DE112021001865T5

DE112021001865T5 - Desinfektionssystem, das Plasmaentladungswasser verwendet, und Sprühdüse, die Plasmaentladungswasser in Form von Tröpfchen versprüht

Info

Publication number: DE112021001865T5
Application number: DE112021001865.5T
Authority: DE
Inventors: Yong Cheol Hong; Hee Jae Lee; Kang Il Kim
Original assignee: Korea Inst Of Fusion Energy; Korea Institute of Fusion Energy
Current assignee: Korea Inst Of Fusion Energy; Korea Institute of Fusion Energy
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2023-05-17
Also published as: CN115297898A; KR20210120359A; KR102479272B1; US20230174395A1; WO2021194081A1; CN115297898B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Plasmaentladungswasser verwendendes Desinfektionssystem umfassend einen Plasmaentladungswassergenerator; zum Erzeugen des Plasmaentladungswassers eine Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser zum Zuführen des zu behandelnden Wassers zu dem Plasmaentladungswassergenerator; eine Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser, die mit einer Seite des Plasmaentladungswassergenerators verbunden ist; und eine Sprühdüse, die in einer Fluiddurchfluss ermöglichenden Weise mit dem Plasmaentladungswassergenerator verbunden ist, wobei die Sprühdüse dazu konstruiert ist, Plasmaentladungswasser von der Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser zu empfangen und das empfangene Plasmaentladungswasser in Tröpfchen zu zerstäuben und zu versprühen.

Description

Technische Felder
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Desinfektionssystem und insbesondere auf ein Desinfektionssystem unter Verwendung von Plasmaentladungswasser, das das Plasmaentladungswasser mit einem Plasmaentladungswassergenerator erzeugt und das Plasmaentladungswasser durch eine in Tröpfchen zerstäubende Sprühdüse versprüht.
Hintergrundtechniken
Im Allgemeinen sind einige der Bakterien oder Viren, die in der Umwelt, in der Menschen leben, weit verbreitet sind, Krankheitserreger, die verschiedene Krankheiten verursachen. Insbesondere verursachen einige Krankheitserreger eine Lebensmittelvergiftung durch Lebensmittel, und einige Krankheitserreger werden durch die Luft übertragen und verursachen in kurzer Zeit viele Opfer.
Zum Beispiel ist das Norovirus ein Erreger von Lebensmittelvergiftungen, der durch Lebensmittel übertragen wird, und wenn man infiziert ist, gehen Erbrechen, Durchfall und Dehydrierung einher. Das Ebola-Virus wird durch direkten Kontakt mit menschlichen Körperflüssigkeiten, Sekreten und Blut übertragen. Wenn man sich mit dem Ebola-Virus infiziert, entwickeln sich plötzlich Fieber, Kopf- und Muskelschmerzen, gefolgt von allgemeiner Schwäche, Hautausschlag und generalisierten Blutungen. Yersinia pestis wird durch Flöhe auf den Menschen übertragen, die das Wirtstier, die Ratte, parasitieren, und bei einer Infektion treten plötzliches Fieber und Symptome wie Muskelschmerzen, Kopfschmerzen oder Erbrechen, Durchfall oder Husten und Brustschmerzen auf.
Wenn daher eine infizierte Person mit einem krankheitsverursachenden Bakterium oder Virus infiziert wird, muss der Bereich um die infizierte Person schnell kontrolliert werden, um zu verhindern, dass sich die Bakterien und Viren in der Umgebung ausbreiten, und gleichzeitig müssen die Bakterien und Viren, die im infizierten Bereich zurückbleiben, schnell sterilisiert werden.
Herkömmliche Desinfektionsmethoden zum Sterilisieren von Bakterien und Viren umfassen die Sprühdesinfektion und die Rauchdesinfektion. Die Sprühdesinfektion ist ein Verfahren zum Versprühen von Chemikalien durch Mischen mit Wasser, das trotz kleiner Sprühfläche die Umweltbelastung minimiert und eine Restwirkung hat, wodurch eine hohe insektizide Wirkung erzielt wird. Die Rauchdesinfektion hat einen großen Sprühbereich und Insektizidpartikel können tief eindringen, selbst in Bereichen, in denen der Luftstrom blockiert ist, wie z. B. in dicht bewaldeten Gebieten. Jedoch dürfen die Chemikalien nicht zurückbleiben.
Die Desinfektionsgeräte, die solche herkömmlichen Desinfektionsmethoden verwenden, haben Probleme mit hohen Kosten und Umweltverschmutzung durch Versprühen von Chemikalien in einem Aerosolzustand oder Verwenden eines Rauchs.
Daher wird aktiv an einer Desinfektionsmethode geforscht, die die herkömmlichen Desinfektionsmethoden unter Verwendung von Chemikalien ersetzen kann, und eine Technologie, die Atmosphärendruckplasma verwendet, zeichnet sich als Vertreter ab.
Plasmaentladungen in gasförmigen und flüssigen Umgebungen erzeugen eine Vielzahl von chemischen Wirkungen auf Fluid. Das heißt, durch Plasmaentladung dringen verschiedene chemisch aktive Spezies, wie Radikale, in die Flüssigkeit ein, schmelzen darin und haben dadurch in der Flüssigkeit chemische und bakterizide Eigenschaften.
Wenn also Plasmaentladungswasser mit chemischen Sterilisationseigenschaften durch Plasmaentladung in gasförmigen und flüssigen Umgebungen zur Desinfektion verwendet wird, kann ein Desinfektionssystem implementiert werden, das frei von Umweltverschmutzung ist.
Wenn das Plasmaentladungswasser außerdem in einem Aerosolzustand versprüht werden kann, so dass das Plasmaentladungswasser für eine längere Zeit in der Atmosphäre schwebt, kann eine wirksame Desinfektion erreicht werden.
Beschreibung der Erfindung
Technische Aufgabe
Daher besteht eine durch die vorliegende Erfindung zu lösende Aufgaben darin, ein Desinfektionssystem bereitzustellen, das Plasmaentladungswasser verwendet, das Plasmaentladungswasser zerstäubt und es in Form eines Aerosols versprüht, so dass es effizient zum Sterilisieren von Bakterien und Viren verwendet werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sprühdüse bereitzustellen, die in der Lage ist, Plasmaentladungswasser auf einfache Weise zu zerstäuben und es in Aerosolform zu versprühen.
