DE3213619A1

DE3213619A1 - Fluidheizvorrichtung

Info

Publication number: DE3213619A1
Application number: DE19823213619
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Yokaichi Shiga Nakamura; Takashi Shikama; Minoru Shimada; Asami Yokaichi Shiga Wakabayashi; Hirofumi Kanzaki Shiga Yoshida
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1981-04-10
Filing date: 1982-04-13
Publication date: 1982-10-28
Also published as: IT1157954B; FR2503846B1; JPS57170481A; FR2503846A1; GB2099118A; GB2099118B; IT8267483A0; DE3213619C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Heizvorrichtung und insbesondere eine Fluidheizvorrichtung, beispielsweise zur Verwendung in einer Filter- oder Tropfkaffeemaschine u.dgl., zum Aufheizen des Wassers.

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Im allgemeinen hat eine Tropfkaffeemaschine die in der Fig. 1 gezeigte Konstruktion, bei der in einem Wassertank 1 enthaltenes Wasser F über eine Wasserzufuhrleitung 5 mit Rohranschluß 2 und Rückschlagventil 3 zwischen Tank 1 und Behälter 9 in einen Wasserheizbehäl-

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ter 9 geleitet wird und durch eine Heizvorrichtung 4, die für den Wasserheizbehälter 9 vorgesehen ist aufgeheizt wird. Das so aufgeheizte Wasser F im Behälter 9 wird in einen Zustand des Kochens oder kurz vor dem Kochen gebracht/ was zu einem Ansteigen des Innendrucks im Behälter 9 führt, und das Wasser wird somit zwangsweise über die Wasserzuführleitung 5 oder eine Heißwasserabgabeleitung 6, die vom Behälter 9 zum an einer Kanne 8 befestigten Filter 7 führt, abgegeben.

Da die Wasserzuführleitung 5 im vorstehenden Fall mit dem Rückschlagventil 3 versehen ist, fließt Wasser F in der durch den Pfeil A angegebenen Richtung, jedoch nicht in der durch den Pfeil B angegebenen Richtung, und daher wird Wasser F (heißes Wasser) aus dem Wasserheizbehälter 9 nur über die Heißwasserleitung 6 abgegeben,

Bei Abgeben des Wassers F (Heißwasser) auf die vorstehend beschriebene Art wird der Innendruck des Wasserheizbehälters 9 gesenkt und durch den Wasserdruck des Wassers F im Wassertank 1 wird Wasser F wiederum über die Leitung 5 in den Behälter 9 geleitet. Das Zuführen von Wasser F in den Behälter 9 und Abgeben aus dem Behälter 9 wird abwechselnd wiederholt und das periodisch durch die Heißwasserleitung 6 abgegebene Wasser F (Heißwasser) wird in den Filter 7 getropft

und auf bekannte Weise durch im Filter 7 aufgenommenes Kaffeepulver oder gemahlenen Kaffee gefiltert und in der Kanne 8 aufgefangen.

In der soweit beschriebenen Tropfkaffeemaschine ist üblicherweise für die Heizvorrichtung aus Wasserheizbehälter 9 und Heizer 4 beispielsweise eine Anordnung gemäß Fig. 2a und 2b vorgesehen, bestehend aus einer U-förmigen Grundplatte 10 aus Aluminiumguß mit zwei darin ausgeformten, mit der Form der Grundplatte übereinstimmenden Nuten (nicht besonders dargestellt), einem Wasserrohr 11 aus Aluminium oder korrosionsfreiem Stahl etc., und einem Heizrohr 12, hergestellt aus einem Widerstandsdraht, z.B. einem Nickelchromdraht od.dgl., der in einem Rohr, beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder Inconel (Handelsname der Firma Henry Wiggins Co., USA) eingesetzt ist, wobei das Rohr dann mit Isoliermaterial gefüllt wird, wobei die Rohre 11 und 12 unter Druck in die zwei Nuten eingepreßt sind, und einem Thermostat 13, der ungefähr in der Mitte der Grundplatte 10 zur Steuerung der Temperatur des Heizrohres 12 vorgesehen ist.

Die bekannte Heizvorrichtung für die Tropfkaffeemaschine wie vorstehend beschrieben, hat jedoch die

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folgenden Nachteile.

(i) Da die gesamte ümfangsflache des Heizrohres nicht notwendigerweise mit der Grundplatte 10 in engem Kontakt steht und darüber hinaus das in die Grundplatte 10 unter Druck eingepreßte Heizrohr 12 einen großen Kontaktwärmewiderstand zwischen dem Heizrohr 12 und der Grundplatte 10 ansteigen läßt, ist die Wärmeleitfähigkeit von dem Heizrohr 12 zur Grundplatte 10 nicht optimal ausgestaltet.

(ü) Auch die Wärmeübertragung von Grundplatte 10 zum Wasserrohr 11 ist bezüglich des Wasserrohres 11 und der Grundplatte 10 nicht optimal ausgeführt.

(iii) Zusätzlich zu den unter den vorstehend genannten Punkten (i) und (ii) Nachteilen ist die thermisehe Effizienz infolge der geringen Wärmekupplung zwischen dem Heizrohr 12 und dem Wasserrohr 11 gering, da die Grundplatte 10 selbst einen Wärmewiderstand aufweist.

