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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein integriertes Heizmodul für eine Heißgetränkezubereitungsvorrichtung.
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Heißgetränkezubereitungsvorrichtungen
wie Kaffee- oder Teemaschinen weisen üblicherweise einen Wasservorratsbehälter, einen
Durchlauferhitzer und eine Auslaufleitung für Brühwasser auf, die in eine Gehäuseaufnahme
für einen
Filter o. dgl. mündet.
Normalerweise ist unterhalb der Gehäuseaufnahme ein Aufnahmebehälter für das aufgebrühte Heißgetränk angeordnet,
der von bzw. aus der Vorrichtung entnommen werden kann. Es sind
die unterschiedlichsten Bauarten und Ausführungen solcher Heißgetränkezubereitungsvorrichtungen
bekannt, die sich hinsichtlich ihres Designs, ihrer Gehäusegestaltung
sowie hinsichtlich der Anordnung von wesentlichen Komponenten bzw.
Baugrupppen teilweise gravierend voneinander unterscheiden. Oftmals unterscheiden
sich einzelne Geräte
einer Geräteserie
in konstruktiven Details, so dass sich bei den verschiedenen Geräte nicht
alle Komponenten untereinander austauschen lassen. So kann es vorkommen, dass
für mehrere
Geräte
einer Geräteserie
jeweils unterschiedliche Heizeinrichtungen notwendig sind, da die
Gehäuseabmessungen
sowie die räumliche Anordnung
des Wasservorratsbehälters
und der Wasserleitungen innerhalb des Gehäuses differieren können. Dies
trifft umso mehr für
unterschiedliche Geräte
unterschiedlicher Hersteller zu.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Bauart von
Heißgetränkezubereitungsvorrichtungen
so zu variieren bzw. zu verändern,
dass die Anzahl unterschiedlicher Einzelteile bzw. -komponenten
für unterschiedliche
Geräteausführungen
reduziert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein integriertes Heizmodul gemäß Anspruch
1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das
erfindungsgemäße integrierte
Heizmodul ermöglicht
einen modularen Aufbau einer Heißgetränkezubereitungsvorrichtung
und eine Reduzierung der Teilevielfalt für verschiedene Gerätevarianten,
da gleichartige Heizmodule für
unterschiedliche Geräte
verwendet werden können.
Es sind definierte Schnittstellen in Form von Wasseranschlüssen und elektrischen
Anschlüssen
einer Heizeinrichtung vorgesehen, so dass eine Verbindung des Heizmoduls mit
verschiedenen unterschiedlich gestalteten Heißgetränkezubereitungsvorrichtungen
ermöglicht ist.
Das Heizmodul bildet eine integrierte Baugruppe zur Wassererhitzung.
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Das
Heizmodul kann als Gehäuseelement ausgebildet
sein und Teile einer äußeren Gehäusewand
darstellen. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Gerätewand entfallen. Das Gehäuseelement kann
insbesondere die Form eines flachen Quaders aufweisen, bei dem die
Versorgungsanschlüsse
an einer schmalen Stirnseite angeordnet sind. Der Quader kann waagrecht
im Gehäuse
der Heißgetränkezubereitungsvorrichtung
integriert sein und einen Teil deren Boden- bzw. Sockelplatte bilden.
Alternativ hierzu kann das quaderförmige Gehäuseelement senkrecht angeordnet
sein und bspw. einen Teil einer rückwärtigen Gehäusewand der Heißgetränkezubereitungsvorrichtung
bilden.
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Vorzugsweise
umfasst das Gehäuseelement des
integrierten Heizmoduls wenigstens zwei Einzelteile, die bei der
Montage des Moduls fest miteinander verbunden werden können. In
einem ersten Gehäuseteil
ist die Wasserleitung sowie die Heizeinrichtung angeordnet, während ein
zweiter Gehäuseteil einen
Deckel bildet, der mit dem ersten Gehäuseteil verschraubt, verklebt,
verschweißt
oder anderweitig lösbar
oder unlösbar
verbunden werden kann.
