CN110709690A - 用于确定处理室内气体的露点的装置以及具有用于确定露点的装置的热处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定处理室(2)内气体的露点的装置(1)，包括控温元件(3)和用于确定所述处理室(2)内温度的温度传感器(4)，该温度传感器与该控温元件(3)导热有效连接，所述控温元件(3)被设计用于主动加热和冷却所述温度传感器(4)。根据本发明，所述温度传感器直接接触地安置在所述控温元件(3)上。

Description

用于确定处理室内气体的露点的装置以及具有用于确定露点 的装置的热处理装置

技术领域

本发明涉及一种装置，其用于确定处理室内气体的露点，尤其用于确定优选存在不可冷凝的气体的处理器内的蒸汽纯度。本发明还涉及一种热处理装置，其具有根据本发明的用于确定处理室内气体的露点的装置。

背景技术

这种装置用于物体的热处理尤其是对具有气体通常难以到达的位置的物体灭菌，比如这样的情形，即例如堆叠的毛巾或毛细管或内镜的端部。在灭菌中假定在整个处理室中达到了气相和液相之间的平衡温度。但是，如果如上文所述存在难以到达的位置，那么在一些情况下局部地或者全局地没有达到此蒸汽纯度。由此，没有或者仅延迟地达到期望温度，从而该灭菌被视为不成功的。

由此采用多种不同装置以确认灭菌已经被正确执行。已知的是传感器在达到所需温度以及在存在潮气时会变色，由此确认在那个位置处已经达到了所需温度。然而不利之处在于只能在完成整个处理之后进行检查。另外变色传感器也在精确性和可靠性上具有缺点，因为变色不仅取决于温度而且取决于湿度和处理持续时间。

其他装置描述了将导热体布置在处理室内。该导热体连接至控温装置以改变导热体的温度并且设置有温度传感器。通过加热和冷却导热体，在导热体自身处形成对处理气体的凝露，其中所释放的冷凝热造成了导热体的冷却曲线中的不连续。此装置由EP0286834已知。导热体的横截面小于导热体的促凝露表面，从而促凝露表面的温度由冷凝温度决定。采用此种布置的不利之处在于其不能被任意小型化，因此该促凝露表面必须总是与该横截面存在某种关联。另外，该装置必须被部分布置在处理室的外侧，这限制了此装置的应用范围。

发明内容

由此，本发明的目的是提供一种装置，其避免已知缺点地确定气体露点并尤其实现对气体露点的实际上实时地监控，该装置同时可被最小化。

该目的通过独立权利要求中的装置来实现。根据本发明的用于确定处理室内气体露点的装置包括控温元件和用于确定处理室内温度的温度传感器，该温度传感器与控温元件导热有效连接。该控温元件被设计成主动加热和冷却该温度传感器。

根据本发明，该温度传感器直接接触地安置在控温元件上。

由此可省略在已知装置中所采用的导热体。该温度传感器自身也用作导热体。装置的小型化由此是可行的。另外，温度传感器的热容非常小，因而温度传感器的温度可通过小尺寸的控温元件改变。因为温度传感器被直接布置在控温元件处，故第二温度传感器也变得没有必要，这是由于布置在控温元件处和短的传热路径，控温元件的温度对应于温度传感器的温度。可见，在控温元件不运行时，温度传感器仅能确定处理室内温度。一旦控温元件运行且加热或冷却温度传感器，该温度传感器就能确定其自身的温度。

根据本发明的装置操作如下：首先提高控温元件的温度，从而温度传感器的温度也提高超过气体在处理室中存在的条件下的冷凝温度。通过此方式确保温度传感器的检测表面(其同时用作促凝露表面)是干燥的。接下来，冷却控温元件，从而在温度传感器的检测表面处实现冷凝。通过气体的凝露释放冷凝热，这会影响温度传感器的冷却速率。这可被看作温度传感器的温度曲线图形中的不连续(例如看作“弯折”)。最好的情况下，形成平衡，从而露点温度的平台阶段可在图形中被识别出。由此可测得气体在装置的当前环境中的露点。

在一个优选实施例中，温度传感器和控温元件是彼此电绝缘的。

这种布置在以下情况下是尤其必要的，即当控温元件由导电材料构成以及温度传感器也具有导电件(例如导线)时，该导电件直接布置在控温元件处并能以某种方式使得装置运行短路或者损坏。明显可见的是电绝缘也实现了温度传感器和控温元件之间的良好导热。

