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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR PREPARING HOT DRINKS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1994/001028
Kind Code:
A1
Abstract:
The device, especially a coffee machine, comprises three boilers (1, 2, 3) for heating water. To this end, in each boiler there is a heating element (10, 11, 12) which can be switched on and off by a switch (20, 21, 22) in a control device (16). There is also a temperature probe (13, 14, 15) in each boiler to measure the hot water temperature. In addition, the control device (16) has computing (17) and storage means (18, 19). Predetermined reference temperatures for the water in the individual boilers and the maximum power supply available for the coffee machine can be stored in the storage means (18, 19). The control device is laid out in such a way that, on the basis of the water temperature cycle in the individual boilers, heating power can be distributed to that boiler which needs it first owing to a certain priority. At the same time, it is ensured that the coffee machine can draw no more heating power than is available. This variable heating power allocation to the individual boilers thus makes it possible to dispense a large number of beverages even if the maximum available power is insufficient to supply all the heating elements at the same time. The heating power is allocated in the device of the invention depending on the power supply and the power requirement of the individual boilers.

Inventors:
LUESSI ANDRE (CH)
Application Number:
PCT/CH1993/000167
Publication Date:
January 20, 1994
Filing Date:
July 01, 1993
Export Citation:
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Assignee:
SINTRA HOLDING AG (CH)
LUESSI ANDRE (CH)
International Classes:
A47J31/00; A47J31/56; H02J3/00; H02J3/14; (IPC1-7): A47J31/00; H02J3/14
Domestic Patent References:
WO1991007898A11991-06-13
Foreign References:
FR2568081A11986-01-24
EP0343383A21989-11-29
DE3508695A11986-09-18
EP0408472A11991-01-16
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 181 (C-0830)9. Mai 1991 & JP,A,30 45 226 ( MATSUSHITA REFRIG CO. LTD. ) 26. Februar 1991
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Claims:
Patentansprüche
1. Gerät zum Zubereiten von heissen Getränken, mit mindestens zwei Heisswasserboilern (1, 2 , 3) mit je ei¬ nem elektrischen Heizelement (10, 11, 12) und je einem Temperaturfühler (13, 14, 15), welche Boiler je einen Kaltwassereinlass (4, 5,6) aufweisen, wobei der erste Boiler (1) einen Heisswasserauslass (7) hat und der zweite Boiler (2) mit einem Auslass (9) für Dampf und/- oder mit einem weiteren Auslass (27) für Heisswasser versehen ist und wobei eine Steuereinrichtung (16) mit Mitteln (20, 21, 22) zum Steuern der den Heizelementen zuführbaren elektrischen Energie in Abhängigkeit der in den Boilern gemessenen Wassertemperaturen vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung Re¬ chenmittel (17) und Speichermittel (18, 19) umfasst, dass die dem Gerät zur Verfügung stehende maximale An¬ schlussleistung (P) als Leistungswert und Solltempertur- vorgaben für das Heisswasser in den Boilern (1, 2 , 3) in den Speichermitteln (19) gespeichert sind, dass die von den Temperaturfühlern in den Boilern gemessenen Wasser- temperaturen von der Steuereinrichtung (16) abfragbar sind, wobei in den Rechenmitteln (17) Abweichungen zu den Sollwerttemperaturen sowie Temperaturgradienten er¬ mittelbar sind und dass die Mittel (20, 21, 22) zum Steuern der Heizelemente in Abhängigkeit des Leistungs- wertes der Temperaturabweichung in jedem Boiler und/oder des Temperaturgradienten in jedem Boiler derart steuer¬ bar sind, dass*höchstens die dem gespeicherten Lei¬ stungswert entsprechende Anschlussleistung je nach Be¬ darf als Heizleistung einem der Heizelemente allein oder mehreren der Heizelemente gleichzeitig zuteilbar bzw. auf die einzelnen Heizelemente aufteilbar ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heisswasserauslass (7) im ersten Boiler (1) über ein erstes Ventil (23) mit einer Brüheinrichtung (24) zum Herstellen von Kaffee verbunden ist und dass der Dampf- auslass (9) des zweiten Boilers (2) über ein zweitesVentil (25) mit einer Düse (26) zum Abgeben von Wasser- dampf verbunden ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass der Heisswasserauslass (7) des ersten Boilers (i) über ein erstes Ventil (23) mit einer Brüheinrich¬ tung (24) zum Herstellen von Kaffee verbunden ist und dass der weitere Heisswasserauslass (27) des zweiten Boilers (2) über ein weiteres Ventil (28) mit einer wei¬ teren Düse (29) zum Abgeben von Wasser, insbesondere zum Aufbrühen von Tee, verbunden ist.
4. Gerät nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Boiler (3) vorhanden ist, wobei der Auslass des dritten Boilers ein Heisswasserauslass (8) ist und über ein drittes Ventil (30) mit einer weiteren Düse (3i) zu Abgeben von Wasser, insbesondere zum Aufbrühen von Tee, verbunden ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Boiler (1, 2, 3) einen Heisswasserbehälter (32, 33, 34) umfasst, dass die Ein- und Auslässe (4, 5, 6; 7, 8, 9) je am Behälter angeordnet sind, dass dasWasser in den Behältern (32, 34) mit nur einem Heisswas¬ serauslass (7, 8) auf höchstens 100° C aufgeheizt ist und dass lediglich im Behälter (33) mit dem Dampfauslass (9) das darin gespeicherte Wasser eine höhere Temperatur aufweist.
6. Gerät nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass jedem Boiler (1, 2, 3) ein Mittel zum Feststellen eines Heisswasser- und/oder Dampfbezuges zu¬ geordnet ist, wobei die Feststellmittel vorzugsweise durch die Temperaturfühler (13, 14, 15) gebildet sind und dass die Mittel (20, 21, 22) zum Steuern der Heiz¬ elemente in Abhängigkeit der Feststellmittel steuerbar sind.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zuteilung von Heizleistung an die Heizelemente (10, 11, 12) der einzelnen Boiler (1, 2, 3) einer Prioritätsordnung gehorcht, wobei in einer ersten Priorität das Heizelement desjenigen Boilers Heizlei- stung erhält, bei welchem das grösste Temperaturgefälle ermittelt worden ist und erst in einer zweiten Priorität die Heizelemente der Boiler Heizleistung erhalten, bei denen lediglich Temperaturabweichungen feststellbar sind.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl Heisswasser- oder Dampfbezüge aus den ein¬ zelnen Boilern über eine gewisse Zeitperiode summierbar und in den Speichermitteln (19) speicherbar sind und dass die Prioritätsordnung der Anzahl Bezüge aus den einzelnen Boilern anpassbar ist.
9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) Mittel (35) zum Messen der Netzspannung aufweist und dass die Mittel (20, 21, 22) zum Steuern der Heizelemente (10, 11, 12) in Abhängigkeit der Netzspannung steuerbar sind.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Anschlussleistung sowohl einem 3-Phasen-Netz (R, S, T) als auch einem 1-Phasen-Netz (R, N) entnehmbar ist.
11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (20, 21, 22) zum Steuern der Heizelemente Mittel zum An- oder Abschalten der Heizelemente, insbesondere Relais, Thyristoren und/oder Triacs sind, wobei die beiden letzteren phasenanschnitt- gesteuert oder pulspaketgesteuert sind.
12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (36) zum Anfordern eines Ge¬ tränkes vorhanden sind und dass in der Steuereinrichtung (16) Sperrmittel vorhanden sind, womit nach einer Ge¬ tränkeanforderung der Bezug eines Getränkes erst dann freigegeben ist, wenn die Wassertemperatur im entspre¬ chenden Boiler (1, 2, 3) etwa gleich der Solltemperatur ist.
Description:
Gerät zum Zubereiten von heissen Getränken

