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Die
vorliegende Erfindung betrifft elektrische Kaffeemaschinen mit einem
Behälter
für kaltes
Wasser, einer elektrischen Pumpe, einem Wärmetauscher und einem Gefäß oder Filter
zur Aufnahme des Kaffeepulvers, wie etwa Kaffeemaschinen des Typs Espresso-
oder Filterkaffeemaschine mit elektrischer Pumpe.
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Der
Wärmetauscher
weist im Allgemeinen ein elektrisches Heizelement und einen Wasserkreislauf
auf, der mit diesem Heizelement thermisch verbunden ist, wobei das
Wasser nur dann zirkuliert, wenn die Pumpe in Betrieb ist. Der Tauscher
mit seinem Heizelement, seinen Befestigungsmitteln und seinen elektrischen
Sicherheitsorganen bildet meistens eine Unterbaugruppe, die nachfolgend
Thermoblock genannt wird, eine nicht zu vernachlässigende Wärmekapazität bezüglich der eingesetzten elektrischen
Leistung aufweist und für
die Aufwärmzeit
vor der Kaffeezubereitung verantwortlich ist.
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In
den einfachsten Kaffeemaschinen, in denen die Steuerung zur Kaffeeentnahme
manuell ist, wird die Temperatur des Thermoblocks durch ein Thermostat
reguliert, bei dem der Sollwert fest ist und der Sensor auf einem
kleinen Bereich vor den Abmessungen des Thermoblocks Informationen
liefert. Das manuelle Einschalten der Kaffeeentnahme wird beim ersten
Auslösen
des Thermostats ermöglicht, d.h.
wenn die Solltemperatur zum ersten Mal erreicht wurde.
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Im
Allgemeinen ist der Thermostatsensor an einer Stelle des Thermoblocks
angeordnet, die sich schnell erwärmt,
so dass er eine gute Reaktionsfähigkeit
auf spätere
Erwärmungen
hat. Aus diesem Grund ist bei der ersten Verwendung der Kaffeemaschine
die Temperatur des Thermoblocks noch nicht stabilisiert und somit
nicht gleichmäßig. Der
Thermostat erfasst dann eine Temperatur, die höher ist als die effektive Wassertemperatur.
Dies führt
dazu, dass die Solltemperatur des Thermostats auf einen Wert reguliert
wird, der höher
ist als die für
das Wasser gewünschte
Temperatur. Bei einer nachträglichen,
späteren
Verwendung wird jedoch die Temperatur des Thermoblocks mit der hohen
Solltemperatur gleichgesetzt, wodurch die gespeicherte Energie im
Thermoblock hoch ist. Das Wasser ist dann bezüglich den optimalen Bedingung,
unter denen der Kaffe erhalten wird, zu stark erwärmt. Wenn
jedoch die Solltemperatur nicht nach oben gesetzt wird, ist der
erste Kaffee zu kalt.
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Bei
der Regulierung von Filterkaffeemaschinen gibt es ähnliche
Nachteile. Die
FR 2419704 beschreibt
eine Filterkaffeemaschine mit einer Vorrichtung, die den Wasserdurchfluss
nacheilend nach dem Auslösen
der Erwärmung
in Betrieb setzt. Die Vorrichtung ist jedoch nicht an eine Espressokaffeemaschine
mit manueller Steuerung angepasst, bei der die Bestellung eines
Kaffees zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Beginn der Erwärmung erfolgen kann.
Darüber
hinaus bewirkt dies eine Verlängerung der
Vorbereitungszeit der Kaffeemaschine vor der Benutzung.
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Die
FR 2698775 sieht zwei Thermostate
mit unterschiedlichen Solltemperaturen vor. Der zweite Thermostat
ist jedoch lediglich für
das Warmhalten des Behälters
zur Aufnahme des Kaffees der Filterkaffeemaschine geeignet.
