用於使微生物失去活性的裝置的製作方法

2023-12-08 10:10:11 2

專利名稱：用於使微生物失去活性的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種將可泵送媒介(pumpable medium)暴露於電場的裝置。本發明還 涉及一種實施將可泵送媒介暴露於電場的方法。本發明還涉及所述裝置的多種應用。
背景技術：
使不同類型流體中的有害微生物被破壞或失去活性常見於大多數應用領域。例 如，大多數液體食品都要經歷一個或多個處理步驟，這些處理步驟設計成破壞不必要的微 生物，並且因此延長產品的保存期限。類似地，不同的處理被用於淨化不同種類的汙染的 水，可選地淤泥、石油產品或其他可泵送產品。食品處理的普通方法是所謂的巴氏滅菌法。在巴氏滅菌法的過程中，有問題的食 品短時間加熱至溫度足夠高，以使食品中可能存在的微生物失去活性。然而，在巴氏滅菌法 的過程中，當食品加熱時，由於逐漸增加的溫度，其味道和化學成分可能改變。巴氏滅菌法的另一缺點是，需要大量能量來加熱食物，並且然後將食物冷卻至合 適貯存的溫度。當前能量消耗涉及高成本，最終導致處理過的食品的成本的增加。在將不同種類的水淨化達到更高水質的情況下，使用了幾種處理方法，這包括使 用化學、生物學方法、UV光或臭氧的處理。然而，這些方法成本高，並且通常需要使用額外 的方法來達到所期望的最終結果。使流體中的微生物失去活性的另一選擇是將液體暴露於電場。已知的方法基於配置有電極的管狀物，在電極之間施加電壓。當液體或類似物流 過電極時，該液體將置於電場之下。在這種情況下，然而，困難的是控制處理的程度，這是因 為電場場強難以預測。此外，液體的流速在管狀物的交叉點的上方不同的位置處是不同的， 從而導致不一致的處理。SE-520 666 C2描述了可泵送物質暴露於電場的方法與裝置。當實施該方法時，首 先將可泵送物質送入電場，在此之後，將可泵送物質暴露於電場。最終將可泵送物質帶出電 場。當該物質暴露於電場時，至少一個體積被分離，該分離的至少一個體積在暴露於電場的 過程中是移動的。使用電場處理可泵送物質的上述裝置包括容納泵送的唯一物質的容器。 該裝置還包括用於產生電場的源以及至少一個獨立的空間，在該獨立空間中容納可泵送的 物質並且使可泵送物質置於電場之下。當使用上述方法與裝置時，存在重大的風險，即，先 前處理過的可泵送物質可能會由於某些故障而被汙染。這種風險之所以存在是因為在暴露 的過程中，無法在確保實際電場的情況下實施測量。因此在處理之後，沒有適當處理過的可 泵送物質被推進，然後先前處理過的物質被汙染。此外，沒有機構來確保沒有空氣或氣泡存 在於將被處理的物質中，或者該物質可以被加壓以使處理過的物質中充氣空穴的風險最小 化。

發明內容
本發明的一個目的是為了消除或至少緩和上面的缺點，並且通過將媒介暴露於電場，來提供用於使可泵送媒介中的微生物失去活性的改良裝置與改良方法。從本發明的下面描述中，這個以及其他的目的和優勢是明顯的。在從屬的專利權 利要求中描述了優選的裝置。因此，提供了一種用於將可泵送媒介暴露於電場的裝置。該裝置包括至少兩個電源，其用於產生電壓；至少一個非傳導腔(non-conduction chamber)，其用於泵裝所述可泵送媒介，其 中所述至少一個腔配置有第一電極板和第二電極板；控制工具，其用於控制所述至少兩個電源。在啟動時，所述控制工具在所述至少兩 個電源、第一電極板和第二電極板中的至少兩個之間同步準備短持續時間的串行連接。所 得到的合成電壓(resulting composite voltage)將在第一電極板和第二電極板之間產 生，所述所得到的合成電壓將在第一電極板和第二電極板之間創建電場。可泵送媒介暴露 於電場。根據本發明的裝置是有優勢的，原因在於在受控方式中，將可泵送媒介暴露於電 場。通過使用若干電源的短持續時間的串行連接產生所得到的合成電壓，可以使用基於低 成本標準組件的電源。該裝置在第一電極板和第二電極板之間的電場場強的範圍可以為例如l_30kV/ cm。這可以是優勢，因為可以修改場，以破壞需要不同場強用於去活作用的各種類型的微生 物。裝置中的所述每個電源可以提供範圍例如為230-2000伏的可調電壓，這可以是 優勢，因為可以非常容易地調整短持續時間的所得到的合成電壓。應當意識到，根據本發 明，每個所述電源可以提供比上面具體範圍更高的可調電壓，例如高達3000伏，並且還可 以再高一點，這都將是可能的。在這方面，它是現有的組件技術，並且是設置限制的在市場 上可用的組件，因此都不是本發明。換句話說，根據本發明，範圍為230-3000伏的電壓是完 全可能的。