NL9100868A - Koffiezetapparaat. - Google Patents

Description

Titel: Koffiezetapparaat

De uitvinding heeft betrekking op een koffiezetaparaat, en meer in het bijzonder op een koffiezetaparaat omvattende: een waterreservoir; een eerste verwarmingsorgaan voor het toevoeren van warmte naar het water in het waterreservoir; middelen om het verwarmde water te voeren naar een houder voor koffiepoeder; een pot voor het ontvangen van water dat het koffiepoeder is gepasseerd; en een tweede verwarmingsorgaan voor het toevoeren van warmte naar de genoemde pot.

Een dergelijk koffiezetapparaat is algemeen bekend.

Bij het zetten van koffie is het gewenst dat de koffie na het zetten een temperatuur heeft tussen ongeveer 80 en 85 °C. Hoewel, afhankelijk van specifieke gebruikerswensen, de werkelijk gewenste temperatuur zich hoger of lager in genoemd temperatuurgebied kan bevinden, en een geringe afwijking van de daadwerkelijk bereikte temperatuur ten opzichte van de gewenste waarde toelaatbaar is, geldt in het algemeen dat een afwijking naar beneden leidt tot koude koffie hetgeen als onaangenaam wordt ervaren, terwijl een afwijking naar boven leidt tot het tot ontwikkeling komen van ongewenste smaakcomponenten van de koffie en dus beslist moet worden vermeden.

Door een geschikte keuze van het vermogen van het tweede verwarmingsorgaan, in het hiernavolgende ook aangeduid als "warmhoudorgaan", is het mogelijk gebleken koffiezetapparaten te vervaardigen die, wanneer hun maximale capaciteit wordt gebruikt, voldoen aan bovengenoemd criterium. De specifieke waarde van het vermogen van het warmhoudorgaan is dan onder meer afhankelijk van de maximale capaciteit en van de precieze waarde van de gewenste temperatuur. Met de uitdrukking "maximale capaciteit" wordt hier bedoeld de maximale hoeveelheid water, uitgedrukt in "aantal koppen koffie", die het koffiezetapparaat tijdens een zetcyclus kan verwerken.

Veelal wordt in een gebruikssituatie een koffiezetapparaat gebruikt voor minder dan de maximale capaciteit. Dit komt vooral voor bij huishoudelijk gebruik van het koffiezetapparaat in een één- of tweepersoons huishouden en/of kleine gezinnen. In een twee-persoons huishouden kan bijvoorbeeld een koffiezetapparaat worden gebruikt met een maximale capaciteit van twaalf koppen, maar normaliter wordt voor eigen gebruik het koffiezetapparaat gebruikt voor het zetten van bijvoorbeeld vier of zes koppen koffie. Gebleken is, dat dan in de praktijk de gezette koffie niet de gewenste, optimale temperatuur heeft. Dit komt voornamelijk omdat aan het begin van het zet-proces de koffiepot koud is en deze dus moet worden opgewarmd door het tweede verwarmingsorgaan. Bij het zetten van minder koppen koffie dan de maximale capaciteit is het zetproces eerder voltooid, zodat het tweede verwarmingsorgaan minder tijd heeft gehad om de koffiepot te verwarmen. Daarbij komt, dat de relatief koude koffiepot in aanraking is met relatief weinig koffiedrank, en dus een relatief grote invloed heeft op de koffietemperatuur.

Op zich zou dit probleem verminderd kunnen worden door het tweede verwarmingsorgaan een hoger vermogen te geven. Dit leidt echter in de praktijk, bijvoorbeeld wanneer het koffiezetapparaat wordt gebruikt voor zijn maximale capaciteit, maar ook wanneer het genoemde verwarmingsorgaan wordt gebruikt om reeds gezette koffie warm te houden, tot koffie met een te hoge temperatuur, hetgeen, zoals in het voorgaande is vermeld, bijzonder ongewenst is.

De uitvinding beoogt de bovengenoemde problemen op te lossen. Meer in het bijzonder beoogt de uitvinding een koffiezetapparaat te verschaffen dat in staat is de koffie de gewenste temperatuur te geven, zowel wanneer het koffiezetapparaat wordt gebruikt voor zijn maximale capaciteit als wanneer het koffiezetapparaat wordt gebruikt voor minder dan zijn maximale capaciteit.

Daartoe is een koffiezetapparaat van de bovengenoemde soort volgens de uitvinding zodanig uitgevoerd, dat het verwarmingsvermogen van het tweede verwarmingsorgaan instel baar is in afhankelijkheid van enerzijds de bedrijfsfase van het koffiezetapparaat, en anderzijds de bedrijfshoeveelheid van het koffiezetapparaat.

In het hiernavolgende zal de uitvinding nader worden verduidelijkt door beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen van het koffiezetapparaat volgens de uitvinding, onder verwijzing naar de tekening. Hierin toont: figuur 1 schematisch de opbouw van een koffiezetapparaat; figuur 2 een elektrisch schakelschema van een bekend koffiezetapparaat; figuur 3 een elektrisch principeschema van een koffiezetapparaat volgens de uitvinding; en de figuren 4-9 voorkeursuitvoeringsvormen van een koffiezetapparaat volgens de uitvinding.

In figuur 1 is een koffiezetapparaat in zijn algemeenheid aangeduid met het verwijzingscijfer 1. Het koffiezetapparaat 1 omvat een behuizing 2 waarin de diverse elektrische componenten zijn opgenomen, en die een waterreservoir 3 omvat voor het opnemen van water. Het reservoir 3 is doorzichtig, en kan zijn voorzien van een schaalverdeling 4 om de in het reservoir 3 te brengen hoeveelheid water af te meten. Voorts is aan de behuizing 2 een tafel 5 bevestigd voor het daarop plaatsen van een koffiepot 6. In de behuizing bevindt zich een eerste verwarmingsorgaan 21 om water te verhitten, ook wel aangeduid als "kookorgaan", en in de tafel 5 bevindt zich een tweede verwarmingsorgaan 22 om warmte toe te voeren naar de pot 6. Voorts is aan de behuizing 2 een bedieningspaneel 7 bevestigd, dat is voorzien van onder meer een hoofdschakelaar 8.

