專利名稱：做為加熱裝置的蒸發器的制作方法
技術領域：
本發明是揭露一蒸氣產生器，其揭露蒸氣與過氧化氫蒸氣系統的特殊應用，使用在有關醫療設施的消毒(disinfection)、殺菌(sterilization)、衛生設施消毒、房間的消毒殺菌、大樓、大空間、瓶子、包裹及其它生產線或是其它特殊地方的描述，值得重視的，本發明亦可應用在其它化學蒸氣系統，如使用過氧化物、peracids及其相似物。
背景技術：
多數微生物凈化過程(decontaminationprocesses)相對大量使用抗菌蒸氣，如蒸氣或水蒸氣混合另一殺菌劑(例如過氧化氫蒸氣)。以蒸氣殺菌器為例，使用加壓的高溫干燥蒸氣做為殺菌蒸氣。最好使用干燥蒸氣，非蒸發的水滴會防護微生物及病源性蛋白質顆粒(prions)。再者，過氧化氫系統使用過氧化氫蒸氣流，一般使用壓力在一大氣壓或低于一大氣壓。水滴的存在將造成不利，其將在過氧蒸氣中對微生物及病源性蛋白質顆粒形成防護。
此系統適用于醫療、藥劑、牙科和食品包裝上的使用及再使用前的消毒，蒸氣被使用在凈化無菌空間、醫院或實驗室的無菌室；制藥及食品加工過程所使用的設備；冷凍干燥劑；使用蒸氣有助于肉類加工設備的消毒或殺菌。
在水蒸氣實例中，例如，微生物凈化系統水蒸氣產生是經由一水蒸氣產生器的一貯水槽內沸水，如汽鍋(boiler)，一大加熱元件通常高于貯水槽底部的表面，以維持足夠的沸水于貯水槽中。
在以水為基礎的抗菌蒸氣實例中，如過氧化氫蒸氣，由腔室外蒸發器產生蒸氣流。通常以35％過氧化氫水溶液注入蒸發器經由注射噴口產生小水滴或霧，水滴接觸一加熱表面蒸氣，未破壞的過氧化氫會降解成水和氧氣，一載氣將被循環至熱轉換表面以吸收過氧化物蒸氣。
當需要大量蒸氣或短時間需要蒸氣時，鍋爐需大量設備，其為蒸氣產生方法的缺點。較佳工作效率為當瓦特數分散于一大加熱元件表面，這可維持瓦特密度低且延長加熱元件壽命，然而大的加熱元件表面占用相當大的空間。此外，為避免加熱元件損壞需將加熱元件完全浸入水中。因此，需要一些時間加熱大量水以達蒸氣溫度以利于激活產生蒸氣，維持超過100℃水溫是昂貴的。一般不用的加熱水需先在熱交換器中冷卻，再經由都市廢水系統處理。
過氧化氫蒸氣是一種特別使用在真空殺菌系統、房間及大空間的抗菌蒸氣。在室溫或接近室溫時，可有效減少連結設備的熱能降解潛能，及減少在殺菌空間物品的殺菌或消毒能力。此外，過氧化易分解成水和氧，因而可簡化處理。
當消毒器大小及空間大小增加，或過氧化氫的供應量增加，對蒸發系統有重大影響。有一些方式會限制蒸發器的效能，第一，蒸發過程會有一壓力產生，而減少載氣流經蒸發器的流量。第二，為維持殺菌效率，蒸氣產生的壓力被限制于過氧化氫蒸氣狀態中穩定的壓力。第三，過氧化氫產生的時間根據過氧化氫在蒸發溫度下加熱一表面所需的時間。
已提出一解決方案以提升蒸發器尺寸，內過氧化氫注射入蒸發器的流量以及載流氣體流量。然而載流氣體傾向冷卻加熱表面，此將中斷蒸發過程，加熱表面至更高溫度將分解過氧化氫。
另一解決方式是在單一空間使用復合式蒸發器的方法，各蒸發器分別被控制，可使用于各種特性的腔室。然而，使用復合式蒸發器會增加系統成本且需小心的監控以確保每一蒸發器在平衡效率下操作。這些解決方法并未專注于處理最初暖機時間需提高蒸發器蒸氣溫度。
發明內容
本發明提供-改進蒸發系統及改善上述問題的方法。
本發明提供一蒸發器產生抗菌蒸氣，其包含(1)一電磁輻射源；(2)一加熱設備，使抗菌液體經由加熱設備產生蒸氣，包含(a)一非導電材料，和(b)一電磁感應材料。
本發明的一優點是在于提供一高抗菌蒸氣的輸出。
本發明的另一優點是在于本發明得以依需求在短時間產生蒸氣。
本發明的另一優點是在于減少電動力負載。
本發明的又一優點是在于得以使得蒸氣濃度程度快速提升，特別是在使用較小空間時可減少調整時間。
本發明的又一優點是在于本發明提供一蒸發器材料其將不會衰減抗菌液體。
本發明的再一優點是在于提供較輕的蒸發器。
本發明的再一優點是在于提供具有較低制造成本的蒸發器。
本發明一蒸發器，用以蒸發一霧化抗菌液體以形成抗菌蒸氣，其特征在于，該蒸發器包含一電磁輻射源；一加熱腔室，具有一管路形成其中，該加熱腔室有一入口，做為接收該管路內的該霧化抗菌液體，一出口，做為自該管路釋放到一定義區的該抗菌蒸氣，其中該加熱腔室由一第一非導電材質和一第一電磁感應材質所組成；以及一嵌入物位于該加熱腔室的該管路內，該嵌入物的組成包含至少下列之一(1)一金屬，和(2)一第二非導電材質和一第二電磁感應材質，其中該加熱腔室和該嵌入物兩者皆促進該霧化抗菌液體蒸發成形成該抗菌蒸氣。
其中至少該第一和該第二非電導材質之一是自下群組中選出其包含一聚合物、一陶瓷和一玻璃。
其中該聚合物從下列群組中選出其包含一熱塑性塑料聚合物和熱固性塑料聚合物。
其中該熱塑性塑料聚合物從下列群組中選出其包含polyphthalamide、聚醯亞胺、Fluoropolymers、PTFE、4.6聚醯亞胺、4.6耐隆、聚醯胺-西亞胺、polyaryletherketone和polyetheretherketone。
其中該熱固性塑料從下列群組中選出其包含一環氧樹脂和一氨基甲酸乙酯。
其中該陶瓷為一金屬氧化材質。
其中該陶瓷從下列群組中選出其包含硅、鋁及氧化鎂。
其中該第一及該第二電磁感應材質從下列群組中選出其包含一金屬、一金屬合金、一金屬附著材質、碳、石墨、不銹鋼、一金屬合金焊接、一強磁性材質、一鐵氧磁材料、一鐵電材質、一次鐵電材質及其結合物。
其中該金屬從下列群組中選出其包含鎳、銅、鋅、銀、不銹鋼、鎢、鎳鉻及其組合。
其中該第一及該第二電磁感應材質至少有一為強磁性材質。
其中該第一及該第二電磁感應材質至少有一為鐵氧磁材質。
其中該第一及該第二電磁感應材質至少有一為鐵電材質。
其中該第一及該第二非電導材質至少有一形成非電導陣列，至少該第一及該第二電磁感應材質的一被該非導電陣列崁入。
其中至少該第一及第二電磁感應材質之一的形成形式是以下列群組中選出其包含纖維狀、薄片、球體、須狀、粒狀、一附著微粒及其組合。
其中至少其一該第一電磁感應材質在該第一非電導材質的表面形成一薄層，和該第二電磁感應材質在該第二非電導材質的表面形成一薄層。
其中至少其一該第一電磁感應材質被嵌入于第一非導電材質內；和該第二電磁感應材質被嵌入于該第二非電導材質內。
其中至少其一該第一電磁感應材質沉積在該第一非電導材質上，由下列至少其一方法熱噴霧、電沉積、自動催化沉積及弧噴霧，和該第二電磁感應材質沉積在該第二非電導材質上，由下列至少其一方法熱噴霧、電沉積、自動催化沉積及弧噴霧。
其中至少其一該第一非電導材質形成第一層以提供第一保護涂布層，該第一保護涂布層自該抗菌液體隔離該第一電磁感應材質，和該第二非電導材質形成第二層以提供第二保護涂布層，該第二保護涂布層自該抗菌液體隔離該第二電磁感應材質。
其中至少其一該第一電磁感應材質被嵌入于該第一非電導材質內；和該第二電磁感應材質被嵌入該第二非電導材質內。
其中至少其一該第一電磁感應材質沉積以形成該第一層，由下列至少其一方法熱噴霧、電沉積、自動催化沉積及弧形噴霧，和該第二電磁感應材質沉積以形成該第二層，由下列至少其一方法熱噴霧、電沉積、自動催化沉積及弧形噴霧。
其中該電磁輻射源為一微波產生器，該微波產生器產生微波以加熱至少在該第一電磁感應材質和該第二電磁感應材質其中之一。