該裝置的所述電源包括電壓轉換器、電荷儲存元件以及開關，使用其，可以通過使 用低成本標準組件實現簡單並且實用的電源。所述裝置的電壓轉換器可以是變壓器，這可以是優勢，因為變壓器是普遍使用且 廉價的標準組件。所述裝置的電荷儲存元件可以是至少一個電容，這使得通過使用標準組件可以實 現電荷儲存元件成為可能。所述裝置的開關可以是電氣絕緣主體，這可以是優勢，因為在開關與控制器之間 不存在電氣連接。所述裝置的開關可以是光耦合器，這使得可以建立電源的短持續時間與非常短時 間延遲的串行連接。該裝置的所述控制工具可以通過同步控制每個電源開關，在所述至少兩個電源、 第一電極板和第二電極板中的至少兩個之間同步建立串行連接。這意味著，可以通過簡單 的方式產生短持續時間的所得到的合成電壓。該裝置的所述至少兩個電源開關可以通過普通控制信號(commoncontrol signal)控制，這可以是優勢，因為可以通過簡單的方式同步建立串行連接。
該裝置的所述控制工具可以布置成產生持續時間例如為1-100微秒的脈衝形式 的控制信號，這意味著可以控制所得到的合成電壓的持續時間。該裝置的所述控制工具可以布置成重複可選數量的脈數的脈衝，例如頻率例如為 lHz-100kHz的1-100脈數。這使得可以通過簡單方式將可泵送媒介數次暴露於電場成為可 能。該裝置的所述控制工具可以布置成在實施串行連接之前和/或過程中檢測每個 電源中的錯誤。這些錯誤可以是，例如選自由組件失效、泵損壞、電源輸出端的電壓、所述開 關的短路、所述電荷儲存元件中的漏電流以及所述電壓轉換器的電壓損耗所組成的組。這 可以是優勢，因為在故障狀態指示的過程中，可以避免建立串行連接，從而避免毀壞該裝置 的其他功能組件。該裝置的所述控制工具可以布置成測量第一電極板和第二電極板之間的電氣性 質。電氣性質可以包括但不限於電阻、阻抗、電容以及電感。可以調整所得到的合成電壓， 以便在第一電極板和第二電極板之間實現預定的場強。這可以是優勢，因為可以調整所得 到的合成電壓以實現足以破壞存在於可泵送媒介中的微生物的場強。該裝置的所述控制工具可以將具有預定值的所得到的合成電壓施加到第一電極 板和第二電極板之間，並且測量所得到場的電壓與電流二者的脈衝時間常數和幅度，然後 當重新施加所得到的合成電壓時，控制工具可以修改所得到的合成電壓，以使得在第一電 極板和第二電極板之間實現預定的場強。這同樣可以是優勢，因為可以調整所得到的合成 電壓以實現足以破壞存在於可泵送媒介中的微生物的場強。該裝置的所述控制工具可以控制提及的至少兩個電源中應當串行連接的數量並 且有助於所得到的合成電壓。這意味著，可以通過簡單而有效的方式控制所得到的合成電 壓的幅度。該裝置的所述至少一個腔可以是超壓泵，該超壓泵連接至進口管和排出管，這意 味著，當施加電場時，可以消除腔中存在的空氣的風險。該裝置的所述超壓泵可以是帶有活塞的活塞泵，活塞的上部部分形成電極板之 一。這可以是優勢，因為電極板可以容易地集成至標準泵器件中。該裝置的所述進口管可以配置有輸入閥和/或該裝置的所述排出管可以裝備有 輸出閥，這意味著，通過受控方式控制腔中可泵送媒介的輸入與輸出是可能的。該裝置的至少一個所述腔可以安裝閥，該閥允許氣態媒介通過但阻止液體媒介和 固體媒介通過。這可以是優勢，因為確保當施加電場時沒有空氣存在於腔中是重要的。該裝置的至少所述一個腔可以安裝壓力傳感器。控制工具可以布置成，如果壓力 傳感器沒有記錄下預定的壓力，那麼不建立所述至少兩個電源的串行連接。這同樣暗示著， 確保當施加電場時沒有空氣存在於腔中是可能的。該裝置的所述至少一個腔可以安裝排汙接管和排放閥。這允許，在可泵送媒介暴 露於電場之前或之後，可泵送媒介可以排出或返回。該裝置的至少一個腔或輸入進給管和/或排出管可以安裝/裝備有添加劑連接件 (additive connection)和添加劑閥(additive valve)。這可以是優勢，因為催化劑、鹽或 類似物形式的添加劑可以添加至可泵送媒介。該裝置的第一電極板和該裝置的第二電極板之間的距離在遠離腔的中心點時小於靠近中心點時，這意味著，補償電場的周邊效應是可能的。該裝置的第一電極板和/或該裝置的第二電極板可以包括非傳導區域。所述非傳 導區域在靠近腔的中心點時寬於遠離所述中心點時。這同樣允許，補償電場的周邊效應是 可能的。該裝置的所述至少一個腔可以是超壓泵，所述超壓泵平行連接同樣可以是超壓泵 的至少一個其他腔。這可以是優勢，因為通過簡單方式可以增加容量。 該裝置配置有控制可泵送媒介裝入與排出每個腔的分配工具。這允許，可以實現 可泵送媒介的連續流動。