電源裝置的制造方法
【專利摘要】特別用于滅菌裝置的電源裝置(10)包括至少一個(gè)電子組件(22)，其特征在于，所述電子組件(22)中的至少一個(gè)至少部分地覆蓋有固態(tài)絕緣層(40)，其中所述固態(tài)絕緣層(40)適于提供電絕緣。
【專利說(shuō)明】
電源裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電源裝置，特別是用于滅菌裝置的電源裝置;涉及一種滅菌裝置，特別是用于包裝材料的滅菌裝置;并且涉及一種電子組件，特別是涉及用于所述電源裝置的電壓倍增器。
【背景技術(shù)】
[0002]電子束照射已被認(rèn)為是用于滅菌目的的有前途的替代方案，對(duì)此涉及過(guò)氧化氫的濕化學(xué)一直為傳統(tǒng)的技術(shù)平臺(tái)。電子束照射提供對(duì)于例如包裝材料提供充分的滅菌，消除在例如包裝機(jī)內(nèi)的濕化學(xué)的負(fù)面影響。在這種背景下，電源裝置對(duì)于提供用于操作一個(gè)或多個(gè)電子束發(fā)射器的高電壓而言是必需的。然而，產(chǎn)生高電壓涉及例如在電源裝置的殼體內(nèi)創(chuàng)建電暈和弧線的問(wèn)題。特別是，必需分別尋找方案來(lái)電絕緣在電源裝置內(nèi)部的電子系統(tǒng)的電子組件或部分。已知的絕緣技術(shù)一般是沉重的或者需要太多原料和供應(yīng)。在這種背景下，特別是，在電源裝置可能被布置在可移動(dòng)的機(jī)構(gòu)的情況下必須考慮電源裝置的重量。此外，已知的絕緣技術(shù)通常不適合于包裝工業(yè)的要求。例如，包括有害材料或其可能會(huì)損壞或污染必需滅菌的材料(諸如，用于食品、液體或藥物的包裝材料)的絕緣技術(shù)不適用于這樣的環(huán)境中。
[0003]因此，需要提供一種電源裝置，特別是用于滅菌裝置的電源裝置;需要提供一種滅菌裝置，特別是提供用于包裝材料的滅菌裝置;和提供一種電子組件，特別是電壓倍增器，其與改進(jìn)的電絕緣屬性組合來(lái)保持低重量和高的成本效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)?zhí)岢隽烁鶕?jù)權(quán)利要求1的電源裝置、根據(jù)權(quán)利要求12的滅菌裝置和根據(jù)權(quán)利要求13的電子組件，所有的這些提供了較低重量，具有改進(jìn)的電絕緣性能。本發(fā)明的實(shí)施方式的額外優(yōu)點(diǎn)和特征在從屬權(quán)利要求中被限定。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，一種電源裝置，特別是用于滅菌裝置的電源裝置，包括至少一個(gè)電子組件，其特征在于，所述電子組件中的至少一個(gè)被至少部分地覆蓋有固態(tài)絕緣層，其中該固態(tài)絕緣層適于提供電絕緣。通常，電源裝置包括適于提供高輸出電壓的電子系統(tǒng)，其中，所述電子系統(tǒng)包括多個(gè)電子組件，其中，所述電子組件中的至少一個(gè)被至少部分地覆蓋有固態(tài)絕緣層。便利地，電子系統(tǒng)包括功率電子組件、高壓組件和控制系統(tǒng)組件。
[0006]術(shù)語(yǔ)“高壓組件”指的是能夠創(chuàng)建高電勢(shì)或(參考地電勢(shì)的情況下的)高電壓、在該高電勢(shì)或(參考地電勢(shì)的情況下的)高電壓下操作或者處理該高電勢(shì)或(參考地電勢(shì)的情況下的)高電壓的離散或集成的組件。功率電子組件指的是包括用于電力的控制和轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子的組件。
[0007]術(shù)語(yǔ)“絕緣”指的是兩個(gè)元件之間的導(dǎo)電性分離。絕緣體或隔離器在其規(guī)范內(nèi)使用時(shí)是基本上非導(dǎo)電性元件或材料，其能夠使導(dǎo)電元件彼此電分離。絕緣層包括或包含具有非常高介電強(qiáng)度的材料，從而減少泄漏或雜散電流、電暈或弧的風(fēng)險(xiǎn)。
[0008]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，不同組件被布置在殼體的不同腔室內(nèi)。這意味著，殼體包括第一腔室和至少一個(gè)第二腔室，其中所述功率電子組件和控制系統(tǒng)組件位于例如第二腔室內(nèi)，并且其中所述高壓組件布置在例如第一腔室內(nèi)。這允許在殼體(特別是第一腔室)的壁和/或在殼體的壁內(nèi)特定使用適當(dāng)?shù)慕^緣屏蔽。
