DE4116618A1 - Durchlauferhitzer fuer eine maschine zur herstellung von bruehgetraenken - Google Patents

Durchlauferhitzer fuer eine maschine zur herstellung von bruehgetraenken

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    • G05D23/24Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.
Derartige Durchlauferhitzer sind beispielsweise aus der DE-33 39 653 A1 bekannt. Die von den bekannten Durchlauferhitzern neben der Erzeugung und der Zufuhr von heißem Wasser zur Aufbrüh­ einheit übernommene zweite Aufgabe, nämlich nach Beendigung des Aufbrühvorgangs die mittels einer Warmhalteplatte erfolgende ge­ regelte Warmhaltung des erzeugten Brühgetränks ist Gegenstand mehrerer Schutzrechtsanmeldungen. Das grundsätzliche Problem der geregelten Warmhaltung besteht darin, daß die zum Ausgleich der Wärmeverluste, die das Brühgetränk im Auffangbehälter erfährt zu­ geführte Wärmemenge, die bei nur einigen 10 Watt liegen kann, ebenfalls vom Durchlauferhitzer erzeugt werden soll. Dieser weist aber eine für den Aufbrühbetrieb erwünschte relativ große Heiz­ leistung auf, die bis über 1000 Watt liegen kann.
Um im zeitlichen Mittel mit einem derartigen Durchlauferhitzer eine vergleichsweise derart geringe Heizleistung zu erzeugen, be­ steht das Prinzip der geregelten Warmhaltung darin, daß der Durchlauferhitzer für eine relativ kurze Zeit in Betrieb genommen und danach wieder für eine relativ lange Zeit außer Betrieb ge­ setzt wird. Der Durchlauferhitzer wird dazu in bekannter Weise von einem mit ihm thermisch gekoppelten Thermostat dadurch ein­ bzw. ausgeschaltet, daß der Thermostat bei Erreichen seiner Öff­ nungstemperatur die Spannungsversorgung des Durchlauferhitzers unterbricht bzw. nach entsprechender Abkühlung auf seine Schließ­ temperatur wieder herstellt.
Dies hat zur Folge, daß dem Brühgetränk von der Warmhalteplatte über den Boden des Auffangbehälters in relativ kurzer Zeit eine relativ große Wärmemenge zugeführt wird, was wiederum dazu führt, daß am Boden des Auffangbehälters ruhende Schichten des Brühge­ tränks merklich erhitzt werden, deshalb im Auffangbebehälter nach oben steigen und daß abgekühlte Schichten in Richtung Boden des Auffangbehälters absinken. Dadurch entsteht ein durch Kovektion gespeister Kreislauf innerhalb des Auffangbehälters, so daß im Ergebnis das gesamte Brühgetränk in etwa auf der erwünschten Durchschnittstemperatur warmgehalten werden kann. Dieser laufend stattfindende Zyklus von Erwärmung und nachfolgender Abkühlung beeinträchtigt aber insbesondere dann das Aroma des Brühgetränks, wenn es sich dabei um Kaffee handelt.
Zur Verminderung der Beeinträchtigung des Aromas von Kaffee, bei dessen geregelter Warmhaltung sind bereits verschiedene Vor­ schläge gemacht worden.
So ist für die Warmhaltung kleinerer Kaffeemengen vorgeschlagen worden, neben dem bereits vorhandenen Thermostat einen zweiten Thermostat mit niedrigerer Öffnungstemperatur vorzusehen, der mittels eines sogenannten "Kleinmengenschalters" in den Strom­ kreis für den Heizkörper des Durchlauferhitzers geschaltet werden kann, wodurch die vom Durchlauferhitzer im zeitlichen Mittel ab­ gegebene Heizleistung verringert wird (vgl. DE-87 01 916 U1). Da­ bei wird allerdings auch im Aufbrühbetrieb die Heizleistung des Durchlauferhitzers verringert, was zu einer Verlängerung der Dauer des Aufbrühbetriebes führt, ohne daß damit nennenswerte vorteilhafte Auswirkungen auf das Aroma des Brühgetränks erzielt werden.
Ein anderer, wiederum für die Warmhaltung kleinerer Kaffeemengen gedachter Lösungsvorschlag besteht darin, durch Betätigung des Kleinmengenschalters eine Hilfsheizung in Betrieb zu nehmen. Diese beheizt dann den einzigen vorgesehenen Temperaturregler, wenn sich dieser in seiner Offenstellung befindet, was zur Folge hat, daß sich die Zeitspanne, nach der der Temperaturregler wieder in seine Schließstellung zurückkehrt, verlängert, so daß auch hier die im zeitlichen Mittel die an die Warmhalteplatte ab­ gegebene Wärmemenge verringert wird (vgl. EP-0186 097 A1).
Sowohl bei dem in der DE-87 01 916 U1 als auch in der EP 01 86 097 A1 beschriebenen Durchlauferhitzer muß zur Aktivierung der entsprechenden Schaltmittel für die Warmhaltung kleinerer Brühge­ tränkemengen neben dem Hauptschalter auch noch der Kleinmengen­ schalter betätigt werden, ohne dessen Betätigung das Brühgetränk im Warmhaltebetrieb relativ großen Temperaturschwankungen unter­ worfen ist. Der Benutzer muß also gegebenenfalls zwei Schaltmittel betätigen, was von diesem zum einen immer wieder vergessen wird und zum anderen dem Bedienungskomfort abträglich ist.
Eine nicht nur zur geregelten Warmhaltung kleinerer Mengen eines Brühgetränkes vorgesehene Vorrichtung ist in der DE 35 35 687 A1 offenbart. Im dort beschriebenen Durchlauferhitzer wird dessen Wärmeankopplung an die Warmhalteplatte auf mechanische Weise da­ durch beeinflußt, daß über ein Bimetallelement der Abstand zwischen Durchlauferhitzer und Warmhalteplatte derart geregelt wird, daß dieser bei sehr heißem Durchlauferhitzer größer ist als bei weniger heißem Durchlauferhitzer. Dadurch wird die vom Durch­ lauferhitzer an die Warmhalteplatte abgegebene Wärmemenge ver­ stetigt, d. h., die Maxima der abgegebenen Wärmeleistung werden abgeflacht und die Minima angehoben.
Ein gemeinsamer Nachteil aller vorstehend genannter Maßnahmen zur Verminderung der Aromaschädigung des Brühgetränks besteht darin, daß als Kriterium für die Regelung des Durchlauferhitzer die Tem­ peratur des an ihn thermisch angekoppelten Thermostaten verwendet wird, von der angenommen wird, daß sie die tatsächlichen Tempera­ turverhältnisse innerhalb des in dem Auffangbehälters sich be­ findlichen Brühgetränks einigermaßen korrekt wiederspiegelt. Dar­ über hinaus weisen sämtliche der beschriebenen Thermostaten eine relativ große Hysterese auf, d. h., ihre Öffnungstemperatur, bei der sie die Spannungsversorgung des elektrischen Heizkörpers des Durchlauferhitzers unterbrechen, kann durchaus um 10 oder mehr Grad Celsius über ihrer Schließtemperatur liegen, bei der sie den elektrischen Heizkörper wieder mit der Spannungsversorgung ver­ binden. Auch diese Eigenschaft der verwendeten Thermostaten trägt wesentlich zu der beschriebenen Unstetigkeit der vom Durchlauf­ erhitzer im Warmhaltebetrieb pro Zelteinheit an die Warmhalte­ platte abgegebenen Wärmemengen bei.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Durchlauferhitzer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiter zu bilden, daß er einerseits im Aufbrühbetrieb die volle Heizleistung abgibt und andererseits im Warmhaltebetrieb so geregelt wird, daß die Tempe­ raturschwankungen der Warmhalteplatte und damit die des Brühge­ tränks möglichst gering gehalten werden.
Für einen Durchlauferhitzer nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil dieses Patentanspruchs aufgeführten Merkmale.