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Eine
erste Variante sieht vor, dass die Wasserleitung im ersten und/oder
zweiten Gehäuseteil
in Gestalt einer Nut, insbesondere einer U-förmigen oder mäanderförmigen Nut
angeordnet ist. Die Heizeinrichtung umfasst bei dieser ersten Variante
vorzugsweise einen elektrisch beheizbaren Rohrheizkörper. Dieser
Rohrheizkörper
ist vorzugsweise innerhalb der wasserführenden Nut angeordnet zur thermischen
Isolation beabstandet zu den Nutwänden angeordnet. Der zweite
Gehäuseteil
kann dichtend mit dem ersten Gehäuseteil
verbunden werden, so dass kein Wasser zwischen den beiden Gehäuseteilen
nach außen
treten kann. Zu diesem Zweck können
insbesondere Dichtungseinrichtung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil
angeordnet sein, bspw. in Form von Schlauchdichtungen o. dgl., die
in Dichtnuten eingelegt sind, die jeweils beabstandet zur Wasserleitung
eingebracht sind und diese beidseitig flankieren. Die Dichtnuten
können
insbesondere im ersten Gehäuseteil
eingebracht sein, so dass die Dichtelemente beim Aufsetzen des als Deckel
fungierenden zweiten Gehäuseteils
komprimiert werden und auf diese Weise für eine Abdichtung der Wasserleitung
sorgen. Der zweite Gehäuseteil
kann wahlweise flach ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann eine
spiegelbildliche Gestaltung zum ersten Gehäuseteil vorgesehen sein, so
dass auch hier eine Nut für
die Wasserleitung und/oder Dichtungsnuten vorgesehen sein können.
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Eine
zweite Variante des erfindungsgemäßen Heizmoduls sieht vor, dass
die Wasserleitung als Rohrleitung ausgebildet ist, und dass die
Heizeinrichtung um die Rohrleitung angeordnet ist. Die Heizeinrichtung
kann in diesem Fall insbesondere als Drahtheizwendel ausgebildet
sein, die mittels einer Spannungsbeaufschlagung erhitzt wird. Die
Wasserleitung besteht bei dieser Variante insbesondere aus Metall
oder einem anderen Material mit guter Wärmeleitfähigkeit. Die Rohrleitung und
die um diese angeordnete Heizwendel sind vorzugsweise vom Gehäuseelement
isoliert, insbesondere beabstandet.
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Eine
Variante des erfindungsgemäßen Heizmoduls
kann vorsehen, dass der zweite Gehäuseteil des waagrecht angeordneten
Gehäuseelements
eine Heizplatte für
einen Heißgetränkebehälter aufweist. Bei
dieser Variante kann es vorteilhaft sein, wenn ein temperaturleitender
Kontakt zwischen der Heizplatte des zweiten Gehäuseteils und der Heizeinrichtung vorhanden
ist. Auf diese Weise kann die Temperierung des Heißgetränkebehälters mit
Hilfe der Heizeinrichtung erfolgen, die das Wasser zum Aufbrühen des
Heißgetränks erhitzt.
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Das
Gehäuseelement
besteht vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus spritzgegossenem Kunststoff.
Im Gehäuseelement
können
luftgefüllte Hohlräume zur
Wärmeisolierung
angeordnet sein, so dass die Außenwände des
Gehäuseelements
auch bei erhitzter Heizeinrichtung relativ kühl bleiben. Auf diese Weise
kann auch ein unzulässiger
Wärmeverzug
an den Kontaktstellen zwischen dem erfindungsgemäßen Modul und den Gehäuseflächen der
Heißgetränkezubereitungsvorrichtung
vermieden werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Perspektivdarstellung
eines erfindungsgemäßen Heizmoduls,
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2 eine erste Anordnung des
Heizmoduls innerhalb einer Heißgetränkezubereitungsvorrichtung
und
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3 eine alternative Anordnung
des Heizmoduls innerhalb einer Heißgetränkezubereitungsvorrichtung.
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1 zeigt einen schematische
Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen integrierten Heizmoduls 10,
bestehend aus einem flachen, quaderförmigen Gehäuseelement 12 und
einer darin angeordneten Nut 14, die als Wasserleitung
und Durchlauferhitzer dient. Die Nut 14 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine U-förmige
Gestalt auf und ist in eine Oberfläche eines ersten Gehäuseteils 16 eingebracht.
Auf die Oberfläche
mit der darin angeordneten Nut 14 des ersten Gehäuseteils 16 kann
ein zweiter Gehäuseteil 18 aufgebracht
werden. Die beiden Teile 16, 18 können insbesondere
miteinander verschraubt, verklebt oder anderweitig lösbar oder unlösbar miteinander
verbunden werden. Die Verbindungsmöglichkeiten sind durch Befestigungspunkte 20 an
den vier Ecken der beiden Teile angedeutet.
