Устройство для нагрева жидкости и способ работы такого устройства

Устройство для нагрева жидкости и способ работы такого устройства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к способам и аппаратам для нагрева заданного объема воды до желательной температуры, например для получения теплой воды, используемой при приготовлении молочной смеси для младенцев или другого детского питания.

Уровень техники

Современные производственные технологии не обеспечивают реальную возможность изготовления и хранения стерильных сухих молочных смесей для младенцев, которые затем можно использовать для приготовления жидкой молочной смеси. Поэтому согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения (World Health Organisation, WHO) по приготовлению молочной смеси для младенцев ("Safe preparation, storage and handling of powdered infant formula: Guidelines", WHO, 2007) при восстановлении молочной смеси из сухой молочной смеси для младенцев ее смешивают с водой, температура которой превышает 70°С, чтобы стерилизовать эту сухую смесь, которая могла стать зараженной вредными бактериями, такими как Enterobacter Sakazakii и Salmonella Enterica.

В настоящее время молоко или молочная смесь, или детское питание обычно восстанавливаются с использованием воды, которая незадолго перед этим была вскипячена в чайнике, чтобы стерилизовать сухую молочную смесь, после чего смеси дают остыть до температуры, при которой ее можно давать младенцу - в типичном случае до температуры тела или на несколько градусов более высокой. Однако такая операция является времяемкой, причем может оказаться затруднительным точно оценить температуру воды.

Даже если молочная смесь для младенцев не стерилизуется до ее приема с использованием очень горячей воды (например, с температурой >70°С), представляется желательным провести приготовление таким образом, чтобы конечная температура молочной смеси на стадии кормления младенца была близкой к температуре тела, например составляла 37°С. На практике это часто означает, что после смешивания теплой или горячей воды с сухой смесью приготовленный продукт должен быть оставлен для остывания до желательной конечной температуры. При этом не существует надежного способа сразу же произвести восстановление сухого продукта при правильной температуре. Хотя, чтобы ускорить процесс охлаждения, в приготовленный продукт может быть добавлена холодная вода, существует риск того, что холодная вода не будет стерильной; кроме того, это может повлиять как на точность дозировки, так и на конечную температуру.

Раскрытие изобретения

Таким образом, существует потребность в усовершенствованном способе диспенсирования (выдачи контролируемого объема) теплой воды с контролируемой температурой для восстановления молочной смеси для младенцев или детского питания и для других целей.

В своем первом аспекте изобретение относится к способу обеспечения функционирования аппарата, содержащего нагревательное средство и насос для диспенсирования заданного объема нагретой жидкости. Данный способ включает следующие операции:

измерение температуры жидкости до ее поступления к нагревательному средству;

расчет количества энергии, которое требуется нагревательному средству для нагрева заданного объема жидкости от измеренной температуры до желательной конечной температуры;

расчет периода "ВКЛЮЧЕНО", соответствующего подключению нагревательного средства к электропитанию для подачи на него рассчитанного количества энергии;

подключение нагревательного средства к электропитанию на рассчитанный период "ВКЛЮЧЕНО";

запуск насоса на первый временной интервал для диспенсирования на выходе из аппарата первого объема нагретой жидкости с заданной начальной температурой или с превышающей ее температурой, причем первый временной интервал по меньшей мере частично совпадает с указанным периодом "ВКЛЮЧЕНО";

отключение нагревательного средства от электропитания и

запуск насоса на второй временной интервал, последующий по отношению к первому временному интервалу, для диспенсирования на выходе из аппарата второго объема жидкости с отведением тем самым остаточной теплоты от нагревательного средства, причем первый и второй объемы в сумме составляют заданный объем.

При этом средняя температура для первого и второго объемов жидкости по завершении диспенсирования заданного объема является желательной конечной температурой.