Dadurch, daß zum einen ein von einer Steuerschaltung betätigtes Schaltelement und zum anderen ein mit dem Brühgetränk in gutem Wärmekontakt stehender Temperatursensor vorhanden ist, wird zu­ nächst einmal erreicht, daß zur Steuerung der Warmhaltung des Brühgetränks dessen Temperatur direkt herangezogen wird und nicht - wie aus dem Stande der Technik bekannt - nur aus der Temperatur des Thermostaten abgeleitet wird. Durch das von der Steuerschal­ tung umgesetzte, erfindungsgemäße Regelprinzip wird zweierlei er­ reicht. Zunächst einmal entfällt der vom Thermostat verursachte, vorstehend als Hysterese bezeichnete Effekt, da zum einen die Dauer der Heizzyklen so kurz bemessen ist, daß der Thermostat im­ mer geschlossen bleibt. Zum anderen verursacht der Temperatur­ sensor in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen, von der Steuer­ schaltung umgesetzten Regelprinzip selbst keinerlei Hysterese­ wirkung. So wird nämlich bei Sensortemperaturen kleiner oder gleich einer festlegbaren Schalttemperatur ein sogenannter Heiz­ zyklus ausgeführt, während bei Sensortemperaturen oberhalb der Schalttemperatur das elektrische Schaltelement von der Steuer­ schaltung offengehalten wird. Weiterhin wird durch die im Warm­ haltebetrieb immer wieder stattfindenden relativ kurzen Heizzyklen die Wärmezufuhr zur Warmhalteplatte erheblich verstetigt. Un­ ter der Annahme, daß zu Beginn des Warmhaltebetriebs die Randbe­ dingung gilt, daß die Sensortemperatur über der Schalttemperatur liegt, wird erfindungsgemäß das Schaltelement so lange offen ge­ halten, bis die Sensortemperatur auf die Schalttemperatur ab­ fällt, bevor der erste Heizzyklus begonnen wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß gleich zu Beginn des Warmhaltebetrieb ein "Überschießen" der Temperatur des zu Beginn des Warmhaltebe­ triebs ohnehin warm genügen Brühgetränks verhindert wird, wie es bei den bekannten Durchlauferhitzern bisher der Fall ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer wird nach Durchfüh­ rung eines Heizzyklus das Schaltelement durch die Steuerschaltung - unabhängig von der tatsächlichen Sensortemperatur - für eine bestimmte Totzeit offen gehalten, nach deren Ablauf dann von der Steuerschaltung je nach Sensortemperatur entweder ein weiterer Heizzyklus durchgeführt oder das Schaltelement weiterhin offen gehalten wird. Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft bei Durchlauferhitzern mit großer Wärmleistung, da durch die Totzeit eine zu schnelle Wiederaufwärmung des Brühgetränks verhindert wird, wenn dieses eine deutlich zu tiefe Temperatur hat. Dies tritt zum Beispiel dann ein, wenn der Auffangbehälter nach Fertigstellung des Brühgetränks längere Zelt nicht auf einer Warmhalteplatte sondern beispielsweise auf einem Tisch zur Ge­ tränkeentnahme gestanden hat.
Die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers nach Anspruch 2 ist insofern vorteilhaft, als die Festlegung des Endes des Aufbrühbetriebs durch den Thermostat selbst festgelegt wird, der ohnehin aus Sicherheitsgründen für einen gattungsgemäßen Durchlauferhitzer vorgesehen werden muß. Wählt man für die fest­ legbare zweite Zeitdauer, in der sich der Thermostat zum ersten Mal nach Inbetriebnahme des Durchlauferhitzers in geöffnetem Zustand befindet, einen Wert von 40 sec., so kann mit Sicherheit davon ausgegangen werden, daß der Aufbrühbetrieb beendet ist und der Übergang in den Warmhaltebetrieb des Durchlauferhitzers be­ vorsteht. Derartig lange Öffnungszeiten treten nämlich am Thermo­ stat im Aufbrühbetrieb auch dann nicht auf, wenn das Wasserrohr des Durchlauferhitzers stark verkalkt ist, da das darin enthal­ tene Wasser relativ schnell wieder zu einer Abkühlung des Ther­ mostat auf seine Schließtemperatur führt.
Die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers nach Anspruch 3 bietet den Vorteil, daß wiederum über die Schaltfunk­ tionen des aus Sicherheitsgründen ohnehin notwendigen Thermostat auf eine zunehmende Verkalkung des Wasserrohrs geschlossen werden kann, wobei sich in der Praxis herausgestellt hat, daß man mit Werten von 10 bis 20 Sekunden für die dritte festlegbare Zeit­ dauer die beginnende Verkalkung des Wasserrohres weder zu spät noch zu frühzeitig anzeigt. Auf diese Weise kann mit der zur Re­ gelung des Durchlauferhitzers im Warmhaltebetrieb ohnehin vorge­ sehenen Steuerschaltung auch noch eine Verkalkung des Wasserrohrs festgestellt und angezeigt werden.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers nach Anspruch 4 bietet den Vorteil, daß der Benutzer der Brühge­ tränkemaschine die Schalttemperatur und damit auch die Temperatur des warmzuhaltenden Brühgetränks einstellen kann. Es hat sich da­ bei gezeigt, daß bereits der relativ enge Temperaturbereich zwischen 65° und 85° Celsius allen in der Praxis vorkommenden Er­ fordernissen gerecht wird.
Wählt man bei einer Heizleistung des Durchlauferhitzers von etwa 1000 Watt für die Öffnungs- und Schließtemperatur des Thermostats und für die Länge der Totzeit Werte nach Anspruch 5, so ergeben sich bei der Dauer eines Heizzyklus von 10 sec. In der Praxis gute Ergebnisse in bezug auf die Warmhaltung und Aromaerhaltung für kleinere Kaffeemengen (bis etwa drei Tassen), während sich bei der Dauer eines Heizzyklus von 12 sec. gute derartige Ergeb­ nisse für größere Kaffeemengen ergeben.
Bildet man den Durchlauferhitzer nach Anspruch 6 weiter, so ist dieser nicht nur an die Warmhaltung sondern auch an die Herstel­ lung kleinerer Brühgetränkemengen, insbesondere Kaffee, bestens angepaßt. Durch die Unterbrechung des Aufbrühvorgangs nach vor­ zugsweise 60 sec. wird dem Kaffeemehl nämlich die Möglichkeit ge­ geben, nach einem ersten Kontakt mit heißem Wasser zunächst ein­ mal richtig aufzuquellen, bevor es weiter damit beaufschlagt wird. Die Aufquellung verbessert das Aroma eines Brühgetränks, insbesondere wenn es sich um Kaffee handelt. Bei größeren Brühge­ tränkemengen ist eine derartige "Brühpause" entbehrlich, da auf­ grund des relativ großen Vorrats an kaltem Wasser zum Beispiel Kaffeemehl auch bei nicht unterbrochenem Aufbrühbetrieb genügend Zeit bleibt, um aufzuquellen.
Die Weiterbildung des Durchlauferhitzers nach Anspruch 7 hat den Vorteil, daß dessen Heizkörper im Warmhaltebetrieb äußerst betriebssicher gesteuert wird, was für die bisher bekannten Durch­ lauferhitzer aufgrund der durch mechanische Ermüdungen gekenn­ zeichneten Thermostaten nicht zutrifft.
Als unempfindliche und preisgünstige Ausführungsform eines Tem­ peratursensors bietet sich ein NTC-Widerstand an (vgl. Anspruch 8), der darüber hinaus eine bei weitem ausreichende Empfindlich­ keit seines Widerstandswerts in Abhängigkeit der Temperatur auf­ weist.
Leitet man gemäß Anspruch 9 aus dem temperaturabhängigen Wider­ standswert des NTC-Widerstands eine Spannung ab, die in einem in der Steuerschaltung enthaltenen Komparator mit einer Referenz­ spannung verglichen wird und weist die Steuerschaltung darüber hinaus noch einen Mikrokontroller aus, der diesen Vergleich und sämtliche andere logische Verknüpfungen überprüft, so erhält man ein genaues und schnelles Ansteuern des Schaltelements. Damit er­ reicht man bei den heute deutlich gesunkenen Preisen für derar­ tige Mikrokontroller auf recht preiswerte Weise ein äußerst zu­ verlässiges Arbeiten des Durchlauferhitzers im Warmhaltebetrieb.