一種將可泵送媒介暴露於電場的方法，其包括步驟用可泵送媒介填充腔，腔具有第一電極板和第二電極板；壓縮可泵送媒介至預定壓力；通過閥將空氣從可泵送媒介排出；在至少兩個電源中產生電壓；在至少兩個提及的電源、第一電極板和第二電極板之間建立串行連接，其中所得 到的合成電壓將可泵送媒介暴露於電場；從可泵送媒介排空所述腔；根據本發明的方法是優勢的，因為通過受控方式將可泵送媒介暴露於電場。填充腔的方法步驟還可以包括將可泵送媒介暴露於壓力下，這允許，從可泵送媒 介排出任何空氣或氣體是可能的。產生電壓和建立串行連接的方法步驟可以按提及的順序實施幾次。這暗示著，通 過簡單方式可以將可泵送媒介暴露於電場幾次。從可泵送媒介排空所述腔的方法步驟還可以包括通過排放閥排出所述媒介。因此 在將可泵送媒介暴露於電場之前或之後，要麼排出可泵送媒介，要麼返回可泵送媒介。該方法的所述至少一個腔可以平行連接至少一個其他類似的腔，並且配置有控制 每個腔裝入與排出可泵送媒介的分配工具，使得至少一個腔總是裝有媒介，而至少一個腔 排空媒介。這允許，可以實現可泵送媒介的連續流動。該裝置的使用可以將可泵送媒介暴露於電場，其中可泵送媒介存在有不健康的微 生物。這可以是優勢，因為可以使可泵送媒介中的微生物失去活性。該裝置的使用可以將可泵送食品暴露於電場。這可以是優勢，因為可以使可泵送 食品中的微生物失去活性。該裝置的使用可以將有害的水、池塘水、養殖水、汙染水、增溼水、飲用水和/或廢 水暴露於電場。該裝置的使用可以將懸浮產品暴露於電場。這可以是優勢，因為可以使汙染土壤 或其他懸浮產品中的微生物失去活性。該裝置的使用還可以將以產氣量為目的的物品，例如淤漁，暴露於電場。這樣的淤 渣材料可能包含必須失去活性以便安全的細菌。根據本發明可以處理的另一物品是石油產 品，例如原油。該裝置的使用可以將用於製藥加工的可泵送製藥材料和/或可泵送原材料暴露 於電場。
該裝置的使用可以聯合可移動的水處理裝備，聯合熱水箱、溼度調節裝備、水池或 水窪。這意味著，可以通過簡單方式消除水傳染被傳染的風險。該裝置的使用可以結合旨在乾淨水的選自但不限於由UV、臭氧以及渦流處理組成 的組的至少一種處理。這意味著，可以通過簡單而有成本效益的方式更有效地進行淨化水處理。從結合附圖與所附專利權利要求的下面的詳細描述中，本發明的其他目的、特徵、 優勢以及描述的實施方式是明顯的。


將參考附圖在下面描述本發明的優選實施方式。圖1是根據本發明的第一實施方式的裝置的示意圖。圖2是根據第一實施方式的電源的示意圖。圖3是示意圖，示出了當根據實施方式的系統實施方法以將可泵送媒介暴露於電 場時的工作模式。圖4是示意圖，示出了根據實施方式腔如何裝備具有變化距離的電極。優選實施 方式的描述圖1中的裝置包括兩個電源100，圖2中更詳細地示出了電源100。此外，該裝置 包括非傳導腔102和控制工具104。腔102裝備有第一電極板106和第二電極板108。當 控制工具104在兩個電源100之間建立串行連接時，在第一電極板106和第二電極板108 之間產生所得到的合成電壓。當所得到的合成電壓在第一電極板106和第二電極板108之 間產生時，所得到的合成電壓將在電極板106、108之間產生電場。所得到的合成電壓從電 源100通過導電體112、114向第一電極板106和第二電極板108提供電壓。因為該裝置的目的是使可泵送媒介能夠暴露於電場以使微生物失去活性，所以重 要的是電極板106、108之間的電場達到恰當的強度。目的是，電場必須達到足以破裂微 生物的細胞膜以使微生物失去活性的強度。因為為了破裂細胞膜，不同微生物的細胞膜 需要不同的場強，所以本發明的實施方式產生的場的範圍為l-30kV/cm，更優選的範圍為 2-10kV/cm。當可泵送媒介暴露於電場時，根據本發明的實施方式，該處理被重複幾次，優選地 1-100次，更優選地5-30次。該處理由引起電場的若干電壓脈衝實施。根據一個實施方式，這些脈衝重複脈衝 頻率的間隔為IHz-IOOkHz或更優選的間隔為0. 5-100kHz。根據一個實施方式，每個脈衝的持續時間優選地為1-100微秒，或更優選的2-10微秒。重要的是認識到，根據本發明完全有可能具有比上述具體的範圍更高的頻率，例 如，當脈衝持續時間為例如約1微秒時，頻率高達1MHz。因此根據本發明的具體實施方式
的 頻率範圍為IHz-IMHz，相比舉例的頻率範圍IHz-IOOkHz。此外，脈衝持續時間可以比上述具體範圍更短，例如短至0. 1微秒甚至更短，這使 得允許頻率超過1MHz。根據本發明的具體實施方式
，脈衝持續時間的範圍為0. 1-100微秒， 相比範圍1-100微秒。
當可泵送媒介被置於電場之下時，可泵送媒介通過輸入閥Vl被放入。在類似的方 式中，可泵送媒介在被置於電場之下後，其將通過輸出閥V2輸出。如果已經被置於電場之下的可泵送媒介因任何原因不能通過輸出閥V2泵出，根 據具體實施方式
