用于消毒装置的调节系统、消毒机及调节消毒装置的方法
【专利摘要】用于消毒装置的调节系统，其包括冷却系统、至少一个气流(40)和热交换单元(80)，其中所述至少一个气流(40)适于调节消毒装置周围的环境气体的温度，其中所述冷却系统包括至少一个介质流(22)，并且其中所述至少一个介质流(22)适于冷却和/或加热所述至少一个消毒装置，其特征在于，所述热交换单元(80)适于在所述至少一个介质流(22)和所述至少一个气流(40)之间提供热交换。
【专利说明】
用于消毒装置的调节系统、消毒机及调节消毒装置的方法
技术领域
[0001]本发明涉及用于消毒装置的调节系统，消毒机，特别是用于包装材料的消毒机，以及调节消毒装置的方法。
【背景技术】
[0002]电子束照射已被认为是用于消毒目的的有前途的替代方案。电子束辐照在例如包装机内提供对例如包装材料的消毒。在一般情况下，电子束发射器被使用，其包括用于发射载荷子(例如，电子)的电子发生器。所述电子发生器包括阴极外壳和灯丝。当电流被设置以通过所述灯丝时，所述灯丝的电阻导致灯丝被加热，其导致灯丝进一步发射电子云。电子通过电子出射窗离开电子束发射器的外壳。在消毒过程中，该电子出射窗被加热。现有技术公开了适于冷却所述电子出射窗的冷却装置。然而，冷却电子出射窗引入了环境气体的水蒸气在例如冷却的电子出射窗冷凝的风险。在环境空气的露点温度高于电子出射窗的温度的情况下尤其如此。冷凝的水蒸气会损坏灵敏的电子出射窗，此外还影响消毒性能。而且，可能滴在将被消毒的材料上的水滴会被形成。
【发明内容】
[0003]因此，本发明的目的就是提供调节系统(特别是用于消毒装置)、消毒机(特别是用于包装材料)以及用于调节装置(特别是消毒装置)的方法以避免现有技术的缺点，并且保持装置周围的环境温度与装置本身的温度相适应尤其以避免在该装置外表面上的冷凝。
[0004]这个目的是通过根据权利要求1所述的调节系统、根据权利要求11所述的消毒机以及根据权利要求12所述的调节装置的环境条件的方法来实现的。本发明的实施方式的附加优点和特征在从属权利要求中限定。
[0005]根据本发明，调节系统，尤其是用于消毒装置，其包括冷却系统、至少一个气流和热交换单元，其中所述至少一个气流适于调节所述至少一个装置(特别是消毒装置)周围的环境气体的温度，其中所述冷却系统包括至少一个介质流，并且其中所述至少一个介质流适于冷却和/或加热所述至少一个装置，其特征在于所述热交换单元适于在所述至少一个介质流和所述至少一个气流之间提供热交换。
[0006]方便地，所述至少一个气流是空气流。因此，根据一或多种实施方式，所述至少一个气流是气体的。方便地，所述至少一个介质流的介质是液体介质，例如水，或特定的冷却剂溶液。然而，使用气体介质也是可能的。通常，对于所述至少一个介质流所选择的介质将取决于必须由该介质提供或实现的热传递。在大多数情况下，液体(冷却)介质具有较高的热容量。然而，如前所述，如果可能或必要，也有可能使用气体介质。气流适于调节所述至少一个装置的环境条件。换言之，所述至少一个气流适于调节或控制至少一个装置的环境条件。这样的环境条件可以是例如该装置周围的环境气体的温度。如果压强是恒定的，则湿度将是温度的函数。环境条件是装置周围的条件。
[0007]介质流适于冷却所述至少一个装置，这意味着例如所述至少一个装置所产生的热量可以通过所述至少一个介质流吸收和传递。然而，如果装置周围的空气具有高于所述装置或其外表面温度的露点温度，那么冷却所述装置引入装置周围的环境空气分别在所述装置或其外表面上冷凝的风险。露点温度是指在恒定气压下空气中的水蒸气以与液体水蒸发的速率相同的速率冷凝成液体水的温度。在低于露点温度的温度下，水会离开空气。因此，利用热交换单元在所述至少一个气流和所述至少一个介质流之间实现热交换是一大优势。这使得在适当考虑用于冷却所述至少一个装置的所述至少一个介质流的特性的情况下能够调整或控制所述环境条件(至少一个装置周围)，反之亦然。换言之，所述至少一个介质流的温度水平以及所述至少一个气流的温度水平可被调节以使得上述提到的问题(特别是有关冷凝的)不会发生。
