-
Die Erfindung betrifft eine Plasmaerzeugungseinrichtung und ein Gerät. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Plasmaerzeugungseinrichtung, aufweisend einen Luftkanal mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass, der ausgebildet ist zum Durchführen von Luft entlang einer Strömungsrichtung von dem Lufteinlass zu dem Luftauslass. Ferner sind zwei parallel zueinander angeordnete Elektroden vorgesehen, zwischen denen eine dielektrische Isolierung angeordnet ist, sowie eine Wechselspannung erzeugende Hochspannungsquelle, mit der zwischen den zwei Elektroden eine von der Wechselspannung bewirkte dielektrische Ladung erzeugt werden kann, um ein Plasma zu bilden.
-
Eine derartige Plasmaerzeugungseinrichtung ist in der
DE102014110637A1 offenbart. Die zwei Elektroden weisen zumindest einen ersten Doppelelektrodenabschnitt und einen zweiten Doppelelektrodenabschnitt auf, die eine Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung aufspannen. Die Elektroden sind mäanderförmig in dem Luftkanal in dem zu reinigenden Luftstrom bei Betrieb der Plasmaerzeugungseinrichtung angeordnet. Dadurch wird bei Betrieb ein streifen- bzw. bandförmiges Plasma erzeugt. Die zu reinigende Luft kommt daher nur teilweise mit dem Plasma in Kontakt.
-
Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Plasmaerzeugungseinrichtung und ein Gerät bereitzustellen, die eine höhere Effizienz aufweisen.
-
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Plasmaerzeugungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Gerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
-
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben einer Erhöhung der Effizienz der Plasmaerzeugungseinrichtung darin, dass ein größerer Teil des durch den Luftkanal strömenden Luftstroms gereinigt werden kann.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die von dem ersten Doppelelektrodenabschnitt und zweiten Doppelelektrodenabschnitt aufgespannte Ebene mit der Strömungsrichtung einen schrägen Winkel bildet.
-
Durch die Erfindung wird eine Flächendichte des Plasmas erhöht und somit ein größerer Teil des durch den Luftkanal strömenden Luftstroms durch die Plasmaerzeugungseinrichtung mittels dielektrischer Entladung gereinigt. Die Effizienz der Plasmaerzeugungseinrichtung wird erhöht. Hierbei kann ein vorgesehener und ggf. notwendiger Abstand zwischen den Doppelelektrodenabschnitten entlang der aufgespannten Ebene beibehalten werden. Aufgrund des schrägen Winkels ist aber der auf eine zur Strömungsrichtung senkrechten Ebene projizierte Abstand zwischen den Doppelelektrodenabschnitt abhängig von dem Winkel geringer, als der tatsächliche Abstand, so dass der Luftstrom auf seinem Weg durch den Luftkanal einer größeren flächigen Plasmadichte ausgesetzt wird.
-
Die Strömungsrichtung wird durch den Lufteinlass und den Luftauslass definiert, wobei etwaige Verwirbelungen der Luft unberücksichtigt bleiben. D.h., die Strömungsrichtung ist im Sinne der Erfindung eine Richtung, die ausgehend vom Lufteinlass zum Luftauslass führt, die durch einen Luftkanal vorgegeben ist. Etwaige Hindernisse, Totströmungszonen, Wärme-, Kälte- und/oder Druckeinflüsse und dgl., die in der Praxis Einfluss auf den Luftstrom und Änderungen der theoretisch vorbestimmten Strömungsrichtung der Luft in dem Luftkanal haben, bleiben hier unberücksichtigt. Vielmehr wird bei dem Ausdruck „Strömungsrichtung“ vorausgesetzt, dass die Luft direkt vom Lufteinlass zum Luftauslass strömt und dies die Strömungsrichtung ist.
-
Bei dem Ausdruck „Strömungsrichtung“ handelt es sich daher um die durch die Gestalt des Luftkanals vorgegebene theoretisch vorbestimmte Strömungsrichtung. Die Gestalt des Luftkanals ist dabei bevorzugt derart konzipiert, dass Lufteinlass und der Luftauslass gerade d.h. ohne bogenförmige, eckige Abschnitte oder dgl. verbunden sind. Der Luftkanal und seine Gestalt sind bei der Plasmaerzeugungseinrichtung bevorzugt körperlos. D.h., der Luftkanal bezeichnet einen Weg, auf dem die Luft bei Betrieb der Plasmaerzeugungseinrichtung geleitet wird. Wenn die Plasmaerzeugungseinrichtung in ein Gerät eingebaut ist, dann ist der Luftkanal durch den Einbau körperlich definiert.
