一种气化部件及气化系统的制作方法

本实用新型涉及一种气化部件及气化系统。

背景技术：

在无菌灌装技术领域，需要用气化的双氧水对容器内壁进行杀菌处理。双氧水在加热至形成气体的状态下输入至容器内部，利用双氧水的强氧化特性迫使细菌的蛋白质变异、最终达到杀菌效果。双氧水自然状态下为液态，使用状态下需要为气态，从液态到气态的变化过程需要加热双氧水。现有技术中加热双氧水形成气态的气化部件内部的热源来自于电热元件，其通电后可以产生热量，热量传递至加热部件表面即可用于气化液态的双氧水。虽然电热元件的热量产生的过程恒定进行，但是加热部件表面的温度会在气化双氧水的过程中起伏变化，一旦热量传递给双氧水、那么表面温度肯定降低，待表面温度回升至合理值时已经与前一次正常的气化过程相隔一段时间，间隔期间不能产生有效的气化效果，所以，这样的气化部件受气化作业的表面的温度起伏影响而存在气化效率低的问题。

尽管可以提高电热元件功率来抑制气化作业的表面温度低于合理范围的情况，但极易造成气化作业的表面温度过高，温度太高不但不能促进双氧水气化、还会迫使双氧水分解形成氧气和水，由此可见提高电热元件功率存在的事倍功半的弊端、存现气化率低、气化量少的问题；虽然基于电热元件供热的气化部件可以通过连续通入无菌热空气来带走气化部件的气化作业的表面的热量，避免气化部件的气化作业的表面温度过高，但这样的运作方式势必造成耗气量巨大、温度可控性低，此类技术实际使用时气化部件的气化作业的表面的温度亦有明显起伏。

技术实现要素：

本实用新型首要解决的技术问题是，如何从热能载体中获取热量用于气化双氧水，由此得到一种气化部件。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：气化部件包括壳体、热传导单元、雾化喷嘴，所述壳体内部设有供热空间，所述供热空间包括恒温腔室、输入通道、主输出通道、预热输出通道，所述输入通道、主输出通道、预热输出通道相互之间都通过恒温腔室连通，所述热传导单元内部设有气化空间，所述气化空间包括气化腔室、出气道，所述气化腔室的一端与出气道的一端连通，所述气化腔室与出气道连通，所述雾化喷嘴密封安装在热传导单元上，所述气化腔室位于雾化喷嘴的喷射区域内，所述壳体位于在热传导单元外部并且恒温腔室位于气化腔室外部，所述气化腔室与恒温腔室隔离，所述预热输出通道、输入通道、主输出通道在气化腔室到出气道的方向上逐一排列。

该气化部件设有服务于两道独立输送路径的空间，即供热空间和气化空间。基于气化双氧水的技术领域的前提，该气化空间内输送的是不同物理状态的双氧水，这些物理状态包括液态、气态。供热空间输送热能载体，热能载体内部蕴含的热量通过热传导向周围传递、进而获得加热功能。热能载体可以是任何所知的可以通过热传导进行热量传递的物质，例如冷媒、水、空气以及水蒸气等。由于供热空间与气化空间存在相交部位即恒温腔室位于气化腔室外部的所在区域，致使高热量、高温状态的热能载体在供热空间内定向流动后便会通过热量传递加热气化空间内流动的双氧水，该热传导过程主要集中发生在气化腔室内，因为恒温腔室位于气化腔室外部，在此热量集中传递至气化腔室，雾化所得小液滴状态的双氧水在气化腔室内受热转化为气态的双氧水。

本技术方案的气化部件可以适用于从热能载体中获取热量用于气化双氧水。

热能载体在供热空间内即在气化部件内部处于流动状态而非静止不动的，故热能载体在流动状态下经过热交换区域即气化腔室周围后受热量传递而导出热量的温度变化极小，因为流动的热能载体经过热交换区域的时间极短、且热能载体处于高温状态，所以急促短剧的热量传递并不会造成通过交换区域的热能载体的温度波动，也就是，流动状态下热能载体在气化部件内部具有恒温体征。

