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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Gerät nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
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Ein solches Gerät ist aus dem japanische Abstrakt
unter der Veröffentlichungsnummer 03012112
mit Bezug auf die japanische Patentanmeldung JP-A-1 148 023 bekannt.
Diese Publikation offenbart ein Gerät mit einem Kaltwasserbehälter zur Speicherung
unerhitzten Wassers und einen Heißwasserspeicher zur Speicherung
erhitzten Wassers, wobei eine Leitung mit dem Kaltwasserbehälter verbunden
ist, die in den Heißwasserspeicher
mündet und
wobei ein Heizelement in diese Leitung eingefügt ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich insbesondere auf ein Gerät
zur Erhitzung von Wasser, das für
die Zubereitung von heißen
Getränken
gedacht ist. Solche Geräte
sind in Form eines Speichers bekannt, in welchen ein Heizelement
eingefügt ist
und mit dem ein Zapfhahn verbunden ist. Das bekannte Gerät wird mit
einer bestimmten Menge kalten Wassers befüllt, welches auf die gewünschte Temperatur
erhitzt wird, worauf ein Lichtsignal anzeigt, dass das Wasser die
gewünschte
Temperatur erreicht hat und Warmwasser abgezogen werden kann. Wenn ein
gewisser minimaler Wasserpegel in dem Tank erreicht wird, kann das
Abzapfen nicht mehr stattfinden und der Tank sollte erneut befüllt werden,
woraufhin man warten muss, bis das Wasser in dem Speicher die gewünschte Temperatur
erreicht hat. Daher sorgt das bekannte Gerät für chargeweise Erhitzung einer speziellen
Wassermenge. Die Nachteile sind, dass während der Erhitzung der chargeweise
eingeführten Wassermenge
in den Speicher kein Wasser der erwünschten Endtemperatur gezapft
werden kann, und dass es eine relativ lange Warteperiode gibt.
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Zur Überwindung dieses Nachteils
sind bereits Geräte
mit einem Speicher bekannt, bei welchen ein Heizelement und ein
Zapfhahn aufgenommen werden, wobei der Speicher mit einer Wasserzufuhr verbunden
ist und der Wasserpegel in dem Speicher im Wesentlichen konstant
gehalten wird. Wenn in einem solchen Gerät Wasser gezapft wird, wird
der Speicher nachgefüllt,
bis der gewünschte
Wasserpegel erreicht wird. Nachteile des bekannten Gerätes sind
die lange anfängliche
Warteperiode und die Tatsache, dass wenn viel Wasser aufeinanderfolgend gezapft
wird, die Temperatur des Wassers in dem Speicher als Folge des Nachströmens kalten
Wassers abfällt.
Generell ist die Leistung des Heizelements ungenügend, das nachgefüllte Kaltwasser schnell
genug aufzuheizen, so dass die Temperatur des Wassers in dem Speicher
nicht innerhalb eines Temperaturbereichs von ± 3°C bis 4°C konstant gehalten werden kann.
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Eine Zielrichtung der Erfindung liegt
in der Schaffung eines Geräts
zur Erhitzung von Wasser für die
Zubereitung von heißen
Getränken
ohne die zuvor erwähnten
Nachteile der bekannten Geräte,
d. h. ein Gerät
mit einer sehr kurzen anfänglichen
Warteperiode, von dem Wasser mit einer sehr konstanten Temperatur
gezapft werden kann und welches während des Zapfens nachbefüllbar ist,
ohne die Temperatur des Wassers in dem Heißwasserspeicher zu beeinträchtigen.
Eine weitere Zielrichtung der Erfindung besteht darin, dass nach
der Entkalkung das Wasser, welches den Entkalker enthält, gänzlich aus dem
Gerät entfernt
werden kann, ohne dass das Gerät
gekippt oder sonstwie für
diesen Zweck manipuliert werden braucht.
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Zu diesem Zweck ist das Gerät gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert.