В своем втором аспекте изобретение относится к аппарату для диспенсирования заданного объема нагретой жидкости, содержащему нагревательное средство, насос, температурный датчик, способный воспринимать температуру жидкости до ее поступления к нагревательному средству, и управляющее средство. Данное средство способно осуществлять:

прием от температурного датчика данных об указанной температуре;

расчет количества энергии, которое требуется нагревательному средству для нагрева заданного объема жидкости от измеренной температуры до желательной конечной температуры;

расчет периода "ВКЛЮЧЕНО", соответствующего подключению нагревательного средства к электропитанию для подачи на него рассчитанного количества энергии;

подключение нагревательного средства к электропитанию на рассчитанный период "ВКЛЮЧЕНО";

запуск насоса на первый временной интервал для диспенсирования на выходе из аппарата первого объема нагретой жидкости с заданной начальной температурой или с превышающей ее температурой, причем первый временной интервал по меньшей мере частично совпадает с указанным периодом "ВКЛЮЧЕНО";

отключение нагревательного средства от электропитания и

запуск насоса на второй временной интервал, последующий по отношению к первому временному интервалу, для диспенсирования на выходе из аппарата второго объема жидкости с отведением тем самым остаточной теплоты от нагревательного средства, причем первый и второй объемы в сумме составляют заданный объем.

При этом средняя температура для первого и второго объемов жидкости выбирается как желательная конечная температура по завершении диспенсирования заданного объема.

Таким образом, рассчитывается суммарное количество тепловой энергии, требующейся, чтобы повысить температуру жидкости от измеренной температуры до желательной конечной температуры, и эта энергия распределяется между первым объемом жидкости, который, например, может быть использован для восстановления сухой молочной смеси для младенцев при начальной температуре, превышающей 70°С (что соответствует рекомендациям WHO для приготовления сухой молочной смеси для младенцев), и вторым объемом жидкости при более низкой температуре, чтобы обеспечить заданному суммарному объему диспенсированной жидкости среднюю температуру, равную желательной конечной температуре. Эта температура равняется, например, 37°С, т.е. подходит для кормления младенца. При этом желательная конечная температура - это средняя температура жидкости в приемном сосуде (например в бутылочке для кормления младенца) по завершении диспенсирования всей жидкости.

Таким образом, должно быть понятно, что способ и аппарат по изобретению обеспечивают точную и надежную выдачу заданного объема жидкости с желательной конечной температурой. Помимо расчета длительности периода "ВКЛЮЧЕНО", в котором на нагревательное средство подается электропитание, т.е. определения количества тепловой энергии, передаваемой жидкости, способ может включать расчет первого и второго временных интервалов для диспенсирования первого и второго объемов жидкости таким образом, чтобы эти объемы вместе давали заданный объем, который хочет получить пользователь. Соответственно, насос может функционировать в течение первого рассчитанного временного интервала и второго рассчитанного временного интервала, последующего по отношению к первому временному интервалу. Как будет пояснено далее, этот второй временной интервал может следовать сразу же за первым временным интервалом или же между первым и вторым интервалами функционирования насоса может быть пауза. Должно быть понятно, что рассчитанный период подключения нагревательного средства к электропитанию и рассчитанные первый и второй временные интервалы функционирования насоса могут быть рассчитаны так, что заданный объем жидкости по завершении его диспенсирования будет иметь желательную конечную температуру. Это означает, что пользователь просто должен инициировать процесс диспенсирования и в результате будет выдан заданный объем жидкости с желательной конечной температурой. Второй временной интервал функционирования насоса рассчитывается так, чтобы обеспечить отведение остаточной теплоты от нагревательного средства и чтобы при этом заданный объем жидкости имел желательную конечную температуру, например 37°С.