其中至少其一該第一電磁感應材質和該第二電磁感應材質是以下列群組中選出其包含一強磁性材質、一鐵氧磁材質、一鐵電材質和一次鐵電材質。
其中該電磁輻射源產生一交流電。
其中該交流電具有至少第一頻率和第二頻率，該電磁輻射分別于穿透該加熱腔室于第一和第二厚度。
其中該加熱腔室包含一般圓柱管。
其中該嵌入物為一螺旋形嵌入物，該管路連結一螺旋路徑通過該螺旋型嵌入物。
本發明一微生物凈化的方法，其中該定義區內至少包含一定義區和一物品其中之一，其特征在于，其方法包含感應加熱一阻障物其中包含一非電導材質和一電磁感應材質，該阻障物定義一內部管路；將一霧化液體通過該內部管路，感應加熱阻障物以蒸發該霧化液體，該霧化液體接觸該管路內壁以形成一抗菌蒸氣；和該蒸氣流出該阻障物到該定義區以進行微生物凈化至少該定義區和該物品其中之一。
其中進一步包含混合該蒸氣和載流氣體；和該蒸氣和該載流氣體的混合物流經該定義區。
其中進一步包含在蒸發之前混合該霧化液體與一部份的該載流氣體。
其中該霧化液體包含水和水蒸氣。
其中該霧化液體包含一過氧化合物。
其中進一步包含偵測在該定義區內的該抗菌蒸氣的濃度；和響應該偵測濃度而調整容器的感應加熱率。
由下列較佳實施例的敘述、附圖及后述的申請專利范圍，將可明顯了解本發明的上述及其它優點。
本發明將采用某些部件及部件安排的物理形式，參考下文的說明及后附的圖式，將詳細敘述本發明的較佳實施例，其中
圖1是為本發明的第一實施例蒸發系統示意圖。
圖2是為本發明的第二實施例蒸發系統示意圖。
圖3是為本發明的第二實施例蒸發器側面斷面示意圖。
圖4是為本發明第三實施例蒸發器透視圖。
圖5是為本發明第四實施例蒸發器側面斷面示意圖。
圖6是為本發明第五實施例蒸發器側面斷面示意圖。
圖7是為本發明第六實施例蒸發器側面斷面示意圖。
圖8是為本發明第七實施例蒸發器側面斷面示意圖。
圖9是為本發明第八實施例蒸發器透視圖。
圖10是為本發明用于生物凈化過程其它實施例示意圖。
圖11是為本發明的蒸發器由嵌入微粒金屬于非導電材料內所組成的加熱管側向部分放大斷面示意圖。
圖12是為本發明的蒸發器由嵌入金屬薄片于其內的非導電材料所組成的加熱管側向部分放大斷面示意圖。
圖13是為本發明的蒸發器包含嵌入涂布金屬玻璃球于非導電材料內的加熱管側向部分放大斷面示意圖。
圖14是為圖13放大示意圖。
圖15是為本發明另一實施例微生物凈化過程蒸發器部分放大斷面示意圖。
圖16是為本發明又一實施例微生物凈化過程蒸發器部分放大斷面示意圖。
圖17是為本發明又一實施例微生物凈化過程蒸發器部分放大斷面示意圖。
圖18是為本發明又一實施例包含微波產生器的蒸發器斷面示意圖。
圖19是為本發明又一實施例微生物凈化過程蒸發器斷面示意圖。
20圖是為根據圖19沿著20到20虛線的斷面示意圖。
圖21是為本發明進一步的另一實施例，蒸發器包含嵌入電磁感應材料于非導電材料內的加熱管透視圖。
圖22是為由圖21兩加熱管所組成的蒸發器加熱設備透視圖。
圖23是為本發明另一實施例，蒸發器加熱設備部分斷面示意圖。
圖24是為圖23蒸發器加熱設備分解透視圖。
具體實施例方式
本發明將采用各種部件及部件安排的形式，及各種部件及部件安排步快速，圖標說明只是提供較佳實施例，而并非用以限制本發明。
參考附圖式，該目的是用以說明本發明的較佳實施例，而并非用以限制本發明。圖1為一系統提供的抗菌蒸氣于滅菌腔室，或微生物凈化使用抗菌蒸氣于一房間或一特定區間。當系統被解釋以蒸氣或過氧化氫形成的蒸氣做為別的參考，亦需考慮其它抗菌蒸氣，如包含過氧醋酸(peracetic acid)或其它過氧化物(peroxy compounds)的蒸氣，醛類(aldehydes)，如福爾馬林(formaldehyde)蒸氣及結合蒸氣，如具有過氧醋酸的過氧化氫及其相似物。
殺菌是指破壞所有微生物，無論其是否有害，在殺菌中重要的是抗菌蒸氣的選擇，提供較低等級的微生物凈化，如消毒或衛生處理。在這所使用微生物凈化及相似詞匯均包含破壞所有細菌及霉菌。這詞匯包含其它有害微生物的物種以及更小的復制物種的分解或去活性，特別是能結構改變(conformationalchanges)的物種，如病源性蛋白顆粒。
圖1顯示，一系統特別適合在具有壓力下，由蒸氣消毒器10產生蒸氣。這系統包含蒸氣產生器，如快速蒸發器(flash vaporizer)12，其接近水蒸氣消毒器10的一腔室14。待微生物凈化的物品經由以門18封閉的開口16裝載于腔室14。來自蒸發器12的蒸氣供給至內腔室14及一加熱罩(jacket)20兩者，且加熱罩圍繞于腔室，這系統提供管路，例如分別為絕熱管22或通道24。
快速蒸發器12包含一感應管28位于磁場內，感應管內電流經由磁場轉換成熱，感應管28所產生的熱將液體蒸氣化，由傳導、輻射及對流能使液體轉換成蒸氣。
圖1為第一實施例，感應管28包含一加熱管30，加熱管30為一中空管，其管壁32為為圓柱形通道或通孔34。加熱管30為一電及熱導材質，如鐵、碳鋼、不銹鋼、鋁、銅、黃銅、青銅、電導陶瓷、合成聚合物及其它能導熱的材質。下面進一步探討的是，通孔34提供一腔室獲得液體，如水轉換成水蒸氣或蒸氣。在快速蒸發過程中，通孔34的大小決定于水的體積，當水進入或接觸通孔孔壁時，通孔的大小需小到能快速蒸氣化。如圖1所示，通孔34沿著軸線作垂直校正，其需考慮水平校正或部分通孔分布在不同方位，該部分將于下半部會詳細討論。一感應線圈36沿著所有或部分加熱管長度，纏繞于一螺線的加熱管30輸出表面38。感應線圈36以絕熱材質組成的隔絕較佳，一電絕緣室42圍繞感應線圈及絕緣材質。
加熱管30上端或出口44連結絕熱管22或通道24。絕熱管22或通道24的閥46、48可分別調整經由腔室14和加熱罩20的蒸氣變化量。絕熱管22、通道24及一適合(未顯示)連結于加熱管30的管路其材質可為銅、黃銅或合成聚合物。
一交流電源50提供一選擇性電流給感應線圈36，對于應用電流的反應，感應線圈36產生一選擇性磁場，其經由加熱管30產生渦電流且加熱加熱管。熱經由加熱管30的內部表面52并通過通孔34與水滴接觸。電流與加熱管加熱效率是可調整的，以經由裝設一調整裝置54為例，如脈寬調節(pulsewidth modulator)、變電阻器(variable resistor)或一能連結交流電源和感應線圈的相似電路，此外，調整裝置需在電路56中包含一簡單的續斷開關58(on/off switch)。
電流調整裝置54、58在控制系統60控制下較佳，其亦可控制殺菌系統其它方面，例如，控制系統60可由溫度監測器62獲得蒸氣溫度，位于相鄰輸出端的加熱管或系統其它地方如通道22、24的熱耦。控制系統60控制電流調整裝置54、58依據量測溫度以維持設定的蒸氣溫度。控制系統60連結位于腔室內14、加熱罩20或系統中任何一處的一個或多個溫度監測器64及壓力監測器66、68。控制系統控制快速蒸發器12維持殺菌所需的溫度及壓力，往后再做詳細的描述。
來自一來源70，如用以維持水或純水的貯水槽，的待蒸發的清水或其它液體，經由液體入口管路或管線72被提供給蒸發器，其由一入口調節閥74控制，如電磁閥，閥以受控制系統控制較佳。入口管路72連結于加熱管30的第二端或入口端76。當輸出管路22、24、入口管路72或適合(未顯示)連結于加熱管30的入口管路72，其以銅、黃銅或聚合物管路較佳。在入口管路72的核對閥78用以避免回流水溢出至蒸發器12之外。