(iv) Da der Widerstandsdraht,' wie beispielsweise aus Nickelchromdraht od.dgl. verwendet ist, sind Tempera-

turjustierschalteinrichtungen wie beispielsweise der Temperatursteuerthermostat 13 u.dgl. erforderlich, und somit besteht die Neigung dazu Störungen zu er- ;

zeugen, was zu einer großen Welligkeit oder Veränderung der Temperatur führt, während die Zeit für die Beendigung des Aufheizens der notwendigen Wassermenge unerwünscht erhöht wird.

(v) Zur Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen i

dem Wasserrohr 11 und der Grundplatte 10 kann die Anzahl der gekrümmten oder gebogenen Teile des Wasserrohres 11 erhöht werden, aber im vorstehend genannten Fall ist ein genaues Biegen des Wasserrohres 11 erforderlich, und selbst wenn die Haltenut in der Grundplatte 10 in Übereinstimmung mit den Krümmungen des Wasserrohres 11 ausgebildet ist, ist es immer noch

sehr schwierig wegen der Abweichungen etc. des Kon- |

taktes bei der Halterung, einen ausreichenden thermischen Kontakt zwischen dem Wasserrohr 11 und der Grundplatte 10 zu erzielen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach und billig herstellbare, derartige Fluidhe iζvorrichtung, beispielsweise für die Verwendung in

einer Tropfkaffeemaschine od.dgl., mit einfachem Aufbau und zuverlässiger Funktionsweise zu schaffen, bei der die Fluid-Durchgänge aus Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit bestehen und so angeordnet sind, daß sie von einer Hauptheizfläche eines flachen, plattenförmigen Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten zu der anderen Hauptheizfläche führen, wobei das Fluid nachdem es durch die Hitze der einen Hauptheizfläche des Thermistors aufgeheizt ist, durch die Hitze der anderen Hauptheizfläche weiter aufgeheizt wird, um den Wirkungsgrad beim Aufheizen des Fluids durch direktes Heizen der Fluid-Durchgänge durch den Thermistor zu verbessern, und bei der der Temperatursteuerschalter od.dgl. durch die Ausnutzung der Temperaturselbststeuerungseigenschaften des Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten weggelassen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gekennzeichnet durch eine Fluid-Heizvorrichtung mit einem Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten mit flacher, plattenartiger Form, mit einandergegenüberliegenden ersten, und zweiten Hauptheizflächen und Mehrfachdurchgangsrohren aus Metall mit einer gün-

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stigen Wärmeleitfähigkeit, die so angeordnet sind, daß sie entlang der ersten Hauptheizfläche und dann entlang der zweiten Hauptheizfläche des Thermistors führen, um ein Fließen des Fluids durch die Mehrfachdurchgänge in den Mehrfachdurchgangsrohren zu bewirken, wobei das Fluid zuerst durch die Hitze der ersten Hauptheizfläche und dann weiter durch die Hitze der zweiten Hauptheizfläche des Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten aufgeheizt wird.

Durch die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung und wie vorstehend beschrieben wird vorteilhafterweise eine verbesserte Fluid-Heizvorrichtung geschaffen, bei der im wesentlichen die Nachteile herkömmlicher, derartiger Fluid-Heizvorrichtungen beseitigt wurden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt :

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht teilweise im Schnitt einer Filter- oder Tropfkaffeemaschine, bei der eine Fluid-Heizvorrichtung

gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann (bereits beschrieben);

Fig. 2 (a) eine schematische Draufsicht teilweise im Schnitt auf eine herkömmliche Wasserheizvorrichtung, die in einer Kaffeemaschine gemäß

der Fig. 1 verwendet wird (bereits beschrieben);

Fig. 2(b) einen Schnitt entlang der Schnittlinie Hb-IIb gemäß der Fig. 2(a) (bereits beschrieben);

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer allgemeinen Konstruktion eines Fluid-Heizvorrichtung gemäß

einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine perspektivische Explosionsansicht einer Heizeinheit, die in der Fluid-Heizvorrichtung gemäß der Fig. 3 verwendet wird;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Mehrfachdurchgangsrohres, welches in der Fluid-Heizvorrichtung gemäß der Fig. 3 verwendet wird;

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Fig. 6 eine Draufsicht auf das Mehrfachdurchgangsrohr gemäß Fig. 5, an dem eine Wasserzuführleitung und eine Wasserabgabeleitung befestigt sind;

Fig. 7 (a) eine perspektivische Ansicht eines Metallhalters, der in der Fluid-Heizvorrichtung gemäß der Fig. 3 verwendet wird;

Fig. 7(b) eine perspektivische Ansicht einer Blattfeder, die mit dem Metallhalter gemäß Fig. 7(a) zusammenwirkt, um ein Halteele

ment zu bilden, und welche in der Fluid-Heizvorrichtung gemäß Fig. 3 verwendet wird;

Fig. 8(a) schematische Diagramme zur Erläuterung der und 8 (b)

Temperaturverteilungen in den Mehrfachdurchgangsrohren, die in der Fluid-Heizvorrich

tung gemäß Fig. 3 verwendet werden;

Fig. 9 eine Modifikation in einer Ansicht gemäß der Fig. 3;

Fig. 10(a) schematische Diagramme der Ausbildung der

und 10(b)

Mehrfachdurchgangsrohre, die in der modifizierten Fluid-Heizvorrichtung gemäß Fig. 9 verwendet werden;