Technische Lösung
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Desinfektionssystem bereit, das Plasmaentladungswasser verwendet, wobei das System umfasst: einen Plasmaentladungswassergenerator zum Erzeugen des Plasmaentladungswasser; eine Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser, die zu behandelndes Wasser zu dem Plasmaentladungswassergenerator zuführt; eine Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser, die mit einer Seite des Plasmaentladungswassergenerators verbunden ist; und eine Sprühdüse, die in einer Fluiddurchfluss ermöglichenden Weise mit dem Plasmaentladungswassergenerator verbunden ist, wobei die Sprühdüse dazu konstruiert ist, Plasmaentladungswasser von der Ausstoßeinheit zu empfangen und das empfangene Plasmaentladungswasser in Tröpfchen zu zerstäuben und zu versprühen.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Plasmaentladungswassergenerator eine Kammer umfassen, die das zu behandelnde Wasser aufnimmt, und ein Unterwasserentladungsmittel, das in der Kammer montiert ist, um Plasma im zu behandelnden Wasser zu erzeugen.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Unterwasserentladungsmittel eine Metallspitze umfassen, an die Strom angelegt wird, und ein dielektrisches Rohr, das die Metallspitze umgibt und um eine vorbestimmte Länge von einem Ende der Metallspitze vorsteht.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Unterwasserentladungsmittel eine Metallspitze umfassen, an die Strom angelegt wird; ein dielektrisches Rohr, das die Metallspitze umgibt und um eine vorbestimmte Länge von einem Ende der Metallspitze vorsteht; und ein Gaszufuhrrohr, das sich durch die Metallspitze in einer Längsrichtung erstreckt.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Unterwasserentladungsmittel eine Hochspannungselektrode umfassen, an die eine Hochspannung angelegt wird; ein inneres dielektrisches Rohr, das die Hochspannungselektrode umgibt; ein äußeres dielektrisches Rohr, das das innere dielektrische Rohr derart aufnimmt, dass eine innere Oberfläche einen vorbestimmten Abstand von der äußeren Oberfläche des inneren dielektrischen Rohrs hat, wobei eine Vielzahl von Durchgangslöchern an der Außenseite ausgebildet ist durch die Quellgas eingespritzt wird; und das Unterwasserentladungsmittel Plasma durch das Quellgas in einer Richtung von dem externen dielektrischen Rohr zu dem zu behandelnden Wasser erzeugen kann.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Plasmaentladungswassergenerator Folgendes: eine Kammer umfassend einen ersten und einen zweiten Raum im Inneren, die aneinander angrenzen und in Fluiddurchfluss ermöglichender Weise verbunden sind, die das zu behandelnde Wasser in dem ersten Raum aufnimmt und mit der die Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser in dem zweiten Raum verbunden ist, der an den ersten Raum angrenzt und in der Lage ist, eine Fluiddurchfluss ermöglichende Verbindung herzustellen sowie die eine Gasabfuhreinheit umfasst, die mit dem ersten Raum in einer Fluiddurchfluss ermöglichenden Weise verbunden ist; eine an Hochspannung angelegte Hochspannungselektrode, die das Unterwasserentladungsmittel enthält, das in dem zweiten Raum angeordnet ist und das in dem zu behandelnden Wasser, das in der Richtung von dem ersten Raum zur Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser fließt, Plasma erzeugt; ein inneres dielektrisches Rohr, das die Hochspannungselektrode umgibt; und ein äußeres dielektrisches Rohr, das das innere dielektrische Rohr aufnimmt, so dass eine innere Oberfläche einen vorbestimmten Abstand von der äußeren Oberfläche des inneren dielektrischen Rohrs hat, und auf dessen äußeren Oberfläche eine Vielzahl von Durchgangslöchern in Verbindung mit dem zweiten Raum ausgebildet sind, wodurch Quellgas injiziert wird, und das Unterwasserentladungsmittel kann durch das vorangehend beschriebene Quellgas Plasma von dem äußeren dielektrischen Rohr in Richtung zum zu behandelnden Wasser erzeugen, das durch den zweiten Raum strömt.
In einem Ausführungsbeispiel kann eine Vielzahl der Unterwasserentladungsmittel in dem zweiten Raum entlang der Bewegungsrichtung des zu behandelnden Wassers angeordnet sein.
Eine Sprühdüse zum Versprühen von Plasmaentladungswasser in Form von Tröpfchen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Rotationstrommel umfassend einen kreisförmigen Bodenteil und einen zylindrischen Seitenwandteil, der senkrecht zu dem vorangehend beschriebenen Bodenteil ist; die mit einer Vielzahl von Spalten für Wassersprühen versehen ist, die radial auf der oberen Oberfläche des Seitenwandteils angeordnet sind; eine Rotationsachse der Trommel, die mit dem Bodenteil der Rotationstrommel verbunden und dazu konfiguriert ist, sich zu drehen, um die Rotationstrommel zu drehen; und eine Fluidzufuhreinheit zum Zuführen eines Fluids zum Innenraum der Rotationstrommel, und das in den Innenraum der Rotationstrommel eingespritzte Fluid bewegt sich dabei durch die Zentrifugalkraft entsprechend der Drehung der Rotationstrommel entlang der Innenfläche des Seitenwandteils zur oberen Oberfläche des Seitenwandteils, und das Fluid, wenn es die obere Oberfläche des Seitenwandteils erreicht, kann durch eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen in Tröpfchen zerstäubt und um die Rotationstrommel gestrahlt werden.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Rotationstrommel einen Innenzylinder und einen Außenzylinder, die jeweils den Bodenteil und den Seitenwandteil aufweisen, wobei ein Fluidzuführungsraum mit einem vorbestimmten Abstand zwischen der Außenfläche des Innenzylinders und der Innenfläche des Außenzylinders vorgesehen ist, eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen auf der oberen Oberfläche des Seitenwandteils des Außenzylinders vorgesehen sind, und die Fluidzufuhreinheit kann so konfiguriert sein, dass sie dem Fluidzuführungsraum Flüssigkeit zuführt.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Zwischenraum zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder einen Abstand aufweisen, durch den die entlang des Fluidführungsraums geführte Flüssigkeit in Form eines dünnen Films geführt werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Höhe der oberen Oberfläche des Seitenwandteils des Innenzylinders höher sein als die Höhe der oberen Oberfläche des Seitenwandteils des Außenzylinders.
In einem Ausführungsbeispiels können die Spalte für Wassersprühen verjüngt sein, um in der Breite von der Innenfläche zur Außenfläche des Seitenwandteils schrittweise abzunehmen.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Seitenwandteil geneigt sein, um mit dem Bodenteil einen stumpfen Winkel zu bilden.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Seitenwandteil eine geneigte Wand, die mit dem Bodenabteil einen stumpfen Winkel bildet; eine vertikale Verlängerungswand, die sich von einem Ende der geneigten Wand in einer Richtung senkrecht zur Bodenfläche erstreckt, wobei die Spalte für Wassersprühen auf der oberen Fläche der vertikalen Verlängerungswand vorgesehen sein können.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Sprühdüse ferner ein Wasseraufnahmeelement, das koaxial mit der Rotationstrommel installiert ist, um die Außenfläche des Boden- und Seitenwandteils der Rotationstrommel zu umgeben, wobei das Wasseraufnahmeelement eine Form eines Behälters mit einem größeren Durchmesser als der der Rotationstrommel und einer offenen oberen Oberfläche aufweist, so dass es so konfiguriert sein kann, die Flüssigkeit aufzunehmen, die aus dem oberen Ende der Rotationstrommel austritt.