Tijdens het bedrijf van het koffiezetapparaat 1 plaatst een gebruiker een lege pot 6 op de tafel 5, en op de pot 6 wordt een filterhouder 9 geplaatst waarin zich een koffiefilter, doorgaans van papier, en een afgemeten hoeveelheid koffiepoeder bevindt. Iri het reservoir 3 wordt een hoeveelheid water gebracht die correspondeert met de hoeveelheid te zetten koffiedrank, en door de aansluitingen 20 (figuur 2) te verbinden met een elektrische spanningsbron, bijvoorbeeld 220 V AC, en het inschakelen van de hoofdschakelaar 8, wordt het koffiezetapparaat 1 in bedrijf gesteld. Daardoor zal het in de tafel 5 aanwezige warmhoudorgaan 22 worden voorzien van elektrische energie om de pot 6 te verwarmen, en het eerste verwarmingsorgaan 21 zal water uit het reservoir 3 verwarmen, waarbij stoombellen ontstaan die het hete water door een pijp 10 tot boven het koffiefilter 9 stuwen, waar het hete water uit een uitstroomopening 11 óp de koffiepoeder stroomt en uiteindelijk als koffiedrank in de pot 6 terechtkomt.

Wanneer al het water uit het reservoir 3 is verbruikt, wordt dit gedetecteerd door een wateraanwezigheidsdetector 23, bijvoorbeeld een vlotter, welke wateraanwezigheidsdetector 23 in respons op het detecteren van de afwezigheid van water het kookorgaan 21 uitschakelt. Het in de tafel 5 aanwezige warmhoudorgaan 22 blijft ingeschakeld om de in de pot 6 aanwezige koffiedrank warm te houden (warmhoud-functie).

Bij een bepaald vermogen van het kookorgaan duurt het zetproces, dat wil zeggen het water uit het reservoir 3 koken en tot koffiedrank vormen, een bepaalde tijd die afhangt van de hoeveelheid water die initieel in het reservoir 3 was gebracht. Wanneer de maximale capaciteit van het koffiezetapparaat 1 wordt aangeduid met M, waarbij M in een praktisch voorbeeld bijvoorbeeld de waarde van 12 koppen heeft, kan de genoemde zetproces-tijd voor het zetten van M koppen koffie worden aangeduid met tM· De zetproces-tijd voor het zetten van N koppen koffie, met 1 < N < M, kan worden aangeduid met tm, waarbij bij benadering zal gelden tjj = tji'N/M.

De temperatuur T die de koffiedrank direct na afloop van het zetproces heeft, wordt voornamelijk bepaald door de volgende factoren: 1) de temperatuur van het uit de uitstroomopening 11 stromende water. Deze temperatuur zal in het hiernavolgende als constant worden beschouwd, waarbij de precieze waarde gekozen is in afhankelijkheid van de samenstelling van het te gebruiken koffiepoeder, en bijvoorbeeld 95 °C bedraagt.

2) de initiële temperatuur van de filterhouder 9. Hoe kouder de filterhouder 9, des te meer zal het water worden afgekoeld.

3) de initiële temperatuur van de koffiepot 6. Hoe kouder de koffiepot 6, des te meer zal het water worden afgekoeld.

4) de hoeveelheid door het warmhoudorgaan 22 aan de koffiepot 6 toegevoerde warmte Q, welke benaderd kan worden door Qn = tn*P, waarbij met P het thermisch vermogen van het warmhoudorgaan 22 is aangeduid, dat in het hiernavolgende ter wille van de eenvoud wordt verondersteld gelijk te zijn aan het elektrisch opgenomen vermogen.

5) de initiële temperatuur van het water in het reservoir 3. Hoe kouder het water, des te langer duurt het voordat het door het kookorgaan 21 in voldoende mate is opgewarmd, en dus heeft het warmhoudorgaan 22 meer warmte kunnen toevoeren aan de koffiepot 6.

Uitgaande van een bepaalde te verwachten initiële temperatuur van de filterhouder 9 en de koffiepot 6 (kamertemperatuur, ongeveer 20 °C), en van een bepaalde te verwachten initiële temperatuur van het water in het reservoir 3 (ongeveer 10 °C), is bij een bekend koffiezetapparaat het vermogen P zodanig gekozen, dat Tm een gewenste temperatuur zo goed mogelijk benadert. In een uitvoeringsvorm is dit vermogen P ongeveer 64 W.

Het zal duidelijk zijn dat in de bovengeschetste situatie de bij het zetten van N koppen koffie bereikte temperatuur Tn lager zal zijn dan Tm, omdat enerzijds Qn minder zal zijn dan Qm volgens de benaderende formule Qn/Qm = tN/tMr terwijl anderzijds de initiële temperatuur van de filterhouder 9 en de koffiepot 6 een grotere invloed heeft op de geringere hoeveelheid water.

Voorts zal het duidelijk zijn dat, zolang het koffiezetapparaat 1 is ingeschakeld, het door het warmhoudorgaan 22 ten behoeve van de warmhoud-functie afgegeven vermogen gelijk is aan P, welk vermogen geschikt is om de maximale hoeveelheid koffiedrank van het koffiezetapparaat 1 op de gewenste temperatuur te houden. Wanneer echter de gezette hoeveelheid koffiedrank minder is dan de maximale hoeveelheid, is het vermogen P groter dan nodig is om deze hoeveelheid op de gewenste temperatuur te houden, en bestaat het gevaar dat de warm te houden koffiedrank te heet wordt, hetgeen bijzonder ongewenst is, zoals reeds is vermeld.

Wanneer de te zetten hoeveelheid koffie minder is dan de maximale capaciteit van het koffiezetapparaat, kan derhalve samenvattend gesteld worden, dat er tijdens de zetfase behoefte bestaat aan een verwarmingsvermogen groter dan P, en dat er tijdens de warmhoudfase een behoefte bestaat aan een verwarmingsvermogen kleiner dan P.

