Die Erfindung betrifft eine elektrische Kaffeemaschine mit einem von einem Filter- gehause getragenen Filterelement zur Aufnahme von Kaffeemehl und mit einem oberhalb des Filterelements ausgebildetem Bruhkopf mit einer oder mehreren Auslaßoffnungen, aus denen von einem elektrischen Wassererhitzer erhitztes Wasser in das Filterelement zum Zwecke der Extraktion einfließt, wobei das Filterelement hangend im Filtergehause angeordnet ist

Aus der DE-A-41 30 446 ist eine Kaffeemaschine bekannt, bei der der Bruhkopf aus einer oberhalb des Kaffeefilters ausgebildeten Auslaßoffnung besteht, aus der von einem im Durchlauferhitzer oder einem Wasserkessel erhitztes Wasser austritt, das in die obere Öffnung des Kaffeefilters einfließt und das darunter befindliche Kaffeemehl durch¬ feuchtet und extrahiert. Das fertige Kaffeegetrank fließt über eine Auslaßoffnung über in darunter abgestelltes Kaffeegefäß ab.

Bei den meisten Kaffeemaschinen, wie dies auch in der oben erwähnten Kaffeemaschine der Fall ist, besteht das Filterelement aus Papier und weist eine im wesentlichen kegel- stumpfformige Form auf, wenn das Filterelement in das Filtergehause eingelegt ist. Beim Bruhvorgang stellt sich heraus, daß das Kaffeemehl hier nicht gleichmäßig genug von Wasser durchflössen und somit auch nicht das Kaffeemehl ausreichend extrahiert wird. Dies erkennt man häufig an nicht oder unzureichend extrahiertem Kaffeemehl im Bereich der unteren Ecken des Kaffeefilters

Ein Papierfilter, wie er in der hier beschriebenen elektrischen Kaffeemaschine beschrie¬ ben wird, ist auch beispielsweise in der DE-A-2034309 beschrieben. Eine weniger gute Extrahierung des Kaffeemehls ergibt sich auch bei dieser Ausfuhrungsform dann, wenn beispielsweise nicht automatisch sondern von Hand aufgebruht wird. Denn auch hier gelangt das heiße Wasser nicht ausreichend gut in die Ecken im Bereich des Bodens des Filterelements. Bei einem derartigen Bruhverfahren hat sich auch herausgestellt, daß aufgrund des schwallweisen Aufgießens des Kaffeemehls immer wieder das Kaffeemehl aufgewirbelt wird und so die feinsten Bestandteile des Kaffeemehls an der Oberflache aufschwimmen und sich dort ablagern. Dies fuhrt letztendlich dazu, daß das heiße Wasser nicht ausreichend schnell durch das Kaffeemehl hindurchfließen kann, wodurch

auch die Extraktionszeit verhältnismäßig länger dauert. Am Ende des Bruhvorgangs beginnt dann die Nachtropfzeit, die auch hier verhältnismäßig viel Zeit in Anspruch nimmt, da das Wasser zu langsam durch das komprimierte Kaffeemehl durchfließt. Auch sammelt sich hier an den Ecken wie am Rand zuviel Kaffeemehl an, das nicht aus¬ reichend extrahiert wird.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 7037082 ist weiterhin ein kegelförmiges Filter¬ element bekannt, das in die Öffnung einer Tasse eingehängt ist. Auch hier ergeben sich aufgrund der spitzkege gen Ausbildung des Filterelements weniger gute Extraktions¬ ergebnisse.