位于通孔34內的水經由感應產生熱轉換為產生蒸氣。在壓力下，水以連續液態水蒸氣被引進通孔內較佳。水變成蒸氣橫跨兩相區域，由飽和液體到飽和氣體。在壓力下，蒸氣被強迫在通孔外及經由連接于快速蒸發器12的液體通道24進入腔室14內。這些過程延續這方法，自水注入器系列產生更多蒸氣。
另一實施例中，待蒸發的水或其它液體將被導入作為連續蒸氣。
如使用純水時，水先經過濾器(未顯示)過濾較佳，可濾掉微粒、溶解性礦物質或有機物質。純度可以兩分離一公分距離的電極間的待測水樣品電阻表示，一兆歐母為電阻值1×106ohm。較佳地，已過濾或純化的水具有百萬歐姆或者更高的純度，這可由使用逆滲透過濾器連接離子交換床來達成。可另采用泵80加壓讓水進入輸入管線72。
經由一管路90消耗存在于殺菌腔室14的蒸氣或液體。當有濃縮物(condensate)存在需排出時，在管路90上的蒸氣捕捉器92會打開。自加熱罩20的蒸氣或液體可由一互連排水管線或一分離的第二排水管線94及捕捉器96排出離去。選擇并適當地增加加熱帶或其它加熱裝置(未顯示)，在適當的處圍繞通道22、24、加熱罩20且覆蓋門18。
可選擇地，一排水設備100，例如真空泵或排水器，用來排除自腔室14的空氣或蒸氣經由一真空管路102，在殺菌循環、殺菌期間或在殺菌循環后的蒸氣移除步驟之前。
一典型殺菌過程進行如下，待微生物凈化的物品，例如醫藥、牙科、醫藥設備及其相似物品，負載于腔室14內且關閉門18。蒸氣被引入腔室14內而將室內的空氣排出，蒸氣向下流動且經由腔室14的外部管路90排出。控制系統60可選擇地控制真空泵或排水設備100排出腔室14內的空氣。控制系統60然后關閉閥104在真空管路102上。可選擇地使用一些脈沖蒸氣于腔室14中，每一跟隨一真空脈沖。例如，引入蒸氣直到達到所設定的壓力。然后，泵或排水設備100被控制直到達到真空狀態。維持壓力和真空步驟最好重復幾次(一般約四次)，以蒸氣加壓步驟做結束。
控制系統由操作蒸發器及閥48來控制腔室內部加熱狀況。具體地，控制系統由溫度監測器64和68接獲所量測的溫度，控制系統控制入口閥74和各種產生蒸氣的電阻器54以產生蒸氣沿者管路24進入加熱罩。一旦腔室14在一適當溫度以蒸氣凝結溫度之上較佳，控制系統打開閥46允許蒸氣進入腔室內。控制系統60控制電阻54和各種閥46、48、74、96及104，其反應出由監測器62、64、66及68所獲得的量測溫度和壓力，以維持所設定的殺菌狀態(如溫度及壓力)，經過一段時間認足以影響微生物凈化的預設標準。一旦經過一段時間，需關閉閥46并由真空排水設備100將腔室14內的蒸氣排出。接著新鮮或過濾后的空氣被允許進入腔室14內。
在另一實施例中，顯示于圖2，殺菌系統10適用具有過氧化氫及其它復組成蒸氣的微生物去污裝置。在這實施例中，快速蒸發器12與圖1的蒸發器相似，但圖2使用復組成蒸氣，如過氧化氫及水蒸氣混合物。一待蒸發的液體，例如過氧化氫混合在水中的混合物，將液體由貯水器或槽70抽出經由管路72到蒸發器。更具體地，一設備用來引進過氧化氫液體，例如一注射泵80、加壓容器、重力供給系統及其相似設備，提供過氧化氫，以一液態流或噴灑形式產生較佳，從貯水槽70經由注射噴嘴108到蒸發器內。
液體過氧化氫包含一利用，例如水，稀釋的過氧化氫混合物，以一水的混合物其重量百分濃度30-40％的過氧化氫水溶液較佳。
液體最好混入載流氣體，當接觸加熱管30的管壁32以產生過氧化氫蒸氣。一實施例，一載流氣體，例如空氣、氮氣、二氧化碳、氦氣、氬氣或一結合的載流氣體，載流氣體同時與過氧化氫液體被供給蒸發器協助推進過氧蒸氣通過蒸發器內。空氣經由載流氣體管路110進入加熱管30，并與液體輸入管線72相連結，或直接進入口34內，如圖2所示。同時，一載流氣體管路112與輸出管路22連結，如此載流氣體與先前形成的蒸氣混合。所有或大部分載流氣體與蒸氣混合后，增加快速蒸發器蒸氣的生產量。載流氣體管路110、112中的閥114、116分別用來控制載流氣體通過管路110、112的流量。
載流氣體為在大氣壓下的空氣或自槽或其它貯液槽提供(未顯示)。較佳地，輸入的載流氣體需先經由過濾器120，例如高效能微粒空氣過濾器(highefficiency particulate air filter；HEPA filter)去除氣體中微粒，經由干燥器122去除多余的水分，由加熱器124提高載流氣體的溫度。
供給管路110、112的載流氣體的較佳壓力隨快速蒸發器12的過氧化氫產率及長度和路徑限制的而改變，一般變化值為1.0-2.0絕對大氣壓(1.013×105-2.026×105絕對巴斯卡)，即約0-1標準大氣壓(0-1.013×105-2.026×105標準巴斯卡)，最好的值約在6-14×103帕。
快速蒸發作用及載流氣體去除確保過氧化氫/水混合物不被凝結且在快速蒸發器中形成一泥漿，另一使用優點如一載流氣體攜帶并提升液體和蒸氣通過快速蒸發器12，因為液體過氧化氫有可能不斷地撞擊(impinge)蒸發器上同一點。蒸發器中過氧化氫越分散，則過氧化氫蒸發越快。除此之外，充分分散的過氧化氫注入，可減少蒸發器在特定區域過冷而阻礙蒸發過程。
載流氣體易于冷卻蒸發器，以減少液態過氧化氫蒸發率。因此，最好維持載流氣體在一最小流率或些微超過最小流量，載流氣體攜帶蒸發的過氧化氫蒸氣通過蒸發器12且沒有大量過氧化氫蒸氣降解(degradation)，但在一較低的載流氣體流率時，低至使得不會發生載流氣體冷卻蒸發器的狀況。相對地，載流氣體通過蒸發器12的流量最好低于載流氣體沒通過蒸發器12的流量。大部分載流氣體通過管路112且被注入到第二載流氣體蒸氣的一混合區126且順流到蒸發器12內，載流氣體蒸氣與蒸氣兩者在進入腔室14內之前先行混合。
載流氣體和過氧化氫蒸氣的混合物經由管路22并進入腔室14內。一感應器128，例如過氧化氫感應器，可選擇地偵測腔室14內的過氧化氫或水蒸氣濃度。控制系統接收所偵測濃度的量測值或信號指示，并接收從監測器64、66所偵測出的溫度及壓力，并控制新鮮過氧化氫蒸氣進入腔室14內或其它相對地控制情況。可選擇地，控制系統先設定過氧化氫濃度或其它數據，由控制或量測系統中各種參數，允許控制系統維持在所選擇的腔室狀況，例如腔室的溫度、壓力、過氧化氫和載流氣體流率及其相似狀況。
消耗存在于腔室14內的蒸氣，經由一出口管路102且最好經過一破壞器130，例如一觸媒轉化器，在排放到大氣前，觸媒轉化器將剩余過氧化氫轉換為氧氣和水。
可選擇地，在一再循環流動通過系統，出口管路102連結載流氣體入口管路110、112，以耗盡蒸氣，最好在通過觸媒轉換器后被送回入口管路110，中間過濾層120、干燥器122或預先過濾器，消耗的蒸氣需被干燥并加熱，在再一次混合過氧化氫液體或蒸氣前。
在此實施例中，殺菌蒸氣以過氧化氫和水為較佳的實施例，在室溫或高于室溫及在一大氣壓、小于或大于一大氣壓殺菌效率佳，蒸氣加熱罩20及管線24最好被消除，而且，若需要加熱腔室14，一加熱器131，例如一電阻加熱器圍繞所有或部分腔室。加熱器131最好受控制器60所控制。