Fig. 11 eine perspektivische Explosionsansicht

einer anderen Modifikation des Metallhalters, der in der Fluid-Heizvorrichtung gemäß der Fig. 3 oder 9 verwendet ist;

Fig. 12 eine weitere Modifikation des Halters in einer Ansicht gemäß der Fig. 11;

Fig. 13 eine weitere Modifikation des Halters in einer Ansicht gemäß Fig. 11;

Fig. 14 (a) schematische Diagramme zur Erläuterung und 14 (b)

einer weiteren Modifikation des Metallhalters gemäß Fig. 13;

Fig. 15 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt einer Fluid-Heizvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

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Fig. 16 eine perspektivische Darstellung im

vergrößerten Maßstab eines Rohrelementes, welches in der Fluid-Heizvorrichtung gemäß der Fig. 15 verwendet wird; und

Fig. 17(a) schematische Diagramme weiterer Modi- und 17(b)

fikationen mit sich kreuzenden Richtungen der über die oberen und unteren Hauptheizflächen des Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten verlaufenden Wasserströme.

Anzumerken ist, daß in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet worden sind.

Bezugnehmend auf die Figuren ist in der Fig. 3 eine Fluid-Heizeinheit Hl gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die · im allgemeinen aus einer Heizeinheit 21 mit einem Thermistor 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten in Plattenform, Mehrfach-Durchgangsrohren 23 und 24 jeweils mit einer großen Anzahl von Durchgängen oder Durchgangsbohrungen 53 (Fig. 5) als Wasserdurchgänge, die mit den einandergegenüberliegenden Flächen der Heizeinheit 21 in Berührung stehen, und einer Metallhalterung 25 mit im allgemeinen ü-förmigem Querschnitt,

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die so angeordnet ist, daß sie die Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 umgibt, um die Heizeinheit 21 zwischen den Rohren 23 und 24 als Halteelement in

Verbindung mit einer Blattfeder 26, die in die einandergegenüberliegenden Seitenwände der Metallhalterung 25 in einer später beschriebenen Art und Weise eingreifen kann, zu halten.

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, besteht die Heizeinheit 21 wie vorstehend beschrieben weiterhin aus dem Thermistor 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten, einer Zwischenplatte 27 unter dem Thermistor 22, Anschlußplatten 28 und 29, zwischen denen der Thermistor 22 und die elektrisch isolierende Zwischenplatte 27 gehalten ist, und elektrisch isolierenden Keramikplatten 30 und 31, die jeweils zur Halterung der dazwischenliegenden Anschlußplatten 28 und 29 vorgesehen sind. Für die Montage ist der Thermistor 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten, der durch Sintern eines Thermistormaterials mit positivem Temperaturkoeffizient zu der Plattenform und Ausbilden von Elektrodenschichten 22a und 22b an den einandergegenüberliegenden Flächen hergestellt ist, in einer rechteckigen Öffnung in der elektrisch isolierenden Zwischenplatte 27 befestigt, dio bezüglich ihres Außenumfanges so ausge-

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bildet ist, daß der Thermistor 22 und die elektrisch isolierende Keramikplatte 30 auf der Anschlußplatte 28, die über der Elektrodenschicht 22a angeordnet ist, auf- : geschichtet sind, während die elektrisch isolierende Keramikplatte 31 auf der Anschlußplatte 29 angeordnet ist, die auf der Elektrodenschicht 22b liegt.

Die erhabenen Teile oder Vorsprünge 33 und 34, ,._:

die an den einandergegenüberliegenden Kanten der An- | schlußplatte 28 vorgesehen sind, sind so angeordnet, daß sie in die entsprechenden Schlitze 35 und 36 in der elektrisch isolierenden Zwischenplatte 27 passen, da sie an ihren äußersten Enden umgebogen sind, um eine Positionsverschiebung der Anschlußplatte 28 zu verhindern, während vorstehende Teile 37 und 38, die an den einandergegenüberliegenden Seitenkanten der

-j Anschlußplatte 29 vorgesehen sind, ebenfalls in ent- I

sprechende Schlitze 39 und 40 in der elektrisch isolierenden Zwischenplatte 27 passen, in dem sie an ihren äußersten Enden umgebogen sind, um so die Positionsverschiebung der Anschlußplatte 29 zu verhindern.

Die Anschlußplatten 28 und 29 sind weiterhin mit Vorsprüngen oder Lappen 41 und 42, und 43 und 44 zum Anschließen der jeweiligen Anschlußdrähte (nicht dargestellt) versehen, und an den Positionen entsprechend

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dieser Lappen 41 und 42 und 43 und 44 ist die elektrisch isolierende Zwischenplatte 27 mit Vorsprüngen 45 und 46 versehen, während die elektrisch isolierenden Keramikplatten 30 und 31 jeweils mit Vorsprüngen 47 und 48, und 49 und 50 (wie dargestellt) versehen sind. Anzumerken ist, daß zur Vereinfachung der Konstruktion abhängig von der Notwendigkeit einer der Sätze der Lappen 41 und 42 oder 43 und 4 4 an den Anschlußplatten 28 und 29 weggelassen werden kann.

Die früher genannten Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 haben einen Aufbau, wie er in der Fig. 5 dargestellt ist.