Eine Weiterbildung des Durchlauferhitzers nach Anspruch 10 hat den Vorteil, daß der Warmhaltebetrieb dann abgebrochen und damit auch das Gerät zur Herstellung von Brühgetränken außer Betrieb gesetzt wird, wenn anzunehmen ist, daß dessen Benutzer es ver­ gessen hat, dies selbst manuell vorzunehmen. Ist die maximal vor­ gesehene Dauer des Warmhaltebetriebs innerhalb entsprechend großer Bereiche einstellbar, so kann kaum der Fall eintreten, daß das Gerät mit einem im Auffangbehälter noch warmzuhaltenden Brüh­ getränk entgegen der eigentlichen Absicht des Benutzers vorzeitig außer Betrieb gesetzt wird.
Bildet man den Durchlauferhitzer nach Anspruch 11 weiter, so er­ gibt sich zum einen ein guter Wärmekontakt zwischen dem NTC-Widerstand und dem Brühgetränk innerhalb des Auffangbehäl­ ters, so daß dessen etwaige Temperaturänderungen sich schnell und direkt auch als Temperaturänderungen des NTC-Widerstandes aus­ wirken, womit die zeitliche Verzögerung zwischen einer Änderung der zu regelnden Temperatur des Brühgetränks und der entsprechen­ den Änderung der Temperatur des NTC-Widerstandes recht klein ge­ halten werden kann. Zum anderen ergeben sich durch die einfache, mechanische Ankoppelung des metallischen Körpers an den Auffang­ behälter nur geringe konstruktive Änderungen an den bereits be­ kannten Warmhalteplatten und gar keine derartigen Anforderungen für den Auffangbehälter selbst, was erhebliche Vorteile bei der Aufnahme einer Serienfertigung des erfindungsgemäßen Durchlaufer­ hitzers bietet.
Für den Fall, daß der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer nach An­ spruch 12 weitergebildet wird, wird erreicht, daß die Steuer­ schaltung bei leerem oder nicht auf die Warmhalteplatte aufge­ setztem Auffangbehälter den Warmhaltebetrieb selbsttätig ab­ bricht. Auf diese Weise wird zum einen Strom gespart, wenn der Benutzer nach Leerung oder längerer Entfernung des Auffangbehäl­ ters von der Warmhalteplatte es vergessen hat, die Brühgetränke­ maschine abzuschalten. Daneben wird durch diese Ausführungsform der Erfindung auch erreicht, daß neben dem Reglerschalter und einer auch für beide Spannungspole durchführbare Temperatursiche­ rung noch ein weiteres Sicherheitselement zur Verhütung von Brän­ den vorhanden ist, zumal derartige Brände bei Brühgetränkemaschinen mit Durchlauferhitzern von über 1000 Watt elektrischer Lei­ stung zunehmend eine real existierende Gefahr darstellen.
Bei einem Durchlauferhitzer nach Anspruch 13 wird auf einfache und kostengünstige Weise durch ein Gummi- oder elastisches Kunst­ stoffelement sowohl die notwendige thermische Restkoppelung zwischen Warmhalteplatte und NTC-Widerstand als auch eine sichere Halterung für den beweglichen metallischen Körper erreicht. Außerdem läßt sich das ohnehin preiswerte elastische Element gleichzeitig auch noch zur Abdichtung des unter der Warmhalte­ platte liegenden Sockels der Brühgetränkemaschine verwenden.
Eine Weiterbildung des Durchlauferhitzers nach Anspruch 14 hat den Vorteil, daß durch die Wärmeleitpaste ein großflächige Wärme­ kontaktfläche an der metallischen Hülse erreicht wird, so daß der Temperatursensor bereits auf geringe Temperaturschwankungen reagiert.
Für den Fall, daß der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer nach Anspruch 15 weitergebildet wird, wird erreicht, daß, wenn kein Auffangbehälter auf der Warmhalteplatte abgestellt ist, also der Temperatursensor aus dem Gehäuse der Brühgetränkezubereitungs­ maschine in seine Ausgangsstellung herausgefahren ist, und wenn die Brühgetränkezubereitungsmaschine noch nicht eingeschaltet ist, auch durch Einschalten des Hauptschalters der Brühgetränke­ zubereitungsmaschine der Durchlauferhitzer nicht in Betrieb ge­ setzt wird. Dies wird durch die Offenstellung des Schalters und das dadurch im Mikrokontroller bedingte Aus-Signal erreicht, so daß der Mikrokontroller ein Einschalten der Brühgetränkezuberei­ tungsmaschine nicht zuläßt.
Wird im anderen Falle während der Aufbrühphase der Auffangbehäl­ ter von der Warmhalteplatte entfernt, so wird auch hier durch Verschiebung des Temperatursensors der Schalter unterbrochen und ein Signal dem Mikrokontroller zugeführt, der dieses dann derart verarbeitet, daß der Durchlauferhitzer, obwohl der Hauptschalter noch eingeschaltet ist, dennoch abgeschaltet wird. Sobald der Auffangbehälter wieder auf die Warmhalteplatte aufgesetzt wird, leitet durch Kurzschließen des Schalters dieser ein Signal dem Mikrokontroller zu, der dann den Durchlauferhitzer wieder ein­ schaltet und der Brühvorgang fortgesetzt wird.
Befindet sich hingegen die Brühgetränkezubereitungsmaschine be­ reits im Warmhaltebetrieb, so wird ebenfalls beim Herunternehmen des Auffangbehälters von der Warmhalteplatte durch die axiale Verschiebung des Temperatursensors geöffnet und das Signal dem Mikrokontroller zugeleitet, der dann durch eine im Mikrokontroller vorgesehene Schaltungsanordnung den Durchlauferhitzer bei­ spielsweise 10 Minuten lang noch mit elektrischer Energie ver­ sorgt. Wird in dieser Zeit der Auffangbehälter nicht auf die Warmhalteplatte aufgesetzt, so wird durch den Mikrokontroller das Ausschalten der Brühgetränkezubereitungsmaschine veranlaßt.
Wird vor Ablauf dieser Warmhaltezeit der Auffangbehälter wieder auf die Warmhalteplatte aufgesetzt, so bleibt der Durchlauferhitzer weiterhin eingeschaltet und wird durch den Thermostaten temperaturgesteuert. Die zuletzt genannte Steuerung, die sich im Warmhaltebetrieb ergibt, arbeitet unabhängig von der zum Patent­ anspruch 12 angegebenen Einrichtung, so daß, wenn durch die Rest­ kopplung der Temperatursensor in kürzerer Zeit reagiert, bevor die 10 Minuten Wartezeit abgelaufen ist, dieser die Ausschaltung des Durchlauferhitzers bewirkt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einen erfindungsge­ mäßen Durchlauferhitzer aufweisenden Maschine zur Her­ stellung von Brühgetränken,
Fig. 2 eine Unteransicht des Durchlauferhitzers nach der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Durchlauferhitzer nach der Fig. 2 mit daraufstehendem Auffangbehälter samt seiner Halterung im Sockel der Brühgetränke-Maschine,
Fig. 4 ein Blockschaltbild der den Heizkörper des Durchlaufer­ hitzers steuernden elektrischen Regelschaltung und
Fig. 5 ein Längsschnitt durch den Temperatursensor nach Fig. 3.
Fig. 1 zeigt in schematischer Weise den Aufbau einer Maschine zur Herstellung von Brühgetränken, in der der erfindungsgemäße Durch­ lauferhitzer, der als ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist, verwendet werden kann. Dessen wesentlichste Bauteile sind ein Wasserrohr 2 und ein das Wasserrohr 2 beheizender elek­ trischer Heizkörper 3. Zur Herstellung eines Brühgetränks wird dem Durchlauferhitzer 1 aus einem Vorratsbehälter 4 kaltes Wasser über eine Zuführleitung 5 zugeführt und nach seiner Erhitzung durch den elektrischen Heizkörper 3 durch die Wirkung des dabei entstehenden Dampfdrucks stoßweise über eine Steigleitung 6 und einen sogenannten Brühkopf 7 einer Aufbrüheinheit 8 zugeführt. Die Zuführleitung 5 enthält ein nicht dargestelltes Rückschlag­ ventil, welches dafür sorgt, daß kaltes Wasser aus dem Vorratsbe­ hälter 4 zwar grundsätzlich in das Wasserrohr 2 eintreten kann, daß erhitztes Wasser als Folge des entstehenden Dampfdrucks aber nicht mehr in Richtung Vorratsbehälter 4, sondern ausschließlich zum Brühkopf 7 transportiert werden kann.
