用于控制濕度的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于控制濕度的系統(tǒng)和方法。所述方法可包括：提供被構(gòu)造成用于接收待殺菌的物體的室；將第一水量注入到所述室中；確定因第一注入而導致的所述室中的壓升和壓降；作為所述壓降與所述壓升的比率計算吸收比(AR)；在第一注入之后感測所述室的濕度以確定第一濕度值(RH室)；將所述第一濕度值與預先選擇的濕度值(RH設(shè)定值)進行比較以確定濕度誤差(RH誤差)，其中RH誤差＝RH設(shè)定值?RH室；以及將第二水量注入到所述室中，其中所述第二水量基于所述吸收比(AR)和所述濕度誤差(RH誤差)來計算。所述系統(tǒng)可執(zhí)行所述方法；并且所述系統(tǒng)和所述方法可用在殺菌器中。
【專利說明】
用于控制濕度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開一般涉及用于控制密閉室中的濕度的系統(tǒng)和方法，具體地講，涉及用于用生物殺滅氣體對物體殺菌的系統(tǒng)(例如，殺菌器)和方法，包括用于控制殺菌室中的濕度的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可使用生物殺滅氣體諸如環(huán)氧乙烷，借助殺菌器來對不能承受高壓滅菌溫度的物品殺菌。環(huán)氧乙燒殺菌器具有可放置待殺菌的物品的殺菌室。殺菌室的門可密封，并且操作員可發(fā)起殺菌循環(huán)。要使環(huán)氧乙烷發(fā)揮最大效應，可以適量的濕度來預處理物品；為此，可在殺菌室內(nèi)抽真空(例如，部分真空)，然后可將水釋放到室中。當在室內(nèi)實現(xiàn)了正確的加濕量時，可釋放適當量的環(huán)氧乙烷氣體，并允許所述適當量的環(huán)氧乙烷氣體作用在表面上并被物品吸收一段時間。一旦物品無菌，就可以從室和物品吹掃環(huán)氧乙烷氣體，并且可釋放室門以便能夠卸載物品。
[0003]可能期望在室內(nèi)實現(xiàn)正確的加濕，S卩，在釋放環(huán)氧乙烷氣體之前，以相對較快的速率，理想的是在不對室過度加濕的情況下，進行所述加濕，這可能需要過早排空室和/或破壞整個殺菌循環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一些殺菌系統(tǒng)中，所采用的殺菌(或“生物殺滅”)氣體(例如，環(huán)氧乙烷)可能對濕度傳感器存在有害影響。此類傳感器存在于常規(guī)殺菌器中以便確保已將物品預處理到適當?shù)臐穸人?，從而使環(huán)氧乙烷發(fā)揮其全部效應。濕度通常預調(diào)節(jié)為了使殺菌氣體更有效而存在的任何微生物。因此，各種殺菌標準可能要求在釋放殺菌氣體之如在殺菌室中保持特定的濕度水平(例如，在規(guī)定的時間段內(nèi))。
[0005]由于生物殺滅氣體的反應特性能夠損壞相對精巧的濕度傳感器，從而導致其失效。在發(fā)生這種情況時，設(shè)備可能安全地失效，即，受損的傳感器指示未達到適當?shù)臐穸人?，并且因此，殺菌氣體可能被阻止釋放。然而，失效可能導致對整個方案的不方便的破壞。因此，在一些情況下，可采用保護對生物殺滅氣體的效應敏感的部件(例如，濕度傳感器)的殺菌器設(shè)計。
[000?] 例如，以引用方式并入本文的美國專利5,641,455 (Rosenlund等人)描述了一種包括濕度傳感器和隔離閥的殺菌器，該濕度傳感器在遠離殺菌室或位于殺菌室外部的某個點連接到真空管線，該隔離閥在位于殺菌室與濕度傳感器之間的某個點連接到真空管線。然而，在此類系統(tǒng)中，將室加濕到所需水平可能是緩慢和/或冗長的，因為在加濕循環(huán)期間在不同的時間點進行獨立的濕度測量，其中室中的氣氛樣品被移除并且以與濕度傳感器接觸的方式定位，而不是不斷監(jiān)測室的濕度水平?；跇悠返臐穸?，可確定下次注水的量和/或時間。本公開的系統(tǒng)和方法采用了這樣的控制系統(tǒng)和方法，該控制系統(tǒng)和方法利用室內(nèi)氣氛的恒定壓力監(jiān)測來以比率計量的方式計算下次注水量。本公開的系統(tǒng)和方法可考慮負荷大小(例如，在因負荷吸收所致的室壓降方面)。因此，本公開的系統(tǒng)和方法可在殺菌室內(nèi)更有效地實現(xiàn)和/或保持所需的濕度水平。
[0007]本公開的系統(tǒng)和方法還可擴展成用于基于對室內(nèi)氣氛(S卩，氣體環(huán)境)的壓力測量和濕度測量以比率計量的方式控制密閉室中的相對濕度的非殺菌系統(tǒng)和方法。可采用本公開的系統(tǒng)和方法的一些非殺菌應用或系統(tǒng)包括但不限于培養(yǎng)箱、保險箱、冷藏機、環(huán)境測試室、保濕器、或任何其他合適的應用或系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的一些方面提供用于控制濕度的方法。該方法可包括:提供被構(gòu)造成用于接收待殺菌的物體的室;將第一水量以水蒸汽形式注入到室中；確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲绞抑卸鴮е碌氖抑械膲荷蛪航?；作為壓降與壓升的比率計算吸收比(AR);在注入第一水量之后感測室的濕度以確定第一濕度值(RHn);將第一濕度值與預先選擇的濕度值(RHsa直)進行比較以確定濕度誤差(RH?|)，其中RHsn=RHsef1-RH室;以及，將第二水量以水蒸汽形式注入到所述室中，其中基于吸收比(AR)和濕度誤差(RH健I)計算第二水量。
[0009]本發(fā)明的一些方面提供了用于用生物殺滅氣體對物體殺菌的殺菌器。該殺菌器包括用于接收待殺菌的物體的室，以及生物殺滅氣體控制系統(tǒng)，該生物殺滅氣體控制系統(tǒng)可連接到生物殺滅氣體源，以控制生物殺滅氣體到室中的釋放。該殺菌器還可包括用于操縱室內(nèi)的氣體環(huán)境的濕度控制系統(tǒng)。該濕度控制系統(tǒng)可包括:水控制系統(tǒng)，其可連接到水源以將可選水量注入到室中；壓力傳感器，其與室流體連通以測量室中的壓力；以及濕度傳感器，其與室流體連通或選擇性地流體連通，以感測室中氣體環(huán)境的濕度值(RH室)。濕度控制系統(tǒng)還可包括被構(gòu)造成用于執(zhí)行以下操作的控制器:(i)確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲绞抑卸鴮е碌氖抑械膲航岛蛪荷?ii)作為壓降與壓升的比率計算吸收比(AR); (iii)將濕度值(RH室)與預先選擇的濕度值(RHge值)進行比較以確定濕度誤差(RH?|)，其中RH?|= RHgaf-RH室;以及(iv)基于吸收比(AR)和濕度誤差(RH健I)計算第二水量。
[0010]本公開的一些方面提供了用于操縱室內(nèi)的氣體環(huán)境的濕度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括:水控制系統(tǒng)，其可連接到水源以將可選水量注入到室中；壓力傳感器，其與室流體連通以測量室中的壓力；以及濕度傳感器，其與室流體連通或選擇性地流體連通，以感測室中氣體環(huán)境的濕度值(RH室)。濕度控制系統(tǒng)還可包括被構(gòu)造成用于執(zhí)行以下操作的控制器:(i)確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲绞抑卸鴮е碌氖抑械膲航岛蛪荷?ii)作為壓降與壓升的比率計算吸收比(AR); (iii)將濕度值(RHn)與預先選擇的濕度值(RHm)進行比較以確定濕度誤差(RH?|)，其中RH健I= RHsatRH室;以及(iv)基于吸收比(AR)和濕度誤差(RH健I)確定注入到所述室中的第二水量。
[0011]參考【具體實施方式】和附圖，本公開的其他特征和方面將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0012]圖1為根據(jù)本公開的一個實施方案的殺菌器的示意圖，該殺菌器包括根據(jù)本公開的一個實施方案的濕度控制系統(tǒng)。
[0013]圖2為根據(jù)本公開的一個實施方案的總殺菌過程的流程圖，其中該總殺菌過程包括加濕。
[0014]圖3A至圖3C示出了根據(jù)本公開的一個實施方案的總加濕過程的流程圖，包括圖4、
5、6A和6B中表示的濕度控制方法。
[0015]圖4為表示根據(jù)本公開的一個實施方案的濕度控制方法的控制圖。
