用于消毒裝置的調節系統、消毒機及調節消毒裝置的方法
【專利摘要】用于消毒裝置的調節系統，其包括冷卻系統、至少一個氣流(40)和熱交換單元(80)，其中所述至少一個氣流(40)適于調節消毒裝置周圍的環境氣體的溫度，其中所述冷卻系統包括至少一個介質流(22)，并且其中所述至少一個介質流(22)適于冷卻和/或加熱所述至少一個消毒裝置，其特征在于，所述熱交換單元(80)適于在所述至少一個介質流(22)和所述至少一個氣流(40)之間提供熱交換。
【專利說明】
用于消毒裝置的調節系統、消毒機及調節消毒裝置的方法
技術領域
[0001]本發明涉及用于消毒裝置的調節系統，消毒機，特別是用于包裝材料的消毒機，以及調節消毒裝置的方法。
【背景技術】
[0002]電子束照射已被認為是用于消毒目的的有前途的替代方案。電子束輻照在例如包裝機內提供對例如包裝材料的消毒。在一般情況下，電子束發射器被使用，其包括用于發射載荷子(例如，電子)的電子發生器。所述電子發生器包括陰極外殼和燈絲。當電流被設置以通過所述燈絲時，所述燈絲的電阻導致燈絲被加熱，其導致燈絲進一步發射電子云。電子通過電子出射窗離開電子束發射器的外殼。在消毒過程中，該電子出射窗被加熱。現有技術公開了適于冷卻所述電子出射窗的冷卻裝置。然而，冷卻電子出射窗引入了環境氣體的水蒸氣在例如冷卻的電子出射窗冷凝的風險。在環境空氣的露點溫度高于電子出射窗的溫度的情況下尤其如此。冷凝的水蒸氣會損壞靈敏的電子出射窗，此外還影響消毒性能。而且，可能滴在將被消毒的材料上的水滴會被形成。
【發明內容】
[0003]因此，本發明的目的就是提供調節系統(特別是用于消毒裝置)、消毒機(特別是用于包裝材料)以及用于調節裝置(特別是消毒裝置)的方法以避免現有技術的缺點，并且保持裝置周圍的環境溫度與裝置本身的溫度相適應尤其以避免在該裝置外表面上的冷凝。
[0004]這個目的是通過根據權利要求1所述的調節系統、根據權利要求11所述的消毒機以及根據權利要求12所述的調節裝置的環境條件的方法來實現的。本發明的實施方式的附加優點和特征在從屬權利要求中限定。
[0005]根據本發明，調節系統，尤其是用于消毒裝置，其包括冷卻系統、至少一個氣流和熱交換單元，其中所述至少一個氣流適于調節所述至少一個裝置(特別是消毒裝置)周圍的環境氣體的溫度，其中所述冷卻系統包括至少一個介質流，并且其中所述至少一個介質流適于冷卻和/或加熱所述至少一個裝置，其特征在于所述熱交換單元適于在所述至少一個介質流和所述至少一個氣流之間提供熱交換。
[0006]方便地，所述至少一個氣流是空氣流。因此，根據一或多種實施方式，所述至少一個氣流是氣體的。方便地，所述至少一個介質流的介質是液體介質，例如水，或特定的冷卻劑溶液。然而，使用氣體介質也是可能的。通常，對于所述至少一個介質流所選擇的介質將取決于必須由該介質提供或實現的熱傳遞。在大多數情況下，液體(冷卻)介質具有較高的熱容量。然而，如前所述，如果可能或必要，也有可能使用氣體介質。氣流適于調節所述至少一個裝置的環境條件。換言之，所述至少一個氣流適于調節或控制至少一個裝置的環境條件。這樣的環境條件可以是例如該裝置周圍的環境氣體的溫度。如果壓強是恒定的，則濕度將是溫度的函數。環境條件是裝置周圍的條件。
[0007]介質流適于冷卻所述至少一個裝置，這意味著例如所述至少一個裝置所產生的熱量可以通過所述至少一個介質流吸收和傳遞。然而，如果裝置周圍的空氣具有高于所述裝置或其外表面溫度的露點溫度，那么冷卻所述裝置引入裝置周圍的環境空氣分別在所述裝置或其外表面上冷凝的風險。露點溫度是指在恒定氣壓下空氣中的水蒸氣以與液體水蒸發的速率相同的速率冷凝成液體水的溫度。在低于露點溫度的溫度下，水會離開空氣。因此，利用熱交換單元在所述至少一個氣流和所述至少一個介質流之間實現熱交換是一大優勢。這使得在適當考慮用于冷卻所述至少一個裝置的所述至少一個介質流的特性的情況下能夠調整或控制所述環境條件(至少一個裝置周圍)，反之亦然。換言之，所述至少一個介質流的溫度水平以及所述至少一個氣流的溫度水平可被調節以使得上述提到的問題(特別是有關冷凝的)不會發生。
