DK158556B - Elektrisk filterkaffemaskine - Google Patents

Description

DK 158556B

Opfindelsen vedrører en filterkaffemaskine med en friskvandsbeholder og et umiddelbart under friskvandsbeholderen placeret elektrisk opvarmet varmtvandskammer, en imellem friskvandsbeholderen og varmtvandskammeret monteret vandtilførselsventil, et stigrør, som for-5 binder varmtvandskammeret med et bryggevandsudløb, og et lodret udluftningsrør, som rager ind i varmtvandskammeret.

Fra USA patentskrift nr. 2169852 kendes en filterkaffemaskine, i hvilken der umiddelbart over varmtvandskammeret er monteret en friskvandsbeholder. Friskvandsbeholderen og varmtvandskammeret er for-10 bundet via en vandtilførselsventil, som har en flyder, som lukker ventilen, når der i varmtvandskammeret nås en forudbestemt vandstand.

Desuden rager et udluftningsrør ind i varmtvandskammeret, hvilket udluftningsrør samtidigt tjener som stigrør og ender i et filterbæger, der er monteret over friskvandsbeholderen. Varmtvandskammeret er 15 i overensstemmelse med det i ovennævnte USA patentskrift angivne dimensioneret på en sådan måde, at det kan optage 2 til 3 kopper vand, medens friskvandsbeholderen er konstrueret til ca. den dobbelte volumenmængde. Denne kaffemaskine tillader generelt ikke, at brugeren kan variere den via vandtilførselsventilen til varmtvandskammeret 20 under en brygningsproces indstrømmende vandmængde.

En tilsvarende filterkaffemaskine kendes fra USA patentskrift nr.

2568474. I denne filterkaffemaskine findes et seperat stigrør til bryggevandet. Udluftningsrøret har desuden en kontra-ventil, som lukker sammen med vandtilførselsventilen, så snart trykket i varmt-25 vandskammeret er steget så meget, at bryggevandet udstødes gennem stigroret. Med denne filterkaffemaskine kan brugeren heller ikke variere den vandmængde, som laves eller tilberedes i varmtvandskammeret under en brygningsproces.

Den foreliggende opfindelse har til formål at tilvejebringe en fil-30 terkaffemaskine af den indledningsvis angivne art, med hvilken filterkaffemaskine varmtvandskammerets fyldningsgrad på simpel måde kan varieres af den person, som bruger maskinen.

Dette formål opnås i overensstemmelse med opfindelsen ved, at der i udluftningsrøret er monteret en luftudslipsventil, at udluftnings

DK 158556 B

2 røret er udformet forskydelig i aksial retning, så at det efter den valgte stilling kan rage et til stillingen svarende stykke ind i varmtvandskammeret og derved foranledige, at varmtvandskammeret kun fyldes til den nederste rand af udluftningsrøret.

5 Udluftningsrøret kan takket være sin lodrette forskydelighed skydes længere eller kortere ind i varmtvandskammeret. Da varmtvandskammeret kun fyldes med frisk vand til den nederste rand af udluftningsrøret, har brugeren følgelig umiddelbar mulighed for at variere den friskvandsmængde, som bruges under en brygningsproces.

10 Følgelig kan antallet af brygningsperioder, som udføres af maskinen, ændres. Fx i forbindelse med en kaffemaskine til 8 kopper kan også en mindre mængde kaffe på fx kun 6 kopper tilberedes, uden at det ønskede antal perioder ændres fra fx 2 eller 3. Følgelig er det også muligt at ændre den samlede brygningstid, dog kun i begrænset ud-15 strækning.

En fordelagtig dimensionering af varmtvandskammeret er angivet i krav 2.

Før de i kravene 3 til 12 angivne videre udformninger beskrives, skal nogle ejendommeligheder ved kaffemaskinen ifølge den foreliggende 20 opfindelse omtales. Da den mængde vand, som findes i varmtvandskammeret i en cyklus, er relativ stor, anbefales det at træffe specielle foranstaltninger mod, at brygningsvandet ikke tilføres filterholderen med for stor hastighed. Som følge af den relative store ydelse, hvormed sådanne maskiner arbejder, ca. 1.100 W i forbindelse med en 25 maskine til 8 kopper, opstår der et stort damptryk, som slipper brygningsvandet ud i en stor mængde, hvorved det restvand, som fordamper i varmtvandskammeret, fører relativ meget damp med sig. Uden specielle foranstaltninger er der således fare for, at brygnings-vandet sprøjter ud af filterholderen, eller at kaffebønnerne presses 30 for kraftigt op langs filterets vægge. I de i det følgende omhandlede underkrav er angivet forskellige foranstaltninger, som skal afhjælpe disse forhold, og som er anvendelige alene eller også kombineret med hinanden.

