorgegebenen
Sollwert bzw. die vorgegeben Referenztemperatur eingeregelt.
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Eine zweite Alternative besteht wie
beim ersten Ausführungsbeispiel
darin, dass durch die von der Regelungseinrichtung 24 generierten
Stellgröße ein Schrittmotor
angesteuert wird, mit dem die Öffnungsweite
des Ventils 23 verstellt wird. Dadurch wird ebenfalls die
pro Zeiteinheit zugeführte
Menge des Kaltwassers eingestellt, so dass wie bei der ersten Alternative
das über
die Heißwasserzuleitung 12 in
die Heißwasserkammer 21 eingeleitete
Heißwasser
mit Kaltwasser aus der Kaltwasserkammer 22 vermischt und
dadurch die Brühtemperatur
des Brühwassers
auf den vorgegebenen Sollwert bzw. Referenztemperatur eingeregelt
wird.
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- 10
- Wasservorratsbehälter
- 11
- Wasserzuleitung
- 12
- Heißwasserzuleitung
- 13
- Kaltwasserzuleitung
- 14
- Durchlauferhitzer
- 15
- Rückschlagventil
- 16
- Auslaufleitung
- 17
- Pumpe
- 20
- Mischeinrichtung
- 21
- Heißwasserkammer
- 22
- Kaltwasserkammer
- 23
- Ventil
- 24
- Regelungseinrichtung
- 25
- Stellelement
- 26
- Temperatursensor
- 27
- Sollwertgeber