Figuur 3 toont een voorbeeld van een elektrisch schakelschema van een koffiezetapparaat volgens de uitvinding, waarin aan de bovenstaande behoefte tegemoet is gekomen. Daarbij wordt het door het tweede verwarmingsorgaan 22 afgegeven vermogen gekozen in afhankelijkheid van enerzijds de bedrijfs-fase van het koffiezetapparaat, en anderzijds de bedrijfs-hoeveelheid van het koffiezetapparaat, zodanig dat direct na het zetten de koffie steeds de gewenste temperatuur heeft. Hierbij wordt met de uitdrukking "bedrijfsfase" de zet-fase respectievelijk de warmhoudfase bedoeld, en wordt met de uitdrukking "bedrijfshoeveelheid" de hoeveelheid te zetten koffiedrank bedoeld.

Daartoe is het tweede verwarmingsorgaan 22 gekoppeld met een schakelketen 32 die is ingericht om het vermogen van het tweede verwarmingsorgaan 22 te schakelen. De schakelketen 32 is gekoppeld met de wateraanwezigheidsdetector 23 om informatie met betrekking tot de bedrijfstoestand te ontvangen.

Voorts is de schakelketen 32 gekoppeld met een keuzeorgaan 31 waardoor de gebruiker aan de schakelketen 32 informatie met betrekking tot het aantal te zetten koppen koffie verschaft.

Desgewenst kan het keuzeorgaan 31 door de gebruiker worden ingesteld met een nauwkeurigheid van één kop, dat wil zeggen de gebruiker geeft nauwkeurig aan voor hoeveel koppen koffie hij water in het reservoir 3 heeft gedaan. Het keuzeorgaan 31 kan daartoe een toetsenbord omvatten, of een schuifweerstand waarvan de loper langs een schaalverdeling wordt ingesteld. De schakelketen 32 kan dan zijn ingericht om het tweede verwarmingsorgaan 22 te bedrijven bij 2M afzonderlijke vermogenstoestanden, waarbij M het maximaal aantal te zetten koppen koffie is. Het bedrijfsvermogen van het tweede verwarmingsorgaan 22 wordt daarbij in elk van de M mogelijke vermogenstoestanden in de zetfase zodanig ingesteld door de schakelketen 32, dat steeds direct na afloop van de zetfase de koffie zo goed mogelijk de gewenste temperatuur heeft, terwijl het bedrijfsvermogen van het tweede verwarmingsorgaan 22 in elk van de M mogelijke vermogenstoestanden in de warmhoudfase door de schakelketen 32 zodanig ingesteld wordt, dat steeds dit vermogen zo goed mogelijk geschikt is voor het warmhouden van de betreffende hoeveelheid koffie, zodanig dat enerzijds de koffie niet of nauwelijks afkoelt, terwijl anderzijds de koffie beslist niet te heet wordt.

In een uitvoeringsvorm bevat de schakelketen 32 een regeleenheid, bijvoorbeeld voorzien van een microprocessor, welke regeleenheid is ingericht voor het sturen van het vermogen van het tweede verwarmingsorgaan 22, bijvoorbeeld met behulp van een met fase-aansnijding werkende thyristoreenheid, zoals op zich bekend. Het tweede verwarmingsorgaan 22 kan daarbij één enkel verwarmingselement omvatten met een, bij een bepaald voedingsspanning, nominaal vermogen Pnom, en de regeleenheid kan daarbij zijn ingericht om het daadwerkelijk door het tweede verwarmingsorgaan 22 te leveren vermogen Pr door regeling van de aan het tweede verwarmingsorgaan 22 te verschaffen spanning en/of stroom. Aangezien de details voor een dergelijke vermogensregeling voor een deskundige op zich bekend zijn, zullen deze hier niet nader worden beschreven. Volstaan wordt met op te merken, dat de relatie tussen de ingangsgrootheden voor de regeleenheid (bedrijfsfase, bedrijfshoeveelheid) en de uitgangsgrootheid van de regeleenheid (het te leveren vermogen, respectievelijk de te leveren voedingsspanning of stuurspanning voor een thyristor) als tabel kan zijn opgeslagen in een niet-vluchtig geheμgen zoals een ROM of een EPROM.

Figuur 4 toont een voorbeeld van een uitvoeringsvariant waarbij de bovengenoemde regeleenheid is vervangen door een schakeleenheid. In de in figuur 4 weergegeven uitvoerings- variant omvat het tweede verwarmingsorgaan 22 één enkel verwarmingselement met een, bij een bepaalde voedingsspanning, nominaal vermogen Pnom, terwijl het daadwerkelijk te leveren vermogen wordt geregeld door de spanning over het tweede verwarmingsorgaan 22 in te stellen door het kiezen van voor-schakelweerstanden. Het keuzeorgaan 31 is in de weergegeven uitvoeringsvorm een twee-polige meerstandenschakelaar, waarbij het aantal standen overeenkomt met het aantal vermogenstoestanden in de zetfase respectievelijk in de warmhoudfase. Dit aantal is in het weergegeven voorbeeld gelijk aan 5, maar het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet tot dit aantal is beperkt.

Het tweede verwarmingsorgaan 22 is gekoppeld tussen een eerste voedingslijn 24 en de twee met elkaar verbonden schakelpolen 43 en 44 van de twee-polige meerstandenschakelaar 31. Een reeks voorschakelweerstanden 41χ, ... 4I5 is in serie met elkaar verbonden, waarbij één uiteinde van deze reeks via de wateraanwezigheidsdetector 23 is gekoppeld met de andere voedingslijn 25. Tussen twee naburige voorschakelweerstanden 41 is steeds een schakelcontact 45χ, ... 45s van de meerstandenschakelaar 31 gekoppeld, welke schakelcontacten 45 selectief kunnen worden verbonden met de schakelpool 43.

