DE10350064A1

DE10350064A1 - Rapid and light weight hot drinks preparation appliance has inductively heated through flow water system

Info

Publication number: DE10350064A1
Application number: DE2003150064
Authority: DE
Inventors: Albert Thomann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-06-16

Abstract

The water from a storage tank (1) is admitted by a pump (2) into the thin walled chrome steel tube having an electrically insulating outer cover (4) and inductive coil (5) activated at high frequency (8) by an aerial (6) and generator (7) to the brewing chamber (9).

Description

Die Erfindung betrifft Maschinen zur Herstellung von heißen Suppen und Getränken, nachstehend vereinfachend als Kaffeemaschinen bezeichnet. Dabei geht es stets darum, kaltes Wasser aus einem Vorratsbehälter möglichst schnell elektrisch zu erhitzen und dem Brühgut (Suppenwürfel, Teelaub, Kaffeepulver) mit möglichst exakt einstellbarer gleichmäßiger Temperatur zuzuführen.The This invention relates to machines for making hot soups and drinks, hereinafter referred to simply as coffee machines. there It is always about cold water from a reservoir as possible to heat quickly and the broth (soup cubes, teaspoon, coffee powder) with as possible exactly adjustable uniform temperature supply.

Zu diesem Zweck kann das gesamte Kaltwasservolumen im Vorratsbehälter zunächst auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt und dann dem Brühgut zugeführt werden. Nachteilig dabei ist, daß dieser Prozeß sehr lange dauert, weil Aufheizzeit und Durchlaufzeit des heißen Wassers durch das Brühgut sich addieren.To For this purpose, the entire volume of cold water in the reservoir initially on the desired Temperature heated and then fed to the brewing. Disadvantageous is that this Process very much takes a long time, because heating time and flow time of hot water through the broth itself add.

In modernen Kaffemaschinen werden deshalb meist Durchlauferhitzer verwendet, die einen elektrischen Heizblock aufweisen und in konventioneller Weise, z. B. durch Bimetall oder temperaturabhängigen Widerstand, thermostatisch geregelt sind. Dadurch wird die Aufheizzeit bis zum Beginn des Brühprozesses zwar verkürzt. Aber der Heizblock, der z. B. ein Alu-Rohrkörper mit inneren Wärmetauscherrippen und außen aufgewickeltem elektrischem Rohrheizkörper oder ein Alu-Brocken sein kann, in den ein Wasser-Durchlaufrohr und ein elektrischer Rohrheizkörper miteinander eingegossen sind, muß doch so schwer, d. h. so massereich sein und darüber hinaus so viel Wasser enthalten, daß die konventionellen thermostatischen Regelschwankungen von mehreren °C sich nicht voll auf die Temperatur des auslaufenden Heißwassers auswirken. Dadurch addiert sich also immer noch eine relativ lange Anheizzeit zur Dauer des eigentlichen Brühprozesses hinzu.In modern coffee makers are therefore mostly used water heaters, which have an electric heating block and in conventional Way, z. B. by bimetal or temperature-dependent resistor, thermostatic are regulated. This will increase the heating time until the start of the brewing process though shortened. But the heating block, the z. B. an aluminum tube body with inner heat exchanger ribs and outside wound electrical tubular heater or an aluminum chunk can be in the one water flow pipe and an electric pipe heater with each other must be poured so hard, d. H. be so massive and also contain so much water, that the conventional thermostatic control fluctuations of several ° C are not fully affect the temperature of the leaking hot water. Thereby So still adds a relatively long heat-up time to duration the actual brewing process added.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Durchlauferhitzer für Kaffeemaschinen zu schaffen, der sich erstens durch extrem kurze Anheizzeit und zweitens durch extrem kleine Regelschwankungen auszeichnet.task the invention is to provide a flow heater for coffee machines, firstly by extremely short heat-up time and secondly by extremely small control fluctuations are characterized.

Der erste Teil dieser Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Durchlauferhitzer induktiv beheizt und massearm ausgeführt ist. Massearm bedeutet, daß der Durchlauferhitzer so dünnwandig wie konstruktiv möglich ausgeführt ist und mit anderen Teilen von nennenswerter Wärmekapazität nicht im Wärmeleitkontakt steht. Die induktive Beheizung funktioniert ohne zeitraubende Wärmeleitvorgänge, und die massearme Ausführung bewirkt, daß der Durchlauferhitzer im Bruchteil einer Sekunde heiß wird, so daß die Zeitspanne vom Einschalten bis zum Auslaufen des erhitzten Wassers fast nur noch durch das Volumen der im Durchlauferhitzer befindlichen geringen Wassermenge bedingt ist.Of the The first part of this object is achieved in that the water heater is inductive heated and low-mass executed is. Massearm means that the Instantaneous water heater so thin-walled as constructively possible accomplished and with other parts of significant heat capacity is not in Wärmeleitkontakt stands. The inductive heating works without time-consuming heat conduction, and the low-mass version causes the Instantaneous water heater gets hot in a fraction of a second, so the time span from switching on until the leaked water almost only still by the volume of the water heater located in the low Amount of water is conditional.