3

DK 158556B

Ved den i krav 3 angivne foranstaltning modvirkes det i varmtvands-kammeret opståede damptryk ved, at der rettidigt før afslutningen af udstødningen af restvand bortledes damp, som blander sig med det gennem stigroret befordrede vand. Herved forhindres det, at rest-5 vandet udstødes med for stor hastighed. Ved udnyttelse af denne foranstaltning og også de efterfølgende, endnu ikke omtalte er det muligt at benytte relativt stor varmeydelser for at foretage den samlede brygningsproces i løbet af kortere tid.

Selv om en forstørret dampudløbsåbning fører til en væsentligt for-10 bedring, medfører den i krav 4 angivne kontinuerlige forstørrelse de bedste resultater.

I krav 5 er angivet foretrukne specielle udførelsesformer for de tiltagende dampudløbsåbninger, hvilke udførelsesformer er anvendelige alene eller i kombination.

15 Også den i krav 6 angivne foranstaltning fører til, at den fra stigroret afgivne mængde brygningsvand flyder ensartet og med ringe tryk ned i filterholderen. Udløbskammeret dæmper således damptrykvariationer, som forekommer i det eventuelt stødvist afgivne vand og afgiver det kontinuerligt. En anden mulig virkning af dette udløbskammer ses 20 at bestå i, at dampbobler kondenseres i kammeret, hvorved strømningshastigheden for det afgivne vand ligeledes formindskes.

Det i krav 7 omhandlede udløbskammer fører til en specielt ensartet strømning af det afgivne brygningsvand.

De i krav 8 angivne ribber i udløbskammeret fører til en udligning af 25 brygningsvandsstrømmen.

Den i krav 9 angivne foranstaltning bevirker, at det vand, som samles i udløbskammeret, afgives praktisk taget fuldstændigt i endnu varm tilstand i filtertragten.

Foranstaltningen ifølge krav 10 fører til, at brygningsvandet i 30 varmtvandskammeret afgives tilnærmelsesvis fuldstændigt. Herved elimineres dampudviklingen ved udstødningscyklens afslutning.

DK 158556B

4

Ved foranstaltningen ifølge krav 11 modvirkes dampudviklingen ved udstødningscyklens afslutning ligeledes. Ved en sådan dimensionering kan endog opnås, at dampudviklingen allerede afsluttes, før al brygningsvandet stødes ud af varmtvandskammeret.

5 Krav 12 angiver en videre udformning, ved hvilken maskinen kan ændres fra fx en maskine til 8 kopper til en maskine til 4 kopper, idet varmeydelsen ændres tilsvarende. Hvis der fx til maskinen til 8 kopper arbejdes med en meget stor varmeydelse, kan der ske det, at brygningscyklusen ved reduktion af den mængde vand, som flyder i 10 varmtvandskammeret, bliver for hurtig. Dette kan på simpel måde imødegås ved en reduktion af varmeydelsen for igen at opnå af den ønskede brygningsvarighed på ca. 3 til 4 minutter.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken 15 fig. 1 viser en udførelsesform for en kaffemaskine ifølge opfindelsen, set i snit efter linjen I-I i fig. 2, fig. 2 den i fig. 1 viste kaffemaskine, set oppefra, fig. 3a til 3c forskellige udførelsesformer for afslutningen åf stigroret og 20 fig. 4 en speciel udførelsesform for udløbskammeret.

Den på tegningen viste kaffemaskine har en sokkel 1, på hvilken der er monteret en hul cylindrisk beholder 2, der har en bunddel 3, som strækker sig vandret i den nederste tredjedel af beholderen. Den over bunddelen 3 liggende del af beholderen 2 tjener som friskvandsbe-25 holder 4. Under bunddelen 3 ligger en i forhold til bunddelen tætnet metallisk beholder 5, som sammen med bunddelen 3 afgrænser et varm-tvandskammer 6. Beholderen 5's bunddel 7 har en vandret forløbende ydre rand 8, til hvilken grænser en tragtformet del 9, som strækker sig nedefter, og som i centrum ender i en fordybning 10. I bunddelen 30 7's vandrette rand 8 er placeret et elektrisk varmelegeme 12. Enden af et stigrør 13 rager ned i fordybningen 10, idet stigrøret fører lodret ud fra fordybningen et kort stykke, hvorefter stigrøret fører vandret ud gennem beholderen 5's ydre væg og tætnet i forhold til denne og uden for beholderen 5 fører lodret opefter. Til mekanisk

