CN108742162B - 一种温奶器使用的水浴温奶方法及温奶器 - Google Patents

Abstract

一种温奶器使用的快速水浴温奶方法以及温奶器，其特征在于：所述奶瓶符合以下条件：λ/D≥0.2；温奶器包含加热元件、温度传感器以及控制电路；所述对水体进行加热和控温方法包括以下步骤：第一步，利用半导体制冷片将水体加热至临界温度A，然后停止加热，所述临界温度A为45‑65℃；第二步，利用半导体制冷片的热端与冷端温差以及停止加热后冷端对热端的吸热效应，对水体进行快速降温；第三步，当水体快速降温至所述目标温度T时，再以半导体制冷片的加热工作来保持水体温度恒定在该目标温度T，以此使奶瓶中的奶液快速、准确和均匀地达到目标温度T。

Description

一种温奶器使用的水浴温奶方法及温奶器

技术领域

本发明涉及温奶方法，具体涉及一种温奶方法以及采用该方法的温奶器。

背景技术

温奶器又称为暖奶器或者热奶器，是用于加热奶液的装置。婴幼儿母乳或者牛奶喂养都需要温度适宜，婴幼儿在喝奶时存在断断续续的情况，奶水在经过短时间的放置（尤其是在冬天）后温度就会下降，当奶水的温度低于35摄氏度时，婴幼儿饮用会导致肠胃不适或者难以吸收，给喂养带来了极大的不便，或者从冰箱里拿出的存奶，必须加热后才能给孩子喝，早期的温奶产品存在下面缺陷：其一，无法控温，很容易造成加热不足，不利于婴幼儿食用，或者过热使奶类及其它婴幼儿食物的营养流失，甚至造成烫伤；其二，均匀性差，往往出现内外部受热不均匀，外部达到加热温度，内部仍然温度较低的情况，不利于婴幼儿食用；随着科学技术不断地发展，智能温奶产品逐渐进入市场。

现有市场上的温奶产品众多，但是为了安全卫生，其控温都只能是对瓶外的控温，而对奶瓶内实际奶温无法准确把握，这是现有温奶器普遍存在的问题，具代表性的温奶器可参见中国专利CN205514165U，该温奶器实现调奶和暖奶同步进行，在奶瓶转动过程中实现温奶，能够保证温奶的均匀性，但对瓶内的具体奶温无法准确把握，导致最终显示的温度与瓶内液体温度存在较大的差异，且升温速度也不够快。

因此，如何设计出一种快速加热，且保证奶瓶内的奶液受热均匀，并能准确控制瓶内奶液温度的温奶方法及温奶产品是本发明研究的课题。

发明内容

本发明目的是提供一种温奶器使用的水浴温奶方法及温奶器，在准确控制瓶内奶液温度的前提下，加快加热速度。

为达到上述目的，本发明采用的方法技术方案是：一种温奶器使用的快速水浴温奶方法，该方法是将装有奶液的奶瓶浸置在温奶器的水浴中，通过对水体进行加热和控温使奶瓶中的奶液达到目标温度T，所述目标温度T为婴儿适饮温度；

所述奶瓶符合以下条件：λ/D≥0.2；其中，λ代表奶瓶的材质的导热系数，λ的单位为W/(m×℃)；D代表奶瓶的壁厚，D的单位为mm；

所述温奶器包含加热元件、温度传感器以及控制电路，其中，加热元件为半导体制冷片，其具有冷端和热端，温度传感器直接或间接与水体接触，用于检测水体温度；

所述对水体进行加热和控温方法包括以下步骤：

第一步，利用半导体制冷片将水体加热至临界温度A，然后停止加热，所述临界温度A为45-65℃；

第二步，利用半导体制冷片的热端与冷端温差以及停止加热后冷端对热端的吸热效应，对水体进行快速降温；

第三步，当水体快速降温至所述目标温度T时，再以半导体制冷片的加热工作来保持水体温度恒定在该目标温度T，以此使奶瓶中的奶液快速、准确和均匀地达到目标温度T。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述技术方案中，所述临界温度A为：

；

其中，A的单位为℃；

C为所述温奶器的整体热容，C单位为J/℃；

λ为所述奶瓶的导热系数，λ的单位为W/(m×℃)；

D为所述奶瓶的壁厚，D的单位为mm；

P为所述半导体制冷片的电功率，P的单位为W；

2、上述技术方案中，所述第三步是以半导体制冷片的间歇性加热工作来保持水体温度恒定在该目标温度T。具体，是指以目标温度T为目标，通过通断半导体制冷片的电源使水体温度在目标温度T附近小幅起幅，直至完成达到目标温度T。