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Natürlich verhindert ein Überströmrohr, dass der
Heißwasserspeicher überfließt. Zusätzlich kann mit
einem solchen abnehmbaren Überströmrohr die Auslassöffnung freigemacht
werden, indem das Überströmrohr abgenommen
wird, wodurch der Heißwasserspeicher
vollständig
entleert werden kann, da die Auslassöffnung an der untersten Stelle des
Heißwasserspeichers
gelegen ist. Dies ist wichtig, wenn der Heißwasserspeicher entkalkt wird
oder während
einer längeren
Zeit nicht benutz wird. Das den Entkalker enthaltende Wasser kann
dann gänzlich
von dem Gerät
entfernt werden, ohne dass das Gerät gekippt oder sonstwie für diesen
Zweck manipuliert werden braucht.
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In einem solchen Gerät wird der
Heißwasserspeicher
mit Wasser befüllt,
das in einem Durchflusserhitzerelement erhitzt wird, so dass das
Nachfüllen des
Heißwasserspeichers
nicht die Temperatur des Wassers beeinträchtigt, das bereits in dem
Heißwasserspeicher
vorhanden ist. Die Befüllung
des Kaltwasserbehälters
kann chargeweise erfolgen, ohne dass zeitweise kein Heißwasser
abgezapft werden könnte,
weil die zugeführte
Wassercharge noch nicht auf die gewünschte Temperatur erhitzt worden
ist. Das Temperaturaufrechterhaltungselement in dem Heißwasserspeicher
braucht nur eine geringe Leistung aufzuweisen, da dieses Element
nur dafür
gedacht ist, die Temperatur des Wassers in dem Heißwasserspeicher
aufrechtzuerhalten.
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Mit einem Gerät der Ausbildung gemäß Erfindung
können
ungefähr
25 Liter Heißwasser
produziert werden, deren Temperatur minimal 90°C und maximal 97°C beträgt, wobei
die Leistung des Durchflussheizelements und des Temperaturaufrechterhaltungselements
zusammen so sind, dass das Gerät an
eine einphasige elektrische Verbindung angeschlossen werden kann.
Daher kann eine stündliche Leistung
von ungefähr
200 Tassen heißen
Wassers realisiert werden.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil, der
mit dem Gerät
gemäß der Erfindung
erzielbar ist, besteht darin, dass das heiße Wasser der erwünschten
Temperatur immer erhalten werden kann, selbst wenn der Wasserpegel
in dem Heißwasserspeicher
unter den Pegel der Abzapfstelle abgesunken ist. Solange Kaltwasser
in dem Kaltwasserbehälter
vorhanden ist, wird nach alledem Heißwasser der gewünschten Temperatur
mittels des Durchflusserhitzerelements nachgefüllt. Wenn daher der Zapfhahn
für längere Zeit
voll geöffnet
ist, wird Heißwasser
im Lauf der Zeit von dem Zapfhahn mit einer Stromrate entsprechend der
Durchflussrate strömen,
wie von dem Durchflussheizelement vorgegeben.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung
umfasst der Kaltwasserspeicher eine Überströmleitung. Diese Überströmleitung
verhindert, dass der Kaltwasserspeicher überfließt.
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Um zu verhindern, dass Wasser während des
normalen Gebrauchs durch die Auslassöffnung leckt, weist das Überströmrohr des
Heißwasserspeichers
einen Auslassstopfen auf, durch welchen sich ein Auslasskanal erstreckt,
wobei der Auslassstopfen in der Auslassöffnung angepasst aufgenommen
wird, an der eine Auslassleitung angeschlossen ist.