Genauer gesagt ist jedes der Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 aus einem Metall mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer od.dgl., beispielsweise durch ein Gießverfahren, hergestellt, und mit einer großen Anzahl von Bohrungen oder Durchgangslöchern 53 als Wasserdurchgänge von der einen Seitenfläche 51 zur anderen Seitenfläche 52, versehen. Mit der einen Seitenfläche 51 und der anderen Seitenfläche 52 jedes der Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 ist eine Wasserzuführleitung 54 und eine Wasserabgabeleitung 55 (Fig. 6) auf die im folgenden beschriebene Art und Weise befestigt.

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Die Wasserzuführleitung 54 und die Wasserabgabeleitung 55 sind jeweils an vorbestimmten Teilen ausgeschnitten, um darin die eine Seitenfläche 51 und die andere Seitenfläche 52 des Mehrfach-Durchgangsrohres 23 oder 24 aufzunehmen, und sind an den Rohren 23 oder 24 durch ein Verfahren, wie beispielsweise Löten od.dgl. befestigt.

Anzumerken ist, daß die Befestigung der Wasserzuführleitung 54 und Wasserabgabeleitung 55 beispielsweise durch das bekannte Vakuumlötverfahren unter Verwendung eines Lötmaterials durchgeführt werden kann, und bei der vorstehend genannten Verwendung können gleichzeitig eine große Anzahl von Wasserzuführleitungen 54 und Wasserabgabeleitungen 55 wirksam gelötet werden.

Wie aus der Fig. 6 ersichtlich sind ein Ende 54a der Wasserzuführleitung 54 und auch ein Ende 55a der Wasserabgabeleitung 55 jeweils durch Löten verschlossen, nachdem sie zusammengedrückt worden sind, und somit fließt in die Wasserzuführleitung 54, wie durch den Pfeil Ao angegeben, durch die Durchgänge 53 in dem Mehrfach-Durchgangsrohr 23 (oder 24) wie durch die Pfeile A1 angegeben, und wird wie durch den Pfeil A2

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angegeben durch die Wasserabgabeleitung 55 herausgeleitet.

Zwischen den beiden Mehrfach-Durchgangsrohren 23 und 24 mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion ist wie in der Fig. 3 dargestellt die Heizeinheit 21 angeordnet, wobei die Heizeinheit 21 und die Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 durch den Metallhalter 25 und die Blattfeder 26 als Halteelement wie im folgenden im einzelnen beschrieben, zu einer Baueinheit verbunden sind.

Wie aus den Fig. 7(a) und 7(b) weiterhin ersichtlich, ist der Metallhalter 25 durch Biegen einer federnden Metallplatte mit vorbestimmter Breite zu einer im allgemeinen U-Form (wie aus der Fig. 7(a) ersichtlich), und die einandergegenüberliegenden Wände 56 und 57 des Metallhalters 25 sind jeweils mit öffnungen oder Schlitzen S versehen, die jeweils untere Teile mit einer Breite WO zur Aufnahme der Vorsprünge 45, 47 und 49 und 46, 48 und 50 mit einer entsprechenden Breite W der elektrisch isolierenden Zwischenplatte 27 und Keramikplatten 30 und 31 für die Heizeinheit 21, und obere Teile mit einer Breite W1 zur Aufnahme der Unterteile

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und 61 , die an den einandergegenüberliegenden Enden 58 und 59 der Blattfeder 26 (Fig. 7b) und mit mittleren Schlitzen 56a und 57a mit einer Breite W2 zur Aufnahme der einandergegenüberliegenden Enden 58 und 59 der Blattfeder 26.

Vorzugsweise sollten die Breiten W, WO, W1 und W2 so bemessen sein, daß W<W0, WO < W2, und W1 < W2, und daß die gebogenen Teile 62 und 63 des Metallhalters 25 mit einem vorbestimmten kleinen Radius, wie aus der Fig. 7(a) ersichtlich, abgerundet sind, so daß der Metallhalter 25 mit der entsprechenden Oberfläche des Mehrfach-Durchgangsrohres 24 in gleichförmigen Preßkontakt gebracht werden kann.

Wie aus der Fig. 7(b) ersichtlich, ist die Blattfeder 26 durch Nachobenbiegen an zwei Stellen in der Nähe der einandergegenüberliegenden Kanten eines Federmaterials in plattenähnlicher Form hergestellt, wobei ihre einandergegenüberliegenden Endteile 58 und 59 verglichen mit den anderen Teilen bezüglich ihrer Breite verringert sind, wobei die Enden 58 und 59 weiterhin mit Nuten versehen sind, um die vorstehend bereits beschriebenen Unterteile 60 und 61 zu erzeugen.

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Für die Montage werden die Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24, die dazwischen die Heizeinheit 21 halten, zwischen den Seitenwänden 56 und 57 des Metallhalters 25 angeordnet und dann werden die einandergegenüberliegenden Endteile 58 und 59 der Blattfeder jeweils in den Schlitzen 56a und 57a der Seitenwände und 57 des Metallhalters 25 angeordnet, um die Heizeinheit 21 und die Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 fest zwischen den Metallhalter 25 und der Blattfeder mittels der Federkraft der Blattfeder 26 zu halten (siehe Fig. 3). Das offene Ende der Wasserabgabeleitung 55 für das Mehrfach-Durchgangsrohr 24 und das offene Ende der Wasserzuführleitung 54 des anderen Mehrfach-Durchgangswasserrohres 23 sind miteinander über eine Leitung oder ein Rohr (nicht besonders dargestellt) verbunden.