Im Inneren der trichterförmig ausgebildeten Aufbrüheinheit 8 kann sich entweder Kaffee oder Tee oder auch eine sonstige Zutat zur Herstellung eines entsprechenden Brühgetränks befinden. Im Ver­ lauf seiner Herstellung fließt das entsprechende Brühgetränk dann in einen Auffangbehälter 9 ab, der seinerseits auf einer Warm­ halteplatte 10 steht. Die Warmhalteplatte 10 wird ebenfalls vom Durchlauferhitzer 1 beheizt, so daß dessen elektrischer Heiz­ körper 3 zum einen das Wasserrohr 2 und zum anderen die Warmhal­ teplatte 10 beheizt.
Im sogenannten Aufbrühbetrieb, das heißt, während der Zeit, in der vom Vorratsbehälter 4 immer wieder kaltes Wasser in das Was­ serrohr 2 nachfließt, ist die Beheizung des Wasserrohres 2 vor­ rangig, worauf die Heizleistung des elektrischen Heizkörpers 3, die durchaus 1000 Watt oder mehr betragen kann, auch abgestimmt ist. Während des sogenannten Warmhaltebetriebs, das heißt nach Beendigung des Aufbrühvorgangs, ist die Heizleistung des elek­ trischen Heizkörpers 3 dagegen viel zu groß, da je nach Wärmeiso­ lierung des Auffangbehälters 9 nur Heizleistungen von deutlich unter 100 Watt zur Warmhaltung des Brühgetränks benötigt werden. Der elektrische Heizkörper 3 darf daher im Warmhaltebetrieb - anders als im Aufbrühbetrieb - nur für relativ kurze Zeit in Be­ trieb genommen werden und muß anschließend wieder für eine längere Zeit wieder außer Betrieb gesetzt werden. Die dafür be­ nötigte Regelschaltung 11, die u. a. einen thermisch mit dem Durchlauferhitzer 1 gekoppelten Thermostaten 12 (vgl. Fig. 2 und 3) enthält, wird durch Schließen eines die Netzspannungsversor­ gung steuernden Schalters S1 aktiviert. Der schematische Aufbau der Regelschaltung 11 und ihre Wirkungsweise werden bei der Be­ schreibung der Fig. 4 bis 5 erläutert.
Sowohl die Regelschaltung 11 als auch die Warmhalteplatte 10 sind im nur schematisch durch gestrichelte Linien dargestellten Sockel 13 der Brühgetränke-Maschine gehaltert, wobei der größte Teil der Warmhalteplatte 10 zur Herstellung eines guten Wärmekontakts mit dem Auffangbehälter 9 aber frei liegt.
In Fig. 2 sind die wichtigsten Bauteile des Durchlauferhitzers noch einmal im einzelnen abgebildet. Sowohl das Wasserrohr 2 als auch der parallel dazu verlaufende elektrische Heizkörper 3 weisen eine hufeisenförmige Gestalt auf und sind zum einen über einen gut wärmeleitenden Steg 14 (vgl. Fig. 3) nahezu auf ihrem gesamten Verlauf miteinander verbunden. Im anderen besteht zwischen dem Wasserrohr 2 und dem elektrischen Heizkörper 3 durch ein durchgehendes Blech 15 eine weitere mechanische und ther­ mische Verbindung, wobei das Blech 15 zur weiteren Verbesserung der thermischen und mechanischen Koppelung an seinen beiden Rändern 16 so umgebördelt ist, daß es das Wasserrohr 2 von außen umgreift. Aus dem Blech 15 ist ein Lappen 17 herausgeformt, mit dem der Thermostat 12 in gutem thermischen Kontakt steht und auch mechanisch verbunden ist.
Die Einlaßöffnung 18 des Wasserrohrs 2 ist mit der Zuführleitung 5, dessen Auslaßöffnung 19 mit der Steigleitung 6 verbunden, wo­ bei die Richtung des Wasserflusses durch den Durchlauferhitzer durch in Nähe der beiden Öffnungen 18, 19 angebrachte Pfeile noch einmal verdeutlicht wird. Schließlich weist der elektrische Heiz­ körper 3 noch elektrische Anschlüsse 20a und 20b auf, die bei Inbetriebnahme der Brühgetränke-Maschine durch die Regelschaltung 11 mit der Netzspannung verbunden werden.
Schließlich ist nur noch in schematischer Weise ein als ganzes mit dem Bezugszeichen 21 bezeichneter Temperatursensor zu er­ kennen, der sich durch die Warmhalteplatte 10 in Richtung auf den Auffangbehälter 9 hin erstreckt und dessen mechanischer Aufbau bei der Beschreibung der Fig. 5 näher erläutert werden wird. Der Temperatursensor 21 ist in jenem Bereich des hufeisenförmigen Durchlauferhitzers 1 gelegen, in dem die Warmhalteplatte 10 keinen direkten thermischen Kontakt mehr mit dem elektrischen Heizkörper 3 hat. Darüber hinaus steht der Temperatursensor 21 im guten thermischen Kontakt mit dem Auffangbehälter 9, während er aber nur noch eine geringe thermische Restkopplung mit der Warm­ halteplatte 10 aufweist. Die Realisierung dieser beiden unter­ schiedlichen wärmetechnischen Anforderungen wird bei der Be­ schreibung der Fig. 5 erläutert.
Gemäß Fig. 3 ist die Warmhalteplatte 10 an ihrem Rand mit dem Sockel 13 des Geräts zur Herstellung von Brühgetränken verbunden, was mit Rastelementen 13a erfolgen kann. Da die Warmhalteplatte 10 mit dem elektrischen Heizkörper 3 und dieser wiederum über den Steg 14 und das Blech 15 mit dem Wasserrohr 2 verbunden ist, wird durch die Verbindungsmittel 13a auch der gesamte Durchlaufer­ hitzer 1 im Sockel 13 gehaltert. Auf der Warmhalteplatte 10 steht der zylinderförmige und aus Glas bestehende Auffangbehälter 9, der an seinem Boden eine Einbuchtung 22 aufweist, wodurch zu­ sammen mit seiner Formgebung am Rand des Bodens eine kreisring­ förmige Auflagefläche 23 für den Aufnahmebehälter 9 auf der Warm­ halteplatte 10 entsteht. Die Lage der Auflagefläche 23 ist dabei so gewählt, daß sie über weite Bereiche der Form des elektrischen Heizkörpers 3 folgt. Lediglich in dem durch die hufeisenförmige Gestalt des Durchlauferhitzers 1 bedingten, offenen Bereich zwischen den elektrischen Anschlüssen 20a und 20b des elek­ trischen Heizkörpers 3, in dem der Temperatursensor 21 liegt, be­ steht keine Übereinstimmung zwischen dem räumlichen Verlauf der Auflagefläche 23 und dem des elektrischen Heizkörpers 3. Hier be­ rührt vielmehr der durch die Warmhalteplatte 10 von unten hin­ durchtretende (vgl. Fig. 5) und in dieser in einem in Fig. 3 nur schematisch dargestellten Halteelement 24 gelagerter Temperatur­ sensor 21 die Auflagefläche 23.
Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß zum einen vom elek­ trischen Heizkörper 3 ausgehende Wärme über die Warmhalteplatte 10 gezielt in den ein Brühgetränk enthaltenden Auffangbehälter 9 gelangt und zum anderen der Temperatursensor 21 über die Auflage­ fläche 23 ebenfalls in gutem Wärmekontakt mit dem Brühgetränk steht. Wie wiederum anhand der Beschreibung der Fig. 5 noch näher ausgeführt werden wird, ist die Wärmekoppelung zwischen dem Temperatursensor 21 und der Warmhalteplatte 10 wesentlich geringer als die zwischen Temperatursensor 21 und Auflagefläche 23.
Das in Fig. 4 dargestellte Blockschaltbild zeigt als wesentliche Bauelemente zunächst einmal eine Wechselspannungsquelle 25 in deren Stromkreis in Reihe der elektrische Heizkörper 3, der Ther­ mostat 12 und ein als elektromagnetisches Relais ausgebildetes Schaltelement 26, welches im wesentlichen aus einem zwei Schalt­ stellungen aufweisenden Schalter 27 und einen diesen schließenden Elektromagneten 28 besteht, wobei der Schalter 27 bei nicht aktiviertem Elektromagneten 28 in seiner Offenstellung verharrt. Parallel zu der genannten Reihenschaltung ist eine Einheit 29 zur Erzeugung einer gleichgerichteten Niederspannung geschaltet, die zur Spannungsversorgung (Ausgang 29a) eines Mikrokontrollers 30, zum anderen (Ausgang 29b) zur Spannungsversorgung einer einen Komperator 31 enthaltenden Schaltungsanordnung und schließlich auch noch zur Spannungsversorgung (Ausgang 29c) des Elektromagne­ ten 28 dient.