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Falls gewünscht kann das Gerät zur Erhitzung
von Wasser, das für
die Zubereitung von heißen Getränken dienen
soll, mit einer Kaffeemaschine kombiniert werden, der einen zweiten
Kaltwasserspeicher mit einer zweiten Auslassöffnung umfasst, in welcher
ein zweiter Durchflusserhitzer aufgenommen wird. Die zweite Auslassleitung
mündet
oberhalb eines Kaffeefilterhalters, der eine Extraktabgabeöffnung aufweist,
die in einen Kaffeetopf mündet. Die
Steuerung des Geräts
ist derart ausgelegt, dass in jedem Fall nur ein einziges Durchflussheizelement eingeschaltet
ist, wobei dem zweiten Durchflussheizelement, das zur Bildung von
Heißwasser
für Kaffee dient,
Priorität
vor dem Durchflussheizelement gegeben wird, das für Auffüllen des
Heißwasserspeichers dient.
Dies verhindert, dass zu viel Leistung vom elektrischen Netz abgezogen
wird, wenn der Teilbereich „Kaffeezubereitung" und der Teilbereich „Heißwasserzubereitung" gleichzeitig eingeschaltet.
sind. Diese Prioritätsregelung
ermöglicht
den Anschluss des Geräts
an eine öffentliche
einphasige elektrische Steckdose. Es wird bemerkt, dass das kombinierte Gerät der Kaffeezubereitung
und der Heißwasserzubereitung
mit Anschluss an das dreiphasige öffentliche Netz eine mögliche Ausführungsform
gemäß der Erfindung
darstellt, wobei beide Gebrauchsmöglichkeiten gleichzeitig eingeschaltet
sein können.
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Es wird bemerkt, dass die zuvor erwähnte japanische
Patentanmeldung JP-A-1,148,023 ein Gerät gänzlich unterschiedlicher Art
von dem Gerät
gemäß der Erfindung
darstellt. Das Gerät
gemäß der Erfindung
dient zur Erzeugung von heißem
Zapfwasser, während
das Gerät
nach dem japanischen Abstrakt zur Herstellung von Kaffee dient.
Das Gerät
gemäß der Erfindung
ist eine Einrichtung, bei der heißes Zapfwasser jederzeit verfügbar ist.
Zu diesem Zweck umfasst der Heißwasserbehälter einen
Zapfhahn, um Wasser abzuzapfen.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind
in den abhängigen
Ansprüchen
enthalten und werden auf der Basis einer beispielhaften Ausführungsform
mit Bezug auf die Zeichnung näher
erläutert.
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Die Zeichnung zeigt schematisch eine
exemplarische Ausführungsform,
bei der das Gehäuse
der Behälter
zum Zwecke der Klarheit fortgelassen worden sind.
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Die Vorrichtung 1 zur Erhitzung
des Wassers ist für
die Zubereitung von heißen
Getränken
vorgesehen und umfasst einen Kaltwasserbehälter 2 zur Speicherung
unerhitzten Wassers und einen Heißwasserspeicher 3 zur
Speicherung erhitzten Wassers. In dem Heißwasserspeicher 3 ist
ein Temperaturaufrechterhaltungselement 4 enthalten. Der
Heißwasserspeicher 3 umfasst
einen Zapfhahn 5. Mit dem Kaltwasserbehälter 2 verbunden ist
eine Leitung 6, die in den Heißwasserspeicher 3 einmündet. Im
vorliegenden Fall mündet
die Leitung 6 in den Heißwasserspeicher 3 mittels
eines Übergangs 6a.
In der Leitung 6 ist ein Durchflussheizelement 7 einbezogen. Ein
solches Durchflussheizelement 7 ist an sich zur Erhitzung
von Wasser zu Zwecken der Kaffeezubereitung bekannt. Es umfasst
ein generell zylindrisches Gehäuse,
um das eine elektrische Leitung in Windungen gelegt ist, welche
heiß werden,
wenn elektrische Spannung angelegt wird. Infolgedessen wird das
Wasser in dem Durchflussheizelement erhitzt und beginnt zu kochen,
wodurch Dampfblasen gebildet werden und der Druck in dem zylindrischen Gehäuse ansteigt.