Bei Verwendung der insoweit beschriebenen Heizvorrichtung H1 mit der Konstruktion gemäß der Fig. 3, in einer Wasserheizvorrichtung, beispielsweise der Kaffeemaschine gemäß der Fig. 1, fließt bei Eingießen von Wasser F in das offene Ende der Wasserzuführleitung 54 für die Mehrfach-Durchgangsrohre 24 in Pfeilrichtung BO (Fig. 3) Wasser durch die Durchgänge 5 3 (Fig. 5) des Mehrfach-Durchgangsrohres 24 und hat sich

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bevor es die Wasserabgabeleitung 55 erreicht, seine Temperatur durch die Hitze erhöht, die durch den Thermistor 22 mit dem positiven Temperaturkoeffizienten auf das Mehrfach-Durchgangsrohr 24 wirkt.

In der Zwischenzeit ist an der Wasser-Abgabeleitung 55 für das Mehrfach-Durchgangsrohr 24 abgegebenes Wasser F in die Durchgänge 53 (Fig. 5) wie durch den Pfeil B1 angegeben, in das andere Mehrfach-Durchgangsrohr 23 über die Wasserzuführleitung 54 geleitet, und daher, bevor es die Wasserabgabeleitung 55 für das Rohr 23 erreicht, weiter durch die Hitze aufgeheizt, die dem Mehrfach-Durchgangsrohr 23 durch den Thermistor 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten verliehen ist, um durch diese Abgabeleitung 55 im kochenden Zustand oder kurz vor dem Kochen, wie durch Pfeil B2 angegeben, abgegeben zu werden.

Wenn demgemäß die vorstehend genannte Wasserabgabeleitung 55 für das Mehrfach-Durchgangsrohr in Verbindung mit der Heißwasserleitung 6 der Tropfkaffeemaschine gemäß Fig. 1 verbunden ist, wird heißes Wasser im kochenden Zustand oder dem Zustand kurz vor dem Kochen aus der Leitung 6 in den Filter 7 getropft.

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Hierbei ist anzumerken, daß die Fließrichtungen des Wassers F durch die Wasserdurchgänge 53 für die Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 vorzugsweise in einander entgegengesetzten Richtungen entlang der oberen und unteren Hauptheizflächen des Thermistors 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten, wie vorstehend bereits beschrieben, erfolgen sollte. Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung und wie durch die schematische Darstellung der Temperaturverteilungen für die Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 in einem Diagramm gemäß der Fig. 8(a) gezeigt, ist die Temperatur der oberen Hauptheizfläche gegenüber einem Niedertemperaturteil der unteren Hauptheizfläche des Thermistors 22 erhöht, während umgekehrt die Temperatur der oberen Hauptheizfläche entsprechend einem Hochtemperaturteil der unteren Hauptheizfläche des Thermistors 22 verringert ist, und somit die

wird/thermische Beanspruchung im Thermistor 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten vorteilhafterweise verringert.

Wenn auf der anderen Seite wie aus der Fig. 8(b) ersichtlich, das Wasser F durch die Wasserdurchgänge 53 der Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 in den gleichen Richtungen entlang der oberen und' unteren Seiten des Thermistors 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten

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fließt, ist dieser Thermistor 22 einer großen thermischen Beanspruchung ausgesetzt, was zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Wasserheizvorrichtung führt,

In der Fig. 9 ist eine Modifikation der Fluid-Heizvorrichtung H1 gemäß der Fig. 3 dargestellt. Bei der modifizierten Heizvorrichtung H2 gemäß der Fig. sind die zwei Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24, die bei der Anordnung gemäß der Fig. 3 verwendet worden sind, durch ein Mehrfach-Durchgangsrohr 70 ersetzt, welches beispielsweise durch einen Strangpreßprozeß hergestellt ist und dann ungefähr in der Mitte zu einer U-Form gebogen ist, wobei die Wasserabgabeleitungen für das Mehrfach-Durchgangsrohr 24 und die Wasserzuführleitung 54 für das Mehrfach-Durchgangsrohr 23 gemäß der Anordnung nach Fig. 3 an einer Seite der Heizvorrichtung H2 weggelassen sind.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung gemäß der Fig. 9 können Arbeitsschritte zum Herstellen und Montieren der Wasserabgabeleitung 55 für das Rohr und der Wasserzuführleitung 54 für das Rohr 23, die bei der Anordnung gemäß der Fig. 3 erforderlich waren, vorteilhafterweise zur Verringerung der Kosten für die Wasserheizvorrichtung weggelassen werden.

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Hierbei ist anzumerken, daß wenn der Abstand χ (= Dicke der Heizeinheit 21) bei dem gebogenen Mehrfach-Durchgangsrohr 70 gemäß der Fig. 10(a) verringert werden soll, für den Fall, bei dem die Hälfte eines Unterschiedes zwischen der Dicke T des Mehrfach-Durchgangsrohres 70 und dem Außendurchmesser t der Wasserzuführleitung 54 und Wasserabgabeleitung 55, (t-T)/2 größer als beispielsweise x/2 ist, daß die Mittelpunkte der Wasserzuführleitung 54 und der Wasserabgabeleitung 55 vorzugsweise um einen Abstand y versetzt sind (Fig. 10(a)). Wenn dagegen der Abstand χ bei dem gebogenen Rohr 70 und die Dicke T des Rohres der Beziehung χ < T entsprechen, werden die Wasserdurchgänge (nicht insbesondere dargestellt) in dem Mehrfach-Durchgangsrohr 70 einer großen Deformation ausgesetzt, wenn dieses Rohr 70 auf die in der Fig. 10(a) dargestellte Art gebogen ist, wobei die Möglichkeit der Blockierung dieser Wasserdurchgänge besteht.