[0008]特别是，所述至少一个介质流通过所述热交换单元来控制或调节所述至少一个气流的温度，反之亦然。然而，由于所述至少一个介质流还用于冷却所述至少一个装置，因此所述至少一个装置或其外表面的温度相应地总是高于该装置的环境空气的露点温度/温度。更确切地说，该装置使用具有温度等于或高于该装置的环境温度(即，等于或高于该装置周围环境气体的温度)的介质冷却。在第一步骤中，这是通过热交换单元实现的，所述热交换单元使得所述至少一个气流的温度和所述至少一个介质流的温度彼此匹配、相等或对准成为可能。换言之，热交换使得至少一个气流的温度和所述至少一个介质流的温度相适应或近似。然而，根据本发明的一个方面，所述至少一个介质流随后被用于冷却所述至少一个装置以保证该装置的外表面温度不能低于其环境温度，即不能低于该装置周围的气体的温度。在这种情况下，其优点在于，所述至少一个气流在热交换期间也被干燥，这样更将冷凝的风险降到最低。
[0009]所述至少一个装置是包括电源单元和连接到该电源单元的至少一个电子束发射器的消毒装置。因此，也可以将多于一个的电子束发射器连接到一个电源单元。电子束发射器包括用于沿路径发射电荷载体(例如电子)的电子发生器。电子发生器通常被封闭在密封的真空室中。根据一或多种实施方式，所述真空室设置有电子出射窗。此外，该电子发生器包括阴极外壳和灯丝。在使用时，通过加热灯丝产生电子束。当设置电流通过灯丝时，灯丝的电阻导致灯丝被加热到2000 °C左右的温度。该加热导致灯丝发射电子云。电子通过阴极外壳和电子出射窗之间的高电压电势而朝向电子出射窗加速。接着，电子通过电子出射窗并继续向目标区域(例如需要消毒的包装材料的部分)行进。高电压电势通过连接阴极外壳和灯丝到电源单元以及将真空室接地而产生。根据一或多种实施方式，由电源单元提供的电压大约在80到150千伏的范围内。然而，更高或更低的值也是可能的。
[0010]如前所述的电子束发射器可用于包装材料、或食品或药物包装、生物或医学设备等的消毒。关于包装材料的内容物没有限制。因此，其内容物可以是液体、半液体或固体。关于电子发射器本身的使用以及消毒装置的使用也分别没有限制。因此，电子束发射器或消毒装置相应地可用于例如包装材料(例如，如用于食品、液体或药物的包装容器)的内部和/或外部的消毒。不言而喻，保持消毒装置的外表面干燥是很重要的。必须消除由于冷凝而在消毒装置的外表面形成水滴的任何风险，因为这样的液滴可能落入要被消毒的包装材料。因此，控制环境条件，牢记消毒装置的温度，特别是其外表面的温度是非常重要的，反之亦然。有利的是，热交换单元从而适于在所述至少一个介质流和所述至少一个气流之间提供热交换。[0011 ]根据一或多种实施方式，所述至少一个电子束发射器包括第一主体和第二主体，其中所述第二主体适于插入包装容器。方便地，这两个主体的横截面是弧形的，特别是圆形的，其中所述第一主体的直径大于所述第二主体的直径。根据一或多种实施方式，第一主体包括所述阴极外壳和灯丝。第二主体包括电子出射窗。便利地，第二主体具有纵向形式，它允许插入如包装容器(例如，纸箱或PET包装容器)。第一主体的直径优选较大以使得在所述壳体内产生电弧的风险降至最低。上述真空室是由第二主体和至少部分地由所述第一主体形成的。根据一或多种实施方式，第一主体适于例如通过至少一个电源单元的高压输出连接器连接到电源单元。在一般情况下，多个消毒装置被布置在可移动的或可旋转的转盘或载板。