3、上述技术方案中，所述目标温度T是指通常婴儿所能承受的奶液温度，一般为38℃±4℃，低于该温度对婴儿肠胃有伤害，高于此温度更有过烫的危险，最佳是在38℃±2℃。

4、上述技术方案中，所述半导体制冷片的电功率为40-150W。

5、上述技术方案中，所述奶瓶符合以下条件：λ/D=0.2，符合该条件的现有市场上的奶瓶，比如玻璃奶瓶、PPSU奶瓶。PPSU奶瓶即聚亚苯基砜树脂材质的奶瓶。

为达到上述目的，本发明采用的温奶器技术方案是：一种温奶器，包括一容器，在容器中供加水和浸置奶瓶，容器上设有对水体加热的半导体制冷片以及检测水体温度的温度传感器；所述温奶器采用的温奶方法是将装有奶液的奶瓶浸置在温奶器的水浴中，通过对水体进行加热和控温使奶瓶中的奶液达到目标温度T，所述目标温度T为婴儿适饮温度；

所述奶瓶符合以下条件：λ/D≥0.2；其中，λ代表奶瓶的材质的导热系数，λ的单位为W/(m×℃)；D代表奶瓶的壁厚，D的单位为mm；

所述温奶器包含加热元件、温度传感器以及控制电路，其中，加热元件为半导体制冷片，其具有冷端和热端，温度传感器直接或间接与水体接触，用于检测水体温度；

所述对水体进行加热和控温方法包括以下步骤：

第一步，利用半导体制冷片将水体加热至临界温度A，然后停止加热，所述临界温度A为45-65℃；

第二步，利用半导体制冷片的热端与冷端温差以及停止加热后冷端对热端的吸热效应，对水体进行快速降温；

第三步，当水体快速降温至所述目标温度T时，再以半导体制冷片的加热工作来保持水体温度恒定在该目标温度T，以此使奶瓶中的奶液快速、准确和均匀地达到目标温度T。

本发明设计原理是：本发明第一步采用半导体制冷片对温奶器的水体加热至以一高于奶液目标温度T的临界温度A后马上停止加热，而第二步是利用半导体制冷片的热端与冷端温差以及停止加热后冷端对热端的吸热效应，对水体进行快速降温；第三步是保温于目标温度T；上述步骤中，第一步是起到了快速升温的效果保证了升温的迅速，第二步是突破性的利用半导体制冷片冷端对热端的吸热效应使水体快速降温，以免奶瓶中的奶液温升过高超过了安全温度；而第三步的保温是使奶瓶中的奶液的温度更为均匀。上述三步是相辅相成，互相助力才有效地达到了控温准确、均匀、升温迅速的效果，特别是第二步利用半导体制冷片冷端对热端的吸热效应使水体快速降温，这一手段是如此巧妙，是本发明的核心，若该步骤中采用普通的加热元件（比如电热棒）来加温，在加热元件停止工作后其内部还存有大量热量，使水温继续上升而超过临界温度A，致使奶液瞬间超过目标温度T带来安全问题或者使奶液的营养成分发生损失，且普通加热元件停止工作后因其内部本身的热量而带来的升温幅度与各种实际环境条件有关，而不能精确控制，故而用普通加热元件完全没法完成，而本发明突破性地利用半导体制冷片，其冷端对热端的自然的吸热效应就能使水体快速降温以保证了奶液温度不会超过目标温度T，且不额外增加降温的成本。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明对奶瓶中的奶液加热迅速、控温精确以及均匀，具体可见以下实验数据：

实验时，采用温奶器的规格为：整体热容C为500J/℃，半导体制冷片的电功率P为60W，容器内腔为圆柱形（内径60mm，高80mm）。

按上述临界温度A的公式计算出临界温度A为50±3℃，选定临界温度A为50℃。

具体试验结果如下：

从上述实验可看出，将180ml的7℃左右的冷藏温度的奶液加温至目标温度T，最长也仅耗时16min，加热速度很迅速，并且在加热过程中奶液是稳定的逐步升温，最高温度与目标温度T也很接近，绝对保证了奶液饮用安全性以及不破坏奶液的营养。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

一种温奶器使用的快速水浴温奶方法，该方法是将装有奶液的奶瓶浸置在温奶器的水浴中，通过对水体进行加热和控温使奶瓶中的奶液达到目标温度T，所述目标温度T为婴儿适饮温度，一般为38℃±4℃，最佳是38℃。