Bei dem vorstehend beschriebenen Fall kann wie aus der Fig. 10{b) ersichtlich, das Mehrfach-Durchgangsrohr 70 mit einem Krümmungsradius R> x/2 unter Bezug auf die vorstehenden Ausführungen gebogen sein, um eine Form zu erzeugen, wie sie durch die gestrichelten Linien in der Fig. 9 dargestellt ist. Durch die vor-

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stehend genannte Anordnung wird bewirkt, daß das Mehrfach-Durchgangsrohr 70 unter gleichförmigem Druck die oberen und unteren Hauptheizflächen des Thermistors für die Heizeinheit 21 im rechten Winkel hierzu, berührt.

In den Fig. 11 bis 13 sind Modifikationen des Metallhalters 25 und der Blattfeder 26 als bei den Ausführungsformen gemäß der Fig. 3 und 9 verwendet, beschrieben.

Bei der Modifikation gemäß der Fig. 11 besteht das Metallhalteelement aus einem Metallhalter 72, der zu einer allgemeinen U-Form gebogen ist und an seinen einandergegenüberliegenden Seitenwänden mit Nuten 73 und versehen ist, einer Platte 75 und einer U-förmigen Drahtfeder 71. Im Gebrauch wirkt die Drahtfeder 71 mit den entsprechenden Nuten 73 und 74 des Metallhalters 72 zusammen, so daß die Heizeinheit 21 und die Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 (Fig. 3) oder die Heizeinheit und das gebogene Mehrfach-Durchgangsrohr 70 (Fig. 9) zwischen der Platte 75 und dem Metallhalter 72 durch die Federkraft der Drahtfeder 71 zu einer Baueinheit zusammengehalten werden. Im vorstehend genannten Fall kann abhängig von der Erfordernis die Platte 75 weggelassen werden.

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Bei der Modifikation gemäß der Fig. 12 ist ein Federteil 26B, der der Blattfeder 26 in der Fig. 3 und 9 entspricht, einstückig mit einer Kante des Metallhalters 25B zur Vereinfachung des Aufbaus und des Herstellvorganges verbunden, obwohl die Funktionen und Wirkungen im allgemeinen gleich der Kombination aus Blattfeder 26 und Metallhalter 25 gemäß der Fig. 3 und 9 sind.

Bei der Modifikation gemäß der Fig. 13 besteht das Metallhalteelement weiterhin aus einem oberen Metallhalter 82 mit im wesentlichen U-Form, mit nach innen gebogenen Teilen 81 an den Enden der einandergegenüberliegenden Seitenwände, und einem unteren Metallhalter mit ähnlicher U-Form mit entsprechend nach außen gebogenen Teilen 83 an den Endteilen der einandergegenüberliegenden Seitenwänden. Im Gebrauch werden die Metallhalter 82 und 84 auf die Kombination aus Heizeinheit 21 und Mehrfach-Durchgangsrohren 23 und 24 (Fig. 3) O.der die Kombination aus Heizeinheit 21 und Mehrfach-Durchgangsrohr 70 (Fig. 9) um die Kombination zu einer Baueinheit durch Zusammenwirken der gebogenen Teile 81 und 83 der Metallhalter 82 und 84 durch einen einzigen Arbeitsschritt zu befestigen.

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Das Metallbefestigungselement gemäß der Fig. 13 kann weiterhin wie durch die Fig. 14(a) und 14 (b) dargestellt, modifiziert sein.

Bei der Modifikation gemäß der Fig. 14 (a) ist der obere Metallhalter 82' an den Endteilen seiner Seitenwände mit gebogenen Teilen 81' und 81 * * versehen, die in die gleiche Richtung weisen, während der untere Metallhalter 84' ebenfalls an seinen Endteilen seiner Seitenwände mit entsprechenden umgebogenen Teilen 83' und 83'' versehen ist, die in die gleiche Richtung, jedoch zur Richtung der gebogenen Teile 81' und 81'' des oberen Metallhalters 82' in die entgegengesetzte Richtung weisen. Für die Montage werden der obere und untere Metallhalter 82' und 84' auf der Kombination bestehend aus Heizeinheit 21 und Rohren 23 und 24 (Fig. 3) oder der Kombination aus Heizeinheit 21 und Rohr 70 (Fig. 9) von oben und unten aufgesetzt, um die Kombination zu einer Baueinheit durch Einsetzen von Stiften 85 zwischen den umgebogenen Teilen 81· und 83' und 81'' und 83*' zu befestigen.

Hierbei ist anzumerken, daß obwohl nicht insbesondere dargestellt, die Heizeinheit 21 und die Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 oder die Heizeinheit 21

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und das Mehrfach-Durchgangsrohr 70 auch durch Schrauben und Muttern, etc., oder durch Einstemmen oder Anschäften u.dgl. anstatt der Verwendung der Metallhalter oder bis hierher beschriebenen Befestigungselemente, zu einer Baueinheit verbunden werden kann.

In der Fig. 15 ist eine andere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.