Das in dem Durchflussheizelement 7 befindliche Wasser sucht einen
Auslass geringsten Widerstandes und wählt deshalb das Übergangsrohrstück 6,
welches von dem Durchflussheizelement 7 zum Heißwasserbehälter 3 führt.
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Das Übergangsrohrstück 6 mündet über dem Übergang 6a in
den Heißwasserspeicher 3 in
einer Höhe
oberhalb des maximalen Wasserpegels in dem Heißwasserbehälter 3 ein. In dem
Kaltwasserbehälter 2 ist
der Einlass in das Übergangsrohr 6 an der
niedrigsten Stelle des Kaltwasserbehälters 2 gelegen. Deshalb
ist der Wasserdruck auf der Einlassseite des Übergangsrohres 6 immer
höher als
an der Ausgangsseite des Übergangsrohres 6,
so dass wenn das Durchflussheizelement 7 eingeschaltet wird,
das gesamte in dem Kaltwasserbehälter 2 sich befindliche
Wasser in den Heißwasserspeicher 3 über das
Durchflussheizelement 7 und das Übergangsrohr 6 gelangt.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen
sowohl der Kaltwasserbehälter 2 als
auch der Heißwasserspeicher 3 jeweils
ein Überflussrohr 8 bzw. 9 auf.
Das Überflussrohr 9 in
dem Heißwasserspeicher 3 wird
entfernbar in einer Auslassöffnung 10 aufgenommen,
die im Wesentlichen an der niedrigsten Stelle des Heißwasserspeichers 3 gelegen
ist. Zu diesem Zweck weist das Überströmrohr 9 des
Heißwasserspeichers 3 einen
Auslassstopfen 11 auf, durch den sich ein Auslasskanal
erstreckt. Der Auslassstopfen 11 wird in eingepasster Weise
in der Auslassöffnung 10 aufgenommen.
Mit der Auslassöffnung 10 verbunden
ist eine Auslassleitung 12, um den Heißwasserspeicher 3 vollständig zu
entleeren. Diese vollständige
Entleerung ist insbesondere dann wichtig, wenn der Heißwasserspeicher 3 mittels
Chemikalien entkalkt worden ist. Das Wasser enthält dann Entkalkungsmittel,
das aus dem Heißwasserbehälter dadurch
entfernt werden kann, dass das abnehmbare Überströmrohr 9 entfernt wird,
so dass das Wasser aus dem Heißwasserbehälter 3 über die
Auslassleitung 12 abströmt.
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Der Heißwasserspeicher 3 umfasst
vorzugsweise einen entfernbaren Deckel 13 aus einem Material
mit hohem thermischem Leitfähigkeitskoeffizienten,
um die Bildung von Kondenswasser zu verhindern oder zu vermeiden.
Der abnehmbare Deckel 13 könnten vorzugsweise aus rostfreiem
Stahl hergestellt werden und wegen dessen guter thermischer Leitung
nimmt er ziemlich schnell eine hohe Temperatur an, so dass die Kondensbildung
am Deckel 13 minimal ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird darüber
hinaus noch ein Deckel 14 vorgesehen, der sich in offener
Stellung über
der Oberseite des Heißwasserspeichers 3 und
des Kaltwasserbehälters 2 erstreckt.
Mindestens an der Stelle des Heißwasserspeichers 3 ist
der Deckel 14 mit Belüftungsbohrungen 15 versehen.
Solche Belüftungsöffnungen 15 sorgen
für eine
Luftzirkulation unter dem Deckel und verhindern so die Kondensation
unter dem Deckel. Es versteht sich, dass auch zwei getrennte Deckel 14 möglich sind,
wobei der eine Deckel den Kaltwasserbehälter 12 und der andere
Deckel den Heißwasserbehälter 3 abdecken.