Der Durchlauferhitzer kann z. B. als dünnwandiges Rohr aus vorzugsweise ferromagnetischem, induktiv leicht aufheizbarem Metall ausgebildet sein, das außen eine dagegen elektrisch isolierte, schraubenförmig gewickelte Induktionsspule trägt. Das Rohr kann runden, aber auch rechteckigen und sogar zur schnelleren Übertragung der Wärme des Rohres auf das durchströmende Kaltwasser flachen Querschnitt aufweisen.Of the Water heater can z. B. as a thin-walled tube preferably ferromagnetic, inductively easily heatable metal formed be that outside an electrically insulated, helically wound induction coil wearing. The Tube can be round, but also rectangular and even for faster transmission the heat of the pipe on the flowing through Have cold water flat cross-section.

Der Durchlauferhitzer kann aber z. B. auch eine flache, doppelwandige Scheibe aus dünnwandigem, vorzugsweise ferromagnetischem Blech sein, die eine dagegen elektrisch isolierte, spiralig gewickelte Induktionsspule trägt. Eine solche beheizte Metallscheibe kann gleichzeitig als Standfläche für die Kaffeekanne dienen.Of the Water heater can but z. B. also a flat, double-walled Slice of thin-walled, preferably ferromagnetic sheet, the one against it electrically insulated, spirally wound induction coil carries. A Such heated metal disk can simultaneously serve as a stand for the coffee pot serve.

Der zweite Teil der Erfindungsaufgabe wird durch Verwendung einer Antenne gelöst, die in an sich bekannter Weise ( EP 0858722 ) die Temperatur der Wand des Durchlauferhitzers durch Hochfrequenz ermittelt. Die Regelschwankungen dieser Anordnung sind sehr gering und betragen weniger als 1°C. Der Meßvorgang benötigt nur Bruchteile einer Sekunde und wird unverzögert zur Regelung der Induk tionsleistung oder einer Pumpe, die das Wasser in bekannter Weise durch den Durchlauferhitzer treibt, eingesetzt.The second part of the invention task is solved by using an antenna, which in a known manner ( EP 0858722 ) determines the temperature of the wall of the water heater by high frequency. The control fluctuations of this arrangement are very low and less than 1 ° C. The measuring process requires only fractions of a second and is instantaneous to control the induction power or a pump that drives the water in a known manner by the water heater used.