Technischer Effekt
Bei dem Desinfektionssystem unter Verwendung von Plasmaentladungswasser gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Plasmaentladungswasser in Tröpfchen zerstäubt und in Form eines Aerosols versprüht, so dass das Plasmaentladungswasser für eine lange Zeit in der Luft schweben kann, und dadurch zum Sterilisieren von Bakterien und Viren, die in der Luft vorhanden sind, effizient verwendet werden kann.
Figurenliste

1 zeigt schematisch die Konfiguration eines Desinfektionssystems, das Plasmaentladungswasser gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Plasmaentladungswassergenerators gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein Diagramm zum Erklären eines Prozesses, bei dem eine Plasmaentladung in dem Unterwasserentladungsmittel des Plasmaentladungswassergenerators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auftritt.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Plasmaentladungswassergenerators gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Plasmaentladungswassergenerators gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des in 5 gezeigten Unterwasserentladungsteils.
7 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ein Desinfektionssystem unter Verwendung von Plasmaentladungswasser und eine Sprühdüse zum Sprühen von Plasmaentladungswasser in Form von Tröpfchen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Da die vorliegende Erfindung verschiedene Änderungen und verschiedene Formen haben kann, werden spezielle Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen dargestellt und im Text ausführlich beschrieben. Dies soll jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifische offenbarte Form beschränken, es sollte so verstanden werden, dass es alle Modifikationen, Äquivalente und Ersatzstoffe umfasst, die im Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Bei der Beschreibung jeder Figur wurden gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet. In den beigefügten Zeichnungen sind die Abmessungen der Strukturen zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung gegenüber der tatsächlichen Größe vergrößert
Begriffe wie erster, zweiter usw. können verwendet werden, um verschiedene Elemente zu beschreiben, aber die beschriebenen Elemente sollten nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Die vorangehend beschriebenen Begriffe werden nur zum Zwecke der Unterscheidung einer Komponente von einer anderen verwendet. Beispielsweise kann eine erste Komponente, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, als eine zweite Komponente bezeichnet werden, und ähnlich kann eine zweite Komponente auch als eine erste Komponente bezeichnet werden.
Die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Begriffe werden nur verwendet, um spezifische Ausführungsbeispiele zu beschreiben, und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Der Ausdruck im Singular schließt den Ausdruck im Plural ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt. In der vorliegenden Anmeldung sollen Begriffe wie „umfassen“ oder „aufweisen“ werden verwendet, um das Vorhandensein eines Merkmals, einer Zahl, eines Schritts, einer Operation, einer Komponente, eines Teils oder einer Kombination davon zu bezeichnen, die in der Beschreibung beschrieben sind, daher soll es so verstanden werden, dass sie nicht die Möglichkeit des Vorhandenseins oder Hinzufügens von einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Teilen oder Kombinationen davon ausschließen.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe, einschließlich technischer oder wissenschaftlicher Begriffe, dieselbe Bedeutung, wie sie allgemein von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, verstanden werden. Begriffe wie solche, die in einem allgemein verwendeten Wörterbuch definiert sind, sollten so interpretiert werden, dass sie eine Bedeutung haben, die mit der Bedeutung im Zusammenhang mit dem Stand der Technik übereinstimmt, und sollten nicht in einer idealen oder übermäßig formalen Bedeutung interpretiert werden, es sei denn, sie werden in der vorliegenden Anmeldung ausdrücklich definiert.
1 ist eine Zeichnung, die schematisch die Konfiguration eines Desinfektionssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, das Plasmaentladungswasser verwendet.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Desinfektionssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das Plasmaentladungswasser verwendet, einen Plasmaentladungswassergenerator (100), eine Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser (200) zum Zuführen von zu behandelndem Wasser zu dem Plasmaentladungswassergenerator (100), eine Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser (300) zum Ausstoßen von Plasmaentladungswasser aus dem Plasmaausstoßwassergenerator (100) nach außen und eine Sprühdüse (400) zum Versprühen des Plasmaentladungswassers.
Der Plasmaentladungswassergenerator (100) ist so konfiguriert, um Plasma in dem zu behandelnden Wasser zu erzeugen, das von der Zuführeinheit (200) für zu behandelndes Wasser zugeführt wird, und um das zu behandelnde Wasser mit Plasma zu behandeln, so dass Plasmaentladungswasser erzeugt wird.
Die Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser (200) führt das zu behandelnde Wasser dem Plasmaentladungswassergenerator (100) zu. Beispielsweise kann die Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser (200) dazu konfiguriert sein, das zu behandelnde Wasser dem Plasmaentladungswassergenerator (100) zuzuführen, indem das zu behandelnde Wasser aus einem Raum (nicht gezeigt) gepumpt wird, in dem das zu behandelnde Wasser gespeichert ist. Obwohl dies nicht gezeigt ist, umfasst die Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser (200) beispielsweise ein Zuführrohr für zu behandelndes Wasser (201), das mit dem Plasmaentladungswassergenerator (100) von einem Raum aus verbunden ist, in dem das zu behandelnde Wasser gespeichert ist, und die erste Pumpe (202), die an dem vorangehend beschriebenen Zuführrohr für zu behandelndes Wasser (201) installiert ist.
Die Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser (300) ist mit einer Seite des Plasmaentladungswassergenerators (100) verbunden, um das von dem Plasmaentladungswassergenerator (100) erzeugte Plasmaentladungswasser zur Außenseite des Plasmaentladungswassergenerators (100) abgeben zu können. Als ein Beispiel umfasst die Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser (300) ein Abflussrohr für Plasmaentladungswasser (301), das zwischen dem Plasmaentladungswassergenerator (100) und der Sprühdüse (400) angeschlossen ist, und die zweite Pumpe (302), die auf dem Abflussrohr für Plasmaentladungswasser (301) installiert ist.
Die Sprühdüse (400) ist so verbunden, dass ein Fluiddurchfluss mit dem Plasmaentladungswassergenerator (100) ermöglich ist, so dass Plasmaentladungswasser von der Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser (300) zugeführt wird und das zugeführte Plasmaentladungswasser in Tröpfchen zerstäubt und versprüht wird.
2 ist eine Zeichnung, die ein erstes Ausführungsbeispiel des Plasmaentladungswassergenerators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst der Plasmaentladungswassergenerator (120) eine Kammer (110) und ein Unterwasserentladungsmittel (120). Die Kammer (110) ist mit der Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser (200) so verbunden, um das von der Zufuhreinheit für zu behandelndes Wasser (200) zugeführte zu behandelnde Wasser aufzunehmen, und das Unterwasserentladungsmittel (120) ist so in der Kammer (110) montiert, dass es Plasma im zu behandelnden Wasser erzeugt.
Das Unterwasserentladungsmittel (120) umfasst eine Metallspitze (121), an die Strom angelegt wird, und ein dielektrisches Rohr (122), das die Metallspitze (121) umgibt und um eine bestimmte Länge (d) von dem Ende der Metallspitze (121) vorsteht. Hier kann die vorangehend beschriebene Länge d unter Berücksichtigung der innerhalb des dielektrischen Rohrs (122) gebildeten Mikrobläschen und des von den Mikrobläschen erzeugten Entladungseffekts geeignet bestimmt werden. Das dielektrische Rohr (122) kann beispielsweise aus Quarz bestehen.