，可泵送媒介可以改為通過排放閥V3釋放。排放閥V3具有兩個主要目標。 第一目標是，已經被置於電場之下的可泵送媒介可以被排出並放置在如汙水中或貯水池 中。以這種方式，可能排出部分可泵送媒介，這部分可泵送媒介不管怎樣存在有難以或不可 能處理的特性。排放閥V3的第二主要目標是，位於腔內的可泵送媒介可以返回至未處理可 泵送媒介供給，以重新通過輸入閥V2進入腔102中。當該裝置在開機的過程中被啟動並應 當在施加電場之前與空氣中隔離時，能夠實施這點是特別有用的。為了能夠使該系統與空氣隔離，根據一個實施方式，該系統裝備有通風閥110，通 風閥110允許空氣通過但阻止液體與固體通過。根據一個實施方式，通風閥110還裝備有 壓力傳感器110。壓力傳感器用於測量腔102內部的壓力。通過測量腔102中的壓力，確保 在應用電場之前，所有空氣或其他氣體已經從腔102中抽出。在應用電場之前，確保所有空 氣或氣體已經被壓出腔102是非常重要的，由於使用的場強如此高，使得它們通過空氣或 氣體放電。通過空氣或氣體放電將產生危害物，隨之拱狀物將出現，其又可能引起爆炸。根據一個實施方式，還可能使用排放閥V3作為添加劑閥，通過添加劑閥，催化劑 或鹽形式的添加劑可以添加至可泵送媒介。根據一個實施方式，附加閥聯合腔安裝，所述閥可以用作添加劑閥，通過添加劑 閥，催化劑或鹽形式的添加劑可以添加至可泵送媒介。根據圖1中示出的實施方式，描繪了活塞泵116的泵殼或筒體非傳導腔102。活塞 泵116的活塞118，其表面面向筒體，形成第二電極板108。第一電極板106位於活塞筒體 的相對於活塞118定位的表面上。如此，所得到的合成電壓可以施加在活塞的筒體蓋與頂 部之間，其中電場將出現在位於腔102中的可泵送媒介的上方。活塞泵116的使用使得處 理中的媒介受壓，這將使可泵送媒介中的空氣或氣體通過通風閥110從腔102抽出。應當認識到，本發明還可以通過泵的使用來運用，在泵中密封腔和兩個電極被設 計成柔性插入物，該柔性插入物位於移動活塞與固定壁或反向運動的第二可移動活塞之 間。例如，這可以是類似液袋(infusion bag)或濾筒(disposable cartridge)的泵。在 這種情況下，這些實施方式可以例如包括放置在兩塊移動壁之間的兩塊金屬板。還應當認識到，本發明還可以通過其他類型的泵來運用，優選地往復式泵。圖2詳細示出了圖1中所示的實施方式中的每個電源100。每個電源100包括幾 個組件。電壓轉換器T，在這個實施方式中是變壓器T的形式，為電源的輸出端提供電壓。 二極體D用於調整變壓器T產生的電壓。電阻R調整輸出端上的電壓。電荷儲存器件C，在 這個實施方式中是電容C的形式，當開關工具Sl處在斷開位置時，存儲電荷。還可以使用 幾個電容以調整存儲的電容量或增加電容量。當開關工具Sl關閉時，電容快速放電，因而 在輸出端200處產生電壓脈衝。幅度的可調範圍為230-2000V。開關工具Sl由施加在204處的電流形式的控制信號控制。施加在204處的電流 將依此控制開關工具Si。根據一個實施方式，開關工具Sl是電氣隔離元件。在一個實施方式中，開關工具為光耦合器。通過使用光耦合器器件，在電流施加在204時，可以獲得非常短的響應時間。在本發明的範圍之內，還可以使用其他類型的開關。根據圖2中的實施方式，每個電源還包括控制邏輯206，控制邏輯206被配置來用 於電源中的若干內部功能。控制邏輯206是控制工具104的一部分，控制工具104提供對所 有電源100的控制。藉助於控制邏輯206，控制工具104可以檢測每個電源100內是否存在 故障狀態。所檢測到的故障是組件錯誤、泵錯誤、存在於電源100的輸出200處的電壓、開 關工具Sl中的短路、電容C中的漏電流以及變壓器T的電壓損耗。如果通過控制邏輯206 檢測到故障，那麼開關工具S2沒有關閉，這意味著控制工具104檢測到的故障存在於208 處。當控制邏輯已經檢測到故障狀態存在時，那麼它就不再可能控制開關工具Si。開關工 具S3還作為附加安全措施，其通過控制邏輯206關斷。這意味著即使控制信號存在於控制 工具102的204處，也將不允許開關工具Sl受控。每個電源100的控制邏輯206還檢測是 否壓力傳感器110測量到不夠高的壓力。這是通過210處的測量完成的。太低的壓力還將 導致，開關工具S2將不會關閉以及開關工具S3斷開。應當認識到，當電壓脈衝有效時，如果檢測到故障，同樣的控制邏輯可以用於中斷 正在進行的處理。根據一個實施方式，變壓器T的電源202的輸入端連接至電源電壓，優選地電源電 壓的範圍為50-500V，更優選的範圍為110-230V，最優選的為230V。