液体加热设备和操作方法_3

文档序号:9239134阅读:来源:国知局
O 2013/024286中所描述的,该申请的内容通过参考并入本文。加热元件的预定预热温度可以大于200°C,例如210°C。由于设备中的温度梯度,这典型地将液体流导管加热到刚好在100°C以下。
[0032]在第一时间段,泵可以连续地操作,以提供恒定流。然而,发明人已经了解,当液体以典型的流率(例如如由泵下游的流量调节器提供的)流过加热装置时,热能从加热装置到液体的传热率可以大于加热器的功率,并且因此加热装置可以在液体流过该加热装置时冷却下来,尤其地当预定初始温度适合于灭菌,例如大于70°C时。这引起分配的液体的温度在第一时间段期间的相当大的变化,即冷却下来。为了适应此现象,递送到加热装置的流率可以变化,使得从加热装置到液体的热能的传热率例如通过减小流率与加热器的功率匹配。在液体直接泵送到加热装置而不使用流量调节器的情况下,则这可以通过调节泵速实现。然而,在一组实施例中,泵在第一时间段期间周期性地操作,即小股地泵送,以调节整体流率。这尤其适合于在泵和加热装置之间使用恒定流率调节器的实施例。这种脉冲操作允许加热装置在液体泵送的时间之间增加温度,使得在第一时间段期间泵送的液体可以以预定的初始温度更准确地分配。
[0033]第一时间段的结束可以与所计算的“开”时间段的结束重合或甚至在其之前,即泵可以在加热装置断电时或之前停止泵送。然而,在一组实施例中,第一时间段的结束在所计算的“开”时间段的结束之后,即优选地,泵在加热装置已经断电之后继续泵送液体。这防止加热装置的过热。
[0034]只要第二时间段在第一时间段之后开始,并且优选地在加热装置已经断电之后开始,则对于第二时间段的开始存在若干不同的可能性。例如,第二时间段可以在第一时间段之后立即发生,其中泵连续操作。在这些实施例中,第二时间段的开始将由加热装置断电的时间大致地限定。因此,加热装置断电的步骤可以终止第一时间段(例如在液体直接加热的情况下)并且泵可以连续操作,以立即开始第二时间段(例如在液体通过去除余热间接加热的情况下)。泵操作的第一时间段和第二时间段之间可能不会有任何停顿。例如,器具可以包括用于在液体被分配时将婴幼儿配方粉(或其他待重组的食物)添加到液体中的装置,而不需要用户干预。
[0035]然而,在一组实施例中,泵在第一时间段和第二时间段之间停止,即有停顿。这意味着在此中间时间段不分配液体,并且允许在分配第二体积的液体之前将例如婴幼儿配方粉添加到瓶中并与第一体积的液体混合,或者,如果婴幼儿配方粉在分配第一体积的液体之前添加到瓶中时允许摇晃瓶或搅动瓶。停顿可以在30s与60s之间,例如45s。此相对短的时间段限制从加热装置损失的热能的量。在实践中,短期的停顿(例如少于60s)可能不会影响剩余余热的量。停顿的持续时间可以为预定的并且自动发生。然而,在一组实施例中,停顿的持续时间由用户确定。例如,用户可以例如通过按压按钮开始第二时间段。这可以允许用户在期望快速分配第二体积时无视预编程的停顿。
[0036]可以了解,用于泵操作的第一时间段和第二时间段中的每个时间段的长度在考虑加热装置上游的液体的温度而加以计算,这确定了将预定体积的液体加热到所期望的最终温度所需要的能量。典型地,所期望的最终温度比环境温度高,例如大于25°C、30°C、40°C或500C。然而,这种最终温度可以通过直接加热第一体积的液体而实现,该第一体积的液体与在加热装置已经断电之后通过去除余热而间接加热的第二体积的液体相同或比第二体积的液体小。因此,第二体积的液体可以大于第一体积的液体。已经发现泵操作的第二时间段可以通过从加热装置移除大致所有的余热而补偿预定体积,这可以比第一阶段的直接加热占用更长的时间。因此,第二时间段可以比第一时间段更长。实际上,计算第二时间段以确保能量平衡,使得对于分配的给定预定体积,所期望的最终温度准确地实现。