-
Unter dem Ausdruck „schräger Winkel“ ist ein spitzer, stumpfer oder überstumpfer Winkel zu verstehen. Bevorzugt ist der schräge Winkel größer als 0° und kleiner als 90°. Bevorzugter liegt der schräge Winkel zwischen 30° und 60°. Insbesondere in diesem Bereich kann eine hervorragende Effizienz erreicht werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Plasmaerzeugungseinrichtung weiterhin Halteelemente auf, mittels denen die zwei Elektroden in dem Luftkanal gehalten werden und die mit der Strömungsrichtung einen schrägen Haltelement-Winkel bilden. Dadurch werden die Elektroden stabil in dem Luftkanal gehalten.
-
Bevorzugt weist die Plasmaerzeugungseinrichtung weiterhin ein plattenförmig ausgebildetes Trägerelement auf, an dem die Halteelemente befestigt sind. Das Trägerelement weist bevorzugt eine luftdurchlässige Filterschicht auf. Alternativ bevorzugt oder zusätzlich weist das Trägerelement einen Rahmen auf. Mittels des Rahmens lässt sich die Plasmaerzeugungseinrichtung leicht in ein Gerät integrieren und ggf. austauschen. Bevorzugt umgibt der Rahmen die luftdurchlässige Filterschicht umlaufend. Die Halteelemente sind bevorzugt an dem Rahmen befestigt. Die Halteelemente sind bevorzugt stabförmig ausgebildet.
-
Bevorzugt erstrecken sich Längen- und Breitenerstreckung des plattenförmigen Trägerelements senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung. D.h., eine von der Längen- und Breitenerstreckung des plattenförmigen Trägerelements aufgespannte Ebene bildet einen Trägerelement-Winkel von 90° oder im Wesentlichen 90° mit der Strömungsrichtung. Bevorzugt füllt das plattenförmig ausgebildete Trägerelement einen Querschnitt des Luftkanals mit seiner Längen- und Breitenerstreckung aus. Die Halteelemente sind in dieser bevorzugten Ausführungsform bevorzugt zumindest an Eckbereichen des plattenförmigen Trägerelements derart befestigt, dass sie sich bevorzugt in Richtung eines zentralen Bereichs des plattenförmigen Trägerelements erstrecken. Gedachte die Halteelemente verbindende Linien bilden dann ein sich in Strömungsrichtung konisch erweiterndes Gebilde. Alternativ können die Haltelemente auch in dem zentralen Bereich an dem plattenförmigen Trägerelement befestigt sein und sich davon ausgehend in Richtung seiner Eckbereiche erstrecken. Gedachte die Halteelemente verbindende Linien bilden dann ein sich in Strömungsrichtung konisch verjüngendes Gebilde.
-
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Längen- und Breitenerstreckung des plattenförmigen Trägerelements schräg zur Strömungsrichtung. D.h., die von der Längen- und Breitenerstreckung aufgespannte Ebene bildet mit der Strömungsrichtung einen Trägerelement-Winkel größer 0° und kleiner 90°. Bevorzugt füllt das plattenförmig ausgebildete Trägerelement einen Querschnitt des Luftkanals mit seiner Längen- und Breitenerstreckung aus. Die Halteelemente können in dieser Ausführungsform beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Rändern des plattenförmig ausgebildeten Trägerelements befestigt sein, wobei die Elektroden mäanderförmig oder in Strömungsrichtung betrachtet spiralförmig an den Halteelementen angeordnet sind.
-
Bevorzugt ist der Halteelement-Winkel größer als 0° und kleiner als 90°. Bevorzugter liegt der Halteelement-Winkel im Bereich von 30 bis 60°. Insbesondere in diesen Bereichen kann halten die Haltelemente die Elektroden derart, dass die von dem ersten Doppelelektrodenabschnitt und zweiten Doppelelektrodenabschnitt aufgespannte Ebene mit der Strömungsrichtung den schrägen Winkel bildet.
-
Die Elektroden können jeweils ein elektrisch leitender Draht oder Litze sein, der bzw. die mit einem Kabelmantel wie einem isolierenden Material ummantelt sind. Die zwei Elektroden können als ein zweiadriges Kabel oder als zwei nicht miteinander verbundene elektrische Leiter ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zwei Elektroden als Twisted-Pair-Kabel d.h. als Kabel mit verdrillten Aderpaaren ausgebildet. Zwischen den gegeneinander isolierten Drähten kann die Hochspannungsquelle bei Betrieb eine ständig wechselnde Potentialdifferenz erzeugen, um mittels einer zwischen den Drähten bewirkte dielektrische Entladung das Plasma zu erzeugen. Die Elektroden sind bevorzugt die Halteelemente eng anliegend und/oder umwickelnd bzw. umschlingend angeordnet. Sie können weiterhin an den Halteelementen befestigt sein.
-
Bevorzugt verlaufen die zwei Elektroden in Strömungsrichtung betrachtet spiralförmig. Dadurch wird weiterhin die Effizienz erhöht.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform bilden die zwei Elektroden ein sich in Strömungsrichtung konisch verjüngendes oder erweiterndes Gebilde. Dadurch kann weiterhin die Flächendichte des Plasmas erhöht und die Effizienz gesteigert werden.
