WO1997024052A1 - Kaffeemaschine - Google Patents

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WO1997024052A1
WO1997024052A1 PCT/CH1996/000460 CH9600460W WO9724052A1 WO 1997024052 A1 WO1997024052 A1 WO 1997024052A1 CH 9600460 W CH9600460 W CH 9600460W WO 9724052 A1 WO9724052 A1 WO 9724052A1
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coffee machine
water
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brewing chamber
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PCT/CH1996/000460
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English (en)
French (fr)
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Francesco Illy
Matthias Hell
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Creaholic SA
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    • A47J31/54—Water boiling vessels in beverage making machines
    • A47J31/542—Continuous-flow heaters

Definitions

  • the invention relates to a coffee machine according to the preamble of the first claim.
  • the coffee machine according to the invention should be polyvalent, i. H. can make different types of coffee. This means that the parts used along the water path with regard to mechanical strength must be designed for the "worst case", that is to say for high pressure in the production of espresso. The parts used should therefore be optimized with regard to mechanical and thermal properties, some of which should take into account opposing criteria and be combined in a compromise solution.
  • FIG. 2 shows the internal structure of a continuous-flow heater 8 as it is preferably used in the coffee machine according to the invention.
  • a continuous-flow heater 8 has the advantage of quickly changing the temperature. It therefore does not have to be preheated and does not use any energy when it is ready.
  • the continuous-flow heater 8 consists of an inner tube 23 through which water can flow and which is made, for example, of aluminum, stainless steel or high-temperature-resistant plastic. At least one inner insulation is provided around the inner tube 23.
  • tion layer 24-26 made of an electrically insulating, thermally resistant material, for example a high temperature resistant plastic.
  • a high-resistance metal alloy for example a NiCr alloy
  • the instantaneous heater 8 is the main component of the heating system of the coffee machine according to the invention; the entire heating system is shown in Fig. 3. Of the internal structure of the instantaneous water heater 8, only the heating wire 27 is shown in FIG. 3.
  • the flow heater 8 preferably has the shape of a helical spring and is floating. At the entrance of the instantaneous water heater 8 there is the pump 5 with the pipe 7 on it The connecting pipe 9 is the outlet.
  • the pump 5 is preferably suspended in a movable or flying manner and vibrates during operation, as is the case with a diaphragm pump. The vibrations are transmitted to the flow heater 8.
  • the accelerations thus imposed on the instantaneous water heater 8 prevent or reduce calcification of the instantaneous heater inner tube 23 or initiate the limescale detachment from the inner tube walls.
  • the socket of the brewing chamber is attached to the coffee machine with a bayonet lock and closed at the same time.
  • the brewing chamber 10 is installed in a socket 13 in the coffee machine according to the invention, which is held by the user with one hand on the handle 14 and pushed into the coffee machine in the manner of a drawer.
  • the socket 13 can be made of plastic, for example.
  • the user operates the locking mechanism via a lever 33 attached to the outside of the coffee machine housing, which is visible in FIG. 5.
  • the rotary movement of the lever 33 is transmitted to an eccentric 34 which moves the brewing chamber cover 12 downwards and closes the brewing chamber 10.
  • the brewing chamber lid 12 is raised and the brewing chamber .10 is opened; the socket 13 can then be removed and the coffee 10 'can be replaced.
  • a type switch 42 is attached to the coffee machine according to the invention for the selection of the desired type of coffee. This can have the positions “espresso”, “mocha”, “filter coffee”, “coffee cream” or other positions, for example.
  • Various programs of the microprocessor 32 are selected via the type switch 42, which set the desired water temperature T and the correct pump power P P.
  • the main switch is a temperature controller for the medium flowing out of the steam pipe 35.
  • the storage grid 18 on which the coffee cups 17 are placed is designed so that it can be turned in the insert 19 '. In this way, two different distances between the spout 16 and the storage grid 18 can be provided, which makes it possible to place coffee cups 17, 17 'of very different heights under the coffee machine.
  • the distance between the spout 18 and the coffee cup 17 must not be too large, otherwise no foam will form in the coffee.
  • Figure 6 shows a small coffee cup 17 on the shelf grid 18 in an elevated position
  • FIG. 7 a large coffee cup 17 'on the storage grid 18 in a lowered position.