通常維持過氧化氫在其飽和點之下，以避免凝結在待消毒的物品上。因此，控制系統60最好能控制腔室內狀況，例如，溫度、壓力、蒸氣導入及維持過氧化氫濃度在接近或低于其飽和濃度。例如，控制系統60包含一比較器132(參考圖2)，比較監測器128、64、66的監測情況的信號與預選理想過氧化氫蒸氣濃度和其它由參考信號所指示的狀況做比較。較佳是使比較器從相對參考信號或一參考值決定每一監測狀況信號的一偏差值。較佳為能偵測大部分情況且提供多數個比較器。一處理器134位于一執行的演算程序上，或具有每一偏差信號預先編程可查表136(或包含不同情況下的偏差值)使蒸發器獲得對應校正。在較大偏差時需做較大校正及在較小偏差時校正較小的電路也得以被考慮。另類的方式為當監測情況為低于或超過參考值時，錯誤計算將在很小間隔以磁場持續增加或減少產生。
控制系統60使用校正值以校正過氧化氫注射泵80和載流氣體調整器114、116，使監測情況符合參考值。例如，在一低于預定的蒸氣濃度、高溫、高壓及其相似的偵測情況時蒸氣注射率會增加。蒸氣產生率減少以反應在高感度蒸氣濃度、低感度溫度、低壓力及其相似情況下。
過氧化氫蒸氣系統被控制在一環境周圍的氣壓或超過大氣壓的系統，在腔室內的載流氣體及過氧化氫蒸氣是連續或間歇地補充。或者，系統會被控制在深度真空的系統下，在引進過氧化氫前，腔室14內壓力被抽空，例如壓力約為10托(torr)或小于10托。在蒸氣系統中，一或多次蒸氣脈沖被導入腔室14內，使具有真空脈沖在兩者間。在其它觀點，圖2的系統類似圖1的系統并由相似的方法控制。對大腔室14殺菌，例如房間，需增加使用的蒸發器12，每一分離的蒸發器受控制于控制系統60。
值得重視的，多組成蒸氣被說明，特別以過氧化氫為參考，得考慮其它單一組成和多組成蒸氣。其它合適的滅菌蒸氣包含peracids，例如具有過氧醋酸的水溶液，一具有過氧醋酸的過氧化氫混合物及其相似物。
參考圖3，顯示蒸發器12的另一實施例。相似元件以相同數字代表，及新元件被給于新的數字。在這實施例中，感應管28代替加熱管，感應管28包含一通孔34，通孔的形成藉由鉆孔或在一導電材料的阻障物(block)140上形成一通道，其材質例如石墨、鋁、銅、黃銅、青銅、鋼及其相似物。當一交流電通過一感應線圈36，線圈36將感應加熱阻障物140。可選擇地，通孔34被定義于管子142中，其裝設于阻障物140上，且與其熱接觸。管子142由一熱傳導材質所形成，例如銅、黃銅、聚合物或一填充的聚合物(filled polymer)。可選擇替代的管子，以阻障物140定義管壁的通孔34涂布一層(未顯示)一熱傳導層、保護材質例如不銹鋼、鐵弗龍玻璃及其相似物，其限制液體或蒸氣流經通孔，但不限制經由感應線圈的感應加熱。在這些實施例中，熱從阻障物通過到液體經由傳導通過管子142或熱傳導層。
感應線圈36環繞整過或部分阻障物140，因此感應線圈誘導阻障物加熱，用一相同方法加熱加熱管30，如圖1。本發明中熱由阻障物140流過管子142。圖1、圖2的實施例，待蒸發的液體，例如過氧化氫水溶液或水，不論是單獨或是以載流氣體通過產生器的通孔34，當液體接觸通孔孔壁54被加熱形成蒸氣。在先前的實施例中，絕熱材質40裝填在線圈36與阻障物140兩者間及線圈與電絕熱室兩者間。在過氧化氫這例子中，維持阻障物140由控制感應線圈36低于一發生過氧化氫大量解離的溫度。一高溫元件144被裝設于阻障物140內或阻障物上面，并關閉感應線圈36的電源，造成缺乏足夠的氣化液體在阻障物140內供給能量至線圈。除此之外，一壓力釋放閥146位于阻障物140及殺菌腔室14兩者間，在壓力過高情況下，用以釋放過量的壓力以保護阻障物及腔室14。
圖3的實施例，包含一系列延長的通孔150、152、154、156及158(在圖3中有4個延長通孔，也可考慮少于或多余4個延長通孔)，延長通孔通常橫向往返穿過阻障物140。通孔部分以連接部或未端部160、162及164連結，為了方便制造，其位于阻障物外部。通孔末端160、162及164的末端墻168通常處于相對通孔孔內液體流向的直角位置。每一循環液體流動的較大慣性和水滴落下至末端墻168，因此增加蒸發率且減少由蒸發器所產生的非蒸發性水滴。
可選擇地，顯示在圖4及圖5中，通孔直徑沿著長度增加，每一個逐步增加，每一依次的延長通孔152、154及156(圖4)，通孔徑隨長度漸增地(圖5)，因此，產生一增加面積在每單位長度的接觸或內部體積。液體過氧化氫接觸通孔34的內部表面52而被蒸發。增加通過通孔34蒸氣或液體混合物的體積，是由增加延長通孔150、152、154及156等的直徑。
另一實施例，通孔34在阻障物140中產生一些循環，例如，開始在入口76處，通孔34產生一U型循環在阻障物的末端170附近，再返回一阻障物入口端172，在到達出口44前產生一個、兩個或更多此類循環。再一實施例，形成一L型循環比形成圓形循環更恰當。例如，圖3所顯示，每一循環包含兩個接近90度角在末端墻168附近，經由通孔的循環接近180度。通常具有尖角而非圓角，促進流動的液體蒸氣混合物撞擊通孔孔壁，因此改善蒸發率。
考慮另一安排，例如一螺旋通孔34，如圖6所顯示。在每一循環，慣性趨向于推進于細小懸浮水滴進入墻內產生水滴蒸發。此法使在霧氣中任一細小的水滴轉成蒸氣。較佳為在流動路徑至少提供兩個大致上180度的循環確保接觸增加。
可考慮積極增加通孔的直徑的安排，圖7的另一實施例，通孔增加的數目隨通過阻障物每一路徑而增加，例如，單一橫向通孔150定義在第一路徑，二或更多通孔15A、15B定義在第二路徑。每一第二通孔152A、152B連接兩個或更多在第三路徑的通孔154A、154B或154C、154D，第四路徑亦是如此。以這方法，在先前的實施例，由通孔產生的液體通道34的橫向斷面積隨著過氧化氫由入口端76到出口44而增加(在這例子中，大部分為出口)。
另一方法增加加熱表面面積或產生擾動使液體接觸加熱表面，亦得考慮促進載流氣體混合。另一實施例如圖8，一偏向元件或嵌入物180其外型為一螺旋狀物或螺旋鉆被軸向設置于通孔34間(或阻障物140，在本發明)，例如，嵌入物180是由不銹鋼或導電材質所形成，當液體或蒸氣經由通孔時不易被降解。一實施例如圖8，螺絲錐的旋轉道181用以增加液體流動方向的直徑，例如，最后一旋轉道接近或接觸管壁30。
另一實施例，如圖9所示，嵌入物180軸向設置于通孔34上，包含軸向間隔的圓盤或碟子182設置于中心裝桿184上。另一實施例，提供擋板或鰭板將減少可流動空間同時增加加熱表面積。例如，如圖2所示，擋板186自加熱管20壁延長至通孔內。擋板以加熱管20方式由傳導或感應加熱來傳導熱能。
于圖8、圖9的實施例中，為增加熱流向嵌入物180，嵌入物較佳由熱導元件188貼附于加熱管30上，例如金屬螺絲(圖8)。例如，螺紋成形(tapped)加熱管30與嵌入物180的鄰近末端。熱導性螺釘經由相應的管路中螺紋插入以產生熱傳送至嵌入物的路徑。在螺釘上方鉆孔并/或焊接或黃銅化螺釘頭表面，使螺釘產生光滑表面，其得以允許感應線圈36與加熱管30間之間隔更接近。
水、過氧化氫液體或其它蒸發液體，當其接觸通孔34的管壁內部表面52產生蒸發，從液體、水花或霧狀轉換成蒸氣。增加一般經由此轉換結果的壓力，可由通孔孔徑增加或流速增加而實質消除，如此可以維持通孔孔內的流動。在連續通過通孔34的管路末端，水或過氧化氫較佳為在一溫度及壓力下的完全蒸氣型態，維持蒸氣在露點(dew point)之下，如此不會發生蒸氣凝結。