热能载体自然状态下为液态介质，为了便于建立输送热能载体的路径，在本技术方案中预热输出通道、输入通道、主输出通道在气化腔室到出气道的方向上逐一排列，在实际使用状态预热输出通道、输入通道、主输出通道则在竖直方向上逐一排列，并且预热输出通道位于最高处、主输出通道位于最低处、输入通道位于预热输出通道和主输出通道之间。主输出通道位于整个恒温腔室的底部，从输入通道进入恒温腔室的热能载体在充满恒温腔室后可以从预热输出通道溢流而出、热能载体也可以仅靠自重就能从主输出通道流出。主输出通道的位置设计便于热能载体在输送路径上建立回流。预热输送通道在气化部件使用状态下处于最高位置。由于气化部件进入工作前的整体温度维持在常温状态，若通入热能载体后就开始进行气化作业，则可能存在因为气化腔室内温度低而不能达到理想的气化效果。当热能载体从主输入通道进入恒温腔室后、在从预热输出通道溢流而流出恒温腔室，那么热能载体已经充满整个恒温腔室，这就可以积极影响气化腔室内的温度，使得气化腔室内的温度在最短时间内达到气化所需的理想值，在正式气化作业前达到预热效果；至此，气化部件才会处于正常的气化作业状态，只待双氧水雾化后随高压空气进入气化腔室，就可以实现将双氧水气化的目的。

为了保证热能载体能够从主输出通道顺利流出，主输出通道的延伸方向平行于气化腔室到出气道的方向，为了不让恒温腔室的底部位置聚集热能载体，所述主输出通道的一端位于恒温腔室的边缘，使主输出通道边缘紧挨着恒温腔室的边缘。

为了能保证输入到恒温腔室内的热能载体有效扩散至恒温腔室各处，输入通道的延伸方向垂直于气化腔室到出气道的方向，所述输入通道的一端位于恒温腔室的内部。输入通道的一端伸入在恒温腔室内部、而非位于恒温腔室的边缘，热能载体扩散受到壳体的限制被减少至最低程度，热能载体一旦脱离输入通道而进入恒温腔室的可顺利向四周扩散，从而保证热能载体在恒温腔室内部各处都会流动。

热传导单元还设有清洗通道，所述清洗通道与气化腔室连通。清洗通道位于壳体外部、也位于恒温腔室外部；清洗通道的一端朝向雾化喷嘴，使用时清洗剂从清洗通道输入气化腔室，以此进行杀菌清洗作业。

众所周知，影响热量传递速率的两个主要因素包括物质本身的导热率和导热面积，材质选择条件固定的前提下扩大导热面积是提升热量传递速率的有效办法。为此，在本技术方案中通过结构优化增量热传导单元在气化腔室所在位置的表面积，具体的，所述热传导单元在气化腔室所在位置设有呈圆台侧面结构的外表面，所述热传导单元在气化腔室所在位置设有内凹结构并在内凹结构处形成呈圆台侧面结构的内表面，所述气化腔室在气化腔室到出气道的方向上的截面呈y形，所述气化腔室的宽度在气化腔室到出气道的方向上逐渐增加。如此，热传导单元上形成了一个类似圆台的结构、并在该结构处形成内凹的部位，由此增加了热传导单元的内部以及外部的表面积。热传导单元在气化腔室所在位置的内表面形成了能够与雾化喷嘴的渐开式喷射形式对应，从而充分保证被雾化的双氧水能够均匀落在气化作业的表面、而不是集中于气化作业的表面，所以在增加热量传递效率的同时还可以促进气化作业的表面都能均衡、等量地参与气化作业，获得最佳的气化作业效果。