[0008]特別是，所述至少一個介質流通過所述熱交換單元來控制或調節所述至少一個氣流的溫度，反之亦然。然而，由于所述至少一個介質流還用于冷卻所述至少一個裝置，因此所述至少一個裝置或其外表面的溫度相應地總是高于該裝置的環境空氣的露點溫度/溫度。更確切地說，該裝置使用具有溫度等于或高于該裝置的環境溫度(即，等于或高于該裝置周圍環境氣體的溫度)的介質冷卻。在第一步驟中，這是通過熱交換單元實現的，所述熱交換單元使得所述至少一個氣流的溫度和所述至少一個介質流的溫度彼此匹配、相等或對準成為可能。換言之，熱交換使得至少一個氣流的溫度和所述至少一個介質流的溫度相適應或近似。然而，根據本發明的一個方面，所述至少一個介質流隨后被用于冷卻所述至少一個裝置以保證該裝置的外表面溫度不能低于其環境溫度，即不能低于該裝置周圍的氣體的溫度。在這種情況下，其優點在于，所述至少一個氣流在熱交換期間也被干燥，這樣更將冷凝的風險降到最低。
[0009]所述至少一個裝置是包括電源單元和連接到該電源單元的至少一個電子束發射器的消毒裝置。因此，也可以將多于一個的電子束發射器連接到一個電源單元。電子束發射器包括用于沿路徑發射電荷載體(例如電子)的電子發生器。電子發生器通常被封閉在密封的真空室中。根據一或多種實施方式，所述真空室設置有電子出射窗。此外，該電子發生器包括陰極外殼和燈絲。在使用時，通過加熱燈絲產生電子束。當設置電流通過燈絲時，燈絲的電阻導致燈絲被加熱到2000 °C左右的溫度。該加熱導致燈絲發射電子云。電子通過陰極外殼和電子出射窗之間的高電壓電勢而朝向電子出射窗加速。接著，電子通過電子出射窗并繼續向目標區域(例如需要消毒的包裝材料的部分)行進。高電壓電勢通過連接陰極外殼和燈絲到電源單元以及將真空室接地而產生。根據一或多種實施方式，由電源單元提供的電壓大約在80到150千伏的范圍內。然而，更高或更低的值也是可能的。
[0010]如前所述的電子束發射器可用于包裝材料、或食品或藥物包裝、生物或醫學設備等的消毒。關于包裝材料的內容物沒有限制。因此，其內容物可以是液體、半液體或固體。關于電子發射器本身的使用以及消毒裝置的使用也分別沒有限制。因此，電子束發射器或消毒裝置相應地可用于例如包裝材料(例如，如用于食品、液體或藥物的包裝容器)的內部和/或外部的消毒。不言而喻，保持消毒裝置的外表面干燥是很重要的。必須消除由于冷凝而在消毒裝置的外表面形成水滴的任何風險，因為這樣的液滴可能落入要被消毒的包裝材料。因此，控制環境條件，牢記消毒裝置的溫度，特別是其外表面的溫度是非常重要的，反之亦然。有利的是，熱交換單元從而適于在所述至少一個介質流和所述至少一個氣流之間提供熱交換。[0011 ]根據一或多種實施方式，所述至少一個電子束發射器包括第一主體和第二主體，其中所述第二主體適于插入包裝容器。方便地，這兩個主體的橫截面是弧形的，特別是圓形的，其中所述第一主體的直徑大于所述第二主體的直徑。根據一或多種實施方式，第一主體包括所述陰極外殼和燈絲。第二主體包括電子出射窗。便利地，第二主體具有縱向形式，它允許插入如包裝容器(例如，紙箱或PET包裝容器)。第一主體的直徑優選較大以使得在所述殼體內產生電弧的風險降至最低。上述真空室是由第二主體和至少部分地由所述第一主體形成的。根據一或多種實施方式，第一主體適于例如通過至少一個電源單元的高壓輸出連接器連接到電源單元。在一般情況下，多個消毒裝置被布置在可移動的或可旋轉的轉盤或載板。