Aus der DE-A-1 5 79 354 ist ein Filtriergerat bekannt, bei dem das aus Papier her¬ gestellte Filterelement in die Öffnung eines Filtergehauses eingesetzt ist. Hierbei liegt das Filterelement sowohl an der Innenfläche der am Filtergehause ausgebildeten Rippen wie an den zwischen den Rippen liegenden Nutenbereichen an, die, wie dies bei den meist heute verwendeten Kaffeemaschinen der Fall ist, das Abfließen des Filtrats aus dem Filterelement behindern. Dies ist insbesondere deshalb der Fall, da das feuchte Filterpapier sich in der Regel durchwolbt und so ein großer Teil der Filteraußenflache blockiert ist. Zwar ist hier der Boden des Filterelements konkav ausgebildet, dieser stützt sich aber an den Rippen und an den Nuten im Filterelement ab, so daß hier der extrahierte Kaffee aus dem Filterelement nur schwer abfließen kann, da die Rippen wie Nuten die Außenflache des Filterelements verdecken

Weiterhin ist aus der US-4,656,932 ein topfformiges Filtergehause bekannt, in dessen Ausnehmnung ebenfalls ein topfformiges, nach unten sich konisch verjungendes Filterelement eingesetzt ist. Das Filterelement ist in seiner Außenflache wellenförmig ausgebildet. Das Filterelement liegt am Boden sowie an der Seitenwand des Filter¬ gehauses an, so daß auch hier das Kaffeegetränk verhältnismäßig schlecht abfließen kann. Durch die topfformige, nach unten sich konisch verjungende Ausbildung des Filterelements sind auch hier die durch das Kaffeemehl von Wasser zurückgelegten Wege unterschiedlich lang, bis das Wasser das Filterelement erreicht.

Aus der US-C-3,089,405 ist eine Filtπervorπchtung für eine Kaffeemaschine der ein¬ gangs beschriebenen Art bekannt, die zum Herstellen von Bruhgetranken dient. Die

Filtriervorrichtung besteht aus einem ringahnlichen Abschnitt eines Wasserrohres, kurz Ringleitung genannt, an dessen Außenseite eine Filtertute frei eingehängt ist. Die Filtertute ist mit Kaffeemehl befullbar, wobei zum Zwecke der Filtration heißes Wasser über deren Öffnung einleitbar ist. Das über das offene Ende des ringförmigen Wasser¬ rohrs eindringende heiße Wasser fließt nach Aufnahme von Extraktionsstoffen (Ex- traktionsvorgang) aus dem Extrahiergut an der Außenwand der Filtertute frei ab und wird in einem darunter abgestellten Gefäß aufgefangen

Zur Montage der Filtertute wird diese über Haltemittel am Filtertrager befestigt. Dazu ist in die Filtertute an ihrem oberen Ende ein elastisches Band oder eine elastische Schnur eingezogen, die zusammen mit der Öffnung der Filtertute von außen um die als Filt¬ ertrager ausgebildete Ringleitung gezogen wird Nach Loslassen der aufgeweiteten Öffnung der Filtertute oberhalb der Ringleitung zieht sich die elastische Schnur derart zusammen, daß der Durchmesser der Filtertute oberhalb der Ringleitung kleiner wird als der Abschnitt um die Ringleitung herum. Auf diese Weise ist die Filtertute an der Rin¬ gleitung befestigt, damit sie wahrend des Brühbetriebs nicht zu Boden fallen kann.

Abgesehen von der verhältnismäßig aufwendigen Montage der Filtertute an der Rin¬ gleitung - denn die Öffnung der Filtertute muß durch Auseinanderziehen der elastischen Schnur so weit geöffnet werden, bis sie von unten her über die Außenflache der Rin¬ gleitung gezogen werden kann - muß in sehr aufwendiger Weise in den oberen End¬ abschnitt der Filtertute ein elastisches Band oder eine elastische Schnur eingezogen sein, wenn das Filterelement durch die elastische Schnur am Filtertrager gehalten werden soll.