在此应注意的是，在本发明的上下文中，即使在控温元件和温度传感器之间存在电绝缘层，该温度传感器也被理解为与控温元件直接接触，因为没有导热体(导热管)位于它们之间。

该控温元件优选被设计为珀耳帖元件。

珀耳帖元件的特点尤其在于能对温度变化非常快速地响应并也能快速地将热引入导热体(在此情况下为温度传感器)以及将其从导热体引出。珀耳帖元件还可制作得非常小巧，从而该装置整体上可以非常小巧地实现。

该控温元件优选设置有散热件。

这允许在冷却温度传感器时从那里回收的热能被更好地消散。散热件在设计为珀耳帖元件的控温元件的例子中是尤其有利的。该散热件布置在当温度传感器冷却时珀耳帖元件发热的一侧，以确保温度传感器更好地冷却。

在一个优选实施例中，温度传感器被设计为热电偶。热电偶基本由在一端部连接在一起的由两种不同材料构成的导体制成。

热电偶的第一导体和第二导体的接点在此处形成促凝露表面。接点(其通常被设计为两根导线的熔接点)由此理想地仅提供装置的促凝露表面，其在装置处于期望使用的条件下时布置在处理室中并且用于确定露点。

接点在此也可布置在控温元件处或者与控温元件略有间隔。对本发明重要的是接点与控温元件导热有效连接，并且接点与控温元件之间的距离被保持为尽可能小以保持对热传导的影响较低。

优选地，至少部分的热电偶(除了两个导体的接点)以及控温元件被隔热和气密的层所包围。

通过此方式确保了仅通过装置的未受保护的部分(接点)与周围环境(处理室)进行热交换，从而测量值不会受到装置余部的换热过程的影响。另外，该层保护了装置余部免受潮气和侵蚀。控温元件的部分(尤其是存在散热件时)不受层的保护，以在控温元件冷却时允许最大可能的散热。

热固性塑料、油漆、蒸镀以及尤其优选合成树脂被用作层的材料。

如早前所述地，热电偶的两根导线的接点理想地仅提供该装置的促凝露表面。但可有以下情况，在通往接点的过渡区域中，当装置运行时该层由于层较薄而也部分承受凝露。然而这些侧面影响可通过精确地选择层的材料和实现而被极大地忽略不计。

该接点优选覆有导热气密层。

该层可被用于具有和不具有绝热且气密的层的实施例中，并且由此保护接点免受侵蚀。

在本发明装置的替代实施例中，温度传感器被设计为电阻式温度传感器。该温度传感器被尤其设计为铂测量电阻，其尤其优选蒸镀至控温元件上。

该装置尤其易于加工并且根据期望使用允许提供比具有热电偶的装置的例子中更大的促凝露表面。

这个变型例尤其适用于确定处理室容积的露点，该处理室容积与促凝露表面相比可实际上被认为是无限大的。

该温度传感器优选由形成促凝露表面的导热气密的保护层所覆盖。该保护层由此仅提供该装置的促凝露表面，其在装置处于期望使用条件下时被布置在处理室内并且用于确定露点。

该保护层保护传感器免受潮气和侵蚀并且同时允许测量温度，因为该保护层被设计为导热的。

该装置优选还包括第二温度传感器，其布置在控温元件处以确定控温元件的温度。

第二温度测量优选用于加强测量信号。代替第一温度传感器处的信号(温度)，采用第一温度传感器所测得的温度(其受到在促凝露表面处的冷凝过程的影响)与第二温度传感器所测得的温度(其实质对应于控温元件的温度)的差值来确定露点。当在促凝露表面处没有发生冷凝时，两个温度随着温度传感器冷却遵循类似的曲线(变化量实质相同)，从而两个温度之间的差值大部分一致。一旦在促凝露表面处开始发生冷凝时就会变化，因为第二温度比第一温度下降得快(理想情况下第一温度甚至保持不变)。由此差值增加。差值增大相应用于确定露点。

该装置还优选包括用于确定处理室内的压力的压力传感器。

处理室内的压力通常是一致的。该测得的露点可由此与饱和蒸汽表中的参考值进行对比，以确定在处理室中测得的条件是否真实对应于灭菌所期望和需要的条件。通过集成有压力处理器，可提供允许全面监测处理室的装置。该处理可靠性可通过参照压力而提高，因为一方面处理室内的压力偏差可被识别出(例如在其中与处理室的其余部分相比具有一定延迟地调节压力的空腔中)，另一方面，存在多余的压力传感器。

该装置还包括控制和分析单元，其被设计为基于由温度传感器测得温度的温度曲线中的不连续确定露点温度。

该控制和分析单元可与装置为一体式设计或者可通过有线或无线连接而与装置本身通信连接，如在开始部分已经解释的那样，随着温度传感器优选以恒定冷却速率冷却并且当在温度传感器的促凝露表面处达到露点温度时，气体的冷凝热被释放入处理室中。这导致了温度曲线的不连续，该不连续在图形中重新生成为例如冷却曲线中的“弯折”。发生不连续时的温度用于确定温度传感器的周围环境中的露点温度。该气体根据温度传感器的冷却速率或多或少被过冷，从而发生不连续时的温度不能准确对应于露点温度，这意味着在一些情况下须进行校正，但所述校正能以装置专用和方法专用的方式被确定。