Vom Mikrokontroller 30 selbst sind in Fig. 4 nur die drei Eingän­ ge 30a, 30b und 30c und die beiden Ausgänge 30d und 30e darge­ stellt. Dabei nimmt der Eingang 30a das über eine Pegelanpas­ sungseinheit 32 abgeschwächte Signal auf, welches über den Zu­ stand des Thermostaten 12 (Wirkung als offener oder geschlossener elektrischer Schalter) Auskunft gibt. Der Eingang 30b nimmt das vom Komparator 31 abgegebene Signal auf, dessen Pegel von der Temperatur des einen NTC-Widerstand 62 enthaltenden Temperatur­ sensors 21 und dem an einem Soll-Wertgeber 33 vom Benutzer einge­ stellten Wert abhängt und der in üblicher Weise mit Widerständen 34 und 35 beschaltet ist. Der Eingang 30c des Mikrokontrollers 30 ist mit einem Schalter S1 verbunden, über den das Gerät zur Her­ stellung von Brühgetränken in Betrieb genommen werden kann.
Der Ausgang 30d des Mikrokontrollers 30 steuert den Elektromagne­ ten 28 des elektromagnetischen Relais 26 an und steuert damit das Schließen und Öffnen des Schalters 27. Der Ausgang 30e schließ­ lich steuert ein auf einer Anzeigeeinheit 36 angebrachtes An­ zeigeelement 37 an und steht lediglich stellvertretend für mehrere derartige Ausgänge, die noch weitere, nicht dargestellte Anzeigeelemente ansteuern, die ebenfalls auf der Anzeigeeinheit 36 angebracht sind.
Parallel liegend zur Spannungsversorgung des Mikrokontrollers 30 wird ein Elektrolytkondensator 39 über einen Widerstand 38 dauernd aufgeladen gehalten. Der Elektrolytkondensator 39 dient für den Fall, daß das Gerät zur Herstellung von Brühgetränken vorübergehend vom Netz getrennt werden sollte oder daß ein kurz­ zeitiger Stromausfall auftritt, als Puffer für die Spannungsver­ sorgung des Mikrokontrollers 30.
In Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch den Temperatursensor 21 im Bereich seiner Befestigung an der Warmhalteplatte 10 dargestellt, wobei er sich in seiner von der Auflagefläche 23 des Auffangbe­ hälters 9 in der Zeichnung nach unten gedrückten Stellung be­ findet. Die aus Stahlblech ausgestanzte und vorzugsweise im Tief­ ziehverfahren hergestellte Warmhalteplatte 10 weist einen in der Zeichnung nach unten verlaufenden kegelstumpfförmigen Abschnitt 40 als Vertiefung auf, der sich nach unten verjüngt und der an einem Ringbund 41 endet. Der Ringbund 41 bildet eine Öffnung 42, in die ein mit einer Ringnut 43 versehenes Halteelement 24 derart eingeknöpft ist, daß die stirnseitigen Ringflächen 44, 45 den Ringbund 41 hintergreifen, wodurch das Halteelement 24 ortsfest in der Öffnung 42 gehalten wird.
Das Halteelement 24 wird von einem Gummielement oder einem gegen Temperaturresistenten Kunststoff, beispielsweise Silikon oder Teflon, gebildet. Entlang der inneren Wandung 46 des kegelstumpf­ förmigen Abschnitts 40 verläuft das Halteelement 24 in Fig. 5 nach oben und ist in Höhe der Warmhalteplatte 10 zur Mitte 47 hin derart umgebogen, daß seine Oberkante 73 in dieser Position nicht an der Oberseite 54 der Warmhalteplatte 10 hervorsteht. Der End­ bereich 48 des Halteelements 24 bildet die Funktion eines Balges. Das abgeknickte Ende des Balges 48 wird vom einen Ringwulst 49 gebildet, der mit radialer Vorspannung in eine an der topfförmig ausgebildeten Hülse 51 vorgesehene Ringnut 50 eingreift. Zwecks guter Wärmeleitung wurde für die Hülse 51 als Werkstoff vorzugs­ weise Aluminium gewählt.
Wie aus Fig. 5 deutlich zu erkennen ist, wird der Temperatursen­ sor 21 mit der Hülse 51 von dem Halteelement 24 getragen und wird in der in Fig. 5 dargestellten Position mit einer Spannkraft gegen die Auflagefläche 23 des Auffangbehälters 9 gedrückt, damit ein guter Wärmeübergang von der Auflagefläche 23 des Auffangbe­ hälters 9 zum Temperatursensor 21 geschaffen wird. Damit die Hülse 51 mit einer vorgegebenen Spannkraft gegen die Auflage­ fläche 23 gedrückt wird, übt der Balg 48 auf die Hülse 51 nach Fig. 5 eine nach oben gerichtete Spannkraft auf. Die Spannkraft wird durch die beim Herunterdrücken des Temperatursensors 21 im Balg 48 entstehende Biegeverformung erreicht. Wird nämlich der Auffangbehälter 9 von der Warmhalteplatte 10 entfernt, so bewegt sich der Temperatursensor 21 infolge der im Balg 48 gespeicherten Biegespannung in der Zeichnung nach oben so weit heraus, bis die Biegespannung im Balg 48 soweit reduziert ist, daß das Eigenge­ wicht des Temperatursensors 21 dieser Restspannung entspricht.
Im Ausgangszustand des Halteelements 24 sind der Ringwulst und der an ihn angrenzende Balgbereich in der Zeichnung nach Fig. 5 nach oben gerichtet und das Halteelement 24 nimmt nahezu die Form ein, die es nach seiner Ausformung bei der Herstellung aufweist. Wenn also kein Druck auf den Bodenbereich 52 der Hülse 51 in der Zeichnung nach unten ausgeübt wird, ragt die mit der Auflage­ fläche 23 des Auffangbehälters 9 in Kontakt bringbare Anlage­ fläche 53 an der Oberseite 54 der Warmhalteplatte 10 hervor, was aber in Fig. 5 nicht erkennbar ist, da hier gerade die Auflage­ fläche des Auffangbehälters 9 den Temperatursensor 29 gegen die im Balg 48 durch die Verformung gebildete Biegekraft nach unten drückt.
An der Stelle, an der die Ringnut 50 an der Hülse 51 ausgebildet ist, verjüngt sich nach Fig. 5 die Hülse 51 im äußeren Mantelbe­ reich kegelförmig nach unten, an den sich dann ein rohrförmiger Abschnitt 55 anschließt. Der von der äußeren Ringnut 43 gebildete Ringabschnitt 58 weist eine konzentrische zum Temperatursensor 21 verlaufende Durchgangsbohrung 57 auf, die mit geringem Abstand zu der Mantelfläche 58 des rohrförmigen Abschnitts 55 der Hülse 51 verläuft, damit die Hülse 51 reibungsfrei in dem Halteelement 24 axial verschiebbar ist. Dies ist deshalb vorteilhaft, da die im Balg 48 bei seiner Verformung entstehenden Biegekräfte, die durch eine axiale Verschiebung des Balges 48 längs der Mitte 47 ermög­ lichen, verhältnismäßig gering sind. Auf alle Fälle sollte die bei der Verformung des Balges 48 gebildete Spannkraft nicht größer sein als das Gewicht des Auffangbehälters 9, wenn in ihm keine Flüssigkeit aufbewahrt wird; sie muß allerdings immer so groß sein, daß sich, sobald der Auffangbehälter 9 von der Warm­ halteplatte 10 entfernt wird, der Temperatursensor 21 in Fig. 5 nach oben bewegt und seine Anlagefläche 53 gegenüber der Ober­ seite 54 der Warmhalteplatte hervorsteht.