Eine derartige Befestigung einer Filtertute an einem Filtertrager einer Bruhgetranke- zubereitungsmaschine ist aufwendig und kompliziert, da es letztendlich von der Bedie¬ nungsperson abhangt, wie geschickt sie die Öffnung des Filterelements aufweitet, um sie dann über die Ringleitung zu stülpen und wie gut sie anschließend das Filterelement am Filtertrager ausrichtet, damit die Langsachse des Filterelements im wesentlichen senkrecht verlauft; denn bei einer unsachgemäßen Montage kann es nämlich leicht vorkommen, daß die Filterpapiertute schräg hangt, reißt und/oder vom Filtertrager gar wieder herunterfallt, was zu unangenehmen Verbrühungen einer Bedienungsperson fuhren kann

Die Notwendigkeit der Benutzung einer extra am Filterelement angebrachten elastischen Schnur oder Gummirings und die aufwendige Montage dieses Gummirings an der Filtertüte ist weniger komfortabel und erhöht den Preis der einzelnen Filtertüte, was sich insbesondere dann deutlich bemerkbar macht, wenn täglich mehrmals Kaffee gebrüht wird. Eine derartige Filtertütenbefestigung ist wohl daher nur dort einsetzbar, wo die Tüte selbst aus stabilem Filtermaterial besteht.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Kaffeemaschine der eingangs beschriebenen Art sowie ein Filterelement zum Extrahieren von Kaffee zu schaffen, mit der bzw. mit dem die Handhabung erleichtert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa¬ tentanspruchs 1 sowie durch den Patentanspruch 16 gelöst. Die Haltevorrichtung dient zur Aufhängung des Filterelements. Hierdurch läßt sich auch das Filterelement leichter handhaben und leichter in der Kaffeemaschine einhängen, wobei die Haltevorrichtung Teil des Filtergehäuses der Kaffeemaschine ist (Anspruch 2). Nach den Merkmalen des Anspruchs 3 kann das Kaffeegetränk das Filterelement ungehindert verlassen und dies im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Außenfläche.

Dadurch, daß das Filterelement nach den Merkmalen des Patentanspruchs 4 konkav ausgebildet ist, um so eine möglichst große Außenfläche zu erreichen, und gleichzeitig hängend angeordnet ist, wird bei einem kontinuierlich einfließenden Heißwasserstrom in das Filterelement eine möglichst gleichmäßige Extrahierung des im Filterelements befindlichen Kaffeemehls erreicht. Durch den gleichmäßigen Wasserstrom wird das Kaffeemehl möglichst wenig aufgewirbelt, so daß sich an der Oberfläche des Mahlgutes nicht die feinsten Kaffeepartikel absetzen können, die zu einem verstärkten Verschließen des Kaffeekuchens für die Durchleitung von Heißwasser führen. Gleichzeitig wird durch den weitgehendst kontinuierlichen Wasserstrom das Kaffeemehl nicht allzu stark aufge¬ wirbelt und verdichtet, so daß es verhältnismäßig großporig bleibt und so gute Ex¬ traktionsergebnisse hervorgerufen werden. Durch das frei hängende Filterelement kann das Kaffeegetränk dieses ungehindert verlassen, und dies im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Außenfläche.

Durch die Merkmale des Patentanspruchs 5 ergibt sich wahrend des Aufbruhvorgangs, daß das Kaffeemehl äußert beruhigt an der Wandung des Filterelements liegenbleibt und nicht immer wieder neu aufgewirbelt wird, um so die feinen Teilchen aufzuschwemmen und damit den Kaffeekuchen mehr oder weniger undurchlässig zu machen. Um einen möglichst kontinuierlichen Heißwasserabfluß in das Filterelement zu erreichen, können Durchlauferhitzer (Anspruch 7 und 8) oder auch Wasserkessel (Anspruch 9 und 10) benutzt werden, allerdings muß bei Durchlauferhitzern die Heizleistung so groß bemes¬ sen sein, daß in Abhängigkeit der Querschnittsgroße der Auslaßoffnungen immer noch ausreichend Wasser weitgehendst kontinuierlich aus diesen abfließen kann. Bei diesem Filtersystem wird ein Überlaufen des Filterelements vermieden, da der Kaffee gleich¬ mäßig an allen Seiten aus dem Filterelement abfließt, da die Dicke des Kaffeekuchens im wesentlichen gleichmäßig ist und durch den beruhigten Bruhvorgang sich nicht kom¬ primiert