Die Fluid-Heizvorrichtung H3 gemäß der Fig. 15 besteht aus Metallrohren 90, die aus einem Metall mit einer günstigen Wärmeleitfähigkeit hergestellt sind und jeweils an mehreren Punkten in Zickzackform, wie aus der Fig. 16 ersichtlich, gebogen sind, zwei Ausgleichsplatten 91, auf denen die Metallrohre 90 durch Löten etc. befestigt sind, und dem Thermistor 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten, der zwischen den Ausgleichsplatten 91 liegt und dort durch Verbinden der Platten 91 mit Schrauben 92 und Muttern 93 befestigt ist. Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung, bei der Wasser durch die Metallrohre 90 entlang der oberen und unteren Flächen des Thermistors 22 fließt, kann der Vorgang zum Montieren der Wasserzuführleitung 54 und der Wasserabgabeleitung 55, wie sie bei den Mehrfach-Durchgangsrohren 23 und 24 (Fig.3)

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oder bei dem Mehrfach-Durchgangsrohr 70 verwendet worden sind, weggelassen werden, während die Menge des aufzuheizenden Wassers durch Verändern des Durchmessers der Metallrohre 90 verändert oder eingestellt werden kann und somit Veränderungen bei der Ausführung und Konstruktion der Heizvorrichtung merklich erleichtert werden können.

Hierbei ist anzumerken, daß obwohl die vorliegende Erfindung insoweit mit Bezug auf die grundsätzlichen Ausführungsformen beschrieben worden ist, das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen allein begrenzt ist, sondern innerhalb des Schutzumfanges auf zahlreiche Arten weiter verändert und modifiziert werden kann.

Beispielsweise können die Mehrfach-Durchgangsrohre 23 und 24 oder das Mehrfach-Durchgangsrohr 70, die bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen als, durch das Strangpreßverfahren hergestellt beschrieben worden sind, durch solche ersetzt werden,die durch ein sogenanntes Walz-Verlasch-Verfahren hergestellt sind, bei dem während dem Verlaschen Verlaschungsteile und Nichtverlaschungsteile zwischen den Metallplatten verschiedener Dicke aus Aluminium od.dgl. vorgesehen sind,

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wobei die Durchgänge durch Einspritzen von Luft, öl etc. unter Druck durch Seitenabschnitte der Nichtverlaschungsteile ausgebildet werden,um zu bewirken, daß die Metallplatte mit einer kleineren Dicke sich ausdehnt.

Es ist weiterhin anzumerken, daß die Fließrichtungen des Wassers entlang der oberen und unteren Hauptheizflächen des Thermistors 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten so angeordnet sein können, daß sie im rechten Winkel zueinander an den oberen und unteren Teilen des Thermistors 22 sich kreuzen (siehe Fig. 17(a) und 17 (b)).

Es ist weiterhin anzumerken, daß die vorliegende Erfindung nicht auf ihre Anwendung bei Tropf-Kaffeemaschinen allein begrenzt ist, sondern auch leicht beispielsweise bei einer Schnellwasserheizvorrichtung und einer Heizvorrichtung zum Aufheizen von Fluid wie beispielsweise Wasser, öl oder Kühlmittel, etc. verwendet werden kann.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht können gemäß der vorliegenden Erfindung Temperaturjustiereinrichtungen wie beispielsweise ein Thermostat etc. vorteilhafterweise infolge der Eigentemperatursteuerungs-

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funktion des Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten weggelassen werden, um vorteilhafterweise die Kosten für die Fluid-Heizvorrichtung bei gleichzeitiger Beseitigung der Lärmerzeugung und Verringerung der Temperaturschwankung des aufzuheizenden Fluids, zu verringern, da sie so ausgebildet ist, daß das Fluid durch den Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten aufgeheizt wird, indem bewirkt wird, daß das Fluid durch Durchgänge, von einer Hauptheizfläche zur anderen Hauptheizfläche des Thermistors in dem plattenförmigen Aufbau, fließt. Da das Thermistorelement mit positivem Temperaturkoeffizienten einem Flachläpp- oder Poliervorgang unterzogen werden kann, kann der Wärmewiderstand zwischen dem Fluid und dem Thermistorelement verglichen mit der herkömmlichen Praxis, bei der das Widerstandsdrahtrohr verwendet wird, merklich verringert werden, und somit hat die Fluid-Heizvorrichtung einen günstigen Wärmewirkungsgrad und Wärmeempfindlichkeit,etc..

Infolge der positiven Widerstands-Temperatur-Charakteristiken des Thermistors¹mit positivem Temperaturkoeffizienten kann die Fluid-Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin das Fluid

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beim Start der Stromversorgung ohne irgendeinen Verlust aufheizen, was zu einer merklichen Verringerung der Gesamtheizzeit zum Aufheizen des Fluids führt, während ein äußerst günstiger Energiewirkungsgrad erzielt werden kann, da der Stromverbrauch in Abhängigkeit von der Belastung gesteuert wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig anhand der Beispiele und der Figuren beschrieben worden ist, bleibt anzumerken, daß zahlreiche Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung denkbar sind.