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ge¬ rät zum Zubereiten von heissen Getränken ge äss dem Oberbegriff des Patentanspruches l.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Kaffeemaschine, welche neben der Zubereitung von Kaffee, durch Abgabe von Heisswasser oder Wasserdampf, das Zube¬ reiten oder Aufheizen von anderen Getränken, wie Tee oder Milch, gestattet.

Es sind Kaffeemaschinen auf dem Markt, in denen zwei Heisswasserboiler eingebaut sind. Beide Boiler ent¬ halten je ein Heizelement zum Aufheizen des darin ge¬ speicherten Wassers und je einen Temperaturfühler zum Messen der Wassertemperatur. Jeder der Temperaturfühler liefert je ein Signal an eine Steuervorrichtung, in wel- eher bei Unterschreitung einer Solltemperatur das Heiz¬ element des entsprechenden Boilers eingeschaltet und bei Erreichen der Solltemperatur wieder ausgeschaltet wird.

Während der erste Boiler mit Heisswasser gefüllt ist, welches zum Zubereiten von Kaffee gebraucht wird, ist der zweite Boiler oftmals nur teilweise mit Heiss¬ wasser gefüllt. In diesem Fall wird die Füllmenge mit einem Niveauschalter überwacht und im Restvolumen des zweiten Boilers ist Wasserdampf enthalten. Jedem der Boiler ist kaltes Wasser über je einen Kaltwassereinlass zuführbar. Das heisse Wasser des ersten Boilers ist über einen Heisswasserauslass entnehmbar und einer Brühein¬ richtung zum Zubereiten von Kaffee zuführbar. Der zweite Boiler umfasst in der oben dargelegten Ausführung einen Dampfauslass, der oben am Boiler angeordnet ist und zu- sätzlich einen Heisswasserauslass, der unterhalb des

Heisswasserniveaus vorgesehen ist. Ausführungen von Kaf-

feemaschinen, bei denen der zweite Boiler mit Heisswas¬ ser gefüllt ist und nur einen Heisswasserauslass auf¬ weist, oder wo in der oben dargelegten Ausführung nur Dampf aber kein Heisswasser entnehmbar ist, sind eben- falls erhältlich.

Bei diesen bekannten Kaffeemaschinen ist jedes Heizelement, über entsprechende Schaltmittel gesteuert, parallel an die Netzspannung angeschlossen. Man geht da¬ bei davon aus, dass vom Versorgungsnetz mindestens so- viel Leistung abgegeben werden kann, wie die beiden Heizelemente zusammen in Wärme umzusetzen vermögen.