[0009]電源裝置可經(jīng)由連接到殼體的高壓輸出連接器而分別被連接到或可連接到電子束發(fā)射器?？商娲?，一個(gè)以上的電子束發(fā)射器也可以連接到一個(gè)電源裝置。電子束發(fā)射器(或至少一個(gè))和電源裝置的組合被稱為滅菌裝置。一般地，連接是一種形式和/或一種壓配連接。電子束發(fā)射器包括用于沿路徑發(fā)射電荷載體(如電子)的電子發(fā)生器。電子發(fā)生器通常封閉在密封的真空室中。真空室是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式設(shè)置有電子出射窗。此外，電子發(fā)生器包括陰極殼體和長(zhǎng)絲。
[0010]在使用時(shí)，通過(guò)加熱長(zhǎng)絲產(chǎn)生電子束。在電流被通過(guò)長(zhǎng)絲設(shè)置時(shí)，長(zhǎng)絲的電阻導(dǎo)致長(zhǎng)絲被加熱到2.000 °C左右的溫度。此加熱導(dǎo)致長(zhǎng)絲發(fā)射電子云。電子借由陰極殼體和電子出射窗之間的高電勢(shì)差而朝向電子出口窗加速。接著，電子路徑通過(guò)電子出射窗繼續(xù)朝向目標(biāo)區(qū)域(例如必需被滅菌的包裝材料的部分)。高電勢(shì)差被稱為電壓。它是通過(guò)連接陰極殼體和長(zhǎng)絲到提供高輸出電勢(shì)的電源裝置并且通過(guò)連接真空室與地電勢(shì)來(lái)創(chuàng)建。
[0011]當(dāng)然也可以使用其他電勢(shì)，電勢(shì)之間的差給出加速由長(zhǎng)絲發(fā)射的電子的電壓。除非另有說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“電壓”是指由源和地電勢(shì)提供的電勢(shì)之間的差。為了該教導(dǎo)的目的，電子必須從高電勢(shì)朝向低電勢(shì)來(lái)加速。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，由電源裝置提供的電壓在約80至150千伏的范圍內(nèi)。然而，更高或更低的值也是可行的。
[0012]如前所述的電子束發(fā)射器可用于包裝材料、食品、生物或醫(yī)療設(shè)備等的滅菌。有關(guān)于包裝材料的內(nèi)部組成沒(méi)有限制。因此，內(nèi)部組成可以是液體或固態(tài)的。有關(guān)于滅菌裝置或電子束發(fā)射器本身的各自使用也沒(méi)有限制。因此，電子束發(fā)射器或滅菌裝置分別可以用于例如包裝材料(如包裝容器)的內(nèi)部和/或外部滅菌。
[0013]電源裝置和電子束發(fā)射器之間的電連接是由被設(shè)置在電源裝置的殼體和/或在電源裝置的殼體內(nèi)的高壓輸出連接器提供。特別是，當(dāng)高壓組件方便地布置在第一腔室時(shí)，第一腔室經(jīng)由高壓輸出連接器分別被連接到或可連接到電子束發(fā)射器或多個(gè)電子束發(fā)射器。高壓輸出連接器提供到電子系統(tǒng)或到殼體內(nèi)的至少一個(gè)電子組件/元件的連接。一般來(lái)說(shuō)，電子系統(tǒng)適于產(chǎn)生操作電子束發(fā)射器所必需的高電壓。
[0014]在另一個(gè)實(shí)施方式中，如果電源裝置以及特別是包括所有導(dǎo)線的電源裝置和發(fā)射器之間的連接被適當(dāng)密封，并且供應(yīng)裝置的內(nèi)部用絕緣氣體沖洗，特殊的高壓輸出連接器可以被省略。為了進(jìn)一步改善介電強(qiáng)度，應(yīng)在任意電纜之間保持約20至50毫米的范圍(尤其是大于30mm)的充足空間或供給發(fā)射器和在高電壓下操作和殼體。氣密密封位于發(fā)射器和殼體之間以保持在發(fā)射器和加壓殼體內(nèi)的真空。
[0015]然而，如果產(chǎn)生高電壓，電絕緣是一個(gè)問(wèn)題。特別是，必須避免電暈。電暈放電是通過(guò)圍繞受激勵(lì)的導(dǎo)體的介質(zhì)的離子化所帶來(lái)的放電。電暈放電是通過(guò)其使電子從具有高電勢(shì)的電極流到可易于電離的中性流體以便圍繞電極生成等離子體的區(qū)域的過(guò)程。所生成的這些離子最終使電荷通過(guò)到低電勢(shì)的附近區(qū)域。當(dāng)圍繞導(dǎo)體的強(qiáng)度(電場(chǎng)的電勢(shì)梯度)足夠高以形成導(dǎo)電區(qū)域但不會(huì)高到足以導(dǎo)致電擊穿或電弧到附近物體時(shí)，會(huì)發(fā)生放電。