Selbstverständlich können als Filterelement auch solche Papierfilter gewählt werden, die eine wellige Oberfläche aufweisen, allerdings beschreibt ihre Hüllkurve eine konkave, nach außen zum Auffanggefäß gewölbte Fläche, die vorzugsweise halbkugelformig ausgebildet ist (Anspruch 1 7) Hierdurch wird eine besonders große Filtert lache geschaf¬ fen, an die sich das Kaffeemehl gleichmäßig von innen anlegt Daß das Heißwasser nahezu gleichmaßig durch das Kaffeemehl durchfließt, ergibt sich auch anhand von Temperaturmessungen, die zeigen, daß im nahezu gesamten Kaffeekuchenbereich nahezu gleiche Temperaturen auftreten Wurden nämlich einige Bereiche weniger vom heißen Wasser durchflössen werden, so wurden auch dort, wie im Stand der Technik beschrieben, erheblich niedrigere Temperaturen auftreten. Das Filterelement kann auch leicht elliptisch und eine sonst nach außen gewölbte homogene Form annehmen Wichtig ist dabei auch, daß die Auslaßoffnungen im wesentlichen im zentralen Bereich des Filterelements oberhalb diesem im Bruhkopf einer Kaffeemaschine angeordnet sind, damit ein Aufwirbeln des Kaffeemehl möglichst vermieden wird Eine großflächige Regendusche hingegen begünstigt ein Aufwirbeln des Kaffeemehls, was nicht er¬ wünscht ist.

Ist das Filterelement ausschließlich nur aus Filterpapier hergestellt, so kann es mit einer Haltevorrichtung umgeben werden, an der dann das Filterelement in der Kaffeemaschine aufgehängt wird Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß das aus Papier hergestellte

Filterelement zu seiner Abstutzung von einem gitterahnlichen Netzwerk (Anspruch 1 2) umgeben ist, das ebenfalls konkav bzw kugelförmig ausgebildet ist und sich so an die Form des Filterelements anpaßt. Gemäß Anspruch 1 3 ist das Gitter mit der Haltevor¬ richtung versehen, über die sich das Filterelement am Gitter und dieses wiederum am Filtertrager abstutzt. Auch hier kann nahezu ungehindert das Kaffeemehl das Filter¬ element durchdringen und an der Außenseite abfließen (Ansprüche 1 2, 1 3, 14).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Patent¬ ansprüche 1 8 bis 26. Nach den Ansprüchen 21 bis 26 ist der Rand aus demselben Filterpapiermateπal wie der übrige Teil.

Ein einziges Ausfuhrungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt die prinzipielle Darstellung der Erfindung, wovon oberhalb des Filterelements 1 , das in der Zeichnung halbkugelformig ausgebildet ist, ein Bruhkopf 2 mit an der Unterseite ausgebildeten drei Auslaßoffnungen 3 versehen ist, die im wesent¬ lichen zentral zum Filterelement 1 verlaufen. Anstelle von drei Auslaßöffnungen 3 können auch mehr oder weniger benutzt werden, allerdings muß dann der Auslaßquer¬ schnitt entsprechend großer oder kleiner ausgebildet sein. Während das Filterelement 1 einen Radius r von etwa 40 bis 70 mm, speziell 60 mm, (bei 1 2 Tassen) aufweist, sind die Auslaßöffnungen 3 in einem Durchmesserbereich D von etwa 20 bis 60 mm, speziell 40 mm, oder kleiner angeordnet Der Bruhkopf 2 ist Teil einer nicht naher dargestellten Kaffeemaschine. Unterhalb des Filterelements 1 befindet sich eine Kaffeekanne 4, vorzugsweise aus Glas, mit einem Handgriff 5. Die Öffnung 6 der Kaffeekanne 4 ist von einem Deckel 7 verschlossen, der eine zentrale Einlaßöffnung 8 aufweist.

