DE102015206406A1

DE102015206406A1 - Sterilization device and method

Info

Publication number: DE102015206406A1
Application number: DE102015206406.9A
Authority: DE
Inventors: Anton Dukart; Malte Bickelhaupt; Jennifer Niessner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2016-10-13

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Sterilisationsvorrichtung zur Sterilisation einer Bakterien aufweisenden Flüssigkeit, mit einem Flüssigkeitsbehälter, welcher ausgebildet ist, die zu sterilisierende Flüssigkeit aufzunehmen, mindestens einem Aktor, welcher ausgebildet ist, Druckwellen zu erzeugen, deren Amplituden und Druckgradienten derart groß sind, dass die Bakterien bei Beaufschlagung mit den Druckwellen inaktiviert werden, wobei der Aktor mit dem Flüssigkeitsbehälter derart gekoppelt ist, dass bei mit der Flüssigkeit befülltem Flüssigkeitsbehälter die Druckwellen von dem Aktor in die Flüssigkeit eingekoppelt werden. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Sterilisieren einer Bakterien aufweisenden Flüssigkeit.The present invention discloses a sterilizing device for sterilizing a bacteria-containing liquid, comprising a liquid container adapted to receive the liquid to be sterilized, at least one actuator, which is designed to generate pressure waves whose amplitudes and pressure gradients are so large that the bacteria be inactivated upon exposure to the pressure waves, wherein the actuator is coupled to the liquid container such that when filled with the liquid liquid container, the pressure waves are coupled from the actuator into the liquid. Further, the present invention discloses a method for sterilizing a bacteria-containing liquid.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sterilisationsvorrichtung und ein Verfahren zur Sterilisation einer Bakterien aufweisenden Flüssigkeit, z.B. Wasser.The present invention relates to a sterilization apparatus and a method for sterilizing a bacteria-containing liquid, e.g. Water.

Stand der TechnikState of the art

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, in welchen eine Flüssigkeit, z.B. Wasser, sterilisiert werden muss.There are a variety of applications in which a liquid, e.g. Water, needs to be sterilized.

Beispielsweise kann Wasser zum Verzehr durch den Menschen sterilisiert werden, um die Entstehung von Krankheiten durch verunreinigtes Wasser zu vermeiden. Dies ist insbesondere in Katastrophengebieten oder Gebieten mit schlechter Trinkwasserqualität notwendig.For example, water can be sterilized for human consumption to prevent the development of diseases by contaminated water. This is particularly necessary in disaster areas or areas with poor drinking water quality.

Zur Wassersterilisation bzw. -desinfektion werden heute v.a. chemische Verfahren (Chlorierung / Ozonisierung) oder mechanische Verfahren, wie z.B. UV-Bestrahlung bzw. Ultrafiltration eingesetzt.For water sterilization or disinfection today v.a. chemical processes (chlorination / ozonization) or mechanical processes, e.g. UV irradiation or ultrafiltration used.

Diese Verfahren werden meistens stationär, im großtechnischen Maßstab direkt beim Wasserversorger und nicht direkt beim Verbraucher eingesetzt. Damit kann die Wasserqualität nicht direkt am Endverbraucher (v.a. Wasserhahn, Duschkopf) garantiert werden, was potentiell zu bakteriellen Problemen, wie z.B. Legionellenbefall, führt.These methods are mostly stationary, used on an industrial scale directly at the water supplier and not directly at the consumer. Thus, the water quality can not be guaranteed directly at the end user (especially faucet, shower head), potentially causing bacterial problems, such as e.g. Legionella infestation, leads.

Analoge bakterielle Probleme können auch in stationären Anlagen zur Erwärmung von Wasser, wie z.B. Gasthermen, Ölheizungen, Einrichtungen mit Kraft-Wärme-Kopplung oder dergleichen auftreten.Analogous bacterial problems may also be encountered in stationary installations for heating water, e.g. Gas heating, oil heating, cogeneration or the like may occur.

Zur Trinkwasseraufbereitung kommen auch Methoden der mobilen Trinkwasseraufbereitung zum Einsatz. Hierzu gehören Wasserreinigungstabletten, Abkochen, Solar Water Desinfection (SODIS), Chlorierung, Filtration, mobile UV-Geräte oder dergleichen.For drinking water treatment, methods of mobile drinking water treatment are also used. These include water purification tablets, decoction, solar water disinfection (SODIS), chlorination, filtration, mobile UV devices or the like.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Sterilisationsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.The present invention discloses a sterilization apparatus having the features of claim 1, and a method having the features of claim 9.

Demgemäß ist vorgesehen:Accordingly, it is provided:

Eine Sterilisationsvorrichtung zur Sterilisation einer Bakterien aufweisenden Flüssigkeit, mit einem Flüssigkeitsbehälter, welcher ausgebildet ist, die zu sterilisierende Flüssigkeit aufzunehmen, mindestens einem Aktor, welcher ausgebildet ist, Druckwellen zu erzeugen, deren Amplituden und Druckgradienten derart groß sind, dass die Bakterien bei Beaufschlagung mit den Druckwellen inaktiviert bzw. abgetötet werden, wobei der Aktor mit dem Flüssigkeitsbehälter derart gekoppelt ist, dass bei mit der Flüssigkeit befülltem Flüssigkeitsbehälter die Druckwellen von dem Aktor in die Flüssigkeit eingekoppelt werden.A sterilization device for sterilizing a bacteria-containing liquid, comprising a liquid container, which is adapted to receive the liquid to be sterilized, at least one actuator, which is designed to generate pressure waves whose amplitudes and pressure gradients are so large that the bacteria upon exposure to the Pressure waves are inactivated or killed, wherein the actuator is coupled to the liquid container such that when filled with the liquid liquid container, the pressure waves are coupled from the actuator into the liquid.

Ferner ist vorgesehen:It is also provided:

Ein Verfahren zum Sterilisieren einer Bakterien aufweisenden Flüssigkeit, aufweisend Erzeugen von Druckwellen, deren Amplituden und Druckgradienten derart groß sind, dass die Bakterien bei Beaufschlagung mit den Druckwellen inaktiviert werden, und Einkoppeln der Druckwellen in eine Flüssigkeitsbehälter, welcher die Bakterien aufweisenden Flüssigkeit aufnimmt.A method for sterilizing a bacteria-containing liquid, comprising generating pressure waves whose amplitudes and pressure gradients are so large that the bacteria are inactivated upon exposure to the pressure waves, and coupling the pressure waves into a liquid container receiving the bacteria-containing liquid.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass herkömmliche Verfahren zur Sterilisation von Wasser nicht in allen Situationen zuverlässig durchgeführt werden können.The finding underlying the present invention is that conventional methods of sterilizing water can not be performed reliably in all situations.

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, mit welcher eine Flüssigkeit einfach und zuverlässig sterilisiert werden kann.The idea underlying the present invention is now to take account of this finding and to provide a possibility with which a liquid can be sterilized easily and reliably.