蒸發器12能夠達到相較于傳統由電阻式加熱器加熱滴下型蒸發器(drip-type vaporizers)為高的蒸氣輸出。使用一感應線圈36所獲得的加熱效率實質高于由電阻式加熱器所獲得的加熱效率。顯然地，增加輸入熱能相對地會獲得較高的輸出能量。
值得重視的，之前任一蒸氣產生器實施例得以與一較大空間相連接，如房間或臨時圍住一大范圍進行微生物凈化。此是一特殊事實，當一殺菌蒸氣例如過氧化氫在室溫或接近室溫(即約15-30度)及在一大氣壓或接近一大氣壓下使用效率佳。
滅菌空間包含無菌(microorganism-free)或接近無菌的工作區域、冷凍干燥器、藥或食物處理設備。無論是高溫殺菌或是在殺菌期間空間的蒸氣化，其可行性取決于空間的結構或是容器的性質。例如，在一些實例中，滅菌區域為非剛性塑料(non-rigidplastic)材質組成，不能承受高溫度梯度及高壓力梯度。相對地，食物處理設備在控制過程需能耐高溫及高壓，且經由真空化或加熱更容易適應所達到的最佳滅菌狀況，一或多數此類蒸發器12，可凈化一高速的裝瓶線(如約1000瓶/每分鐘)。
例如，腔室14可以是一房間具有一體積為1000-4000立方米。在這實施例中，結合的載流氣體流動產生流量約2000公升/分，當載流氣體流經蒸發器12流量約等于或小于100公升/分，較佳約等于或小于20公升/分，最佳為約1-10公升/分。
可選擇地，路徑22、24及102包含所有或部分導管，使用于預先存在的HVAC系統。在激活凈化過程，空氣從室內循環經過干燥器122，在一段足夠的時間后使室內相對濕度降到一適合的程度，最好的相對濕度低于20％。為封閉區間，區間內的壓力控制需適當。潔凈室凈化及其相似作用，避免可能受污染的空氣進入室內，室內壓力最好維持在環境壓力之上。已使用的有害物質或有害物質暴露于待處理腔室內，在腔室14內最好維持在一大氣壓以下，以確保有害物質在凈化過程之前不會釋出。
一旦腔室14至一足夠低的相對濕度，抗菌蒸氣注射于空氣中。抗菌蒸氣在一實施例中包含過氧化氫蒸氣，其它抗菌蒸氣或抗菌蒸氣混合物亦得被考慮。
控制系統60連結一或更多在室內的過氧化氫濃度感應器128。控制器可任意控制房間10的風扇(未顯示)或其它元件，調整過氧化氫濃度達到較佳的均勻度。
當空氣循環直徑較大及較高的空氣流量，則第二快速蒸發器12和第二注射泵80與液體過氧化物源70和空氣源相連結。為利于大空間，需提供具有快速蒸發器之一或多個額外的空氣循環線。
當說明過氧化氫時，值得重視的是本發明的系統可應用于其它溶液或純液體蒸發，例如過氧醋酸、其它過氧化合物及其相似物。
本發明更進一步考量的實施例描述特殊參考于圖10至圖24。依照本發明更進一步考量的實施例，一蒸發器加熱設備包含一加熱管和一嵌入物，嵌入物包含一非導電材質和一電磁感應材料，細節將描述于下文。可理解地在每一更進一步考量的實施例中，嵌入物選擇性被提供。電磁感應材料這詞匯使用在此是指一材質能對于存在的電場、磁場或兩者皆有反應，暴露上述至少一種場內時，會產生熱能。電場和磁場可以是靜態或時變場(oscillatory)。
本發明更進一步考量的一實施例，可獲得各種形式，包含下列討論細節但不限于此。根據更進一步考慮的實施例，加熱管30和嵌入物180包含一非導電材質和一電磁感應材質，嵌入電磁感應材質于非導電材質內。另一更進一步考慮的實施例，一層的電磁感應材質可提供于加熱管30或嵌入物180一外部表面，或可位于一非導電材質內部。又另一更進一步考慮的實施例，非導電材質層將電磁感應材質自抗菌液體隔離。就此點而言，非導電材質被用在做為一保護涂布層。
值得重視的，在先前所考慮的實施例要素可使用在選擇的結合物，實施例說明的細節在下面描述。
非導電材質有許多適合的種類，包含但不限于此，一聚合材質、一陶瓷材質或一玻璃。此外，可使用聚合材質、陶瓷材質或玻璃的組成做為加熱管30或嵌入物180。
適合的聚合物材質包含但不限于此，如一熱塑性聚合物(thermoplastic polymer)或熱固聚合物(thermoset polymer)。
經由例子，但不限于此，一熱塑性聚合物形成的非導電材質可選自以下所組成的群組(group)，其包含，一耐隆(nylon)、聚鄰苯二甲珗胺(Amodel(PPI，polyphthalamide))、聚醯亞胺(Aurum(polyimide))、Ryton/Fortron(PPS，polyphenylenesulphide)、Fluoropolymers(PFA，FEP，TefzelETFE，HalarECTFE，KynarPVDF)、TeflonPTFE、4.6聚醯亞胺，4.6耐隆(Stanyl(4.6 polyamide，4.6Nylon))、聚醯胺-西亞胺(Torlon(polyamide-imide))、聚醚醯亞胺(Ultem(polyetherimide，PEI))、VictrexPEEK(polyaryletherketone，polyetheretherketone)或其它熱塑性聚合物，熱塑性材質具有使用溫度，當超過最高使用溫度時會產生抗菌蒸氣。如上所示，抗菌蒸氣為單獨的水或一液體混合物如水及過氧化氫。在大部分例子中，熱塑性聚合物最適合使用溫度需超過150℃。例如，耐隆使用溫度約199℃左右。對于一些滅菌劑，穩定加熱耐隆6/6持續使用溫度121℃便足夠，鐵弗龍需持續使用溫度260℃。
由熱固聚合物所形成非導電材質，可從以下群組中選出，包含但不限于此，一環氧類樹脂或一氨基甲酸乙酯。
經由例子，但不限于此，一合適的陶瓷材質形成非導電材質，可從自以下群組中選出，其包含，二氧化硅(silica)、氧化鋁(alumina)、氧化鎂(magnesia)或其它由金屬氧化物為主的材質所形成。
電磁感應材質可采用許多適合的形式，包含但不限于此，一金屬或合金、一金屬涂布的材質、碳、石墨、不銹鋼、一合金焊料(如錫與鋅)、一磁性(ferromagnetic)(材質(如鐵)、一鐵氧磁(ferrimagnetic)(材料即鐵酸鹽等，如磁鐵礦(Fe3O4)or FeO·Fe2O3)、一鐵電(ferroelectric)材質(如perovskites或lead titanate(PbTiO3))、一高鐵(ferrielectric)電材質或其組合。
經由例子，但不限于此，可從自下述金屬群組中選出，其包含鎳、銅、鋅、銀、不銹鋼、鎢、鎳鉻合金(鎳-鉻合金)或及其組合。
由上述指示，電磁感應材質可使用一金屬合金焊料。金屬焊料在非導電材質(如聚合物、陶瓷或玻璃)形成過程中，形成金屬交錯網于非導電材質內。在一聚合物例子中，一低熔點焊料與聚合物樹脂結合并加工處理。例如，一聚合物和一低熔點焊料被擠壓成小段(strands)。將這些小段冷卻且切成小球狀。這些小球注入成型于加熱管和嵌入物中。低熔點焊料在聚合物內形成金屬網。
在陶瓷例子中，多孔性陶瓷在鍛燒時允許焊料在陶瓷中流動，如此，生成的一鍛燒陶瓷有一金屬網。預先鍛燒多孔性陶瓷能幫助鍛燒時焊料在陶瓷內流動。值得重視的，焊料的熔化溫度高于需蒸發抗菌液體所需的最高溫度。
可使用其它金屬焊料產生金屬網。就這一點而言，任何金屬在陶瓷被鍛燒時可以熔化的金屬都適合。因為大多數陶瓷鍛燒溫度一般在2500到3000范圍間，大部份金屬在鍛燒時將會熔化。當冷卻時，金屬再結晶在陶瓷內形成一貫穿(interpenetrating)金屬網。