應當認識到，還可以將變壓器T排除而直接向每個電源100的輸出端200提供合 適的電壓。還應當認識到，每個電源100可以由任何合適的動力源驅動，例如風力發電機和 /或太陽能電池。在圖1中示出的實施方式中，使用的兩個電源100是從圖2中示出的類型中選擇 的。當可泵送媒介暴露於電場時，通過在電極板106、108之間施加電壓，在兩個電源100之 間同步創建串行連接。這通過控制工具104實施，控制工具104產生控制信號，該控制信號 同步控制各自獨立電源100中的開關機構Si。以這種方式產生所得到的合成電壓，其是所 有包含的電源100的電壓的總和。通過同步控制開關機構Si，可以使用簡單便宜的組件，否 則，這些組件將由於電壓上升而被破壞。在可選的實施方式中，不同數量的電源單元100被使用。在另一實施方式中，控制工具104具有測量第一電極板106與第二電極板108之 間的電氣性質的裝置。所測量的電氣性質例如為電阻、阻抗、電容以及電感。通過測量電氣 性質，可以修改所得到的合成電壓以實現電極板106、108之間期望的電場。在另一實施方式中，控制工具104布置成根據第一電極板106與第二電極板108 之間的預定電壓值施加所得到的合成電壓。當這點實施時，控制工具104同步記錄並確定 所得到的合成電場的電壓與電流的時間常數和幅度。然後當重新施加所得到的合成電壓 時，控制工具104調整所得到的合成電壓以實現第一電極板106與第二電極板108之間的 期望(預定)場強。優選地，用於記錄與確定電壓與電流的時間常數和幅度的所得到的合 成電壓比後來施加的所得到的合成電壓低。在其他實施方式中，使用幾個電源100。通過允許控制工具104控制串行連接中所 包含的電源100的數量，因而有助於所得到的合成電壓，通過簡單的方式可以控制所得到 的合成電壓的幅度。通過允許該裝置包含比所需數量的電源100更大數量的電源100以產生足夠幅度的所得到的合成電壓，從而獲得冗餘度。通過這種方式，控制工具104斷開故障 的電源100並連接起初多餘的工作電源100。換句話說，連接備用的電源100。圖3示意性地示出了根據實施方式當裝置將可泵送媒介暴露於電場時裝置的操 作。起初活塞泵116處於靜止位置300。在這個位置，輸入進給閥Vl與輸出進給閥V2(未 示出)關閉。在下一位置302，根據圖3，腔102通過首先開啟輸入進給閥Vl填充，在此之後，活 塞118向下運動。通過這種方式，可泵送媒介被送入腔102當腔被裝滿時，輸入進給閥Vl 再次關閉。在下一階段304，根據圖3，活塞118向上運動，從而腔102中的壓力逐漸增大。當 壓力逐漸增大，最後的氣體和空氣通過通風閥110被壓出。根據一個實施方式，通風閥110裝備有記錄腔中壓力的壓力傳感器110。當壓力達到預定值時，這通過控制工具104(未示出)檢測到。在控制工具檢測到 特定壓力的時刻，允許施加所得到的合成電壓。在用可泵送媒介填充腔的過程中，同步地，通過電源100產生電壓。為了在電極之間施加所得到的合成電壓，控制工具104在電源100之間、第一電極 板106與第二電極板108之間建立串行連接，其中所得到的合成電壓將可泵送媒介暴露於 電場。根據一個實施方式，所得到的合成電壓可以施加期望數量的次數以實現可泵送媒 介的期望處理。在下一步306中，根據圖3，在活塞118向上運動之後，輸出進給閥V2打開。通過 這種方式，腔再次從可泵送媒介排空。在此之後，如果期望處理更多的可泵送媒介，那麼再次重複該程序。圖4示出了可選實施方式，其中第一電極板106與第二電極板108以這樣一種方 式設計，這種方式使得第一電極板106與第二電極板108之間的距離在遠離腔102的中心 點時要小於靠近中心點時。通過以這種方式設計電極106、108，補償了由於電極106、108的 幾何設計而出現的電場的周邊效應。通過如此做，可獲得橫跨腔102的均勻的電場。在另一實施方式中，第一電極板106與第二電極板108配置有非傳導區域，非傳導 區域在靠近腔102的中心點時寬於遠離中心點時。因此，可以補償發生的周邊效應並因此 獲得均勻電場。在本發明的可選實施方式中，可具有幾個用於泵裝可泵送媒介的腔102。通過這種 方式，可以增加該裝置的容量，而不需設計更大的泵單元。在這種情況下，還可以使用兩個 活塞泵116以及其他類型的泵，優選地往復式泵。通過使用多個腔實現的另一優勢是，可以實現通過該裝置的連續流動。為了實現 這個目的，根據一個實施方式，泵以這樣一種方式布置，這種方式使得至少一個腔102總是 裝有可泵送媒介，而另一個腔總是由可泵送媒介排空。在使用活塞泵116的情況下，例如可 通過將活塞泵116的活塞布置在通用曲軸上來實現，類似於多筒內燃機中的活塞。當然，在不偏離本發明的範圍的情況下，其他解決方案也是可能的。