Dazu sieht die vorliegende Erfindung vor, dass eine Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsbehälter durch Druckwellen sterilisiert wird. Dazu sieht die vorliegende Erfindung ferner einen Aktor vor, der mit dem Flüssigkeitsbehälter derart gekoppelt ist, dass die Druckwellen von dem Aktor in die Flüssigkeit eingekoppelt werden, wenn der Aktor betätigt wird.For this purpose, the present invention provides that a liquid in a liquid container is sterilized by pressure waves. To this end, the present invention further provides an actuator which is coupled to the liquid container such that the pressure waves from the actuator are coupled into the liquid when the actuator is actuated.

Die Druckwellen, welche der Aktor erzeugt, weisen dabei Amplituden und Druckgradienten auf, welche so groß sind, dass Bakterien bei einer Beaufschlagung mit den Druckwellen inaktiviert bzw. abgetötet werden.The pressure waves which the actuator generates have amplitudes and pressure gradients which are so great that bacteria are inactivated or killed when they are exposed to the pressure waves.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine Flüssigkeit auf einfache Art zu sterilisieren.The present invention makes it possible to sterilize a liquid in a simple manner.

Dabei kann die Sterilisierung direkt am Entnahmeort der Flüssigkeit erfolgen, da ein Aktor, welcher die entsprechenden Druckwellen erzeugt auf sehr kleinem Bauraum aufgebaut werden kann.In this case, the sterilization can be done directly at the removal of the liquid, as an actuator which generates the corresponding pressure waves can be built on a very small space.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

In einer Ausführungsform weist der Flüssigkeitsbehälter einen Zulauf auf, welcher ausgebildet ist ein Zuströmen der Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter zu ermöglichen und welcher ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil aufweist, welches ausgebildet ist, einen Rückfluss der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter zu verhindern. Dies ermöglicht das Befüllen des Flüssigkeitsbehälters, ohne dass die Flüssigkeit zurück zur Quelle der Flüssigkeit strömen kann. In one embodiment, the liquid container has an inlet, which is designed to allow the liquid to flow into the liquid container and which has a valve, in particular a check valve, which is designed to prevent a backflow of the liquid from the liquid container. This allows the filling of the liquid container without the liquid being able to flow back to the source of the liquid.

In einer Ausführungsform weist der Flüssigkeitsbehälter einen Druckwellenausbreitungsbereich auf, welcher sich, insbesondere Rohr-artig, in der Hauptausbreitungsrichtung der Druckwellen erstreckt. Dies ermöglicht es, die Flüssigkeit gezielt mit den Druckwellen zu beaufschlagen.In one embodiment, the liquid container has a pressure wave propagation region, which extends, in particular tube-like, in the main propagation direction of the pressure waves. This makes it possible to selectively apply the fluid to the pressure waves.

In einer Ausführungsform weist der Druckwellenausbreitungsbereich eine erste Verjüngungsstelle auf. Die erste Verjüngungsstelle führt dazu, dass die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit sich erhöht und die Flüssigkeit komprimiert wird. Nachdem die Flüssigkeit die erste Verjüngungsstelle passiert hat, dehnt sich diese schnell aus, wodurch in der Flüssigkeit Kavitäten erzeugt werden. Diese Kavitäten erzeugen ihrerseits erneut hohe Druckgradienten in der Flüssigkeit, welche die Bakterien ebenfalls inaktivieren. In one embodiment, the pressure wave propagation region has a first taper point. The first rejuvenation point causes the flow rate of the liquid to increase and the liquid to be compressed. After the liquid has passed the first rejuvenation site, it expands rapidly, creating cavities in the liquid. These cavities in turn generate high pressure gradients in the liquid, which also inactivate the bacteria.

In einer Ausführungsform weist der Druckwellenausbreitungsbereich an dessen Ende eine Prallplatte auf, welche derart an dem Druckwellenausbreitungsbereich angeordnet ist, dass die aus dem Druckwellenausbreitungsbereich ausströmende Flüssigkeit beim Ausströmen gegen die Prallplatte prallt. Durch den Aufprall und eventuelle Scherkräfte, die Auftreten, wenn die Bakterien auf die Prallplatte aufschlagen, werden diese ebenfalls inaktiviert.In one embodiment, the pressure wave propagation region has at its end a baffle plate which is arranged on the pressure wave propagation region such that the liquid flowing out of the pressure wave propagation region impinges against the baffle plate as it flows out. The impact and any shear forces that occur when the bacteria hits the baffle also deactivate them.

In einer Ausführungsform weist der Druckwellenausbreitungsbereich an dessen Ende vor der Prallplatte eine zweite Verjüngungsstelle auf. Die zweite Verjüngungsstelle vor der Prallplatte erhöht die Aufprallgeschwindigkeit der Bakterien auf die Prallplatte und erzeugt ebenso, wie die erste Verjüngungsstelle, Kavitäten.In one embodiment, the pressure wave propagation region has a second taper point at the end thereof in front of the baffle plate. The second taper site in front of the baffle plate increases the impact velocity of the bacteria on the baffle plate and, like the first taper, also creates cavities.

In einer Ausführungsform weist der Aktor eine bewegliche Membran auf, welche bei Bewegung der Membran Druckwellen in die Flüssigkeit einkoppelt. Ferner weist der Aktor insbesondere einen mit der Membran gekoppelten Kolben und eine Spule auf, welche derart um den Kolben angeordnet ist, dass dieser bei Beaufschlagung der Spule mit einem elektrischen Strom bewegt wird. Die Erzeugung von Druckwellen mittels einer Spule und einem durch die Spule aktuierten Kolben ermöglicht den Aufbau einer kompakten Sterilisationsvorrichtung.In one embodiment, the actuator has a movable membrane which couples pressure waves into the liquid as the membrane moves. Furthermore, the actuator in particular has a piston coupled to the diaphragm and a coil which is arranged around the piston in such a way that it is moved with an electric current when the coil is acted on. The generation of pressure waves by means of a coil and a piston actuated by the coil enables the construction of a compact sterilization device.

In einer Ausführungsform weist der Aktor zwei Elektroden und eine mit den zwei Elektroden gekoppelte Spannungsquelle auf. Ferner ist die Spannungsquelle ausgebildet, die zwei Elektroden mit einer Spannung zu beaufschlagen, deren Betrag ausreichend hoch ist, um in der Flüssigkeit zwischen den Elektroden eine Plasmabildung anzuregen.In one embodiment, the actuator has two electrodes and a voltage source coupled to the two electrodes. Furthermore, the voltage source is designed to apply a voltage to the two electrodes whose magnitude is sufficiently high to stimulate plasma formation in the liquid between the electrodes.

In einer Ausführungsform weist der der Aktor eine Laserlichtquelle auf, welche ausgebildet ist, einen Laserstrahl in die Flüssigkeit einzustrahlen und in der Flüssigkeit eine Plasmazündung zu veranlassen.In one embodiment, the actuator has a laser light source which is designed to radiate a laser beam into the liquid and to cause a plasma ignition in the liquid.

In einer Ausführungsform ist die Sterilisationsvorrichtung, insbesondere in einer Entnahmestelle, z.B. einem Wasserhahn oder einem Duschkopf, mit einer Dosiereinrichtung zur Dosierung der Flüssigkeit, insbesondere mit einem elektrischen Dosierschalter, gekoppelt. Dabei können die Sterilisationsvorrichtung und die Dosiereinrichtung an eine gemeinsame elektrische Spannungsversorgung gekoppelt sein. Dies ermöglicht das bequeme Dosieren der Flüssigkeit, ohne dass ein Hebel z.B. von einer Person bedient werden müsste.In one embodiment, the sterilization device, especially in a donor site, e.g. a faucet or a shower head, with a metering device for metering the liquid, in particular with an electrical metering switch coupled. In this case, the sterilization device and the metering device can be coupled to a common electrical power supply. This allows the convenient dosing of the liquid without a lever e.g. would have to be served by one person.

