气体等离子体灭菌装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种产生气体等离子体的装置，其使用具有确定额定功率（Ｐ↓［ｎ］）的微波源将气体电离，该装置包括从供电电路接收电能的磁控管（７）。所述装置的特征在于由供电电路输送到磁控管（７）的功率（Ｐ↓［ｄ］）不大于磁控管（７）的额定功率（Ｐ↓［ｎ］）的四分之一。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于医疗器材的灭菌装置，特别是使用气体等离子体类型的灭菌装置。 请回想一下，在借助于所述等离子体的灭菌技术中，使用自身不具备杀菌特性的气体，将该气体置于足够高的电场下，引起气体电离以及气体分子分离。在等离子体下游产生的气体、即所谓的“后放电(post-discharge)”气体具有灭菌特性。这种气体进入处理腔，在处理腔中对于要进行灭菌的器材发挥其杀菌作用。 在这种技术的现有技术中，提出了两个主要途径来产生强度足以引起发射等离子体的电场，即高频电流(HF)和微波。 高频电流技术具有下列缺陷使用受到磨损的电极，而在此情况下不能获得装置的良好稳定性，因此装置需要不断地调整。 微波技术没有上述缺陷，但是不免受制于某些约束条件，特别是与产生微波的磁控管的寿命以及频率稳定性相关的约束条件。 公知的是，微波源包括将其能量在波导内输送的磁控管，波导将此能量传送至能量吸收空腔谐振器，在能量吸收空腔谐振器中需要执行特定任务。因而，此空腔吸收部分发射能量，而部分其余能量则朝向磁控管反射。磁控管的寿命与这种反射功率直接相关。如果反射功率过高，就使得磁控管的温度升高，从而可能导致磁控管最终损坏。 如果需要在工业规模上产生气体等离子体，特别是为了将所得到的后放电气体用于医疗器材的灭菌，则重要的是磁控管应具有与医疗行业各部门中通常接受的寿命一致的长寿命。然而按规定，在谐振腔中吸收的功率本质上是可变的，因为该功率取决于要进行灭菌的器材的质量。因此，重要的是磁控管应当能以与其总功率(对应于几乎空的空腔谐振器)对应的反射功率操作，并能操作许多次而不会受到不可逆转的损害。 同样，公知的是，因为谐振腔具有特别精密调整的质量系数，因此通过微波来激发等离子体气体要求严格稳定的频率，从而在频率漂移的情况下，装置变得失调(detuned)，于是传送给气体等离子体的功率不再足以确保维持等离子体。 本专利技术的目的是提供一种用于产生气体等离子体的微波发生器，其通过确保其磁控管的极好操作稳定性和最佳寿命，弥补了上述缺陷。 本专利技术的另一主题为一种通过使用具有确定额定功率的微波源将气体电离以产生气体等离子体的装置，该装置包括从供电电路接收电能的磁控管，其特征在于由供电电路输送到磁控管的功率至少等于磁控管的额定功率的四分之一。优选地，由供电电路输送到磁控管的功率介于磁控管的额定功率的十分之一与四分之一之间。 同样优选地，由供电电路输送到磁控管的功率不大于磁控管的额定功率乘以磁控管的反射系数所得乘积的四分之一。 本专利技术的装置可包括能够限制输送到磁控管的功率并使得磁控管的温度不超过80℃的装置。 本专利技术值得特别注意之处在于生产成本水平，在这方面本专利技术能够借助在家用产品市场上可得到的电路，并且由于这些电路是批量生产的，因而它们具有特别有竞争力的成本价格。这种电路在需要用于诸如医疗灭菌部门等地方时存在一个缺陷首先是它们具有800W量级的功率，但对灭菌而言，能够被处理腔吸收的功率仅为100W量级，其次是它们的可靠性低。 考虑到过大的功率，显然应理解不能预期就这样使用上述电路，因为反射功率会在700W量级上，而直接效果就是会引起磁控管加热，从而导致其损坏。 因此为使用上述电路，就必须限制其功率。同样公知的是，磁控管为了启动需要在3到4kv量级上相对高数值的峰值电压。 因此必须既能达到这一功率限制，而又不导致对于磁控管启动所必需的峰值电压造成任何明显的损失。 根据本专利技术，供应给磁控管的功率受到限制，从而限制向磁控管反射的能量；并且在不减小所需启动负荷的情况下实现这种限制。 为减少供应给磁控管的电功率，同时保持上述峰值电压具有足够数值，一种值得特别注意的方式就是，使用具有在次级绕组的端子处串联配置的二极管和电容器的倍压器，并使用具有足够低电容值的电容器来使得电压下降。