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Die Füllung des Kaltwasserbehälters kann von
Hand und chargenweise erfolgen, jedoch ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine unterschiedliche Lösung
gewählt
worden. Der Kaltwasserbehälter 2 ist
mit einer Füllleitung 16 verbunden,
die mit dem öffentlichen
Wasserversorgungssystem verbindbar ist. In dem Kaltwasserbehälter 2 sind
ein erster Sensor 17 für
minimalen Wasserpegel und ein zweiter Sensor 18 für maximalen
Wasserpegel vorgesehen. Die Sensoren 17 und 18 sind
mit einer Steuerung 19 verbunden. In der Füllleitung 16 einbezogen
ist ein steuerbares Sperrventil 20, das mit der Steuerung 19 verbunden
ist und in Abhängigkeit
von dem von den Sensoren 17 und 18 festgestellten
Wasserpegel geöffnet
und geschlossen wird. Wenn durch den ersten Sensor 17 festgestellt
wird, dass der Wasserpegel in dem Kaltwasserbehälter 2 unter den minimalen
Wasserpegel absinkt, wird das Sperrventil 20 durch die Regelsteuerung 19 geöffnet, bis
der zweite Sensor 18 anzeigt, dass der Wasserpegel in dem
Kaltwasserbehälter 2 seinen
maximalen Stand erreicht hat.
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An unterster Stelle des Kaltwasserbehälter 2 ist
ein Schwimmer 21 angeordnet, der mit der Regelsteuerung 19 in
Verbindung steht, die auch mit dem Durchflussheizelement 7 verbunden
ist. Der Schwimmer 21 ist zur Lieferung eines Signals an
die Regelsteuerung 19 eingerichtet, wenn der Wasserpegel
in dem Kaltwasserbehälter 2 unter
einen speziellen minimalen Pegel absinkt. Die Regelsteuerung 19 ist
dafür eingerichtet,
das Durchflussheizelement 7 beim Empfang dieses Signals
abzuschalten. Dies verhindert die Überhitzung des Durchflussheizelementes 7 im
Falle dass das Durchflussheizelement 7 unter elektrischer
Spannung bleibt, während
zu erhitzendes Wasser nicht weiter zugegen ist. Dies ist eine Situation,
die im Falle einer von Hand zu füllenden
Ausführungsform
vorkommen könnte.
Es wird bemerkt, dass diese Sicherung auch durch den zweiten Sensor 17 realisiert
werden könnte,
wobei dann der Schwimmer 21 weggelassen werden kann. Daher
ist der Schwimmer 21 insbesondere notwendig, wenn der Kaltwasserbehälter 2 von
Hand gefüllt
wird. Demgemäß ist das
gezeigte Ausführungsbeispiel
zur Füllung
des Kaltwasserbehälters 2 von
Hand als auch automatisch geeignet.
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Der Heißwassersbehälter 3 umfasst einen dritten
Sensor 22 für
den minimalen Wasserpegel, einen vierten Sensor 23 für den maximalen
Wasserpegel und einen fünften
Sensor 24, wobei ein Wasserpegel festgestellt wird, oberhalb
welchem das Zapfen von Warmwasser möglich ist. In dem Heißwasserbehälter 3 ist
auch ein Temperatursensor 25 vorgesehen, der unterhalb
dem Pegel angeordnet ist, bei dem der fünfte Sensor 24 vorgesehen
ist. Die Sensoren 22, 23, 24 und 25 sind
sämtliche
mit einer Regelsteuerung 26 verbunden, die das Temperaturaufrechterhaltungselement 4 in
Abhängigkeit
von unter anderem dem vom Temperatursensor 25 gelieferten Temperatursignal
ein- und ausschaltet. Die Regelsteuerung 26 schaltet das
Durchflussheizelement 7 ein, wenn der Wasserpegel in dem
Heißwasserbehälter 3 unterhalb
des Pegels des vierten Sensors 23 abfällt und schaltet ein Lichtsignal
ein oder aus, wenn der Wasserpegel jeweils oberhalb oder unterhalb
des Pegels bzw. umgekehrt des fünften
Sensors 24 steht. Es versteht sich, dass auch zwei Lichtsignale
möglich sind,
wobei ein Signallicht brennt und das andere aus ist, wenn der Wasserpegel
unterhalb des Pegels des fünften
Sensors 24 steht und andererseits wiederum, wenn der Wasserpegel
oberhalb des Pegels des fünften
Sensors 24 ansteigt. Es versteht sich auch, dass die Regelsteuerung 26,
welche das Durchflussheizelement ein- und ausschaltet, mit der Regelsteuerung 19 kombiniert
werden kann, welche den Wasserpegel in dem Kaltwasserbehälter 2 regelt.