[0016]圖5為表示圖4的濕度控制方法的流程圖。
[0017]圖6A和6B示出了進一步表示圖4和5中所表示的濕度控制方法的時序圖。
【具體實施方式】
[0018]在詳細解釋本發(fā)明的任何實施方案之前，應當了解，本發(fā)明在其應用中不僅限于下文描述內(nèi)容中提及或下文附圖中示出的構(gòu)造細節(jié)和部件布置方式。本發(fā)明容許其他實施方案，也容許以各種方式實施或執(zhí)行。另外，應當了解，本文使用的措詞和術(shù)語是用于說明目的而不應被視為限制性的。本文使用“包括”、“包含”或“具有”及它們的變型形式意在涵蓋其后所列出的項目及它們的等同形式以及附加項目。除非另外說明或限定，否則術(shù)語“連接”和“耦接”及其變型以廣義的方式使用并且既涵蓋直接的連接和耦接又涵蓋間接的連接和耦接。應當理解，可采用其他的實施方案，并且可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下作出結(jié)構(gòu)變化或邏輯變化。
[0019]本公開一般涉及用于控制密閉室中的所關(guān)注氣體量的系統(tǒng)和方法，具體地講涉及用于(例如，作為用生物殺滅氣體對物體殺菌的方法的一部分)控制密閉環(huán)境中的濕度的系統(tǒng)和方法。最具體地講，本公開涉及利用殺滅氣體對物體進行殺菌的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法包括用于控制殺菌室內(nèi)濕度的系統(tǒng)和方法。
[0020]—般來講，本公開的系統(tǒng)和方法包括在將氣體(例如，蒸汽形式的水)注入到室中期間和之后測量室壓力。此類壓力測量可用于定義室中存在的負荷的壓力比(例如，吸收比)特征，該壓力比特征可用于計算吸收系數(shù)。壓力比和/或吸收系數(shù)然后可作為輸入結(jié)合到控制算法中，該控制算法用于確定要注入的后續(xù)氣體量(例如，體積)以實現(xiàn)或保持該氣體的規(guī)定設(shè)定值。壓力比和/或吸收系數(shù)還可用作用于確定下次質(zhì)詢(例如，濕度測量)發(fā)生的速率的算法的輸入。
[0021]壓力比和/或吸收系數(shù)可通常用于表示和考慮室中存在的負荷?！柏摵伞蓖ǔＪ侵副粯?gòu)造成用于定位在室內(nèi)使得負荷可在室內(nèi)調(diào)節(jié)的一個或多個物體。例如，就殺菌系統(tǒng)和方法而言，術(shù)語“負荷”是指在室中定位并殺菌的一個或多個物體。
[0022]本公開的系統(tǒng)和方法能夠動態(tài)地調(diào)節(jié)用于將氣體遞送到室中以實現(xiàn)給定負荷的過程，例如加濕過程。例如，本公開的系統(tǒng)和方法可大體上提供相對較小的初始注入以確定負荷響應，該負荷響應將因每個負荷、每個室、每個系統(tǒng)等而異。通常可通過在初始和后續(xù)注入期間和之后計算壓力比以確定吸收比(AR)和/或吸收系數(shù)(AC)，來表征和考慮負荷響應，所述吸收比和/或吸收系數(shù)的計算將在下文更詳細地描述。一般來講，較小或較少的吸濕負荷將具有較小的AR和AC(S卩，將吸收得更少)，這由在吸收時間(S卩，在氣體注入之后)期間的平穩(wěn)壓力或甚至稍微上升的壓力指示。另一方面，較大或較多的吸濕負荷將通常具有較大的AR和AC，這由在吸收時間期間的通常逐漸減小的壓降指示。
[0023]本公開的系統(tǒng)和方法中使用的各種參數(shù)可基于AR和/或AC來調(diào)整或調(diào)節(jié)。例如，在為了實現(xiàn)氣體的所需水平(例如，設(shè)定值)的斜坡上升階段期間，可基于因一次或多次先前注入(例如，緊鄰的在先注入)得到的AR和/或AC(例如，與該AR和/或AC成比例地)計算用于下次注入的氣體的注入時間(即，注入量)。此外，在室已達到所需水平并且處于保持階段之后，可基于從一個或多個先前注入(例如，緊鄰的先前注入)所得的AR和/或AC計算吸收時間(即，用于負荷位于室內(nèi)以吸收氣體的允許時間量)。
[0024]通常是實情并且可為本公開的系統(tǒng)和方法的有用目標的是，當AR接近零(或者AC接近I，在下文中相對于圖5、6A和6B對公式進行了描述)時，負荷物體相對于室內(nèi)部的濕度環(huán)境處于均衡狀態(tài)。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，AR(和/或AC)可用于加速室和負荷(S卩，室+負荷)斂聚成可接受的穩(wěn)定目標濕度。
[0025]如上所述，本公開的系統(tǒng)和方法可分別用在用于用例如生物殺滅氣體對物體負荷殺菌的殺菌器和殺菌方法中。圖1示意性地示出了根據(jù)本公開的一個實施方案的殺菌器100，該殺菌器包括根據(jù)本公開的一個實施方案的濕度控制系統(tǒng)101A、101B。
[0026]如圖所示，殺菌器100包括用于保持待殺菌的物體負荷105的殺菌室102。室102包括能夠接收待殺菌的物品(即，負荷105)的體積。
[0027]殺菌器100可包括用于操縱室102內(nèi)的氣體環(huán)境的總控制系統(tǒng)104(其可包括下文更詳細地描述的控制器155、以及殺菌器100的附加控制系統(tǒng))。室102可包括門(未示出)，門可打開以從室102裝載或卸載負荷105。室102還可包括(例如，與門一起使用的)一個或多個密封件，所述密封件用于在室102內(nèi)提供氣密環(huán)境，而且用于如下所討論的控制系統(tǒng)104的端口。
[0028]在一些實施方案中，可能必須在引入生物殺滅氣體之前預熱室102。在一些實施方案中，可將一個或多個加熱器103以與室102熱連通的方式定位。例如，如圖1所示，在一些實施方案中，加熱器103可圍繞室102。
[0029]在一些實施方案中，例如在將環(huán)氧乙烷氣體用作生物殺滅氣體的實施方案中，作為在引入生物殺滅氣體之前的預處理，可能必須使待殺菌的物體經(jīng)受大量的局部真空(或空氣去除)，以便確保氣體完全滲透。這可由真空控制系統(tǒng)106來實現(xiàn)。真空控制系統(tǒng)106經(jīng)由一個或多個端口，諸如端口 108和109，與室102流體連通或選擇性地流體連通。當需要在室102中抽真空時，啟動真空栗閥110，該真空栗閥允許來自空氣源112的加壓的空氣通過歧管114流到文丘里管116。盡管示出了文丘里管系統(tǒng)，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應該認識到真空栗可作為另一種選擇來抽真空，并應當理解，文丘里管系統(tǒng)僅以舉例的方式示出。在操作文丘里管116時，在管線118上抽真空，并且室102中的氣體經(jīng)由端口 108抽出。分支管線122也通過端口 109連接到室102。來自文丘里管116的廢氣通過管線123載送離開，并通過廢氣出口 125載送到適當?shù)奈廴局卫碓O(shè)備。
[0030]分支管線122中的氣體由一個或多個濕度傳感器124監(jiān)測。經(jīng)過濕度傳感器124的氣流基于第一進氣閥126(例如，濕度傳感器隔離閥)和第二進氣閥128(例如，濕度傳感器止回閥)的狀態(tài)來調(diào)節(jié)，該第一進氣閥和第二進氣閥統(tǒng)稱為相對濕度(RH)進樣閥126、128，或“RH 進樣閥”126、128。
[0031]在一些實施方案中，例如在將環(huán)氧乙烷氣體用作生物殺滅氣體的實施方案中，在引入生物殺滅氣體之前，還可能必須以適量的濕度來預調(diào)節(jié)負荷105。為此，殺菌器100包括濕度控制系統(tǒng)，該濕度控制系統(tǒng)在圖1中被示出為包括兩個部分1lA和101B。具體地講，濕度控制系統(tǒng)1IA、1IB可包括:水控制系統(tǒng)130，其用于將可選水量注入到室102中；一個或多個壓力傳感器133(為簡便起見，示出和描述了一個壓力傳感器)，所述一個或多個壓力傳感器與室102流體連通以測量室102中的壓力;一個或多個濕度傳感器124(為簡便起見，示出和描述了一個濕度傳感器)，所述一個或多個濕度傳感器經(jīng)由RH進樣閥126、128與室102流體連通或選擇性地流體連通，以感測室102中氣體環(huán)境的濕度值(RH室)；以及控制器155。在一些實施方案中，真空控制系統(tǒng)106還可被視為形成濕度控制系統(tǒng)101A、1lB的一部分。