[0012]如前面提到的，所述至少一个气流可以被干燥。因此，根据一或多种实施方式，由于热交换，至少一个气流的温度降低或者可降低。换言之，所述至少一个介质流用于冷却所述至少一个气流。这意味着，根据本发明的一个方面，进入热交换单元的所述至少一个介质流的入口温度低于进入热交换单元的所述至少一个气流的入口温度。关于热交换单元的设计没有限制。此外，也可以使用多于一个的热交换单元。根据一或多种实施方式，热交换单元是例如并流热交换器或逆流热交换器。根据本发明的另一个方面，热交换单元包括例如在其中提供(冷却)介质的管道。换句话说，管道引导所述介质流或所述至少一个介质流。相对较暖的气流冷凝在管道的外部并且气流在接触管道时被冷却下来。同时，在管道内的(冷却)介质流加热或转暖。所述至少一个气流的出口温度可以基本上等于所述至少一个介质流的出口温度。这两种温度之间的温度差取决于热交换单元的性能。因而，所述至少一个气流和所述至少一个介质流在离开热交换单元时可以具有差不多相同的温度。这导致所述至少一个气流的露点温度非常接近于所述至少一个介质流(离开交换单元)的出口温度。
[0013]根据一或多种实施方式，所述至少一个介质流的流动方向是从热交换单元导向至少一个装置。特别是，所述至少一个介质流分别用于冷却所述至少一个消毒装置或其电源单元。根据本发明的一方面，电源单元包括适于产生和提供操作电子束发射器所需的高电压的电力系统。方便地，所述电源单元的电力系统包括功率电子部件、高压组件和控制系统部分。一项所述高压组件例如是电压倍增器，电压倍增器适于倍增输入电压以达到操作电子束发射器所需的高电压。根据一或多种实施方式，介质流适于保持电力系统的温度水平在15到25°C的范围内。在一般情况下，20°C是用于电力系统部件的优选值。不言而喻，在介质流分别冷却电源单元或其部件时，其温度会升高。因此，由于离开热交换单元时气流的温度水平和介质流的温度水平基本相同，所以现在所述介质流的温度高于在任何情况下介质流的温度。然而，有利的是(已加热的)介质流仍然可以用于冷却。
[0014]根据本发明的另一个方面，至少一个介质流的流动方向是从电源单元导向所述至少一个电子束发射器，其中，所述至少一个介质流优选用于冷却至少一个电子束发射器的电子出射窗。通常，电源单元的温度水平低于至少一个电子束发射器的温度水平。这意味着，在冷却电源单元的过程中已加热的所述至少一个介质流仍然可以用于冷却电子束发射器，特别是其电子出射窗。根据一或多种实施方式，电子出射窗的温度由介质流冷却，从而使电子出射窗的温度处于约200°C的范围内。关于本发明的理念，使用在任何情况下温度高于电子出射窗的环境温度的介质流冷却电子出射窗是一大优点。通过热交换单元后，所述至少一个介质流和所述至少一个气流具有基本相同的温度水平。通过电源单元后，所述介质流的温度在任何情况下高于所述气流(已通过热交换单元，在那里被稍微加热)的温度。在最后的步骤中，已被加热的介质流用于冷却所述电子束发射器，尤其是电子束发射器的电子出射窗。由于电子出射窗是使用温度高于环境空气温度的介质流冷却，所以不会有电子出射窗的温度低于环境空气温度的风险。由于环境空气的露点温度低于电子出射窗的温度，所以冷凝不会在发射器的冷却表面或尤其在其电子出射窗发生。
[0015]关于这点，必须提到的是，分别当消毒过程停止时或通常在消毒装置或消毒机停机期间，冷凝尤其是一个问题。在此期间，存在例如电子出射窗的温度低于环境温度的风险。可能发生冷凝。然而，所述至少一个介质流还适于加热所述至少一个装置，如电子出射窗。因此，可以确保该装置的温度或该装置外表面的温度，分别总是高于该装置的环境温度，因而高于露点温度所以没有冷凝发生。