在这些条件下，发现供应给磁控管的功率充分减少，从而确保了磁控管具备足够的可靠性，同时保持其启动峰值负荷。 公知的是，磁控管的特征在于表征其最大可允许功率的系数，也就是驻波比(SWR) r是反射系数，此系数等于反射功率与发射功率之比。 因此，可确定能够被磁控管热耗散的能量正比于磁控管的功率。因此，考虑到磁控管的平均SWR处于4的量级，对应的反射系数r为0.6，这意味着，具有800瓦额定功率的磁控管将具有480瓦的可允许反射功率，然而对于具有300瓦额定功率的磁控管来说，可允许反射功率将仅为180瓦。 在这些条件下，如果对于确定操作例如灭菌来说所需功率选定为100瓦，并且如果需要该装置能够实现接收功率没有问题的100％耗散(这实质上涉及到空谐振腔的情况)，则全部所需的就是输送到磁控管的功率Pd不大于 Pd＝Pn·r Pn为磁控管的额定功率。 应注意的是，当使用家用类型的磁控管时，其额定功率约为800瓦，磁控管将具有480瓦的可允许反射功率，因此它完全能够为需要100W功率的灭菌目的可靠地确保产生等离子体。 因此，发现在这些条件下，磁控管的温升非常低，由此提供了极好的频率稳定性，从而能在输送到磁控管的功率介于磁控管额定功率的十分之一与四分之一之间时，产生等离子体。 以下参考附图来描述作为本专利技术实施例的非限定性示例，附图中 附图说明图1是本专利技术装置的示意图。 图2为示出输送到磁控管的功率相对于供电装置中电容器的电容值的变化的曲线。 图3为示出在图1所示类型的装置中在磁控管的端子处电压相对于时间的变化的曲线。 图4是本专利技术实施例的变例的示意图。 图1示出一种供电装置，该供电装置能够将产生气体等离子体所需的能量供应给磁控管。这种气体等离子体经由其后放电气体特别用于确保灭菌功能。 上述供电装置主要包括升压供电变压器1，变压器1的变压比约为10，因此在220V峰间供电电压的情况下，其次级绕组处的峰间电压约为2200V。在次级电路1b中，串联配置电容器C和二极管D，而在二极管D的端子A与端子B之间连接磁控管7。磁控管7通过波导8耦接到空腔谐振器9。 二极管D和电容器C构成倍压器，该倍压器能将变压器1的输出电压乘以2，这是因为在正交流电期间电容器C充电，而当交流电变为负时，电容器的电压加到变压器的电压值上。 绘制了曲线来示出相对于电容器C的电容值，由供电电路供应给磁控管7的功率P的变化。由此在图2中发现，功率P随着电容器的电容值而减小。因此，对于0.9μF(该数值传统上用于家用微波炉的供电)的电容器C来说，输送的功率约为900W，然而如果电容器C的电容值减小到0.1μF，则输送的功率下降到100W，该数值对应于在将后放电气体用于灭菌目的而产生气体等离子体的特定区域中所使用的功率。这点值得特别注意，这是因为即使功率被完全反射，其数值也低于可允许的返回功率值，对于额定功率为800W的磁控管来说，可允许的返回功率值是480W。 因此，可确定通过简单的替换操作，替换像电容器这样简单且低成本的元件，就能够适应和转换市场上可得到的低成本供电，因此能够既可靠又有效地确保特别是在医疗和工业部门中用于强化用途的磁控管的供电。 同样，图3所示的曲线表明在磁控管的供电端子A和B处电压的变化。可发现在交流电的开始处峰值电压保持良好，因而能够为磁控管供应适当的启动负荷。 根据本专利技术，如图4所示，同样能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生气体等离子体的装置，其使用具有确定额定功率（Ｐ↓［ｎ］）的微波源将气体电离，该装置包括从供电电路接收电能的磁控管（７），其特征在于由所述供电电路输送到所述磁控管（７）的功率（Ｐ↓［ｄ］）不大于所述磁控管（７）的额定功率（Ｐ↓［ｎ］）的四分之一。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕斯卡尔雷热尔，安德烈里卡尔，萨拉库斯蒂，
申请(专利权)人：萨特莱克电子技术应用设计公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]