[0016]然而，在本發(fā)明上下文中也必須避免電弧或電弧放電，因?yàn)樗鼈儠?huì)損壞電源裝置及其組件。對(duì)于電子組件，也必須避免表面泄漏。在這方面，特別是利用滅菌裝置工作的人必須受到保護(hù)。因此，電子組件的至少一個(gè)被至少部分地覆蓋有固態(tài)絕緣層。使用固態(tài)絕緣層具有絕緣層(換言之，絕緣介質(zhì))不會(huì)泄漏和污染待滅菌的材料的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]如已經(jīng)提到的，電源裝置被分別連接到或可連接到電子束發(fā)射器。如果例如油被用于電子系統(tǒng)或電子系統(tǒng)的部分的電絕緣，這已在用于電源的現(xiàn)有技術(shù)裝置中執(zhí)行，滅菌裝置的維護(hù)將是相當(dāng)困難的。如果例如電子束發(fā)射器被從電源裝置拆下，則必需完全確信沒(méi)有絕緣油會(huì)從電源裝置的殼體泄漏出來(lái)并污染滅菌機(jī)中的其它組件或待滅菌的包裝材料。
[0018]因此，在拆卸滅菌裝置之前必需提取整個(gè)絕緣油。然而，這是昂貴和費(fèi)時(shí)的。因此，將絕緣層分別直接形成到、連接到、布置到或附連到電子組件或待電絕緣的電子組件的區(qū)域是很大的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，絕緣層是固態(tài)絕緣層。這并不意味著絕緣層必須通過(guò)是例如堅(jiān)硬的。所謂“固態(tài)”只是意味著絕緣層不是液態(tài)或氣態(tài)的。因此，絕緣層也可以是柔軟而有彈性的等等。一般而言，提供了一種非常精確的絕緣技術(shù)。這意味著，只有這些電子系統(tǒng)或電子組件的部分被覆蓋有那些需要電絕緣的固態(tài)絕緣層。不言而喻，這種部分絕緣可顯著地有助于減少整個(gè)電源裝置的重量。
[0019]如已經(jīng)提到的，該電子系統(tǒng)包括多個(gè)電子組件。各電子組件可以包括多個(gè)電子元件，其中，至少一些電子元件可以是至少部分地覆蓋有固態(tài)絕緣層。通過(guò)示例的方式，電子元件是例如電路板，其中被布置在電路板的電容器和二極管也是電子元件。電子元件因此包含分立組件，但它也可以包括固態(tài)的電子器件和/或集成電路。
[0020]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，至少一個(gè)電子組件在操作期間包括至少一個(gè)電壓分布，其中超過(guò)(至少)第一電壓閾值的至少一個(gè)電子組件的區(qū)域覆蓋有絕緣層。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，只有一個(gè)或多個(gè)電子組件的這些部分或僅這些電子元件被電絕緣，從而在超過(guò)閾值的電壓范圍內(nèi)工作。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以定義不同的電壓閾值。相對(duì)于不同的電壓閾值，可以分別提供不同的絕緣層或絕緣等級(jí)。電子組件或電子組件的至少部分適于具有不同電壓或電壓電平(不同電勢(shì)的電平)，這意味著它們是例如以不同電壓下操作或者意味著它們產(chǎn)生不同電壓步驟或連續(xù)進(jìn)行。
[0021]便利地，絕緣層提供了介電強(qiáng)度，其中電介質(zhì)強(qiáng)度的值和/或高度通過(guò)電壓閾值調(diào)節(jié)，或其中介電強(qiáng)度取決于電壓閾值。這意味著，介電強(qiáng)度換句話說(shuō)絕緣水平高于電子組件的電壓。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，可以使用的原料化合物包括多個(gè)如塑料、金屬和/或聚合化合物之類的材料。實(shí)例可以包括環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、有機(jī)硅、聚丙烯和液體有機(jī)硅橡膠，其也能在操作中承受這些組件的更高溫度。特別是對(duì)于電暈預(yù)防，應(yīng)使用具有少量導(dǎo)電添加劑的高分子化合物。添加劑可包括熱穩(wěn)定添加劑或?qū)щ娞砑觿?，例如鈦酸鋇、碳、具有微填料的納米復(fù)合材料等等?？商娲兀^緣層的介電強(qiáng)度可以通過(guò)調(diào)整一個(gè)或多個(gè)絕緣層的厚度來(lái)增加。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，絕緣層包括環(huán)氧樹(shù)脂?？