DE3447237A1

DE3447237A1 - Elektrische kaffeemaschine mit warmhalteplatte

Info

Publication number: DE3447237A1
Application number: DE19843447237
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(grad.) 6000 Frankfurt Schiebelhuth; Boris Dipl.-Ing. 6078 Neu-Isenburg Wonka
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1984-12-22
Filing date: 1984-12-22
Publication date: 1986-06-26
Also published as: US4758709A; ATE44445T1; DE3571380D1; EP0186097A1; EP0186097B1; CA1249324A

Description

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Elektrische Kaffeemaschine mit Warmhalteplatte

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19.12.1984

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kaffeemaschine mit einem über einen Bimetallregler betriebenen elektrischen Brühwassererhitzer und einer durch den Heizwiderstand des Brühwassererhitzers beheizten Warmhalteplatte für den zubereiteten Kaffee.
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Derartige Kaffeemaschinen sind heute allgemein üblich. Sie enthalten einen Kaltwassertank, aus dem das Wasser zunächst in einen im allgemeinen als Durchlauferhitzer ausgebildeten Brühwassererhitzer gelangt. In diesem wird das Wasser auf die Brühtemperatür erhitzt und über ein Steigrohr dem das Kaffeemehl enthaltenden Filtertrichter zugeleitet, aus dem der Kaffee dann in eine darunterstehende Kaffeekanne fließt. Um den Kaffee während des Brühens und auch danach nicht abkühlen zu lassen und ihn auf der erwünschten hohen Trinktemperatur zu halten, steht die Kaffeekanne dabei auf einer Warmhalteplatte, zu deren Erwärmung im allgemeinen der Heizkörper des Brühwassererhitzers genutzt wird. Damit dieser Heizkörper die ihm dabei zukommende Doppelfunktion der Wassererhitzung und der Warmhaltung des zubereiteten Kaffees ordnungsgemäß erfüllen kann, wird er über einen temperaturabhängigen Reglerschalter - im allgemeinen einen Bimetallregler - betrieben, durch den er aus- und eingeschaltet wird sobald er eine vorgegebene Höchst- bzw. Mindesttemperatur über- bzw. unterschreitet.

Die hierfür erforderliche Abstimmung des Reglerschalters ging bei bisherigen Kaffeemaschinen davon aus, daß die Erhitzung der Warmhalteplatte nach Beendigung des Brühvorganges durch periodisches Ein- und Ausschalten des Heizwiderstandes zur Warmhaltung der maximalen Kaffee-Brühmenge der betreffenden Kaffeemaschine ausreichen mußte. Dies führte dazu, daß der zubereitete Kaffee auf der Warmhalteplatte einer auf maximal beispielweise 10 oder 12 Tassen ausgelegten Kaffeemaschine einer ständigen temperaturerhöhenden Erhitzung ausgesetzt war, wenn nur beispielsweise 2 oder 3 Tassen zubereitet worden waren oder der Kanneninhalt auf eine entsprechend geringe Menge abgenommen hatte.

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Da sich herausgestellt hat, daß bestimmte erwünschte Geschmackskomponenten des Kaffees durch das ständige Nachheizen zerstö'rt oder zumindest beeinträchtigt werden können, wurde bereits versucht, derartige Kaffeemaschinen dadurch an die Zubereitung bzw. Warmhaltung kleiner Kaffeemengen anzupassen, daß die gemeinsame Heizung des Brühwasserbereiters und der Warmhalteplatte nicht mehr im Vollwellenbetrieb, sondern durch Zuschalten einer Diode in den Heizstromkreis im Halbwellenbetrieb mit der Netz-Wechselspannung versorgt wurde. Es zeigte sich jedoch, daß mit dieser Maßnahme das angestrebte Ziel einer verminderten Kaffeeerhitzung nicht erreichbar war, da auf diese Weise lediglich eine ganz geringfügige Verlängerung der Einschaltdauer der Heizung bei unveränderter, nur vom Abkühlverhalten der Anordnung abhängiger Ausschaltdauer erzielt werden konnte. Es ergaben sich also praktisch unveränderte Heizzyklen, die nach wie vor zu einer überhitzung kleiner Kaffeemengen führte.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit aufzuzeigen, um im Rahmen des vorstehend beschriebenen Kaffeemaschinen-Konzeptes die Heizleistung nach Beendigung der Brühphase den jeweiligen Gegebenheiten anzupassen und sie gegebenenfalls so zu reduzieren, daß insbesondere im Kleinmengenbetrieb eine überhitzung des Kaffees auf der Warmhalteplatte nicht auftrat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst. In den Unteransprüchen sind besonders vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Erfindung angegeben.
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Die Erfindung beinhaltet die Erkenntnis, daß eine effektive Verringerung der Aufheizung des auf der Warmhalteplatte einer Kaffeemaschine abgestellten Kaffees dadurch erzielbar ist, daß das periodische Regel verhalten der Anordnung nicht während der jeweiligen Aufheizphase der Heizung, sondern während der Abkühl-