Die Hülse 51 weist nach Fig. 5 eine Sacklochbohrung 59 auf, deren horizontal verlaufender Boden 60 im Bodenbereich 52, also nahe der Anlagefläche 53, ausgebildet ist. In das offenen Ende 61 der Sacklochbohrung 59, das unterhalb des Ringabschnittes 56 des Halteelements 24 angeordnet ist, ist ein als NTC-Widerstand aus­ gebildetes temperaturempfindliches Element 62 weit eingescho­ ben, daß sein an der Spitze hervorstehender Zapfen 63 am Boden 60 anschlägt und somit einen guten Wärmeübergang vom Bodenbereich 42 zum NTC-Widerstand 62 herstellt.
In Fig. 5 ist an dem temperaturempfindlichen Bereich, also um den Zapfen 63 herum, auf der Oberfläche des NTC-Widerstandes 62 eine Wärmeleitpaste 64 aufgebracht, die in gutem Wärmekontakt mit dem Boden 60 und dem NTC-Widerstand steht. Durch den großflächigen Berührungskontakt reagiert das temperaturempfindliche Element 62 besonders schnell auf Temperaturschwankungen.
An der Wärmeleitpaste 64 sind in Fig. 5 Haltearme 65 angebracht, die sich entlang der Sacklochbohrung 59 erstrecken und die an ihrem offenen Ende 61 den röhrförmigen Abschnitt 55 der Hülse 51 umgreifen, so daß die an ihnen angeformten Rastelemente 66 federnd in der Mantelfläche 58 des rohrförmigen Abschnitts 57 ausgebildete Vertiefungen eingreifen, wodurch das temperatur­ empfindliche Element 62 sicher auf Anlage an dem Boden 60 in der Sacklochbohrung 59 gehalten wird, wie dies Fig. 5 deutlich zeigt.
Der NTC-Widerstand 62 ist über zwei Leitungen 70, 71 mit dem in Fig. 4 dargestellten Schaltkreis verbunden, in dem die Leitung 70 beispielsweise an die Erde und die Leitung 71 an den negativen Eingang des Komparators 31 angeschlossen ist (Fig. 4). Am Ausgang der Leitungen 70, 71 sind diese mit einer Isolierung 68, 69 ver­ sehen, so daß Schmutz und Feuchtigkeit nicht in den von der Sack­ lochbohrung 59 gebildeten Raum 72 eindringen kann. Weiterhin ist der rohrförmige Abschnitt 55 der Hülse 51 mit einem Erdanschluß 73 verbunden, damit eine Bedienungsperson, falls sie einmal die Anlagefläche 53 des Temperatursensors 21 berührt, nicht unter Spannung gesetzt wird.
Die Wirkungsweise der Steuerschaltung 11 ist folgende: Nach Inbetriebnahme der Brühgetränkemaschine durch Schließen des Schalters S1 hält der Mikrokontroller 30 über seinen Ausgang 30d das elektromagnetische Relais 26 geschlossen. Da aufgrund des noch kalten Durchlauferhitzers 1 auch der Thermostat 12 als ge­ schlossener elektrischer Schalter wirkt, beheizt der elektrische Heizkörper 3 das Wasserrohr 2 und das Gerät zur Herstellung von Brühgetränken befindet sich im Aufbrühbetrieb. Der Mikrokontrol­ ler 30 überwacht an seinem Eingang 30a das vom Zustand des Ther­ mostaten 12 abhängige und über die Pegelanpassungseinheit 32 um­ geformte Signal. Für den Fall, daß der Thermostat 12 zum ersten Mal für mindestens 40 sec. geöffnet blieb, wird der Aufbrühbe­ trieb als beendet angesehen und der Übergang in den Warmhaltebe­ trieb vorgenommen.
Sollten während des Aufbrühbetriebs mindestens zwei Mal offene Schaltstellungen des Thermostaten 12 vorgekommen sein, die weniger als 40 sec., aber mindestens 10 bis 20 sec. betragen haben, so steuert der Mikokontroller 30 den Heizkörper 3 weiter im Aufbrühbetrieb, gibt aber an seinem Ausgang 30e ein Signal ab, welches das Anzeigeelement 37 aktiviert, um eine die zeitweilige Öffnung des Thermostaten 12 verursachende Verkalkung des Wasser­ rohrs 2 anzuzeigen. Das Anzeigeelement 37 bleibt auch dann akti­ viert, wenn der Mikrokontroller 30 nach einer über 40 sec. langen Öffnung des Thermostaten 12 schließlich das Ende des Aufbrühbe­ triebs erkannt hat und den Heizkörper 3 von diesem Zeitpunkt an im Warmhaltebetrieb steuert.
Im Warmhaltebetrieb bleibt der nach entsprechender Abkühlung des Heizkörpers 3 wieder als geschlossener elektrischer Schalter wirkende Thermostat 12 stets in diesem Zustand. Die Steuerung des elektrischen Heizkörpers 3 erfolgt daher allein durch das elek­ tromagnetische Relais 26 und zwar auf folgende Weise:
Hat der Benutzer am Sollwertgeber 33 als gewünschte Temperatur für das warmzuhaltende Getränk, beispielsweise eine zwischen 65°C und 85°C liegende Schalttemperatur eingestellt, so gibt der Temperatursensor 21, der einen NTC-Widerstand 62 enthält, an den Komparator 31 eine Spannung ab, die dafür sorgt, daß nur für Temperaturen des Brühgetränks kleiner oder gleich der Schalt­ temperatur am Ausgang des Komparators 31 und damit am Eingang 30b des Mikrokontrollers 30 ein Signal anliegt. Liegt ein derartiges Signal an, dann schließt der Mikrokontroller 30 über seinen Aus­ gang 30d und den Elektromagneten 28 den Schalter 27 für eine Dauer von 10 oder 12 sec., wobei beide Werte am Mikrokontroller 30 mit nicht dargestellten Schaltmitteln eingestellt werden können. Den niedrigeren Wert von 10 sec. für die Dauer eines Heizzyklus wählt man, wenn man kleinere Mengen eines Getränks warmhalten will. Der größere Wert von 12 sec. ist für die Warm­ haltung größerer Mengen (im allgemeinen mehr als 3 Tassen) vor­ gesehen. Unabhängig von der tatsächlichen Temperatur des Tempe­ ratursensors 21 legt der Mikrokontroller 30 das elektromagne­ tische Relais 26 für eine Totzeit von etwa 90 sec. und damit auch den elektrischen Heizkörper 3 still.
Nach Ablauf der Totzeit hängt es von der vom Temperatursensor 21 gemessenen Sensortemperatur ab, ob sofort ein neuer Heizzyklus durchgeführt wird oder ob ein solcher erst später erfolgt. Nur dann, wenn die Sensortemperatur kleiner oder gleich der einge­ stellten Schalttemperatur ist, wird nämlich ein neuer Heizzyklus durchgeführt.
Als Randbedingung zu Beginn der Steuerung des elektrischen Heizkörpers 3 gilt, daß dann, wenn zu Beginn des Warmhaltebetriebs die vom Temperatursensor 21 ermittelte Sensortemperatur über der eingestellten Schalttemperatur liegt, das elektromagnetische Relais 26 solange in seiner Offenstellung gehalten wird, wie die Sensortemperatur im Verlauf der dadurch eintretenden Abkühlung des Brühgetränks größer als die Schalttemperatur bleibt.
Bei entsprechender Abstimmung der Leistung des Durchlauferhitzers (1000 Watt) mit der Öffnungstemperatur (hier 155°C) und der Schließtemperatur (hier 140°C) des Thermostaten 12, der gewählten Totzeit von 90 sec. und der Dauer des Heizzyklus von 10 oder 12 sec. ist es immer gewährleistet, daß die Temperatur des Thermo­ staten 12 im Warmhaltebetrieb stets unterhalb seiner Öffnungs­ temperatur bleibt.
Der Mikrokontroller 30 kann neben der Steuerung des elektrischen Heizkörpers 3 noch weitere Aufgaben übernehmen. So unterbricht der Mikrokontroller 30 bei Wahl des kurzen Heizzyklus von 10 sec. den Aufbrühbetrieb nach 60 sec., um ihn nach einer "Brühpause" von 30 sec. bis zu dessen Ende wieder aufzunehmen.