使用一聚合物、一陶瓷或玻璃時，碳適合做為電磁感應材質。就這一點而言，碳可以加在聚合物、陶瓷或玻璃而產生一導電碳微粒的金屬網。因為碳為一耐火材質(refractory)，碳微粒可耐陶瓷高燒結溫度。碳亦是一熱導性材質可幫助熱擴散(感應加熱產生)。碳亦提供一接收電磁波的“天線”。
由上述討論，本發明另一考慮的實施例，包含一加熱管30或嵌入物180由一非導電材質和一電磁感應材質所組成，其中，電磁感應材質崁入于一非導電材質(一聚合物、一陶瓷或一玻璃基材)內形成一合成材質。電磁感應材質可為一微粒形式，包含但不限于纖維、薄片、球體、須狀(whiskers)、微粒或其組合。其可以是一金屬、一金屬合金、一金屬涂布微粒、碳或石墨。其由各種形狀形成，包含但不限于此，球狀、扁圓的和扁長的。而且，電磁感應材質可選擇涂布可在一微粒(即金屬、金屬合金、碳或石墨附著的微粒)。
特別適合微粒的例子，包含但不限于碳微粒(纖維、薄片、須狀或粒狀)、鎳微粒(纖維狀、薄片、須狀或粒狀)、鎢微粒(纖維狀、薄片、須狀或粒狀)、鎳鉻微粒(金屬絲、纖維、薄片、須狀或粒狀)、鎳、銅或銀涂怖(自動催化或藉由電沉積)在玻璃球面；鎳、銅或銀涂怖(自動催化或由電沉積)在熱塑性聚合物的微粒；鋼薄片和不銹鋼纖維。
在一實施例，嵌入電磁感應微粒于其一非導電材質內，在一恰當的濃度下適合提供給一加熱設備，其具有一所要的加熱特性。值得重視的，加熱設備的熱產生及熱轉換特性是基于非導電材質內電磁感應微粒的濃度(即負載)。加熱設備的熱轉換(即熱傳導)特性與加熱設備的導電特性有關。相然，加熱設備內電磁感應微粒的濃度可依據與percolation theory決定。
根據percolation theory，當電磁感應材質濃度到達臨界值(percolation threshold)，合成物的電導性將陡峭地上升。因此，當需要快速加熱時，電磁感應材料的濃度最好能達到或超過上述臨界值。同理，若需要一較長加熱時間，電磁感應微粒的濃度低于臨界值。
一微粒負載合成物的例子，percolation theory為已知的數學模型用以闡述合成物有關的電特性。例如，若金屬微粒沉積在一基材上且具有L×L陣列洞內，電傳導可產生在兩金屬微粒間，因為當兩鄰近洞被金屬微粒填滿，其彼此接觸，因此允許電在金屬微粒間傳導。這些接觸的金屬微粒被稱為“叢集”(clusters)，一叢集由一陣列末端擴大至另一陣列被稱為一“連續叢集”(spanning cluster)。
當金屬微粒開始沉積在L×L陣列洞內，不會有電傳導產生。就這一點而言，直到L金屬微粒沉積完成，才會產生電傳導。然而，在考慮L金屬微粒自行形成一連續叢集的統計機率時，在一連續叢集變成顯著前，必須沉積更多L金屬微粒。電傳導成一指數增加，上述臨界值為電磁感應微粒形成導電合成物的濃度。
上述臨界值根據一些微粒的比率(即最長尺寸與最短尺寸的比率)。在這觀點，導電球體的percolation臨界值(其中一種比率)大于纖維的percolation臨界值。當然，導電球體達成一導電合成物的濃度比導電纖維高。
導電微粒負荷矩陣的定比關系(scalingrelationship)，亦稱(power law)表示為σ∝(x-xc)t，σ為導電系數，x為電磁感應微粒的濃度(體積比)，xc為percolation臨界值(xc根據微粒的幾何形狀)，t符合一臨界指數，t的代表值約2.0。
percolation理論慣例上，當電磁感應微粒的濃度達到percolation臨界值，合成物電導度陡峭地上升。Scaling law適用于為直流(DC)和交流(AC)兩者。
值得重視的，電磁感應微粒的濃度在percolation臨界值之下時，大部分合成物具一非零導電率。可相信的是其將產生一percolation叢集以全部通道網路的最鄰近子網路組成。電磁感應微粒濃度較佳選擇等于或大于percolation臨界值時，濃度選擇也可以小于percolation臨界值，只要能獲得一非零導電率。
可相信的是化合物傳導機制實際上并不是微粒與微粒間的接觸。就這一點而言， 在非導電材質和一些電磁感應微粒間有一薄層。當然，電子(在化合物內有電荷載體)必須從一微粒到另一微粒量子穿遂通過電磁感應材質的薄層。當然，化合物的電傳導不會與單獨電磁感應材質的電傳導一樣，換言之，由這材質形成微粒。
可理解的，電磁感應網路的維度(dimensionality)有一“碎形”(fractal)(即有一二度或三度空間)值。換言之，在非導電材質內的電磁感應微粒的網路，具有二度或三度空間，二度空間為一正方形維度，三度空間為一立方體維度。
值得相信的是具有電磁感應微粒于其內的聚合物，做為一電流限制的聚合物，以自我限制熱產生，因而防止聚合物熔化。在這方面，需一足量的電磁感應微粒混合于聚合物基材內，使得當達到操作上所需的參數時，此蒸發器做為電流限制聚合物。換言之，當蒸發器溫度增加到超過操作溫度，聚合物基材加熱及延伸到電磁感應微粒失去足夠的接觸的點，使得化合物材質的導電率降低，限制電流流經化合物材質及限制焦耳熱的產生。在此情形下，聚合物陣列開始冷卻，直到聚合物陣列有足夠的contracts，以恢復微粒與微粒間接觸，這例子中蒸發器將變成再次操作。
由上述指示，一交流電源50提供一變換電流到一感應線圈36。電磁輻射造成電子在電磁感應材質中移動，因此產生熱。電磁感應材質耦合到一電場或一震蕩磁場(oscillating magnetic field)以產生熱。在一電場耦合的例子中，熱的產生為焦耳熱或I2R的熱。在一震蕩磁場耦合的例子中，熱的產生是經由電磁感應材質中所產生的eddy電流。值得重視的是，視所使用的電磁感應微粒，直接輻射朝向電磁感應材質的微波或射頻(RF radio frequency)產生器可代替感應線圈36。
值得重視的，交流電的頻率是在改變，由于集“膚效應”(skin effect)，因此造成提供的電磁輻射穿透加熱管30或嵌入物180的深度不同。集膚效應經由下列例子來做說明，蒸發器包含一加熱管30和嵌入物180。加熱管30和嵌入物180包含電磁感應材質。
例子1加熱管幾何形狀圓柱型管壁厚度＝5公厘(mm)材質樹脂結合石墨 加熱管例子1中，δ為肌膚厚度，f為電磁輻射頻率。在一頻率為101.4千赫(kilo-Hertz，kHz)時，電磁輻射將減少到加熱管30管壁內(即5mm)的初始值的1/e。供給嵌入物內電磁感應材質小于101.4千赫的電磁輻射頻率(f1)。就這一點而言，小于101.4千赫的頻率(f1)導致加熱管30管壁的肌膚深度大于5mm的管壁厚度。當然，發射的輻射有一波長得以前進通過加熱管30，且將直接照射在嵌入物180的電磁感應材質上。因此，嵌入物180經由感應直接加熱，而非經由傳導加熱。可了解的是電磁輻射頻率可以變換，使得加熱管30只暴露于第一頻率的電磁輻射，以及加熱管30和嵌入物18暴露于第二頻率的電磁輻射。當然，可變換不同頻率的電磁輻射，用以加熱(1)加熱管30和(2)加熱管30和嵌入物180。
參考圖10，其顯示一具有一加熱管230的蒸發器12，加熱管230包含嵌入電磁感應微粒240于一非電傳導材質231。在實施例的說明中，非電傳導材質231為一聚合物，且電磁感應微粒240為金屬纖維。加熱管230包含一內部表面232和一外部表面234。內部表面232定義一通孔236。