本发明还涉及一种热处理装置，其包括可被供应处理气体的处理室以及至少一个如上文所述用于确定露点的装置。该热处理装置优选为其中为处理室供给蒸汽的灭菌装置。

通过集成根据本发明用于确定热处理装置中露点的装置，可得到提升的处理可靠性，其中监测(尤其实时监测)露点例如允许如果不满足成功的热处理条件那么中断处理。由此也实现了成本和能量的节省，因为没有必要为了确定热处理本身是否成功而首先达到热处理的端点值。

综上还应注意的是，在上文中，处理室或确定处理室中的气体的露点的讨论总是尚未有定论。然而可见的是，在一些情况下，在此确定露点的处理室(例如内镜内部)不同于总处理室(例如灭菌器的处理室)。换句话说，在此确定露点的处理室可以是更大的第二处理室的子单元。

附图说明

以下结合附图并参照优选实施例来更好地描述本发明，其中：

图1示出了灭菌装置连同置于其内的物体的截面示意图；

图2示出了该装置的第一实施例的立体示意图；

图3示出了图2的装置的截面图；

图4示出了该装置的第二实施例的立体示意图；和

图5示出了图4的装置的截面图。

具体实施方式

图1示意性示出了热处理装置11。热处理装置11包括带有室壁13的壳体12，该室壁限定出处理室2。该处理室被紧密密封，其在灭菌过程中被供应饱和蒸汽气氛并被维持一段固定时间，直至能够确保已发生灭菌所需的病原体杀灭。

呈格栅形式的负荷承载层14布置在处理室2内。在负荷承载层14上示意性示出了卷起来的内镜模拟物15。

内镜通常被设计为管状中空体。因此缘故，无法确保在内镜空腔中已经如处理室2的余部一样形成饱和蒸汽气氛。为了能够检查内镜空腔内的状况，由此设置如下更好描述的据本发明的装置1。

内镜单纯作为示例物被用于以下描述中。但是，不论热处理装置的局部区域中的条件与处理室2余部中的条件偏差多少，本发明的装置都是可用的，正如例如堆叠的毛巾、毛细管等的例子一样。

在此应注意的是，通常情况下，装置1并未布置在“真实”内镜处，而是布置在与待灭菌的内镜15具有相同性能(直径、材料等)的内镜模拟物内，因为通常根本不可能将装置1连接至“真实”内镜。因为可假定在“真实”内镜的中间位置处出现偏离处理室2的条件的可能性是最高的，故内镜模拟物15被实现为具有“真实”内镜的一半长度并带有封闭端部。装置1安置在内镜模拟物15的封闭端部处。

还应注意的是，在以下描述中对处理室2和内镜的空腔进行讨论。内镜空腔是处理室2的一部分。但基于内镜性能，可能出现如下情况，在内镜空腔以及处理室2余部中不存在相同条件。

装置1的第一实施例在图2和图3中被示出。

装置1包括布置在铝制散热件5上的珀耳帖元件3。铝制散热件5可包括散热翅片，但散热翅片为了简明起见在图2-5中未被示出。还存在用于操作珀耳帖元件3的馈送件16。

热电偶4布置在珀耳帖元件3上。热电偶4包括在接点6处连接在一起的两个导体7和8。如图2可见，接点6在处于期望使用条件下时朝向处理室2(或者更准确地说朝向内镜15的空腔)。

热电偶4与珀耳帖元件3导热有效连接，但热电偶借助未示出的层与珀耳帖元件3电绝缘。热电偶4由此可借助珀耳帖元件3被加热和冷却。

为概览起见如图所示为透明的合成树脂组合物9包围珀耳帖元件3和热电偶4并使它们免受潮气和侵蚀。同时，合成树脂组合物9作为装置1的隔热体，从而仅能通过装置1的未受保护的区域与内镜模拟物15的空腔进行热交换。散热件5仅部分被合成树脂组合物9包围，因为在冷却热电偶4时在珀耳帖元件3和散热件5之间的接触表面处由珀耳帖元件3生成的热应被消散。散热件5的其它部分可根据应用被合成树脂组合物9包围。因而例如可以是如下情况，为了不影响空腔内的气氛，散热件5将热释放入位于内镜模拟物15的空腔外侧的处理室2。