[0012]如前面提到的，所述至少一個氣流可以被干燥。因此，根據一或多種實施方式，由于熱交換，至少一個氣流的溫度降低或者可降低。換言之，所述至少一個介質流用于冷卻所述至少一個氣流。這意味著，根據本發明的一個方面，進入熱交換單元的所述至少一個介質流的入口溫度低于進入熱交換單元的所述至少一個氣流的入口溫度。關于熱交換單元的設計沒有限制。此外，也可以使用多于一個的熱交換單元。根據一或多種實施方式，熱交換單元是例如并流熱交換器或逆流熱交換器。根據本發明的另一個方面，熱交換單元包括例如在其中提供(冷卻)介質的管道。換句話說，管道引導所述介質流或所述至少一個介質流。相對較暖的氣流冷凝在管道的外部并且氣流在接觸管道時被冷卻下來。同時，在管道內的(冷卻)介質流加熱或轉暖。所述至少一個氣流的出口溫度可以基本上等于所述至少一個介質流的出口溫度。這兩種溫度之間的溫度差取決于熱交換單元的性能。因而，所述至少一個氣流和所述至少一個介質流在離開熱交換單元時可以具有差不多相同的溫度。這導致所述至少一個氣流的露點溫度非常接近于所述至少一個介質流(離開交換單元)的出口溫度。
[0013]根據一或多種實施方式，所述至少一個介質流的流動方向是從熱交換單元導向至少一個裝置。特別是，所述至少一個介質流分別用于冷卻所述至少一個消毒裝置或其電源單元。根據本發明的一方面，電源單元包括適于產生和提供操作電子束發射器所需的高電壓的電力系統。方便地，所述電源單元的電力系統包括功率電子部件、高壓組件和控制系統部分。一項所述高壓組件例如是電壓倍增器，電壓倍增器適于倍增輸入電壓以達到操作電子束發射器所需的高電壓。根據一或多種實施方式，介質流適于保持電力系統的溫度水平在15到25°C的范圍內。在一般情況下，20°C是用于電力系統部件的優選值。不言而喻，在介質流分別冷卻電源單元或其部件時，其溫度會升高。因此，由于離開熱交換單元時氣流的溫度水平和介質流的溫度水平基本相同，所以現在所述介質流的溫度高于在任何情況下介質流的溫度。然而，有利的是(已加熱的)介質流仍然可以用于冷卻。
[0014]根據本發明的另一個方面，至少一個介質流的流動方向是從電源單元導向所述至少一個電子束發射器，其中，所述至少一個介質流優選用于冷卻至少一個電子束發射器的電子出射窗。通常，電源單元的溫度水平低于至少一個電子束發射器的溫度水平。這意味著，在冷卻電源單元的過程中已加熱的所述至少一個介質流仍然可以用于冷卻電子束發射器，特別是其電子出射窗。根據一或多種實施方式，電子出射窗的溫度由介質流冷卻，從而使電子出射窗的溫度處于約200°C的范圍內。關于本發明的理念，使用在任何情況下溫度高于電子出射窗的環境溫度的介質流冷卻電子出射窗是一大優點。通過熱交換單元后，所述至少一個介質流和所述至少一個氣流具有基本相同的溫度水平。通過電源單元后，所述介質流的溫度在任何情況下高于所述氣流(已通過熱交換單元，在那里被稍微加熱)的溫度。在最后的步驟中，已被加熱的介質流用于冷卻所述電子束發射器，尤其是電子束發射器的電子出射窗。由于電子出射窗是使用溫度高于環境空氣溫度的介質流冷卻，所以不會有電子出射窗的溫度低于環境空氣溫度的風險。由于環境空氣的露點溫度低于電子出射窗的溫度，所以冷凝不會在發射器的冷卻表面或尤其在其電子出射窗發生。
[0015]關于這點，必須提到的是，分別當消毒過程停止時或通常在消毒裝置或消毒機停機期間，冷凝尤其是一個問題。在此期間，存在例如電子出射窗的溫度低于環境溫度的風險。可能發生冷凝。然而，所述至少一個介質流還適于加熱所述至少一個裝置，如電子出射窗。因此，可以確保該裝置的溫度或該裝置外表面的溫度，分別總是高于該裝置的環境溫度，因而高于露點溫度所以沒有冷凝發生。