[0032]控制器155可被構(gòu)造成用于從壓力傳感器133和濕度傳感器124采集數(shù)據(jù)(例如，在允許數(shù)據(jù)采集的各種延遲的同時)，并使用該數(shù)據(jù)來(i)基于在注水期間和之后室102中經(jīng)歷的壓降和壓升來計算負荷105的吸收比(AR)(例如，并最終計算吸收系數(shù)(AC))，(ii)基于是否已經(jīng)實現(xiàn)所需濕度設(shè)定值(RH_)來計算濕度誤差(RH健|)，以及(iii)基于吸收比(AR)(例如，以及吸收系數(shù)(AC)和誤差(RHmi))計算下次要注入到室102中的水量。
[0033]一般來講，控制器155可以是合適的電子裝置，例如，可編程邏輯控制器(“PLC”)、微處理器、個人計算機(“PC”)、和/或其他工業(yè)/個人計算裝置。因此，控制器155可包括軟件和硬件兩種部件，并且旨在更廣泛地涵蓋此種部件的組合。此外，如圖1中的虛線所表示，控制器155可經(jīng)由有線或無線連接的任意組合連接到濕度控制系統(tǒng)101A、1lB的任何其他部件(或殺菌器100的其他部件)。
[0034]如上所述，在一些實施方案中，殺菌氣體可能對濕度傳感器124有害。因此，濕度傳感器可定位在室102外部的歧管(或“RH歧管”)127中，其中第一RH進樣閥126 (例如，電磁閥)定位成將濕度傳感器124隔離成不與室102流體連通(S卩，第一RH進樣閥126通常被關(guān)閉)。如上所述，濕度傳感器124可定位在第一RH進樣閥126與第二RH進樣閥128 (例如，電磁閥)之間，該第二 RH進樣閥可用作RH排放閥并且可通常被關(guān)閉。第二 RH進樣閥128可定位在濕度傳感器124與真空控制系統(tǒng)106的文丘里管116(或其他真空栗系統(tǒng))之間，如圖1所示。
[0035]為了在加濕階段期間對室102的濕度取樣，兩個RH進樣閥126、128都可打開，并且真空控制系統(tǒng)被啟動(例如，真空栗閥110打開并且文丘里管116工作)以通過歧管127抽送室空氣。
[0036]空氣的相對濕度(RH)水平取決于溫度。在38°C下，RH校正為大約3.2%RH/°C，而在55°C下，RH校正為大約2.6%RH/°C。濕度傳感器處測得的溫度以及室溫度可用來校正在加濕階段期間測得的濕度水平。
[0037]常規(guī)加濕或濕度控制方法不預測吸收到室102內(nèi)部的負荷105中的水量，其中所述水量可能取決于負荷105的尺寸和內(nèi)容物而相差較大，這繼而可導致濕度控制的不穩(wěn)定。濕度控制的這種不穩(wěn)定可能至少部分地歸因于例如在僅采用濕度傳感器(諸如圖1所示的濕度傳感器124)來控制濕度的系統(tǒng)中準確感測室102濕度水平時的時間延遲。在濕度傳感器124為遠程(如圖1所示)的實施方案中，時間延遲可能甚至更大，因為它包括濕度傳感器124的響應時間(例如，包括對室102內(nèi)的氣體環(huán)境取樣的時間)。遠程濕度傳感器124可影響過程的可控性，因為在提取室102的氣體環(huán)境的樣品時，濕度仍在改變。因此，本發(fā)明的發(fā)明人開發(fā)了在第一注水被注入時準確估計第一注水的影響以便確定后續(xù)注入的最佳注入量的濕度控制系統(tǒng)和方法。在這種情況下，無偏估計可從控制的內(nèi)部狀態(tài)產(chǎn)生(即，負荷105吸收水的能力)。
[0038]濕度控制系統(tǒng)的兩個部分10IA和10IB在圖1中僅以圖示和舉例的方式被示出為位于室102的相對側(cè)上，但應當理解，并非必須如此。
[0039]繼續(xù)參考圖1所示的水控制系統(tǒng)130，水131(例如，蒸餾水)可存儲在水容器132中，該水容器具有排氣管134以允許排出水容器132中的水131，并且該水容器還具有注入端口136。在已于室102中抽真空并且將真空保持了適當時間之后，然后可將水(例如，以蒸汽的形式)引入到室102中，并且可打開注水閥138(例如，電磁閥)。僅以舉例的方式，如圖所示，注水閥138可由控制器155控制。來自水容器132的水131然后通過管線(或“供水路徑”)137流入到加熱器(或“散熱器”、或“蒸發(fā)歧管”)139中，所述水在該加熱器中加熱以形成水蒸汽(即，蒸汽)135。水蒸汽(即，蒸汽)135經(jīng)由端口 140進入室102。
[0040]在水蒸汽135進入室102并且被允許接觸負荷105時，所述水蒸汽可至少部分地被負荷105吸收。可提供吸收時間或延遲以允許足夠的時間來進行水蒸汽135的負荷吸收。然后可以打開RH進樣閥，并且可以通過分支管線122將少量真空抽送經(jīng)過濕度傳感器124，該濕度傳感器監(jiān)測室102中的物體的濕度歷史記錄。下文將參考圖4、5、6A和6B更詳細地描述用于實現(xiàn)和保持所需濕度水平的濕度控制方法的其他方面。
[0041]—般來講，將水注入到室102中依賴于室(通常160mbar)與室外部環(huán)境壓力(例如，在明尼蘇達州圣保羅市為980mbar)之間的壓力差。為了將水從環(huán)境壓力水容器132中抽送并以水蒸汽135的形式注入到室102中，可將加熱器139加熱至所需的蒸發(fā)溫度(例如，在室內(nèi)的壓力為160毫巴(mBar)時，為95°C)。管線137中的注水閥138用于控制將水蒸汽注入到室102中的時長，從而控制遞送到加熱器139中的水量(例如，體積)，并最終控制注入到室102中的水蒸汽135的量(例如，體積)。
[0042]流經(jīng)加熱器139的水的蒸發(fā)可使加熱器139冷卻。出于這一原因，可能重要的是，不過度延長給定循環(huán)的最大注入時間，以避免將加熱器139冷卻至將液態(tài)水注入到室102中并且注入到正被殺菌的負荷105上的某個點。
[0043]盡管圖1的殺菌器100的水控制系統(tǒng)130依賴于由真空控制系統(tǒng)106抽真空以執(zhí)行注入，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到，可以采用其他類型的注入，包括由外部遞送裝置提供的注入，所述外部遞送裝置諸如栗、注射器或適用于注入受控量的其他裝置。
[0044]在物體準備好釋放生物殺滅氣體時，可關(guān)閉RH進樣閥126、128以保護易受損的濕度傳感器124免于與生物殺滅氣體接觸。在適當?shù)蒯尫帕松餁鐨怏w時，可采用生物殺滅氣體控制系統(tǒng)141來確保這種釋放安全完成，如美國專利5，641，455(R0senlund等人)中所述。生物殺滅氣體可容納在生物殺滅氣體源142諸如接收器(例如，密封筒或罐)中，該生物殺滅氣體源可定位在室102內(nèi)。在需要釋放生物殺滅氣體時，可發(fā)起一系列事件，以刺穿或以其他方式打開生物殺滅氣體源142。所需量的生物殺滅氣體然后通過管線144流入到加熱器139中，所述生物殺滅氣體在該加熱器中加熱以確保其處于氣態(tài)。然后生物殺滅氣體可如圖所示經(jīng)由與水蒸汽135相同的端口 140進入室102，但并非必須如此。
[0045]在將負荷105暴露至生物殺滅氣體之后，可能必須將氣體從室102以及從負荷105去除，并且可能必須沖洗室102并使其通氣，如下文更詳細地描述。為了完成沖洗，殺菌器100可采用真空控制系統(tǒng)106。為了完成通氣，殺菌器100可包括可結(jié)合真空控制系統(tǒng)106使用的進氣控制系統(tǒng)143。在已于室102中抽真空之后，可打開空氣閥145以允許(例如，通過將環(huán)境空氣抽送通過過濾器或過濾系統(tǒng)而提供的)經(jīng)過濾的空氣流動通過管線147(任選地通過加熱器139)并經(jīng)由與水蒸汽135和生物殺滅氣體相同的端口 140進入室102。雖然進氣被示出為經(jīng)由端口 140進入室102，但應當理解，可將獨立的端口用于這些目的。
[0046]結(jié)合以上描述所述的各個激發(fā)事件的時間可由控制器155控制。因此，在一些實施方案中，控制器155可被視為形成殺菌器100和/或濕度控制系統(tǒng)101A、101B的一部分，或者控制器155可被視為這樣的獨立部件，該部件用于控制屬于殺菌器100(作為整體)以及濕度控制系統(tǒng)101A、1lB中的一者或兩者的多個動作或事件。
[0047]圖2示出了示例性總殺菌過程或循環(huán)10的流程圖，其中示出了相對于殺菌過程10的其他階段何時執(zhí)行加濕。如圖2所示，加濕階段20是多階段殺菌過程10的單個組成部分，其可通過控制器155控制。現(xiàn)在將參考圖1的殺菌器100對殺菌過程10加以描述。