Bei dreiphasigen Versorgungsnetzen ist dies mei¬ stens der Fall. Es wird üblicherweise jedes der beiden Heizelemente mit einer getrennten Phase gespiesen. Bei Einphasennetzen und bei vorhandenen Steckdosen tritt das Problem auf, dass die zur Verfügung stehende Leistung, welche durch die Netzspannung und den abge¬ sicherten Wert des Stromes bestimmt wird, unterhalb der maximalen Leistung liegt, welche zum Versorgen der Kaf- fee aschine, bei gleichzeitiger Einschaltung der beiden Heizelemente, notwendig ist. Um ein Durchbrennen der Sicherung zu vermeiden, müssen in diesen Fällen teure Neuinstallationen gemacht werden, trotzdem dass die maximale Leistung von der Kaffeemaschine nur sehr selten aufgenommen wird. Nämlich nur nach dem Einschalten beim Aufheizen des Wassers in den Boilern, oder nur dann, wenn unmittelbar nach einem Kaffeebezug ein Warmwasser¬ bezug oder Dampfbezug folgt oder umgekehrt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kaffeemaschine der beschriebenen Art dahingehend zu ver¬ bessern, dass die Maschine auch an Steckdosen mit einer kleineren abgebbaren Leistung angeschlossen werden kann, als für das gleichzeitige Einschalten aller Heizelemente erforderlich wäre, ohne dass dabei die Vorschaltsiche-

rung überlastet wird und wobei die Anzahl möglicher Ge¬ tränkebezüge pro Zeitperiode kaum eingeschränkt wird. Die genannten teuren Nachinstallationen können dadurch entfallen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Gerät zum Zubereiten von heissen Getränken gelöst, das die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale aufweist.

Bei der Inbetriebnahme des Gerätes wird die maximal vom Versorgungsnetz abgebbare Anschlussleistung ermit¬ telt und mittels einer Eingabeeinrichtung, die mit der Steuereinrichtung der Maschine verbunden oder verbindbar ist, im Speichermittel der letzteren abgespeichert. Je nachdem, in welcher der Vorrichtungen zum Erhitzen von Wasser ein Bezug stattgefunden hat, wird dieser Vorrich¬ tung höchstens die zur Verfügung stehende Anschlusslei¬ stung solange zur Verfügung gestellt, bis das in der Vorrichtung gespeicherte Wasser seine Solltemperatur wieder erreicht hat. Ist die zur Verfügung stehende An- Schlussleistung grösser als die von einem der Heizele¬ mente aufnehmbare Heizleistung, so kann die von einem der Heizelemente nicht benötigte Leistung einem anderen Heizelement zugeteilt werden. Es wird dabei ständig überwacht, dass die maximale Anschlussleistung nicht überschritten wird.

Eine solche optimierte Zuteilung der zur Verfügung stehenden Leistung an die einzelnen Vorrichtungen zum Erhitzen von Wasser ermöglicht Getränkebezüge mit einem grösstmöglichen Wirkungsgrad. Unter dem letzteren ist dabei die Anzahl Getränkebezüge in einer Zeitperiode bei einer vorgegebenen verfügbaren Anschlussleistung zu ver¬ stehen, wobei die Getränkebezüge ungleichmässig auf die einzelnen Quellen (Kaffee, Heisswasser, Wasserdampf) verteilt sind.

In derjenigen Vorrichtung zum Erhitzen von Wasser, in welcher Wasserdampf aufbereitet wird, beträgt die Solltemperatur des Wassers ca. 130° C. Nachteilig an dieser hohen Temperatur ist, dass Kalk aus dem Wasser ausgefällt wird und sich am Heizelement und an den In¬ nenwandungen der Vorrichtung absetzt. Entsprechende Heizverluste und notwendig werdende Unterhaltsarbeiten sind die Folge davon. Durch die hohe Wassertemperatur entstehen an der genannten Vorrichtung nicht unwesent- liehe Abstrahlungsverluste. Dies vor allem dann, wenn die Dimensionen der Vorrichtung entsprechend gross sind, was beispielsweise dann der Fall sein kann, wenn die Vorrichtung zur Entnahme von Heisswasser und von Dampf ausgelegt ist. Wenn das Gerät gemäss dem Patentanspruch 4 mit drei Vorrichtungen zum Erhitzen von Wasser ausge¬ rüstet ist, wovon die zweite Vorrichtung lediglich zum Abgeben von Dampf vorgesehen ist, kann die Kalkabsonde¬ rung darin gering gehalten werden, weil erfahrungsgemass der Dampfverbrauch und demzufolge die Kaltwassernachfül- lung relativ gering sind.

Durch die Aufteilung des gesamten benötigten Spei¬ chervolumens an Heisswasser auf die drei Vorrichtungen kann jede davon ein Heisswasserbehälter mit einem ent¬ sprechend kleinen Volumen umfassen. Indem gemäss dem Pa- tentanspruch 5 lediglich in derjenigen Vorrichtung, die zum Aufbereiten von Dampf bestimmt ist, die Wassertem¬ peratur über 100° gehalten wird, sind die Gesamtabstrah- lungsverluste vorteilhaft klein.

Die Anzahl der dem Gerät bei einer vorgegebenen An- Schlussleistung entnehmbaren Getränkebezüge bei einer nichtlinearen Bezugsverteilung auf die einzelnen Quellen wird umso grösser, wenn die Zuteilung der verfügbaren Heizleistung an die einzelnen Heizelemente der Vorrich¬ tungen gemäss den Patentansprüchen 6 und 7 nicht nur von

den absoluten Abweichungen der Wasser-Ist-Temperaturen zu den Sollwert-Temperaturen erfolgt, sondern wenn diese Zuteilung im weiteren noch vom Temperaturgradienten, insbesondere vom Temperaturgefälle, abhängig ist und ei- ner Prioritätsordnung gehorcht.