3 ist eine Zeichnung zum Erklären eines Prozesses, bei dem eine Plasmaentladung in dem Unterwasserentladungsmittel des Plasmaentladungswassergenerators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auftritt.
Wenn die an die Metallspitze (121) angelegte Spannung Vp ist und wenn | Vp | etwa 150 V erreicht, treten Mikrobläschen innerhalb des dielektrischen Rohrs (122) auf, wie in 3(a) gezeigt. Hauptbestandteil der Mikrobläschen ist durch Elektrolyse erzeugter Wasserstoff. Wenn danach | Vp | erhöht wird, nimmt die Größe der Mikrobläschen (1000) aufgrund der Joule'schen Erwärmung zu und wird schließlich gleich dem Innendurchmesser des dielektrischen Rohrs (122) (siehe 3(b)).
Wenn | Vp | etwa 1180 V erreicht, wird die Intensität der Joule'schen Wärme, die durch Oberflächenentladung innerhalb des dielektrischen Rohrs (122) aufgrund des begrenzten Stroms innerhalb des dielektrischen Rohrs (122) erzeugt wird, allmählich erhöht, und die Mikrobläschen (1000) werden in Richtung des Einlasses des dielektrischen Rohrs (122) gedrückt, und die Mikrobläschen (1000) ändern ihre Form von einem Kreis zu einer Ellipse (siehe 3(c)). Wenn die Form der Mikrobläschen (1000) elliptisch wird, wird außerdem die Kontaktfläche zwischen den Mikrobläschen (1000) und dem dielektrischen Rohr (122) breiter, wie gezeigt, und dementsprechend wird auch die Intensität der von den Mikrobläschen (1000) empfangenen Joule'schen Wärme allmählich stärker.
Danach, wenn | Vp | weiter ansteigt (etwa 2680 V), platzen die Mikrobläschen (1000) schließlich und zerbrechen in mehrere Bläschen (1002), und die Länge der Mikrobläschen (1000) beträgt zu diesem Zeitpunkt etwa 4 mm (siehe 3(d)). Wenn die Mikrobläschen vollständig innerhalb des dielektrischen Rohrs (122) gebildet sind, wirken die zwei Wassersäulen (1004 und 1006), die auf beiden Seiten der Mikrobläschen gebildet sind, als Elektroden, um eine elektrische Entladung innerhalb der Mikrobläschen zu erzeugen, und wenn | Vp | ausreichend erhöht ist (etwa 6090 V), tritt eine Plasmaentladung (1008) außerhalb des dielektrischen Rohrs (122) auf, wie in 3(e) gezeigt (siehe 3(e)).
4 ist eine Zeichnung, die ein zweites Ausführungsbeispiel des Plasmaentladungswassergenerators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 4 umfasst der Plasmaentladungswassergenerator (100) eine Kammer (110) und ein Unterwasserentladungsmittel (120). Die Kammer (110) ist mit der Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser (200) verbunden, um das von der Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser (200) zugeführte zu behandelnde Wasser aufzunehmen, und das Unterwasserentladungsmittel (120) ist in der Kammer (110) montiert, um Plasma im zu behandelnden Wasser zu erzeugen.
Das Unterwasserentladungsmittel (120) kann mit einer Struktur zum Erzeugen einer kapillaren Unterwasserplasmaentladung versehen sein. Das heißt, es kann eine Metallspitze (121) umfassen, an die Strom angelegt wird, ein dielektrisches Rohr (122), das die Metallspitze (121) umgibt und um eine vorbestimmte Länge (d) von dem Ende der Metallspitze (121) vorsteht, und ein Gaszufuhrrohr (123), das sich durch die Metallspitze (121) in Längsrichtung erstreckt wird.
Die Metallspitze (121) und das dielektrische Rohr (122) empfangen die Energie, die von der Energiezuführeinheit (nicht gezeigt) an die Metallspitze (121) geliefert wird, um eine kapillare Plasmaentladung in dem zu behandelnden Wasser in der Kammer (110) zu erzeugen. Das durch eine solche kapillare Plasmaentladung erzeugte Plasma zersetzt Wassermoleküle in dem zu behandelnden Wasser, um aktive Spezies wie OH, O, H, H₂O₂, HO₂, HClO, Cl₂ und HCl zu erzeugen.
Das Gaszufuhrrohr (123) injiziert ein Hilfsgas in das zu behandelnde Wasser, in dem durch die Metallspitze (121) und das dielektrische Rohr (122) eine kapillare Plasmaentladung erzeugt wird. Beispiele für ein solches Hilfsgas können Ozon (O₃), Sauerstoff (O₂), Stickstoff (N₂), Argon (Ar), Helium (He), Luft oder eine Mischung davon sein oder durch ein Gaszufuhrrohr (123) kann auch Wasserstoffperoxid (H₂O₂) in flüssigem Zustand versprüht werden. Das wie oben beschrieben injizierte Hilfsgas wird als Plasma zugeführt, das von der Metallspitze (121) und dem dielektrischen Rohr (122) erzeugt wird, wodurch die Erzeugung des Plasmas unterstützt wird. Das heißt, wenn das Hilfsgas wie oben beschrieben injiziert wird, werden die Konzentration der aktiven Spezies in dem zu behandelnden Wasser und die Verweilzeit (Lebensdauer) in dem zu behandelnden Wasser im Vergleich zu dem Fall erhöht, in dem das Hilfsgas nicht injiziert wird. Außerdem kann, wenn das Hilfsgas wie oben beschrieben zugeführt wird, ein Plasma sogar mit einer geringeren Leistungszufuhr erzeugt werden, als wenn das Gas nicht eingespritzt wird.
5 ist eine Zeichnung, die ein drittes Ausführungsbeispiel des Plasmaentladungswassergenerators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des in 5 gezeigten Unterwasserentladungsmittels.
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 umfasst der Plasmaentladungswassergenerator eine Kammer (110) und ein Unterwasserentladungsmittel (120).
Die Kammer (110) kann eine Gasabführeinheit (113) umfassen, die das zu behandelnde Wasser in den inneren ersten Raum (111) hinein aufnimmt, mit deren zweiten Raum (112), der an den ersten Raum (111) angrenzt und in der Lage ist, einen Fluiddurchfluss zu ermöglichen, die Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser (300) verbunden ist, und die mit dem ersten Raum (111) in einer Fluiddurchfluss ermöglichenden Weise verbunden ist. Mit dem dem ersten Raum (111) zugeführten zu behandelnden Wasser ist ein Gas gemischt, so dass gelöster Sauerstoff enthalten sein kann.
Die Unterwasserentladungsmittel (120) kann eine Hochspannungselektrode (121) umfassen, an die eine Hochspannung angelegt wird, ein inneres dielektrisches Rohr (122), das die Hochspannungselektrode (121) umgibt, und ein äußeres dielektrisches Rohr (123), das das innere dielektrische Rohr (122) in der Weise aufnimmt, dass eine Innenfläche einen vorbestimmten Abstand von der inneren Oberfläche aufweist. Dieses Unterwasserentladungsmittel (120) kann so installiert werden, dass beide Seiten des äußeren dielektrischen Rohrs (123) in der Kammer (110) sicher sitzen.