In einer Ausführungsform ist die Sterilisationsvorrichtung, insbesondere in einer Entnahmestelle, z.B. einem Wasserhahn oder einem Duschkopf, mit einer automatischen Ventilvorrichtung, insbesondere mit einem elektrischen Näherungsschalter, gekoppelt, welcher einen Fluss der Flüssigkeit aus ein bzw. ausschaltet. Dabei können die Sterilisationsvorrichtung und die Ventilvorrichtung an eine gemeinsame elektrische Spannungsversorgung gekoppelt sein. Dies ermöglicht das Öffnen z.B. eines Wasserhahns, ohne diesen berühren zu müssen. Dadurch kann die Übertragung von Keimen bzw. Bakterien verhindert werden.In one embodiment, the sterilization device, especially in a donor site, e.g. a faucet or a shower head, with an automatic valve device, in particular with an electrical proximity switch, coupled, which switches a flow of the liquid on and off. In this case, the sterilization device and the valve device can be coupled to a common electrical power supply. This allows opening e.g. a faucet without having to touch it. This can prevent the transmission of germs or bacteria.

In einer Ausführungsform sind die Dosiereinrichtung und die automatische Ventilvorrichtung als eine Einheit ausgebildet.In one embodiment, the metering device and the automatic valve device are formed as one unit.

In einer Ausführungsform ist die Sterilisationsvorrichtung in einer Entnahmestelle, z.B. einem Wasserhahn oder einem Duschkopf, derart angeordnet, dass die Druckwellen die Auslassöffnungen der Entnahmestelle erreichen. Dies ermöglicht das Entfernen von Kalkablagerungen durch die Druckwellen.In one embodiment, the sterilization device is in a donor site, e.g. a faucet or a shower head, arranged such that the pressure waves reach the outlet openings of the extraction point. This allows the removal of limescale by the pressure waves.

In einer Ausführungsform ist die Sterilisationsvorrichtung in einer Entnahmestelle, z.B. einem Wasserhahn oder einem Duschkopf, derart angeordnet, dass die Druckwellen die Auslassöffnungen der Entnahmestelle erreichen und die Flüssigkeit zerstäuben, so dass ein Sprühnebel entsteht. Dies ermöglicht eine Reduktion des Wasserbedarfs z.B. beim Duschen oder Händewaschen.In one embodiment, the sterilization device is in a donor site, e.g. a faucet or a shower head, arranged such that the pressure waves reach the outlet openings of the extraction point and atomize the liquid, so that a spray is formed. This allows a reduction in the water requirement, e.g. while showering or washing hands.

In einer Ausführungsform weist die Sterilisationsvorrichtung eine Impulsquelle auf, welche ausgebildet ist, Stromimpulse zu erzeugen und dem Aktor bereitzustellen, welche den Aktor antreiben, sodass dieser die Druckwellen 5 erzeugt. In one embodiment, the sterilization device includes a pulse source configured to generate and provide current pulses to the actuator that drive the actuator to cause the pressure waves 5 generated.

In einer Ausführungsquelle weist die Impulsquelle einen Transformator und einen Gleichrichter auf, wobei der Transformator ausgebildet ist, aus einer vorgegebenen Eingangswechselspannung, z.B. 220 Volt oder 110 Volt, eine vorgegebene Spannung von mindestens 500 Volt, insbesondere von mehr als 800 Volt oder 1000 Volt zu erzeugen. Ferner ist ein Kondensator vorgesehen, welcher mit dem Gleichrichter gekoppelt ist und durch diesen auf die vorgegebene Spannung aufgeladen werden kann. Schließlich ist ein Leistungsschalter vorgesehen, welcher zwischen dem Kondensator und dem Aktor angeordnet ist und welcher ausgebildet ist, den Kondensator impulsartig über den Aktor zu entladen. Dies ermöglicht es, eine sehr einfache Energiequelle für den Aktor bereitzustellen.In one embodiment, the pulse source comprises a transformer and a rectifier, the transformer being designed to receive from a given input AC voltage, e.g. 220 volts or 110 volts to produce a predetermined voltage of at least 500 volts, in particular more than 800 volts or 1000 volts. Further, a capacitor is provided, which is coupled to the rectifier and can be charged by this to the predetermined voltage. Finally, a circuit breaker is provided, which is arranged between the capacitor and the actuator and which is designed to pulse-discharge the capacitor via the actuator. This makes it possible to provide a very simple power source for the actuator.

In einer Ausführungsform ist statt dem Transformator ein Gleichspannungswandler bzw. ein DC/DC-Wandler vorgesehen. Dies ermöglicht die Verwendung der vorliegenden Erfindung mit einer Gleichspannungsquelle.In one embodiment, instead of the transformer, a DC-DC converter or a DC / DC converter is provided. This allows the use of the present invention with a DC voltage source.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention which have not been explicitly mentioned above or described below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. It shows:

1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sterilisationsvorrichtung; 1 a block diagram of an embodiment of a sterilization device according to the invention;

2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 a flowchart of an embodiment of a method according to the invention;

3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sterilisationsvorrichtung; und 3 a block diagram of an embodiment of a sterilization device according to the invention; and

4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sterilisationsvorrichtung. 4 a block diagram of an embodiment of a sterilization device according to the invention.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.In all figures, the same or functionally identical elements and devices - unless otherwise stated - have been given the same reference numerals.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sterilisationsvorrichtung 1-1. 1 shows a block diagram of an embodiment of a sterilization device according to the invention 1-1 ,

Die Sterilisationsvorrichtung 1-1 der 1 weist einen Flüssigkeitsbehälter 3-1 auf, welcher die mit Bakterien belastete Flüssigkeit 2 aufnimmt. Die Sterilisationsvorrichtung 1-1 weist ferner einen Aktor 4-1 auf, welcher mit dem Flüssigkeitsbehälter 3-1 gekoppelt ist.The sterilization device 1-1 of the 1 has a liquid container 3-1 on which the liquid loaded with bacteria 2 receives. The sterilization device 1-1 also has an actuator 4-1 on, which with the liquid container 3-1 is coupled.

Der Flüssigkeitsbehälter 3-1 kann in einer Ausführungsform als geschlossener Behälter 3-1 ausgebildet sein, welcher befüllt wird und dann mit den Druckwellen 5 beaufschlagt wird. Dies ermöglicht eine diskontinuierliche Behandlung von z.B. Wasser in Speichertanks.The liquid container 3-1 may in one embodiment as a closed container 3-1 be formed, which is filled and then with the pressure waves 5 is charged. This allows a discontinuous treatment of eg water in storage tanks.