Dadurch dass die Prioritätsordnung der Anzahl Be¬ züge in den einzelnen Vorrichtungen anpassbar ist, wie dies im Patentanspruch 8 beansprucht wird, ist eine selbstlernende Ausführung des Gerätes gegeben. ist das Gerät mit den Merkmalen gemäss dem Patent¬ anspruch 9 ausgeführt, kann ein Ueberlasten der Heizele¬ mente und/oder ein Uebersteigen der zur Verfügung ste¬ henden Anschlussleistung bei Ueberspannung vermieden werden. Ein wesentlich grösserer zulässiger Spannungs- bereich zwischen minimaler Unterspannung und maximaler Ueberspannung kann dadurch erreicht werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfin- dungsgemässen Gerätes sind durch die Merkmale der hier nicht speziell genannten abhängigen Patentansprüche ge- geben.

Anhand von Figuren ist die vorliegende Erfindung im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 den Aufbau des erfindungsgemässen Gerätes mit drei Vorrichtungen zum Erhitzen von

Wasser in einer schematischen Darstel¬ lung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung \' des erfindungsgemässen Gerätes, und die

Fig. 3a bis 3c ein Flussdiagramm zum Erklären des Be¬ triebsablaufes des Gerätes.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Gerätes zum Zubereiten von heissen Getränken, eine Kaf¬ feemaschine, ist in der Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt. Das Gerät umfasst drei Vorrichtungen 1, 2, 3 zum Erhitzen von Wasser. Jede der Vorrichtungen be¬ steht aus je einem Heisswasserbehälter 32, 33, 34, in welchen je ein Heizelement 10, 11, 12 und je ein Tempe¬ raturfühler 13, 14, 15 angeordnet sind. Als Heizelemente werden vorzugsweise elektrische Widerstandsheizelemente verwendet und als Temperaturfühler können beispielsweise NTC-Widerstände eingesetzt werden. An jedem Heisswas¬ serbehälter 32, 33, 34 ist je ein Kaltwassereinlass 4, 5, 6 angeordnet, über welchen der entsprechende Heiss¬ wasserbehälter mit kaltem Wasser füllbar bzw. nachfüll- bar ist. Der Kaltwassereinlass 4 der ersten Vorrichtung 1 ist über ein erstes Flussmeter 40 mit einer Kaltwas¬ serzubringerleitung 49 verbunden. Der Kaltwassereinlass 5 der zweiten Vorrichtung 2 ist über ein steuerbares Einlassventil 42 mit der genannten Kaltwasserzubringer- leitung verbunden. Die letztere speist ebenfalls den Kaltwassereinlass 6 der dritten Vorrichtung über ein zweites Flussmeter 41. Die Kaltwasserzubringerleitung 49 wird ab einem Kaltwasseranschluss 48 über eine Pumpe 47 gespiesen. Der Kaltwasseranschluss 48 kann in einen Was- servorratsbehälter führen. Es ist ebenfalls möglich, den Kaltwasseranschluss direkt mit dem Wasserversorgungsnetz zu verbinden. In diesem Falle kann unter Umständen auf die Pumpe 47 verzichtet werden.

Am ersten Heisswasserbehälter 32 ist ein erster Heisswasserauslass 7 angeordnet, der über ein steuer¬ bares erstes Auslassventil 23 mit einer Brüheinrichtung 24 einer Kaffeemaschine verbunden ist. Der in der Brüh¬ einrichtung zubereitete Kaffee kann über eine Kaffee¬ abgabedüse 39 der Brüheinrichtung 24 entnommen werden.

Die zweite Vorrichtung 2 ist zum Aufbereiten von Dampf bestimmt. Ihr Heisswasserbehälter 33 ist deshalb nur teilweise mit Wasser gefüllt. Ein im zweiten Heiss¬ wasserbehälter 33 eingebauter Füllstandsfühler 43 ist zum Feststellen des vorhandenen Wasserpegels 46 be¬ stimmt. In dem über dem Wasserpegel 46 gelegenen, nicht mit Wasser gefüllten Raum des zweiten Heisswasserbehäl- ters 33 befindet sich der Dampf. Dieser ist über einen Dampfauslass 9, welcher über ein zweites Auslassventil 25 an eine Dampfdüse 26 reicht, entnehmbar. Das zweite Auslassventil 25 ist beispielsweise mittels einem Ent¬ nahmeorgan 44, welches ein Handrad sein kann, manuell betätigbar.

Am dritten Heisswasserbehälter 34 der dritten Vor- richtung 3 ist ein zweiter Heisswasserauslass 8 angeord¬ net, welcher über ein drittes Auslassventil 30 mit einer Düse 31 zum Abgeben von Heisswasser verbunden ist.