Разделение периода диспенсирования на первый и второй временные интервалы может также позволить пользователю произвести смешивание первого объема жидкости с сухой молочной смесью для младенцев до того, как будет диспенсирован второй объем жидкости. Согласно группе вариантов эта задача может быть предпочтительно облегчена введением паузы в функционирование насоса в период между первым и вторым временными интервалами, как это будет описано далее. В других вариантах насос может функционировать непрерывно в течение первого и второго временных интервалов. При этом единственная разница между ними состоит в том, что первый интервал совпадает с подачей питания на нагревательный элемент, тогда как второй интервал следует за отключением нагревательного элемента. Пауза для добавления сухой молочной смеси для младенцев к нагретой жидкости может и не требоваться пользователю, например, когда жидкость диспенсируется через помещенный на выходе из электроприбора картридж для смеси или когда пользователь вручную добавляет порошковую смесь к жидкости до, во время и/или после ее диспенсирования.

Нагревательное средство может содержать порционный нагреватель, посредством которого заданный объем жидкости нагревается в течение рассчитанного периода "ВКЛЮЧЕНО" до выпуска жидкости из нагревательного средства. Однако в одной группе вариантов нагревательное средство содержит проточный нагреватель, через который в процессе ее нагрева жидкость может проходить с выходом из нагревательного средства. Нагревательное средство может содержать стандартный проточный нагреватель или проточный нагреватель, описанный, например, в поданной заявителем настоящего изобретения международной заявке WO 2010/106349, в том числе в ее разделе "Уровень техники". Примером подходящего проточного нагревателя является вариант "спаренных трубок", в котором канал для жидкости и трубка, в которую помещен закрытый нагревательный элемент, зафиксированы один рядом с другой, например припаяны один к другой. Если для доведения жидкости до кипения используется традиционный проточный нагреватель, имеющий конструкцию "спаренных трубок", то возникающий пар может вызвать проблемы, препятствующие равномерному нагреву жидкости до точки кипения. Данные проблемы решены созданием проточного нагревателя, который обеспечивает раздельное выведение пара, как это описано, например, в WO 2010/106349. Если проточный нагреватель применяется для нагрева жидкости до температур ниже точки кипения, может быть обеспечена возможность раздельного выведения пара, как это описано, например, в поданной заявителем настоящего изобретения международной заявке WO 2011/077135. Альтернативно, пар и жидкость могут совместно выводиться из общего проточного канала. В рассматриваемых вариантах желательная конечная температура предпочтительно ниже точки кипения, поэтому проточный нагреватель или иное нагревательное средство для нагрева жидкости до кипения может не потребоваться. Нагревательное средство, в частности проточный нагреватель, может обеспечивать нагрев жидкости до температур ниже точки кипения, так что явление разбрызгивания вследствие появления горячих точек и локального кипения может быть ослаблено или устранено. Нагревательное средство может иметь постоянную мощность. Например, номинальная мощность, используемая для нагрева, может равняться 800 Вт. В различных примерах нагревательное средство, предпочтительно выполненное, как проточный нагреватель, может функционировать при относительно малой мощности, такой как 800 Вт, 900 Вт или 1 кВт.

Аппарат может быть непосредственно, например постоянно, подключен к источнику жидкости, например к водопроводу, для подачи жидкости к насосу и нагревательному средству. Однако в одной группе вариантов аппарат содержит резервуар для подачи жидкости к нагревательному средству. Желательно выполнить резервуар съемным, чтобы пользователь мог легко заполнять его, например, водой из-под крана. Резервуар может быть снабжен датчиком минимального уровня, подсоединенным, например, к управляющему средству, которое выполнено с возможностью предотвращать включение аппарата (или по меньшей мере нагревательного средства и/или насоса), когда уровень жидкости в резервуаре окажется ниже указанного минимального уровня. Такая блокировка аппарата предотвращает перегрев нагревательного средства, т.е. ситуацию нагрева в сухом состоянии, что может повредить нагревательное средство.