Der Flüssigkeitsbehälter 3-1 kann in einer weiteren Ausführungsform auch als Durchlaufbehälter 3-1 ausgebildet sein, welcher an eine Flüssigkeitsquelle, z.B. ein Wasserversorgungsnetz angeschlossen ist, welches einen kontinuierlichen Wasserstrom liefert. In solch einer Ausführungsform kann der Flüssigkeitsbehälter 3-1 kontinuierlich mit Druckwellen 5 beaufschlagt werden, wobei die Häufigkeit mit welcher die Druckwellen 5 erzeugt werden der Durchflussmenge der Flüssigkeit 5 angepasst sein kann. Somit wird eine kontinuierliche Sterilisation der Flüssigkeit 2 möglich.The liquid container 3-1 may in a further embodiment as a continuous container 3-1 be formed, which is connected to a liquid source, such as a water supply network, which provides a continuous flow of water. In such an embodiment, the liquid container 3-1 continuously with pressure waves 5 be applied, the frequency with which the pressure waves 5 the flow rate of the liquid is generated 5 can be adjusted. Thus, a continuous sterilization of the liquid 2 possible.

In einer Ausführungsform ist der Flüssigkeitsbehälter 3-1 aus einem Material hergestellt, welches durch die Druckwellen 5 nicht beschädigt bzw. abgetragen wird, oder weist eine entsprechende Beschichtung auf.In one embodiment, the liquid container 3-1 made of a material which, by the pressure waves 5 is not damaged or removed, or has a corresponding coating.

Der Aktor 4-1 kann z.B. als ein Wirbelstromaktor 4-1 ausgebildet sein, welcher mit Impulsen hoher Spannung beaufschlagt wird. Der Wirbelstromaktor 4-1 kann z.B. eine Spule 14 aufweisen, in welcher sich ein Magnetfeld aufbaut, durch welches eine Bewegung in dem Aktor 4-1 erzeugt wird, welche als Druckwelle 5 in die Flüssigkeit eingekoppelt wird. Dies wird in Zusammenhang mit 3 näher erläutert.The actor 4-1 can eg as an eddy current actuator 4-1 be formed, which is acted upon by pulses of high voltage. The eddy current actuator 4-1 can eg a coil 14 in which a magnetic field builds up, by which a movement in the actuator 4-1 is generated, which as a pressure wave 5 is coupled into the liquid. This is related to 3 explained in more detail.

Alternativ kann der Aktor 4-1 auch ein Aktor sein, der in der Flüssigkeit 2 eine Plasmazündung hervorruft bzw. eine Plasmabildung in der Flüssigkeit 2 anregt. Dazu kann der Aktor 4-1 z.B. zwei Elektroden 16-1; 16-2 und eine mit den zwei Elektroden 16-1; 16-2 gekoppelte Spannungsquelle 17 aufweisen. Die Spannungsquelle 17 ist in solch einer Ausführungsform ausgebildet, die zwei Elektroden 16-1; 16-2 mit einer Spannung zu beaufschlagen, deren Betrag ausreichend hoch ist, um in der Flüssigkeit 2 zwischen den Elektroden 16-1; 16-2 die Bildung eines Plasmas 18 anzuregen. Alternativ kann ein Plasma 17 in der Flüssigkeit 2 auch durch einen als Laserlichtquelle ausgebildeten Aktor gebildet werden. Dazu strahlt die Laserlichtquelle einen Laserstrahl in die Flüssigkeit 2 ein und veranlasst in der Flüssigkeit damit eine Plasmazündung.Alternatively, the actuator 4-1 also be an actor in the liquid 2 a plasma ignition causes or a plasma formation in the liquid 2 stimulates. This can be done by the actuator 4-1 eg two electrodes 16-1 ; 16-2 and one with the two electrodes 16-1 ; 16-2 coupled voltage source 17 exhibit. The voltage source 17 is formed in such an embodiment, the two electrodes 16-1 ; 16-2 To apply a voltage whose amount is sufficiently high to in the liquid 2 between the electrodes 16-1 ; 16-2 the formation of a plasma 18 to stimulate. Alternatively, a plasma 17 in the liquid 2 also be formed by a designed as a laser light source actuator. For this purpose, the laser light source emits a laser beam into the liquid 2 and causes in the liquid thus a plasma ignition.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Sterilisieren einer Bakterien aufweisenden Flüssigkeit 2. 2 shows a flow diagram of an embodiment of a method according to the invention for sterilizing a bacteria-containing liquid 2 ,

Das Verfahren sieht das Erzeugen S1 von Druckwellen 5 vor, deren Amplituden und Druckgradienten derart groß sind, dass die Bakterien bei Beaufschlagung mit den Druckwellen 5 inaktiviert werden. Ferner ist das Einkoppeln S2 der Druckwellen 5 in einen Flüssigkeitsbehälter 3-1–3-3, welcher die Bakterien aufweisende Flüssigkeit 2 aufnimmt vorgesehen. Dadurch wird die Flüssigkeit 5 mit den Druckwellen 5 beaufschlagt und die Bakterien effektiv inaktiviert.The method sees the generation S1 of pressure waves 5 before, the amplitudes and pressure gradients are so large that the bacteria upon exposure to the pressure waves 5 be inactivated. Furthermore, the coupling S2 of the pressure waves 5 in a liquid container 3-1 - 3-3 , which contains the bacteria containing liquid 2 provided. This will make the liquid 5 with the pressure waves 5 and effectively inactivates the bacteria.

In einer Ausführungsform kann in dem Flüssigkeitsbehälter 3-1–3-3 ein Zulauf 6 für die Flüssigkeit 2 bereitgestellt werden, in welchem ein Rücklauf der Flüssigkeit 2 durch den Zulauf 6, insbesondere durch ein Ventil 7, z.B. ein Rückschlagventil 7, verhindert wird.In one embodiment, in the liquid container 3-1 - 3-3 a feed 6 for the liquid 2 be provided, in which a return of the liquid 2 through the inlet 6 , in particular by a valve 7 , eg a check valve 7 , is prevented.

In einer Ausführungsform wird ein Rohr-artiger Druckwellenausbreitungsbereich 8-1, 8-2 bereitgestellt, welcher sich in der Hauptausbreitungsrichtung der Druckwellen 5 erstreckt.In one embodiment, a tube-like pressure wave propagation area 8-1 . 8-2 provided, which is in the main propagation direction of the pressure waves 5 extends.

In dem Rohr-artiger Druckwellenausbreitungsbereich 8-1, 8-2 kann die Flüssigkeit 2 verdichtet werden und derart schnell wieder ausgedehnt werden, dass sich beim Ausdehnen der Flüssigkeit 2 Kavitationen bilden. Dies kann z.B. durch eine erste Verjüngungsstelle 9 in dem Druckwellenausbreitungsbereich 8-1, 8-2 erzielt werden, in welcher die Flüssigkeit 2 verdichtet und Beschleunigt wird. Die Kavitäten erzeugen bei ihrer Entstehung und bei Ihrem Zusammenfall ebenfalls Druckwellen mit hohen Druckgradienten, welche die Inaktivierung der Bakterien verbessern.In the tube-like pressure wave propagation area 8-1 . 8-2 can the liquid 2 be compressed and expanded so quickly that when expanding the liquid 2 Form cavitations. This can be done, for example, by a first rejuvenation office 9 in the pressure wave propagation area 8-1 . 8-2 be achieved, in which the liquid 2 compressed and accelerated. The cavities also produce pressure waves with high pressure gradients as they form and collapse, enhancing inactivation of the bacteria.