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Die
US 5549035 beschreibt eine
Filterkaffeemaschine, bei der das Heizelement von einem Mikroprozessor
gesteuert wird, der auf mehrere Temperaturniveaus reagiert und die
anfängliche
Heizleistung reduziert. Durch diese Vorrichtung variiert die Solltemperatur
in Abhängigkeit
von der Phase zum Erhalten eines Kaffees und der Phase, in der er
warmgehalten wird. Durch einen Mikroprozessor variiert die durchschnittliche
Leistung, die an das Heizelement angelegt wird. Während einer
ursprünglichen Vorwärmphase
wird die Leistung mit Heizzyklen von 7 Sekunden und Unterbrechungszyklen
von 4 Sekunden angelegt, so dass das Wasser die Zeit hat, sich auf
98°C zu
erwärmen.
Anschließend
wird die Leistung permanent angelegt, solange der Heizblock die
Temperatur von 132°C
nicht erreicht hat. Wenn die Temperatur 154°C erreicht und ein Fehlen von Wasser
anzeigt, wird das Erwärmen
unterbrochen. Diese Anordnung, die an das spezielle Verfahren zum
Erhalten von Filterkaffee mit einer thermischen Pumpe angepasst
ist, kann in keinem Fall bei einer Kaffeemaschine mit einer elektrischen
Pumpe eingesetzt werden. Sie besitzt den Nachteil, das Vorwärmen zu
verlangsamen und nicht die gesamte verfügbare Leistung zu verwenden.
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Es
ist auch das Patent
FR 2774882 bekannt, das
Espressokaffeemaschinen betrifft. In diesem Dokument ist die Kaffeemaschine
mit einer Regulierung vorgesehen, die den momentanen Wärmezustand des
Thermoblocks und die Betriebsphase berücksichtigt, um die Solltemperatur
festzulegen. Für
jede Betriebsphase, nämlich
die Aufwärmphase
vor dem Ingangsetzen der Pumpe, die Kaffeeentnahmephase und die
Phase, bei der die Temperatur zwischen mehreren Entnahmen gehalten
wird, variiert die Solltemperatur in Abhängigkeit von den ursprünglichen Temperaturbedingungen
des Heizkörpers
zu Beginn dieser Phase. Eine derartige Vorrichtung ist lediglich für automatische
Qualitätsprodukte
geeignet. Darüber
hinaus erfordert dieses Verfahren eine besonders hochentwickelte
und teuere Elektronik, die eine genaue Abstimmung erfordert.
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Das
Ziel der nachfolgenden Erfindung ist eine Kaffeemaschine mit einer
manuellen Steuerung zur Kaffeeentnahme, die die genannten Nachteile nicht
aufweist, d.h. mit der es möglich
ist, unter optimalen Bedingungen der Wassertemperatur und mit einer
einfachen Regulierung einen Kaffee zuzubereiten, sobald die Solltemperatur
des Thermostats erreicht ist und/oder später.
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Das
Ziel der Erfindung wird erreicht mit einer elektrischen Kaffeemaschine
mit einem Behälter
für kaltes
Wasser, einer elektrischen Pumpe, einer manuellen Steuerung zur
Kaffeeentnahme und einem Thermoblock, der elektromechanischen und/oder elektronischen
Mitteln zur Regulierung bei einem Solltemperaturwert zugeordnet
ist, und mit einem Temperatursensor, der thermisch mit dem Thermoblock
verbunden ist, wobei die Regulierungsmittel dazu geeignet sind,
den Sollwert, der als Bezugswert genommen wird, gemäß einer
Zeitfunktion zu reduzieren, nachdem der Sensor einen ursprünglichen Sollwert
(t°i) ein
erstes Mal gelesen hat, dadurch gekennzeichnet, dass die späteren Solltemperaturen nacheinander
in der Reihenfolge der sinkenden Temperaturwerte bis zu einem Minimalsollwert,
der aktiv bleibt, solange die Kaffeemaschine nicht ausgeschaltet
ist, aktiviert werden.