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Abstract

Die Kaffeemaschine für verschiedene Kaffeearten benötigt keine Vorheizzeit und verbraucht im Bereitschaftszustand keine Energie. Sie besteht im wesentlichen aus einer Wasservorratskammer (1), einer Pumpe (5), einem Durchlauferhitzer (8) zum Erhitzen des Wassers und einer Brühkammer (10) zur Aufnahme von Kaffeegut (10'). Der Durchlauferhitzer (8) weist eine kleine Wärmekapazität auf und kann deshalb in kurzen Zeiten grosse Temperaturänderungen ausführen. Um die erwünschte Wasserausgangstemperatur zu erhalten, wird ein Regelkreis eingesetzt. Die ungeheizten Teile (9-12) entlang des Wasserpfades zwischen Durchlauferhitzer (8) und Kaffeegut (10') sind derart gestaltet, dass dem heissen Wasser ein Minimum an Wärmeenergie entzogen wird, die Teile aber gleichzeitig eine genügende Festigkeit aufweisen.

Description

KAFFEEMASCHINE
Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine gemäss dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Kaffeemaschinen weisen eine Wasservorratskammer, ein Heizsystem zum Erhitzen des Wassers, eine Brühkammer zur Aufnahme von Kaffeegut und Fördermittel zum Fördern des Wassers von der Wasservorratskammer in die Brühkammer. Herkömmliche Kaffeemaschinen unterscheiden sich je nach Kaffeeart, welche mit der entsprechenden Kaffeemaschine hergestellt werden soll. So wird in Espresso-Kaffeemaschinen Wasser erhitzt und mittels einer Pumpe unter Hochruck (ca. 10 bar) in die Brühkammer gepumpt; das Kaffee¬ gut ist fein gemahlen. In Mokka-Kaffeemaschinen wird das Wasser in Form von Dampf durch ein Steigrohr dem fein gemahlenen Kaffee in der Brühkam¬ mer zugeführt. Auch in Filter-Kaffeemaschinen wird das Wasser in Form von Dampf durch ein Steigrohr geführt; es kondensiert jedoch wieder und erreicht den fein oder gemahlenen Kaffe wieder als heisse Flüssigkeit, um dann unter Umgebungsdruck langsam den Filter zu passieren.
Das Heizsystem herkömmlicher Kaffeemaschinen besteht normalerweise aus einem massiven Elektroheizblock. Dieser Elektroheizblock ist ein Wärmere- servoir mit grosser Wärmekapazität; deshalb ist er thermisch träge. Einerseits ist dies ein Vorteil, weil sich seine Temperatur nur wenig erniedrigt, wenn ein bestimmtes Wasservolumen durch ihn hindurchströmt und ihm eine bestimm¬ te Wärmeenergie entzieht. Andererseits ist die grosse Wärmekapazität ein Nachteil, weil dem Elektroheizblock viel Heizenergie zugeführt werden muss, um seine Temperatur auf einen gewünschten Wert zu erhöhen. Die herkömm¬ liche Kaffeemaschine braucht nach dem Einschalten eine Vorheizzeit im Bereich von Minuten, bevor sie den ersten Kaffee zubereiten kann. Diese Vorheizzeit stellt für den Benutzer einen lästigen Zeitverlust dar.
Um den Elektroheizblock nicht vor jeder Kaffeezubereitung neu aufheizen zu müssen, wird ihm Heizenergie zugeführt, solange die Kaffeemaschine einge¬ schaltet ist. Die Kaffeemaschine braucht also im Bereitschaftszustand ("Stand- by-Modus") ständig Energie, welche sie sinnlos an die Umgebung abgibt. War die Kaffeemaschine eine Zeitlang ausgeschaltet, so muss auch für eine ein¬ malige Kaffeezubereitung der gesamte massive Elektroheizblock erhitzt wer¬ den, und nur ein kleiner Teil der dafür benötigten Energie wird wirklich für den Kaffee gebraucht. Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass herkömm- liehe Kaffeemaschinen mit der Zeit der Benutzer und mit der elektrischen Energie unökonomisch umgehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kaffeemaschine anzugeben, die erstens keine Vorheizzeit benötigt und zweitens im Bereitschaftszustand keine Energie verbraucht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemasse Kaffeemaschine, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist. Das Konzept der erfindungsgemässen Kaffeemaschine beruht darauf, eine schnell reagierende Heizung zu verwen¬ den und dem heissen Wasser auf seinem Weg zum Kaffeegut möglichst wenig Wärmeenergie zu entziehen. Tabelle 1 zeigt einen Vergleich der Heizungen der erfindungsgemässen mit einer herkömmlichen Kaffeemaschine.
Figure imgf000005_0001
Tabelle 1.