Mit dem Bezugszeichen 16 ist eine elektrische Steu¬ ereinrichtung dargestellt. Diese umfasst ein Rechenmit- tel 17, ein erstes Speichermittel 18, ein zweites Spei¬ chermittel 19 und ein Netzspannungsmessmittel 35, mit welchem die Netzspannung R, S, T, N, welche einem Netz¬ teil 38 zugeführt wird, gemessen werden kann. Mit 20, 21 und 22 sind erste, zweite und dritte Schaltmittel be- zeichnet, welche zum Ein- und Ausschalten der dem er¬ sten, zweiten und dritten der Heizelemente 10, 11, 12 zuführbaren elektrischen Energie bestimmt sind. Es kön¬ nen dazu beispielsweise Relais, Thyristoren oder Triacs verwendet werden. Ueber elektrische Leitungen 50a bis 50n ist die

Steuereinrichtung 16 mit den vorgeschriebenen mechani¬ schen, elektromechanischen oder elektronischen Komponen¬ ten verbunden. Die Leitung 50a dient zum Zuführen von elektrischer Energie an die Wasserpumpe 47. Die Leitun-

gen 50d, 50n und 50h sind zum Zuführen der Heizenergie an die Heizelemente 10, 11, 12 vorgesehen. Ueber die Leitungen 50c, 501 und 50g empfängt die Steuereinrich¬ tung 16 Signale von den Temperaturfühlern 13, 14, 15, entsprechend der Wassertemperatur in den Heisswasserbe¬ hältern 32, 33, 34. Die Flussmeter 40, 41 geben elek¬ trische Signale, welche einer Durchflussmenge proportio¬ nal sind, über die Leitungen 50b und 50f an die Steuer¬ einrichtung 16 weiter. Die elektrisch ansteuerbaren Ven- tile 23, 30, 42 sind über die Leitungen 50e, 50i und 50k an die Steuereinrichtung angeschlossen. Der Füllstands¬ fühler 43 gibt ein elektrisches Signal entsprechend ei¬ nem festgestellten Füllstand über die Leitung 50n zur Steuereinrichtung 16. Im Netzteil 38 werden die zum Be- trieb der einzelnen Komponenten des Gerätes sowie der elektronischen Steuereinrichtung 16 benötigten Gleich- und Wechselspannungen aufbereitet.

Die Heisswasserbehälter 32, 34 der ersten und drit¬ ten Vorrichtung 1, 3 zum Erhitzen von Wasser sind voll- ständig mit Wasser gefüllt. Dieses wird mit den Heizele¬ menten 10, 12 auf eine Sollwert-Temperatur aufgeheizt, welche in den zweiten Speichermitteln 19 der Steuerein¬ richtung 16 abgespeichert und festgehalten ist. Mit den Temperaturfühlern 13, 15 wird die Wassertemperatur in den Heisswasserbehältern 32 und 34 dauernd gemessen. Der zeitliche Verlauf der Wassertemperaturen wird in digi¬ talisierter Form (Sampling) ebenfalls in den zweiten Speichermitteln 19 gespeichert. Je nach diesem Verlauf sowie den Abweichungen zu den Sollwert-Temperaturen werden die Schaltmittel 20, 22 zum Zuführen von Heiz¬ energie an die Heizelemente 10 und 12 angesteuert. Die Sollwert-Temperatur des Wassers in den Heisswasserbe¬ hältern 32, 34 ist vorzugsweise auf etwa 90° C festge¬ setzt.

Bei einem Heisswasserbezug aus einem der genannten Heisswasserbehälter 32, 34 wird das zugeordnete Ventil 23, 30 von der Steuereinrichtung angesteuert und geöff¬ net. Währenddem heisses Wasser entnommen wird, strömt kaltes Wasser über den entsprechenden Kaltwassereinlass 4, 6 der Vorrichtung 1, 3 unter entsprechender Abkühlung des darin gespeicherten Heisswassers zu. Die entnommene Wassermenge entspricht der zugeführten Wassermenge. Die Flussmeter 40, 41 sind dazu bestimmt, nach einer be- stimmten entnommenen Wassermenge, welche dem Volumen ei¬ ner zu füllenden Tasse oder eines zu füllenden Glases entspricht, das geöffnete Ventil 23 oder 30 wieder zu schliessen.

In der zweiten, zum Aufbereiten von Dampf bestimm- ten Vorrichtung 2, wird bei Dampfbezügen erst Wasser in den dritten Heisswasserbehälter 33 nachgefüllt, wenn der Wasserpegel 46 unterhalb des Füllstandsfühlers 43 abge¬ sunken ist. Dieser Zustand wird vom letzteren der Steu¬ ereinrichtung gemeldet, welche ihrerseits dann das Ein- lassventil 42 ansteuert, wodurch Wasser in den dritten Heisswasserbehälter unter Abkühlung des darin befindli¬ chen restlichen Heisswassers nachgefüllt wird, solange, bis der Füllstandsfühler 43 den richtigen Sollpegel der Steuereinrichtung 16 meldet. Der zeitliche Wassertemperaturverlauf des in der zweiten Vorrichtung gespeicherten Wassers wird ebenfalls in digitalisierter Form in den zweiten Speichermitteln 19 festgehalten. Die Sollwert-Temperatur des Heisswas¬ sers in der zweiten Vorrichtung 2 ist vorzugsweise auf ca. 130° C festgesetzt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Entnah¬ mequellen vorhanden. Nämlich die Kaffeeabgabedüse 39, die Düse 31 zum Abgeben von Heisswasser, insbesondere zum Aufbrühen von Tee, und die Dampfdüse 26 zum Entneh-