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Claims

Patentansprüche

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(1. Fluid-Heizvorrichtung gekennzeichnet durch einen plattenförmigen Thermistor (22) mit positivem Temperaturkoeffizienten, mit ersten und zweiten Hauptheizflächen an seinen einandergegenüberliegenden Seiten und Fluid-Durchgangselementen aus Metall mit günstiger Wärmeleitfähigkeit, die so angeordnet sind, daß sie zuerst entlang der ersten Hauptheizfläche und dann entlang der zweiten Hauptheizfläche des Thermistors (22) mit positivem Temperaturkoeffizienten verlaufen, um zu bewirken, daß das aufzuheizende Fluid durch die Fluid-Durchgangselemente fließt und zuerst durch die Hitze der ersten Hauptheiz-

fläche und weiter durch die Hitze der zweiten Hauptheizfläche des Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten aufgeheizt wird.
2. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , da-

durch gekennzeichnet , daß der Thermistor (22) mit positivem Temperaturkoeffizienten zusammen mit Platten (28, 29, 30, 31), die zur Berührung der ersten und zweiten Hauptheizflächen (22a, 22b) des Thermistors (22) und der Fluid-Durchgangselemente dienen, eine Heizeinheit (21) bildet.
3. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Fluid-Durchgangselemente Rohrelemente mit mehreren, darin vorgesehenen Fluid-Durchgängen (53) sind, die so angeordnet sind, daß sie die Hitze von den ersten und zweiten Hauptheizflächen erhalten und mit einer, mit den Fluid-Durchgängen (53) in Verbindung stehenden Fluid-Zuführleitung (54) und einer Fluid-Abgabeleitung (55) versehen sind.
4. Fluid-Heizvorrichtung nacn Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrelemente aus einem ersten Mehrfach-Durchgangsrohr (2 3)

und einem zweiten Mehrfach-Durchgangsrohr (24) aus einem Metall mit günstiger Wärmeleitfähigkeit bestehen, die jeweils entlang der ersten und zweiten Hauptheizfläche des Thermistors (22) mit positivem Temperaturkoeffizienten angeordnet sind.
5. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrelemente aus einem ."'ehrfach-Durchgangsrohr (70) aus einem Metall mit günstiger Wärmeleitfähigkeit bestehen, das einen U-förmigen Querschnitt aufweist, um entlang der ersten und zweiten Hauptheizfläche dos Thermistors (22) angeordnet zu sein.
6. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrelemente aus ersten und zweiten Rohren (90) aus Metall mit einer günstigen Wärmeleitfähigkeit bestehen, die in Zickzackform gebogen sind und jeweils entlang der ersten und zweiten Hauptheizflächen des Thermistors (22) angeordnet sind.
7. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Fluid-

Ströme durch die Fluid-Durchgänge entlang der ersten und zweiten Hauptheizflächen des Thermistors (22) in einander entgegengesetzten Richtungen verlaufen.
8. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Fluid-StrÖme durch die Fluid-Durchgänge entlang der ersten und zweiten Hauptheizflächen des Thermistors (22) in im rechten Winkel einander schneidenden Richtungen verlaufen.
9. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinheit (21) und die Fluid-Durchgangselemente mittels Verbindungselementen zu einer Baueinheit zur Bildung der Fluid-Heizvorrichtung verbunden sind.
10. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungselemente aus einem Metallhalter (25) zur Aufnahme der Heizeinheit (21) und der Fluid-Durchgangselemente, und einer Feder bestehen, die mit dem Metallhalter (25) zusammenwirkt, um die Heizeinheit (21) und die Fluid-Durchgangselemente zu einer Baueinheit zusammenzufassen .
11. Fluid-Heiζvorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungselemente aus einem Metallhalter (72) zur Aufnahme der Heizeinheit (21) und der Fluid-Durchgangselemente, einer Platte (75) und einer Drahtfeder (71) bestehen, die mit dem Metallhalter (72) zusammenwirkt, um die Heizeinheit und die Fluid-Durchgangselemente zu einer Baueinheit zusammenzufassen.
12. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungselemente aus einem Metallhalter mit einem Teil (25B) zur Aufnahme der Heizeinheit (21) und der Fluid-Durchgangselemente und mit einem als Blattfeder wirkenden Federteil (26B) besteht, der mit dem Aufnahmeteil (25B) zusammenwirkt, um die Heizeinheit und die Fluid-Durchgangselemente zu einer Baueinheit zusammenzufassen.
13. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungselemente aus Metall-Halteelementen mit einem ersten Metallhalter (82) und einem zweiten Metallhalter (84) bestehen, die die Heizeinheit (21) und die Fluid-Durchgangselemente zwischen sich halten'und miteinander an einandergegenüberliegenden Kantenteilen (81, 83) in

Eingriff bringbar sind, um die Heizeinheit (21) und die Fluid-Durchgangselemente zu einer Baueinheit zusammenzufassen .
14. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 13 , da-

durch gekennzeichnet, daß die einandergegenüberliegenden Kantenteile (81', 81 ' ' ; 83', 83") so ausgebildet sind, daß sie über Stifte (85) miteinander im Eingriff stehen.
15. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungselemente Einstellschrauben (92) aufweisen, die durch die Platten, auf denen die Fluid-Durchgangselemente befestigt sind, ragen und mit entsprechenden Muttern (93) zusammenwirken, um die Heizeinheit (21) und die Fluid-Durchgangselemente zu einer Baueinheit zusammenzufassen.
16. Fluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 15 , dadurch gekennzeichnet , daß die Platten Ausgleichsplatten (91) sind, die Fluid-Durchgangselemente aus Metallrohren (90) mit günstiger Wärmeleitfähigkeit bestehen und jeweils an mehreren Stellen in Zickzackform gebogen sind, und auf den Ausgleichsplatten (91) befestigt sind.