In einer Ausführungsform kann eine Prallplatte 10 am Ende des Druckwellenausbreitungsbereichs 8-1, 8-2 bereitgestellt werden. Dies führt dazu, dass die aus dem Druckwellenausbreitungsbereich 8-1, 8-2 ausströmende Flüssigkeit 2 beim Ausströmen gegen die Prallplatte 10 prallt. Der Aufprall und die Scherkräfte, welche beim Aufprall auf die Bakterien wirken, führen zu einer verbesserten Inaktivierung der Bakterien.In one embodiment, a baffle plate 10 at the end of the pressure wave propagation area 8-1 . 8-2 to be provided. This causes that from the pressure wave propagation area 8-1 . 8-2 outflowing liquid 2 when flowing against the baffle plate 10 rebounds. The impact and the shear forces acting on the bacteria upon impact result in improved inactivation of the bacteria.

In einer Ausführungsform kann die Flüssigkeit 2 vor der Prallplatte 10, z.B. durch eine zweite Verjüngungsstelle 11 in dem Druckwellenausbreitungsbereich 8-1, 8-2 beschleunigt werden. Dies erhöht den mechanischen Stress auf die Bakterien beim Aufprall und damit die Inaktivierung.In one embodiment, the liquid 2 in front of the baffle plate 10 eg by a second rejuvenation center 11 in the pressure wave propagation area 8-1 . 8-2 be accelerated. This increases the mechanical stress on the bacteria on impact and thus the inactivation.

Beim Erzeugen von Druckwellen 5 kann in einer Ausführungsform eine bewegliche Membran 12 derart bewegt werden, dass durch die Bewegung der Membran 12 Druckwellen 5 in die Flüssigkeit 2 eingekoppelt werden. Ferner kann beim Erzeugen von Druckwellen 5 insbesondere ein mit der Membran 12 gekoppelter Kolben 13 durch eine Spule 14 bewegt werden, welche derart um den Kolben 13 angeordnet ist, dass dieser bei Beaufschlagung der Spule 14 mit einem elektrischen Strom 15 bewegt wird.When generating pressure waves 5 In one embodiment, a movable membrane 12 be moved so that by the movement of the membrane 12 pressure waves 5 into the liquid 2 be coupled. Furthermore, when generating pressure waves 5 especially one with the membrane 12 coupled piston 13 through a coil 14 be moved, which in such a way around the piston 13 is arranged that this upon application of the coil 14 with an electric current 15 is moved.

Alternativ kann die Erzeugung von Druckwellen auch mit Hilfe von Plasma 18 durchgeführt werden, welches in der Flüssigkeit 2 ausgebildet wird. Dazu können z.B. beim Erzeugen von Druckwellen 5 zwei Elektroden 16-1; 16-2 von einer Spannungsquelle 17 mit einer Spannung beaufschlagt werden, deren Betrag ausreichend hoch ist, um in der Flüssigkeit 2 zwischen den Elektroden 16-1; 16-2 eine Plasmabildung anzuregen. Alternativ kann beim Erzeugen von Druckwellen 5 mit einer Laserlichtquelle ein Laserstrahl in die Flüssigkeit 2 eingestrahlt werden, der in der Flüssigkeit 2 eine Plasmazündung veranlasst.Alternatively, the generation of pressure waves can also be done using plasma 18 which are carried out in the liquid 2 is trained. For example, when generating pressure waves 5 two electrodes 16-1 ; 16-2 from a voltage source 17 be subjected to a voltage whose amount is sufficiently high to be in the liquid 2 between the electrodes 16-1 ; 16-2 to stimulate a plasma formation. Alternatively, when generating pressure waves 5 with a laser light source a laser beam into the liquid 2 to be irradiated in the liquid 2 caused a plasma ignition.

3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sterilisationsvorrichtung 1-2. 3 shows a block diagram of an embodiment of a sterilization device according to the invention 1-2 ,

Die Sterilisationsvorrichtung 1-2 weist einen Flüssigkeitsbehälter 3-2 auf, der einen länglichen bzw. Rohr-artigen Druckwellenausbreitungsbereich 8-1 aufweist. Ferner weist der Flüssigkeitsbehälter 3-2 einen Zulauf 6 auf, der durch ein Rückschlagventil 7 verhindert, dass die Flüssigkeit 2 zur Quelle der Flüssigkeit 2 zurückfließt. An das eine Ende des Rohr-artigen Druckwellenausbreitungsbereichs 8-1 ist der Aktor 4-2 gekoppelt, welcher eine bewegliche Membran 12 aufweist, die mit einem Kolben 13 gelkoppelt ist. Der Kolben 13 kann durch eine um den Kolben 13 angeordnete Spule 14 in Bewegung versetzt werden. Dazu wird die Spule 14 mit einem elektrischen Strom 15 bzw. einer elektrischen Spannung beaufschlagt, wodurch sich ein Magnetfeld um die Spule 14 ausbildet.The sterilization device 1-2 has a liquid container 3-2 on, the an elongated or tube-like pressure wave propagation area 8-1 having. Furthermore, the liquid container 3-2 a feed 6 on, passing through a check valve 7 prevents the liquid 2 to the source of the liquid 2 flowing back. To one end of the tube-like pressure wave propagation area 8-1 is the actor 4-2 coupled, which is a movable membrane 12 that has a piston 13 is coupled. The piston 13 can by one around the piston 13 arranged coil 14 be set in motion. This is the coil 14 with an electric current 15 or an electrical voltage is applied, resulting in a magnetic field around the coil 14 formed.

Der Druckwellenausbreitungsbereich 8-1 weist eine erste Verjüngungsstelle 9 auf. In 3 ist die erste Verjüngungsstelle 9 als halbkreisförmige Einbuchtung des Druckwellenausbreitungsbereichs 8-1 dargestellt. Andere Formen sind aber ebenfalls möglich. Insbesondere kann die erste Verjüngungsstelle 9 derart ausgebildet werden, dass die Strömungsdynamik derart ausgebildet ist, dass die Kavitationen nach der Verjüngungsstelle 9 nicht an der Wand des Druckwellenausbreitungsbereichs 8-1 entstehen. Dadurch kann verhindert werden, dass eine Materialabtragung des Druckwellenausbreitungsbereichs 8-1 stattfindet. The pressure wave propagation area 8-1 has a first rejuvenation center 9 on. In 3 is the first rejuvenation center 9 as a semicircular indentation of the pressure wave propagation area 8-1 shown. Other forms are also possible. In particular, the first rejuvenation site 9 be formed such that the flow dynamics is formed such that the cavitations after the rejuvenation point 9 not on the wall of the pressure wave propagation area 8-1 arise. This can prevent a material removal of the pressure wave propagation region 8-1 takes place.