Neben einer besonders kurzen Anheizzeit und einer besonders genau einstellbaren konstanten Temperatur des auslaufenden Heißwassers weist der Erfindungsgegenstand als weiteren Vorteil eine besonders geringe Verlustwärme auf. Der massereiche Heizblock konventioneller Kaffeemaschinen hat wegen seiner hohen Wärmekapazität bisher trotz Wärmeisolation zu einer unerwünschten Aufheizung der ganzen Kaffeemaschine geführt. Der induktiv beheizte, massearme Durchlauferhitzer nach der Erfindung hat dagegen eine viel geringere Wärmekapazität und kühlt nach dem Abschalten schnell wieder ab. Er kann daher ohne großen Aufwand wirksam gegen die übrigen Teile der Kaffeemaschine wärmeisoliert werden.Next a particularly short heat-up time and a particularly precisely adjustable constant temperature of the leaking hot water, the subject invention as a further advantage a particularly low heat loss. The massive heating block of conventional coffee machines has due its high heat capacity so far despite heat insulation to an undesirable Heating the whole coffee maker. The inductively heated, low-mass water heater according to the invention, however, has a much lower heat capacity and cools down shutdown quickly. He can therefore without much effort effective against the rest Parts of the coffee maker are thermally insulated become.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel einer Kaffeemaschine nach der Erfindung schematisch dargestellt:
Der Wasservorratsbehälter 1 ist über die Pumpe 2 mit dem aus dünnwandigem Chromstahlrohr 3 bestehenden Durchlauferhitzer verbunden. Darauf ist eine elektrisch isolierende Schicht 4 aufgebracht, die gleichzeitig als Wärmeisolation wirkt. Auf diese ist schraubenförmig die Induktionsspule 5 gewickelt. Am Auslaufende des Rohres 3 des Durchlauferhitzers ist in einigem Abstand zur Induktionsspule 5 die Antenne 6 angeordnet, die durch Hochfrequenz seine Wandtemperatur durch die Isolation 4 hindurch ermittelt. Auf der unbeheizten Strecke zwischen Induktionsspule 5 und Antenne 6 gleicht sich die Temperatur des dünnwandigen Rohres 3, das die Wärme in Längsrichtung kaum leitet, derjenigen des durchlaufenden Wassers sehr weitgehend an, so daß die Messung der Temperatur der Wand des Rohres 3 diejenige des Wassers sehr genau wiedergibt. Selbst eine Verkalkung im Rohr 3 spielt dabei kaum eine Rolle, weil deren wärmeisolierende Wirkung wesentlich geringer ist als diejenige der äußeren Isolation 4.In the figure, an embodiment of a coffee machine according to the invention is shown schematically:
The water reservoir 1 is about the pump 2 with the thin-walled chrome steel tube 3 connected instantaneous water heater. On top of that is an electrically insulating layer 4 applied, which acts as a thermal insulation at the same time. On this is helically the induction coil 5 wound. At the outlet end of the pipe 3 of the water heater is at some distance from the induction coil 5 the antenna 6 arranged by high frequency its wall temperature through the insulation 4 determined through. On the unheated stretch between induction coil 5 and antenna 6 the temperature of the thin-walled tube is similar 3 , which hardly conducts the heat in the longitudinal direction, that of the continuous water very largely, so that the measurement of the temperature of the wall of the tube 3 that very accurately reflects that of the water. Even a calcification in the pipe 3 plays hardly a role because their heat-insulating effect is much lower than that of the outer insulation 4 ,

Die Induktionsspule 5 ist an den Induktionsgenerator 7, die Antenne 6 an den Hochfrequenzgenerator 8 angeschlossen. Die Antenne 6, deren Induktivität und Dämpfung von den temperaturabhängigen Eigenschaftswerten (Permeabilität, spezifischer Widerstand) der Wand des Rohres 3 abhängt, ist Teil eines Messkreises des Hochfrequenzgenerators 8. Das so gewonnene Temperatursignal wird zur thermostatischen Regelung der Leistung des Induktionsgenerators 7 oder des Antriebs der Pumpe 2 eingesetzt. Das von der Pumpe 2 durch das Rohr 3 des Durchlauferhitzers geförderte Heißwasser läuft anschließend durch den Brühkopf 9, in dem sich das Kaffeemehl befindet.The induction coil 5 is to the induction generator 7 , the antenna 6 to the high frequency generator 8th connected. The antenna 6 , their inductance and attenuation of the temperature-dependent property values (permeability, resistivity) of the wall of the tube 3 depends, is part of a measuring circuit of the high-frequency generator 8th , The thus obtained temperature signal is used for thermostatic control of the power of the induction generator 7 or the drive of the pump 2 used. That of the pump 2 through the pipe 3 of the water heater promoted hot water then passes through the brewing head 9 in which the ground coffee is.

Selbstverständlich kann die Kaffeemaschine weitere Funktionen handelsüblicher Geräte (z. B. zweiter Heißwasser- oder Dampf-Auslaß mit Umschaltventil für Tee oder Cappuccino oder Espresso) aufweisen, die in der Figur der Einfachheit halber fortgelassen sind, da sie die Merkmale der Erfindung nicht betreffen.Of course you can the coffee machine further functions of commercially available devices (eg second hot water or steam outlet with Changeover valve for Tea or cappuccino or espresso), which in the figure of Omitted for simplicity, since they are not the features of the invention affect.

Claims

Machine for the production of hot soups and drinks with a water heater, in particular coffee, characterized in that the water heater is inductively heated and designed low mass.

Coffee machine according to claim 1, characterized in that the instantaneous water heater is a thin-walled tube ( 3 ) is formed of preferably ferromagnetic metal, the outside of a contrast electrically insulated, helically wound induction coil ( 5 ) wearing.

Coffee machine according to claim 1, characterized that the Instantaneous water heater as a flat, double-walled disc of dünnwandigem, preferably ferromagnetic sheet is formed, the one against it electrically insulated, spirally wound induction coil carries.

Coffee machine according to claim 2 or 3, characterized by an antenna ( 6 ), which determines the temperature of the wall of the water heater by high frequency in a conventional manner.

Coffee machine according to claim 4, characterized that the Antenna is arranged at the outlet end of the water heater.