Заявитель установил, что, если аппарат присоединен непосредственно к постоянному источнику жидкости, например к водопроводу, или снабжен резервуаром, может оказаться желательным производить обработку (предпочтительно стерилизацию) жидкости до ее поступления на выход из аппарата. Эту задачу удобнее всего решить введением средства для обработки жидкости перед поступлением ее в насос или в нагревательное средство, хотя фактически средство для обработки жидкости может быть установлено в любом месте до указанного выхода. В одной группе вариантов, в которых аппарат содержит резервуар, средство для обработки жидкости может быть установлено перед/за резервуаром или в резервуаре, или на входе/выходе резервуара. Средству для обработки жидкости можно придать форму фильтра, предпочтительно антимикробного фильтра. В случае использования фильтра желательно поместить его перед резервуаром, чтобы не создавать нежелательного ограничения для выведения жидкости из резервуара при функционировании аппарата. Однако, альтернативно или дополнительно к фильтру, применимы и другие формы обработки, например обработка УФ излучением, хлорирование, озонирование или любая комбинация таких дезинфицирующих обработок. Назначение средства для обработки жидкости состоит в устранении биологических загрязнителей и других веществ, так что жидкость будет очищена до ее диспенсирования. Это может быть особенно важно при диспенсировании теплой воды для приготовления молочной смеси или иного питания для младенцев.

В одной группе вариантов средство для обработки жидкости может содержать нагревательное средство для кипячения жидкости за минимальное время, чтобы обеспечить ее стерилизацию. Для этой цели средство для обработки жидкости может использовать собственное нагревательное средство. Однако желательно выполнять такую обработку во время рассчитанного периода "ВКЛЮЧЕНО", когда на нагревательное средство подается питание, требуемое для приложения через него рассчитанного количества энергии к заданному объему жидкости. Для этого может потребоваться, чтобы аппарат сравнивал рассчитанную длительность периода "ВКЛЮЧЕНО" с минимальным временным интервалом, требуемым для осуществления стерилизации. Так, в рекомендациях WHO указывается, что вода должна кипеть в течение "нескольких минут", чтобы деактивировать или убить патогенные микробы. В таких вариантах аппарат может дополнительно содержать теплообменник, чтобы обработанная жидкость перед диспенсированием могла быть охлаждена.

В группе вариантов, в которых аппарат содержит резервуар, аппарат может содержать также промежуточную камеру между резервуаром и насосом и средство для заполнения промежуточной камеры до заданного уровня жидкостью из резервуара. В соответствии с этими вариантами насос забирает жидкость не непосредственно из резервуара, а из промежуточной камеры. Поскольку она заполнена до заданного уровня, давление столба жидкости на входе насоса будет известно и поэтому может быть учтено при расчете скорости насоса, расхода и т.д. Промежуточная камера предпочтительно имеет меньший объем, чем резервуар. Даже при том, что уровень жидкости в промежуточной камере может понижаться при диспенсировании, диапазон изменения давления будет меньше, чем если бы жидкость выводилась из более крупного резервуара.

При наличии резервуара начальная температура предпочтительно измеряется в резервуаре (или в промежуточной камере, если она имеется). В одной группе вариантов операция расчета энергии, требуемой нагревательному средству для нагрева заданного объема жидкости от измеренной температуры до желательной конечной температуры, включает измерение температуры нагревательного средства или за нагревательным средством. Таким образом, аппарат содержит температурный датчик, способный воспринимать температуру нагревательного средства или за нагревательным средством. Измерение температуры нагревательного средства или за нагревательным средством дает сведения об остаточной энергии в аппарате, например обусловленной окружающей температурой и/или недавним включением аппарата, вследствие чего нагревательный элемент отдает определенную остаточную теплоту, что может быть учтено при расчете энергии, требуемой для нагрева заданного объема до желательной конечной температуры. Так, если аппарат сохраняет некоторую остаточную тепловую энергию от предыдущего включения, энергия, требуемая для нагрева заданного объема до желательной конечной температуры, будет меньше, чем если бы аппарат не использовался в течение длительного периода. Следовательно, рассчитанный период "ВКЛЮЧЕНО" для нагревательного средства с фиксированной мощностью будет короче.