[0016]—般地，根据一或多种实施方式，至少一个装置的环境温度低于所述的至少一个装置的表面温度。上述特征和优点并不是明确仅指电子出射窗。这些特征和优点对整个装置都是有效的，特别是对于消毒装置以及作为整体的其外表面，特别是那些与将被消毒的部分(如包装)相互作用的部分。
[0017]根据一或多种实施方式，所述至少一个气流的流动方向是从热交换单元导向至少一个装置。在一般情况下，至少一个气流适于分别调节、控制或调整所述消毒装置或多个消毒装置的环境条件。因此，应确保消毒装置或多个消毒装置的环境温度对应于所述至少一个气流的温度。根据一或多种实施方式，提供被引导到所述装置或所述多个装置的多个气流。此外，可以提供使用的用于输送的一种或多种设备(例如风扇)以调整和/或控制环境条件。有关消毒装置，方便地，提供均从热交换单元流向合适的消毒装置的多个介质流。可能地，介质流还可以从一个消毒装置流向下一个，特别是如果该介质流可以例如通过适当的热交换器在两个消毒装置之间被冷却下来。
[0018]如已经提到的，根据本发明的一个方面，进入所述热交换单元的所述至少一个介质流的入口温度低于进入所述热交换单元的所述至少一个气流的入口温度。由于介质流在冷却所述装置(特别是消毒装置)的过程中被加热，因此必须确保进入所述热交换单元的所述介质流的入口温度低于进入所述热交换单元的所述气流的入口温度。
[0019]根据一或多种实施方式，所述至少一个介质流是循环介质流。这意味着，根据本发明的一个方面，所述至少一个介质流从至少一个装置被引导至热交换单元。在这种情况下，如前面所提到的，必须使用例如热交换器以确保进入所述热交换单元的该介质流的入口温度低于进入所述热交换单元的所述气流的入口温度。
[0020]根据一或多种实施方式，调节系统包括外壳，其中所述外壳适于容纳至少一个装置。根据本发明的一个方面，所述外壳包括用于所述至少一个气流的适当入口和出口。这种外壳可以有助于控制和调节单个或多个(消毒)装置的环境条件(即，环境气体的温度)。外壳也可以包括多个消毒装置。由于消毒装置通常布置在可移动的转盘或载板，所以外壳或多个外壳(用于每个消毒装置)可以保护消毒装置或多个消毒装置的周围区域免受即将到来的气流的影响等。
[0021]根据本发明，消毒机，特别是用于包装材料的消毒机，包括多个消毒装置和至少一个调节系统，其中所述调节系统包括冷却系统、至少一个气流和热交换单元，其中所述至少一个气流适于调节所述多个消毒装置的环境条件，其中所述冷却系统包括至少一个介质流，并且其中所述至少一个介质流适于冷却和/或加热所述多个消毒装置，其特征在于所述热交换单元适于在所述至少一个介质流和所述至少一个气流之间提供热交换。
[0022]根据本发明，一种用于调节装置(特别是消毒装置)的环境条件的方法，包括以下步骤:
-提供适于调节所述至少一个装置(特别是消毒装置)的环境条件的气流；
-提供适于冷却所述至少一个装置的至少一个介质流；
-在所述至少一个介质流和所述至少一个气流之间提供热交换。
[0023]根据本发明的调节系统可以包括根据本发明的消毒机的特征和优点以及根据本发明的用于调节装置的环境条件的方法的特征和优点，反之亦然。
[0024]本发明的另外的方面和特征在本发明的下面的优选实施方式的结合附图的描述中体现。各实施方式的单个特点或特征能够明确地结合在本发明的范围之内。
【附图说明】
[0025]图1:示出了调节系统的示意图；
[0026]图2:示出了至少一个气流和至少一个介质流的示意性温度分布。
【具体实施方式】