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Der
Sensor, der mit dem Thermoblock in Kontakt ist, kann der Bimetallstreifen
eines Thermostats oder ein Widerstand mit positivem oder negativem
Tempe raturkoeffizient sein, er kann jedoch beispielsweise auch ein
Infrarotsensor sein, der mit einem geringen Abstand zum Thermoblock
angeordnet ist. Die Mittel zur Regulierung der Temperatur, die auch
Thermostat genannt werden, sind so, dass sie dann, wenn der Sensor
die Solltemperatur erfasst, das Heizelement des Thermoblocks einschalten
bzw. dessen Stromversorgung unterbrechen, bis dieser abkühlt, so
dass der Sensor erneut eine Temperatur erfasst, die niedriger ist
als die Solltemperatur, und „erneut
einschaltet", um
die Stromversorgung wieder herzustellen.
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Nach
dem ersten Auslösen
des Thermostats wird die Temperatur im Thermoblock und im Tauscher
allmählich
gleichmäßig und
somit immer wirkungsvoller, was ohne Korrekturen dazu führen würde, dass
immer wärmeres
Wasser produziert wird. Da die Regulierungsmittel den Sollwert nach
der ersten Unterbrechung gemäß einer
vorbestimmten Beziehung in Abhängigkeit
von der Zeit reduzieren können,
kann der Wärmeaustausch
mit dem Wasser stabilisiert und auf einfache Weise ein Kaffee unter
optimalen Bedingungen erhalten werden, unabhängig davon, zu welchem Zeitpunkt
dieser Kaffee entnommen wird.
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Durch
diese Vorrichtung ist es zum Beispiel möglich, eine sehr hohe Solltemperatur,
beispielweise 140°C,
anzuzeigen, wobei man weiß,
dass diese Temperatur rasch wieder sinkt, sobald der lokale Punkt
des Thermoblocks, an dem sich der Sensor befindet, diese erreicht
hat. Die Tatsache, dass eine derartig hohe Temperatur erreicht wird,
ermöglicht es,
ein Minimum an Energie zu speichern, die auf Ebene der Wasserkreisläufe verwendet
werden kann.
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Die
vorbestimmte Beziehung des Sollwerts in Abhängigkeit von der Zeit kann
gemäß einer
logarithmischen oder umgekehrten Exponentialkurve kontinuierlich
asymptotisch abnehmend sein. Diese vorbestimmte Beziehung kann in
einem elektronischen Speicher der elektronischen Regulierungsmittel
in Form einer Tabelle gespeichert sein, welche für jede abgelaufene Zeiteinheit
einen neuen Sollwert liefert.
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Die
Regulierungsmittel reduzieren vorzugsweise den Sollwert nach einer
ersten vorbestimmten Dauer, nachdem der Sensor den ursprünglichen
Sollwert ein erstes Mal gelesen hat.
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Die
erste vorbestimmte Dauer beträgt
z.B. zwischen 30 Sekunden und einer Minute. Es wird eine angemessene
ursprüngliche
Solltemperatur von 130°C
festgelegt, wobei man weiß,
dass sie für
eine minimale Dauer gehalten wird und langsamer reduziert werden
kann, um einer theoretischen Kurve besser zu folgen.
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Die
ursprüngliche
Solltemperatur ist dann erfindungsgemäß so vorgesehen, dass bei dem
ersten Auslösen
des Thermostats die im Thermoblock gespeicherte Energie ausreicht,
um die Produktion von warmen Wasser bei richtiger Temperatur zu
gewährleisten,
auch wenn der Thermoblock nicht stabilisiert ist. Die Vorwärmzeit der
Kaffeemaschine wird somit minimiert. Anschließend wird die Solltemperatur
gesenkt, um die spätere
Gleichmäßigkeit
der Temperatur zu berücksichtigen.
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Die
Regulierungsmittel reduzieren vorzugsweise den Temperatursollwert
von dem ursprünglichen
Sollwert bis zu einem Endsollwert mit der Zeit in Stufen mit vorbestimmter
Dauer, wobei der Endsollwert bis zum Ausschalten der Kaffeemaschine
permanent bleibt.
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Es
wird somit gewährleistet,
dass ganz gleich zu welchem Zeitpunkt der Kaffee zubereitet wird
die Austauschbedingungen und die Temperatur des Wassers, das entnommen
wird, identisch und optimal sind.