[0037]第一体积的液体可以在20ml与10ml之间,优选地,在20ml与60ml之间。这是对于婴幼儿配方的供给大小(例如270ml-300ml)最大的约20%。第二体积的液体可以在50ml与250ml之间,优选地,在10ml与240ml之间,即,一般来说,第二体积的液体可以大于第一体积的液体。对于第一体积的液体和第二体积的液体的每个的体积量可以由用户选择,例如经由用户界面,在该用户界面中,用户输入一个值或从多个预编程选项中选择,例如标准瓶大小。然而,在一组实施例中是预定体积的液体,即由用户选择的分配的液体的总体积。然后基于第一体积的液体的所期望的最终温度和预定的初始温度,控制装置计算第一体积的液体和第二体积的液体。预定体积的液体可以在50ml与350ml之间,优选地在60ml与300ml之间,例如200ml可以是典型地用于婴幼儿配方的,但是当然体积将取决于待喂养的婴幼儿的年龄。本发明延伸到本文所描述的用于分配预定体积的温液体(优选地水)的设备,该预定体积从以下的一个或多个中选择:60ml、120ml、150ml、180ml、250ml、270ml、300ml、340ml。
[0038]泵可以是用于将所需要的流率的液体递送通过设备的任何合适的泵。在一组实施例中,泵包括电磁泵。例如,这种泵能够递送优选地大于0.5bar并且优选地高达4bar的压力。在设置这种泵的情况下,如上文所述地,这允许流量调节器递送例如170ml/分钟的恒定流率。这种恒定流量调节器典型地需要最小的压力(例如0.5bar),以操作并因此优选地设置为与电磁泵连接,以对调节器上游的流动进行加压。
[0039]在另一组实施例中,泵包括容积泵,诸如活塞泵。这种泵实际上可以在宽范围的液体压力上以实际恒定流率(在时间上平均)操作。在可以依赖泵本身将恒定流率的液体提供到加热装置/通过加热装置的情况下,则如上文所述,流量调节器可以省略。
[0040]可以了解,其他的泵布置可以落入本发明的范围内。设备甚至可以不包括明确的泵装置。如上文所述地,设备可以直接地(例如永久地)连接到外部液体源,例如铅垂到供水干路中。在设备与诸如供水干路的液体源串联的情况下,设想“泵”可以仅包括当液体从外部源分配时控制的阀。在这种实施例中,通过加热装置的流率可以使用恒定流率装置调节,例如如上文已经讨论地。在一组实施例中,设备包括泄压阀,该泄压阀设置成从加热装置释放过高的压力,例如在加热装置中或加热装置下游堵塞的情况下。泄压阀可以放置在加热装置的下游,但是优选地位于加热装置的上游,例如在蓄存器和加热装置之间,因为这不会干扰被加热的液体在设备的出口处的最终分配。泄压阀可以通向大气,例如设备外侧的排出管,或滴水盘。然而,常规地,在设置有泄压阀的情况下,泄压阀向回通到蓄存器中。
[0041]在一组实施例中,控制装置从设备中的各个输入件,例如温度传感器和水位传感器接收数据,并且使用此数据即从其执行的计算控制泵和/或加热装置。控制装置可以包括与各个部件数据通信的微处理器。如上所指明的,设备可以在其在工厂制造期间校准和/或在其初次使用之前由使用者校准。优选地,在校准期间确定的值和关系由控制装置使用,以控制设备的操作。
[0042]上文所述,当设备在其初次使用之前校准(例如在工厂中或由用户作为初始设定过程的一部分)时,可以考虑当地主电源电压。虽然加热装置可以额定为提供固定的标称功率输出,但是这可以被主电源中的差值影响。例如,欧洲的主电源通常为230V,但是在中国反而为220V。设备可以校准,用于在其他国家使用,诸如主电源功率仅为120V的美国,或100V电源的日本。然而,即使超出此校准,在设备的使用期间在主电源中仍然可能有波动,该波动可以影响设备的性能,特别是当试图以准确的最终温度分配预定体积的液体时。因此,在一组实施例中,优选地,操作包括测量主电源电压的步骤,并且进一步优选地考虑主电源电压而调节加热装置和/或泵的操作。