An dem, dem Aktor 4-2 gegenüberliegenden Ende des Druckwellenausbreitungsbereichs 8-1 ist eine Prallplatte 10 angeordnet. In der Schnittansicht der 3 ist diese als Dreieck dargestellt, dessen Spitze in etwa der Mitte bzw. auf der Längsachse des Druckwellenausbreitungsbereichs 8-1 liegt. Die dreidimensionale Form der Prallplatte 10 ist daher kegelförmig. Andere Formen sind ebenfalls möglich.At that, the actor 4-2 opposite end of the pressure wave propagation area 8-1 is a flapper 10 arranged. In the sectional view of 3 this is shown as a triangle whose tip is approximately in the middle or on the longitudinal axis of the pressure wave propagation region 8-1 lies. The three-dimensional shape of the baffle plate 10 is therefore cone-shaped. Other shapes are also possible.

Ferner ist vor der Prallplatte 10 eine zweite Verjüngungsstelle 11 angeordnet, welche zu einer Beschleunigung der Flüssigkeit 2 vor der Prallplatte 10 führt.Further, in front of the baffle plate 10 a second rejuvenation center 11 arranged, which leads to an acceleration of the liquid 2 in front of the baffle plate 10 leads.

In 3 sind ferner Komponenten dargestellt, welche für eine Ansteuerung der Spule 14 genutzt werden können. Über einen Transformator 21 wird eine Wechselspannung einer Spannungsquelle 20 auf einen Spannungswert transformiert, welcher für die Ansteuerung der Spule 14 ausreichend ist. Beispielsweise kann die Spannung auf mindestens 500 Volt transformiert werden. Durch eine Diode 22 wird die transformierte Wechselspannung gleichgerichtet und einem Kondensator 23 zugeführt, welcher auf das Potential der transformierten Spannung aufgeladen wird. Ist der Kondensator 23 geladen kann ein Spannungsimpuls über den Schalter 24 an die Spule 14 übertragen werden. Danach wird der Schalter 24 wieder geöffnet und der Kondensator erneut aufgeladen.In 3 further components are shown, which are for a control of the coil 14 can be used. About a transformer 21 becomes an alternating voltage of a voltage source 20 transformed to a voltage value, which for the control of the coil 14 is sufficient. For example, the voltage can be transformed to at least 500 volts. Through a diode 22 the transformed AC voltage is rectified and a capacitor 23 supplied, which is charged to the potential of the transformed voltage. Is the capacitor 23 A voltage pulse can be loaded via the switch 24 to the coil 14 be transmitted. Then the switch 24 reopened and the capacitor recharged.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein DC/DC-Wandler vorgesehen, welcher eine Eingangsspannung auf das entsprechende Potential erhöht. Dies ermöglicht die Verwendung des Aktors 4-2 auch mit einer Gleichspannungsquelle.In a further embodiment, a DC / DC converter is provided which increases an input voltage to the corresponding potential. This allows the use of the actuator 4-2 also with a DC voltage source.

In einer Ausführungsform ist die Sterilisationsvorrichtung 1-2 in einer Entnahmestelle, z.B. einem Wasserhahn oder einem Duschkopf, angeordnet. Dies ermöglicht die Sterilisation der Flüssigkeit 2 direkt am Entnahmeort und verhindert dadurch die anschließende Kontamination der Flüssigkeit 2 auf dem Weg zur Entnahmestellt.In one embodiment, the sterilization device is 1-2 in an extraction point, such as a faucet or a shower head arranged. This allows the sterilization of the liquid 2 directly at the extraction site and thereby prevents the subsequent contamination of the liquid 2 on the way to the withdrawal.

In einer Ausführungsform ist die Sterilisationsvorrichtung 1-2 mit einer Dosiereinrichtung zur Dosierung der Flüssigkeit 2 gekoppelt. Die Dosiereinrichtung kann z.B. als ein elektrischer Dosierschalter ausgebildet sein. Dabei können die Sterilisationsvorrichtung 1-2 und die Dosiereinrichtung an eine gemeinsame elektrische Spannungsversorgung gekoppelt sein.In one embodiment, the sterilization device is 1-2 with a metering device for metering the liquid 2 coupled. The metering device can be configured, for example, as an electrical metering switch. In this case, the sterilization device 1-2 and the metering device to be coupled to a common electrical power supply.

In einer Ausführungsform ist die Sterilisationsvorrichtung 2-1 mit einer automatischen Ventilvorrichtung, z.B. mit einem elektrischen Näherungsschalter, gekoppelt, welcher einen Fluss der Flüssigkeit aus ein bzw. ausschaltet. Der Näherungsschalter kann in einer Ausführungsform auch als Dosiereinrichtung dienen. Dies ermöglicht das Öffnen z.B. eines Wasserhahns, ohne diesen berühren zu müssen. Dadurch kann zusätzlich die Übertragung von Keimen bzw. Bakterien durch das Anfassen des Wasserhahngehäuses verhindert werden.In one embodiment, the sterilization device is 2-1 with an automatic valve device, for example with an electrical proximity switch, coupled, which switches a flow of the liquid on or off. The proximity switch can also serve as a metering device in one embodiment. This allows opening eg a faucet, without having to touch it. This can additionally prevent the transmission of germs or bacteria by touching the faucet housing.

In einer Ausführungsform ist die Sterilisationsvorrichtung 2-1 in einer Entnahmestelle, z.B. einem Wasserhahn oder einem Duschkopf, derart angeordnet, dass die Druckwellen 5 die Auslassöffnungen der Entnahmestelle erreichen. Dies ermöglicht das Entfernen von Kalkablagerungen durch die Druckwellen 5.In one embodiment, the sterilization device is 2-1 in an extraction point, such as a faucet or a shower head, arranged such that the pressure waves 5 reach the outlet openings of the sampling point. This allows the removal of limescale by the pressure waves 5 ,

In einer Ausführungsform ist die Sterilisationsvorrichtung 2-1 in einer Entnahmestelle, z.B. einem Wasserhahn oder einem Duschkopf, derart angeordnet, dass die Druckwellen 5 die Auslassöffnungen der Entnahmestelle erreichen und die Flüssigkeit zerstäuben, so dass ein Sprühnebel entsteht. Dies ermöglicht eine Reduktion des Wasserbedarfs z.B. beim Duschen oder Händewaschen.In one embodiment, the sterilization device is 2-1 in an extraction point, such as a faucet or a shower head, arranged such that the pressure waves 5 reach the outlet openings of the extraction point and atomise the liquid, so that a spray mist is formed. This allows a reduction in the need for water, for example when showering or washing hands.

4 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sterilisationsvorrichtung 1-3. 4 shows a block diagram of an embodiment of a sterilization device according to the invention 1-3 ,

Die Sterilisationsvorrichtung 1-3 der 4 ist in Verbindung mit einem üblichen Wasserhahn 19 dargestellt. Es versteht sich, dass die Sterilisationsvorrichtung 1-3 der 4 mit allen zu 3 beschriebenen Elementen, wie z.B. der ersten Verjüngungsstelle 9, der Prallplatte 10, der zweiten Verjüngungsstelle 11 und dergleichen kombiniert werden kann.The sterilization device 1-3 of the 4 is in connection with a usual faucet 19 shown. It is understood that the sterilization device 1-3 of the 4 with everyone too 3 described elements, such as the first rejuvenation site 9 , the flapper 10 , the second rejuvenation center 11 and the like can be combined.