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phase verändert wird. Zu diesem Zweck enthält die elektrische Kaffeemaschine nach der vorliegenden Erfindung elektrische Schaltungselemente, mittels derer jedesmal, wenn nach Beendigung des Brühvorganges am Reglerschalter dessen Ansprechtemperatur erreicht und infolgedessen der Heizstrom unterbrochen wird, die Dauer der Heizstromunterbrechung über die normalerweise bis zum Wiederschließen der Kontakte des Reglerschalters verstreichende Zeitspanne hinaus verlängerbar ist. Dabei ist unter der normalerweise bis zum Wiederschließen der Kontakte des Reglerschalters verstreichenden Zeitspanne diejenige Zeit zu verstehen, die ohne die besagten erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen elektrischen Schaltungselemente bis zum Wiederschließen des Heizstromkreises verstreichen würde.

Vorzugsweise wird die Erfindung dadurch realisiert, daß zum Reglerschalter eine Hilfsheizung elektrisch parallel geschaltet und thermisch gekoppelt ist, die den Reglerschalter in durch ihre Dimensionierung und thermische Kopplung definierter Weise erwärmt, sobald und solange die Reglerkontakte geöffnet sind.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit Hilfe eines Zeitschaltgliedes - beispielsweise einer Oszillator-Schaltung - gelöst, dessen Schaltkontakte zu den Schaltkontakten des Reglerschalters in Reihe geschaltet sind und das die Stromversorgung der Kaffeemaschinenheizung für eine vorgegebene Zeitdauer unterbricht, nachdem es gleichzeitig mit dem Öffnen der Schaltkontakte des Reglerschalters getriggert wurde. Dabei ist die durch das Zeitschaltglied bewirkte Dauer der Unterbrechung des Heizstromkreises

selbstredend langer als die gemäß vorstehender Definition normalerweise bis zum Wiederschließen der Kontakte des Reglerschalters verstreichende Zeitspanne.

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Vorzugsweise sind die zur Verzögerung des Wiedereinschaltens der Kaffeemaschinenheizung vorgesehenen Schaltungselemente, also beispielsweise die vorgeschlagene Hilfsheizung oder das triggerbare Zeitschaltglied, so ausgelegt, daß die Dauer der Heizstromunterbrechung auf das Zwei- bis Fünffache der normalen Abkühldauer des Reglerschalters verlängert wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die besagten Schaltungselemente zur Erzeugung unterschiedlicher Heizstrom-Unterbrechungsdauern manuell einstellbar, wodurch dem Benutzer der Kaffeemaschine die Möglichkeit gegeben ist, die Heizwirkung der Warmhalteplatte der jeweiligen oder üblicherweise zubereiteten Kaffeemenge anzupassen. Oe nach Ausführungsform ist zu diesem Zweck beispielweise die Hilfsheizung verstellbar ausgeführt bzw. ein Zeitschaltglied eingesetzt, bei dem die nach der Triggerung ablaufende Öffnungszeit seiner im Heizungsstromkreis der Kaffeemaschine liegenden Schaltkontakte variabel ist.

Die Erfindung wird durch die beigefügte Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigen

Figur 1 das Aufbauprinzip und die elektrische Schaltung bei einer bevorzugten Ausführungsform

der erfindungsgemäßen Kaffeemaschine, 25

Figur 2 den Schaltungsteil bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform und

Figur 3a bis 3c den zeitlichen Verlauf der Temperatur am Reglerschalter und der Kaffee-Temperatur bei

Anwendung der Schaltung gemäß Figur 1 sowie des Heizstromes, und zwar jeweils ohne und mit Anwendung der erfindungsgemäßen Kleinmengen-Schaltung.