Voorts is een reeks voorschakelweerstanden 42χ, ... 42s in serie met elkaar verbonden, waarbij één uiteinde van deze reeks is verbonden met de andere voedingslijn 25. Tussen twee naburige voorschakelweerstanden 42 is steeds een schakelcontact 46i, ... 465 van de meerstandenschakelaar 31 gekoppeld, welke schakelcontacten 46 selectief kunnen worden verbonden met de schakelpool 44. Opgemerkt wordt nog, dat de meerstandenschakelaar 31 van het type is waarbij de schakelpolen 43 en 44 synchroon met elkaar worden verplaatst, zodat, wanneer de schakelpool 43 is verbonden met een bepaald schakelcontact 45χ, de schakelpool 44 is verbonden met het corresponderende schakelcontact 46i·

Tijdens de zetfase is het contact 23 gesloten. Uitgaande van de eerste voedingslijn 24 wordt dan voor de stroom door het tweede verwarmingsorgaan 22 een eerste stromingsbaan verschaft via de pool 43, het daarmee gekoppelde schakel-contact 45i, en de tussen dit schakelcontact 45i en de tweede voedingslijn 25 gekoppelde voorschakelweerstanden 41, en een tweede stromingsbaan is verschaft via de pool 44, het daarmee gekoppelde schakelcontact 46i, en de tussen dit schakelcontact 46i en de tweede voedingslijn 25 gekoppelde voorschakelweerstanden 42. De door het tweede verwarmingsorgaan 22 vloeiende stroom is gelijk aan de som van de stromen die vloeien door de beide genoemde stromingsbanen.

Tijdens de warmhoudfase is het contact 23 geopend, zodat alleen door de tweede stromingsbaan stroom vloeit.

De precieze waarden van de voorschakelweerstanden 41 en 42 zijn afhankelijk van de voedingsspanning, het nominaal vermogen van het tweede verwarmingsorgaan 22, en het in elke bedrijfssituatie gewenste vermogen, zoals voor een deskundige duidelijk zal zijn.

Figuur 5 toont een voorbeeld van een uitvoeringsvariant waarbij eveneens een schakeleenheid aanwezig is, maar waarbij geen voorschakelweerstanden aanwezig zijn, zodat geen vermogensverlies optreedt. Daarbij is het tweede verwarmingsorgaan 22 opgebouwd uit een aantal afzonderlijke verwarmingselementen 51 en 52 die door de schakeleenheid afzonderlijk kunnen worden ingeschakeld.

In de in figuur 5 weergegeven uitvoeringsvorm is het keuzeorgaan 31 gelijk aan de onder verwijzing naar figuur 4 besproken twee-polige meerstandenschakelaar, en is het aantal standen van deze schakelaar gelijk aan vijf. Het zal echter duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot dit aantal. In de praktijk kan dit aantal gelijk zijn aan een willekeurig gekozen getal tussen 2 en M, bij voorkeur een deler van M.

In de in figuur 5 weergegeven situatie zijn de schakel-polen 43 en 44 respectievelijk in contact gebracht met de schakelcontacten 45i en 46χ, zodat de verwarmingselementen 51χ en 52χ met één aansluiting daarvan via de schakelaar 31 zijn verbonden met de eerste voedingslijn 24. Het verwarmingselement 52χ is, evenals al de andere verwarmingselementen 52, met zijn andere aansluiting vast verbonden met de tweede voedingslijn 25, terwijl het verwarmingselement 51χ, evenals al de andere verwarmingselementen 51, met zijn andere aansluiting via de wateraanwezigheidsdetector 23 is gekoppeld met de tweede voedingslijn 25. Tijdens de zetfase is het contact 23 gesloten, en wordt door zowel het verwarmingselement 51i als het verwarmingselement 52χ warmte aan de pot 6 overgedragen. Daarbij is het aan de pot 6 overgedragen verwarmingsvermogen gelijk aan de som van de verwarmings-vermogens van de verwarmingselementen 51χ en 52χ. Tijdens de warmhoudfase is het contact 23 geopend, zodat alleen door het verwarmingselement 52χ warmte aan de pot 6 overgedragen wordt.

De precieze waarden van de vermogens van de verwarmingselementen 51 en 52 zijn afhankelijk van het in elke bedrijfssituatie gewenste vermogen, zoals voor een deskundige duidelijk zal zijn.

Hoewel bij de in het bovenstaande besproken schakelingen de voor warmhouden bestemde voorschakelweerstanden 42 respectievelijk verwarmingselementen 52 ook in de zetfase werkzaam zijn, is het ook mogelijk dat zij tijdens de zetfase zijn uitgeschakeld. Dit kan op eenvoudige wijze worden gerealiseerd door voor de wateraanwezigheidsdetector 23 een om-Schakelaar te kiezen, waarbij de vaste pool is verbonden met de tweede voedingslijn 25, één van de keuzepolen is verbonden met het kookorgaan 21 en de voorschakelweerstanden 41 respectievelijk de verwarmingselementen 51, en de andere van de keuzepolen is verbonden met de voorschakelweerstanden 42 respectievelijk de verwarmingselementen 52.

Hoewel de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvormen van het koffiezetapparaat volgens de uitvinding uitstekend voldoen, dat wil zeggen ten aanzien van de bekende techniek een verbetering verschaffen met betrekking tot de temperatuur van de koffiedrank in een situatie dat het koffiezetapparaat niet voor zijn maximale capaciteit wordt gebruikt, bestaat er behoefte aan een uitvoeringsvorm die minder gecompliceerd en goedkoper is. Voorts blijkt het in de praktijk niet nodig te zijn dat een aparte vermogenstoestand wordt verschaft voor elke kop koffie apart, maar blijkt het voldoende te zijn wanneer de keuzeschakelaar een beperkt aantal standen heeft, waarbij elke stand wordt toegepast voor meerdere gebruikssituaties. Bij wijze van voorbeeld kan bij een koffiezetapparaat met een maximale capaciteit van twaalf koppen koffie een eerste keuzestand van de keuzeschakelaar aanwezig zijn voor de gebruikssituaties 1, 2 en 3 koppen koffie, een tweede keuzestand voor de gebruikssituaties 4, 5 en 6 koppen koffie, een derde keuzestand voor de gebruikssituaties 7, 8 en 9 koppen koffie, en een vierde keuzestand voor de gebruikssituaties 10, 11 en 12 koppen koffie. Voor elke gebruikssituatie is dan de het verschil tussen de daadwerkelijk bereikte temperatuur en de gewenste, optimale temperatuur aanvaardbaar klein.