Weiterhin steuert der Mikrokontroller 30 bei Wahl des kurzen Heizzyklus von 10 sec. etwa 50 sec. nach Beendigung des Aufbrüh­ betriebs ein weiteres nicht dargestelltes Anzeigeelement an, während dies bei Wahl des längeren Heizzyklus von 12 sec. erst etwa nach 80 sec. erfolgt. Der Wert von 50 bzw. 80 sec. ent­ spricht der sogenannten "Abtropfzeit" für kleine bzw. große Brüh­ getränkemengen, das heißt der Zeitspanne nach Beendigung des Aufbrühbetriebs, nach deren Ablauf keine nennenswerten Anteile des Brühgetränks mehr von der Aufbrüheinheit 8 in den Auffangbehälter 9 abfließen und das Brühgetränk damit als fertiggestellt betrach­ tet werden kann.
Der Mikrokontroller 30 kann auch als Zeitschaltuhr programmiert werden, so daß die Inbetriebnahme des Geräts zur Herstellung von Brühgetränken auch selbsttätig ohne Schließen des Schalters S1 erfolgen kann.
Schließlich ist noch anzumerken, daß der Mikrokontroller 30 den Warmhaltebetrieb nach einer vom Benutzer ebenfalls programmier­ baren Zeitdauer endgültig dadurch abbricht, daß er den Schalter 27 des elektromagnetischen Relais 26 durchgängig offen hält. Der Schalter 27 wird dann erst durch Einleitung eines neuen Aufbrüh­ vorgangs wieder geschlossen.
Der Schalter 74 in Fig. 4 dient dazu, daß, wenn kein Auffangbe­ hälter 9 auf der Warmhalteplatte 10 abgestellt ist, also der Temperatursensor 21 aus dem Gehäuse 10 der Brühgetränkezuberei­ tungsmaschine in seine Ausgangsstellung herausgefahren ist (nicht in Fig. 5 dargestellt) und wenn die Brühgetränkezubereitungs­ maschine noch nicht eingeschaltet ist, auch durch Einschalten des Hauptschalters bei 25, Fig. 4) der Brühgetränkezubereitungsma­ schine der Durchlauferhitzer 1 nicht in Betrieb gesetzt wird. Dies wird durch die Offenstellung des Schalters 74 und das da­ durch im Mikrokontroller 30 bedingte Aus-Signal erreicht, so daß der Mikrokontroller 30 ein Einschalten der Brühgetränkezubereitungsmaschine nicht zuläßt.
Wird im anderen Falle während der Aufbrühphase der Auffangbehäl­ ter 9 von der Warmhalteplatte 10 entfernt, so wird auch hier durch Verschiebung des Temperatursensors 21 der Schalter 74 unterbrochen und ein Signal dem Mikrokontroller 30 zugeführt, der dieses dann derart verarbeitet, daß der Durchlauferhitzer 1, ob­ wohl der Hauptschalter (bei 25 in Fig. 4) noch eingeschaltet ist, dennoch abgeschaltet wird. Sobald der Auffangbehälter 9 wieder auf die Warmhalteplatte 10 aufgesetzt wird (Fig. 5), leitet durch Kurzschließen des Schalters 74 dieser nach Fig. 4 ein Signal dem Mikrokontroller 30 zu, der dann den Durchlauferhitzer 1 wieder einschaltet und der Brühvorgang fortgesetzt wird.
Befindet sich hingegen die Brühgetränkezubereitungsmaschine be­ reits im Warmhaltebetrieb, so wird ebenfalls beim Herunternehmen des Auffangbehälters 9 von der Warmhalteplatte 10 durch die axiale Verschiebung des Temperatursensors 21 der Schalter 74 ge­ öffnet und dieses Signal dem Mikrokontroller 30 zugeleitet, der dann durch eine im Mikrokontroller 30 vorgesehene Schaltungsan­ ordnung den Durchlauferhitzer 1, beispielsweise 10 Minuten lang, noch mit elektrischer Energie versorgt. Wird in dieser Zelt der Auffangbehälter 9 nicht auf die Warmhalteplatte 10 aufgesetzt, so wird durch den Mikrokontroller 30 das Ausschalten der Brühge­ tränkezubereitungsmaschine veranlaßt.
Wird vor Ablauf dieser Warmhaltezeit der Auffangbehälter 9 wieder auf die Warmhalteplatte 10 aufgesetzt, so bleibt der Durchlaufer­ hitzer 1 weiterhin eingeschaltet und wird durch den Thermostaten 12 temperaturgesteuert. Die zuletzt genannte Steuerung, die sich im Warmhaltebetrieb ergibt, arbeitet unabhängig von der Restkopp­ lung, wie bereits zuvor beschrieben, so daß, wenn durch die Rest­ kopplung der Temperatursensor 21 in kürzerer Zeit reagiert, bevor die 10 Minuten Wartezeit abgelaufen ist, dieser die Ausschaltung des Durchlauferhitzers 1 bewirkt.
 1 = Durchlauferhitzer
 2 = Wasserrohr
 3 = elektrischer Heizkörper
 4 = Vorratsbehälter
 5 = Zuführleitung
 6 = Steigleitung
 7 = Brühkopf
 8 = Aufbrüheinheit
 9 = Auffangbehälter
10 = Warmhalteplatte
11 = Steuerschaltung
12 = Thermostat
13 = Sockel / 13a = Rastelement
14 = Steg
15 = Blech
16 = Ränder
17 = Lappen
18 = Einlaßöffnung
19 = Auslaßöffnung
20a = elektrische Anschlüsse des Heizkörpers 3
20b = elektrische Anschlüsse des Heizkörpers 3
21 = Temperatursensor
22 = Einbuchtung
23 = Auflagefläche, Boden
24 = Halteelement
25 = Wechselspannungsquelle
26 = elektrom. Relais, Schaltelem.
27 = Schalter
28 = Elektromagnet
29a = Ausgänge der Einheit 29
29b = Ausgänge der Einheit 29
29c = Ausgänge der Einheit 29
30 = Mikrokontroller
30a, 30b, 30c = Eingänge
30d, 30e = Ausgänge
31 = Komparator
32 = Pegelanpassungseinheit
33 = Sollwertgeber
34 = Widerstand
35 = Widerstand
36 = Anzeigeeinheit
37 = Anzeigeelement
38 = Widerstand
39 = Elektrolytkondensator
40 = Abschnitt, Aussparung
41 = Ringbund
42 = Öffnung
43 = Ringnut
44 = Stirnfläche
45 = Stirnfläche
46 = Wandung
47 = Mitte
48 = Endbereich, Balg
49 = Ringwulst
50 = Ringnut
51 = Hülse, metallischer Körper
52 = Bodenbereich
53 = Anlagefläche
54 = Oberseite
55 = röhrförmiger Abschnitt der Hülse 51
56 = Ringabschnitt
57 = Durchgangsbohrung
58 = Mantelfläche
59 = Sacklochbohrung
60 = Boden
61 = offene Ende
62 = temperaturempfindliches Element (NTC-Widerstand)
63 = Zapfen
64 = Wärmeleitpaste
65 = Haltearm
66 = Rastelement
67 = Vertiefung
68 = Isolierung
69 = Isolierung
70 = elektrische Leitung
71 = elektrische Leitung
72 = Raum
73 = Erdanschluß
74 = Schalter
75 = elektrische Leitung
76 = Mantelbereich
77 = Oberkante

Claims (15)

1. Durchlauferhitzer für eine Maschine zur Herstellung von Brühgetränken mit einem Wasserrohr und mit einem elektrisch betriebenen Heizkörper, der neben dem Wasserrohr gleich­ zeitig auch noch eine Warmhalteplatte beheizt, wobei der Brühvorgang dadurch erfolgt, daß aus einem Vorratsbehälter kaltes Wasser über eine Eintrittsöffnung in das Wasserrohr einfließt, dort erhitzt und durch Dampfdruck über eine Aus­ trittsöffnung einer Aufbrüheinheit zugeführt wird (Aufbrüh­ betrieb), aus der das Brühgetränk in einen Auffangbehälter abfließt, in dem es durch die Warmhaltplatte nach Abschluß des Aufbrühvorgangs temperaturgeregelt weiter warmgehalten wird (Warmhaltebetrieb), mit einem Thermostat, der elek­ trisch in Reihe mit dem Heizkörper geschaltet ist und mit dem Durchlauferhitzer in gutem thermischen Kontakt steht, wobei der Thermostat während des Aufbrühbetriebs auch noch bei mäßig verkalktem Wasserrohr stets geschlossen bleibt und erst nach Beendigung des Aufbrühbetriebs seine Öffnungs­ temperatur erreicht und damit als geöffneter elektrischer Schalter wirkt und nach seiner dadurch bedingten Abkühlung auf seine Schließtemperatur wieder als geschlossener elek­ trischer Schalter wirkt, wodurch der Beginn des Warmhaltebe­ triebs festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch in Reihe zum Thermostat (12) ein weiteres, eine Offen- und eine Schließstellung aufweisendes elek­ trisches Schaltelement (26) geschaltet ist, welches im Auf­ brühbetrieb stets geschlossen ist und im Warmhaltebetrieb von einer Steuerschaltung (11) geöffnet und wieder geschlos­ sen werden kann, die ihrerseits einen in gutem Wärmekontakt mit dem Brühgetränk stehenden Temperatursensor (21) enthält, daß die Steuerschaltung (11) dann, wenn zu Beginn des Warm­ haltebetriebs die Sensortemperatur über einer festlegbaren Schalttemperatur liegt, das Schaltelement (26) solange in seiner Offenstellung hält, wie die Sensortemperatur im Ver­ lauf der dadurch eintretenden Abkühlung des Brühgetränks größer als die Schalttemperatur bleibt, daß die Steuerschal­ tung (11) im Warmhaltebetrieb immer dann, wenn die Sensor­ temperatur kleiner oder gleich der Temperatur des Schalt­ elements (26) ist, das Schaltelement (26) für eine festleg­ bare erste Zeitdauer (Heizzyklus) unabhängig von den während des Heizzyklus auftretenden Sensortemperaturen in seiner Schließstellung hält, wobei der Heizzyklus so kurz bemessen ist, daß dabei die Temperatur des Thermostats (12) stets unterhalb seiner Öffnungstemperatur bleibt und daß die Steuerschaltung (11) nach Beendigung eines Heizzyklus unab­ hängig von der nach dessen Ende vom Temperatursensor (21) gemessenen Temperatur das Schaltelement (26) öffnet und für eine festlegbare Totzeit offen hält.