[0027]现在参照图1，示出了调节系统的示意图。该调节系统包括从热交换单元80流向消毒装置60的介质流22。气流40从热交换单元80流向消毒装置60。气流40具有入口温度T40, in和出口温度T4o, cmt。介质流22相对于热交换单元80具有入口温度T8q, ^和出口温度T8q, Ciut。介质流22相对于消毒装置60具有入口温度T6q, ^和出口温度T6q, out ο如图1所示，介质流22从电源单元62流向电子束发射器64。这样，根据本实施方式，介质流22还具有出口温度Τ62,-Η及入口温度T64,in。电子束发射器64包括第一主体65和第二主体66。第一主体65包括阴极外壳67和灯丝68。电子束发射器64的延长的第二主体66包括电子出射窗69。
[0028]图2示出了例如诸如图1中所示的调节系统的气流40和介质流22的示意性温度分布。附图标记X表示在热交换单元中的流动方向。附图标记y表示温度轴。其表明了气流40的温度在通过热交换单元时降低，其中介质流22的温度升高。这将导致气流40被干燥。气流40的入口温度低到出口温度T4q,_。根据一或多种实施方式，热交换单元包括例如其中提供(冷却)介质的管道。换句话说，管道引导介质流22或所述至少一个介质流22。相对较暖的气流在管道的外面40冷凝并且当接触管道时，气流40被冷却下来。同时，在管道内的(冷却)介质流22被加热或转暖。气流40的出口温度了40,—与介质流22的出口温度T8q,—基本上处于相同的水平。通过热交换单元之后，介质流22的入口温度T8Q,^升高到出口温度T8Q, cmt。换句话说，气流40的出口温度T4Q,。抓等于或非常接近于介质流22的出口温度T8Q,。抓。这两个温度之间的温度差取决于热交换单元的性能。总之，通过热交换单元之后，所述至少一个气流40的露点温度非常接近于介质流22的出口温度T8Q,
[0029]通过热交换单元之后，所述至少一个介质流22被引导到消毒装置的内部；而具有温度T4Q,-的气流40被引导到外壳内，即到消毒装置周围的环境气体中，特别是消毒装置的电子出射窗的周围。
[0030]根据一或多种实施方式，所述至少一个介质流22首先被引导至电源单元以冷却分别位于所述电源单元内或其外壳内的电力系统。通过电源单元之后，在任何情况下，介质流22的温度T62,咖高于气流40(已通过热交换单元)的温度T4q,oUt。在最后的步骤中，已被加热的介质流22被用于冷却电子束发射器，特别是其电子出射窗。来自电源单元的至少一个介质流22的出口温度T62, cmt将与进入电子束发射器的介质流22的入口温度T64,in基本相同。没有例如电子出射窗的温度低于环境空气的温度的危险，这是由于电子出射窗是由温度在任何情况下分别高于环境空气或气流40的温度T4Q, _的介质流22冷却。冷凝不会发生在发射器的冷却表面或尤其在其电子出射窗。在电子束发射器的冷却过程之后，至少一个介质流22具有温度T6Q, 本发明在进入热交换单元的至少一个介质流22的入口温度T8Q,ιη低于进入热交换单元的所述至少一个气流40的入口温度T4Q,ιη时尤其有用。所述至少一个介质流22可以是开放式冷却回路的一部分。然而，例如合适的热交换器可用于分别实现一个闭合冷却回路或多个闭合冷却回路。最终，必须提到的是在图2所示的温度水平仅仅是以举例的方式使用。它们不能代表定量的温度水平。然而，它们在质的方面显示出彼此相对不同的温度水平。
[0031] 本发明可应用于如本
【申请人】提交的国际申请N0.PCT/EP2013/076870中所描述的照射装置。
附图标记 22介质流 40气流 60消毒装置 61外表面 62电源单元 64电子束发射器 65第一主体 66第二主体 67阴极外壳 68灯丝 69电子出射窗
80热交换单元，热交换器单元，空气干燥器 Tso, in介质流的入口温度(热交换单元)
Ts0.0ut介质流的出口温度(热交换单元)
T6Olln介质流的入口温度(消毒装置)