Температура за нагревательным средством может быть чувствительна к любой остаточной жидкости в аппарате. Предпочтительно она должна быть чувствительна к температуре любого средства, например трубки, используемого (используемой) для транспортирования жидкости от нагревательного средства к выходу из аппарата. Так, по меньшей мере в некоторых вариантах расчет энергии учитывает теплоемкость нагревательного средства и любых иных теплопоглотителей, расположенных за нагревательным средством. Рассчитанная энергия может также компенсировать теплопотери в системе, особенно если имеется пауза между первым и вторым временными интервалами. Длительность паузы может быть измерена и использована управляющим средством при расчете рассчитанной энергии. Однако на практике потери энергии могут быть учтены введением оценочного или заранее откалиброванного коэффициента, соответствующего, например, 10% рассчитанной энергии.

Мощность, подводимая к нагревательному средству, может регулироваться, например, под контролем управляющего средства, чтобы согласовать мощность нагревательного средства с расходом жидкости через нагревательное средство. Это согласование может гарантировать поддержание температуры жидкости, равной заданной начальной температуре (или превышающей ее), в течение всего первого временного интервала, вместо поддержания соответствия заданной начальной температуре средней температуры жидкости, диспенсированной в первый временной интервал. Однако в одной группе вариантов мощность, подаваемая к нагревательному средству под контролем управляющего средства, является постоянной (если не учитывать возможные флуктуации сетевого напряжения, как это будет обсуждаться далее). Это упрощает расчет требуемой энергии.

Аппарат может содержать средство для измерения расхода жидкости через нагревательное средство. Если результат этого измерения подается в управляющее средство, это облегчает управляющему средству управление работой насоса в течение первого и второго временных интервалов, т.е. при диспенсировании заданного объема жидкости. Средство измерения расхода может содержать расходомер, выполненный, как отдельный компонент или как часть насоса. Таким образом, насос может быть использован для определения расхода. В некоторых примерах насос может использоваться для прокачки жидкости, по существу, с постоянным расходом независимо от давления жидкости (например определяемого источником жидкости или давлением столба жидкости в резервуаре). Однако в одной группе вариантов аппарат содержит средство для обеспечения постоянного расхода жидкости через нагревательное средство, например регулятор расхода. Постоянный расход может быть обеспечен с помощью электронного управления расходом, например, с использованием клапана. Но предпочтительным является использование регулятора расхода типа описанного в заявке WO 2012/114092, содержание которой включено в данное описание посредством ссылки.

Постоянный расход позволяет упростить управление аппаратом, поскольку средство для установки расхода задает постоянный расход жидкости через нагревательное средство, предпочтительно независимо от давления, создаваемого в насосе. Например, некоторые насосы, такие как соленоидный насос, используют эластомерную диафрагму, а не поршень и могут обеспечивать различные расходы в зависимости от давления жидкости. Постоянный расход может быть получен с использованием относительно недорогого компонента, такого как регулятор расхода. В результате первый и второй временные интервалы могут быть рассчитаны, просто исходя из объема жидкости, который нужно диспенсировать в каждый из этих интервалов, после чего заданный объем жидкости диспенсируется запуском насоса на фиксированный суммарный временной интервал, равный сумме первого и второго временных интервалов. Средство для измерения расхода жидкости через нагревательное средство или средство для обеспечения постоянного расхода жидкости через нагревательное средство предпочтительно установлено за насосом и до поступления воды к нагревательному средству, т.е. между насосом и нагревательным средством.