Das äußere dielektrische Rohr 123 kann ein Durchgangsloch (123a) und eine Gaszufuhreinheit (123b) umfassen.
Das Durchgangsloch (123a) kann eine Lochform aufweisen, die die äußere Oberfläche des äußeren dielektrischen Rohrs (123) durchdringt, und kann entlang der Längsrichtung auf einer Seite der äußeren Oberfläche des externen dielektrischen Rohrs (123) angeordnet sein.
Die Gaszufuhreinheit (123b) ist mit einer Seite des externen dielektrischen Rohrs (123) verbunden, und durch diese Gaszufuhreinheit (123b) kann ein Quellgas in das externe dielektrische Rohr (123) injiziert werden. Das Quellgas kann Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff, Luft, ein Inertgas oder eine Mischung aus einem oder mehreren davon sein.
An die Hochspannungselektrode (121) des Unterwasserentladungsmittels (120) kann eine Hochspannung angelegt werden, und das zu behandelnde Wasser in der Kammer (110) oder die Kammer (110) kann geerdet werden.
Wenn Strom an die Hochspannungselektrode (121) angelegt wird, wird eine Entladung in dem Raum zwischen der Hochspannungselektrode (121) und dem äußeren dielektrischen Rohr (123) erzeugt, so dass das Quellgas ionisiert wird, um ein Plasma zu bilden. Plasma strömt durch das Durchgangsloch (123a) des äußeren dielektrischen Rohrs (123) und wird in Richtung auf das zu behandelnde Wasser erzeugt, und das Plasma zersetzt Wassermoleküle im zu behandelnden Wasser, um aktive Spezies wie OH, O und H zu erzeugen.
Vorzugsweise kann das vorangehend beschriebene Quellgas eine Mischung aus Luft und Sauerstoff sein. Beim Mischen von Luft und Sauerstoff wird Ozon erzeugt und das Ozon wird im zu behandelnden Wasser gelöst, was die Wirkung der Desinfektion weiter verstärken kann. Wenn OH-Radikale aufeinandertreffen, wird Wasserstoffperoxid (H₂O₂) erzeugt, was effektiver ist, und in die feinen Blasen, die durch Plasma erzeugt werden, werden Ionen mit hoher Oxidationskraft wie O₂ eingefangen, was noch effektiver sein kann.
Die mehreren Unterwasserentladungsmittel (120) sind in dem zweiten Raum (112) der Kammer (110) entlang der Bewegungsrichtung des zu behandelnden Wassers angeordnet, so dass sie Plasma in dem zu behandelnden Wasser erzeugen können, das in Richtung zur Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser (300) aus dem ersten Raum (111) fließt.
Da im Fall des Plasmaentladungswassergenerators (100) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel das zu behandelnde Wasser durch eine Vielzahl von Unterwasserentladungsmitteln (120) strömt, wenn es in Richtung der Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser (300) fließt, wird das zu behandelnde Wasser durch eine Vielzahl von Unterwasserentladungsmitteln (120) mit Plasma behandelt, so dass mehr aktive Spezies eingeschlossen werden können, um die Wirkung der Desinfektion erhöhen zu können.
7 ist eine Zeichnung, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 7 kann die Sprühdüse (400) eine Rotationstrommel (410), eine Rotationswelle der Trommel (420) und eine Fluidzufuhreinheit (430) umfassen.
Die Rotationstrommel (410) kann einen kreisförmigen Bodenteil (411) und einen zylindrischen Seitenwandteil (412) rechtwinklig zum Bodenteil (41I) umfassen. Auf der oberen Oberfläche des Seitenwandteils (412) sind eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen (413) vorgesehen, die in radialer Richtung angeordnet sind. Die Spalte für Wassersprühen (413) sind so vorgesehen, dass sie sich verjüngen, um in der Breite in Richtung von der Innenfläche zur Außenfläche des Seitenwandteils (412) abzunehmen.
Die Rotationswelle der Trommel (420) kann mit dem Bodenteil (411) der Rotationstrommel (410) verbunden sein und sich drehen, um die Rotationstrommel (410) zu drehen. Damit sich die Rotationswelle der Trommel (420) dreht, kann die Rotationswelle der Trommel (420) mit einem Antriebsmittel verbunden sein. Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Form des Kraftmittels, und es kann beispielsweise eine Struktur haben, die Kraft auf die Rotationswelle der Trommel (420) durch einen Motor und einen Riemen überträgt.
Die Fluidzufuhreinheit (430) kann so konfiguriert sein, um dem Innenraum der Rotationstrommel (410) das Fluid zuzuführen. Beispielsweise ist die Rotationswelle der Trommel (420) in einem Hohlraum vorgesehen, die Fluidzuführeinheit (430) kann in Form eines Schlauchs oder eines Rohrs vorgesehen sein, und ein Ende der Fluidzuführeinheit (430) ist mit der Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser (300) verbunden. Das andere Ende der Fluidzuführeinheit (430) kann in den Hohlraum der Rotationswelle der Trommel (420) eingeführt und durch den Bodenteil (411) der Rotationstrommel (410) hindurchgeführt werden, um das Fluid in den Innenraum der Rotationstrommel (410) zuzuführen.
Im Fall einer solchen Sprühdüse (400) bewegt sich das Fluid, das in den Innenraum der Rotationstrommel (410) durch die Fluidzuführeinheit (430) eingespritzt wird, d. h. das Plasmaentladungswasser, durch die Zentrifugalkraft gemäß der Rotation der Rotationstrommel zu der oberen Oberfläche des Seitenwandteils (412) entlang der inneren Oberfläche des Seitenwandteils (412) der Rotationstrommel (410). Das Plasmaentladungswasser, das die obere Oberfläche des Seitenwandteils (412) erreicht, kann in Tröpfchen zerstäubt werden, während es durch eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen (413) auf der oberen Oberfläche des Seitenwandteils (412) strömt. Die Tröpfchen werden dann um die Rotationstrommel (410) herum versprüht.
8 ist eine Zeichnung, die ein zweites Ausführungsbeispiel der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 8 umfasst die Sprühdüse (400) eine Rotationstrommel (410), eine Rotationswelle der Trommel (420) und eine Fluidzufuhreinheit (430); die Rotationstrommel (410) umfasst einen Innenzylinder (410a) und einen Außenzylinder (410b), die jeweils einen Bodenteil (411) und einen Seitenwandteil (412) aufweisen; in einem vorbestimmten Abstand zwischen der Außenfläche des Innenzylinders (410a) und der Innenfläche des Außenzylinders (410b) ist ein Fluidführungsraum (410c) vorgesehen; eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen (413) ist auf der oberen Oberfläche des Seitenwandteils (412) des Außenzylinders (410b) vorgesehen; und die Fluidzuführeinheit (430) steht mit dem Fluidführungsraum (410c) in Verbindung, um das Fluid dem Fluidführungsraum (410c) zuzuführen.