[0016]—般地，根據一或多種實施方式，至少一個裝置的環境溫度低于所述的至少一個裝置的表面溫度。上述特征和優點并不是明確僅指電子出射窗。這些特征和優點對整個裝置都是有效的，特別是對于消毒裝置以及作為整體的其外表面，特別是那些與將被消毒的部分(如包裝)相互作用的部分。
[0017]根據一或多種實施方式，所述至少一個氣流的流動方向是從熱交換單元導向至少一個裝置。在一般情況下，至少一個氣流適于分別調節、控制或調整所述消毒裝置或多個消毒裝置的環境條件。因此，應確保消毒裝置或多個消毒裝置的環境溫度對應于所述至少一個氣流的溫度。根據一或多種實施方式，提供被引導到所述裝置或所述多個裝置的多個氣流。此外，可以提供使用的用于輸送的一種或多種設備(例如風扇)以調整和/或控制環境條件。有關消毒裝置，方便地，提供均從熱交換單元流向合適的消毒裝置的多個介質流。可能地，介質流還可以從一個消毒裝置流向下一個，特別是如果該介質流可以例如通過適當的熱交換器在兩個消毒裝置之間被冷卻下來。
[0018]如已經提到的，根據本發明的一個方面，進入所述熱交換單元的所述至少一個介質流的入口溫度低于進入所述熱交換單元的所述至少一個氣流的入口溫度。由于介質流在冷卻所述裝置(特別是消毒裝置)的過程中被加熱，因此必須確保進入所述熱交換單元的所述介質流的入口溫度低于進入所述熱交換單元的所述氣流的入口溫度。
[0019]根據一或多種實施方式，所述至少一個介質流是循環介質流。這意味著，根據本發明的一個方面，所述至少一個介質流從至少一個裝置被引導至熱交換單元。在這種情況下，如前面所提到的，必須使用例如熱交換器以確保進入所述熱交換單元的該介質流的入口溫度低于進入所述熱交換單元的所述氣流的入口溫度。
[0020]根據一或多種實施方式，調節系統包括外殼，其中所述外殼適于容納至少一個裝置。根據本發明的一個方面，所述外殼包括用于所述至少一個氣流的適當入口和出口。這種外殼可以有助于控制和調節單個或多個(消毒)裝置的環境條件(即，環境氣體的溫度)。外殼也可以包括多個消毒裝置。由于消毒裝置通常布置在可移動的轉盤或載板，所以外殼或多個外殼(用于每個消毒裝置)可以保護消毒裝置或多個消毒裝置的周圍區域免受即將到來的氣流的影響等。
[0021]根據本發明，消毒機，特別是用于包裝材料的消毒機，包括多個消毒裝置和至少一個調節系統，其中所述調節系統包括冷卻系統、至少一個氣流和熱交換單元，其中所述至少一個氣流適于調節所述多個消毒裝置的環境條件，其中所述冷卻系統包括至少一個介質流，并且其中所述至少一個介質流適于冷卻和/或加熱所述多個消毒裝置，其特征在于所述熱交換單元適于在所述至少一個介質流和所述至少一個氣流之間提供熱交換。
[0022]根據本發明，一種用于調節裝置(特別是消毒裝置)的環境條件的方法，包括以下步驟:
-提供適于調節所述至少一個裝置(特別是消毒裝置)的環境條件的氣流；
-提供適于冷卻所述至少一個裝置的至少一個介質流；
-在所述至少一個介質流和所述至少一個氣流之間提供熱交換。
[0023]根據本發明的調節系統可以包括根據本發明的消毒機的特征和優點以及根據本發明的用于調節裝置的環境條件的方法的特征和優點，反之亦然。
[0024]本發明的另外的方面和特征在本發明的下面的優選實施方式的結合附圖的描述中體現。各實施方式的單個特點或特征能夠明確地結合在本發明的范圍之內。
【附圖說明】
[0025]圖1:示出了調節系統的示意圖；
[0026]圖2:示出了至少一個氣流和至少一個介質流的示意性溫度分布。
【具體實施方式】