圖11至圖14用以說明加熱管230，選擇使用另類的電磁感應微粒240的微粒型態。就這一點而言，圖11顯示，嵌入粒狀的金屬微粒所構成的電磁感應微粒240于非電導材質231內。
圖12顯示，一加熱管230，包含嵌入一金屬薄片所構成的電磁感應微粒240于非電導材質231內。
圖13顯示，一加熱管230，包含嵌入金屬涂布球狀物所構成的電磁感應微粒240于非電導材質231內。金屬涂布球體一般包含一玻璃球體252涂布一金屬涂料254，最佳顯示于為圖14顯示，如上論述，玻璃球體252可透過自動催化(autocatalytically)或電沉積(electrodeposition)涂布一電磁感應材質。
參考圖15顯示，一加熱管230，包含嵌入電磁感應微粒24于非導電材質231內，及電磁感應材質上的一薄層260。電磁感應材質上的薄層260構成于加熱管230的內部表面232。薄層260一般由已知沉積技術(deposition techniques)形成(詳述如下)或一預先形成的元件。于上述實施例的說明，電磁感應微粒240為金屬纖維。
圖16顯示，一加熱管230，包含嵌入電磁感應微粒240于一非電導材質231內，以及一在加熱管230內部表面232非電導材質上的薄層270。于本發明的實施例，非電導材質(如一聚合物)的薄層270自電磁感應微粒240隔離抗菌劑液體。就這一點而言，只有非電導材質的薄層270被暴露于抗菌液體。經由這例子，但不限于此，非導電材質的薄層270由一般所知的沉積技術制作于內部表面232。另種方式為預先形成非電導材質的薄層270(如由造模)。
圖17說明，一加熱管30，包含一由電磁感應材質所組成的管壁32，例如，鐵、鋅、碳鋼鐵、不銹鋼、鋁、銅、青銅或黃銅，如上與加熱管30有關的說明。非電導材質的薄層270排在加熱管壁32的內部表面52。以此方法，非電導材質薄層270隔離電磁感應物質與抗菌劑液體。當然，只有非導電材質的薄層270曝露于抗菌液體。經由這例子但不限于此，非電導材質的薄層270由一般所知沉積技術涂怖于內部表面232內。或預先形成非電導材質的薄層(如由造模)。
圖18說明本發明的一實施例，產生微波能量而形成熱。加熱管230最好由非電導材質231組成，嵌入電磁感應微粒240于非電導材質內。電磁感應材質231最好是一能產生熱的材質，經由電或磁滯性曲線(magnetic hysteresis loop)。
一微波產生器250提供一電磁能量來源。微波產生器250為一電磁管形式用以產生電磁能。微波產生器250產生微波，換言之，電磁輻射有一頻率約1到300GHz(Gigahertz)。一實施例中，玻璃包含暴露于微波下的亞鐵鹽(ferrite)。可相信的是經由磁滯曲線可改變微波磁場用以驅動亞鐵鹽微粒，因此，用磁性操作微粒。磁性操作導致亞鐵鹽微粒被加熱。熱傳導至玻璃(如派熱司(Pyrex))陣列(matrix)。采用一相似方法，鐵電微粒可與一聚合物、一陶瓷或玻璃混合。在這例子，可相信的是入射電磁波的震蕩的電場使微粒通過電滯曲線而產生熱。
電磁感應材質231選自于以下群組，包含但不限于此，一強磁性(鐵)或一鐵氧磁材料(亞鐵鹽，如磁鐵礦(Fe3O4)或FeO·Fe2O3)，或一次鐵電(如perovskites，鉛鈦酸鹽(lead titanate PbTiO3))，或一次鐵鹽材質，一特殊金屬化聚乙烯對苯二甲酸(polyethylene terephthalate，PET)，其是一般使用在微波食品容器用來加速烹調過程。
一實施例說明如圖18，加熱管230包含一非導電材質231，但沒有電磁感應微粒嵌入于其內。電磁感應材質的薄層240(如一金屬化聚合物薄膜，如金屬化PET)涂布于加熱管230的內部表面232。
上述指出電磁感應材質構成加熱管30及/或嵌入物180表面的一薄層(參考圖15)。非電導材質也可以在加熱管30或嵌入物180表面形成一保護涂布層(參考圖16和圖17)。經由傳統沉積技術可形成電磁感應材質的薄層和非電導材質的薄層，其包含但不限于電沉積、自動催化沉積、噴霧(spraying)或熱噴霧(thermal spraying)。
根據本發明更進一步的實施例，由各種不同的技術得以制作加熱管或嵌入物，包含但不限于傳統造模法、注射造模成型(injection molding)或擠壓成型(extrusion)。熱塑性塑料最好為擠壓成型或注射造模成形法。傳統造模法最好使用在一熱固性聚合物，在擠壓管或嵌入物的例子中，電磁感應微粒可伴隨聚合物被加入于擠壓裝置中，以產生一圓柱狀的化合物材質。
圖19和圖20說明，一加熱管330具有多通孔336以形成多種途徑。加熱管330嵌入電磁感應微粒240于一非電導材質231內所組成。加熱管330可以采用傳統方式制造，包含造模方法、注射造膜成型(injection molding)、擠壓和旋轉涂布，但不限于此。也可以在加熱管中以鉆孔形成通孔336。
圖21和圖22說明另一加熱管實施例。加熱管430由嵌入電磁感應微粒240于一非電導材質230內所組成。加熱管430由兩個半圓柱430a、430b所組成，其中由機器形成溝432。溝432包含單一溝部432a及多重溝部432b。加熱管430由造膜方法、注射造膜成型或擠壓所形成。兩個半圓形430a、430b使用超音波或用其它方式(圖22)形成一圓柱，其具有小通道(veins)做為液體流動途徑。霧化抗菌液體擴散至小通道中。值得重視的，藉由機械可制造額外液體流動途徑。
圖22和圖23說明加熱管包含一嵌入電磁感應微粒240于非電導材質231的內。一螺旋形嵌入物280包含一嵌入電磁感應微粒240于非電導材質231內。由一螺旋路徑282由螺旋形嵌入物280定義。霧化抗菌液體擴散至螺旋路徑282，圖24顯示位于加熱管230內的嵌入物280。
加熱管和/或嵌入物得以具有這些說明的幾何形狀外的形狀。此外，使用一非電導材質經由造膜或擠壓(如一聚合物)促進加熱管和嵌入物形成各種不同幾何外形。經由一體成型形成加熱管和嵌入物。值得重視的，一個或多個彎管接近一圓柱加熱管和/或嵌入物，其中彎管提供一管壁，一霧化抗菌液體可撞擊在管壁上并蒸氣化。
可理解的，本發明包含一溫度感應元件，用以防止蒸發器過熱而導致非電導材質熔化或破壞。一示范溫度感應元件為一熱電耦可感應溫度變化，由一對由不同金屬材料連結制造的線圈，其隨溫度變化產生電壓。
使用上述的非電導材質將提供許多有利結果。就這點而言，蒸發器的重量和制造費用將減少。而且，非電導材質可自抗菌液體隔離電磁感應材質。當然，抗菌液體如水、過氧化氫、peracid及其相似物可被使用，而無須考慮抗菌液體被電磁感應材質(如銅)降解(degrdation)。
先前的描述為本發明較好的實施例，顯然地，先前對本發明細節解釋及分析描述發生修改和變更，本發明包含申請專利范圍及其等同領域所有修改和變更。其它對本發明詳述部分的解釋及分析發生修改和變更，本發明包含申請專利范圍及其等同領域所有修改和變更。
權利要求
1.一蒸發器，用以蒸發一霧化抗菌液體以形成抗菌蒸氣，其特征在于，該蒸發器包含一電磁輻射源；一加熱腔室，具有一管路形成其中，該加熱腔室有一入口，做為接收該管路內的該霧化抗菌液體，一出口，做為自該管路釋放到一定義區的該抗菌蒸氣，其中該加熱腔室由一第一非導電材質和一第一電磁感應材質所組成；以及一嵌入物位于該加熱腔室的該管路內，該嵌入物的組成包含至少下列之一(1)一金屬，和(2)一第二非導電材質和一第二電磁感應材質，其中該加熱腔室和該嵌入物兩者皆促進該霧化抗菌液體蒸發成形成該抗菌蒸氣。