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Der
Endsollwert, also der minimale Sollwert, entspricht der stabilisierten
Temperatur des Thermoblocks, die ausreicht, tun Wasser mit optimaler
Temperatur zu erhalten, wobei diese Temperatur nach sehr langer
Zeit nach dem Beginn des Erwärmens der
Kaffeemaschine beobachtet wird. Im Prinzip wäre die ideale Senkung der Solltemperatur
mit der Zeit ohne Wassererwärmung
asymptotisch. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass eine stufenartige
Abnahme des Sollwerts besonders wirksam ist.
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Die
Temperaturstufen können
auf mehrere Weisen eingestellt werden, um der theoretischen Abnahmekurve
bestmöglich
zu folgen.
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Die
Stufen haben vorzugsweise die gleiche Dauer, und der Temperaturschritt
zwischen zwei Stufen ist variabel.
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Der
Vorteil dieser Lösung
besteht darin, dass eine einfache Zeitmessung möglich ist, die durch die Zeitkonstante
jeglicher variablen Vorrichtung erhalten werden kann.
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Die
vorbestimmte Beziehung ist somit einfach durch eine Tabelle gekennzeichnet,
die lediglich einige Einträge
aufweist, die den vorbestimmten Temperaturen der verschiedenen Stufen
entsprechen. Der Speicher kann dann eine geringe Kapazität haben,
was seinen Preis reduziert.
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In
einer ersten Variante wird die Zeit ab dem ersten Auslösen des
Thermostats durch eine Uhr gemessen, die sich in einer elektronischen
Schaltung befindet.
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In
einer zweiten Variante wird die Zeit ab dem ersten Auslösen des
Thermostats nach der Anzahl der Auslösungen des Thermostats gemessen.
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In
der Praxis kann somit die Zeit einfach ohne innere Uhr gemessen
werden, indem die thermische Zeitkonstante des Thermoblocks verwendet wird,
die die Zyklen des Thermostats in Verbindung mit dessen Differential
angibt.
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Diese
letzte Variante ermöglicht
die Verwendung eines elektromechanischen oder elektronischen Zählers, der
bei jedem Zyklus um einen Schritt vorrückt. Die Dauer einer Stufe,
in der vorbestimmten Anzahl von Auslösungen, ist von reeller Dauer,
die geringfügig
mit dem Sollwert variieren kann, der Benutzer der Kaffeemaschine,
der einen Kaffee zubereitet, kann jedoch vor allem störend in
diese eingreifen. Der Zyklus ist dann stark verlängert, was im Grunde ein Vorteil
ist, da das Erwärmen
des Thermoblocks in derselben Stufe schneller erfolgt. Das Auslösen des
Thermostats kann von dem elektronischen Thermostat, falls er vorhanden
ist, oder durch Fehlen des elektrischen Stroms im Heizelement des
Thermoblocks erfasst werden.
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In
einer weiteren Variante haben die Stufen variable Dauer, und der
Solltemperaturschritt zwischen zwei Stufen ist konstant.
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Die
vorbestimmte Beziehung ist somit einfach durch eine Tabelle gekennzeichnet,
die lediglich einige Einträge
aufweist, die vorbestimmten Dauern t1, t2, t3, t4 der verschiedenen
Stufen entsprechen. Der Speicher kann somit eine geringe Kapazität haben,
was seinen Preis reduziert.
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Es
können
zur Minimierung der Stufenanzahl natürlich gemischte Lösungen zwischen
diesen beiden Varianten gefunden werden.
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Die
Regulierung des Thermoblocks ist vorzugsweise elektronisch und weist
einen Mikroprozessor auf, der kostengünstig verfügbar ist.
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Dementsprechend
könnte
die Solltemperatur feststehend und die von dem Sensor erfasste Temperatur
durch ein zusätzliches
Erwärmen
dieses Sensors verfälscht
sein, wobei das Erwärmen
mit der abgelaufenen Zeit ab dem ersten Erreichen der Solltemperatur
allmählich
stärker
wäre. Das
Erwärmen des
Sensors über
die Temperatur der gemessenen Stelle oder des gemessenen Bereichs
hinaus würde der
oben in Betracht gezogenen Senkung der Solltemperatur (in absolutem
Wert) entsprechen.