[0027]現在參照圖1，示出了調節系統的示意圖。該調節系統包括從熱交換單元80流向消毒裝置60的介質流22。氣流40從熱交換單元80流向消毒裝置60。氣流40具有入口溫度T40, in和出口溫度T4o, cmt。介質流22相對于熱交換單元80具有入口溫度T8q, ^和出口溫度T8q, Ciut。介質流22相對于消毒裝置60具有入口溫度T6q, ^和出口溫度T6q, out ο如圖1所示，介質流22從電源單元62流向電子束發射器64。這樣，根據本實施方式，介質流22還具有出口溫度Τ62,-Η及入口溫度T64,in。電子束發射器64包括第一主體65和第二主體66。第一主體65包括陰極外殼67和燈絲68。電子束發射器64的延長的第二主體66包括電子出射窗69。
[0028]圖2示出了例如諸如圖1中所示的調節系統的氣流40和介質流22的示意性溫度分布。附圖標記X表示在熱交換單元中的流動方向。附圖標記y表示溫度軸。其表明了氣流40的溫度在通過熱交換單元時降低，其中介質流22的溫度升高。這將導致氣流40被干燥。氣流40的入口溫度低到出口溫度T4q,_。根據一或多種實施方式，熱交換單元包括例如其中提供(冷卻)介質的管道。換句話說，管道引導介質流22或所述至少一個介質流22。相對較暖的氣流在管道的外面40冷凝并且當接觸管道時，氣流40被冷卻下來。同時，在管道內的(冷卻)介質流22被加熱或轉暖。氣流40的出口溫度了40,—與介質流22的出口溫度T8q,—基本上處于相同的水平。通過熱交換單元之后，介質流22的入口溫度T8Q,^升高到出口溫度T8Q, cmt。換句話說，氣流40的出口溫度T4Q,。抓等于或非常接近于介質流22的出口溫度T8Q,。抓。這兩個溫度之間的溫度差取決于熱交換單元的性能。總之，通過熱交換單元之后，所述至少一個氣流40的露點溫度非常接近于介質流22的出口溫度T8Q,
[0029]通過熱交換單元之后，所述至少一個介質流22被引導到消毒裝置的內部；而具有溫度T4Q,-的氣流40被引導到外殼內，即到消毒裝置周圍的環境氣體中，特別是消毒裝置的電子出射窗的周圍。
[0030]根據一或多種實施方式，所述至少一個介質流22首先被引導至電源單元以冷卻分別位于所述電源單元內或其外殼內的電力系統。通過電源單元之后，在任何情況下，介質流22的溫度T62,咖高于氣流40(已通過熱交換單元)的溫度T4q,oUt。在最后的步驟中，已被加熱的介質流22被用于冷卻電子束發射器，特別是其電子出射窗。來自電源單元的至少一個介質流22的出口溫度T62, cmt將與進入電子束發射器的介質流22的入口溫度T64,in基本相同。沒有例如電子出射窗的溫度低于環境空氣的溫度的危險，這是由于電子出射窗是由溫度在任何情況下分別高于環境空氣或氣流40的溫度T4Q, _的介質流22冷卻。冷凝不會發生在發射器的冷卻表面或尤其在其電子出射窗。在電子束發射器的冷卻過程之后，至少一個介質流22具有溫度T6Q, 本發明在進入熱交換單元的至少一個介質流22的入口溫度T8Q,ιη低于進入熱交換單元的所述至少一個氣流40的入口溫度T4Q,ιη時尤其有用。所述至少一個介質流22可以是開放式冷卻回路的一部分。然而，例如合適的熱交換器可用于分別實現一個閉合冷卻回路或多個閉合冷卻回路。最終，必須提到的是在圖2所示的溫度水平僅僅是以舉例的方式使用。它們不能代表定量的溫度水平。然而，它們在質的方面顯示出彼此相對不同的溫度水平。
[0031] 本發明可應用于如本
【申請人】提交的國際申請N0.PCT/EP2013/076870中所描述的照射裝置。
附圖標記 22介質流 40氣流 60消毒裝置 61外表面 62電源單元 64電子束發射器 65第一主體 66第二主體 67陰極外殼 68燈絲 69電子出射窗
80熱交換單元，熱交換器單元，空氣干燥器 Tso, in介質流的入口溫度(熱交換單元)
Ts0.0ut介質流的出口溫度(熱交換單元)
T6Olln介質流的入口溫度(消毒裝置)