[0048]圖2的殺菌過程10的前四個階段被稱為殺菌過程10的“調(diào)節(jié)階段”12。調(diào)節(jié)階段的目的在于確保在將氣體(即，殺菌氣體)注入到室中之前，待殺菌的負荷105處于目標溫度、壓力和相對濕度(RH)水平。殺菌過程10的后五個階段被稱為殺菌過程10的“氣體階段”14。
[0049]第一預熱階段15將圖1的室102加熱至殺菌目標溫度。用于達到目標溫度的允許的時間量受到限制以確保加熱器103正確工作。如果室102未在規(guī)定量的時間內(nèi)達到目標循環(huán)溫度，則報告錯誤并且終止過程10。同樣在該預熱階段，對用于對室102抽真空的真空控制系統(tǒng)106進行檢查以確保文丘里管116可以將空氣從室102去除并且室102可保持恒定壓力。這些檢查并非加熱室102所必需的，但可以在該早期階段執(zhí)行以避免稍后在過程10中出現(xiàn)因故障部件導致的失效。在離開預熱階段之后，在殺菌過程10的其余階段中，將室溫度控制到目標溫度。
[0050]殺菌過程10還可包括空氣去除階段16?？諝馊コA段16可使用真空控制系統(tǒng)106來對室102抽真空(例如，將空氣從中去除)。用于達到目標循環(huán)壓力的允許的時間量受到限制以確保殺菌器100以預期效率工作。如果室102未在規(guī)定量的時間內(nèi)達到目標循環(huán)壓力，則報告錯誤并且終止過程10。
[0051]殺菌過程10還可包括室測試階段18。室測試階段18負責通過檢查泄漏來測試室102的完整性，如果在室102中存在氣體，則所述泄漏可能是有害的。將室102置于與氣體注入之前相同的狀態(tài)，并針對規(guī)定量的時間監(jiān)測壓力。如果室泄漏速率(mbar/sec)大于允許的最大量，則報告錯誤并且終止過程10。
[0052]如上所述，殺菌過程10還可包括加濕階段20。加濕階段20通常劃分為兩個程序:相對濕度(RH)斜坡上升和RH保持。RH斜坡上升負責將室102中的RH增大到目標或設(shè)定值RH水平(RHg趙)。冊保持負責將目標RH水平(RHg趣)保持規(guī)定量的時間以確保負荷105具有足夠的時間來吸收水蒸汽。加濕階段20包括本公開的濕度控制方法，其將參見圖3A-3C在下文進行更具體的描述。
[0053]殺菌過程10還可包括生物殺滅氣體注入階段22。生物殺滅氣體注入階段22可包括鎖定和/或密封室102并且刺穿或以其他方式打開容納殺菌氣體的生物殺滅氣體源142。如上所述，來自生物殺滅氣體源142的氣體流動通過加熱至適當溫度(例如，在一些實施方案中，對于環(huán)氧乙烷為95°C)的加熱器139以確保氣體在進入室102時蒸發(fā)。一般來講，室102中的壓力將由于殺菌氣體的注入而增大。
[0054]殺菌過程10還可包括生物殺滅氣體暴露階段24。在將生物殺滅氣體釋放到室102中之后，生物殺滅氣體暴露階段24可保持室102關(guān)閉(例如，密封)，并且可允許負荷105向殺菌氣體暴露為確保負荷將被殺菌所需的時間量。
[0055]殺菌過程10還可包括生物殺滅氣體去除階段26。生物殺滅氣體去除階段26通過使用真空控制系統(tǒng)106再次將室102抽真空到用于給定殺菌循環(huán)的目標壓力，來去除室102中未被負荷105吸收的生物殺滅氣體。由于因?qū)⒕鷼怏w注入到室102中所導致的壓力增大，因此氣體去除之前的室壓力將高于目標壓力。
[0056]殺菌過程10還可包括沖洗階段28。沖洗階段28再次使用真空控制系統(tǒng)106并且(例如，周期性地)打開空氣閥152以允許(例如，可被過濾的)外部空氣進入室102從而將殺菌氣體從負荷105去除。將空氣閥152的打開/關(guān)閉循環(huán)執(zhí)行規(guī)定的循環(huán)量。在完成這些循環(huán)時，沖洗階段28還可包括鎖定通氣(例如，如果室102的門在殺菌氣體注入之前鎖定)。在鎖定通氣中，文丘里管116可打開，并且空氣閥152可打開以允許(例如，可被過濾的)外部空氣連續(xù)流入到室102中，同時允許室空氣連續(xù)流出?？稍跒榱舜_保操作員安全地將負荷105從室102去除所需的時間量內(nèi)執(zhí)行鎖定通氣。在沖洗階段28結(jié)束時，室102可在其門未鎖定的情況下保持關(guān)閉。
[0057]殺菌過程10還可包括通氣階段30。通氣階段30在沖洗階段28停止(S卩，文丘里管116打開，并且空氣閥152打開)的情況下繼續(xù)進行，不同的是現(xiàn)在可以打開室門。通氣階段30的持續(xù)時間可由用戶配置并且可取決于被殺菌的負荷、政府法規(guī)以及其他因素。
[0058]加濕階段20具體內(nèi)容將參見圖3A、3B、和3C進行更具體的描述。如圖所示，加濕階段20包括加熱階段40(參見圖3A)、加濕斜坡上升階段或模式42(參見圖3A和3B)、以及加濕保持階段或模式44(參見圖3C)。加熱階段40包括用于確保室溫度控制和散熱器(例如，加熱器139)溫度控制被打開的第一步驟52。第二步驟56檢查散熱器是否處于其所需溫度。如果不是，則過程前進至步驟54。步驟54檢查散熱器是否已超時。如果不是，則過程返回至步驟56。如果是，則報告指示“散熱器超時”的錯誤55，并且停止加濕。如果在步驟56中散熱器處于其所需溫度，則過程前進至初始化步驟58。在該步驟處，真空控制系統(tǒng)106關(guān)閉(即，“真空關(guān)閉”)，用于注入水的水控制系統(tǒng)130關(guān)閉(S卩，“注水關(guān)閉”)，RH進樣閥126、128關(guān)閉(SP，“RH電磁閥關(guān)閉”)，并且進氣控制系統(tǒng)143關(guān)閉且空氣閥145關(guān)閉(S卩，“排氣關(guān)閉”)。
[0059]過程然后前進至加濕斜坡上升階段42。在第一步驟62處，將室102內(nèi)的濕度水平(RH室)與預先確定的設(shè)定值濕度(RH-)進行比較。如果RH室達到或高于RHm，則過程前進至加濕保持階段44(參見圖3C)。如果RHa未達到或高于RHsaS(S卩，低于RH_)，則過程前進至步驟64以檢查加濕是否超時(例如，由于濕度傳感器124、水控制系統(tǒng)130、真空控制系統(tǒng)106等中任一者的故障導致)。如果加濕超時，則報告指示“加濕超時”的錯誤65，并且停止加濕。如果加濕未超時，則過程前進至濕度控制方法或程序66，該濕度控制方法或程序通常包括注水、負荷105吸收水的時間、以及濕度測量。下文參考圖4、5、6A和6B更詳細地描述了本公開的濕度控制方法。
[0060]在步驟68處，再次檢查加濕超時。如果加濕超時，則報告指示“加濕超時”的錯誤67，并且停止加濕。如果加濕未超時，則過程前進至步驟72以檢查是否在濕度控制方法66期間注入了水。
[0061]如果在濕度控制方法66期間注入了水，則過程前進至回收過程73。具體地講，過程前進至步驟74以檢查散熱器(S卩，加熱器139)是否處于其所需溫度。如果不是，則過程前進至步驟76以檢查散熱器是否已超時。如果是，則報告指示“散熱器超時”的錯誤75，并且停止加濕。如果散熱器處于其所需溫度，則過程循環(huán)回到加濕斜坡上升階段42( S卩，到步驟62，參見圖3A)的開始以檢查RH室現(xiàn)在是否達到或超過RHi_，等等。
[0062]如果水在濕度控制方法66期間未被注入，則該過程循環(huán)回到加濕斜坡上升階段42(即，到步驟62，參見圖3A)的開始以檢查RH室現(xiàn)在是否達到或超過RHg趣，等等。
[0063]如圖3C所示，如果RH室達到或超過RH.，則過程前進至加濕保持階段44。在RH室達到或超過RHsefi之后，將室102在該濕度水平下保持預先確定的保持時間，例如以確保濕度的正確負荷吸收。例如，在一些實施方案中，該保持時間為約30分鐘。
[0064]在步驟82處，將時鐘時間與保持時間進行比較。如果保持時間結(jié)束，則加濕階段20完成。殺菌過程10(例如，如果在殺菌器的殺菌過程期間采用了加濕)然后可前進至氣體注入階段22(參見圖2)。
[0065]如果保持時間尚未結(jié)束，則過程前進至用于加濕保持的濕度控制方法84(該方法可與濕度控制方法66是相同或基本上相同的控制方法)。過程然后前進至步驟86以檢查是否在濕度控制方法84期間注入了水。
[0066]如果在濕度控制方法84期間注入了水，則過程前進至回收過程83，該回收過程類似于斜坡上升階段42期間的回收過程73。具體地講，過程前進至步驟88以檢查散熱器(SP，加熱器139)是否處于其所需溫度。如果不是，則過程前進至步驟90以檢查散熱器是否已超時。如果是，則報告指示“散熱器超時”的錯誤85，并且停止加濕。如果散熱器處于其所需溫度，則過程循環(huán)回到加濕保持階段44(8卩，到步驟82)的開始以檢查保持時間是否結(jié)束。