Meer in het bijzonder is het vanwege het aanvaardbaarheids-temperatuurgebied van ongeveer 80 °C tot ongeveer 85 °C mogelijk gebleken om te volstaan met een uitvoeringsvorm waarin de keuzeschakelaar slechts twee standen heeft, namelijk een eerste stand "VOL" en een tweede stand "HALFVOL". In het genoemde voorbeeld van een koffiezetapparaat met een maximale capaciteit van twaalf koppen koffie is dan de stand "HALFVOL" geschikt voor het zetten van 1 tot 6 koppen koffie, terwijl de stand "VOL" geschikt is voor het zetten van 7 tot 12 koppen koffie.

Enerzijds heeft deze uitvoeringsvorm het voordeel, dat het gebruiksgemak toeneemt, omdat het voor een groter scala van gebruikssituaties mogelijk is om dezelfde stand van de keuzeschakelaar te gebruiken. Anderzijds heeft deze uitvoeringsvorm het voordeel, dat slechts vier vermogenstoestanden bereikt hoeven te worden, en dat de benodigde onderdelen eenvoudiger en daardoor goedkoper kunnen zijn, terwijl toch het verschil tussen de daadwerkelijk bereikte temperatuur en de gewenste, optimale temperatuur aanvaardbaar klein is, althans bij gebruik in de tweede stand "HALFVOL" kleiner is dan bereikt wordt bij de bekende koffiezetapparaten. Een dergelijke uitvoeringsvorm heeft derhalve de voorkeur.

Gebleken is, dat een geschikte waarde voor het vermogen van het warmhoudorgaan tijdens de warmhoud-fase in de stand "HALFVOL" ongeveer 3/4 bedraagt van het vermogen van het warmhoudorgaan tijdens de warmhoud-fase in de stand "VOL".

In een uitvoeringsvorm van de in figuur 5 geïllustreerde variant waarbij het aantal keuzestanden van het keuzeorgaan 31 gelijk is aan twee, kunnen bij wijze van voorbeeld slechts drie verwarmingselementen 512, 52i, en 522 aanwezig zijn, en zijn de vermogens van de verwarmingselementen 512, 52i, en 522 respectievelijk gelijk aan 64 W, 64 W en 48 W. In dat geval is het verwarmingsvermogen in de eerste stand "VOL" tijdens de zetfase en tijdens de warmhoudfase gelijk aan 64 W (verwarmingselement 52i), terwijl het verwarmingsvermogen in de tweede stand "HALFVOL" tijdens de zetfase gelijk is aan 64 + 48 = 112 W (verwarmingselementen 512 en 522), en tijdens de warmhoudfase gelijk is aan 48 W (verwarmingselement 522).

Een aanzienlijke kostenbesparing kan worden bereikt door het koffiezetapparaat volgens de uitvinding te voorzien van een uit slechts twee verwarmingselementen bestaand warmhoudorgaan 22. Een reden hiervoor is, dat het warmhoudorgaan 22 bij het bekende koffiezetapparaat vanwege constructie-overwegingen in feite reeds bestaat uit twee in serie met elkaar verbonden verwarmingselementen. Dit wordt geïllustreerd door figuur 6A, welke een basis 61 toont waarop twee halvemaanvormige dragers 62 en 63 zijn bevestigd door middel van ter wille van de eenvoud niét weergegeven klinknagels. Op elke drager 62, 63 is een wikkeling 64, 65 aangebracht van weerstandsdraad. Bij hun respectieve eerste uiteinden zijn de wikkelingen 64 en 65 verbonden met een aansluitdraad 66 en 67, terwijl de wikkelingen 64 en 65 zich bij hun respectieve tweede uiteinden continu in elkaar voortzetten bij 68. De dragers 62 en 63 laten een centrale opening 60 van de basis 61 vrij, bestemd om een bevestigingsorgaan door te laten om het warmhoudorgaan 22 te monteren onder de tafel 5. Weliswaar is het, door de vorm van de dragers te veranderen, mogelijk om meerdere wikkelingen te monteren om een basis, maar het is het voordeligst om zoveel mogelijk gebruik te maken van de reeds bestaande structuur. Een bijzonder eenvoudige uitvoeringsvorm onderscheidt zich derhalve, zoals figuur 6B illustreert, van de in figuur 6A weergegeven constructie doordat een aansluit-draad 69 aanwezig is bij de verbinding 68 tussen de twee wikkelingen 64 en 65. Desgewenst bestaan de wikkelingen 64 en 65 nog steeds uit één continue draad, maar het is ook mogelijk de wikkelingen 64 en 65 te vervaardigen van afzonderlijke weerstandsdraden, die dan verschillende specifieke weerstanden (Ohm/cm) kunnen hebben, en de tweede uiteinden van deze afzonderlijke weerstandsdraden te verbinden met de aansluitdraad 69.

Een bijzondere opgave van de uitvinding is derhalve een schakelketen te verschaffen die het mogelijk maakt om de bovenvermelde doelstellingen te bereiken met een uit slechts twee verwarmingselementen bestaand warmhoudorgaan 22. Figuur 7 toont een dergelijk schakelschema. Hierbij zijn de water-aanwezigheidsdetector 23 en het keuzeorgaan 31 respectievelijk uitgevoerd als twee-polige schakelaars 71 en 72.

In de in figuur 7 geïllustreerde uitvoeringsvorm is de gemeenschappelijke aansluitdraad 69 van de warmhoudelementen 64 en 65 verbonden met de tweede voedingslijn 25. De aansluitdraad 66 van het warmhoudelement 64 is verbonden met een vast contact 71a van de schakelaar 71 en met een keuzecontact 72d van de schakelaar 72. De aansluitdraad 67 van het warmhoudelement 65 is verbonden met het keuzecontact 72f van de schakelaar 72. De vaste contacten 72a en 72b van de schakelaar 72 zijn verbonden met de eerste voedingslijn 24, en het keuzecontact 72e van de schakelaar 72 is verbonden met het keuzecontact 71c van de schakelaar 71.