2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Aufbrühbetriebs von der Steuerschaltung (11) dadurch erkannt wird, daß der Thermostat (12) nach In­ betriebnahme der Brühgetränkemaschine zum ersten Mal minde­ stens für eine festlegbare zweite Zeitdauer, beispielsweise etwa 40 sec., als geöffneter elektrischer Schalter wirkt.
3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (11) dann, wenn nach Inbetriebnahme der Brühgetränkemaschine der Thermostat (12) während des Aufbrühbetriebs mindestens zweimal für eine ebenfalls fest­ legbare dritte Zeitdauer, die kürzer ist als die festlegbare zweite Zeitdauer und vorzugsweise zwischen 10 und 20 sec. liegt, als geöffneter elektrischer Schalter wirkt, ein An­ zeigelement (37) ansteuert, welches die zunehmende Verkal­ kung des Wasserrohrs (2) anzeigt.
4. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Steuerschaltung (11) maßgebliche Schalt­ temperatur entweder in verschiedenen Stufen oder stufenlos auf vorzugsweise zwischen 65°C und 85°C liegende Temperatur­ werte einstellbar ist.
5. Durchlauferhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Heizleistung des Durchlauferhitzers (1) von 1000 Watt ein Thermostat (12) mit einer Öffnungstemperatur von etwa 155°C und einer Schließtemperatur von etwa 140°C verwendet wird, daß für die Dauer eines Heizzyklus an der Steuerschaltung (11) wahlweise zwei Werte von beispielsweise 10 und 12 Sekunden eingestellt werden können und daß für die Totzeit eine Zeitspanne von etwa 90 Sekunden gewählt wird.
6. Durchlauferhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn für den Heizzyklus der niedrigere Wert ge­ wählt worden ist, die Steuerschaltung (11) den Aufbrühbe­ trieb derart steuert, daß der Aufbrühvorgang nach einer be­ stimmten Zeitspanne, vorzugsweise 60 sec., einmal für vor­ zugsweise 30 sec. unterbrochen wird.
7. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (26) aus einem elektromagnetischen Relais besteht.
8. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (21) einen NTC-Widerstand (62 ) enthält.
9. Durchlauferhitzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (11) zur Erkennung, ob die Tempera­ tur des NTC-Widerstands (62) noch oberhalb der Schalttempe­ ratur liegt oder nicht, eine elektrische oder elektronische Baugruppe aufweist, mit der eine vom Widerstandswert des NTC-Widerstands (62) abhängige Spannung erzeugt wird, die in einem Komparator (31) mit einer Referenzspannung verglichen wird, daß die Baugruppe als weiteres wesentliches Bauteil einen Mikrokontroller (30) aufweist, der das Ergebnis dieses Vergleichs und darüber hinaus auch sämtliche in den vorher­ gehenden Ansprüchen enthaltene logische Verknüpfungen über­ prüft und gegebenenfalls die entsprechenden Steuerfunktionen ausführt.
10. Durchlauferhitzer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrokontroller (30) nach Ablauf einer vorzugsweise einstellbaren Betriebsdauer im Warmhaltebetrieb diesen un­ abhängig von der augenblicklichen Sensortemperatur durch durchgängiges Offenhalten des Schaltelements (26) abbricht.
11. Durchlauferhitzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der NTC-Widerstand (62) in einem metallischen Körper (51) angeordnet ist, mit dem er im gutem Wärmekontakt steht, daß der metallische Körper (51) seinerseits sich in einer Aussparung (40) der Warmhalteplatte (10) nach oben erstreckt und sich gegen die Wirkung einer Spannkraft nach unten bewe­ gen kann, wobei die Stärke der Spannkraft und das Gewicht des auf der Warmhalteplatte (10) abgestellten Auffangbehäl­ ters (9) für das Brühgetränk so aufeinander abgestimmt sind, daß einerseits der metallische Körper (51) gegen die Auf­ lagefläche (23) des Auffangbehälters (9) anliegt und damit ein guter Wärmekontakt zwischen Auffangbehälter (9) und metallischem Körper (51) besteht und andererseits der Auf­ fangbehälter (9) dabei immer noch auf der Warmhalteplatte (10) aufliegt.
12. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch zwischen dem Durchlauferhitzer (1) und dem Tempera­ tursensor (21) eine thermische Restkoppelung besteht, die so bemessen ist, daß bei einer Beheizung der Warmhalteplatte (10) ohne darauf stehendem oder leerem Auffangbehälter (9) zuerst der Temperatursensor (21) seine Schalttemperatur überschreitet, bevor der Thermostat (12) seine Öffnungstem­ peratur erreichen kann und daß die Steuerschaltung (11) den Warmhaltebetrieb abbricht, wenn die Sensortemperatur un­ unterbrochen länger als eine festlegbare vierte Zeitdauer, beispielsweise 10 Minuten, über der Schalttemperatur liegt.
13. Durchlauferhitzer nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Wärmeleitung bedingte thermische Restkoppelung zwischen Temperatursensor (21) und Warmhalteplatte (10) durch ein aus Gummi- oder Kunststoff hergestelltes Halteele­ ment (24) erreicht wird, welches einerseits selbst in der Warmhalteplatte (10) gelagert ist und andererseits den be­ weglichen Temperatursensor (21) führt.
14. Durchlauferhitzer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Körper (51) aus einer zum Boden des Auf­ fangbehälters (9) hin verschlossenen Hülse (51) besteht, daß der gute Wärmekontakt zwischen der Hülse (51) und dem NTC-Widerstand (62) durch deren Auffüllen mit einer Wärme­ leitpaste (64) hergestellt wird.
15. Durchlauferhitzer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Temperatursensor (21) ein Schalter (74) zugeordnet ist, der mit dem Mikrokontroller (30) über die Leitung (75) verbunden ist und der, wenn er sich bei Herunternehmen des Auffangbehälters (9) von der Warmhalteplatte (10) nach außen verschiebt, den Schalter (74) öffnet und dadurch dem Mikrokontroller (30) ein Signal übermittelt, der dann seinerseits den Durchlauferhitzer (1) sofort oder nach einer vorgegebenen Zeit abschaltet.
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