仅有接点6伸出合成树脂组合物9并且伸入处理室2，由此允许确定下述露点。还可见，热电偶4的导体7、8以及珀耳帖元件3的馈送件16也仅部分被合成树脂组合物9保护。这不会对装置1产生任何不利影响，因为导体7、8以及馈送件6也被绝缘体包围。

为了确定露点，首先借助珀耳帖元件将热电偶4加热至高于处理室2内气体露点的温度，以确保在接点6表面上没有气体凝露。热电偶4接下来以恒定冷却速率被冷却。在达到露点温度时，气体在接点6表面处开始冷凝。所释放的冷凝热由此影响热电偶6的冷却，从而在温度曲线中产生了不连续。由此，通过确定温度曲线中的不连续而非常轻松地确定露点。

根据本发明的装置1例如可首先被加热高于露点温度2至5秒，接下来以10开尔文/秒的冷却速率被冷却。该露点可由此在不到10秒内被确定。通过重复确定露点，允许对正在进行的热处理进行连续监测，从而如果在空腔内没有满足必要条件，那么其会立即停止并且重启热处理。通过此方式提高了处理可靠性，因为能够实时有效地监测热处理是否成功。

装置1的第二实施例在图4和图5中被示出。

装置1包括布置在铝制散热件5上的珀耳帖元件3。也存在用于操作珀耳帖元件3的馈送件16。

电阻式温度传感器4布置在珀耳帖元件3上。温度传感器4的曲折形状增大了温度传感器4的电阻件的长度，从而实现更加精确的温度监测或者可生成更显著的温度值。温度传感器4例如能以蒸镀的铂导线形式形成。

温度传感器4与珀耳帖元件3导热有效连接，但其借助未示出的层与后者电绝缘。温度传感器4由此可借助珀耳帖元件3被加热和冷却。

如图5所示，温度传感器4在处于期望使用条件下时布置在珀耳帖元件3的朝向处理室2(或者更准确说朝向内镜模拟物15的空腔)的侧面上。

为概览起见如图所示为透明的保护层10包围珀耳帖元件3并使其免受潮气和侵蚀。保护层10同时作为装置1的隔热体，从而与处理室2的换热只能通过其中温度传感器4外露的区域17进行。

散热件5还仅部分被保护层10包围，因为在冷却温度传感器4时在珀耳帖元件3和散热件5之间的接触表面处由珀耳帖元件3生成的热应被消散。散热件5的其它部分可根据应用而被保护层10包围。例如可以是如下情况，为了不影响空腔内的气氛，散热件5将热释放入位于内镜模拟物15的空腔外侧的处理室2。

露点测量类似于采用根据图2和图3的装置1的测量，区别在于促凝露表面为温度传感器4的表面。这个促凝露表面首先被加热且接着被冷却，直至气体开始冷凝。也在此种情况下，所释放的冷凝热导致了在促凝露表面冷却时的温度曲线中出现了不连续。

Claims (13)

1.一种用于确定处理室(2)内气体的露点的装置(1)，包括：

-控温元件(3)和

-用于确定所述处理室(2)内温度的温度传感器(4)，该温度传感器与所述控温元件(3)导热有效连接，

其中所述控温元件(3)被设计用于主动加热和冷却所述温度传感器(4)，其特征是，所述温度传感器直接接触地安置在所述控温元件(3)上。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征是，所述温度传感器(4)和所述控温元件(3)是彼此电绝缘的。

3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征是，所述控温元件(3)被设计为珀耳帖元件。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述控温元件(3)设置有散热件(5)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述温度传感器(4)被设计为热电偶，其中所述热电偶(4)的第一导体(7)的和第二导体(8)的接点(6)形成促凝露表面。

6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征是，除两个所述导体(7，8)的接点(6)外，一个隔热且气密的层(9)包围所述热电偶(4)并且优选包围所述控温元件(4)的至少一部分。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征是，所述接点(6)覆有导热气密层。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征是，所述温度传感器(4)被设计为电阻式温度传感器，优选设计为铂测量电阻。

9.根据权利要求8所述的装置(1)，其特征是，所述温度传感器(4)由导热气密的保护层(10)覆盖，该保护层形成促凝露表面。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述装置(1)还包括布置在所述控温元件处的用于确定所述控温元件(4)的温度的第二温度传感器。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述装置(1)还包括用于确定所述处理室(2)内压力的压力传感器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征是，所述装置(1)还包括控制与分析单元，所述控制与分析单元被设计用于基于由所述温度传感器(4)测得的温度的温度曲线内的不连续确定露点温度。

13.一种热处理装置(11)、尤其是灭菌装置，包括能接受处理气体的处理室(2)以及至少一个如前述权利要求中任一项所述的用于确定露点的装置(1)。

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