Das Filterelement 1 verlauft an seinem äußeren oberen Rand 9 leicht konisch nach außen und endet an einem winklig zum Rand 9 verlaufenden Ringbund 10 Der Ringbund 1 0 ist ebenfalls aus Papier hergestellt und ist entweder einteilig mit dem Filterelement 1 oder an dieses angeheftet, beispielsweise durch Kleben, Krempen, Thermofixieren, Formverstemmen oder sonst eine einfache Verbindungsart.

Wie aus der Figur weiter deutlich hervorgeht, befindet sich im Aufnahmeraum 1 1 des

Filterelements 1 Kaffeemehl 1 2, das nach Einfüllen normalerweise aufgehäuft ist. In der einzigen Figur weist das Kaffeemehl 1 2 in seinem zentralen Bereich 31 eine krater- ahnliche Vertiefung 1 3 auf, die durch das einfließende Wasser 14 wahrend des Bruh- vorgangs ausgeschwemmt wurde In diesem Ausfuhrungsbeispiel sind die drei Ausla߬ offnungen 3 so eng nebeneinander, daß sich beim Bruhvorgang eine im wesentlichen halbkugelformige Vertiefung 1 3 ergibt Es ist aber auch denkbar, daß die einzelnen Heißwasserstrahlen 1 5 einzelne ortliche Vertiefungen (nicht dargestellt) ergeben, die geringfügig voneinander getrennt sind, wenn die Auslaßoffnungen 3 nicht nebenein¬ ander sondern im Kreis angeordnet sind.

Beste Extraktion wird erreicht, wenn sich, wie dies in der einzigen Figur dargestellt ist, die Vertiefung 1 3 im wesentlichen halbkugelformig ausformt, so daß der vom Kaffee¬ mehl 1 2 gebildete Kaffeekuchen 1 6 mit seiner Innenflache 1 7 der kugeligen Wandung 1 8 des Filterelements 1 folgt

Zwar kann der zentrale Bereich des Kaffeekuchens 16 etwas mehr ausgehöhlt sein, was aber in der Figur nicht dargestellt ist, um so die Durchflußgeschwindigkeit des heißen Wassers 1 5 im tiefsten Bereichs etwa der Durchflußgeschwindigkeit im Seitenbereich anzupassen, denn am tiefsten Bereich ist auch der Kaffeekuchen 1 6 am stärksten komprimiert, so daß dann durch den höheren hydrostatischen Druck des Wassers 14 in diesem Bereich das Wasser 14 dort genauso schnell abfließt wie im hohergelegenen Seitenbereich, der weniger komprimiert ist

Wie die Figur deutlich zeigt, übersteigt der maximale Wasserpegel 1 9 nicht nennenswert den oberen Randbereich 20 des Kaffeekuchens 1 6, da die Extraktionsgeschwindigkeit verhältnismäßig hoch ist. Lediglich an der Oberflache des Wasserspiegels 1 9 bildet sich Kaffeeschaum 21 , der sich aufgrund von aufsteigenden Blasen bildet, die bei Durch¬ nassen bzw Durchfeuchten des Kaffeemehls 1 2 entstehen. Aufgrund des erfindungs- gemaßen Filterelements 1 und des kontinuierlichen Einlauf s des Heißwassers 14 in das Filterelement 1 sowie des im wesentlichen freihangenden Filterelements 1 ergibt sich ein verhältnismäßig gleichmäßiger Durchfluß des Heißwassers 14 durch das Kaffeemehl 1 2, wie dies durch die großen Pfeile 22 angezeigt ist Auch am Filterelement 1 selbst fließt das aus dem Kaffeemehl 1 2 extrahierte Getränk heraus, wie dies durch die kleinen Pfeile 23 angezeigt ist Wie aus der Figur hervorgeht, kann sich an der Außenflache 24 des

Filterelements 1 formlich ein Kaffeestrom 25 bilden, der ungehindert zum tiefsten Punkt des Filterelements 1 fließen kann, wo er sich dann zu einem gemeinsamen Strahl 26 bündelt. Der Strahl 26 fließt dann über die Öffnung 8 am Deckel 7 in die Kanne 4 ein und wird dort als Getränk 27 gesammelt.