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Wie Figur 1 zeigt, enthält eine Kaffeemaschine gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kaltwasser-Vorratsbehälter 1, aus dem das Wasser durch ein Fallrohr 2 zum elektrischen Brühwassererhitzer gelangt, in dem es durch dessen Heizwiderstand 4 auf Siedetemperatur erhitzt und über ein Steigrohr 3 in den Filtertrichter 6 getrieben wird. Im Filtertrichter 6 extrahiert es das darin befindliche Kaffeemehl, und der entstehende Kaffee fließt in eine Kaffeekanne 7, die auf einer durch den Heizwiderstand 4 des Brühwassererhitzers erwärmten Warmhalteplatte 5 steht. Dem Brühwassererhitzer ist in üblicher Weise ein temperaturabhängiger Reglerschalter 52 zugeordnet, der den Heizstrom trotz geschlossenem Netzschalter Sl unterbricht, sobald er durch den Brühwassererhitzer auf eine vorgegebene Maximaltemperatur Tl von z.B. 145⁰C erhitzt wird und der nach Abkühlung auf seine Schließtemperatur T2 von z.B. 13O⁰C den Heizstrom wieder einschaltet. Die Dauer der auf diese Weise durch den Reglerschalter bewirkten Heizstromunterbrechung ist systemabhängig und beträgt beispielsweise 1,5 Minuten.

über den Kleinmengenschalter S3 ist erfindungsgemäß parallel zum Reglerschalter S2 eine Hilfsheizung R zuschaltbar, deren Ohmscher Widerstand so groß bemessen ist, daß bei geschlossenem Reglerschalter S2 über sie nur ein vernachlässigbar kleiner Strom fließt. Sobald dagegen der Reglerschalter bei Erreichen seiner Ausschalttemperatur Tl seine Kontakte öffnet, liegt die Hilfsheizung R alleine mit dem Heizwiderstand 4 im Heizstromkreis und wegen des verhältnismäßig hohen Ohmschen Widerstandes der Hilfsheizung kann dann praktisch von einer Unterbrechung des Heizstromes gesprochen werden. In dieser Situation erwärmt die Hilfsheizung R den Reglerschalter S2 so, daß sich dessen Schaltkontakte erst mit einer erheblichen zeitlichen Verzögerung wieder schließen. Das Ausmaß dieser zeitlichen Verzögerung kann durch die Dimensionierung der Hilfsheizung R und deren thermische Kopplung zum Reglerschalter S2 beeinflußt werden. Offenbar bewirkt diese zeitliche Verzögerung, daß die Heizplatte 5 und der auf ihr

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abgestellte Kaffee nur in größeren Abständen erhitzt wird, woraus eine geringere Erwärmung des Kaffees resultiert.

Die in Figur 2 dargestellte Schaltung führt zu demselben Ergebnis: Hier ist in Reihe zu dem Reglerschalter S2 ein Zeitschaltglied Z in den Heizstromkreis eingefügt. Sobald am Reglerschalter S2 dessen Ansprechtemperatur Tl erreicht wird, unterbricht dieser - wie üblich - den Heizstromkreis, wobei er in die in Figur 2 gestrichtelt dargetellte Schaustellung umschaltet und über eine Triggerleitung und den geschlossenen Kleinmengenschalter S3 das Zeitschaltglied Z triggert, so daß dieses für eine vorgewählte Zeitspanne, die beispielsweise das Dreifache der normalen, zwischen dem Öffnen des Reglerschalters bei der Temperatur Tl und dessen Wiederschließen bei der Temperatur T2 verstreichenden Zeitspanne beträgt. Auf diese Weise wird also ebenfalls eine erhebliche Verlängerung - beispielsweise eine Verdreifachung - der Heizstromunterbrechung erzielt.

Die Figuren 3a bis 3c verdeutlichen den durch die Erfindung erzielbaren Effekt, wie er beispielsweise durch die in Figur 1 dargestellte Schaltung herbeigeführt werden kann. Wie Figur 3a zeigt, erwärmt sich der Reglerschalter während der Brühphase zunächst auf eine Temperatur von z.B. 110⁰C. Sobald das gesamte Wasser verkocht ist, steigt die Reglerschaltertemperatur steil an und erreicht die Ausschalttemperatur Tl. Anschließend verläuft die Reglerschaltertemperatur ohne die erfindungsgemäße Hilfsheizung R bzw. bei geöffnetem Kleinmengenschalter S3 gemäß der in Figur 3a gestrichelt eingezeichneten Kurve; d.h., nach kurzem, durch die thermische Trägheit des Systems bedingtem Uberschwingen erreicht sie nach der Zeitspanne AtI die Wiedereinschalttemperatur T2 des Reglerschalters, und der nächste Aufheizzyklus beginnt. Insgesamt ergibt sich also etwa der in Figur 3b wiedergegebene Verlauf des Heizstromes mit dem Ergebnis, daß die Temperatur einer auf der Warmhalteplatte der Kaffeemaschine abgestellten kleinen Kaffeemenge, wie die diesbezügliche Kurve in Figur 3a zeigt, ausgehend von beispielsweise 80⁰C langsam ansteigt.