DK 158556B

5 fastholdelse af stigroret 13 og til varmeisolering af samme er stigroret ført i et kapperør 14, som er forbundet med soklen 1. Stigroret 13 rager et kort stykke ud fra kapperøret 14 og ender i et i forhold til stigroret drejeligt udløbskammer 15, som vil blive mere 5 udførligt beskrevet nedenfor. Under udløbskammeret 15's udløbsåbning 16 er placeret en filterholder 17, der er hængselsforbundet til kapperøret 14 via et vandret forbindelsesstykke 18. Under filterholderen 17 er der i soklen 1 monteret en varmeplade 19, der ligeledes har et elektrisk varmelegeme 20. På varmepladen 19 er placeret 10 en kaffeopsamlingsbeholder 22.

I bunddelen 3 mellem friskvandsbeholderen 4 og varmtvandsbeholderen 6 er placeret en vandindløbsventil 23 og en gasudløbsventil 24. Gasudløbsventilen 24 omfatter et rør, som i den øverste del har et ventillegeme, og som er lejret forskydeligt i længderetningen i 15 bunddelen 3 via et tætningslegerne. Denne forskydelighed vil nedenfor blive forklaret.

De til de to varmelegemer 12 og 20 hørende elektriske koblinger, herunder en med bunddelen 7's rand 8 forbundet termostat, er ikke vist nærmere, da de hører til den kendte teknik.

20 I det følgende vil den viste kaffemaskines funktionsmåde blive nærmere forklaret. I den opadtil åbne friskvandsbeholder 4 indføres en mængde frisk vand svarende til den ønskede mængde kaffe, fx 8 kopper.

I en maskine til 8 kopper er varmtvandskammeret 6's volumen således dimensioneret, at den er i stand til at optage ca. 4 kopper vand. Det 25 til friskvandsbeholderen 4 tilførte vand strømmer gennem vandindløbsventilen 23 ind i det endnu tomme varmtvandskammer 6, hvorved luft undviger fra varmtvandskammeret 6 gennem gasudløbsventilen 24. Varmtvandskammeret 6 fyldes til den nederste rand af den rørformede gasudløbsventil 24. Med varmelegemet 12 indkoblet, opvarmes det vand, 30 som findes i varmtvandskammeret 6, til kogepunktet, og kommer i kog under dampudvikling. Som følge af trykstigningen i varmtvandskammeret 6 lukker de to ventiler 23 og 24, og det kogende vand trykkes gennem stigroret 13 ind i udløbskammeret 15 og afgives gennem udløbskammerets udløbsåbning 16 i filtertragten 17. Når dampudviklingen i 35 varmtvandskammeret 6 er afsluttet, falder trykket igen, og der kan

DK 158556 B

6 løbe nyt frisk vand gennem vandindløbsventilen 23 ind i varmtvand-skammeret 6, hvorefter det beskrevne forløb begynder påny.

Med den lodret forskydelige gasudløbsventil 24 kan den mængde vand, som strømmer ind i varmtvandskanuneret 6, varieres, da varmtvands-5 kammeret 6 altid kun fyldes til den nederste rand af gasudløbsventi-len 24. Hvis man fx i forbindelse med en kaffemaskine til 8 kopper, kun vil tilberede 4 kopper kaffe, forskydes gasudløbsventilen 24 så langt nedefter, at varmtvandskammeret 6 kun fyldes med ca. 2 kopper vand, hvorved kaffebrygningsprocessen også i dette tilfælde afsluttes 10 i to cykler. Det forudsættes, at det konventionelle papirfilter, som fyldes ca. til 2/3 af sin højde med brygningsvand, tømmes efter ca. 2 minutter. Varmelegemet 12 er dimensioneret således, at den anden opkogsproces afsluttes på ca. 2 minutter, så at den anden afgivelse sker på et tidspunkt, når papirfilteret netop er tømt eller endnu 15 ikke er helt tømt. Den samlede kaffebrygningsproces afsluttes således på ca. 4 minutter. Hvis der endnu findes noget vand i friskvandsbeholderen 4 efter den anden afgivelse, finder en tredje afgivelse sted, som imidlertid sker væsentligt hurtigere efter den anden end den anden efter den første, da den vandmængde, som skal opvarmes, er 20 mindre. Skal der i forbindelse med en maskine til 8 kopper kun tilberedes 6 kopper kaffe, forløber det andet af de tre brygningstrin tilsvarende hurtigere, så at brygningstiden i dette tilfælde bliver på ca. 2,5 til 3 minutter. Til en maskine til 8 kopper anses et elektrisk varmelegeme med en optagende effekt på 1100 W som tilstræk-25 keligt.