本实用新型第二个要解决的技术问题是如何恒定气化作业的表面的温度，由此得到一种气化系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：气化系统至少包括气化部件、蒸气供应部件，所述蒸气供应部件设有输出压强恒定的水蒸气的蒸气输出端，所述气化部件包括壳体、热传导单元、雾化喷嘴，所述壳体内部设有供热空间，所述供热空间包括恒温腔室、输入通道、主输出通道、预热输出通道，所述输入通道、主输出通道、预热输出通道相互之间都通过恒温腔室连通，所述热传导单元内部设有气化空间，所述气化空间包括气化腔室、出气道，所述气化腔室的一端与出气道的一端连通，所述气化腔室与出气道连通，所述蒸气供应部件的蒸气输出端与壳体连接，所述蒸气输出端内部与输入通道连通，所述雾化喷嘴密封安装在热传导单元上，所述气化腔室位于雾化喷嘴的喷射区域内，所述壳体位于在热传导单元外部并且恒温腔室位于气化腔室外部，所述气化腔室与恒温腔室隔离，所述预热输出通道、输入通道、主输出通道在气化腔室到出气道的方向上逐一排列。

该技术方案中气化系统的具有蒸气供应部件，该蒸气供应部件具有输出压强恒定的水蒸气的特点，因此，在本技术方案中热能载体为水蒸气。水蒸气的温度与水蒸气的压强有关，水蒸气压强越大、水蒸气温度越高，所以要获得较高温度的水蒸气，可通过提高水蒸气压强来实现。水蒸气为气态，其温度变化具有改变物理状态的特征，即当水蒸气温度降低后会从气态转变为液态、在此状态改变过程中释放热量。水蒸气进入恒温腔室后会维持在恒温腔室内，水蒸气在未损耗的情况下至始至终会处于恒温腔室内；释放的热量传递到气化腔室内，最终用于气化双氧水；水蒸气释放热量而凝结成液态水，由此产生水蒸气损耗；如前所述，使用状态下主输出通道位于恒温腔室的下方，液态水在自身重力作用下从主输出通道向外排出，落下的液态水始终远离热传导单元、而不会降低热传导单元的温度，恒温腔室内始终是水蒸气包裹这热传导单元；排出后的液态水可以进入蒸气供应部件循环利用、也可以在单向阀或者排水阀的作用下维持恒温腔室内的水蒸气的压力的前提下排放到外界；恒温腔室内损耗的水蒸气由蒸气供应部件提供补充。主输出通道位于恒温腔室的底部，液态水在自身重力作用下远离恒温腔室，所以恒温腔室内始终存在水蒸气；由于水蒸气温度恒定，恒温腔室的温度恒定，最终使得位于恒温腔室内的热传导单元的温度恒定、进而热传导单元内部的气化腔室温度恒定。热传导单元在气化腔室的内表面即为气化作业的表面，在该技术方案实施后气化作业的表面的温度可以恒定。

借助于水蒸气压强控制便捷、温度可调、温度恒定的优点，气化系统具有气化作业的表面温度可调且调节精度高、调节后温度恒定的技术效果。

为了便于凝结的液态水顺利离开恒温腔室，主输出通道的延伸方向平行于气化腔室到出气道的方向，使用状态下主输出通道的延伸方向位于竖直方向上；主输出通道的一端位于恒温腔室的边缘，这样可以时热传导单元表面尽可能光滑，不产生阻碍液态水流动的结构。

输入通道的延伸方向垂直于气化腔室到出气道的方向，这样的设置是为了向恒温腔室有效扩散水蒸气，再有，输入通道的一端位于恒温腔室的内部，从而可以进步保证水蒸气扩散的位置位于恒温腔室的中间区域，避免水蒸气扩散位置靠近壳体的内表面。

热传导单元还设有清洗通道，所述清洗通道与气化腔室连通。清洗通道位于壳体外部、也位于恒温腔室外部；清洗通道的一端朝向雾化喷嘴，使用时清洗剂从清洗通道输入气化腔室，以此进行杀菌清洗作业。