Die erfindungsgemasse Kaffeemaschine soll polyvalent sein, d. h. verschiedene Kaffeearten herstellen können. Dies bedeutet, dass die verwendeten Teile entlang des Wasserpfades bezüglich mechanischer Festigkeit für den "schlimmsten Fall", also für Hochdruck bei der Espresso-Herstellung, ausge¬ legt sein müssen. Die verwendeten Teile sollen also bezüglich mechanischen und thermischen Eigenschaften optimiert sein, wobei zum Teil gegensätzliche Kriterien zu berücksichtigen und in einer Kompromisslösung zu vereinen sind.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Kaffeemaschine werden unter anderem durch die Kombination folgendner Merkmale erzielt. Es wird ein Durchlauf¬ erhitzer mit kleiner Wärmekapazität statt eines massiven Elektroheizblocks verwendet. Um die erwünschte Wasserausgangstemperatur zu erhalten, wird ein Regelkreis eingesetzt. Materialien und Ausgestaltung ungeheizter Teile entlang des Wasserpfades sind derart gewählt, dass sie dem Überdruck des Wassers standhalten und gleichzeitig dem Wasser ein Minimum an Wärme¬ energie entzogen wird. Insbesondere müssen diese ungeheizten Teile kleine Wärmekapazitäten und gegenüber Wasser kleine Wärmedurchgangskoeffi¬ zienten, aber gleichzeitig eine genügende Festigkeit aufweisen.
Die erfindungsgemasse Kaffeemaschine wird anhand der Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch die ganze Kaf¬ feemaschine,
Fig. 2 den zwecks klarerer Darstellung schichtweise offenge¬ legten Durchlauferhitzer in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3 den Durchlauferhitzer und die Pumpe mit Regelung,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Brühkammer und ihren
Verschlussmechanismus,
Fig. 5 eine Aussenansicht der Kaffeemaschine und
Fig. 6 und 7 Querschnitte durch das Abstellgitter mit zwei verschie¬ den grossen Tassen.
Figur 1 zeigt in einem Querschnitt eine schematische Gesamtübersicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Kaffeemaschine. Eine Wasservorratskammer 1 ist sichtbar auf einem "Kopf 2 der Kaffeemaschine aufgesetzt. Sie kann aus einem durchsichtigen Material bestehen; dies hat den Vorteil, dass der Benutzer jederzeit den Wasserstand sieht und rechtzeitig Wasser nachfüllen kann. Die Wasservorratskammer 1 ist durch den Benutzer abmontierbar und somit waschbar. Sie besitzt einen Deckel 3, welcher lose aufliegen, mit einem Gewinde aufschraubbar oder mit einem Scharnier befe¬ stigt sein kann.
Durch einen Schlauch oder ein Rohr 4 gelangt das Wasser von der Wasser¬ vorratskammer 1 zu einer Pumpe 5, welche sich beispielsweise in einem "Hals" 6 der Kaffeemaschine befindet. Das Wasser wird von der Pumpe 5 durch einen Schlauch oder ein Rohr 7 zu einem Durchlauferhitzer 8 und durch diesen hindurch gepumpt. Im Durchlauferhitzer 8 wird es auf eine gewünschte Temperatur von mehr als 90 °C erhitzt oder zum Verdampfen gebracht. Der Durchlauferhitzer 8 ist beispielsweise ein mehrschichtiges, mit elektrischer Heizung versehenes Rohr. Die Details von Pumpe 5 und Durch¬ lauferhitzer 8 sind weiter unten anlässlich der Figuren 2 und 3 näher beschrie¬ ben.
Ein Verbindungsrohr 9, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, verbindet den Durchlauferhitzer 8 mit einer Brühkammer 10. Es lässt sich kaum vermeiden, dass sich das Wasser im Verbindungsrohr 9 um einige Grad Celsius abkühlt. In der Brühkammer 10 befindet sich Kaffeegut 10', durch welches das heisse Wasser oder der Dampf hindurchgepresst wird. Die Brühkammer 10 besteht im wesentlichen aus einem Brühkammerunterteil 11 und einem Brühkammer¬ deckel 12. Der Brühkammerunterteil 11 ist in einer Fassung 13 mit Griff 14 eingesetzt. Die Fassung 13 wird vom Benutzer in die Kaffeemaschine einge- schoben und mit einem Verschlussmechanismus 15 an der Kaffeemaschine befestigt; gleichzeitig wird dadurch die Brühkammer 10 verschlossen. Die De¬ tails von Brühkammer 10 und Verschlussmechanismus 15 sind weiter unten in Fig. 4 näher beschrieben.