商娲兀辽僖粋€(gè)絕緣層是由環(huán)氧樹(shù)脂制成。環(huán)氧樹(shù)脂具有非常好的絕緣性能并且如果在電磁場(chǎng)作用下工作時(shí)間相對(duì)較短則提供很好的電暈抑制。然而，環(huán)氧樹(shù)脂只能使用在相對(duì)低的電場(chǎng)/電磁場(chǎng)和低散熱的應(yīng)用中。因此，環(huán)氧樹(shù)脂只是用于這些滿足在操作期間的上述要求和/或條件的電子組件/元件。因此，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，電源裝置適于冷卻電子系統(tǒng)和/或最小化電場(chǎng)和/或電磁場(chǎng)。
[0023]在這種情況下，必須提到的是，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的電源裝置的殼體包括至少一個(gè)電絕緣屏蔽。至少一個(gè)電絕緣屏蔽可以例如由聚乙烯制成，其中，所述至少一個(gè)絕緣屏蔽可以分別設(shè)置在和/或位于電源裝置的殼體或者在殼體的一個(gè)或多個(gè)壁內(nèi)和/或位于所述壁。如已經(jīng)提到的，使用至少一個(gè)絕緣屏蔽能夠使用環(huán)氧樹(shù)脂作為材料用于絕緣層。如果超過(guò)至少第一電壓閾值并需要被電絕緣的電子組件是由絕緣屏蔽包圍，則電場(chǎng)可被降低。其結(jié)果是，環(huán)氧樹(shù)脂可以用作絕緣層的材料。絕緣屏蔽不必位于殼體內(nèi)和/或在殼體處。絕緣屏蔽只需要以使電場(chǎng)在該區(qū)域降低的方式包圍電子組件。
[0024]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，殼體或第一腔室和第二腔室分別被填充有絕緣介質(zhì)，特別是絕緣氣體，如氮?dú)?、二氧化碳、鹵素或真空。氮?dú)馐沁m于防止或快速淬火放電的介電氣體。絕緣介質(zhì)應(yīng)當(dāng)是化學(xué)惰性的且不引起電子組件的腐蝕。在殼體中的絕緣氣體提供電源裝置或及其部件的改進(jìn)的節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度，特別是已經(jīng)絕緣的電子組件。因此，絕緣氣體支持固態(tài)絕緣層。使用絕緣氣體如氮?dú)獾牧硪粌?yōu)點(diǎn)是，與使用例如絕緣油相反，氣體不能泄漏出來(lái)并且例如損害或污染待滅菌的材料。絕緣也可以在殼體內(nèi)被加壓。
[0025]另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是低的氣體密度而不是液體絕緣材料的密度如油的密度。如已經(jīng)提到的，滅菌裝置一般設(shè)置在轉(zhuǎn)盤(pán)等處。這些轉(zhuǎn)盤(pán)移動(dòng)非常快，并且例如需要被抬升等。因此，滅菌裝置的重量應(yīng)被最小化。這種重量減少可以有利地通過(guò)使用絕緣氣體如氮來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了增加絕緣氣體(如氮?dú)?的絕緣性能和冷卻性能，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，絕緣氣體被干燥和/或加壓。壓力優(yōu)選地位于大氣壓以上約2到3巴(bar)范圍內(nèi)，特別是在大氣壓以上約2.5至3巴的范圍內(nèi)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，殼體或第一和第二腔室分別包括至少一個(gè)傳送裝置，例如風(fēng)扇。風(fēng)扇方便地用于創(chuàng)建循環(huán)氣流。特別是，產(chǎn)生循環(huán)絕緣介質(zhì)流。換句話說(shuō)，氮?dú)饬鞅环奖愕赜糜诶鋮s電子系統(tǒng)。由于這一點(diǎn)，電子系統(tǒng)或電子組件和其元件的溫度分別可以降低。這樣的冷卻是有用的，不僅用于電子組件本身，也用于固態(tài)絕緣層，因?yàn)檫^(guò)多的熱量可能顯著減少固態(tài)絕緣層的介電強(qiáng)度。使用額外的絕緣氣體支持熱傳遞到熱交換元件，并進(jìn)一步減少了在其中產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)的區(qū)域內(nèi)的任何電暈效應(yīng)或雜散電子。其結(jié)果是，環(huán)氧樹(shù)脂或其它熱敏材料可用于絕緣層。