In de keuzestand "VOL" van het keuzeorgaan 31 is het vaste contact 72b van de schakelaar 72 verbonden met het keuzecontact 72d. Ongeacht de stand van de wateraanwezigheids-detector 23 is dan alleen het warmhoudelement 64 aangesloten tussen de voedingslijnen 24 en 25 via de schakelcontacten 72b en 72d. Ter vergelijking met het onder verwijzing naar figuur 5 besproken voorbeeld kan het vermogen van het warmhoudelement 64 64W bedragen.

In de keuzestand "HALFVOL" van het keuzeorgaan 31 zijn de vaste contacten 72a en 72b van de schakelaar 72 respectieve lijk verbonden met de keuzecontacten 72e en 72f. Tijdens de warmhoudfase is de schakelaar 71 geopend, en is alleen het warmhoudelement 65 aangesloten tussen de voedingslijnen 24 en 25 via de schakelcontacten 72b en 72f. Ter vergelijking met het onder verwijzing naar figuur 5 besproken voorbeeld kan het vermogen van het warmhoudelement 65 48W bedragen. Tijdens de zetfase, dat wil zeggen wanneer de wateraanwezigheidsdetector 23 de aanwezigheid van water in het reservoir 3 detecteert, is het vaste contact 71a van de schakelaar 71 verbonden met het keuzecontact 71c, en is tevens het warmhoudelement 64 aangesloten tussen de voedingslijnen 24 en 25 via de schakelcontacten 71a, 71c en 72a, 72e. Bij de bovengenoemde vermogenswaarden is het ingeschakelde warmhoudvermogen dan 112 W.

Een verdergaande vereenvoudiging wordt geïllustreerd in figuur 8. Hierbij is de wateraanwezigheidsdetector 23 een enkelpolig maakcontact 81; aangezien de reeds bekende uitvoering van de wateraanwezigheidsdetector 23 ook een enkelpolig maakcontact is, betekent het gebruik hiervan een verdere kostenbesparing. Ook het keuzeorgaan 31 bestaat in de geïllustreerde uitvoeringsvorm uit een enkelvoudig maakcontact 82, hetgeen een verdere kostenbesparing betekent ten aanzien van de twee-polige schakelaar 72 van het in figuur 7 geïllustreerde uitvoeringsvoorbeeld. Parallel aan het schakelorgaan 82 is een diode 83 geschakeld.

In het hiernavolgende zal de werking van deze schakeling worden verduidelijkt, waarbij bij wijze van voorbeeld de nominale vermogens van de elementen 64 en 65 beide gelijk aan 64 W zijn gekozen.

In de eerste keuzestand van het keuzeorgaan 31 is de schakelaar 82 gesloten, zodat tijdens de zetfase door beide elementen 64 en 65 stroom vloeit. Het geleverde verwarmings-vermogen is dan gelijk aan de som van de nominale vermogens van de elementen 64 en 65, oftewel in dit voorbeeld 128 W.

Tijdens de warmhoudfase is de schakelaar 81 geopend, en vloeit alleen stroom door het element 65, en is het geleverde verwarmingsvermogen gelijk aan het nominale vermogen van het element 65, oftewel in dit voorbeeld 64 W.

In de tweede keuzestand van het keuzeorgaan 31 is de schakelaar 82 geopend. Tijdens de zetfase vloeit door beide elementen 64 en 65 stroom, maar slechts tijdens die halve periode van de wisselspanning waarbij de voedingslijn 24 positief is ten opzichte van de voedingslijn 25. Tijdens die halve periode is namelijk de diode 83 geleidend, terwijl tijdens de halve periode van de wisselspanning waarbij de voedingslijn 25 positief is ten opzichte van de voedingslijn 24, de diode 83 spert. Het geleverde verwarmingsvermogen is dan gemiddeld gelijk aan de helft van de som van de nominale vermogens van de elementen 64 en 65, oftewel in dit voorbeeld 64 W.

Tijdens de warmhoudfase in de tweede keuzestand, waarbij dus de schakelaar 81 geopend is, vloeit tijdens de halve periode waarin de voedingslijn 24 positief is ten opzichte van de voedingslijn 25, en dus de diode 83 geleidt, alleen stroom door het element 65. Tijdens de halve periode waarin de voedingslijn 25 positief is ten opzichte van de voedingslijn 24, en dus de diode 83 spert, vloeit de stroom vanaf de voedingslijn 25 door de elementen 65 en 64, en via het eerste verwarmingsorgaan 21 naar de voedingslijn 24. Daarbij zijn de elementen 64 en 65 dus in serie geschakeld, en fungeren zij dus als het ware ten opzichte van elkaar als voorschakel-weerstand. Het ontwikkelde vermogen kan dan in het gegeven getalvoorbeeld als volgt worden uitgerekend, waarbij met U de nominale voedingsspanning en met I de door een element vloeiende stroom wordt aangeduid, terwijl bij wijze van voorbeeld het nominale vermogen van het kookorgaan 21 gelijk aan 1450 W wordt gekozen.

Volgens de formule P = V2/R bedragen, met U = 220 V, de weerstandswaarden van de elementen 21, 64 en 65 respectievelijk 33,38 Ω, 756,25 Ω en 756,25 Ω. De totale serieweerstand van deze elementen bedraagt dus 1545,88 Ω, zodat de stroom in de serieketen gelijk is aan I = V/R = 142,31 mA.

Volgens de formule P = I2R bedragen de in elementen 64 en 65 ontwikkelde vermogens respectievelijk 15,32 W. Gemiddeld bedraagt het in de beide elementen 64 en 65 tezamen ontwikkelde vermogen dus 15,32 W gedurende de halve periode waarin de voedingslijn 25 positief is ten opzichte van de voedingslijn 24. Tijdens de andere halve periode wordt in het element 65 gemiddeld 32 W ontwikkeld. Het totaal in het warmhoudorgaan 22 ontwikkelde vermogen bedraagt derhalve 32 + 15,32 = 47,32 W.