Постоянный расход облегчает также диспенсирование первого объема жидкости при заданной начальной температуре. Например, средство для обеспечения постоянного расхода может быть выбрано обеспечивающим соответствие расхода и теплопередачи от нагревательного средства к жидкости, так что первый объем жидкости будет диспенсироваться в течение первого временного интервала при относительно постоянной температуре. Такое согласование может задаваться самим насосом (например насосом прямого вытеснения) или регулятором расхода, установленным за насосом (например соленоидным насосом). Постоянный расход предпочтительно составляет 100-300 мл/мин, например 150-250 мл/мин, особенно предпочтительно около 170 мл/мин, причем он может быть измерен, например, при калибровке аппарата. Альтернативно, регулятор расхода может быть заранее настроен на надежный расход. Подходящие для этого клапаны постоянного расхода с компенсацией изменений давления поставляются фирмой Netafim (www.netafim.com). Наличие средства для обеспечения постоянного расхода ослабляет также влияние колебаний расхода на выходе насоса, колебаний напряжения, износа и др.

Если известны или рассчитаны количество энергии, которое необходимо подать на нагревательное средство, и, в некоторых вариантах, расход жидкости через нагревательное средство, нет необходимости измерять конечную температуру жидкости, например, чтобы убедиться, что она соответствует заданной начальной температуре для первого временного интервала. Все, что требуется в этом случае, это измерение температуры до поступления жидкости к нагревательному средству, расчет энергии, которую нужно ввести в заданный объем жидкости, и расхода жидкости через нагревательное средство. Как будет показано далее, могут быть учтены также любые флуктуации сетевого питания, способные повлиять на работу нагревательного средства и/или насоса.

Заданная начальная температура может быть средней температурой жидкости, диспенсируемой в первый временной интервал, или же жидкость может диспенсироваться в первый временной интервал при постоянной заданной начальной температуре. Однако этого трудно достичь, по меньшей мере в начале, когда система едва ли находится в состоянии равновесия, так что с высокой вероятностью возникнет по меньшей мере несколько небольших температурных флуктуаций в диспенсируемой жидкости. Поэтому заданная начальная температура может соответствовать минимальной температуре, с превышением которой жидкость диспенсируется в первый временной интервал. В группе вариантов это может соответствовать температуре стерилизации для бутылочки и/или сухой молочной смеси для младенцев. Заданная начальная температура предпочтительно превышает 60°С, например превышает 65°С, более предпочтительно 70°С. Начальная температура может задаваться пользователем, например, через средство ввода, имеющееся в аппарате, чтобы ее можно было изменять в перерыве между включениями. Альтернативно, она может быть запрограммирована в аппарате. В одной группе вариантов заданная начальная температура диспенсируемого сначала первого объема жидкости задается составляющей около 95°С. Такая температура гарантирует стерилизацию сухой молочной смеси для младенцев, причем она близка к температуре только что вскипяченной воды, которая обычно используется. В типичном случае заданная начальная температура может превышать желательную конечную температуру, т.е. температура первого объема диспенсируемой жидкости превышает температуру второго объема диспенсируемой жидкости.

В некоторых вариантах заданная начальная температура может быть, по существу, такой же, что и желательная конечная температура или немного превышающей ее. Например, в ситуациях, когда температура жидкости до ее поступления к нагревательному средству не намного ниже, чем желательная конечная температура, рассчитанное количество энергии, которое должно быть подано на нагревательное средство, может быть относительно малым, так что жидкость может диспенсироваться примерно при одной и той же температуре в течение первого временного интервала, когда на нагревательное средство подается питание, и в течение второго временного интервала, когда происходит отвод остаточной теплоты. Это может иметь место, когда аппарат функционирует при относительно высокой окружающей температуре, например превышающей 25°С, 30°С, 35°С или даже 40°С. Если жидкость, находящаяся перед нагревательным средством, например в резервуаре, имеет температуру выше 35°С, может оказаться затруднительным, получив в течение первого временного интервала заданную начальную температуру, превышающую 60°С или 70°С, получить затем более низкую желательную конечную температуру по завершении диспенсирования всего заданного объема, если только заданный объем не является большим или скорость диспенсирования очень мала, поскольку остаточная теплота не может быть рассеяна в достаточной степени. Желательно, чтобы заданная начальная температура превышала температуру окружающей среды, например превышала 25°С, 30°С, 40°С или 50°С, но при этом она может даже достигать 70°С, 80°С, 90°С или 95°С. Например, нагретая жидкость, диспенсированная в течение первого временного интервала, может иметь температуру 50-70°С. По меньшей мере в некоторых вариантах начальная температура может вообще не задаваться или программироваться. Превышает ли заданная начальная температура минимальную температуру или нет, может просто зависеть от соотношения между исходной температурой жидкости до ее поступления к нагревательному средству и желательной конечной температурой.