[0027]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，至少一個(gè)絕緣層是通過(guò)灌封提供。灌封是用固態(tài)或凝膠狀化合物填充整個(gè)電子組件的方法。如已經(jīng)提到的，優(yōu)選使用環(huán)氧樹(shù)脂。有利的是，僅電子組件的部分被灌封。
[0028]可替代地，至少一個(gè)電子組件通過(guò)保形涂層電絕緣。保形涂層的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)一步減小電源裝置的重量，因?yàn)橐粋€(gè)或多個(gè)絕緣層的厚度可使用這種技術(shù)做得很薄。
[0029]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，絕緣層包括電流導(dǎo)電添加劑。少量的導(dǎo)電添加劑附加地最小化電暈和弧的風(fēng)險(xiǎn)。例如，導(dǎo)電性碳添加劑或碳或不銹鋼纖維可以用作電流導(dǎo)電添加劑。有利的是，實(shí)心絕緣層內(nèi)的電壓和/或電流分布可以被平滑。這最小化電暈和弧的風(fēng)險(xiǎn)。
[0030]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，絕緣層包括熱導(dǎo)電添加劑。其結(jié)果是，絕緣層可以被用于分別冷卻電子組件或電子組件的部件。此外，絕緣層中的熱分布可以均一化。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，金屬顆?；蚬β时挥米鳠醾鲗?dǎo)性添加劑。
[0031]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，絕緣層被連接到吸熱器單元。吸熱器單元可以是熱傳導(dǎo)元件，特別是適于分別吸收和轉(zhuǎn)移電子組件或絕緣層的熱量的冷卻的熱傳導(dǎo)部件。便利地，熱傳導(dǎo)元件是用冷卻介質(zhì)冷卻，例如水。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，熱傳導(dǎo)元件是例如被布置在殼體的至少一個(gè)板，其中該板被方便地由金屬(如鋁或銅)制成。板材料應(yīng)包括高導(dǎo)電性的。電子系統(tǒng)或電子系統(tǒng)的至少部分可以被布置在板。
[0032]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，至少一個(gè)電子組件是電壓倍增器，其中所述電壓倍增器優(yōu)選包括至少兩個(gè)電路板，并且其中，所述至少兩個(gè)電路板彼此分離。每個(gè)電路板有利地包括至少一個(gè)倍增器級(jí)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，第一電路板包括五級(jí)，其中，第二電路板包括兩級(jí)。每級(jí)包括適當(dāng)?shù)亩O管和電容器以使電壓能倍增。第一電路板適于將輸入電壓倍增到高達(dá)80至90千伏。第二電路板適于將第一電路板的輸出電壓倍增到高達(dá)110或120千伏(還高達(dá)150千伏)。所述兩個(gè)電路板通過(guò)互連板相連，其中，在所述互連板和所述第二電路板之間設(shè)置有火花電流限制器。
[0033]優(yōu)選地，火花電流限制器以及第二電路板覆蓋有至少一個(gè)絕緣層。如已經(jīng)提到的，如果在電磁場(chǎng)下的操作時(shí)間相對(duì)短，則環(huán)氧樹(shù)脂可以用作絕緣層的材料。這適用于火花電流限制器。由于第二電路板的最后一級(jí)的非常低的功率消耗，因此環(huán)氧樹(shù)脂可以用作絕緣層的材料。
[0034]便利地，級(jí)的倍增器電流位于約7至10毫安范圍內(nèi)，其中，級(jí)的倍增器電流位于約20毫安的范圍內(nèi)。為了比較，第一級(jí)的倍增器電流位于約70毫安范圍內(nèi)。這導(dǎo)致大約10倍以上的散熱。使用環(huán)氧樹(shù)脂將是不可能的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第二電路基板以及火花電流限制器通過(guò)布置在電源裝置的殼體和/或在該電源裝置的殼體內(nèi)的絕緣屏蔽被附加地電絕緣，至少在第二電路板的領(lǐng)域或區(qū)域內(nèi)的范圍內(nèi)被電絕緣。由于這個(gè)原因，在該領(lǐng)域或區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)/電磁場(chǎng)可以降低或減少，這使得能夠使用環(huán)氧樹(shù)脂作為材料用于絕緣層。不言而喻，電壓倍增器也可以包括僅僅一個(gè)電路板或兩個(gè)以上的電路板。一般地，電壓倍增器的最后步驟產(chǎn)生極低的功耗，這有利地使得能夠使用環(huán)氧樹(shù)脂作為材料用于絕緣層。