例如，上述的 液袋或濾筒的類型是完全可能的。為了有效地使用多個腔102，根據一個實施方式使用分配工具，其在各個腔之間分配可泵送媒介。例如，一個或多個多通道閥(multi-way valve)用於在各個腔102之間分 配可泵送媒介。還可使用其他分配機構。本發明適於在各種可泵送媒介上使用，其中各種可泵送媒介存在有不健康微生物 的風險。本發明完全適於大多數不同質量的乾淨水。當必須淨化各種工藝的有害的水或汙 染水時，本發明適於使微生物失去活性。同樣當在航行過程中，從船的壓載水艙泵進水或泵 出水，或在壓載水艙之間泵進水或泵出水時，適於使用本發明以防止汙染和/或防止涉及 整個海洋和流動水的外來水生生物。類似地，本發明適於將增溼水、灌溉水或飲用水暴露於 電場。因此，提供了實施方式將有害的水、壓艙水、池塘水、養殖水、汙染水、增溼水、飲用水 和/或廢水暴露於電場。同樣當空氣或受脫水影響的產品被加溼時，也適於使用本發明來避免水傳染，如 在加溼設施蔓延的軍團菌。類似地，本發明通過將熱水暴露於電場，避免軍團菌在熱水網絡 蔓延。同樣當淨化水池或水窪中的水時，本發明也適於使用。也可使用本發明淨化飲用水 與廢水。例如，本發明可以是流動水淨化裝置的一部分。這意味著，當需要臨時的水處理能 力時，如在難民營中，可以使用本發明。因此，本發明的實施方式聯合流動水淨化裝置、熱水 供給箱、水池或水窪安裝。當淨化水時，適於將本發明結合其他水淨化技術，如UV、臭氧或渦流處理。因此， 提供實施方式可結合選自但不限於由UV、臭氧和渦流處理組成的組的至少一種處理來淨化 水。本發明另一種適當使用是懸浮產物的淨化，如泥土的懸浮物。因此提供實施方式 將產物的懸浮體暴露於電場中。另一領域的使用是在食品工廠中，其中本發明可以代替傳統的淨化方法或除傳統 的淨化方法之外還使用本發明。當使用本發明時，有問題的食品不需要加熱，這使得食品的 味道、外觀和質感得以保持。此外，當食品不需要加熱時，能量的節省是巨大的。因此，提供 實施方式將可泵送的食品暴露於電場中。另一領域的使用是用於生產沼氣，其中本發明可以代替對淤渣的生物淨化的傳統 處理或除對淤渣的生物淨化的傳統處理之外還使用本發明。當使用本發明時，可以合理控 制發酵處理，原因是淤渣中不期望的細菌被有效地失去活性或殺死。此外，在淤渣材料不需 要加熱時，能量的節省是巨大的。因此，本發明提供實施方式將淤渣暴露於電場中。此外，本發明完全適用於製藥加工中可泵送製藥材料和/或可泵送原材料的殺 菌。鑑於此點，提供一種實施方式將用於製藥加工的可泵送製藥材料和/或可泵送原材料 暴露於電場中。應當認識到，本領域的技術人員可以在許多方面修改上述實施方式並且仍然使用 上面的實施方式中所述的本發明的優勢。因此本發明不限於所述實施方式的範圍，而僅由 所附的專利權利要求限定。
權利要求
1.一種用於將可泵送媒介暴露於電場的裝置，其中所述裝置包括電源(100)，其用於產生電壓，至少一個非傳導腔(102)，其用於泵裝所述可泵送媒介，其中所述至少一個腔(102)配 置有第一電極板(106)和第二電極板(108)，特徵在於，所述裝置包括用於產生電壓的至少兩個電源(100)，其中各個電源(100)包 括電壓轉換器(T)、電荷儲存元件(C)以及開關(Si)；控制工具(104)，其用於控制所述至少兩個電源(100)，其中所述控制工具通過用由所 述控制工具(104)產生的持續時間為0. 1-100微秒的脈衝形式的普通控制信號同步控制 每個電源(100)開關(Si)來在所述至少兩個電源(100)、所述第一電極板(106)和所述 第二電極板(108)中的至少兩個之間建立串行連接，其中在所述第一電極板(106)和所述 第二電極板(108)之間產生所得到的合成電壓，所述所得到的合成電壓在所述第一電極板 (106)和所述第二電極板(108)之間創建電場，其中所述可泵送媒介暴露於所述電場，且其中用於泵裝所述可泵送媒介的所述腔(102)是活塞泵(116)，所述活塞泵(116)具有 活塞(118)，所述活塞(118)的頂面是所述電極板(106)之一，其中所述活塞泵(116)連接 至輸入進給管和輸出進給管。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述脈衝的持續時間為1-100微秒。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的裝置，其中用於泵裝所述可泵送媒介的所述 腔(102)是設計成柔性腔的泵，所述柔性腔包括所述第一電極板(106)和所述第二電極板 (108)，所述柔性腔位於運動活塞與靜止的壁之間或者位於反相工作的兩個運動活塞之間。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中所述柔性腔是液袋或濾筒。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的裝置，其中所述第一電極板(106)和所述第二電 極板(108)之間的電場場強的範圍為l-30kV/cm。