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Die Regelsteuerung 26 ist
darüber
hinaus dafür
eingerichtet, das Temperaturaufrechterhaltungselement 4 ein-
und auszuschalten, so dass das Wasser in dem Heißwasserspeicher 3 eine
Temperatur zwischen ungefähr
90°C und
ungefähr
97°C aufweist.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann
das Gerät
mit einer Kaffeemaschine einer an sich bekannten Ausbildung kombiniert
werden. Eine solche Kaffeemaschine ist generell mit einem Kaltwasserbehälter ausgestattet,
der eine Auslassleitung mit einem darin einbezogenen Durchflusserhitzer umfasst.
Die Auslassleitung mündet
oberhalb eines Kaffeefilterhalters, der eine Extraktauslassöffnung in einem
Kaffeetopf umfasst. Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung kann die Steuerung eines solchen kombinierten
Geräts
so ausgelegt werden, dass in jedem Fall nur ein Durchflusserhitzer
eingeschaltet wird, während
der zweite Durchflusserhitzer, vorgesehen zur Zubereitung von Heißwasser
für Kaffee, Priorität über den
Durchflusserhitzer 7 gegeben wird, der zur Füllung des
Heißwasserspeichers 3 dient.
Auf diese Weise kann während
der Zubereitung von Heißwasser
trotzdem Kaffee hergestellt werden und es ist nicht notwendig, zu
warten, bis der Heißwasserbehälter 3 gänzlich mit
Warmwasser gefüllt
ist.
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Eine derartige Regelung ist notwendig,
um es dem kombinierten Gerät
zu ermöglichen,
an eine einphasige elektrische Leitung des öffentlichen Netzes angeschlossen
zu werden. Die Durchflussheizelemente haben beispielsweise eine
Leistung von 2200 W und das Temperaturaufrechterhaltungselement 4 hat
beispielsweise eine Leistung von 450 W. Falls erwünscht, kann
das Gerät
ferner eine oder zwei Heizplatten umfassen, auf welchen Kaffeepötte abgestellt
werden können.
Die für
solche Heizplatten erforderliche Leistung beträgt beispielsweise 80 W. Für eine derartige
Ausführungsform
beträgt
die maximale Leistung, die von dem elektrischen Netz abgezogen wird,
2810 W, was im Falle einer Spannung von 220 V zu einem Strom von
12,7 A führt.
Bei einem Gerät
dieser Auslegung können ungefähr 25 Liter
heißen
Wassers pro Stunde gezapft werden.
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Es wird bemerkt, dass in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
der Zapfhahn 5 an der Endfläche des Geräts angebracht ist. Die Bedienungsmittel, beispielsweise
ein Ein-/Ausschalter, wird ebenfalls an dieser Seite angebracht.
Es versteht sich, dass der Zapfhahn und die Bedienungsmittel auch
an einer Längsseite
des Geräts
angebracht sein können. Beim
Verkauf des Geräts
kann der voraussichtliche Nutzer die Art wählen, die ihm oder ihr wegen
des verfügbaren
Raums und der optimalen Stellung des Geräts innerhalb des Raums am besten
passt.
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Es versteht sich, dass die Erfindung
nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt ist,
sondern dass zahlreiche Modifikationen innerhalb des Rahmenwerks
der Erfindung möglich
sind.