Teo1OUt介质流的出口温度(消毒装置)
T62,out介质流的出口温度(电源单元)
T64,in介质流的入口温度(电子束发射器)
T40,in气流的入口温度 T4O1OUt气流的出口温度 X流动方向(热交换单元) y温度轴
【主权项】
1.用于至少一个消毒装置的调节系统，所述消毒装置包括至少一个电子束发射器，所述调节系统 包括冷却系统、至少一个气流(40)和热交换单元(80); 其中所述至少一个气流(40)适于调节所述消毒装置周围的环境气体的温度； 其中所述冷却系统包括至少一个介质流(22)，并且其中所述至少一个介质流(22)适于冷却和/或加热所述消毒装置； 其特征在于: 所述热交换单元(80)适于在所述至少一个介质流(22)和所述至少一个气流(40)之间提供热交换以避免所述环境气体在所述消毒装置上冷凝的风险。2.根据权利要求1所述的调节系统， 其中所述消毒装置(60)包括电源单元(62)。3.根据权利要求1或2所述的调节系统， 其中所述至少一个气流(40)的温度(T4Q,-)由于所述热交换而降低。4.根据前述权利要求中任一项所述的调节系统， 其中所述至少一个介质流(22)的流动方向是从所述热交换单元(80)导向所述消毒装置(60)。5.根据权利要求4所述的调节系统， 其中所述至少一个介质流(22)的所述流动方向首先被引导至电源单元(62)，其中所述至少一个介质流(22)适于冷却所述电源单元(62)，所述流动方向然后被引导至所述至少一个电子束发射器(64)，其中所述至少一个介质流(22)适于冷却所述至少一个电子束发射器(64)的电子出射窗(69)。6.根据前述权利要求中任一项所述的调节系统， 其中所述消毒装置周围的环境气体的所述温度低于所述消毒装置的表面温度。7.根据前述权利要求中任一项所述的调节系统， 其中所述至少一个气流(40)的流动方向是从所述热交换单元(80)导向所述至少一个消毒装置(60)。8.根据前述权利要求中任一项所述的调节系统， 其中，进入所述热交换单元(80)的所述至少一个介质流(22)的入口温度(T8Q,in)低于进入所述热交换单元(80)的所述至少一个气流(40)的入口温度(T4Q,in)。9.根据前述权利要求中任一项所述的调节系统， 其中所述至少一个介质流(22)是循环的介质流(22)。10.根据前述权利要求中任一项所述的调节系统， 其包括外壳，其中所述外壳适于容纳所述至少一个消毒装置(60)。11.消毒机，特别地用于包装材料的消毒，其包括多个消毒装置(60)和至少一个调节系统； 其中所述调节系统包括冷却系统、至少一个气流(40)和热交换单元(80); 其中所述至少一个气流(40)适于调节所述多个消毒装置(60)周围的环境气体的温度；其中，所述冷却系统包括至少一个介质流(22)，并且其中所述至少一个介质流(22)适于冷却和/或加热所述多个消毒装置(60); 其特征在于: 所述热交换单元(80)适于在所述至少一个介质流(22)和所述至少一个气流(40)之间提供热交换以避免所述环境气体在所述消毒装置上冷凝的风险。12.调节消毒装置的方法， 其包括以下步骤: -提供适于调节所述消毒装置周围的环境气体的温度的气流(40); -提供适于冷却和/或加热所述至少一个装置的至少一个介质流(22); -在所述至少一个介质流(22)和所述至少一个气流(40)之间提供热交换以避免所述环境气体在所述消毒装置上冷凝的风险。
【文档编号】A61L2/08GK106061514SQ201580008079
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年1月21日
【发明人】哈坎·梅尔宾
【申请人】利乐拉瓦尔集团及财务有限公司