[0035]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，絕緣層包括內(nèi)表面和外表面，其中由外表面形成的最小半徑大于約3毫米。電暈也是導(dǎo)體的曲率半徑的函數(shù)，外表面的樣式也是一個(gè)問(wèn)題。因此，無(wú)論是否使用灌封或保形涂層，絕緣層的外表面的樣式不應(yīng)有銳利的邊緣或過(guò)小的半徑。
[0036]根據(jù)本發(fā)明，滅菌裝置(特別是用于包裝材料)包括電源裝置和至少一種電子束發(fā)射器，其中，所述電源裝置包括至少一個(gè)電子組件，其特征在于，電子組件中的至少一個(gè)至少部分覆蓋有固態(tài)絕緣層。
[0037]根據(jù)本發(fā)明，電子組件(特別是電壓倍增器)包括至少一個(gè)電壓分布，其特征在于，電子組件的超過(guò)第一電壓閾值的區(qū)域覆蓋有固態(tài)絕緣層，其中，所述固態(tài)絕緣層適于電絕緣該區(qū)域。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的電源裝置可包括根據(jù)本發(fā)明的滅菌裝置的特征和優(yōu)點(diǎn)和根據(jù)本發(fā)明的電子組件的特征和優(yōu)點(diǎn)，反之亦然。
[0039]本發(fā)明的另外的方面和特征參照附圖被示于當(dāng)前發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的以下描述。各實(shí)施方式的單個(gè)特征或特點(diǎn)在當(dāng)前發(fā)明的范圍內(nèi)被明確地允許組合。
【附圖說(shuō)明】
[0040]圖la:示出了不帶絕緣層的電子組件；
[0041]圖1b:示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的通過(guò)灌封被電絕緣的電子組件；
[0042]圖1c:示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的通過(guò)保形涂層被電絕緣的電子組件；
[0043]圖2:示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的包括電子系統(tǒng)的電源裝置；
[0044]圖3:示出了電源裝置的又一實(shí)施方式；
[0045]圖4a:示出了電壓倍增器的一個(gè)實(shí)施方式；
[0046]圖4b:示出了沿軸線A觀察到的圖4a的實(shí)施方式；
[0047]圖5:不出的電子束發(fā)射器的一個(gè)實(shí)施方式；
[0048]圖6:不出的電子束發(fā)射器的另一實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】
[0049]現(xiàn)在參考圖1a，示出了電子組件22。電子組件22包括多個(gè)電子元件24。
[0050]圖1b示出了部分地布置在電子組件22之上的絕緣層46。操作、創(chuàng)建或處理超過(guò)至少第一電壓閾值的電勢(shì)或電壓的電子元件24由固態(tài)絕緣層40覆蓋。固態(tài)絕緣層40由灌封提供。固態(tài)絕緣層40包括基本上是平的外表面44和內(nèi)表面。固態(tài)絕緣層40的內(nèi)表面至少部分地與電子組件22接觸。電子組件22的上部區(qū)域沒(méi)有由絕緣層46覆蓋，因?yàn)榕渲迷谠搮^(qū)域的組件不操作、創(chuàng)建、使用或處理超過(guò)第一電壓閾值的電壓。在這種情況下，附加的固態(tài)絕緣層是不必要的。
[0051 ]圖1c示出了從圖1a和Ib已知的電子組件22。超過(guò)第一電壓閾值的區(qū)域46由固態(tài)絕緣層40覆蓋，其中，固態(tài)絕緣層40由保形涂層提供。其結(jié)果，涂層按照布置在板上的電子元件24的形狀。
[0052]圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的電源裝置10。電源裝置10包括殼體13，其中殼體13被分隔成第一腔室11和第二腔室12。這兩個(gè)腔室11、12包括適于冷卻布置在殼體內(nèi)的電子系統(tǒng)20的風(fēng)扇15。便利地，腔室11、12被填充有絕緣介質(zhì)70(特別是絕緣氣體，如氮?dú)?。絕緣介質(zhì)70也用于例如使用風(fēng)扇15冷卻電子系統(tǒng)20。電子系統(tǒng)20的固態(tài)絕緣層40通過(guò)介質(zhì)70冷卻。