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Die
Nut 14 mündet
in zwei stirnseitigen Öffnungen
in einer Schmalseite 22 des Gehäuseelements 12, wovon
eine einen Wasserzulauf 24 und die andere einen Wasserablauf 26 bildet.
Die Nut 14 weist einen U-förmigen Querschnitt auf, so
dass sie eine ausreichende Tiefe zur Aufnahme einer Heizeinrichtung
in Gestalt eines Rohrheizkörpers 28 aufweist.
Der Rohrheizkörper 28 wird
somit vom Wasser innerhalb der Nut 14 umspült und erhitzt
dieses, sobald er mit einer elektrischen Heizspannung beaufschlagt
wird. Die elektrische Heizspannung kann an die elektrischen Anschlüsse 30 angelegt
werden.
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Da
das Gehäuseelement 12 vorzugsweise aus
Kunststoff besteht, ist ein direkter Kontakt mit dem Heizkörper 28 zu
vermeiden. Dieser ist innerhalb der Nut 14 mittels Distanzstegen 32 gelagert,
so dass er zu den Wänden
der Nut 14 einen weitgehend gleichmäßigen Abstand aufweist. Die
Distanzstege 32 sind so gestaltet, dass sie dem Wasser
innerhalb der Nut 14 nur geringen Widerstand bieten. Für die Fertigung
des Gehäuseelements
bietet sich insbesondere ein Spritzgießverfahren an, da auf diese Weise
in einem einzigen Arbeitsgang die gewünschte Gestaltung erzielt werden
kann. Da ein Kunststoffspritzteil die Integration von Konstruktions-
und Funktionselementen zulässt,
kann ein integriertes Bauteil mit nur wenigen Einzelteilen hergestellt
werden. Im fertig montierten Zustand des Heizmoduls kann dieses
somit als einstückige
Baugruppe ausgeführt
sein, die sich auf einfache Weise in eine Heißgetränkezubereitungsvorrichtung
integrieren lässt.
Das Kunststoffmaterial des Gehäuseelements
bietet zudem eine gute thermische Isolation, wodurch das Wasser relativ
schnell auf einen gewünschten
Wert temperiert werden kann, der für das jeweilige Brühverfahren
günstig
ist. Aufgrund der guten thermischen Isolierung des Heizmoduls werden
keine angrenzenden Kunststoffteile oder elektronische Bauteile durch
die Heiztemperaturen beeinträchtigt.
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Zur
Sicherstellung einer ausreichend niedrigen Kontakttemperatur an
Gehäuseteilen,
die berührt
werden können
oder die in Kontakt mit ihrer Umgebung stehen, lassen sich die Kontaktstellen
ggf. konstruktiv entsprechend gestalten, bspw. durch Ausbildung
von Rippen oder Gehäusefüßen o. dgl.
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Um
bei aufgesetztem flachen zweitem Gehäuseteil 18 einen Wasseraustritt
zu verhindern, ist die Nut 14 mittels zusätzlicher
Dichtungsnuten 34 und darin eingelegten Dichtungselementen
(nicht dargestellt) gegen den als Deckel fungierenden zweiten Gehäuseteil 18 abgedichtet.
Die Dichtungselemente können
insbesondere als Ring- oder Schlauchdichtungen ausgeführt sein.
Im Deckel 18 ist ein Anschlussstutzen 36 angedeutet,
der als Option bzw. als Alternative zum Wasserablauf 26 an
der stirnseitigen Gehäuseschmalseite 22 zu
verstehen ist. Je nach Ausgestaltung des Heizmoduls 10 als waagrecht
oder senkrecht stehendes Gehäuseelement 12 und
Teil eines Gehäuses
einer Heißgetränkezubereitungsvorrichtung
kann es von Vorteil sein, einen solchen Anschlussstutzen 36 in
waagrechter oder senkrechter Anordnung zur Verfügung zu haben. Er kann dort
bspw. als Schlauchanschluss genutzt werden. Weiterhin kann der zusätzliche
Anschlussstutzen 36 integrierte elektrische Anschlussleitungen
aufweisen.
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Anstatt
des in 1 gezeigten Rohrheizkörpers 28 kann
auch eine rohrförmige
Wasserleitung vorgesehen sein, die mittels der Distanzstege 32 beabstandet
zu den Wänden
der Nut 14 angeordnet ist. Um die Wasserleitung kann in
diesem Fall eine Drahtheizwendel o. dgl. gewickelt sein, die für eine ausreichende
Aufheizung des Wassers sorgen kann.