2.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中至少該第一和該第二非電導材質之一是自下群組中選出其包含一聚合物、一陶瓷和一玻璃。
3.如權利要求2項所述的蒸發器，其特征在于，其中該聚合物從下列群組中選出其包含一熱塑性塑料聚合物和熱固性塑料聚合物。
4.如權利要求3項所述的蒸發器，其特征在于，其中該熱塑性塑料聚合物從下列群組中選出其包含polyphthalamide、聚醯亞胺、Fluoropolymers、PTFE、4.6聚醯亞胺、4.6耐隆、聚醯胺-西亞胺、polyaryletherketone和polyetheretherketone。
5.如權利要求3項所述的蒸發器，其特征在于，其中該熱固性塑料從下列群組中選出其包含一環氧樹脂和一氨基甲酸乙酯。
6.如權利要求2項所述的蒸發器，其特征在于，其中該陶瓷為一金屬氧化材質。
7.如權利要求6項所述的蒸發器，其特征在于，其中該陶瓷從下列群組中選出其包含硅、鋁及氧化鎂。
8.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中該第一及該第二電磁感應材質從下列群組中選出其包含一金屬、一金屬合金、一金屬附著材質、碳、石墨、不銹鋼、一金屬合金焊接、一強磁性材質、一鐵氧磁材料、一鐵電材質、一次鐵電材質及其結合物。
9.如權利要求8項所述的蒸發器，其特征在于，其中該金屬從下列群組中選出其包含鎳、銅、鋅、銀、不銹鋼、鎢、鎳鉻及其組合。
10.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中該第一及該第二電磁感應材質至少有一為強磁性材質。
11.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中該第一及該第二電磁感應材質至少有一為鐵氧磁材質。
12.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中該第一及該第二電磁感應材質至少有一為鐵電材質。
13.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中該第一及該第二非電導材質至少有一形成非電導陣列，至少該第一及該第二電磁感應材質的一被該非導電陣列崁入。
14.如權利要求13項所述的蒸發器，其特征在于，其中至少該第一及第二電磁感應材質之一的形成形式是以下列群組中選出其包含纖維狀、薄片、球體、須狀、粒狀、一附著微粒及其組合。
15.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中至少其一該第一電磁感應材質在該第一非電導材質的表面形成一薄層，和該第二電磁感應材質在該第二非電導材質的表面形成一薄層。
16.如權利要求15項所述的蒸發器，其特征在于，其中至少其一該第一電磁感應材質被嵌入于第一非導電材質內；和該第二電磁感應材質被嵌入于該第二非電導材質內。
17.如權利要求15項所述的蒸發器，其特征在于，其中至少其一該第一電磁感應材質沉積在該第一非電導材質上，由下列至少其一方法熱噴霧、電沉積、自動催化沉積及弧噴霧，和該第二電磁感應材質沉積在該第二非電導材質上，由下列至少其一方法熱噴霧、電沉積、自動催化沉積及弧噴霧。
18.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中至少其一該第一非電導材質形成第一層以提供第一保護涂布層，該第一保護涂布層自該抗菌液體隔離該第一電磁感應材質，和該第二非電導材質形成第二層以提供第二保護涂布層，該第二保護涂布層自該抗菌液體隔離該第二電磁感應材質。
19.如權利要求18項所述的蒸發器，其特征在于，其中至少其一該第一電磁感應材質被嵌入于該第一非電導材質內；和該第二電磁感應材質被嵌入該第二非電導材質內。
20.如權利要求18項所述的蒸發器，其特征在于，其中至少其一該第一電磁感應材質沉積以形成該第一層，由下列至少其一方法熱噴霧、電沉積、自動催化沉積及弧形噴霧，和該第二電磁感應材質沉積以形成該第二層，由下列至少其一方法熱噴霧、電沉積、自動催化沉積及弧形噴霧。
21.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中該電磁輻射源為一微波產生器，該微波產生器產生微波以加熱至少在該第一電磁感應材質和該第二電磁感應材質其中之一。
22.如權利要求21項所述的蒸發器，其特征在于，其中至少其一該第一電磁感應材質和該第二電磁感應材質是以下列群組中選出其包含一強磁性材質、一鐵氧磁材質、一鐵電材質和一次鐵電材質。
23.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中該電磁輻射源產生一交流電。
24.如權利要求23項所述的蒸發器，其特征在于，其中該交流電具有至少第一頻率和第二頻率，該電磁輻射分別于穿透該加熱腔室于第一和第二厚度。
25.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中該加熱腔室包含一般圓柱管。
26.如權利要求1項所述的蒸發器，其特征在于，其中該嵌入物為一螺旋形嵌入物，該管路連結一螺旋路徑通過該螺旋型嵌入物。
27.一微生物凈化的方法，其中該定義區內至少包含一定義區和一物品其中之一，其特征在于，其方法包含感應加熱一阻障物其中包含一非電導材質和一電磁感應材質，該阻障物定義一內部管路；將一霧化液體通過該內部管路，感應加熱阻障物以蒸發該霧化液體，該霧化液體接觸該管路內壁以形成一抗菌蒸氣；和該蒸氣流出該阻障物到該定義區以進行微生物凈化至少該定義區和該物品其中之一。
28.如權利要求27項所述的微生物凈化的方法，其特征在于，其中進一步包含混合該蒸氣和載流氣體；和該蒸氣和該載流氣體的混合物流經該定義區。
29.如權利要求27項所述的微生物凈化的方法，其特征在于，其中進一步包含在蒸發之前混合該霧化液體與一部份的該載流氣體。
30.如權利要求27項所述的微生物凈化的方法，其特征在于，其中該霧化液體包含水和水蒸氣。
31.如權利要求27項所述的微生物凈化的方法，其特征在于，其中該霧化液體包含一過氧化合物。
32.如權利要求27項所述的微生物凈化的方法，其特征在于，其中進一步包含偵測在該定義區內的該抗菌蒸氣的濃度；和響應該偵測濃度而調整容器的感應加熱率。
全文摘要
本發明揭露一種蒸氣加熱設備，是包含電磁感應材料及非電導材料。一抗菌液體，如水、過氧化氫溶液經由加熱設備被轉換為一蒸氣，本發明的一實施例，為嵌入電磁感應材料于非導電材料內，本發明的另一實施例，使用微波產生器生成熱。
文檔編號F22B1/28GK1954644SQ200580015608
公開日2007年4月25日 申請日期2005年2月4日 優先權日2004年4月1日
發明者邁克A·森坦尼, 艾倫L·希爾, 法蘭西斯J·則琳娜 申請人:美商史戴瑞思股份有限公司