-
Ferner betrifft die Erfindung ein Gerät, das die Plasmaerzeugungseinrichtung enthält. Das Gerät ist bevorzugt ein Luftreiniger. Bevorzugter ist das Gerät ein Haushaltsluftreiniger, bevorzugter ein freistehender Haushaltsluftreiniger. Alternativ bevorzugt ist das Gerät eine Heizungs- und/oder Lüftungsanlage. Weiterhin alternativ bevorzugt ist das Gerät eine Klimaanlage oder ein Klimagerät. Mittels der Plasmaerzeugungseinrichtung können Fluide insbesondere Luft in dem Gerät gereinigt werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt schematisch und nicht maßstabsgerecht
- 1 Draufsicht auf eine Plasmaerzeugungseinrichtung gemäß Stand der Technik;
- 2 eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Plasmaerzeugungseinrichtung;
- 3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Plasmaerzeugungseinrichtung;
- 4 eine Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße Plasmaerzeugungseinrichtung; und
- 5 eine Seitenansicht der in 4 gezeigten Plasmaerzeugungseinrichtung.
-
1 zeigt eine Draufsicht auf eine Plasmaerzeugungseinrichtung gemäß Stand der Technik. Gezeigt ist eine Draufsicht auf ein Trägerelement 5. An dem Trägerelement 5 sind mit einer Isolierhülle 4 versehene Halteelemente 3 befestigt. Ein zweiadriges Kabel 10 mit zwei Elektroden 1 ist mäanderförmig verlaufend an benachbarten Halteelementen 3 festgelegt und verspannt. Ein Ende des Kabels 10 ist mit einer Hochspannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden, und ein zweites Ende des Kabels 10 ist an einem Befestigungselement 7 festgelegt.
-
2 zeigt eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Plasmaerzeugungseinrichtung. Die Halteelemente 3 sind senkrecht zu dem Trägerelement 5 angeordnet. Das Kabel 10 mit den zwei Elektroden 1 um die Halteelemente 3 gewickelt. Die zwei Elektroden 1 weisen einen ersten Doppelelektrodenabschnitt 11 und zweiten Doppelelektrodenabschnitt 12 auf, die eine Ebene aufspannen. Die von dem ersten Doppelelektrodenabschnitt 11 und zweiten Doppelelektrodenabschnitt 12 aufgespannte Ebene bildet einen Winkel α von 90° mit einer durch einen Pfeil angedeuteten Strömungsrichtung 8 der Luft bei Betrieb. D.h., die von dem ersten Doppelelektrodenabschnitt 11 und zweiten Doppelelektrodenabschnitt 12 aufgespannte Ebene ist senkrecht zur Strömungsrichtung 8.
-
3 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Plasmaerzeugungseinrichtung. Die in 3 gezeigte Plasmaerzeugungseinrichtung entspricht der in 2 gezeigten Plasmaerzeugungseinrichtung mit dem Unterschied, dass die von dem ersten Doppelelektrodenabschnitt 11 und zweiten Doppelelektrodenabschnitt 12 aufgespannte Ebene schräg zur durch einen Pfeil angedeuteten Strömungsrichtung 8 der Luft ist. D.h., die aufgespannte Ebene bildet einen Winkel β kleiner als 90°C mit der Strömungsrichtung 8.
-
4 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße Plasmaerzeugungseinrichtung. Die Plasmaerzeugungseinrichtung weist ein plattenförmiges Trägerelement 5 auf, an dem - rein beispielhaft vier - Halteelemente 3 befestigt sind. Die Haltelemente 3 umwickelnd sind zwei Elektroden 1 angeordnet, die ein Kabel 10 bilden. Die Elektroden 1 weisen einen ersten Doppelelektrodenabschnitt 11 und zweiten Doppelelektrodenabschnitt 12 auf, die eine Ebene aufspannen. Ein Ende des Kabels 10 ist mit einer Hochspannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden, und ein zweites Ende des Kabels 10 ist an einem Befestigungselement 7 festgelegt.
-
5 zeigt eine Seitenansicht der in 4 gezeigten Plasmaerzeugungseinrichtung. Die von dem ersten Doppelelektrodenabschnitt 11 und zweiten Doppelelektrodenabschnitt 12 aufgespannte Ebene bildet mit der Strömungsrichtung 8 einen schrägen Winkel γ. D.h., die aufgespannte Ebene bildet einen Winkel γ, der von 0° und 90°verschieden ist, mit der Strömungsrichtung 8. Die zwei Elektroden 1 bilden jeweils ein sich in Strömungsrichtung 8 konisch erweiterndes Gebilde.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektrode
- 11
- erster Doppelelektrodenabschnitt
- 12
- zweiter Doppelelektrodenabschnitt
- 3
- Halteelement
- 4
- Isolierhülle
- 5
- Trägerelement
- 7
- Befestigungselement
- 8
- Strömungsrichtung
- 10
- Kabel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014110637 A1 [0002]