In de bovenbesproken uitvoeringsvorm wordt tijdens de warmhoudfase in de tweede keuzestand in het kookorgaan een vermogen ontwikkeld van 0,338 W. Hoewel dit (verlies)vermogen betrekkelijk klein en derhalve acceptabel is, kan dit verlies worden voorkomen door de wateraanwezigheidsdetector 23 uit te voeren als een omschakelaar, waarbij het tijdens de warmhoudfase met het vaste contact verbonden keuzecontact via een geleider 84 is verbonden met de eerste voedingslijn 24, zoals in figuur 8 gestippeld is geïllustreerd.

Het zal duidelijk zijn, dat met de in het voorgaande besproken eenvoudige inrichting de doelstellingen van de uitvinding worden bereikt wanneer de gebruiker de volgende handelingen verricht: (1) Bij het zetten van een halfvolle pot: aan het begin van de zetcyclus het keuzeorgaan in de eerste keuzestand zetten (in het voorbeeld: 128 W), en aan het eind van de zetcyclus het keuzeorgaan in de tweede keuzestand zetten (47,32 W) .

(2) Bij een volle pot: aan het begin van de zetcyclus het keuzeorgaan in de tweede keuzestand zetten (64 W), en aan het eind van de zetcyclus het keuzeorgaan in de eerste keuzestand zetten (64 W). Desgewenst kan de gebruiker echter het keuzeorgaan ook tijdens de zetcyclus in de eerste keuzestand laten staan indien dan de temperatuur van de koffiedrank niet onaanvaardbaar hoog wordt, bijvoorbeeld in een zeer koude omgeving.

(3) Een veel voorkomende gebruikssituatie is die, waarbij de gebruiker een volle pot koffie zet, om dan in een eerste schenkronde de helft uit te schenken en de andere helft te bewaren voor een tweede schenkronde. In een dergelijke gebruikssituatie kan de gebruiker het keuzeorgaan 31 voordeligerwijze in de tweede keuzestand laten staan, zowel tijdens de zetfase als tijdens de warmhoudfase.

Indien het gewenst is het bedieningsgemak te verhogen door de gebruiker in staat te stellen aan het begin van de zetcyclus de keuze "VOL" danwel "HALFVOL" te maken, kan de in figuur 8 getoonde uitvoeringsvorm eenvoudig worden aangepast door het toevoegen van enkele relatief goedkope electronische onderdelen, zoals in figuur 9 bij wijze van voorbeeld is geïllustreerd. Deze schakeling onderscheidt zich van de in figuur 8 geïllustreerde schakeling, doordat de wateraanwezig-heidsdetector 23 is uitgevoerd als een enkelvoudige omschakelaar 91, en doordat de schakelaar 82 is vervangen door de combinatie van een thyristor 92, een triggerketen 93 en een enkelvoudige omschakelaar 94. De triggerketen 93 kan in een eenvoudige uitvoering bestaan uit drie weerstanden Rl, R2 en R3 die als spanningsdeler zijn geschakeld op de wijze zoals getoond in figuur 9, en die respectievelijk de waarden 15 kQ, 1 kQ en 220 Ω kunnen hebben. In het hiernavolgende zal de werking van deze schakeling worden verduidelijkt, waarbij bij wijze van voorbeeld de nominale vermogens van de elementen 64 en 65 beide gelijk aan 64 W zijn gekozen, ter vergelijking met het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 8.

In de eerste stand "VOL" van de omschakelaar 94 is het vaste contact 94a verbonden met het keuzecontact 94c. Tijdens de zetfase is het vaste contact 91a van de omschakelaar 91 verbonden met het keuzecontact 91b. De triggerketen 93 is dan onwerkzaam, zodat door beide elementen 64 en 65 slechts stroom vloeit tijdens de halve periode waarin de voedingslijn 24 positief is ten opzichte van de voedingslijn 25. Het geleverde verwarmingsvermogen is dan gemiddeld gelijk aan de helft van de som van de nominale vermogens van de elementen 64 en 65, oftewel in dit voorbeeld 64 W.

Tijdens de warmhoudfase is het vaste contact 91a van de omschakelaar 91 verbonden met het keuzecontact 91c. Er kan dan geen stroom vloeien door het element 64. Tijdens de halve periode waarin de voedingslijn 24 positief is ten opzichte van de voedingslijn 25, vloeit stroom door het element 65 doordat de diode 83 geleidt. Tijdens de halve periode waarin de voedingslijn 25 positief is ten opzichte van de voedingslijn 24, vloeit stroom door het element 65 doordat de triggerketen 93 werkzaam is om de thyristor 92 te laten geleiden. Derhalve is het element 65 gedurende de gehele wisselstroomperiode werkzaam, en is het ontwikkeld verwarmingsvermogen gelijk aan het nominale vermogen van het element 65, d.w.z. 64 W.

In de tweede stand "HALFVOL" van de omschakelaar 94 is het vaste contact 94a verbonden met het keuzecontact 94b. Tijdens de zetfase is het vaste contact 91a van de omschakelaar 91 verbonden met het keuzecontact 91b. De triggerketen 93 is dan werkzaam om de thyristor 92 te laten geleiden tijdens de halve periode waarin de voedingslijn 25 positief is ten opzichte van de voedingslijn 24, terwijl tijdens de halve periode waarin de voedingslijn 24 positief is ten opzichte van de voedingslijn 25, de diode 83 geleidt. Tijdens beide perioden vloeit dus stroom door beide elementen 64 en 65, zodat het ontwikkeld verwarmingsvermogen gelijk is aan de som van de nominale vermogens van de elementen 64 en 65, d.w.z. 128 W.