在本技术方案中通过结构优化增量热传导单元在气化腔室所在位置的表面积，具体的，所述热传导单元在气化腔室所在位置设有呈圆台侧面结构的外表面，所述热传导单元在气化腔室所在位置设有内凹结构并在内凹结构处形成呈圆台侧面结构的内表面，所述气化腔室在气化腔室到出气道的方向上的截面呈y形，所述气化腔室的宽度在气化腔室到出气道的方向上逐渐增加。如此，热传导单元上形成了一个类似圆台的结构、并在该结构处形成内凹的部位，由此增加了热传导单元的内部以及外部的表面积。热传导单元在气化腔室所在位置的内表面形成了能够与雾化喷嘴的渐开式喷射形式对应，从而充分保证被雾化的双氧水能够均匀落在气化作业的表面、而不是集中于气化作业的表面，所以在增加热量传递效率的同时还可以促进气化作业的表面都能均衡、等量地参与气化作业，获得最佳的气化作业效果。

本发明采用上述技术方案：通过恒压水蒸气作为热能载体为气化部件提供热能，可获得恒温气化的技术效果、气化作业面上的温度恒定，气化作业面的温度可通过控制水蒸气压强来获得精确控制，达到气化效率高、气化效果好、耗气量低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型一种气化部件及气化系统的气化部件的结构示意图。

具体实施方式

气化系统包括气化部件和蒸气供应部件。气化部件的作用在于将热量输送给雾化的双氧水以使雾化的双氧水气化；蒸气供应部件的作用在于输出压力恒定的水蒸气，例如工业用锅炉。

如图1所示，气化部件包括壳体1、热传导单元、雾化喷嘴2。壳体1为圆柱状结构，壳体1内部设有空腔。壳体1上设有输入管3、主输出管6、预热输出管8，三者都为笔直的管状结构；输入管3和主输出管6都安装在壳体1上，安装后，输入管3位于壳体1的侧面、输入管3的一端的延伸方向即输入管3的中心线垂直于壳体1的中心线且两者相较，主输出管6位于壳体1的一端、主输出管6的一端的延伸方向即主输出管6的中心线平行于壳体1的中心线。输入管3的一端伸入到壳体1的内腔的中间区域、输入管3的另一端位于壳体1的外部；主输出管6的一端的端部与壳体1连接而未伸入到壳体1的内腔中、主输出管6的另一端位于壳体1的外部。输入管3内部空间为输入通道4，该输入通道4与壳体1的内腔连通并且输入通道4的一端位于内腔的中间区域即内部。主输出管6内部空间为主输出通道7，主输出通道7与壳体1的内腔连通并且主输出通道7的一端未伸入到内腔内部、而是位于与内腔边缘即主输出通道7的一端位于内腔的边缘。壳体1的另一端设有向外凸出的过渡部位，过渡部位内部空间与壳体1的内腔连通。预热输出管8的一端的端部安装在过渡部位上，安装后预热输出管8的中心线平行于输入管3的中心线。预热输出管8的内部空间为预热输出通道9，预热输出通道9与过渡部位内部空间连通、进而与壳体1的内腔连通。