[0053]然而，電子系統(tǒng)20通常包括控制系統(tǒng)組件、功率組件和高壓組件，其中，控制系統(tǒng)組件和控制組件被方便地設(shè)置在第二腔室12中，并且其中高壓組件(例如電壓倍增器22)被方便地設(shè)置在第一腔室11中。電壓倍增器22被連接到適于連接電子束發(fā)射器(未示出)的高壓輸出連接器14。如在圖2中所示的電壓倍增器22包括第一電路板26’。超過(guò)至少第一電壓閾值的電壓倍增器22的區(qū)域46覆蓋有固態(tài)絕緣層40。便利地，火花電流限制器28也覆蓋有絕緣層(未示出)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，閾值位于范圍為約80至90千伏的范圍內(nèi)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的電壓倍增器20的輸出電壓位于約110至120千伏的范圍內(nèi)(還高達(dá)150千伏)ο
[0054]圖3示出了電源裝置10的另一實(shí)施方式。該實(shí)施方式類似于圖2中所示的電源裝置。然而，電壓倍增器22包括第一電路板26’和第二電路板26”，這兩個(gè)電路板26’和26”通過(guò)互連板29連接。在互連板29和第二電路板26”之間設(shè)置有火花電流限制器28。每一個(gè)電路板26’、26”有利地包含至少一個(gè)倍增器級(jí)(stage)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，第一電路板26’包括五級(jí)，其中，所述第二電路板26”包括兩級(jí)。
[0055]每級(jí)包括適當(dāng)?shù)亩O管和電容器(未示出)以使電壓倍增。第一電路板26’適于將輸入電壓倍增到高達(dá)80至90千伏。第二電路板26”適于將第一電路板的輸出電壓倍增到高達(dá)110或120千伏(還高達(dá)150千伏)。圖3示出了第二電路板26”與火花電流限制器28另外通過(guò)絕緣屏蔽48被電絕緣。絕緣屏蔽48被布置和/或被附連在殼體13的一個(gè)或多個(gè)壁和/或位于殼體13的一個(gè)或多個(gè)壁內(nèi)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，絕緣屏蔽48是由聚乙烯制成。絕緣屏蔽48具有的優(yōu)點(diǎn)是在第二電路板26”的區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)可以被降低，這使得能夠使用環(huán)氧樹(shù)脂為材料用于固態(tài)絕緣層，其余特征類似于在圖2中示出和解釋的那些。
[0056]圖4a示出了在如圖3所示的電源裝置中使用的電壓倍增器的一個(gè)實(shí)施方式。如從圖4a可見(jiàn)，互連板29、火花電流限制器28和第二電路板26”通過(guò)固態(tài)絕緣層40被電絕緣。灌封可用于創(chuàng)建固態(tài)絕緣層40。可替代地或可至少部分地，也可使用保形涂層。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，用于固態(tài)絕緣層40的材料為環(huán)氧樹(shù)脂。
[0057]圖4b示出了沿軸線A觀察的圖4a的實(shí)施方式。確切地說(shuō)，示出了截面，以便從上面可以看到火花電流限制器28以及電壓倍增器26的下部(特別是第二電路板26”)。因此，可以看出火花電流限制器28相對(duì)于電壓倍增器26的位置。電壓倍增器26包括適于配置高壓輸出連接器14(在圖4b中未示出)的孔?；鸹娏飨拗破?8和電壓倍增器覆蓋有固態(tài)絕緣層40。
[0058]圖5示出了包括電源裝置10和電子束發(fā)射器60的滅菌裝置的一個(gè)實(shí)施方式的基本架構(gòu)。電子束發(fā)射器60包括電子出射窗64，其中，電子云62是在滅菌期間形成。電子云62是例如用于包裝材料80(尤其是可在右側(cè)看到的包裝容器80)(例如紙盒包裝容器)的內(nèi)部滅菌。
[0059]圖6不出了包括電子出射窗64的電子束發(fā)射器60的另一實(shí)施方式。如圖6所不的電子束發(fā)射器60是例如用于包裝材料(特別是包裝容器)的外部滅菌，或用于平板滅菌和/或平面材料或裝置的滅菌。
[0060]參考標(biāo)記:
10電源裝置 11第一腔室 12第二腔室 13殼體