Der Aktor 4-3 der 4 unterscheidet sich von dem Aktor 4-2 der 3 grundlegen darin, dass der Aktor 4-3 eine Druckwelle in der Flüssigkeit 2 durch die Bildung eines Plasmas 18 hervorruft.The actor 4-3 of the 4 is different from the actor 4-2 of the 3 basic in that the actor 4-3 a pressure wave in the liquid 2 by the formation of a plasma 18 causes.

Das Plasma 18 führt zu einer sehr steilen Druckerhöhung in der Flüssigkeit 2, wenn es gezündet wird und wenn z.B. durch das Plasma 18 erzeugte Dampfblasen in der Flüssigkeit wieder kollabieren. Die Temperatur im Plasma 18 kann In einer Ausführungsform bis zu 60.000 K erreichen, wodurch der Druck im Plasmakanal bzw. in der Flüssigkeit 2 auf Drücke von mehr als 1000 bar ansteigen kann. Daraus resultiert eine Schockwelle mit Geschwindigkeiten von bis zu 4.000 m/s, die mit einer Ausdehnung des Plasmas 18 verbunden ist. Diese Schockwelle hat einen sehr starken Druckgradienten, der für die Inaktivierung der Bakterien von vorteilhaft ist. Im Plasma 18 erzeugte UV-Strahlung dient ferner als Nebeneffekt zur Inaktivierung der Bakterien, Sporen und Viren. Die Elektroporation der Bakterien oder Amöben führt zu einer weiteren Sterilisation der Flüssigkeit 2.The plasma 18 leads to a very steep pressure increase in the liquid 2 when it is ignited and when, for example, by the plasma 18 Collapse generated vapor bubbles in the liquid again. The temperature in the plasma 18 In one embodiment, it can reach up to 60,000 K, whereby the pressure in the plasma channel or in the liquid 2 can rise to pressures of more than 1000 bar. This results in a shock wave with speeds of up to 4,000 m / s, with an expansion of the plasma 18 connected is. This shockwave has a very high pressure gradient, which is beneficial for inactivating the bacteria. In the plasma 18 generated UV radiation also serves as a side effect to inactivate the bacteria, spores and viruses. Electroporation of the bacteria or amoebae leads to further sterilization of the liquid 2 ,

Da moderne Wasserhahn- und Brausearmaturen zunehmend Sensor-gesteuert sind, und ein elektrischer Anschluss daher bereits vorhanden ist, lässt sich eine Sterilisationsvorrichtung 1-3 leicht in solche Wasserhahn- und Brausearmaturen integrieren.Since modern faucet and shower fittings are increasingly sensor-controlled, and an electrical connection is therefore already present, can be a sterilization device 1-3 easy to integrate into such faucet and shower fittings.

In 4 ist zu erkennen, dass zwei Elektroden 16-1, 16-2 in einem Wasserhahn 19 angeordnet sind, wobei die Elektroden 16-1, 16-2 gegenüber dem Wasser elektrisch isoliert sein können. Dabei liegen die zwei Elektroden 16-1, 16-2 jeweils an gegenüberliegenden Seiten einer Wasserleitung des Wasserhahns 19.In 4 it can be seen that two electrodes 16-1 . 16-2 in a faucet 19 are arranged, wherein the electrodes 16-1 . 16-2 can be electrically isolated from the water. The two electrodes are located 16-1 . 16-2 each on opposite sides of a water pipe of the faucet 19 ,

Die zwei Elektroden 16-1, 16-2 sind mit einer Spannungsquelle 17 gekoppelt. In 4 weist die Spannungsquelle 17 einen Anschluss 20 für ein öffentliches Stromnetz, einen Gleichrichter 21 und eine Vorrichtung zur Spannungstransformation 22 auf, um aus einer Wechselspannung von z.B. 230 Volt eine Gleichspannung zu erzeugen, deren Wert ausreicht, um in der Flüssigkeit 2 ein Plasma 18 zu erzeugen. Die Darstellung der Spannungsquelle 17 ist lediglich beispielhaft und kann in anderen Ausführungsformen durch jede geeignete Art von Spannungsquelle ersetzt werden.The two electrodes 16-1 . 16-2 are with a voltage source 17 coupled. In 4 indicates the voltage source 17 a connection 20 for a public power grid, a rectifier 21 and a voltage transformation device 22 on to generate from an AC voltage of eg 230 volts a DC voltage whose value is sufficient to in the liquid 2 a plasma 18 to create. The representation of the voltage source 17 is merely exemplary and may be replaced by any suitable type of voltage source in other embodiments.

Die Erzeugung des Plasmas 18 geht folgendermaßen von statten:
Erreicht die Spannung zwischen den Elektroden 16-1, 16-2 einen kritischen Wert, üblicherweise mehrere Kilovolt, wird der Zündfunke durch eine sehr kurze erste Phase – den Durchbruch – eingeleitet. In dieser Zeit entsteht durch Elektronenmultiplikation ein leitfähiges Plasma im Elektrodenzwischenraum in der Flüssigkeit 2. Die zwischen den Elektroden 16-1, 16-2 angelegte Spannung beträgt bei der Zündung des Plasmas 18 üblicherweise mehrere Kilovolt und bricht nach der Zündung auf kleine Werte von üblicherweise weniger als 100 Volt zusammen. In dieser Phase werden die kapazitiven und induktiven Komponenten der Sterilisationsvorrichtung 1-3 teilweise entladen. Es schließt sich eine zweite Phase – die instationäre Bogenentladung – an, die etwa eine Mikrosekunde andauert. Während dieser Zeit werden die in der Sterilisationsvorrichtung 1-3 gespeicherte Restenergie und die Kapazitäten der Hochspannungskabel und der Spannungsquelle 17 entladen. Die dritte und letzte Phase ist die Nachentladungsphase. Diese dauert einige Millisekunden an und wird von der in der Spannungsquelle 17 gespeicherten Energie gespeist. In der Nachentladungsphase tritt immer eine Glimmentladung auf. Bei hohen Drücken und hohen Funkenströmen (~100 mA), wie sie zu Beginn der Nachentladungsphase vorherrschen, kann jedoch der Glimmentladung eine stationäre Bogenentladung vorangehen.The generation of the plasma 18 works as follows:
Reaches the voltage between the electrodes 16-1 . 16-2 a critical value, usually several kilovolts, the spark is initiated by a very short first phase - the breakthrough. During this time, electron multiplication creates a conductive plasma in the electrode gap in the liquid 2 , The between the electrodes 16-1 . 16-2 applied voltage is at the ignition of the plasma 18 usually several kilovolts and breaks down after ignition to small values, usually less than 100 volts. In this phase, the capacitive and inductive components of the sterilization device 1-3 partially unloaded. This is followed by a second phase - the transient arc discharge - which lasts about a microsecond. During this time, those in the sterilization device 1-3 stored residual energy and the capacities of the high voltage cable and the voltage source 17 discharged. The third and final phase is the post-discharge phase. This will take a few milliseconds and will be from that in the voltage source 17 stored energy stored. In the post-discharge phase, a glow discharge always occurs. However, at high pressures and high spark currents (~100 mA), as prevalent at the beginning of the post-discharge phase, the glow discharge may precede a steady state arc discharge.