热传导单元包括清洗管10、气化管12、出气管14。气化管12为笔直的长条状的管状结构，气化管12的一端为管状结构并且雾化喷嘴2安装在此，气化管12的另一端呈圆台状结构。气化管12呈圆台状的该端的侧面即外表面呈圆台侧面结构。气化管12呈圆台状的该端的端部向内凹，形成一个圆台状的凹口，这就使得气化管12呈圆台状的该端呈圆环状。出气管14整体呈弯曲状，但出气管14包括了弯曲部位和笔直部位，两者为一体结构且都为管状结构。出气管14呈弯曲状的该端与气化管12在呈圆台状的该端圆环状的端部连接，连接后气化管12内部与出气管14内部连通。清洗管10安装在气化管12上安装雾化喷嘴2的该端，连接后清洗管10内部与气化管12内部连通，清洗管10为笔直状管状结构、它的中心线垂直于气化管12的中心线，出气管14的笔直部位的中心线平行于气化管12的中心线上。清洗管10内部空间为清洗通道11；气化管12内为气化腔室13；出气管14内部为出气道15；出气道15与气化腔室13的一端连通、清洗通道11与气化腔室13的另一端连通；气化腔室13、出气道15共同组成了热传导单元内部的气化空间。气化腔室13位于雾化喷嘴2的喷射区域内；由于气化管12的端部内凹，使得气化管12在内凹结构处的内表面呈圆台侧面结构，又由于气化管12的一端呈圆台状结构，这使得气化在靠近外侧位置的内表面也呈圆台侧面结构。所以，气化腔室13在气化腔室13到出气道15的方向上的截面呈y形，气化腔室13的宽度在气化腔室13到出气道15的方向上逐渐增加。输入管3、主输出管6位于气化管12呈圆台状的该端，输入管3的端部相比主输出管6的端部更靠近气化管12。

热传导单元与壳体1固定连接，热传导单元位于壳体1内部，壳体1内部空间被热传导单元占据所剩空间成为恒温腔室5。恒温腔室5围绕在气化腔室13周围。输入通道4、主输出通道7、预热输出通道9相互之间都通过恒温腔室5连通，恒温腔室5、输入通道4、主输出通道7、预热输出通道9共同组成了壳体1内部的供热空间。供热空间与气化空间之间不能直接连通、而处于隔离状态，气化腔室13与恒温腔室5之间隔离。清洗管10位于壳体1外部，出气管14一端位于恒温腔室5内、另一端位于壳体1外部。

气化部件中，预热输出通道9、输入通道4、主输出通道7在气化腔室13到出气道15的方向上逐一排列，气化腔室13到出气道15的方向是指壳体1的中心线的其中一个延伸方向或者热传导单元的中心线的其中一个延伸方向。所以，主输出通道7的延伸方向平行于气化腔室13到出气道15的方向、输入通道4的延伸方向垂直于气化腔室13到出气道15的方向。

蒸气供应部件设有输出压强恒定的水蒸气的蒸气输出端，蒸气输出端与输入管3连接，蒸气输出端内部与输入通道4连通。

使用前，在主输出管6、预热输出管8上安装可控制连通状态的阀或者两者都接入供气管路参与蒸气供应部件的运作。清洗管10连接清洗剂管路、雾化喷嘴2连通双氧水加压供应管路、出气管14连通杀菌作业管路。输入通道4始终连通蒸气输出端内部；主输出通道7、预热输出通道9都关断，此时恒温腔室5为密闭空间。清洗通道11关断。使用时，先进行预热操作，目的在于使热传导单元从室温变为恒定的高温状态，打开预热输出通道9，恒压高温水蒸气从输入通道4进入恒温腔室5内，原先在恒温腔室5内的空气被水蒸气替代，空气从预热输出通道9排出；此后，恒温腔室5内始终充满水蒸气。直至水蒸气加热气化管12达到水蒸气温度后，关断预热输出通道9，恒温腔室5内的水蒸气维持恒压状态，输入通道4与蒸汽输出端继续保持连通。由于主输出通道7未打开，使得恒温腔室5的水蒸气未处于流动状态。至此，经过预热操作后气化管12温度达到设定值，气化管12的内表面温度同样达到设定值，气化管12具有正常的气化作业的条件。当雾化喷嘴2朝向气化腔室13喷出雾化的双氧水后，雾化的双氧水与气化管12内表面接触并别加热而气化，气化的双氧水通过出气道15向外排出。在此后，恒温腔室5内有部分水蒸气因为热量转移而凝结成液态水，液态水落入主输出通道7内，同时蒸气供应部件会同步向恒温腔室5内补充水蒸气；打开主输出通道7即可排放液态水。在维修保养阶段，打开清洗通道11，输入清洗剂，即可对气化空间进行清洗。