6.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中每個電源(100)提供範圍為230-2000 伏的可調電壓。
7.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述電壓轉換器(T)是變壓器。
8.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述電荷儲存元件(C)是至少一個電容。
9.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述開關(Si)是電氣隔離元件。
10.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述開關(Si)是光耦合器。
11.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述控制工具(104)布置為重複頻 率為IHz-IOOkHz的所述脈衝。
12.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述控制工具(104)在串行連接建 立之前和/或建立過程中檢測每個電源(100)中的故障狀態，其中所述故障狀態選自由組 件錯誤、泵錯誤、所述電源(100)的輸出端的電壓、所述開關(Si)中的短路、所述電荷儲存 元件(C)中的漏電流以及所述電壓轉換器(T)中的電壓損耗所組成的組。
13.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述控制工具(104)測量所述第一 電極板(106)和所述第二電極板(108)之間的電氣性質，包括但不限於電阻、阻抗、電容 以及電感，並且所述控制工具(104)修改所述所得到的合成電壓以便在所述第一電極板 (106)和所述第二電極板(108)之間實現預定的場強。
14.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述控制工具(104)將具有預定值 的所得到的合成電壓施加到所述第一電極板(106)和所述第二電極板(108)之間，並且測 量所得到場的電壓與電流二者的脈衝時間常數和幅度，然後當所得到的合成電壓被再一次 施加時，所述控制工具(104)調整所述所得到的合成電壓，以使得在所述第一電極板(106) 和所述第二電極板(108)之間實現預定的場強。
15.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述控制工具(104)控制所述至少 兩個電源(100)中應當串行連接的數量並且因此有助於所述所得到的合成電壓。
16.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中輸入進給管裝備有輸入進給閥(Vl) 和/或輸出進給管裝備有輸出進給閥(V2)。
17.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述至少一個腔(102)裝備有閥 (110)，所述閥(110)允許氣相媒介通過但是阻止液體或固體媒介通過。
18.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述至少一個腔(102)裝備有壓力 傳感器(110)，其中當通過所述壓力傳感器感知到預定壓力時，所述控制工具(104)實施所 述至少兩個電源(100)的串行連接。
19.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述至少一個腔(102)裝備有排汙 接管和排放閥(V3)。
20.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述至少一個腔(102)或輸入進給 管和/或輸出進給管裝備有添加劑連接件和添加劑閥。
21.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述第一電極板(106)和所述第二 電極板(108)之間的距離在遠離所述腔(102)的中心點時短於靠近所述中心點時。