Unterhalb des Ringbundes 10 kann eine Haltevorrichtung 28 befestigt sein, die zur Aufhangung des Filterelements 1 dient Hierdurch laßt sich auch das Filterelement 1 leichter handhaben und leichter in der Kaffeemaschine oder in ein Gefäß 4 einhangen Es ist aber auch möglich, mit Hilfe des Ringbundes 10 das Filterelement 1 in der Haltevor¬ richtung 28 einzuhängen, wobei dann die Haltevorrichtung 28 Teil des Filtergehauses der Kaffeemaschine ist

Durch die zentral am Brühkopf 2 angeordneten Auslaßoffnungen 3 bricht zwar das Kaffeemehl 1 2 an den direkt von den Wasserstrahlen 1 5 betroffenen Stellen ein und das Kaffeemehl 1 2 verdichtet sich im Bodenbereich dieser Krater oder Vertiefungen 1 3, das übrige Kaffeemehl 1 2 bleibt aber verhältnismäßig locker und bildet eine gute Dramage für das Heißwasser 14. Auch kann das Kaffeemehl 1 2 ungehindert quellen, so daß ein schnelles und grundliches Durchspulen des Kaffeekuchens 16 erreicht wird. Dies fuhrt zu einer guten Extraktion des Kaffeemehls 1 2. Ein Filteruberlauf wird verhindert.

Nachdem der Bruhvorgang beendet ist, das heißt, sobald das Heißwasser 1 4 nicht mehr aus den Auslaßoffnungen 3 fließt, lauft das Heißwasser 14 durch das porige Kaffeemehl 1 2, bis das Filterelement 1 leergelaufen ist Es beginnt nun die Nachtropfzeit. Bereits nach wenigen Tropfen, ca. nach 5 bis 8 Tropfen, die an der Außenflache 24 des Filter¬ elements 1 am untersten Punkt 29 abtropfen, tropft der letzte Tropfen nicht mehr ab, sondern er wird sogar von dem schwammartig ausgebildeten Kaffeekuchen aufgrund von Verdunstung auf der Filteroberflache und deshalb von auftretender Kapillarwirkung über das Filterelement 1 nach innen gesogen und ist an der Außenseite 24 dann ganz¬ lich verschwunden (nicht dargestellt) Gerade durch den schwammartigen, lockeren Kaffeekuchen 1 6 wird die Nachtropfzeit erheblich reduziert, die sich nur noch in einem Bereich von ca 30 Sekunden gegenüber sonst 2 bis 3 Minuten erstreckt.

Durch das erfindungsgemaße Filterelement 1 wird eine besonders große aktive Filter- flache 30 erreicht, wobei durch die konvexe oder kugelförmige Ausbildung des Filter-

elements 1 das Kaffeemehl 1 2 so im Filterelement 1 verteilt wird, daß in allen Richtun¬ gen senkrecht zur Innenwandung 1 8 gleicher Extraktionsweg entsteht, das heißt, von den kraterförmigen Vertiefungen 1 3 ist der Weg des Wassers 14 durch das Kaffeemehl 1 2 an allen Stellen im weitesten Sinne annähernd gleich groß. Dies führt gerade zu einem zeitlich besonders kurzen Filtrationsvorgang, der gegenüber herkömmlichen Filtrationsvorgängen bei gleicher Tassenzahl etwa 2 bis 3 Minuten einspart.