[0043]在英国,主电源由欧洲标准61000-4-14规定为230V(+10%、-6% )。即使在此范围内的电压波动在加热装置和/或泵的功率输出上可以具有严重的影响,因为功率与电压的平方成比例。一些I类电子装置是指对主电源波动敏感并且需要连接到受保护的主电源(例如使用恒压变压器),但是2类电子装置中的家用器具意欲直接连接到电源而不具有任何这种保护。根据本发明的设备最有可能是2类家用器具,例如具有用于直接连接到主电源的缆线。
[0044]主电源电压可以取决于一天的时间而潜在地预测(因为波动根据已知的使用模式典型地发生),但是更准确的是实际测量主电源电压。控制装置可以设置成以任何合适方式测量主电源电压。例如,控制装置可以包括或连接到电源电压传感器(例如如由伊顿公司(Eaton Corp.)或其他供应商所售卖的)。在优选的一组实施例中,控制装置包括连接到设备的主电源的电压测量电路。优选地,电压测量电路是控制装置的微处理器的一部分或连接到控制装置的微处理器,该控制装置的微处理器设置成考虑主电源电压而调节加热装置和/或泵的操作。电压测量电路可以是具有模拟/数字转换器的模拟电路,该模拟/数字转换器用于给微处理器提供代表所测量的电压等级的数字输入。
[0045]所测量的主电源电压可以由控制装置使用,以调节加热装置的功率,以实现相同的功率输出而不管主电源中的波动。然而,如上所述地,优选地,控制装置不会调节供应到加热装置的功率。因此,加热装置的能量输出取决于主电源电压中的波动而变化。为确保加热装置递送所需要的所计算的能量,在计算加热装置通电所需要的时间段时,优选考虑测量的主电源电压。
[0046]这就其本身被认为是新颖且有创造性的,并且因此当从进一步的方面看时,本发明提供操作包括加热装置和分配预定体积的温液体的泵的器具的方法,该方法包括以下步骤:测量提供到加热装置的主电源电压;测量加热装置上游的液体的温度;计算用于加热装置将预定体积的液体从上游温度加热到所期望的最终温度所需要的能量;考虑所测量的主电源电压计算用于使加热装置通电以递送所计算的能量所需要的时间段;使加热装置通电所计算的“开”时间段;以及操作泵,以分配预定体积的液体。
[0047]根据另一个进一步的方面,提供用于分配预定体积的温液体的设备,包括加热装置、泵、对加热装置上游的液体的温度敏感的温度传感器以及控制器,该控制器设置成:测量提供到加热装置的主电源电压;接收来自温度传感器的上游温度数据;计算用于加热装置将预定体积的液体从上游温度加热到期望的最终温度所需要的能量;考虑所测量的主电源电压计算用于使加热装置通电以递送所计算的能量所需要的时间段;使加热装置通电所计算的“开”时间段;以及操作泵以分配预定体积的液体。
[0048]可以了解,使用这种方法和设备可以调节加热过程,以补偿当地主电源中的波动,例如该波动可以发生在一天的不同时间,而不需要调节供应到加热装置的功率。此外,由于是预定体积的液体被加热而不是连续的流(例如在提供用于茶、咖啡等的热水的常规的饮料分配设备中),因此流率不完全与待实现的最终温度有关,只要准确地分配预定体积(并且所计算的能量从加热装置有效地传递)即可。
[0049]根据本发明的这些进一步的方面的实施例,预定体积的温液体可以由操作泵的一个或多个时间段分配。设想泵可以在加热装置通电一时间段之前和/或之后操作,该时间段与所计算的“开”时间段处于不同的时间段操作。这可以在加热装置包括配料加热器而不是流体加热器的情况下使用。然而,在优选的实施例中,泵在第一时间段期间操作,该第一时间段至少部分地与所计算的“开”时间段处于相同时段,以分配第一体积的液体,使加热
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