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Die
Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele und der beigefügten Zeichnungen
besser verstanden. Darin zeigen:
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1 eine
Teilansicht im Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine.
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2 ein
Diagramm, das die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine
veranschaulicht.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung (1) weist die Kaffeemaschine
einen Körper oder
ein Gehäuse 1 mit
dessen Deckel 2 und Tropfenfänger 3 auf. Ein Behälter 4 für kaltes
Wasser ist einem Wasserkreislauf vorgeordnet, der ferner eine elektrische
Pumpe 5, einen Thermoblock 6, einen Verteiler 9,
einen Zylinder 10 zum Komprimieren des Kaffeepulvers und
einen in der Rille eines festen Trägers 12 gleitenden
Filterhalter 11 aufweist, wobei der nicht dargestellte
Filter das Kaffeepulver enthält.
Der Thermoblock 6 besteht aus zwei Hauptbestandteilen 7 und 8,
die aneinandergefügt
und thermisch verbunden sind. Das Teil 7 weist ein elektrisches
Heizelement 13 und einen Temperatursensor 14 auf.
Das Wasser aus der Pumpe 5 wird durch einen Einlasskanal 15 des
Teils 7 eingeleitet und kann in Abhängigkeit von der Position des
Verteilers 9 auf zwei Wegen des Teils 8 austreten.
Entweder tritt das Wasser kalt durch einen Auslasskanal 16 aus,
der mit dem Einlasskanal 15 einen sehr kurzen Kreislauf
bildet, der es dem Wasser nicht ermöglicht, sich im Thermoblock
zu erwärmen,
oder das Wasser tritt warm durch einen Auslasskanal 17 aus,
nachdem es in den Wärmetauschkanälen 18 zirkuliert
ist, die zwischen den Teilen 7 und 8 des Thermoblocks 6 ausgebildet
sind.
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Die
Kaffeemaschine weist eine manuelle Steuerung 19 auf, die
gleichzeitig auf einen elektrischen Schalter 20 und auf
den Verteiler 9 einwirkt.
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Der
Verteiler 9 leitet in Abhängigkeit von der Position der
Steuerung 19 entweder das kalte Wasser zu dem Zylinder 10 zum
Komprimieren des Kaffeepulvers oder das heiße Wasser zu dem Pulver, oder
er dekomprimiert den Kreislauf durch eine nicht dargestellte Rückleitung
zum Behälter.
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Die
Steuerung 19 weist vier Positionen auf, nämlich nacheinander
eine erste Ruheposition, in der die Kaffeemaschine ausgeschaltet
ist, eine zweite Vorwärm- und Warteposition,
in der das Heizelement 13 eingeschaltet und von Regulierungsmitteln,
die den Sensor 14 aufweisen, reguliert wird, eine dritte Position
zur Komprimierung des Pulvers, in der die Pumpe in Betrieb ist und
das kalte Wasser über
den Kanal 16 zu dem Zylinder 10 gelangt, um das
Pulver zu komprimieren, wobei das Vorerwärmen fortgeführt wird,
und eine vierte Kaffeeentnahmeposition, in der die Pumpe in Betrieb
ist und das warme Wasser über den
Kanal 17 auf das Pulver gelangt, bevor es in die Tasse
oder in den Auffangbehälter
gelangt. Dieser Behälter,
in der Figur in dünnen
Strichen dargestellt, ist auf dem Tropfenfänger 3 angeordnet.
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Aus
Herstellungs- und Kostengründen
besteht der Thermoblock 6 aus zwei Teilen 7, 8,
und das Heizelement ist lediglich in dem Teil 7 umfasst,
welches sich auch trotz guten Kontakts mit dem Teil 8 schneller
erwärmt
als letzteres. Aus diesem Grund ist der Sensor 14, der
im Allgemeinen durch einen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizient
gebildet ist, vorzugsweise so angeordnet, dass er mit dem Teil 7,
welches das Heizelement 13 enthält; in Kontakt ist.