Der fertige heisse Kaffee fiiesst durch einen Ausguss 16 aus der Brüllkammer 10 in eine Tasse 17. Die Tasse 17 steht dabei auf einem Abstellgitter 18, welches in einen Einsatz 19' und dieser wiederum in einen Sockel 19 einge¬ setzt ist. Der Sockel 19 kann beispielsweise mit einem Zinkguss- oder einem Bleiteil 20 beschwert sein, um die Stabilität der Kaffeemaschine zu verbes¬ sern. Ein Eingang 21 eines Kabels 22 zur Speisung der Kaffeemaschine mit der Netzspannung befindet sich vorzugsweise im Sockel 19.
In Tabelle 2 wird der Wasserpfad zusammengefasst und einprägsam als Folge von vier Abschnitten dargestellt, die sich durch Temperatur- und Druckver- hältnisse unterscheiden. Die angegebenen Zahlenwerte sind ungefähre Werte für das Beispiel der Espresso-Herstellung; für andere Kaffeearten können sie verschieden sein.
Figur 2 zeigt den inneren Aufbau eines Durchlauferhitzers 8, wie er vorzugs¬ weise in der erfindungsgemässen Kaffeemaschine verwendet wird. Gegenüber einem in herkömmlichen massiven Elektroheizblock hat ein solcher Durch- lauferhitzer 8 den Vorteil, Temperaturänderungen schnell auszuführen. Er muss deshalb nicht vorgeheizt werden und verbraucht im Bereitschaftszustand keine Energie. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Durchlauf¬ erhitzer 8 aus einem mit Wasser durchströmbaren Innenrohr 23, welches bei¬ spielsweise aus Aluminium, rostfreiem Stahl oder hochtemperaturbeständigem Kunststoff gefertigt ist. Um das Innenrohr 23 ist mindestens eine innere Isola- tionsschicht 24-26 aus einem elektrisch isolierenden, thermisch beständigen Material, beispielsweise einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, ange¬ bracht. Um die inneren Isolationsschichten 24-26 ist ein Heizdraht 27 aus einer hochohmigen Metallegierung, beispielsweise einer NiCr-Legierung, ge¬ wickelt. Um den Heizdraht 27 ist mindestens eine äussere Isolationsschicht 28-30, beispielsweise wiederum aus hochtemperaturbeständigem Kunststoff, angebracht.
Figure imgf000009_0001
Tabelle 2.
Der Durchlauferhitzer 8 ist Hauptbestandteil des Heizsystems der erfindungs¬ gemässen Kaffeemaschine; das gesamte Heizsystem ist in Fig. 3 dargestellt. Von der inneren Struktur des Durchlauferhitzers 8 ist in Fig. 3 einzig der Heizdraht 27 eingezeichnet. Der Durchlauferhitzer 8 hat vorzugsweise die Form einer Schraubenfeder und ist schwimmend gelagert. Am Eingang des Durchlauferhitzers 8 befindet sich die Pumpe 5 mit dem Rohr 7, an seinem Ausgang das Verbindungsrohr 9. Die Pumpe 5 ist vorzugsweise beweglich oder fliegend aufgehängt und vibriert während des Betriebs, wie dies zum Bei¬ spiel eine Membranpumpe tut. Die Vibrationen werden auf den Durchlauf¬ erhitzer 8 übertragen. Die so dem Durchlauferhitzer 8 aufgezwungenen Be¬ schleunigungen verhindern oder vermindern eine Verkalkung des Durchlauf¬ erhitzerinnenrohrs 23 bzw. begünsitgen die Kalkablösung von den Rohrin¬ nenwänden.
Der Durchlauferhitzer 8 ist vorzugsweise mit einem Regelkreis ausgestattet, welcher gewährleistet, dass bei jeder Kaffeezubereitung das Wasser den Durchlauferhitzer mit der gewünschten Temperatur verlässt. Zu diesem Zweck ist gegen Ende des Durchlauferhitzers 8 ein Temperatursensor 31 zur Messung der Wassertemperatur T angebracht. Die gemessene Temperatur T ist vorzugsweise Regelgrösse für die Leistung PP der Pumpe 5 und damit für den Wasserfluss F. In einer anderen Variante ist die Temperatur T Regel¬ grösse für die Heizleistung PH im Heizdraht 27. In einer dritten Variante wer¬ den sowohl Pumpleistung PP als auch Heizleistung PH gleichzeitig geregelt. Zur Regelung wird vorzugsweise ein Mikroprozessor 32 herangezogen, wel- eher vorzugsweise in der Nähe der Pumpe 5 eingebaut ist. Statt des Mikro¬ prozessors 32 kann auch eine einfachere elektronische Schaltung zur Regelung benützt werden.