Tijdens de warmhoudfase is het vaste contact 91a van de omschakelaar 91 verbonden met het keuzecontact 91c. De triggerketen 93 is dan onwerkzaam, zodat tijdens de halve periode waarin de voedingslijn 24 positief is ten opzichte van de voedingslijn 25, stroom vloeit door het element 65, terwijl tijdens de halve periode waarin de voedingslijn 25 positief is ten opzichte van de voedingslijn 24, stroom vloeit door de serieverbinding van de elementen 65, 64 en 21. Op vergelijkbare wijze als bovenstaand onder verwijzing naar figuur 8 is gedaan, kan het gemiddeld in de beide elementen 64 en 65 tezamen ontwikkelde totaalvermogen worden uitgerekend; dit bedraagt in het beschreven voorbeeld 47,32 W.

In de in het voorgaande besproken uitvoeringsvormen is het in elke situatie bereikte vermogen een functie van de nominale vermogens van de afzonderlijke elementen, zodat een deskundige de afzonderlijke elementen kan kiezen op basis van de door hem gewenste ontwerpgegevens. Een belangrijke rol spelen daarbij de door genoemde deskundige gewenste temperatuur, alsmede de ontwerpgegevens van het betreffende koffiezetapparaat, zoals de afmetingen van de betreffende koffiepot. De bij wijze van voorbeeld gegeven waarden voor de verwarmingselementen zijn zeer gunstig gebleken in een koffiezetapparaat volgens figuur 8 voor het bereiken van een temperatuur van 83 ± 3 °C in de volle en in de halfvolle situatie.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat het mogelijk is de weergegeven uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding te veranderen of te modificeren, zonder de uitvindingsgedachte of de beschermingsomvang te verlaten.

Zo is het bijvoorbeeld bij de in figuur 4 geïllustreerde variant mogelijk dat voorschakelweerstanden parallel met elkaar zijn gekoppeld, zodat steeds door slechts één van de voorschakelweerstanden van een reeks stroom vloeit. Ook kan in plaats van de getoonde mechanische meerstandenschakelaars een elektronische schakelaar worden toegepast. Voorts is het mogelijk dat het keuzeorgaan voor het invoeren van het aantal te zetten koppen koffie, in plaats van handmatig door de gebruiker, bediend wordt door een in het reservoir 3 geplaatste waterhoeveelheid-detector. Ook is het mogelijk, dat in plaats van de genoemde diode een ander orgaan wordt toegepast dat een vergelijkbare karakteristiek heeft.

Claims (11)

1. Koffiezetapparaat, omvattende: een waterreservoir; een eerste verwarmingsorgaan voor het toevoeren van warmte naar het water in het waterreservoir; middelen om het verwarmde water te voeren naar een houder voor koffiepoeder; een pot voor het ontvangen van water dat het koffiepoeder is gepasseerd; en een tweede verwarmingsorgaan voor het toevoeren van warmte naar de genoemde pot; met het kenmerk, dat het verwarmingsvermogen van het tweede verwarmingsorgaan instelbaar is in afhankelijkheid van enerzijds de bedrijfsfase van het koffiezetapparaat, en anderzijds de bedrijfshoeveelheid van het koffiezetapparaat.

2. Koffiezetapparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat is voorzien in een schakelketen die is ingericht om het vermogen van het tweede verwarmingsorgaan te schakelen.

3. Koffiezetapparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de schakelketen een regeleenheid omvat die is ingericht voor het sturen van het vermogen van het tweede verwarmingsorgaan .

4. Koffiezetapparaat volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de regeleenheid een microprocessor omvat.

5. Koffiezetapparaat volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de regeleenheid een thyristor omvat.

6. Koffiezetapparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat althans één enkel verwarmingselement aanwezig is alsmede een aantal naar keuze inschakelbare voorschakelweerstanden voor het instellen van het door het verwarmingselement te leveren vermogen.

7. Koffiezetapparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het tweede verwarmingsorgaan is opgebouwd uit een aantal afzonderlijke verwarmingselementen die afzonderlijk inschakelbaar zijn.

8. Koffiezetapparaat volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het aantal keuzestanden van de keuzeschakelaar gelijk is aan twee.

9. Koffiezetapparaat volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk: dat het tweede verwarmingsorgaan twee verwarmingselementen omvat met één gemeenschappelijke aansluiting; dat de gemeenschappelijke aansluiting van de twee verwarmingselementen is verbonden met een eerste voedingslijn; dat de vrije aansluiting van één van de twee verwarmingselementen via een keuzeschakelaar kan worden verbonden met een tweede voedingslijn; en dat de vrije aansluiting van de andere van de twee verwarmingselementen via de keuzeschakelaar en via een door een wateraanwezigheidsdetector bediende schakelaar kan worden verbonden met de tweede voedingslijn.

10. Koffiezetapparaat volgens ten minste één der conclusies 1-8 met het kenmerk: dat het tweede verwarmingsorgaan twee verwarmingselementen omvat met één gemeenschappelijke aansluiting; dat de gemeenschappelijke aansluiting van de twee verwarmingselementen via een keuzeschakelaar kan worden verbonden met een eerste voedingslijn, waarbij parallel met de keuzeschakelaar een diodeorgaan is gekoppeld; dat de vrije aansluiting van één van de twee verwarmingselementen is verbonden met een tweede voedingslijn; en dat de vrije aansluiting van de andere van de twee verwarmingselementen via een door een wateraanwezigheids-detector bediende schakelaar kan worden verbonden met de tweede voedingslijn.

11.Koffiezetapparaat volgens ten minste één der conclusies 1-8 met het kenmerk: dat het tweede verwarmingsorgaan twee verwarmingselementen omvat met één gemeenschappelijke aansluiting; dat de gemeenschappelijke aansluiting van de twee verwarmingselementen via een parallelschakeling van een diodeorgaan en een thyristororgaan is verbonden met een eerste voedingslijn; dat de vrije aansluiting van één van de twee verwarmingselementen is verbonden met een tweede voedingslijn; dat de vrije aansluiting van de andere van de twee verwarmingselementen via een door een wateraanwezigheids-detector bediende schakelaar kan worden verbonden met de tweede voedingslijn; en dat een stuurketen voor het thyristororgaan enerzijds is verbonden met de stuuringang van het thyristororgaan, en anderzijds via een keuzeschakelaar is gekoppeld met de genoemde door de wateraanwezigheidsdetector bediende schakelaar.