men von Wasserdampf, insbesondere zum Aufheizen von kal¬ ten Getränken wie Milch, oder aber zum Vorwärmen von Tassen.oder Gläsern.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemässen Gerätes könnte lediglich die erste und die zweite Vorrichtung 1, 2 eingebaut sein. Die zweite Vor¬ richtung wäre dann zusätzlich mit einem Heisswasseraus¬ lass 27 versehen, welcher am zweiten Heisswasserbehälter 33 unterhalb des Wasserpegels 46 angeordnet und über ein Ventil 28 mit einer Düse zum Abgeben von Heisswasser 29 verbunden wäre. Eine solche Anordnung ist in der Fig. 1 gestrichelt gezeichnet. Ein Flussmeter zum Feststellen der entnommenen Heisswassermenge könnte in diesem Fall auf der Heisswasserseite in Serie zum Ventil 28 angeord- net sein. Der zweite Heisswasserbehälter 33 müsste in diesem Fall entsprechend grösser dimensioniert werden. Die in der Beschreibungseinleitung genannten, nachteili¬ gen Folgen würden dadurch entstehen.

Die vorliegende Erfindung ist an Kaffeemaschinen mit mindestens zwei Vorrichtungen zum Erhitzen von Was¬ ser sinnvoll anwendbar. In einer dritten Ausführungsform könnten deshalb auch nur die erste und die dritte der genannten Vorrichtungen vorgesehen sein.

In der Fig. 2 ist die Steuereinrichtung 16 und der Netzteil 38 als Blockschaltbild dargestellt. Der Netz¬ teil 38 ist so ausgelegt, dass daran entweder eine Ein¬ phasenspannung R, N oder eine Dreiphasenspannung R, S, T, N angeschlossen werden kann. Jeder Netzanschluss ist dabei befähigt, einen der Vorsicherung entsprechenden maximalen Strom abzugeben.

Der Netzteil 38 ist zum Aufbereiten der zum Betrieb des erfindungsgemassen Gerätes notwendigen Wechsel- und/ oder Gleichspannungen bestimmt.

In der Steuereinrichtung 16 ist, wie bereits ge-

sagt, ein Rechenmittel 17, ein erstes Speichermittel 18 und ein zweites Speichermittel 19 vorhanden. Das Rechen¬ mittel 17 ist dabei ein Mikroprozessor in einer bekann¬ ten Ausführung. Das erste Speichermittel 18 ist ein EPROM in welchem das Programm zum Betreiben des Gerätes gespeichert ist, und das zweite Speichermittel 19 ist ein RAM, in welchem Initialisierungsdaten, wie die Soll¬ wert-Temperaturen des Wassers der einzelnen Heisswasser¬ behälter, der Wert der zur Verfügung stehenden elektri- sehen Anschlussleistung, vorgegebene entnehmbare Wasser¬ mengen zum Füllen von Tassen und/oder Gläsern, usw. , so¬ wie Betriebsdaten, d.h. während dem Betrieb des Gerätes gemessene und periodisch digitalisierte Daten, wie die zeitlichen Verläufe der Heisswassertemperaturen und die mit den Netzspannungsmessmitteln 35 gemessenen Netzspan¬ nungen etc. gespeichert sind.

Die zweiten Speichermittel 19 oder ein Teil davon können batteriegestützt sein, so dass insbesondere die Initialdaten beim Abschalten des Gerätes oder bei einem Stromunterbruch nicht verlorengehen.

Analoge Messwerte, wie die Wassertemperaturen in den Heisswasserbehältern und die Netzspannungen, werden, wie bereits gesagt, periodisch in digitalisierter Form abgespeichert. Dazu ist je ein Analog/Digital-Konverter 51 vorzusehen.

Jedes von der Steuereinrichtung 16 an eine der Lei¬ tungen 50a, 50e, 50i und 50k abgegebene elektrische Sig¬ nal ist je über eine Ausgangstrennstufe 52 oder über ei¬ nen Ausgangsverstärker geschaltet. In ähnlicher Weise ist jedes der der Steuereinrichtung 16 über die Leitun¬ gen 50b, 50c, 50f, 50g, 501 und 50n zugeführte Signal über eine Eingangstrennstufe 53 oder über einen Ein¬ gangsverstärker geschaltet.

Die von den Flussmetern 40, 41 sowie vom Füll-

Standsfühler 43 ankommenden Leitungen 50b, 50f und 50n weisen nach ihrem zugeordneten Eingangsverstärker 53 je einen Impulsformer oder Schwellwertschalter 56 auf.

Zum Ansteuern der Schaltmittel 20, 21, 22, welche vorzugsweise Thyristoren oder Triacs sind, ist je ein Optokoppler 54 vorgesehen, welcher je mit einem Null¬ durchgangsschalter 55 verbunden ist. Die letzteren die¬ nen dazu, die elektronischen Schaltmittel 20, 21, 22 zum Vermeiden von Störspannungserzeugungen bei einem Null- durchgang der Wechselspannung oder des Wechselstromes zu schalten. Die entsprechenden Schaltsignale enthalten die Nulldurchgangsschalter 55 über Ausgangstrennstufen 52 vom Rechenmittel 17.

Die einzelnen Komponenten der Steuereinrichtung 16 sind in bekannter Weise mittels einer oder mehreren BUS-Anordnungen 57 zusammengeschaltet.