[0067]如果在濕度控制方法84期間未注入水，則過程循環(huán)回到加濕保持階段44(8卩，到步驟82)的開始以檢查保持時間是否結(jié)束，等等。
[0068]現(xiàn)在將相對于圖4更詳細地描述濕度控制方法(S卩，在圖3A至圖3C所示的加濕階段20的步驟66和84中所使用的濕度控制方法)。圖4以控制回路圖150的形式示出了本公開的濕度控制方法，其中輸入151為室102的所需濕度水平(RHgsffi)，輸出152為受控的RH。
[0069]在一些實施方案中，RHg趙可在10%RH到90%RH的范圍內(nèi)，在一些實施方案中，在20 % RH到80 % RH的范圍內(nèi)，并且在一些實施方案中，在40 % RH到60 % RH的范圍內(nèi)。
[0070]一般來講，濕度控制方法包括:將水蒸汽注入到室102中(由圖4中的附圖標號153表示)；允許負荷105有時間吸收水蒸汽；以及然后測量室102(由圖4中的附圖標號154表示)中存在的相對濕度(RH)水平。測量室102中存在的RH水平，從而提供然后形成求和運算172輸入146的RH室的值并且提供RH?|的輸出173，即RH健I= RHg^RH室。因此，注入時間計算基于(例如，前一次注水之后的)室RH測量、(例如，由壓力傳感器133在例如前一次注水期間和之后感測的)壓力測量、以及任選地(例如，為比例增益常數(shù)形式的)室溫度。
[0071]—般來講，可將可為常數(shù)的第一水量注入到室102中，并且可例如基于得自前一次注水的數(shù)據(jù)計算要注入的后續(xù)水量。這在圖4中由以附圖標號156識別的“I注入延遲”表示。
[0072]在初始注入期間或之后，可(例如，使用圖1的壓力傳感器133)進行壓力測量以確定因所注入的第一水量導致的壓升(P升)和壓降(P降)。這由圖4中的附圖標號157表示。這些附加的壓力測量用于估計注水對室102中相對濕度的效果并從而在濕度控制方法中充當觀察因素或估計因素。具體地講，在圖4的控制圖中示出了“吸收估計因素”158。
[0073]如上所述，吸收比(AR)可作為壓降(P降)與壓升(P升)的比率來計算，如由附圖標號148所表示?？捎嬎慊贏R的吸收系數(shù)(AC)(下面詳述了公式)，如由圖4中的附圖標號159所表示。如上所述，RH測量(S卩，得出RH室的RH測量)用于基于是否已實現(xiàn)所需濕度設(shè)定值(RHsat)來確定濕度誤差(RH健I)，即RH?|= RHsaf-RHa,如由求和運算172、其輸入151和146以及其輸出173所表示。然后可基于吸收系數(shù)(AC)計算要注入的下一水量(例如，注入時間tax或注水閥138打開的時間)，該吸收系數(shù)基于吸收比(AR)和濕度誤差(RH?|)。這由圖4中的附圖標號160表示。然后注入算得的水量，參見圖4中的項目153，等等。
[0074]在濕度控制方法中使用內(nèi)部狀態(tài)觀察因素的優(yōu)點在于，該內(nèi)部狀態(tài)觀察因素可用于調(diào)節(jié)控制增益(即，注水器)。此外，這是不偏的估計，因為它不受室構(gòu)型中的變化的影響，所述變化諸如負荷105所占據(jù)的體積、或(例如，注入的)溫度。
[0075 ]濕度控制方法的另外的細節(jié)在圖5、6A和6B中示出。上文所述的圖3A至圖3C示出了濕度控制方法何時被加濕階段20使用。圖5示出了針對濕度控制方法的詳細流程圖180。因此，對于加濕斜坡上升階段42(參見圖3B)的濕度控制方法66以及加濕保持階段44(參見圖3C)的濕度控制方法84，圖5的流程圖可插入到圖3A至圖3C的總加濕階段20中。圖6A和圖6B分別示出了用于濕度控制方法的時序圖190A和190B。
[0076]一般來講，在加濕階段20開始(S卩，在加濕斜坡上升階段42，參見圖3A)時，室102中的RH水平是未知的。它在這時通常較低(例如，為O % RH到15% RH)，因為室空氣在先前的空氣去除階段16(參見圖2)中已排空。為了確保在將水蒸汽注入到室102中之前RH水平是已知的，本公開的濕度控制方法的第一程序通常不執(zhí)行注入。
[0077]在斜坡上升開始時不注入的結(jié)果是，沒有用于計算注入時間的壓力數(shù)據(jù)。出于這一原因，注入時間(tax)，或者注水閥138為了加濕斜坡上升階段42的第一注水而打開的時長，是已確定為安全的恒定值，與室102的狀態(tài)無關(guān)。
[0078]因此，第一程序通常不執(zhí)行注入;接下來，通常注入第一固定水量(例如，注水閥138打開持續(xù)固定的注入時間(t注人))；并且接下來，注入第二算得的水量(例如，注水閥138打開持續(xù)算得的注入時間() ο這為每個負荷提供了定制的濕度控制方法。
[0079]單個濕度控制程序或循環(huán)通常如下地進行:
[0080]1.程序開始，開始對室壓力取樣(S卩，在時間t。)，參見圖5的步驟161。
[0081 ] 2.計算進水閥138的注入時間t注人，參見圖5的步驟162以及圖4的項目157、159和160；
[0082]a.如果這是斜坡上升中的第一注入，則將注入時間設(shè)定為預設(shè)恒定值。在一些實施方案中，恒定注入時間可在約5到約1000毫秒(msec)的范圍內(nèi)，在一些實施方案中，可在約50到約500msec的范圍內(nèi)，并且在一些實施方案中，可在約100到約300msec的范圍內(nèi)。
[0083]b.否則，基于來自前一程序的壓力測量和濕度測量計算注入時間，其中:
[0084]丹是在將水蒸汽注入到室102中之前的室壓力；以及
[0085]P2是在將水蒸汽注入到室中之后檢測到的最大室壓力；
[0086]P3是to加上X分鐘內(nèi)的平均室壓力。該X分鐘延遲也是允許的最少負荷吸收時間，并且在一些實施方案中，可為大約2分鐘。
[0087]使用這三個壓力值，作為壓降(P降)與壓升(P升)的比率(S卩，P降/P升)計算吸收比(AR)，其中P降=P2-P3并且P升=P2-P1:
[0088]AR=(P2-P3)/(P2-Pi)
[0089]AR對于非吸收性負荷將傾向于為負，而對于吸收性負荷將傾向于為正。參見圖6A，在非吸收性負荷中，壓力曲線將示出為從P2增加至p3。因此，圖6A和6B所示的注入循環(huán)屬于吸收性負荷，因為壓力曲線被示出為從P2降低至P3并且因此具有正P降。
[0090]基于AR計算吸收系數(shù)(AC):
[0091]AC=I+(Pari^*AR),
[0092]其中PARif溢是比例增益常數(shù)，該比例增益常數(shù)例如用于基于(例如，給定殺菌循環(huán)的)目標室溫度來調(diào)整吸收比(AR)。在一些實施方案中，PARi|溢可在從約0.1到約10的范圍內(nèi)，在一些實施方案中，可在從約I到約10的范圍內(nèi)，在一些實施方案中，可在從約2到約8的范圍內(nèi)，在一些實施方案中，可在從約4到約6的范圍內(nèi)，并且在一些實施方案中，可為約5。
[0093]使用AC和濕度誤差(RH誤差)來計算下次注水的注入時間(S卩，注水閥138打開的時間):
[0094]RHi連=RHgSf1-RH室
[0095 ]P雕*AC*RHi連，其中
[0096]Piim是比例增益常數(shù)，該比例增益常數(shù)例如用于基于殺菌循環(huán)的目標室溫度來調(diào)整室濕度誤差(RH?!)。在一些實施方案中，可在從約I到約100的范圍內(nèi)，在一些實施方案中，可在約10到約100的范圍內(nèi)，在一些實施方案中，可在約25到約100的范圍內(nèi)，并且在一些實施方案中，可在從約50到約100的范圍內(nèi)。
[0097]將訪狄設(shè)定為大于零且小于時間上限以避免將過多的水蒸汽注入到室102中。
[0098]基于上文所示的計算，注入時間(tg入)在壓力上是比率計量的。由于相對濕度與壓力直接相關(guān)，因此本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在使用此類吸收觀察因素(參見圖4中的吸收估計因素158)來估計加濕階段20的內(nèi)部狀態(tài)時可實現(xiàn)改善的加濕控制和效率。
[0099]3.將注水閥138打開tax時間量，參見圖5的步驟163以及圖4的項目153。注水通常導致室102中的壓升，然后在負荷105(如果存在的話)吸收了至少一部分水蒸汽時產(chǎn)生壓降。
[0100]4.計算負荷吸收時間參見圖5的步驟164:
[0101]a.如果在加濕斜坡上升階段42(參見圖3A和3B)中，則將負荷吸收時間t哪c設(shè)定為恒定值。在一些實施方案中，恒定的負荷吸收時間可在從約100到約200秒的范圍內(nèi)，并且在一些實施方案中，可在從約120到約180秒的范圍內(nèi)。
[0102]b.如果在加濕保持階段44(參見圖3C)中，則使用AC來調(diào)整負荷吸收時間:
[0103]1:卩嫩=1:獻__/^，其中
[0104]表示最大吸收時間，其為可針對具體應用預設(shè)的恒定值。在一些實施方案中可在從約100秒到約1000秒的范圍內(nèi)，在一些實施方案中，可在從約120秒到約1000秒的范圍內(nèi)，在一些實施方案中，可在從約200秒到約1000秒的范圍內(nèi)，并且在一些實施方案中，可為約360秒。
[0105]將t吸收設(shè)定為大于零(S卩，使得負荷沒有足夠的時間來吸收水)且小于時間上限(即，以確保在加濕保持階段44期間可執(zhí)行多個注入和測量RH程序)。
[0106]5.等待tn激時間量，參見圖5的步驟165。
[0107]6.打開真空發(fā)生器，參見圖5的步驟166。
[0108]7.打開RH進樣閥126、128，參見圖5的步驟167。在一些實施方案中，在閥門126和128的打開之間可存在稍微的延遲或遲延。例如，在一些實施方案中，可稍在第二RH進樣閥128打開之前打開第一 RH進樣閥126。
[0109]8.對RH取樣，參見圖5的步驟168以及圖4的項目154。即，如上所述，通過分支管線122和歧管127將來自室102內(nèi)的氣體環(huán)境樣品抽送到樣品與濕度傳感器124接觸以感測樣品濕度的位置。這種布置僅以舉例的方式示出，并且應當理解，在一些實施方案中，濕度傳感器124相反可以與室102持續(xù)流體連通的方式定位或者可直接定位在室102內(nèi)。
[0110]9.關(guān)閉RH進樣閥126、128，參見圖5的步驟169。類似于打開RH進樣閥126、128，在一些實施方案中，在閥門126和128中每一者的關(guān)閉之間可存在稍微的延遲或遲延。
[0111]10.關(guān)閉真空發(fā)生器，參見圖5的步驟170。例如，對于圖1的殺菌器100，這將包括接通真空栗閥110和文丘里管116。
[0112]如圖4的控制圖150所示，然后可針對后續(xù)注水重復濕度控制方法，S卩，以將第二水量注入到室102中、將第三水量注入到室102中，等等，如圖3A和3B的加濕斜坡上升階段42中的線69以及圖3C的加濕保持階段44的線89進一步所示。即，可重復上述步驟以導致新的注水直至加濕完成，即直至RH?釀已達到并且保持了預先確定的保持時間(參見圖3C的步驟82)。
[0113]11.在過程完成時，停止收集室壓力數(shù)據(jù)，參見圖5的步驟171。
[0114]如從上述循環(huán)可見，可將第一水量注入到室102中，并且然后可測量來自該第一注水的壓力測量結(jié)果和濕度測量結(jié)果;可計算吸收比(AR);可計算吸收系數(shù)(AC);可計算濕度誤差(RH?|);并且可使用這些值來計算第二水注入的注入時間。也就是說，注入室102中的第二水量(例如，以水蒸汽的形式)與吸收系數(shù)(AC)和濕度誤差(RH誤?)成比例。可對第三注水等等重復該循環(huán)。在一些實施方案中，如圖3Α至圖3C所示，可在加濕斜坡上升階段(例如，圖3Α和3Β的階段42)期間重復該循環(huán)直至RH室達到或超過RHg趣，這之后，加濕階段可過渡至可保持所需保持時段的加濕保持階段(例如，圖3C的階段44)。
[0115]繼續(xù)參見圖6Α和6Β，表示了單個注水循環(huán)。圖6Α和6Β沿同一 X軸線對齊，該χ軸線表示時間(B卩，單位為分鐘)。圖6Α表示了室102的針對注水循環(huán)的壓力和RH測量。如圖所示，P1在于t。執(zhí)行注水之前獲取(S卩，在注水閥138打開之前一一參見圖6B的第一條線)。圖6B中的“注水閥打開”線表示在注水循環(huán)期間注水閥138打開的示例性時長。注水時間可被定義為“注水閥打開”線中所示的階梯曲線的寬度(即，χ分量)。
[0116]如通過比較圖6B和圖6A的第一條線所進一步示出，注水導致室102中的壓升，并且壓力？2處的壓力峰值導致等于P2-P1的壓升(P升)。朽在圖6A中被進一步示出為是在等于P1W上X分鐘的時間點處的壓力。在圖6A和6B所示的注入循環(huán)中，X設(shè)定為大約2分鐘。如上所述，該注入循環(huán)的壓降(P降;即，P2-P3)為正，表示吸收性負荷。壓降(P降)通常與負荷大小成比例。
[0117]圖6A中的相對濕度線示出了注入循環(huán)的第一部分的恒定濕度。這僅是舉例，因為在使用圖1的殺菌器100的情況下，濕度測量通過將樣品從室102去除來進行。因此，相對濕度根據(jù)“樣品和保持”過程來測量。因此，針對圖6A的循環(huán)的第一部分所示的恒定值(例如，約23%RH)表示在圖6A和6B所示給定注入循環(huán)的前一注入循環(huán)中測得的相對濕度。
[0118]如上所述，在注入之后，將允許負荷105對注入的水吸收持續(xù)負荷吸收時間(t哪O。如果注水循環(huán)在加濕斜坡上升期間，則這個值將為恒定值，如果注水循環(huán)在加濕保持期間，則這個值將為基于AC的計算值。在經(jīng)過了負荷吸收時間之后，將打開真空發(fā)生器(參見圖5的步驟166;例如，打開真空栗閥110和文丘里管116)，如圖6B的第二條(“文丘里管打開”)線所示。然后，濕度可被感測到(例如，在RH進樣閥126、128打開時，通過RH傳感器124)，如圖6B的第三條線(“RH進樣閥打開”)所示。。如這條線進一步所示，RH進樣閥剛好在關(guān)閉真空發(fā)生器(同樣參見圖5的步驟169和170)之前關(guān)閉。
[0119]如圖6A所示，相對濕度線基于濕度傳感器(例如，濕度傳感器124)感測的濕度而增加。然后將新的相對濕度值RH室(例如，在圖6A中為大約30 % RH)與所需濕度水平(RHg趙)進行比較，以確定濕度誤差(RH健I)，如上所述。如果RH?|已達到或超過RH_，則加濕切換成加濕保持模式(參見圖3C的加濕保持階段44)，否則加濕保持在加濕斜坡上升模式(參見圖3A和3B的加濕斜坡上升階段42)中。在室中的濕度(RH室)首次達到或超過RHg趣之后，可發(fā)起加濕保持階段44。
[0120]本文所公開的濕度控制系統(tǒng)和方法大體上相對于圖1的殺菌器100以及相對于殺菌過程(例如，圖2的殺菌方法10)僅以舉例的方式描述。然而，應當理解，濕度控制系統(tǒng)和方法相反可分別與其他殺菌器構(gòu)型和殺菌過程一起使用。此外，如上所述，本公開的濕度控制系統(tǒng)和方法還可用在非殺菌系統(tǒng)、裝置和過程中。
[0121]下述實施方案旨在舉例說明本公開而非進行限制。
[0122]實施方案
[0123]1.—種用于控制濕度的方法，該方法包括:
[0124]提供被構(gòu)造成用于接收待殺菌的物體的室；
[0125]將第一水量以水蒸汽形式注入到室中；
[0126]確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲绞抑卸鴮е碌氖抑械膲荷蛪航担?br>[0127]作為壓降與壓升的比率計算吸收比(AR);
[0128]在注入第一水量之后感測室的濕度以確定第一濕度值(RH室)；
[0129]將第一濕度值與預先選擇的濕度值(RHM)進行比較以確定濕度誤差(RH?!)，其中 RHi^= RHggft-RHs ；以及
[0130]將第二水量以水蒸汽的形式注入室中，其中基于吸收比(AR)和濕度誤差(RH誤差)計算第二水量。
[0131]2.根據(jù)實施方案I所述的方法，其中RHg趣在從20%到80%相對濕度的范圍內(nèi)。
[0132]3.根據(jù)實施方案I或2所述的方法，還包括將待殺菌的物體負荷定位在室內(nèi)并密封室。
[0133]4.根據(jù)實施方案3所述的方法，其中將待殺菌的物體負荷定位在室內(nèi)并密封室發(fā)生在將第一水量注入到室中之前。
[0134]5.根據(jù)實施方案I至4中任一項所述的方法，還包括在將第一水量注入到室中之前在室內(nèi)抽真空。
[0135]6.根據(jù)實施方案I至5中任一項所述的方法，還包括在將第一水量注入到室中之前將室加熱到預先確定的溫度。
[0136]7.根據(jù)實施方案I至6中任一項所述的方法，還包括計算吸收系數(shù)(AC)，其中AC=I+ (Pa_*AR)，其中ΡΑ_是比例增益常數(shù)，并且其中第二水量基于吸收系數(shù)(AC)和濕度誤差(Rtte)來計算。