针对奶瓶符合以下条件：λ/D≥0.2；其中，λ代表奶瓶的材质的导热系数，λ的单位为W/(m×℃)；D代表奶瓶的壁厚，D的单位为mm。现市面上的玻璃奶瓶和PPSU奶瓶符合。PPSU奶瓶即聚亚苯基砜树脂材质的奶瓶。

所述温奶器包含加热元件、温度传感器以及控制电路，其中，加热元件为半导体制冷片，其具有冷端和热端，温度传感器直接或间接与水体接触，用于检测水体温度。具体是半导体制冷片的电功率为40-150W。

所述对水体进行加热和控温方法包括以下步骤：

第一步，利用半导体制冷片将水体加热至临界温度A，然后停止加热，所述临界温度A为45-65℃；

第二步，利用半导体制冷片的热端与冷端温差以及停止加热后冷端对热端的吸热效应，对水体进行快速降温；

第三步，当水体快速降温至所述目标温度T时，提示加热完成，再以半导体制冷片的加热工作来保持水体温度恒定在该目标温度T，以此使奶瓶中的奶液快速、准确和均匀地达到目标温度T。

所述以半导体制冷片的加热工作来保持水体温度恒定在该目标温度T，其具体的方法有两种，一种是以半导体制冷片间隙工作的方式来达到控温恒定，另一种是以调频的方式来达到控温恒定。

所述临界温度A可按以下条件确定：

；

其中，A的单位为℃；

C为所述温奶器的整体热容，C单位为J/℃；

λ为所述奶瓶的导热系数，λ的单位为W/(m×℃)；

D为所述奶瓶的壁厚，D的单位为mm；

P为所述半导体制冷片的电功率，P的单位为W。

具体，可采用如下温奶器：整体热容C为500J/℃，半导体制冷片的电功率P为60W，容器内腔为圆柱形（内径60mm，高80mm）。按上述公式计算出临界温度A为50±3℃，选定临界温度A为50℃。

经实际实验得到，将180ml的7℃左右的低藏温度的奶液加温至目标温度T，最长也仅耗时16min，加热速度很迅速，并且在加热过程中奶液是稳定的逐步升温，最高温度与目标温度T也很接近，绝对保证了奶液饮用安全性以及不破坏奶液的营养。

实施例二：

一种温奶器，包括一容器，在容器中供加水和浸置奶瓶，容器上设有对水体加热的半导体制冷片以及检测水体温度的温度传感器；具体是实施例一所述温奶方法。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种温奶器使用的快速水浴温奶方法，该方法是将装有奶液的奶瓶浸置在温奶器的水浴中，通过对水体进行加热和控温使奶瓶中的奶液达到目标温度T，所述目标温度T为婴儿适饮温度；

其特征在于：

所述奶瓶符合以下条件：λ/D≥0.2；其中，λ代表奶瓶的材质的热导系数，λ的单位为W/(m×℃)；D代表奶瓶的壁厚，D的单位为mm；

所述温奶器包含加热元件、温度传感器以及控制电路，其中，加热元件为半导体制冷片，其具有冷端和热端，温度传感器直接或间接与水体接触，用于检测水体温度；

所述对水体进行加热和控温方法包括以下步骤：

第一步，利用半导体制冷片将水体加热至临界温度A，然后停止加热，所述临界温度A为45-65℃；

第二步，利用半导体制冷片的热端与冷端温差以及停止加热后冷端对热端的吸热效应，对水体进行快速降温；

第三步，当水体快速降温至所述目标温度T时，再以半导体制冷片的加热工作来保持水体温度恒定在该目标温度T，以此使奶瓶中的奶液快速、准确和均匀地达到目标温度T；

所述临界温度A为：

；

其中，A的单位为℃；

C为所述温奶器的整体热容，C单位为J/℃；

λ为所述奶瓶的导热系数，λ的单位为W/(m×℃)；

D为所述奶瓶的壁厚，D的单位为mm；

P为所述半导体制冷片的电功率，P的单位为W。

2.根据权利要求1所述温奶器使用的快速水浴温奶方法，其特征在于：所述第三步是以半导体制冷片的间歇性加热工作来保持水体温度恒定在该目标温度T。

3.根据权利要求1所述温奶器使用的快速水浴温奶方法，其特征在于：所述目标温度T为38℃±4℃。

4.根据权利要求1所述温奶器使用的快速水浴温奶方法，其特征在于：所述半导体制冷片的电功率为40-150W。

5.一种温奶器，包括一容器，在容器中供加水和浸置奶瓶，容器上设有对水体加热的半导体制冷片以及检测水体温度的温度传感器；其特征在于：所述温奶器采用权利要求1所述温奶方法。