22.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述第一電極板(106)和/或所述第 二電極板(108)包括非傳導區域，其中所述非傳導區域在靠近所述腔(102)的中心點時寬 於遠離所述中心點時。
23.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述至少一個腔(102)是活塞泵，所 述活塞泵平行連接同樣是活塞泵的至少一個其他腔(102)。
24.根據權利要求22所述的裝置，其裝備有控制每個腔(102)的所述可泵送媒介的泵 入與泵出的分配工具。
25.一種用於將可泵送媒介暴露於電場的方法，其特徵是步驟至少一個非傳導腔(102)，其裝備有第一電極板(106)和第二電極板(108)，並且其由 具有活塞(118)的活塞泵(116)組成，所述活塞(118)的頂部部分是所述第一電極板(106) 之一，其中所述活塞泵(116)連接至輸入進給管和輸出進給管，裝有所述可泵送媒介，其中 所述媒介承受壓力；電壓在至少兩個電源(100)中產生，其中每個電源(100)包括電壓轉換器(T)、電荷儲 存元件(C)以及開關(Si)；控制工具(104)，其用於控制所述至少兩個電源(100)，所述控制工具(104)通過用由 所述控制工具(104)產生的持續時間為1-100微秒的脈衝形式的普通控制信號同步控制 每個電源(100)開關(Si)來在所述至少兩個電源(100)、所述第一電極板(106)和所述 第二電極板(108)中的至少兩個之間建立串行連接，其中在所述第一電極板(106)和所述 第二電極板(108)之間產生所得到的合成電壓，所述所得到的合成電壓在所述第一電極板(106)和所述第二電極板(108)之間創建電場，其中所述可泵送媒介暴露於所述電場，以及所述腔(102)從所述可泵送媒介排空。
26.根據權利要求25所述的方法，其中產生電壓與建立串行連接的步驟按所述順序實 施多次。
27.根據權利要求25-26中任一項所述的方法，其中從所述可泵送媒介排空所述腔 (102)的步驟還包括通過排放閥(V3)提供所述媒介。
28.根據權利要求25-27中任一項所述的方法，其中活塞泵(116)形式的所述至少一個 腔(102)平行連接至少一個其他類似腔(102)，並且其中分配工具控制每個腔的所述可泵 送媒介的泵入與泵出，使得至少一個腔(102)總是裝有所述媒介，而至少一個腔(102)總是 從所述媒介排空。
29.根據權利要求1-24中任一項的裝置的用途，用於將可泵送媒介暴露於電場，所述 可泵送媒介中存在有不健康微生物的風險。
30.根據權利要求1-24中任一項的裝置的用途，用於將可泵送食品暴露於電場。
31.根據權利要求1-24中任一項的裝置的用途，用於將有害的水、壓艙水、池塘水、養 殖水、汙染水、增溼水、飲用水和/或廢水暴露於電場。
32.根據權利要求1-24中任一項的裝置的用途，用於將懸浮產品暴露於電場。
33.根據權利要求1-24中任一項的裝置的用途，用於將以產氣量為目的的物品或原材 料暴露於電場。
34.根據權利要求1-24中任一項的裝置的用途，用於將石油產品暴露於電場。
35.根據權利要求1-24中任一項的裝置的用途，用於將用於製藥加工的可泵送藥材和 /或可泵送物品或原材料暴露於電場。
36.根據權利要求1-24中任一項的裝置的用途，聯合可移動水淨化裝備，聯合熱水供 給箱、溼度調節裝備、水池或水窪。
37.根據權利要求1-24中任一項的裝置的用途，結合選自但不限於由UV、臭氧以及渦 流處理組成的組的至少一種處理來淨化水。
全文摘要
一種用於將可泵送媒介暴露於電場的裝置。該裝置包括至少兩個電源(100)、至少一個非傳導腔(102)、控制工具(104)，其中，至少兩個電源(100)用於產生電壓，至少一個非傳導腔(102)用於泵裝所述可泵送媒介，所述至少一個腔(102)配置有第一電極板(106)和第二電極板(108)，控制工具(104)用於控制所述至少兩個電源(100)。在控制控制工具(104)的過程中，通過同步控制，在所述至少兩個電源(100)、第一電極板(106)和第二電極板(108)中的至少兩個之間建立串行連接。在第一電極板(106)和第二電極板(108)之間產生所得到的合成電壓，其中所得到的合成電壓將在第一電極板(106)和第二電極板(108)之間創建電場。可泵送媒介暴露於電場。還提供了一種將可泵送媒介暴露於電場的方法。
文檔編號C02F1/48GK101998936SQ200980112244
公開日2011年3月30日 申請日期2009年3月30日 優先權日2008年4月7日
發明者帕爾·H·亨裡克森 申請人:Arc阿羅馬珀爾公司