Der Temperatursensor 31 und der Mikroprozessor 32 werden ausserdem benötigt, um den Benutzer vor einer Verkalkung des Durchlauferhitzers 8 zu warnen. Eine eventuelle Kalkschicht auf der Rohrwand des Durchlauferhitzer¬ innenrohrs wirkt nämlich isolierend und verlängert die Zeit t, die bei einer gegebenen Heizleistung PH benötigt wird, um eine gegebene Wassermenge zu erhitzen. Deshalb kann aus Heizleistung PH, Pumpleistung PP und Aufheizzeit t auf die Rohrverkalkung geschlossen werden. Bei jeder Kaffeezubereitung übeφrüft der Mikroprozessor, ob die Rohrverkalkung nicht einen kritischen Wert überschritten hat. Ist dies der Fall, so wird der Benutzer durch ein aku¬ stisches und/oder optisches Warnsignal gewarnt. Nach einer solchen Warnung kann der Benutzer geeignete Entkalkungsmassnahmen ergreifen.
Die Brühtemperatur hat einen sehr empfindlichen Einfluss auf den Ge¬ schmack des Kaffees. Die Kaffeequalität muss trotz der erfindungsgemäss erreichten Zeit- und Energieeinsparung konstant hoch bleiben und darf nicht davon abhängen, ob die ungeheizten Teile 9-12 entlang des Wasserpfades zwischen Durchlauferhitzer 8 und Kaffeegut 10* kalt oder durch eine vorange¬ hende Brühung bereits heiss sind. Dem heissen Wasser darf also zwischen Durchlauferhitzer 8 und Kaffeegut 10' nur ein Minimum an Wärmeenergie entzogen werden. Zu diesem Zweck müssen zwei Forderungen erfüllt sein. Erstens müssen die ungeheizten Teile 9-12 entlang des Wasserpfades kleine Wärmekapazitäten, d. h. kleine spezifische Wärmekapazitäten und kleine Massen, aufweisen. Zweitens müssen die ungeheizten Teüe 9-12 gegenüber Wasser kleine Wärmedurchgangskoeffizienten, d. h. kleine Wärmeübergangs- koeffizienten und/oder kleine Wärmeleitfähigkeiten, aufweisen. Gleichzeitig müssen aber die ungeheizten Teile 9-12 dem Überdruck des heissen Wassers von ca. 10 bar, wie er bei der Espresso-Herstellung auftritt, standhalten. Ma¬ terialien und Ausgestaltung dieser Teile 9-12 müssen also bezüglich thermi¬ schen und mechanischen, sich teilweise widersprechenden Kriterien optimiert werden. Die als Beispiel dienende Ausführungsform löst die Optimierungsauf¬ gabe gut. Das Verbindungsrohr 9 ist kurz und mechanisch fest. Unterteü 11 und Deckel 12 der Brühkammer 10 sind aus einem wärmeisolierenden Mate¬ rial, beispielsweise einem hochporösen keramischen Material wie Hohlkera¬ mik oder Hohlporzellan oder einem wärmeisolierenden Kunststoff, hergestellt; ihre Masse wird möglichst klein gehalten. Anhand von Figur 4 wird der Verschlussmechanismus 15 der Brühkammer 10 und die Brühkammer diskutiert. In herkömmlichen Kaffeemaschinen wird die Fassung der Brühkammer mit einem Bajonettverschluss an der Kaffeemaschi- ne befestigt und gleichzeitig verschlossen. Demgegenüber ist in der erfin¬ dungsgemässen Kaffeemaschine die Brühkammer 10 in einer Fassung 13 ein¬ gebaut, welche vom Benutzer mit der einen Hand am Griff 14 gehalten und schubladenartig in die Kaffeemaschine geschoben wird. Die Fassung 13 kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen. Mit der anderen Hand bedient der Be- nützer den Verschlussmechanismus über einen aussen am Kaffeemaschinen¬ gehäuse angebrachten Hebel 33, welcher in Fig. 5 sichtbar ist. Die Drehbewe¬ gung des Hebels 33 wird auf einen Exzenter 34 übertragen, welcher den Brüh¬ kammerdeckel 12 nach unten bewegt und die Brühkammer 10 verschliesst. Durch Bewegung des Hebels 33 in Gegenrichtung wird der Brühkammerdek- kel 12 gehoben und die Brühkammer .10 geöffnet; die Fassung 13 kann dann herausgenommen und das Kaffeegut 10' ausgewechselt werden.