Beispielsweise ist die Rotationswelle der Trommel (420) hohl und die Fluidzufuhreinheit (430) ist in Form eines hohlen Rohrs vorgesehen; die Rotationswelle der Trommel (420) und die Fluidzuführeinheit (430) können so konfiguriert sein, dass die miteinander in Verbindung stehenden Fluidleitungen in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass das Plasmaentladungswasser dem Fluidführungsraum (410c) zugeführt wird.
Außerdem kann der Abstand zwischen dem Innenzylinder (410a) und dem Außenzylinder (410b) einen Spalt aufweisen, durch den das entlang des Fluidführungsraums (410c) geführte Fluid in Form eines dünnen Films geführt werden kann.
Außerdem ist die Höhe der oberen Fläche des Seitenwandteils (412) des Innenzylinders (410a) höher als die der oberen Fläche des Seitenwandteils (412) des Außenzylinders (410b). Dadurch kann das entlang des Fluidführungsraums (410c) geführte Fluid leicht in Richtung der oberen Fläche des Seitenwandteils (412) des Außenzylinders (410b) eintreten, ohne das Seitenwandteil (412) des Innenzylinders (410a) zu überschreiten.
In dieser Sprühdüse (400) wird dem Fluidführungsraum (410c) Plasmaentladungswasser zugeführt, und wenn sich die Rotationstrommel (410) dreht, wird das dem Fluidführungsraum (410c) zugeführte Plasmaentladungswasser in Form eines dünnen Films durch die Zentrifugalkraft entlang des Fluidführungsraums (410c) geführt und bewegt sich zu der oberen Oberfläche des Seitenwandteils des Außenzylinders (410b), und wenn es die obere Oberfläche des Seitenwandteils (412) des Außenzylinders (410b) erreicht, kann es in Tröpfchen zerstäubt werden, während es durch eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen (413) hindurchtritt. Die Tröpfchen werden dann um die rotierende Trommel (410) versprüht.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Plasmaentladungswasser entlang des Fluidführungsraums (410c) geführt, so dass es einfacher ist, einen dünnen Film zu bilden als im Fall des ersten Ausführungsbeispiels ohne den Fluidführungsraum (410c), und der Verlust an Plasmaentladungswasser wird aufgrund dessen minimiert, dass das Plasmaentladungswasser innerhalb der Rotationstrommel (410) verteilt wird und aus der Rotationstrommel (410) nach außen fließt, wodurch der größte Teil der Fluidmenge des der Rotationstrommel (410) zugeführten Plasmaentladungswassers für Desinfektion verwendet werden kann.
9 ist eine Zeichnung, die ein drittes Ausführungsbeispiel der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 9 umfasst die Sprühdüse (400) eine Rotationstrommel (410), eine Rotationswelle der Trommel (420) und eine Fluidzuführeinheit (430); die Rotationstrommel (410) hat einen Bodenteil (411) und einen Seitenwandteil (412); der Seitenwandteil (412) ist nach außen geneigt, um mit dem Bodenteil (411) einen stumpfen Winkel zu bilden: und eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen (413) sind radial auf der oberen Oberfläche des Seitenwandteils (412) angeordnet.
Da die Rotationswelle der Trommel (420) und die Fluidzuführeinheit (430) dieselben sind wie die Rotationswelle der Trommel (420) und die Fluidzuführeinheit (430) der Sprühdüse (400) des ersten Ausführungsbeispiels, die unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wurde, wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Im Fall dieser Sprühdüse (400) bewegt sich das dem Inneren der Rotationstrommel (410) zugeführte Plasmaentladungswasser zu der oberen Oberfläche des Seitenwandteils (412) entlang der inneren Oberfläche des Seitenwandteils (412) der Rotationstrommel (410), wobei der Seitenwandteil (412) geneigt ist, so dass, wenn sich die Rotationstrommel (410) dreht, eine größere Zentrifugalkraft wirken kann, wodurch sich das Plasmaentladungswasser schnell und stabil zur oberen Oberfläche des Seitenwandteils (412) bewegen und erleichtert in eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen (413) eintreten kann. Daher kann die Sprüheffizienz der Sprühdüse (400) erheblich sein.
10 ist eine Zeichnung, die ein viertes Ausführungsbeispiel der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 10 umfasst die Sprühdüse (400) eine Rotationstrommel (410), eine Rotationswelle der Trommel (420) und eine Fluidzuführeinheit (430); die Rotationstrommel (410) hat einen Bodenteil (411) und einen Seitenwandteil (412); der Seitenwandteil (412) umfasst eine geneigte Wand (412a), die einen stumpfen Winkel mit dem Bodenteil (411) bildet; und eine vertikale Verlängerungswand (412b), die sich von einem Ende der geneigten Wand (412a) in einer Richtung senkrecht zu dem Bodenteil (411) erstreckt; und eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen (413) sind radial auf der oberen Oberfläche der vertikalen Verlängerungswand (412b) angeordnet.
Da die Rotationswelle der Trommel (420) und die Fluidzuführeinheit (430) dieselben sind wie die Rotationswelle der Trommel (420) und die Fluidzuführeinheit (430) der Sprühdüse (400) des ersten Ausführungsbeispiels, die unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wurde, wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Im Fall dieser Sprühdüse (400) bewegt sich das dem Inneren der Rotationstrommel (410) zugeführte Plasmaentladungswasser zu dem oberen Teil der geneigten Wand (412a) entlang der inneren Oberfläche der geneigten Wand des Seitenwandteils (412) der Rotationstrommel (410), wenn die Grenze zwischen der geneigten Wand (412a) und der vertikalen Verlängerungswand (412b) erreicht wird, bewegt es sich zu der oberen Oberfläche der vertikalen Verlängerungswand (412b) entlang der inneren Oberfläche der vertikalen Verlängerungswand (412b). Da zu diesem Zeitpunkt die geneigte Wand (412a) des Seitenwandteils (412) geneigt ist, wirkt die Zentrifugalkraft größer, wenn sich die Rotationstrommel (410) dreht, so dass das Plasmaentladungswasser sich schnell und stabil zu der oberen Fläche der vertikalen Verlängerungswand (412b) bewegen und leichter in eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen (413) eintreten kann. Daher kann die Sprüheffizienz der Sprühdüse 400 erheblich sein.
11 ist eine Zeichnung, die ein fünftes Ausführungsbeispiel der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 11 ist die Sprühdüse (400) des fünften Ausführungsbeispiels die gleiche wie die Sprühdüse (400) gemäß dem unter Bezugnahme auf 7 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, außer dass sie ferner ein Wasseraufnahmeelement (500) umfasst, daher wird im Folgenden hauptsächlich das Wasseraufnahmeelement (500) beschrieben.