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Insbesondere
gehört
dieser Sensor erfindungsgemäß zu den
Regulierungsmitteln, in diesem Fall zu einem elektronischen Thermostat,
der mehrere Solltemperaturen, z.B. 130°C, 120°C, 115°C, 110°C anwendet.
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Der
elektronische Thermostat weist einen Mikroprozessor mit internen
Speichervorrichtungen auf, bei dem ein Eingang mit dem Sensor 14 verbunden
ist und bei dem der Ausgang mit einem Lastwechselelement, z.B. ein
Relais oder ein Triac, verbunden ist. Im Speicher des Mikroprozessors
sind somit Tabellen gespeichert, die die vorbestimmte Beziehung
zwischen der abgelaufenen Zeit nach dem ersten Auslösen und
dem angewendeten Sollwert darstellen.
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Der
Regulierungsmodus ist derart, dass bei der Inbetriebnahme t0 die
ursprüngliche
Solltemperatur t°i,
wie in 2 dargestellt, die höchste ist (130°C) und die
späteren
Solltemperaturen t°2,
t°3, t°f nacheinander
in der Reihenfolge der abnehmenden Temperaturwerte aktiviert werden.
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Die
ursprüngliche
Solltemperatur t°1,
die 130°C
beträgt,
ist so gewählt,
dass der Thermoblock 6 ausreichend Wärme gespeichert hat, die beim
ersten Auslösen
des Thermostats (in 2 bei Punkt A) verwendet werden
kann, so dass das Entnahmewasser eines zu diesem Zeitpunkt zubereiteten
Kaffees ausreichend warm ist, obwohl die Temperatur des Thermoblocks,
insbesondere des Teils 8, nicht gleichmäßig ist.
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Die
minimale Endsolltemperatur t°f,
die 110°C
beträgt,
ist so gewählt,
dass ein Kaffee, der nach einer langen Wartezeit zubereitet wird,
wobei der Thermoblock seine stabilisierte Temperatur hat, nicht
zu warm ist.
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Beim
ersten Auslösen
des Thermostats wird ein Zähler
aktiviert. Zu diesem Zeitpunkt t1 (2) misst
der Sensor 14 eine Temperatur, die auf das Differential
des Thermostats genau gleich t°i
ist, also 130°C
beträgt.
Gemäß einer
ersten Variante summiert dann der Zähler die von einer inneren
Uhr ausgehenden Impulse. Die Anzahl der Impulse wird mit vorbestimmten
Werten t2–t1,
t3–t1,
t4–t1
verglichen, die den Zeiten 2, 4 bzw. 5 Minuten nach t1 entsprechen.
Bei jeder Überschreitung
eines dieser Werte ändert
der Komparator den Sollwert des Thermostats, um dessen Wert bis
auf einen Minimalsollwert t°f zu
verringern, der anschließend
aktiv bleibt, solange die Kaffeemaschine nicht ausgeschaltet ist.
Man erhält
somit eine Solltemperaturkurve 100 in Abhängigkeit
von der Zeit, die aufeinanderfolgende Stufen von der ursprünglichen
Temperatur t°1
bis zur Minimaltemperatur t°f
aufweist.
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In
der Praxis haben Labortests gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn
die Regulierungsmittel einen ursprünglichen Sollwert t°i, der 130°C beträgt, für eine Dauer
von t1 bis t2 von 2 Minuten, anschließend einen Sollwert t°2, der 120°C beträgt, für eine Dauer von
t2 bis t3 von 2 Minuten, dann einen Sollwert t°3, der 115°C beträgt, für eine Dauer von t3 bis t4
von 1 Minute und anschließend
einen Endsollwert t°f,
der 110°C
beträgt,
für die
restliche Verwendungszeit verwenden. Somit wird die Veränderung
der Erwärmung des
Thermoblocks nach dem Einschalten der Kaffeemaschine bis zur Stabilisierung
ausreichend gut kompensiert.