In der in der Fig. 2 dargestellten Schaltung ist je eine PulspaketSteuerung für die Schaltmittel 20, 21 und 22 enthalten. Zur Leistungsregelung werden den einzelnen Heizelementen, die Heizenergie benötigen, eine bestimmte Anzahl Perioden aus dem vollen Wellenzug der Netzwech¬ selspannung gesandt. Soll bei einem Heizelement nur die Halte der maximal von ihm aufnehmbaren Heizleistung zu¬ geführt werden, kann das mit der gezeigten Steuerein- richtung so realisiert werden, dass beispielsweise in zyklischer Folge während fünf Perioden der Netzwechsel¬ spannung das entsprechende Schaltmittel eingeschaltet und während den nächsten fünf Perioden ausgeschaltet ist. Die Technik der Pulspaketsteuerung kann der ein- schlägigen Fachliteratur entnommen werden. Es wäre eben¬ sogut denkbar, anstelle der gezeigten Pulspaketsteuerung eine Phasenanschήittsteuerung zu verwenden. Entsprechen¬ de Entstörmittel müssten zusätzlich vorgesehen werden. Die Netzspannungsmessmittel 35 dienen dazu, die

Netzspannung dauernd zu messen und die Pulspaketsteue- rung der Schaltmittel so zu beeinflussen, dass Netzspan¬ nungsschwankungen keinen Einfluss auf die Heizleistung hat. Die Heizelemente und die Pulspaketsteuerung sind dazu so ausgelegt, dass bei der festgelegten minimalen Unterspannung und bei 100 % angeschalteter Netzspannung die volle Heizleistung vom Heizelement aufnehmbar ist. Je grösser die Netzspannung bis zu einer maximalen Ueberspannung wird, umsomehr Wellenzüge werden ausgelas- sen. Es wird auf diese Weise erreicht, dass das Gerät bei der minimalen Netzspannung noch einwandfrei arbeitet und dass keine Ueberlastung der Heizelemente und/oder der dem Gerät vorgeschalteten Sicherung bei der maxi¬ malen Ueberspannung auftritt. Mittels einer Eingabeeinrichtung 36, im gezeigten Ausführungsbeispiel Eingabetasten, die an einem Bedie¬ nungspanel angeordnet sind, können beispielsweise nach dem Eingeben eines Codewortes die vorgenannten Initial¬ daten eingegeben und im RAM-Speicher 19 abgespeichert werden. Im normalen Betrieb können die Eingabetasten dazu benutzt werden, um beispielsweise die Getränkeart, wie Kaffee, Espresso, Tee, etc. zu bestimmen. Eine Aus¬ gabeeinheit 37, im gezeigten Ausführungsbeispiel eine LC-Anzeige, kann dazu vorgesehen werden, um Meldungen, wie Störungsmeldungen, Bedienungsmeldungen, Bereit¬ schafts- oder Nichtbereitschaftsmeldungen usw. , auszu¬ geben bzw. anzuzeigen.

Im folgenden soll der Betrieb des erfindungsgemas¬ sen Gerätes näher beschrieben werden. Dies kann gemäss dem Flussdiagramm, welches in den Fig. 3a, 3b und 3c ge¬ zeigt ist, geschehen.

Nehmen wir an, dass beim Einschalten der Kaffee¬ maschine die Heisswasserbehälter bereits Wasser enthal¬ ten, das aufgeheizt werden muss. Aus dem Flussdiagramm

in der Fig. 3a ist ersichtlich, dass, weil die Frage, ob die Kaffeewassertemperatur kleiner ist als der festge¬ legte Sollwert, mit Ja beantwortet werden kann, das Heizelement des ersten Heisswasserbehälters die maximal mögliche Leistungszuteilung erfährt. Wenn die maximale Anschlussleistung kleiner oder gleich ist wie die durch das Heizelement des ersten Heisswasserbehälters aufnehm¬ bare Leistung, wird die volle zur Verfügung stehende Leistung diesem Heizelement zugeschaltet. Im Falle einer zu kleinen Anεchlussleistung erfolgt dies pulspaket- weise. Ein Kaffeebezug ist noch nicht möglich, weil die Solltemperatur des Wassers im ersten Heisswasserbehälter noch nicht erreicht ist. Wenn die zur Verfügung stehende Anschlussleistung grösser ist als die vom Heizelement des ersten Heisswasserbehälters maximal aufnehmbare Lei¬ stung, dann kann dieser Ueberschuss an Leistung dem Heizelement der dritten Vorrichtung zum Abgeben von Heisswasser zur Verfügung gestellt werden (Fig. 3b) . Das gleiche gilt für das Heizelement der Vorrichtung zum Aufbereiten von Dampf gemäss der Fig. 3c. Dieses kann im gezeigten Beispiel nur dann eingeschaltet werden, wenn nach dem Einschalten des Heizelementes für das Kaffee¬ wasser und des Heizelementes für das andere Heisswasser noch verfügbare Anschlussleistung übrig bleibt. Dies ist praktisch nur in einem Dreiphasennetz der Fall, wo jedes Heizelement an eine Phase geschaltet ist. In einem Ein¬ phasennetz ist in dem Falle, wo die verfügbare An¬ schlussleistung kleiner oder gleich der von einem der Heizelemente aufnehmbaren Leistung ist, immer nur eines der Heizelemente eingeschaltet. Die Pulspaketsteuerung der Steuereinrichtung sorgt dafür, dass der maximal mög¬ liche Wert der Anschlussleistung nicht überschritten wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Heizelement bei einer Anschlussspannung von 220 V eine

Leistung von 3 kW aufnimmt, jedoch nur eine Steckdose mit 220 V Spannung und einem abgesicherten Wert von 10 Ampere zur Verfügung steht. Uebersteigt in einem Ein¬ phasennetz die verfügbare Anschlussleistung die Nennlei- stung eines einzelnen Heizelementes, so können je nach verfügbarer Anschlussleistung mehrere der Heizelemente gleichzeitig voll und/oder teilweise eingeschaltet sein.