В своем следующем аспекте изобретение относится к способу обеспечения функционирования аппарата, содержащего нагревательное средство и средство для диспенсирования заданного объема нагретой жидкости. Способ включает следующие операции:

измерение температуры жидкости до ее поступления к нагревательному средству;

расчет количества энергии, которое требуется нагревательному средству для нагрева заданного объема жидкости от измеренной температуры до желательной конечной температуры;

расчет периода "ВКЛЮЧЕНО", требуемого для подачи на нагревательное средство рассчитанного количества энергии;

подключение нагревательного средства к электропитанию на рассчитанный период времени;

диспенсирование первого объема непосредственно нагретой жидкости на выходе из аппарата во время первого рассчитанного временного интервала, который по меньшей мере частично совпадает с указанным периодом "ВКЛЮЧЕНО";

отключение нагревательного средства от электропитания и

диспенсирование второго объема жидкости на выходе из аппарата в течение второго рассчитанного временного интервала, являющегося последующим по отношению к первому временному интервалу.

При этом второй объем жидкости является нагретым косвенно, путем отведения остаточной теплоты от нагревательного средства, а первый и второй объемы в сумме составляют заданный объем, в котором средняя температура для первого и второго объемов жидкости является желательной конечной температурой по завершении диспенсирования заданного объема.

Еще в одном своем аспекте изобретение относится к аппарату для диспенсирования заданного объема нагретой жидкости, содержащему нагревательное средство, средство для диспенсирования жидкости, температурный датчик, способный воспринимать температуру жидкости до ее поступления к нагревательному средству, и управляющее средство. Данное средство способно осуществлять:

прием от температурного датчика данных об указанной температуре;

расчет количества энергии, которое требуется нагревательному средству для нагрева заданного объема жидкости от измеренной температуры до желательной конечной температуры;

расчет периода "ВКЛЮЧЕНО", соответствующего подключению нагревательного средства к электропитанию для подачи на него рассчитанного количества энергии;

подключение нагревательного средства к электропитанию на рассчитанный период времени;

запуск насоса на первый временной интервал для диспенсирования на выходе из аппарата первого объема нагретой жидкости с заданной начальной температурой или с превышающей ее температурой, причем первый временной интервал по меньшей мере частично совпадает с указанным периодом "ВКЛЮЧЕНО";

отключение нагревательного средства от электропитания и

запуск насоса на второй временной интервал, последующий по отношению к первому временному интервалу, для диспенсирования на выходе из аппарата второго объема жидкости с отведением, тем самым, остаточной теплоты от нагревательного средства, причем первый и второй объемы в сумме составляют заданный объем.

При этом средняя температура для первого и второго объемов жидкости выбирается как желательная конечная температура по завершении диспенсирования заданного объема.