Durch die Bewegung des Hebels 33 bzw. des Brühkammerdeckels 12 wird ausserdem der Ausgang des Wassers gesteuert. Nur wenn sich der Brühkam¬ merdeckel 12 in der unteren Stellung befindet, ist also die Brühkammer 10 geschlossen, fiiesst das heisse Wasser in die Brühkammer und von dort aus in die Kaffeetasse 17. Befindet sich der Brühkammerdeckel 12 hingegen in der oberen Stellung, ist also die Brühkammer 10 offen, so strömt das heisse Was- ser oder wahlweise auch Dampf durch ein Dampfrohr 35 aus der Kaffeema¬ schine. Das heisse Wasser aus dem Dampfrohr 35 könnte beispielsweise für Teezubereitung verwendet werden, der Dampf beispielsweise zum Aufwärmen von Milch. Die Weichenstellung für einen der beiden Pfade geschieht am Eingang des Verbindungsrohrs 9. Das Verbindungsrohr 9 befindet sich in einem Rohrge¬ häuse 36, ist gegen letzteres mit zwei Dichtringen 37, 38 abgedichtet und wird mit dem Brühkammerdeckel 12 mitbewegt. In der oberen Stellung befindet sich der obere Dichtriπg 37 über dem Wassereingang 39 und verhindert das Einströmen des heissen Wassers oder des Dampfes ins Verbindungsrohr 9; das heisse Wasser oder der Dampf strömt dann zum Eingang 40 des Dampf¬ rohrs 35. In der unteren Stellung befindet sich der obere Dichtring 37 unter dem Wassereingang 39; das heisse Wasser strömt dann zum Eingang 41 des Verbindungsrohrs 9.
Für die Auswahl der gewünschten Kaffeeart ist ein Artenschalter 42 an der erfindungsgemässen Kaffeemaschine angebracht. Dieser kann beispielsweise die Stellungen "Espresso", "Mokka", "Filterkaffee", "Kaffee Creme" oder auch andere Stellungen haben. Über den Artenschalter 42 werden verschiedene Programme des Mikroprozessors 32 ausgewählt, welche die jeweils gewünsch¬ te Wassertemperatur T und die richtige Pumpenleistung PP einstellen.
Für verschiedene Kaffeearten sind verschiedene Brühkammerunterteile 11 vorgesehen, welche modulartig in die Fassung 13 eingesetzt werden können. Der Brühkammerunterteil 11 für Espresso- oder Mokka-Kaffee ist eine sieb- förmig durchlöcherte Platte aus wärmelisolierendem Material. Zur Herstel- lung von Filterkaffee muss der Brühkammerunterteil 11 einen Filter aufneh¬ men können und mit einem entsprechenden Ausguss versehen sein. Das Kaf¬ feegut 10' wird in der jeweils vorgesehenen Form in die Brühkammer einge¬ füllt: unverpackt oder in geeigneten Behältern, wie beispielsweise Beuteln, verpackt. Nebst der Fassung 13, dem Hebel 33 und dem Artenschalter 42 weist die erfindungsgemasse Kaffeemaschine nur noch ein Bedienungselement auf: einen Hauptschalter 43. Dieser hat drei Stellungen, welche beispielsweise "Dampf, "Off und "Kaffee" genannt werden können, und vereinigt zwei Funk- tionen. Erstens ist er der Schalter zur In- und Ausserbetriebsetzung der ge¬ samten Kaffeemaschine. Bei der Stellung "Off ist die Kaffeemaschine ausge¬ schaltet und verbraucht keine Energie, im Gegensatz zu herkömmlichen Ka¬ ffeemaschinen im Bereitschaftszustand. Der Benutzer bestimmt die heraus- fliessende Kaffeemenge, indem er den Kaffeefiuss durch Umschalten von "Off auf "Kaffee" in Gang setzt und danach durch Umschalten von "Kaffee" auf "Off wieder abstellt. Analoges gilt für die Dampfmenge. Zweitens ist der Hauptschalter ein Temperaturregler für das aus dem Dampfrohr 35 ausströ¬ mende Medium. Befindet sich der Hebel 33 in der oberen Stellung, so strömt bei der Hauptschalterstellung "Dampf Dampf aus dem Dampfrohr 35, bei der Hauptschalterstellung "Kaffee" hingegen heisses Wasser. Ausserdem wird bei der Hauptschalterstellung "Dampf der Wasserzufluss dann mechanisch blok- kiert, wenn sich der Hebel 33 in der unteren Stellung befindet. Tabelle 3 fasst die Auswirkungen aller möglichen Hebel- und Hauptschalterstellungen zu¬ sammen. Die erfindungsgemasse Kaffeemaschine kann wahlweise auch mit einer Vorrichtung zur automatischen Regulierung der Kaffeemenge ausgestat¬ tet sein.