Mit den in den Heisswasserbehältern angeordneten Temperaturfühlern kann festgestellt werden, wenn ein Be- zug an Heisswasser oder Dampf stattfindet. Dies durch eine entsprechende Abkühlung des in den Heisswasserbe¬ hältern gespeicherten Wassers. Aufgrund dieser Feststel¬ lung ist es möglich, Heizleistung demjenigen Heizelement in einer der vorgängig beschriebenen Arten zuzuführen, aus dessen zugeordnetem Heisswasserbehälter ein Bezug stattgefunden hat.

Im erwähnten Flussdiagramm ist weiterhin ersicht¬ lich, dass zum Steuern der einzelnen Heizelemente die von den Temperaturfühlern gemessenen Wassertemperaturen durch die Rechenmittel zyklisch abgefragt werden. Je nachdem, wie stark die Ist-Temperatur von der in den Speichermitteln gespeicherten Sollwert-Temperatur ab¬ weicht, kann Heizleistung dem einen und/o •*.der anderen

Heizelement zugeschaltet werden. Indem die zyklisch ge- messenen Wassertemperaturen in digitalisierter Form im zweiten Speichermittel gespeichert sind, kann der zeit¬ liche Verlauf der Wassertemperatur durch das Rechenmit¬ tel ermittelt werden. Insbesondere ist die Grosse eines Temperaturgefälles bei einem Bezug oder der Temperatur- anstieg bei eingeschaltetem Heizelement errechenbar. Die zur Verfügung stehende Anschlussleistung kann nun einer¬ seits in Abhängigkeit der absoluten Temperaturdifferenz zwischen der Ist-Temperatur und der Sollwert-Temperatur des Wassers und andererseits in Funktion der Grosse ei-

nes Temperaturgradienten, insbesondere eines Temperatur¬ gefälles, einem oder mehreren der Heizelemente zuge¬ schaltet werden.

Im weiteren ist vorgesehen, dass die Zuteilung von Heizleistung an die einzelnen Heizelemente einer Priori¬ tätsordnung gehorcht. Es kann vorgesehen sein, dass die Prioritäten den einzelnen Heizelementen fest zugeordnet sind, wobei, da erfahrungsgemass am meisten Kaffee, dann Heisswasser und zum Schluss Dampf bezogen wird, die er- ste Priorität dem Heizelement im Heisswasserbehälter zum Zubereiten von Kaffee, die zweite Priorität dem Heizele¬ ment im Heisswasserbehälter zum Zubereiten von heissem Wasser, beispielsweise zum Aufbrühen von Tee, und die dritte Priorität dem Heizelement im Heisswasserbehälter zum Erzeugen von Dampf zugeordnet sind.

Die Prioritätsordnung kann auch variabel gestaltet werden. So kann vorgesehen sein, dass in einer ersten Priorität dasjenige Heizelement Heizleistung erhält, in dessen zugeordnetem Heisswasserbehälter das grösste Te - peraturgefälle ermittelt worden ist und erst in einer zweiten Priorität die Heizelemente der Heisswasserbehäl¬ ter Heizleistung erhalten, bei denen lediglich eine Unterschreitung der Sollwert-Temperatur festgestellt worden ist. Insbesondere wird auf diese Weise Heizlei- stung an dasjenige Heizelement abgegeben, bei dessen

Heisswasserbehälter unmittelbar ein Bezug stattgefunden hat.

In einer weiteren Ausführung ist es denkbar, die Anzahl Bezüge ab den verschiedenen Quellen in einer Zeitperiode zu ermitteln, indem jeder mit dem entspre¬ chenden Temperaturfühler anhand eines Temperaturgefälles festgestellte Bezug in dem zweiten Speichermittel, bei¬ spielsweise durch Inkrementieren eines Zählers, fest¬ gehalten wird. Nach einer gewissen Zeitperiode kann

durch die Rechenmittel die Quelle mit den meisten Bezü¬ gen ermittelt werden. Aufgrund dieser ermittelten Werte kann dem Heizelement desjenigen Heisswasserbehälters mit den meisten Bezügen die erste Priorität und den Heizele¬ menten der anderen Heisswasserbehälter entsprechend eine tiefere Priorität zugeordnet werden. Das Gerät ist sozu¬ sagen selbstlernend. Je nach Gestaltung und Auslegung des Softwareprogrammes kann die eine oder die andere der vorgängig aufgeführten Varianten oder eine Kombination davon gewählt werden. Dies beispielsweise durch eine entsprechende Betätigung der Eingabetasten nach der Ein¬ gabe eines Codewortes.

Wie bereits gesagt, kann die Getränkeanforderung durch Betätigen einer der Eingabetasten erfolgen. Wie aus dem Flussdiagramm ersichtlich ist, sind in der

Steuereinrichtung softwaremässig Sperrmittel vorgesehen, welche einen Bezug von einer der Quellen (Kaffee, Heiss¬ wasser oder Dampf) erst dann gestatten, wenn die Heiss- wasserte peratur mindestens den Sollwert aufweist.