14高壓輸出連接器 15風(fēng)扇 20電子系統(tǒng) 22電子組件 24電子元件 26電壓倍增器 26’第一電路板 26”第二電路板 28火花電流限制器 29互連板 40固態(tài)絕緣層 44外表面46超過(guò)第一電壓閥值的區(qū)域
48絕緣屏蔽
60電子束發(fā)射器
62電子云
64電子出射窗
70絕緣介質(zhì)
80包裝材料
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電源裝置(10)，特別是用于滅菌裝置的電源裝置，其包括: 殼體(13); 至少一個(gè)電子組件(22)，其配置在所述殼體(40)內(nèi)以用于提供輸出電壓給高壓輸出連接器； 其中所述電子組件(22)中的至少一個(gè)被至少部分地覆蓋有固態(tài)絕緣層(40)， 其中所述固態(tài)絕緣層(40)適于提供其電絕緣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置(10)， 其中所述至少一個(gè)電子組件(22)包括至少適于操作在第一電壓下的第一元件和適于操作在第二電壓下的第二元件，所述第二電壓比所述第一電壓低， 其中所述至少一個(gè)電子組件(22)的包括至少第一元件的區(qū)域(46)覆蓋有所述固態(tài)絕緣層(40)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置(10)， 其中所述固態(tài)絕緣層(40)提供介電強(qiáng)度，并且 其中所述介電強(qiáng)度的值根據(jù)所述第一電壓來(lái)調(diào)節(jié)。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電源裝置(10)， 其中所述固態(tài)絕緣層(40)包括環(huán)氧樹(shù)脂。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電源裝置(10)， 其中所述殼體(13)包括至少一個(gè)電絕緣屏蔽(48)。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電源裝置(10)， 其中所述固態(tài)絕緣層(40)通過(guò)灌封提供。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電源裝置(10)， 其中所述固態(tài)絕緣層(40)包括電流導(dǎo)電添加劑。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電源裝置(10)， 其中所述固態(tài)絕緣層(40)包括熱導(dǎo)添加劑。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電源裝置(10)， 其中所述固態(tài)絕緣層(40)連接到熱吸收器裝置，如散熱器。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電源裝置(10)， 其中所述至少一個(gè)電子組件(22)為電壓倍增器(26)，并且 其中所述電壓倍增器(26)包括兩個(gè)電路板(26’，26”)。11.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電源裝置(10)， 其中所述固態(tài)絕緣層(40)包括內(nèi)表面和外表面(44)， 其中由所述外表面(44)形成的最小半徑大于約3_。12.—種滅菌裝置，特別是用于包裝材料(80)的滅菌裝置， 其包括電源裝置(10)和至少一個(gè)電子束發(fā)射器(60)， 其中所述電源裝置(10)包括至少一個(gè)電子組件(22)， 所述滅菌裝置的特征在于， 所述電子組件(22)中的至少一個(gè)至少部分地覆蓋有固態(tài)絕緣層(40)。13.—種電子組件(22)，特別是電壓倍增器， 其中所述電子組件(22)在操作期間包括至少一個(gè)電壓分布，所述電子組件的特征在于，所述電子組件(22)的超過(guò)第一電壓閥值的區(qū)域覆蓋有固態(tài)絕緣層(40)，其中所述固態(tài)絕緣層(40)適用于電絕緣所述區(qū)域(46)。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK106031320SQ201580009473
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日
【發(fā)明人】約瑟夫·伊茲賴?yán)?
【申請(qǐng)人】利樂(lè)拉瓦爾集團(tuán)及財(cái)務(wù)有限公司