Das Abstellgitter 18, auf welches die Kaffeetassen 17 gestellt werden, ist so konzipiert, dass es im Einsatz 19' gewendet werden kann. So können zwei verschiedene Abstände zwischen Ausguss 16 und Abstellgitter 18 eingesteht werden, wodurch ermöglicht wird, Kaffeetassen 17, 17' ganz verschiedener Höhe unter die Kaffeemaschine zu stellen. Der Abstand zwischen Ausguss 18 und Kaffeetasse 17 darf nämlich nicht zu gross sein, sonst bildet sich beim Kaffee kein Schaum. Figur 6 zeigt eine kleine Kaffeetasse 17 auf dem Abstell- gitter 18 in erhöhter Stellung, Figur 7 eine grosse Kaffeetasse 17' auf dem Abstellgitter 18 in erniedrigter Stellung.
Figure imgf000015_0001
Tabelle 3.
Zusammengefasst besteht die erfindungsgemasse Kaffeemaschine im wesentli¬ chen aus einer Wasservorratskammer 1, einer Pumpe 5, einem Durchlaufer¬ hitzer 8 zum Erhitzen des Wassers und einer Brühkammer 10 zur Aufnahme von Kaffeegut 10'. Der Durchlauferhitzer 8 weist eine kleine Wärmekapazität auf. Die erfindungsgemasse Kaffeemaschine ist mit mindestens einem Tempe- ratursensor 31 am Ende des Durchlauferhitzers 8 oder zwischen Durchlau¬ ferhitzer und Brühkammer 10 sowie mit einem Regelkreis ausgestattet, dessen Regelgrösse die Wassertemperatur T am Ende des Durchlauferhitzers ist. Die ungeheizten Teile 9-12 entlang des Wasserpfades zwischen Durchlauferhitzer 8 und Kaffeegut 10' sind bezüglich mechanischen und thermischen Eigenschaf- ten derart optimiert, dass sie für einen im System entstehenden Überdruck eine genügende Festigkeit haben und kleine Wärmekapazitäten sowie gegen¬ über Wasser kleine Wärmedurchgangskoeffizienten aufweisen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Kaffeemaschine mit einer Wasservorratskammer (1), einer Pumpe (5) und einer Brühkammer (10) zur Aufnahme von Kaffeegut (10'), dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Durchlauferhitzer (8) mit kleiner Wärme¬ kapazität zum Erhitzen von Wasser aufweist, dass sie mit mindestens einem Temperatursensor (31) am Ende des Durchlauferhitzers (8) oder zwischen Durchlauferhitzer und Brühkammer (10) sowie mit einem Re¬ gelkreis ausgestattet ist, dessen Regelgrösse die Wassertemperatur (T) am Ende des Durchlauferhitzers ist und dass ungeheizte Teile (9-12) entlang des Wasserpfades zwischen Durchlauferhitzer (8) und Kaffeegut (10') bezüglich mechanischen und thermischen Eigenschaften derart optimiert sind, dass sie für einen im System entstehenden Überdruck eine genü¬ gende Festigkeit haben und kleine Wärmekapazitäten sowie gegenüber Wasser kleine Wärmedurchgangskoeffizienten aufweisen.
2. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere ungeheizte Teile (9-12) entlang des Wasserpfades aus wärmeiso¬ lierendem Material bestehen.
3. Kaffeemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere ungeheizte Teile (9-12) entlang des Wasserpfades aus hochporö¬ sem keramischem Material, hochporösem Kunststoff oder Kunststoff bestehen.
4. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlauferhitzer (8) aus einem mit Wasser durchströmbaren Innenrohr (23), mindestens einer um das Innenrohr angebrachten inneren Isolationsschicht (24-26), einem um die innere Isolationsschicht gewickel¬ ten Heizdraht (27) und mindestens einer um den Heizdraht angebrachten äussere Isolationsschicht (28-30) besteht.
5. Kaffeemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (23) des Durchlauferhitzers (8) aus Aluminium, rostfreiem
Stahl oder hochtemperaturbeständigem Kunststoff, die Isolationsschichten (24-26, 28-30) aus hochtemperaturbeständigem Kunststoff und der Heiz¬ draht (27) aus einer hochohmigen Metallegierung bestehen.
6. Kaffeemaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Kalkablagerungen im Rohrinnern der Durchlaufer¬ hitzer (8) schwimmend gelagert ist, die Pumpe (5) beweglich oder flie¬ gend aufgehängt ist und beim Betrieb vibriert und Durchlauferhitzer und Pumpe derart verbunden sind, dass der Durchlauferhitzer durch die Pum¬ pe zu Vibrationen angeregt werden kann.
7. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Mikroprozessor (32) zur Überwachung und Steuerung der
Pumpleistung (PP) der Pumpe (5), der Heizleistung (PH) des Durchlau¬ ferhitzers (8) und der Aufheizzeit (t) enthält. Kaffeemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (32) bei jeder Kaffeeherstellung aus der Pumpleistung (PP) der Pumpe (5), der Heizleistung (PH) des Durchlauferhitzers (8) und der Aufheizzeit (t) ein Mass für die Verkalkung des Innenrohrs (23) des Durchlauferhitzers (8) berechnet und ein akustisches und/oder optisches Warnsignal auslöst, falls die Verkalkung einen bestimmten kritischen Wert überschritten hat.
9. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brühkammer (10) im wesentiichen aus einem Brühkammerunter¬ teil (11) und einem Brühkammerdeckel (12) besteht
10. Kaffeemaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Herstellung von verschiedenen Kaffeearten verschiedene Brühkammer¬ unterteile (11) modulartig vom Benutzer in eine Fassung (13) einsetzbar ist, welche Fassung ihrerseits in die Kaffeemaschine einschiebbar ist.
11. Kaffeemaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Brühkammerverschluss (15) einen durch den Benutzer bewegbaren Hebel (33), einen mit dem Hebel verbundenen Exzenter (34) und einen durch den Exzenter auf und ab bewegbaren Brühkammerdeckel (12), durch welchen die Brükammer (10) verschliessbar ist, wenn ihr Unterteil
(11) in die Kaffeemaschine eingeschoben ist, aufweist.
12. Kaffeemaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (33) gleichzeitig den Wasserausgang steuert, indem bei offener Brühkammer (10) Dampf oder heisses Wasser in ein Dampfrohr (35) und bei geschlossener Brühkammer heisses Wasser zum Kaffeegut (10') gelei¬ tet wird.
13. Kaffeemaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Weichenstellung für einen der beiden Pfade am Eingang eines Verbin¬ dungsrohrs geschieht, welches sich in einem Rohrgehäuse (36) befindet, gegen letzteres mit zwei Dichtringen (37, 38) abgedichtet ist und mit dem Brühkammerdeckel (12) mitbewegt werden kann, und zwar derart, dass sich bei offener Brühkammer (10) der obere Dichtring (37) über dem Wassereingang (39) befindet, das Einströmen des heissen Wassers oder des Dampfes ins Verbindungsrohr (9) verhindert und das heisse Wasser oder der Dampf zum Eingang (40) des Dampfrohrs (35) strömen kann, und dass sich bei geschlossener Brühkammer der obere Dichtring unter dem Wassereingang befindet und das heisse Wasser zum Eingang (41) des Verbindungsrohrs strömen kann.
14. Kaffeemaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Hauptschalter (43), welcher einerseits der Schalter zur In- und Ausserbetriebsetzung der Kaffeemaschine und andererseits ein Tempera¬ turregler für das aus dem Dampfrohr (35) ausströmende Medium ist, aufweist.
15. Kaffeemaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der
Hauptschalter (43) drei Stellungen, welche beispielsweise "Dampf, "Off und "Kaffee" genannt werden können, aufweist, so dass bei der Stellung "Off ist die Kaffeemaschine ausgeschaltet ist, der Kaffeefluss aus einem Ausguss (16) bzw. der Heisswasserfluss aus dem Dampfrohr (35) durch Umschalten von "Off auf "Kaffee" in Gang gesetzt und durch Umschalten von "Kaffee" auf "Off wieder abgestellt werden kann und das Ausströmen von Dampf aus dem Dampfohr durch Umschalten von "Off auf "Dampf in Gang gesetzt und durch Umschalten von "Dampf auf "Off wieder abgestellt werden kann.
16. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekenπzeich- net, dass die Wasservorratskammer (1) sichtbar oben auf der Kaffeema¬ schine angebracht ist, aus einem durchsichtigen Material besteht, durch den Benutzer abmontierbar und mit einem Deckel (3) versehen ist.
17. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeich¬ net, dass sie einen beschwerten Sockel (19) aufweist, um ihre Stabilität zu verbessern.
18. Kaffeemaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein im Sockel (19) eingesetztes Abstellgitter (18) unterhalb des Ausgusses (16) aufweist, auf welches Kaffeetassen (17, 17') gestellt werden können, und dass das Abstellgitter so konzipiert ist, dass es gewendet werden kann, um die Einstellung zweier verschiedener Abstände zwischen Aus- guss und Abstellgitter zu ermöglichen.
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