Teo1OUt介質流的出口溫度(消毒裝置)
T62,out介質流的出口溫度(電源單元)
T64,in介質流的入口溫度(電子束發射器)
T40,in氣流的入口溫度 T4O1OUt氣流的出口溫度 X流動方向(熱交換單元) y溫度軸
【主權項】
1.用于至少一個消毒裝置的調節系統，所述消毒裝置包括至少一個電子束發射器，所述調節系統 包括冷卻系統、至少一個氣流(40)和熱交換單元(80); 其中所述至少一個氣流(40)適于調節所述消毒裝置周圍的環境氣體的溫度； 其中所述冷卻系統包括至少一個介質流(22)，并且其中所述至少一個介質流(22)適于冷卻和/或加熱所述消毒裝置； 其特征在于: 所述熱交換單元(80)適于在所述至少一個介質流(22)和所述至少一個氣流(40)之間提供熱交換以避免所述環境氣體在所述消毒裝置上冷凝的風險。2.根據權利要求1所述的調節系統， 其中所述消毒裝置(60)包括電源單元(62)。3.根據權利要求1或2所述的調節系統， 其中所述至少一個氣流(40)的溫度(T4Q,-)由于所述熱交換而降低。4.根據前述權利要求中任一項所述的調節系統， 其中所述至少一個介質流(22)的流動方向是從所述熱交換單元(80)導向所述消毒裝置(60)。5.根據權利要求4所述的調節系統， 其中所述至少一個介質流(22)的所述流動方向首先被引導至電源單元(62)，其中所述至少一個介質流(22)適于冷卻所述電源單元(62)，所述流動方向然后被引導至所述至少一個電子束發射器(64)，其中所述至少一個介質流(22)適于冷卻所述至少一個電子束發射器(64)的電子出射窗(69)。6.根據前述權利要求中任一項所述的調節系統， 其中所述消毒裝置周圍的環境氣體的所述溫度低于所述消毒裝置的表面溫度。7.根據前述權利要求中任一項所述的調節系統， 其中所述至少一個氣流(40)的流動方向是從所述熱交換單元(80)導向所述至少一個消毒裝置(60)。8.根據前述權利要求中任一項所述的調節系統， 其中，進入所述熱交換單元(80)的所述至少一個介質流(22)的入口溫度(T8Q,in)低于進入所述熱交換單元(80)的所述至少一個氣流(40)的入口溫度(T4Q,in)。9.根據前述權利要求中任一項所述的調節系統， 其中所述至少一個介質流(22)是循環的介質流(22)。10.根據前述權利要求中任一項所述的調節系統， 其包括外殼，其中所述外殼適于容納所述至少一個消毒裝置(60)。11.消毒機，特別地用于包裝材料的消毒，其包括多個消毒裝置(60)和至少一個調節系統； 其中所述調節系統包括冷卻系統、至少一個氣流(40)和熱交換單元(80); 其中所述至少一個氣流(40)適于調節所述多個消毒裝置(60)周圍的環境氣體的溫度；其中，所述冷卻系統包括至少一個介質流(22)，并且其中所述至少一個介質流(22)適于冷卻和/或加熱所述多個消毒裝置(60); 其特征在于: 所述熱交換單元(80)適于在所述至少一個介質流(22)和所述至少一個氣流(40)之間提供熱交換以避免所述環境氣體在所述消毒裝置上冷凝的風險。12.調節消毒裝置的方法， 其包括以下步驟: -提供適于調節所述消毒裝置周圍的環境氣體的溫度的氣流(40); -提供適于冷卻和/或加熱所述至少一個裝置的至少一個介質流(22); -在所述至少一個介質流(22)和所述至少一個氣流(40)之間提供熱交換以避免所述環境氣體在所述消毒裝置上冷凝的風險。
【文檔編號】A61L2/08GK106061514SQ201580008079
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年1月21日
【發明人】哈坎·梅爾賓
【申請人】利樂拉瓦爾集團及財務有限公司