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Der
Verlauf der von dem Sensor 14 erfassten Temperatur, wenn
kein Kaffee zubereitet wird, ist durch die Kurve 110 dargestellt,
bei der der erste Abschnitt 111 von t0 bis t1 das erste
Erwärmen
des Thermoblocks von der Umgebungstemperatur bis zur ursprünglichen
Solltemperatur t°1
zeigt. Während der
zweiten Periode von t1 bis t2 folgt die von dem Sensor 14 gelesene
Temperatur dem aktiven Sollwert t°i
und schwankt dabei in einem Bereich, der dem dynamischen Differential
des Systems entspricht. Die verfügbare
nutzbare Energie, die im Thermoblock gespeichert und durch die Kurve 120 dargestellt
ist, ist ab dem Zeitpunkt t1 im Wesentlichen konstant. Ab diesem
Zeitpunkt t1 kann jederzeit ein Kaffee zubereitet werden, dessen
Temperatur, die in der Tasse gemessen und durch die Kurve 130 dargestellt
ist, optimal ist, ganz gleich zu welchem Zeitpunkt die Kaffeemaschine
verwendet wird.
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Darüber hinaus
stellt man fest, dass die von dem Sensor 14 erfassten Temperaturschwankungen eine
im Wesentlichen konstante Periode andauern. Gemäß einer zweiten Variante der
Erfindung summiert der Zähler
auch eine Anzahl von Auslösungen des
Thermostats, die einer Anzahl vorbestimmter Perioden entspricht
und eine Dauer t–t1
zwar näherungsweise
jedoch ausreichend wirksam definiert. Der erste Vorteil dieser Erfindung
besteht darin, dass eine elektronische innere Uhr eingespart werden kann.
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Wenn
ein Kaffee zubereitet wird, führt
das Erwärmen
des Wasser ferner zu einer Verlängerung der
laufenden Periode und der laufenden Stufe, so dass das Erwärmen des
Thermoblocks anschließend in
der selben Stufe erneut beginnt und dabei die erlittenen Verluste
schneller kompensiert als bei einem Wechsel der Stufe.
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Die
Steuerung des Heizleistungstriacs oder des Heizleistungsrelais,
der Thermostat, die Uhr, der Zähler
und der Komparator können
kostengünstig auf
einer gedruckten Schaltung realisiert sein, welche einen Mikroprozessor
aufweist, der all diese Funktionen zur Regulierung und zur Änderung
der Sollwerte gewährleistet
und dabei die Anzahl der Komponenten minimiert.
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Der
Benutzer schaltet die Kaffeemaschine ein, indem er auf den Schalter 19 drückt. Das
Heizelement 13 wird dann versorgt, und das Teil 7 des Thermoblocks 6 erwärmt sich
schnell, während
sich andere Stellen des Thermoblocks langsamer erwärmen, z.B.
das Teil B. Der am Teil 7 angeordnete Sensor 14 erfasst
eine Erwärmung
gemäß der Kurve 111. Wenn
sich der Thermostat bei Punkt A auslöst, hat der Thermoblock zwar
keine gleichmäßige Temperatur,
weist jedoch Abschnitte mit der hohen, ursprünglichen Solltemperatur auf,
wodurch es möglich
ist, dass ein zu diesem Zeitpunkt zubereiteter Kaffee ausreichend
warm ist. Wenn der Benutzer ein wenig wartet, ändert die Regulierung die Solltemperatur
je nach Gleichmäßigkeit
der Thermoblocktemperatur, so dass eine Wärmeaustausch mit dem Wasser
mit der gleichen Energieübertragung
ausgeführt
werden kann. Der Benutzer kann jederzeit auf den Schalter 19 drücken, so
dass das in dem Filterhalter 11 enthaltene Pulver komprimiert
wird, und anschließend
mit dem gleichen Schalter 19 das Zubereiten eines Kaffees
anfordern. Da der Wärmeaustausch
identisch ist, ist in jedem Fall die Temperatur des Entnahmewassers
und die des Kaffees konstant und optimal.
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Bei
einer weiteren Variante weist die Kaffeemaschine keinen Zylinder
zur Komprimierung des Pulvers auf, doch die Temperaturregulierung
und ihre Funktionsweise sind identisch.