Поскольку подаваемая энергия рассчитывается такой, чтобы нагреть весь заданный объем жидкости от измеренной температуры до желательной конечной температуры, конкретный температурный профиль жидкости, диспенсируемой в течение второго временного интервала, некритичен. При условии, что расход жидкости через нагревательное средство не слишком большой, остаточная теплота может быть передана от нагревательного средства к жидкости при диспенсировании второго объема жидкости в течение второго временного интервала. На практике это не является проблемой при расходах, например, менее 500 мл/мин. Обычно управляющему средству не требуется рассчитывать максимальный расход для каждой операции диспенсирования, хотя его значение может быть программируемым параметром или вводиться в аппарат в процессе калибровки производителем, чтобы ограничить расход, например, в экстремальных обстоятельствах. Максимальный расход может определяться выбором насоса и/или введением между насосом и нагревательным средством ограничителя расхода. При наличии средства для обеспечения постоянного расхода через нагревательное средство, такого как регулятор расхода, оно может использоваться, чтобы получить расход меньше максимального. В результате жидкость, диспенсируемая во втором временном интервале, будет приходить в тепловое равновесие с нагревательным средством в конце второго временного интервала или до его завершения. Другими словами, желательно, чтобы вся остаточная теплота отводилась в течение второго временного интервала. Однако нагревательное средство может быть запитано по меньшей мере в течение рассчитанного периода "ВКЛЮЧЕНО", т.е., возможно, на время, превышающее этот период, или дополнительно на какой-то период в более позднее время, совпадающее со вторым временным интервалом. Это может привести к сохранению остаточной тепловой энергии в нагревательном средстве. В таком случае расход через нагревательное средство следует рассчитать более точно, чтобы во втором временном интервале отвести от нагревательного средства к текущей через него жидкости требуемое количество тепловой энергии.

Желательная конечная температура может быть любой температурой, подходящей для конкретного применения аппарата. Аппарат может быть использован, например, чтобы диспенсировать нагретую жидкость для приготовления различных блюд, например супа из сухой смеси, или холодных лекарственных средств или заваривания чувствительных к температуре материалов, таких как белый чай и зеленый чай (завариваемый, например, при 65-85°С, а не в только что вскипяченной воде). Однако в одной группе вариантов, особенно подходящих для приготовления питания для младенцев, желательная конечная температура составляет 27-47°С, предпочтительно 32-42°С, более предпочтительно около 37°С. Желательная конечная температура может задаваться пользователем, например, через средство ввода, имеющееся в аппарате, что позволяет изменять ее между циклами диспенсирования. Альтернативно, она может быть запрограммирована в аппарате. Как было показано выше, нет необходимости непрерывно отслеживать конечную температуру нагретой жидкости или температуру на выходе аппарата, поскольку производится расчет энергии, необходимой для нагрева заданного объема жидкости до желательной конечной температуры. Однако аппарат может содержать помещенное у его выхода термочувствительное средство, способное воспринимать температуру нагретой жидкости. Оно может применяться как средство обратной связи для отслеживания температуры диспенсируемой жидкости, и его сигналы могут использоваться управляющим средством для управления длительностями первого и второго временных интервалов функционирования насоса или даже скоростью насоса (например, если именно он, а не регулятор расхода управляет расходом жидкости через нагревательное средство) и/или для управления питанием нагревателя (длительностью и/или мощностью) с целью точной настройки конечной температуры.

Поскольку первый временной интервал по меньшей мере частично совпадает с периодом "ВКЛЮЧЕНО", подача питания на нагревательное средство накладывается на первую стадию работы насоса. Первый временной интервал может точно соответствовать рассчитанному периоду "ВКЛЮЧЕНО", т.е. насос и нагреватель могут запитываться одновременно. Так, в группе вариантов способ предусматривает подключение нагревательного средства к электропитанию, чтобы начать рассчитанный период "ВКЛЮЧЕНО", по существу, одновременно с запуском насоса для начала первого временного интервала. Соответственно, рассчитанный период "ВКЛЮЧЕНО" может начинаться одновременно с первым временным интервалом функционирования насоса, без какого-либо предварительного нагрева. Начало рассчитанного периода "ВКЛЮЧЕНО" может даже следовать за началом первого временного интервала, так что часть первого объема жидкости будет диспенсирована до подачи питания на нагревательное средство. Такой задержанный нагрев может использоваться, если температура жидкости, измеренная до ее поступления к нагревательному средству, превышает некоторый порог, так что ее нагрев до желательной конечной температуры может требовать меньшего количества энергии. Одна