In einer Ausführungsform können die Elektroden 16-1; 16-2 ferner koaxial zu den offen liegenden Teilen des Wasserhahns 19 angeordnet werden. Dadurch wird jegliche Berührungsgefährdung ausgeschlossen.In one embodiment, the electrodes 16-1 ; 16-2 further coaxial with the exposed parts of the faucet 19 to be ordered. This excludes any risk of contact.

Eine alternative Ausführungsform eines Plasmabasierten Aktors kann z.B. eine Laserlichtquelle aufweisen, die durch ein starkes lokales Erhitzen der Flüssigkeit 2 in dieser ein Plasma 18 erzeugt.An alternative embodiment of a plasma-based actuator may include, for example, a laser light source, which is characterized by a strong local heating of the liquid 2 in this a plasma 18 generated.

Die Verwendung eines Plasmas 18 zur Sterilisation der Flüssigkeit 2 hat den weiteren Vorteil, dass außer Bakterien, Amöben und dergleichen auch Viren inaktiviert werden können.The use of a plasma 18 for sterilization of the liquid 2 has the further advantage that viruses, in addition to bacteria, amoebae and the like can be inactivated.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.

Claims

Sterilization device ( 1-1 - 1-3 ) for the sterilization of a bacteria-containing liquid ( 2 ), comprising: a liquid container ( 3-1 - 3-3 ), which is formed, the liquid to be sterilized ( 2 ); at least one actuator ( 4-1 - 4-3 ), which is formed pressure waves ( 5 ) whose amplitudes and pressure gradients are so great that the bacteria, when exposed to the pressure waves ( 5 ) are inactivated; where the actuator ( 4-1 - 4-3 ) with the liquid container ( 3-1 - 3-3 ) is coupled such that when with the liquid ( 2 ) filled liquid container ( 3-1 - 3-3 ) the pressure waves ( 5 ) of the actuator ( 4-1 - 4-3 ) into the liquid ( 2 ) are coupled.

Sterilization device according to claim 1, wherein the liquid container ( 3-1 - 3-3 ) an inlet ( 6 ), which is formed an inflow of the liquid ( 2 ) into the liquid container ( 3-1 - 3-3 ) and which valve ( 7 ) in particular a check valve ( 7 ), which is formed, a reflux of the liquid ( 2 ) from the liquid container ( 3-1 - 3-3 ) to prevent.

Sterilization device according to one of the preceding claims, wherein the liquid container ( 3-1 - 3-3 ) a pressure wave propagation area ( 8-1 . 8-2 ), which, in particular tube-like, in the main propagation direction of the pressure waves ( 5 ).

Sterilization device according to claim 3, wherein the pressure wave propagation region ( 8-1 . 8-2 ) a first rejuvenation body ( 9 ) having.

Sterilization device according to one of claims 3 and 4, wherein the pressure wave propagation region ( 8-1 . 8-2 ) at the end of a baffle plate ( 10 ), which in such a way at the pressure wave propagation area ( 8-1 . 8-2 ) is arranged such that from the pressure wave propagation area ( 8-1 . 8-2 ) effluent ( 2 ) when flowing against the baffle plate ( 10 ) bounces.

Sterilization device according to claim 5, wherein the pressure wave propagation region ( 8-1 . 8-2 ) at the end in front of the baffle plate ( 10 ) a second rejuvenation body ( 11 ) having.

Sterilization device according to one of the preceding claims, wherein the actuator ( 4-1 - 4-3 ) a movable membrane ( 12 ), which during movement of the membrane ( 12 ) Pressure waves ( 5 ) into the liquid ( 2 ) coupled; and wherein the actuator ( 4-1 - 4-3 ), in particular one with the membrane ( 12 ) coupled pistons ( 13 ) and a coil ( 14 ) which in such a way around the piston ( 13 ) is arranged that this upon application of the coil ( 14 ) with an electric current ( 15 ) is moved.

Sterilization device according to one of the preceding claims 1 to 6, wherein the actuator ( 4-1 - 4-3 ) two electrodes ( 16-1 ; 16-2 ) and one with the two electrodes ( 16-1 ; 16-2 ) coupled voltage source ( 17 ), and wherein the voltage source ( 17 ), the two electrodes ( 16-1 ; 16-2 ) to a voltage of sufficient magnitude to be present in the liquid ( 2 ) between the electrodes ( 16-1 ; 16-2 ) to stimulate a plasma formation; or where the actuator ( 4-1 - 4-3 ) has a laser light source which is formed, a laser beam in the liquid ( 2 ), which in the liquid ( 2 ) causes a plasma ignition.

Method for sterilizing a bacteria-containing liquid ( 2 ), comprising: generating (S1) pressure waves ( 5 ) whose amplitudes and pressure gradients are so great that the bacteria, when exposed to the pressure waves ( 5 ) are inactivated; and coupling (S2) the pressure waves ( 5 ) into a liquid container ( 3-1 - 3-3 ), which contains the bacteria ( 2 ).

Method according to claim 9, providing an inlet ( 6 ) for the liquid ( 2 ) into the liquid container ( 3-1 - 3-3 ); and preventing a return of the liquid ( 2 ) through the inlet ( 6 ), in particular by a valve ( 7 ), in particular a check valve ( 7 ), which provides a reflux of the liquid ( 2 ) from the liquid container ( 3-1 - 3-3 ) prevented.

Method according to one of the preceding claims 9 and 10, comprising providing a tube-like pressure wave propagation region ( 8-1 . 8-2 ), which in the main propagation direction of the pressure waves ( 5 ).

The method of claim 11, comprising: compressing and expanding the liquid ( 2 ) in the pressure wave propagation region ( 8-1 . 8-2 ), in particular by a first rejuvenation body ( 9 ) in the pressure wave propagation region ( 8-1 . 8-2 ), such that upon expansion of the liquid ( 2 ) Form cavitations.

Method according to one of claims 11 and 12, providing a baffle plate ( 10 ) at the end of the pressure wave propagation range ( 8-1 . 8-2 ) such that the from the pressure wave propagation area ( 8-1 . 8-2 ) effluent ( 2 ) when flowing against the baffle plate ( 10 ) bounces.

Process according to claim 13, accelerating the liquid ( 2 ) in front of the baffle plate ( 10 ), in particular by a second rejuvenation body ( 11 ) in the pressure wave propagation region ( 8-1 . 8-2 ) in front of the baffle plate ( 10 ).

Method according to one of the preceding claims 9 to 14, wherein when generating pressure waves ( 5 ) a movable membrane ( 12 ) is moved in such a way that by the movement of the membrane ( 12 ) Pressure waves ( 5 ) into the liquid ( 2 ) and wherein when generating pressure waves ( 5 ) in particular one with the membrane ( 12 ) coupled piston ( 13 ) through a coil ( 14 ) is moved around the piston ( 13 ) is arranged that this upon application of the coil ( 14 ) with an electric current ( 15 ) is moved; or wherein when generating pressure waves ( 5 ) two electrodes ( 16-1 ; 16-2 ) from a voltage source ( 17 ) are applied to a voltage whose magnitude is sufficiently high to be in the liquid ( 2 ) between the electrodes ( 16-1 ; 16-2 ) to stimulate a plasma formation; or wherein when generating pressure waves ( 5 ) with a laser light source a laser beam into the liquid ( 2 ), which is in the liquid ( 2 ) causes a plasma ignition.