Da den ovenfor beskrevne kaffemaskine har et varmtvandskammer 6 med relativt stort volumen og ligeledes et relativt kraftigt varmelegeme 12, opbygges der meget hurtigt tryk i varmtvandskammeret 6, når vandets kogepunkt nås, hvilket fører til, at varmtvandskammeret 6 30 tømmes hurtigt. For at forhindre, at brygningsvandet føres til filterholderen 17 med for stort tryk, er der truffet specielle forholdsregler, som vil blive nærmere forklaret nedenfor.

Varmtvandskammeret 6 har en bunddel 7 med en tragtformet del 9, som ender i fordybningen 10. Stigroret 13's ende rager ned i denne for-35 dybning. Varmelegemet 12 er placeret mellem den tragtformede del 9

DK 158556 B

7 og bunddelen 7's vandrette rand 8. Med denne udformning kan opnås, at dampudviklingen i varmtvandskammeret 6 reduceres eller gøres til 0 på et tidspunkt, hvor der endnu findes brygningsvand i den nederste del af varmtvandskammeret 6. Herved udstødes den sidste del af det varme 5 vand, hvis det overhovedet udstødes, med et formindsket tryk. Netop denne sidste del af den vandmængde, som udstødes, er imidlertid problematisk, da denne del uden specielle forholdsregler blandes med damp og følgelig afgives med relativt stor hastighed.

En anden eller yderligere foranstaltning, som tjener til at modvirke 10 det beskrevne problem, består i at sørge for, at damptrykket reduceres allerede relativt tidligt inden afgivelsen af den sidste rest varmt vand fra varmtvandskammeret 6. Til dette formål er den ende af stigrøret 13, der vender mod varmtvandskammeret, udformet på en sådan måde, at det med faldende vandspejl frigiver en tiltagende åbning for 15 den over vandspejlet stående damp. Sådanne udførelsesformer er vist i fig. 3a til 3c. I den i fig. 3a viste udførelsesform er enden af stigrøret 13 forsynet med en lodret slids 30, der er så høj, at ca. den sidste tredjedel af det vand, som forlader varmtvandskammeret 6, allerede afgives tiltagende blandet med damp. Der kan være placeret 20 flere sådanne, indbyrdes parallelle slidser, som eventuelt også har -forskellig længde. I den i fig. 3b viste udførelsesform er der over hinanden placeret åbninger 31 i enden af stigrøret 13. Også herved opnås, at den rest af brygningsvand, som findes i varmtvandskammeret 6, blandes med damp, hvorved det forhindres, at der opstår et for 25 stort damptryk. Det kan være hensigtsmæssigt at udforme de enkelte åbninger 31 med forskellige åbningstværsnit, idet de nederste åbninger skal have større diametre end de øverste åbninger. I den i fig. 3c viste udførelsesform er enden af stigrøret 13 skåret af under en vinkel på 45° ligesom en injektionskanyle, idet der også her 30 opstår en tiltagende åbning til udtømning af damp ved faldende vandspejl. En anden ikke nærmere vist mulighed til damptrykreduktion består i, at dele enden af stigrøret 13 op, så at det har ved siden af hinanden liggende indgangsåbninger, som ender i forskellig højde.

Disse foranstaltninger kan benyttes alene eller i kombination.

35 En anden og desuden yderligere anvendelig foranstaltning til opnåelse af en i størst mulig grad kontinuerlig brygningsvands strøm består i

DK 158556B

8 at tilvejebringe et specielt udformet udløbskammer 15 i den ende af stigroret 13, der vender mod varmtvandskammeret, idet udløbskammerets tværsnit udvider sig mellem indløbsåbningen 33 og udløbsåbningen 16.

Som følge af denne tværsnitsudvidelse opnås ligeledes, at strømnings-5 hastigheden af det brygningsvand, som afgives fra stigroret 13, formindskes. Dette udløbskammer 15 bevirker desuden, at damp, som afgives med brygningsvandet, delvis kondenseres, hvorved der ligeledes opnås en strømningshastighedsformindskelse. Som det fremgår af fig. 1, er udløbsåbningen 16 placeret i en fordybning 34, hvorved 10 det forhindres, at der samles brygningsvand i udløbskammeret 15, uden at det løber ud.