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Je
nach Bedarf kann die Nut 14 auch eine andere Gestalt aufweisen,
bspw. eine ringförmige oder
eine mäanderförmige. Wenn
die Nut mehrere Windungen aufweist, kann auf gleichem Raum eine größere wirksame
Heizfläche
untergebracht werden, wobei auch das Wasser eine längere Strecke
innerhalb des Heizmoduls 10 durchströmt.
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2 zeigt eine erste Variante
einer möglichen
Anordnung des Heizmoduls 10 in einer Heißgetränkezubereitungsvorrichtung 8.
Das Gehäusemodul 12 liegt
hierbei waagrecht und bildet einen Teil einer Sockelplatte der Vorrichtung 8,
auf der diese steht. Es sind hier die waagrechte Anordnung der Kontaktfläche zwischen
den beiden Gehäuseteilen 16 und 18 sowie
die dazwischen angeordneten Dichtungselemente 38 erkennbar.
Aus der hinteren Stirnseite 22 sind der Wasserzulauf 24 und
der Wasserablauf 26 herausgeführt. Diese können mit
entsprechenden Anschlussstutzen eines Wasserbehälters sowie einer Auslaufleitung
für Brühwasser
(nicht dargestellt) verbunden werden.
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3 zeigt eine alternative
zweite Variante, bei der das Heizmodul 10 an einer Gehäuserückseite einer
Heißgetränkezubereitungsvorrichtung 8 angeordnet
und in deren Gehäuse
integriert ist.
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Die
Verbindung zwischen Heizmodul 10 und Gehäuse der
Heißgetränkezubereitungsvorrichtung 8 kann
in vorteilhafter durch verschraubte Befestigungspunkte oder mittels
geeigneter Schnappverbindungen erfolgen.
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Bei
allen skizzierten Varianten kann die Wasserführung einen variablen Querschnitt
aufweisen, um damit die Strömungsverhältnisse
gezielt zu beeinflussen. Ggf. können
zusätzliche
Leitelemente vorhanden sein, wodurch die Wasserströmung ebenfalls
beeinflusst werden kann. Auf diese Weise kann der Wasserablauf 26 zu
einem Brühgefäß bzw. zu
einem Filter in gewünschter
Weise beeinflusst werden, so dass bspw. beim Brühbeginn ein schneller Temperaturanstieg
erreicht wird.
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Innerhalb
der wasserführenden
Nut 14 kann an einem geeigneten Einbauort ein Rückschlagventil vorgesehen
sein, das vorzugsweise nahe des Wasserzulaufs angeordnet ist.
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Weiterhin
können
bei Bedarf weitere Hohlräume
im Gehäuseelement 12 vorgesehen
sein. In solche Hohlräume
können
bspw. eine Wasserpumpe und/oder Sensoren, insbesondere Temperatursensoren
eingebaut werden. Eine Wasserpumpe kann sehr einfach aufgebaut sein,
da Teile des Pumpengehäuses,
Lagerstellen, Achsstummel und Halterungen in das Gehäuseelement 12 integriert
werden können.
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Ggf.
kann ein weiterer, zusätzlicher
Durchlauferhitzer vorgesehen sein, mit dessen Hilfe eine weitgehendere
Regulierung der Heizleistung sowie eine entsprechende Auswahl der
Heizungssteuerung je nach verwendetem Brühgut ermöglicht ist. Je nach Ausgestaltung
kann eine Variation der geförderten Wassermenge
innerhalb eines relativ weiten Bereichs erfolgen. Wahlweise können mehrere
Heizkreisläufe
vorgesehen sein, die in einer Parallel- oder Serienschaltung betrieben
werden können.
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- 8
- Heißgetränkezubereitungsvorrichtung
- 10
- Heizmodul
- 12
- Gehäuseelement
- 14
- Nut
- 16
- erster
Gehäuseteil
- 18
- zweiter
Gehäuseteil
- 20
- Befestigungspunkt
- 22
- Schmalseite
- 24
- Wasserzulauf
- 26
- Wasserablauf
- 28
- Rohrheizkörper
- 30
- elektrischer
Anschluss
- 32
- Distanzsteg
- 34
- Dichtungsnut
- 36
- Anschlussstutzen
- 38
- Dichtungselement