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Mit der erfindungsgemäßen Kleinmengenschaltung verläuft die Temperatur am Reglerschalter nach Erreichen der Ausschalttemperatur Tl dagegen entsprechend der in Figur 3a durchgezogenen Kurve. Infolge der Erwärmung durch die Hilfsheizung R kühlt der Reglerschalter S2 erheblich langsamer ab, so daß er seine Wiederein- schalttemperatur T2 erst nach einer erheblich längeren Zeitspanne At2 erreicht. Es folgt wiederum eine kurze Aufheizung und eine, wie vorstehend beschrieben, verlängerte Abkühlphase. Der Heizstrom zeigt also etwa den in Figur 3c dargestellten Verlauf mit dem Ergebnis, daß die Kaffeetemperatur in der Warmhaltephase nicht mehr ansteigt, sondern auf etwa konstantem Niveau oder leicht abfallend verläuft.

Dasselbe Ergebnis - d.h. der Heizstromverlauf gemäß Figur 3c und die zeitlich konstante bzw. leicht abfallende Kaffeetemperatur auch bei kleinen Kaffeemengen gemäß Figur 3a - wird sinngemäß mit der Schaltung gemäß Figur 2 erzielt.

Die vorliegende Erfindung schafft somit eine konstruktiv und schaltungstechnisch einfache und äußerst kostengünstige Möglichkeit, um bei Kaffeemaschinen des hier angesprochenen Typs einen Warmhaltebetrieb für kleine Kaffeemengen zu realisieren, bei dem es nicht zu einer Überhitzung und den damit verbundenen Geschmacksbeeinträchtigungen des Kaffees kommt. Neben diesem Ergebnis, mit dem die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst wird, bietet die vorliegende Erfindung mit den Schaltungselementen R bzw. Z grundsätzlich auch noch die Möglichkeit, auf einfache Weise eine nachträgliche Justierung bzw. Änderung des Regel Verhaltens des Reglerschalters S2 durchzuführen. Damit ergibt sich der fertigungstechnische Vorteil, ein und dasselbe Heizungssystem für ganz unterschiedlich dimensionierte Kaffeemaschinen einzusetzen.

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Claims

Patentansprüche

1. Elektrische Kaffeemaschine mit einem über einen temperaturabhängigen Reglerschalter betriebenen elektrischen Brühwassererhitzer und einer durch den Heizwiderstand des Brühwassererhitzers beheizten Warmhalteplatte für den zubereiteten Kaffee, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Schaltungselemente (R bzw. Z) vorgesehen sind, mittels derer nach Beendigung des Brühvorganges die Dauer der durch das Ansprechen des Reglerschalters (S2) ausgelösten Heizstromunterbrechung über die normalerweise bis zum Wiederschließen der Kontakte des Reglerschalters (S2) verstreichende Zeitspanne (AtI) hinaus verlängerbar ist.

2. Elektrische Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Schaltelemente eine Hilfsheizung (R) aufweisen, die zu dem Reglerschalter (S2) elektrisch parallelgeschaltet ist und durch die der Reglerschalter (S2) in durch Dimensionierung und thermische Kopplung definierter Weise erwärmbar ist, sobald und solange seine Schaltkontakte geöffnet sind.

3. Elektrische Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Schaltungselemente ein durch das Öffnen der Schaltkontakte des Reglerschalters (S2) triggerbares Zeitschaltglied (Z) aufweisen, dessen Schaltkontakte zu den Schaltkontakten des Reglerschalters (S2) in Reihe geschaltet sind und den Heizstromkreis für eine vorgegebene Zeitdauer (Δΐ2) nach der Triggerung unterbrechen.

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4. Elektrische Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Schaltungselemente (R bzw. Z) auf eine Verlängerung der Dauer der Heizstromunterbrechung auf das 2- bis 5-fache der normalen Abkühldauer (Z\tl) der Anordnung ausgelegt sind.

5. Elektrische Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Schaltungselemente (R bzw. Z) zur Erzeugung unterschiedlicher Heizstromunterbrechungsdauern manuell einstellbar sind.