En foretrukken udførelsesform for et udløbskammer 15 er vist i fig.

4, hvilken udførelsesform har lodrette og i alt væsentligt mellem indløbsåbningen 33 og udløbsåbningen 16 placerede ribber 35, som 15 tjener til, at vand, som fra stigroret 13 føres ind i udløbskammeret 15, bringes til at strømme i en i størst mulig grad ensartet strøm til udløbsåbningen 16.

Claims (12)

1. Elektrisk opvarmet filterkaffemaskine med en friskvandsbeholder (4) og et umiddelbart under friskvandsbeholderen (4) placeret elektrisk opvarmet varmtvandskammer (6), en imellem friskvandsbeholderen 5 (4) og varmtvandskammeret (6) monteret vandtilførselsventil (23), et stigrør (13), som forbinder varmtvandskammeret (6) med et bryggevandsudløb (16), og et lodret udluftningsrør (24), som rager ind i varmtvandskammeret (6), kendetegnet ved, at der i udluftningsrøret (24) er mon- 10 teret en luftudslipsventil, at udluftningsrøret (24) er udformet forskydeligt i aksial retning, så at det efter den valgte stilling kan rage et til stillingen svarende stykke ind i varmtvandskammeret (6) og derved foranledige, at varmtvandskammeret (6) kun fyldes til den nederste rand af udluftningsrøret (24).

2. Kaffemaskine ifølge krav 1, kendetegnet ved, at varmtvandskammeret (6) er udformet på en sådan måde, at det via kontraventilen (23) optager ca. 30-60% af det volumen frisk vand, som er nødvendigt til en fuldstændig kaffe-ekstraktion.

3. Kaffemaskine ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den ende af stigroret (13), der vender mod ved varmtvandskammeret, strækker sig lodret og er udformet på en sådan måde, at det med aftagende vandstand i varmtvandskammeret (6) frigiver en tiltagende dampudløbsåbning (30, 31, fig. 3c).

4. Kaffemaskine ifølge krav 3, kendetegnet ved, at dampudløbsåbningen (30, 31, fig. 3c) er udformet på en sådan måde, at den med aftagende vandstand forstørres kontinuerligt.

5. Kaffemaskine ifølge krav 3 eller 4, 30 kendetegnet ved, at dampudløbsåbningen er udformet med én eller flere længdeslidser (30), over hinanden placerede åbninger (31), en skråning af stigrorets ende (13, fig. 3c) og/eller har indbyrdes forgrenede rørender, som ender i forskellige højder. DK 158556B

6. Kaffemaskine ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at den ende af stigroret (13), som vender væk fra bryggevandskammeret, ender i et udløbskammer (15), som har en indløbsåbning (33) og en i afstand fra denne placeret udløbsåbning 5 (16), hvis tværsnitsflade ved udløbsåbningen (16) vinkelret på for bindelseslinjen mellem indløbsåbningen (33) og udløbsåbningen (16) udgør mindst det tidobbelte af stigrorets (13) tværsnitsflade.

7. Kaffemaskine ifølge krav 6, kendetegnet ved, at udløbskammeret (15) har et tværsnit, 10 som tiltager fra indløbsåbningen (33) mod udløbsåbningen (16),

8. Kaffemaskine ifølge 6 eller 7, kendetegnet ved, at der i udløbskammeret (15) er udformet ribber (35), som strækker sig i alt væsentligt fra indløbsåbningen (33) til udløbsåbningen (16).

9. Kaffemaskine ifølge et hvilket som helst af kravene 6-8, kendetegnet ved, at udløbsåbningen (16) i det laveste punkt har en fordybning (34).

10. Kaffemaskine ifølge et hvilket som helst af kravene 1-9, kendetegnet ved, at varmtvandskammerets (6) bunddel (7) 20 har en fordybning, og at stigrorets (13) ende ender i nærheden af fordybningens (9, 10) laveste punkt.

11. Kaffemaskine ifølge krav 10, kendetegnet ved, at der i varmtvandskammerets (6) bunddel er monteret et varmelegeme (12) i afstand fra fordybningens (10) 25 nederste del.

12. Kaffemaskine ifølge et hvilket som helst af kravene 1-11, kendetegnet ved, at varmeydelsen til varmelegemet (12) er tilpasset efter den ønskede mængde kaffe, som skal tilberedes, på en sådan måde, at den samlede brygningstid holdes konstant på ca. 3 til 30. minutter uafhængigt af den mængde kaffe, som skal tilberedes.