[0137]8.根據(jù)實施方案7所述的方法，其中比例增益常數(shù)(Par^)在從約0.1到約10的范圍內(nèi)。
[0138]9.根據(jù)實施方案7或8所述的方法，其中第二水量與吸收系數(shù)(AC)和濕度誤差(RH鍵I)成比例。
[0139]10.根據(jù)實施方案I至9中任一項所述的方法，其中將第一水量或第二水量以水蒸汽形式注入到室中包括將注水閥打開持續(xù)注入時間(。
[0140]11.根據(jù)實施方案10所述的方法，其中注入時間(tftO是恒定值。[0141 ] 12.根據(jù)實施方案11所述的方法，其中注入時間(t注人)在從5毫秒到1000毫秒的范圍內(nèi)。
[0142] 13.根據(jù)實施方案1所述的方法，其中tax= P撤|*AC*RH誤差，其中是用于調(diào)整濕度誤差(RH健I)的比例增益常數(shù)。
[0143 ] 14.根據(jù)實施方案13所述的方法，其中比例增益常數(shù)(Pitffi)在從約I到約100的范圍內(nèi)。
[0144]15.根據(jù)實施方案1-14中任一項所述的方法，還包括在注入第一水量之后且在感測室的濕度之前等待負荷吸收時間
[0145]16.根據(jù)實施方案15所述的方法，其中負荷吸收時間(tKfe)是恒定值。
[0146]17.根據(jù)實施方案15所述的方法，還包括:
[0147]計算吸收系數(shù)(AC)，其中AC= 1 + (Pa_|*AR)，其中Par讎是用于調(diào)整AR的比例增益常數(shù);以及
[0148]根據(jù)tngfe=tft?Ms]/AC來計算負荷吸收時間tngfe，其中tg*卿是表示最大負荷吸收時間的常數(shù)。
[0149]18.根據(jù)實施方案17所述的方法，其中最大負荷吸收時間在從120秒到1000秒的范圍內(nèi)。
[0150]19.根據(jù)實施方案I至18中任一項所述的方法，還包括:
[0151]提供與室流體連通的壓力傳感器;以及
[0152]使用壓力傳感器來確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲绞抑卸鴮е碌氖抑械膲荷蛪航怠?br>[0153]20.根據(jù)實施方案I至19中任一項所述的方法，還包括:
[0154]提供與室通過閥門選擇性地流體連通的濕度傳感器；以及
[0155]打開閥門以在感測室的濕度之前提供濕度傳感器與室之間的流體連通。
[0156]21.根據(jù)實施方案20所述的方法，其中濕度傳感器定位在濕度歧管中，并且其中閥門定位在室與濕度歧管之間。
[0157]22.根據(jù)實施方案21所述的方法，其中閥門是第一閥門，并且該方法還包括:
[0158]提供定位在濕度歧管與真空控制系統(tǒng)之間的第二閥門，其中打開閥門以在感測室的濕度之前提供濕度傳感器與室之間的流體連通包括打開第一閥門和第二閥門以將室內(nèi)的一部分氣體環(huán)境抽送到濕度歧管中；以及
[0159]關(guān)閉第一閥門和第二閥門。
[0160]23.根據(jù)實施方案22所述的方法，其中關(guān)閉第一閥門和第二閥門發(fā)生在將第二水量注入到室中之前。
[0161]24.根據(jù)實施方案I至23中任一項所述的方法，還包括:
[0162]確定因?qū)⒌诙孔⑷氲绞抑卸鴮е碌氖抑械牡诙荷偷诙航担?br>[0163]作為第二壓降與第二壓升的比率計算第二吸收比(AR2);
[0164]在注入第二水量之后感測室的濕度以確定第二濕度值(RH室2);
[0165]將第二濕度值與預先選擇的濕度值(RH設(shè)定值)進行比較以確定第二濕度誤差(RH健I2)，其中RH健I2 = RHg^RH室2 ；以及
[0166]將第三水量以水蒸汽形式注入到室中，其中第三水量基于第二吸收比(AR2)和第二濕度誤差(RH健|2)來計算。
[0167]25.根據(jù)實施方案I至24中任一項所述的方法，還包括在室內(nèi)釋放生物殺滅氣體。
[0168]26.—種用于用生物殺滅氣體對物體殺菌的殺菌器，該殺菌器包括:
[0169]用于接收待殺菌的物體的室；
[0170]生物殺滅氣體控制系統(tǒng)，其能夠連接到生物殺滅氣體源，以控制生物殺滅氣體到室中的釋放；以及
[0171]用于操縱室內(nèi)的氣體環(huán)境的濕度控制系統(tǒng)，該濕度控制系統(tǒng)包括:
[0172]水控制系統(tǒng)，其能夠連接到水源以將可選水量注入到室中；
[0173]壓力傳感器，其與室流體連通以測量室中的壓力；
[0174]濕度傳感器，其與室流體連通或選擇性地流體連通，以感測室中氣體環(huán)境的濕度值(RHn);以及
[0175]控制器，其被構(gòu)造成用于:
[0176]確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲绞抑卸鴮е碌氖抑械膲航岛蛪荷?br>[0177]作為壓降與壓升的比率計算吸收比(AR);
[0178]將濕度值(RHn)與預先選擇的濕度值(RH_)進行比較以確定濕度誤差(RH健I)，其中 RHi^= RHggft-RHs ；以及
[0179]基于吸收比(AR)和濕度誤差(RHM)確定注入到室中的第二水量。
[0180]27.—種用于操縱室內(nèi)的氣體環(huán)境的濕度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0181]水控制系統(tǒng)，其能夠連接到水源以將可選水量注入到室中；
[0182]壓力傳感器，其與室流體連通以測量室中的壓力；
[0183]濕度傳感器，其與室流體連通或選擇性地流體連通，以感測室中氣體環(huán)境的濕度值(RHn);以及
[0184]控制器，其被構(gòu)造成用于:
[0185]確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲绞抑卸鴮е碌氖抑械膲航岛蛪荷?br>[0186]作為壓降與壓升的比率計算吸收比(AR);
[0187]將濕度值(RHn)與預先選擇的濕度值(RH_)進行比較以確定濕度誤差(RH健I)，其中 RHi^= RHggft-RHs ；以及
[0188]基于吸收比(AR)和濕度誤差(RHM)確定要注入到室中的第二水量。
[0189]28.根據(jù)實施方案26所述的殺菌器，其中濕度控制系統(tǒng)還包括真空控制系統(tǒng)，該真空控制系統(tǒng)包括用于排空室的真空源以及與室流體連通的真空管線。
[0190]29.根據(jù)實施方案27所述的系統(tǒng)，還包括真空控制系統(tǒng)，該真空控制系統(tǒng)包括用于排空室的真空源以及與室流體連通的真空管線。
[0191]30.根據(jù)實施方案26或28所述的殺菌器或者根據(jù)實施方案27或29所述的系統(tǒng)，其中第二水量還基于吸收系數(shù)(AC)，其中AC=1 + (Par1|溢*AR)，其中Parii溢是用于調(diào)整AR的比例增益常數(shù)，并且其中第二水量基于吸收系數(shù)(AC)和濕度誤差(RH健I)來計算。
[0192]31.根據(jù)實施方案26、28或30所述的殺菌器或者根據(jù)實施方案27、29或30所述的系統(tǒng)，其中水控制系統(tǒng)被構(gòu)造成用于通過將注水閥打開持續(xù)注入時間(t注人)來將可選水量注入到室中。
[0193]32.根據(jù)實施方案31所述的殺菌器或系統(tǒng)，其中注入時間(tftO是恒定值。
[0194]33.根據(jù)實施方案31所述的殺菌器或系統(tǒng)，其中注入時間(t注人)=PJt^AORH8H,其中Pitffi是用于調(diào)整濕度誤差(RH健I)的比例增益常數(shù)。
[0195]34.根據(jù)實施方案26、28以及30至33中任一項所述的殺菌器或者根據(jù)實施方案27以及29至33中任一項所述的系統(tǒng)，其中濕度值為第一濕度值，并且其中濕度傳感器被進一步構(gòu)造成用于感測室中氣體環(huán)境的第二濕度值。
[0196]35.根據(jù)實施方案34所述的殺菌器或系統(tǒng)，其中控制器被進一步構(gòu)造成用于:
[0197]確定因?qū)⒌诙孔⑷氲绞抑卸鴮е碌氖抑械牡诙荷偷诙航担?br>[0198]作為第二壓降與第二壓升的比率計算第二吸收比(AR2);
[0199]在注入第二水量之后感測室的濕度以確定第二濕度值(RH室2);