Das Wasseraufnahmeelement (500) kann koaxial mit der Rotationstrommel (410) installiert sein, um die äußere Oberfläche des Bodenteils (411) und des Seitenwandteils (412) der Rotationstrommel (410) umgeben zu können. Dieses Wasseraufnahmeelement (500) ist in Form eines Behälters mit einer offenen oberen Oberfläche mit einem größeren Durchmesser als der der Rotationstrommel 410 vorgesehen, um das aus dem oberen Ende der Rotationstrommel (410) austretende Fluid aufnehmen zu können.
Im Folgenden wird ein Prozess von der Zuführung des zu behandelnden Wassers bis zum schließlichen Versprühen des Plasmaentladungswassers im Desinfektionssystem erklärt, das das plasmabehandelte Wasser gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet.
Zuerst wird das zu behandelnde Wasser von der Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser (200) dem Plasmaentladungswassergenerator (100) zugeführt.
Das von der Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser (200) zugeführte zu behandelnde Wasser wird in den Innenraum der Kammer (110) des Plasmaentladungswassergenerators (100) aufgenommen; das Unterwasserentladungsmittel (120) befindet sich im zu behandelnden Wasser in der Kammer (110); das Unterwasserentladungsmittel (120) erzeugt Plasma im zu behandelnden Wasser, wodurch das zu behandelnde Wasser mit Plasma behandelt wird, um aktive Spezies durch Plasma in dem zu behandelnden Wasser zu erzeugen; und dieses mit Plasma behandelte Plasmaentladungswasser wird durch die Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser (300) zur Außenseite des Plasmaentladungswassergenerators (100) abgegeben.
Das Plasmaentladungswasser, das durch die Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser (300) ausgestoßen wird, wird der Sprühdüse (400) zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Plasmaentladungswasser dem Innenraum der Rotationstrommel (410) durch die Fluidzuführeinheit (430) der Sprühdüse (400) zugeführt, und die Rotationswelle der Trommel (420) dreht sich, so dass die Rotationstrommel (410) durch die Rotationswelle der Trommel (420) gedreht wird.
Wenn die Rotationstrommel (410) gedreht wird, bildet das in der Rotationstrommel (410) enthaltene zu behandelnde Wasser einen dünnen Film in engem Kontakt mit der Seitenwand (412) der Rotationstrommel (410) durch die Zentrifugalkraft, die durch die Rotation der Rotationstrommel (410) verursacht wird, und bewegt sich entlang der Höhenrichtung der Innenfläche des Seitenwandteils (412) zur oberen Fläche des Seitenwandteils (412), und das Plasmaentladungswasser, das die obere Fläche des Seitenwandteils (412) erreicht, wird in eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen (413) eingeführt.
Zu diesem Zeitpunkt wird das in jeden Spalt für Wassersprühen (413) fließende zu behandelnde Wasser in den Spalt für Wassersprühen (413) eingeführt und von dem dünnen Film in Tröpfchen aufgeteilt. Die Tröpfchen fließen entlang der des Wassersprühspalts (413), dessen Breite allmählich abnimmt, wenn sich der Spalt radial nach außen erstreckt. Daher nimmt die Größe der Tröpfchen allmählich ab, während sie sich entlang der Spalte für Wassersprühen (413) bewegen. Am Ende der Spalte für Wassersprühen (413) wird es in Tröpfchen so feiner Größe zerstäubt, wie es in die Luft gesprüht werden kann, und wird um die Rotationstrommel (410) herum gesprüht.
Zu diesem Zeitpunkt wird das in jeden Spalt für Wassersprühen (413) fließende zu behandelnde Wasser von dem dünnen Film in Tröpfchen aufgeteilt und fließt in die Spalte für Wassersprühen (413). Wie oben beschrieben, wird gemäß dem Desinfektionssystem unter Verwendung von plasmabehandeltem Wasser nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Plasmaentladungswasser durch Plasmabehandlung des zu behandelnden Wassers erzeugt, und das erzeugte Plasmaentladungswasser wird in Tröpfchen zerstäubt und in Form eines Aerosols versprüht, so dass das Plasmaentladungswasser lange Zeit in der Atmosphäre schweben kann, was den Vorteil hat, dass es effektiv zur Desinfektion verwendet werden kann, um Bakterien und Viren, die in der Atmosphäre vorhanden sind, zu sterilisieren.
Außerdem ist es nicht auf die Desinfektion beschränkt und kann zur Sterilisation des Objekts durch Sprühen von Plasmaentladungswasser auf die Oberfläche des zu sterilisierenden Objekts verwendet werden.
Andererseits zerstäubt die Sprühdüse (400) das Plasmaentladungswasser in Tröpfchen und versprüht es in Form eines Aerosols, so dass das Plasmaentladungswasser leicht zur Desinfektion verwendet werden kann.
Obwohl es nicht gezeigt ist, kann das Desinfektionssystem, das Plasmaentladungswasser gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, in einer tragbaren Form konfiguriert sein, um sich zur Desinfektion in ein kontaminiertes Gebiet zu bewegen, oder es kann auch so konfiguriert werden, dass es zur Desinfektion von Fahrzeugen usw. am Boden installiert wird.
Die Beschreibung der präsentierten Ausführungsbeispiele wird bereitgestellt, um jedem Fachmann mit Allgemeinwissen auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung zu verwenden oder auszuführen. Verschiedene Modifikationen an diesen Ausführungsbeispielen werden Fachleuten mit Allgemeinwissen auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Erfindung leicht ersichtlich sein, und die hierin definierten allgemeinen Prinzipien können auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Somit soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hier vorgestellten Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern soll im weitesten Umfang ausgelegt werden, der mit den hier vorgestellten Prinzipien und neuartigen Merkmalen übereinstimmt.

Claims

Plasmaentladungswasser verwendendes Desinfektionssystem umfassend: einen Plasmaentladungswassergenerator; zum Erzeugen des Plasmaentladungswassers eine Zuführeinheit für zu behandelndes Wasser zum Zuführen des zu behandelnden Wassers zu dem Plasmaentladungswassergenerator; eine Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser, die mit einer Seite des Plasmaentladungswassergenerators verbunden ist; und eine Sprühdüse, die in einer Fluiddurchfluss ermöglichenden Weise mit dem Plasmaentladungswassergenerator verbunden ist, wobei die Sprühdüse dazu konstruiert ist, Plasmaentladungswasser von der Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser zu empfangen und das empfangene Plasmaentladungswasser in Tröpfchen zu zerstäuben und zu versprühen.
Desinfektionssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmaentladungswassergenerator umfasst: eine Kammer, die das zu behandelnde Wasser aufnimmt, und ein Unterwasserentladungsmittel, das in der Kammer montiert ist, um im zu behandelnden Wasser Plasma zu erzeugen.
Desinfektionssystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserentladungsmittel umfasst: eine Metallspitze, an die Strom angelegt wird, und ein dielektrisches Rohr, das die Metallspitze umgibt und um eine vorbestimmte Länge von einem Ende der Metallspitze vorsteht.
Desinfektionssystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserentladungsmittel umfasst: eine Metallspitze, an die Strom angelegt wird; ein dielektrisches Rohr, das die Metallspitze umgibt und um eine vorbestimmte Länge von einem Ende der Metallspitze vorsteht; und ein Gaszufuhrrohr, das sich durch die Metallspitze in Längsrichtung erstreckt.
Desinfektionssystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserentladungsmittel umfasst: eine Hochspannungselektrode, an die eine Hochspannung angelegt wird; ein inneres dielektrisches Rohr, das die Hochspannungselektrode umgibt; und ein äußeres dielektrisches Rohr, das das innere dielektrische Rohr derart aufnimmt, dass es einen vorbestimmten Abstand von der äußeren Oberfläche des inneren dielektrischen Rohrs hat, wobei in einer Wand des äußeren dielektrischen Rohrs eine Vielzahl von Durchgangslöchern gebildet sind, die in einer Längsrichtung des äußeren dielektrischen Rohrs angeordnet sind wobei ein Quellgas durch die Vielzahl von Durchgangslöchern in das äußere dielektrische Rohr injiziert wird, wobei das Unterwasserentladungsmittel Plasma durch das Quellgas erzeugt, so dass das erzeugte Plasma von dem äußeren dielektrischen Rohr zu dem zu behandelnden Wasser geführt wird.
Desinfektionssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmaentladungswassergenerator umfasst: eine Kammer umfassend einen ersten und zweiten Raum im Inneren, die aneinander angrenzen und in Fluiddurchfluss ermöglichender Weise verbunden sind, wobei das zu behandelnde Wasser in dem ersten Raum im Innern aufgenommen ist und die Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser mit dem zweiten Raum verbunden ist, und eine mit dem ersten Raum in einer Fluiddurchfluss ermöglichenden Weise verbundenen Gasabfuhreinheit; und ein Unterwasserentladungsmittel, das in dem zweiten Raum angeordnet ist, um Plasma in dem zu behandelnden Wasser zu erzeugen, das aus dem ersten Raum in Richtung der Ausstoßeinheit für Plasmaentladungswasser strömt, wobei das Unterwasserentladungsmittel umfasst: eine Hochspannungselektrode, an die eine Hochspannung angelegt wird; ein inneres dielektrisches Rohr, das die Hochspannungselektrode umgibt; und ein äußeres dielektrisches Rohr, das das innere dielektrische Rohr derart aufnimmt, dass die innere Oberfläche einen vorbestimmten Abstand von der äußeren Oberfläche des inneren dielektrischen Rohrs aufweist, wobei in einer Wand des äußeren dielektrischen Rohrs eine Vielzahl von Durchgangslöchern gebildet sind, die in einer Längsrichtung des äußeren dielektrischen Rohrs angeordnet sind, wobei ein Quellgas durch die Vielzahl an Durchgangslöchern in das äußere dielektrische Rohr injiziert wird, wobei das Unterwasserentladungsmittel durch das Quellgas Plasma erzeugt, so dass das erzeugte Plasma in Richtung zum zu behandelnden Wassergerichtet ist, das durch den zweiten Raum strömt.
Desinfektionssystem nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Unterwasserentladungsmitteln in dem zweiten Raum entlang der Bewegungsrichtung des zu behandelnden Wassers angeordnet ist.
Plasmaentladungswasser in Tröpfchen versprühende Sprühdüse umfassend: eine Rotationstrommel umfassend einen kreisförmigen Bodenteil und einen kreisförmigen Seitenwandteil in Form eines Zylinders, wobei sich der Seitenwandteil senkrecht zum Bodenteil von dem Bodenteil aus erstreckt, die mit einer Vielzahl von Spalten für Wassersprühen versehen ist, die sich radial erstrecken und auf einer oberen Oberfläche des Seitenwandteils angeordnet sind; eine Rotationswelle der Trommel, die mit dem Bodenteil der Rotationstrommel verbunden und dazu konfiguriert ist, sich zu drehen, um die Rotationstrommel zu drehen, und eine Fluidversorgung, die so konfiguriert ist, dass sie einem Innenraum der drehbaren Trommel Fluid zuführt wobei das in den Innenraum der Rotationstrommel eingespritzte Fluid durch die Zentrifugalkraft entsprechend der Drehung der Rotationstrommel entlang der inneren Oberfläche des Seitenwandteils zur oberen Oberfläche des Seitenwandteils strömt und das Fluid, wenn es die obere Oberfläche des Seitenwandteils erreicht, durch eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen in Tröpfchen zerstäubt und um die rotierende Trommel gestrahlt wird.
Sprühdüse nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationstrommel einen inneren Zylinder und einen äußeren Zylinder umfasst, wobei der innere Zylinder ein erstes kreisförmiges Bodenteil und ein erstes kreisförmiges Seitenwandteil in Form eines Zylinders aufweist, wobei sich der Seitenwandteil senkrecht zum Bodenteil von dem Bodenteil aus erstreckt, und der äußere Zylinder einen zweites kreisförmiges Bodenteil und ein zweites kreisförmiges Seitenteil in Form eines Zylinders aufweist, wobei sich der Seitenwandteil senkrecht zum Bodenteil von dem Bodenteil aus erstreckt; wobei ein Fluidzuführungsraum in dem Zwischenraum in einem vorbestimmten Abstand zwischen der Außenfläche des Innenzylinders und der Innenfläche des Außenzylinders vorgesehen ist; wobei eine Vielzahl von Spalten für Wassersprühen auf der oberen Fläche des Seitenwandteils des Außenzylinders vorgesehen sind; wobei die vorangehend beschriebene Fluidzufuhreinheit dazu ausgebildet ist, dem Fluidführungsraum ein Fluid zuzuführen.
Sprühdüse nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder einen Abstand hat, durch den das entlang des Fluidführungsraums geführte Fluid in Form eines dünnen Films geführt werden kann.
Sprühdüse nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der oberen Fläche des Seitenwandteils des Innenzylinders höher ist als die der oberen Fläche des Seitenwandteils des Außenzylinders.
Sprühdüse nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Spalte für Wassersprühen verjüngt sind, um in der Breite von der Innenfläche zur Außenfläche des Seitenwandteils abzunehmen.
Sprühdüse nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenwandteil geneigt ist, um mit dem Bodenteil einen stumpfen Winkel zu bilden.
Sprühdüse nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenwandteil umfasst: eine geneigte Wand in einem stumpfen Winkel mit dem Bodenteil; und eine vertikale Verlängerungswand, die sich von einem Ende der geneigten Wand in einer Richtung senkrecht zur Bodenfläche erstreckt, wobei die Spalte für Wassersprühen auf der oberen Fläche der vertikalen Verlängerungswand vorgesehen sind.
Sprühdüse nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüse koaxial mit der Rotationstrommel installiert ist, um ferner ein Wasseraufnahmeelement zu enthalten, das die äußeren Oberflächen des Boden- und Seitenteils der Rotationstrommel umgibt, und dass das Wasseraufnahmeelement in Form eines Behälters mit einer offenen oberen Oberfläche mit einem größeren Durchmesser als der der Rotationstrommel vorgesehen und so konfiguriert ist, dass es das aus dem oberen Ende der Rotationstrommel austretende Fluid aufnimmt.