[0200]將第二濕度值(RHii2)與預先選擇的濕度值(RH_)進行比較以確定第二濕度誤差(RH健I2)，其中RH健I2 = RHg^RH室2 ；以及
[0201]基于第二吸收比(AR2)和第二濕度誤差(RH健|2)確定要注入到室中的第三水量。
[0202]上文所述和附圖所示實施方案僅以舉例的方式呈現(xiàn)，而非旨在作為對本發(fā)明的概念和原理的限制。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，在不脫離本公開的實質(zhì)和范圍的情況下可對元素及其構(gòu)造和布置方式作出各種改變。
[0203]本文所引用的所有參考文獻和公布全文均明確地以引用方式并入本公開。
[0204]以下權(quán)利要求書陳述了本公開的各種特征和方面。
【主權(quán)項】
1.一種用于控制濕度的方法，所述方法包括: 提供被構(gòu)造成用于接收待殺菌的物體的室； 將第一水量以水蒸汽形式注入到所述室中； 確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲剿鍪抑卸鴮е碌乃鍪抑械膲荷蛪航担? 作為所述壓降與所述壓升的比率計算吸收比(AR); 在注入第一水量之后感測所述室的濕度以確定第一濕度值(RH室)； 將所述第一濕度值與預先選擇的濕度值(RH_)進行比較以確定濕度誤差(RH?|)，其中 RHi^= RHggft-RHs ；以及 將第二水量以水蒸汽形式注入到所述室中，其中所述第二水量基于所述吸收比(AR)和所述濕度誤差(RH健I)來計算。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將待殺菌的物體負荷定位在所述室內(nèi)并且密封所述室。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括在將第一水量注入到所述室中之前在所述室內(nèi)抽真空。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，還包括在將第一水量注入到所述室中之前將所述室加熱到預先確定的溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，還包括計算吸收系數(shù)(AC)，其中AC=I+(Pa_*AR)，其中PA_是比例增益常數(shù)，并且其中所述第二水量基于所述吸收系數(shù)(AC)和所述濕度誤差(RH健I)來計算。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二水量與所述吸收系數(shù)(AC)和所述濕度誤差(RH健I)成比例。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中將第一水量或第二水量以水蒸汽形式注入到所述室中包括將注水閥打開持續(xù)注入時間。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述注入時間(tii)是恒定值。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述注入時間(tax)= Piim* AORH誤?，其中PiISffi是用于調(diào)整所述濕度誤差(RH健I)的比例增益常數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，還包括在注入第一水量之后以及感測所述室的濕度之前等待負荷吸收時間11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述負荷吸收時間(twc)是恒定值。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 計算吸收系數(shù)(AC)，其中AC = I + (PARitffl^AR)，其中PARitfc^用于調(diào)整AR的比例增益常數(shù)；以及 根據(jù)tngfe= tg*?|MBVAC來計算所述負荷吸收時間tngfe，其中tgMiWfg]是表示最大負荷吸收時間的常數(shù)。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，還包括: 提供與所述室流體連通的壓力傳感器；以及 使用所述壓力傳感器來確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲剿鍪抑卸鴮е碌乃鍪抑械膲荷蛪航怠?4.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，還包括: 提供與所述室通過閥門選擇性地流體連通的濕度傳感器；以及打開所述閥門以在感測所述室的所述濕度之前提供所述濕度傳感器與所述室之間的流體連通。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述濕度傳感器定位在濕度歧管中，并且其中所述閥門定位在所述室與所述濕度歧管之間。16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法，還包括: 確定因?qū)⒌诙孔⑷氲剿鍪抑卸鴮е碌乃鍪抑械牡诙荷偷诙航担? 作為所述第二壓降與所述第二壓升的比率計算第二吸收比(AR2); 在注入第二水量之后感測所述室的濕度以確定第二濕度值(RH室2); 將所述第二濕度值與預先選擇的濕度值(RH設(shè)定值)進行比較以確定第二濕度誤差(RH健I2)，其中RH健I2 = RHg^RH室2 ；以及 將第三水量以水蒸汽形式注入到所述室中，其中所述第三水量基于所述第二吸收比(AR2)和所述第二濕度誤差(RH繼)來計算。17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的方法，還包括在所述室內(nèi)釋放生物殺滅氣體。18.—種用于用生物殺滅氣體對物體殺菌的殺菌器，所述殺菌器包括: 用于接收待殺菌的物體的室； 生物殺滅氣體控制系統(tǒng)，所述生物殺滅氣體控制系統(tǒng)能夠連接到生物殺滅氣體源，以控制生物殺滅氣體到所述室中的釋放;以及 用于操縱所述室內(nèi)的氣體環(huán)境的濕度控制系統(tǒng)，所述濕度控制系統(tǒng)包括: 水控制系統(tǒng)，所述水控制系統(tǒng)能夠連接到水源以將可選水量注入到所述室中； 壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述室流體連通以測量所述室中的壓力； 濕度傳感器，所述濕度傳感器與所述室流體連通或選擇性地流體連通，以感測所述室中所述氣體環(huán)境的濕度值(RH室)；以及控制器，所述控制器被構(gòu)造成用于: 確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲剿鍪抑卸鴮е碌乃鍪抑械膲航岛蛪荷? 作為所述壓降與所述壓升的比率計算吸收比(AR); 將所述濕度值(RH室)與預先選擇的濕度值(RHge值)進行比較，以確定濕度誤差(RH?|)，其中RH健I= RHg^RH室，以及 基于所述吸收比(AR)和所述濕度誤差(RH健I)確定要注入到所述室中的第二水量。19.一種用于操縱室內(nèi)的氣體環(huán)境的濕度控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 水控制系統(tǒng)，所述水控制系統(tǒng)能夠連接到水源以將可選水量注入到所述室中； 壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述室流體連通以測量所述室中的壓力； 濕度傳感器，所述濕度傳感器與所述室流體連通或選擇性地流體連通，以感測所述室中所述氣體環(huán)境的濕度值(RH室)；以及控制器，所述控制器被構(gòu)造成用于: 確定因?qū)⒌谝凰孔⑷氲剿鍪抑卸鴮е碌乃鍪抑械膲航岛蛪荷? 作為所述壓降與所述壓升的比率計算吸收比(AR); 將所述濕度值(RHn)與預先選擇的濕度值(RHm)進行比較以確定濕度誤差(RH?|)，其中 RHi^= RHggft-RHs ；以及基于所述吸收比(AR)和所述濕度誤差(RH健I)確定要注入到所述室中的第二水量。
【文檔編號】A61L101/38GK106062652SQ201480068865
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年12月11日
【發(fā)明人】杰伊·R·戈茨, 舍曼·L·巴茨, 巴里·W·羅博萊
【申請人】3M創(chuàng)新有限公司