EP2931958B1 - Reinigungsvorrichtung und verfahren zur reinigung von gegenständen mit wasser - Google Patents

Reinigungsvorrichtung und verfahren zur reinigung von gegenständen mit wasser Download PDF

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EP2931958B1
EP2931958B1 EP13818690.3A EP13818690A EP2931958B1 EP 2931958 B1 EP2931958 B1 EP 2931958B1 EP 13818690 A EP13818690 A EP 13818690A EP 2931958 B1 EP2931958 B1 EP 2931958B1
Authority
EP
European Patent Office
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plasma
water
cleaning
cleaning apparatus
nozzle
Prior art date
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Active
Application number
EP13818690.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2931958A1 (de
Inventor
Christiane BUSKE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Plasmatreat GmbH
Original Assignee
Plasmatreat GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Plasmatreat GmbH filed Critical Plasmatreat GmbH
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Priority to PL13818690T priority patent/PL2931958T3/pl
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Application granted granted Critical
Publication of EP2931958B1 publication Critical patent/EP2931958B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F35/00—Washing machines, apparatus, or methods not otherwise provided for
    • D06F35/001—Washing machines, apparatus, or methods not otherwise provided for using ozone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/48—Generating plasma using an arc
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/14—Arrangements for detecting or measuring specific parameters

Definitions

  • the invention relates to a cleaning device with a cleaning room in which objects to be cleaned can be arranged, and with a water inflow with which water can be introduced into the cleaning room. Furthermore, the invention relates to a method for cleaning objects with water, in which a cleaning room is filled with the objects to be cleaned and in which water for cleaning the objects is introduced into the cleaning room.
  • a washing machine for example, has a cleaning room with a laundry drum in which the dirty laundry can be arranged. During the washing process, the laundry is then cleaned by repeatedly introducing heated water mixed with a detergent into the rotating laundry drum, so that dirt is removed from the laundry and removed by the water and the detergent.
  • the document EP 1469119 A1 discloses a cleaning device according to the preamble of claim 1 and a method for cleaning objects with water according to the preamble of claim 12.
  • a dishwasher also has a cleaning room in which dirty dishes can be arranged. During the cleaning process, the dishes are then cleaned by repeatedly introducing detergent-heated water into the cleaning room.
  • the cleaning effect of both the washing machine and the dishwasher depends, among other things, on the amount and composition of the detergent or dishwashing liquid, the duration of the cleaning process and the temperature of the water.
  • the detergent or dishwashing liquid By using the detergent or dishwashing liquid, heating the water and carrying out the cleaning process over a certain period, natural resources and energy are consumed. Resource and energy consumption is particularly high when particularly intensive cleaning or even disinfection is required, such as for clothing, dishes or medical devices.
  • the present invention is based on the object of providing a generic cleaning device and a generic method in which the cleaning effect can be improved. Furthermore, the present invention is based on the object of reducing the resource and / or energy consumption during cleaning.
  • a cleaning device with a cleaning room in which objects to be cleaned can be arranged, and with a water inflow with which water can be introduced into the cleaning space, at least partially solved according to the invention in that the cleaning device has a plasma source for generating a plasma and in that the plasma source is arranged such that this is via the water inflow into the cleaning space introducible water can be at least partially acted upon by the plasma, and that the plasma source is designed as a plasma nozzle for generating a plasma jet, the plasma nozzle having an inlet for a working gas and means for ionizing this working gas.
  • the cleaning effect can be improved by integrating a plasma source into such a cleaning device.
  • reactive substances in particular reactive oxygen-containing substances such as oxygen radicals, ozone or peroxides such as nitrogen peroxide, can be formed in the water.
  • reactive substances can have a long service life in water, sometimes even up to two hours, without the undesirable premature degradation of the reactive substances by chemical reactions with the air, in particular with nitrogen. Therefore, the reactive substances in the water are available long enough to improve the cleaning effect when the water comes into contact with the objects to be cleaned.
  • the reactive substances can react with dirt particles on the objects to be cleaned and thus contribute to cleaning, bleaching or disinfecting the objects.
  • the amount of cleaning agent, the temperature of the water and / or the duration of the cleaning process can be reduced while the cleaning effect remains the same.
  • the amount of a hygiene rinser for disinfection can also be reduced or, if necessary, completely dispensed with.
  • the cleaning device has a cleaning room in which objects to be cleaned can be arranged.
  • a cleaning room examples of such a cleaning room are the cleaning room with a washing drum of a washing machine or the interior of a dishwasher.
  • the cleaning room can be designed as a closed chamber which is essentially completely enclosed during operation.
  • the cleaning room can also be designed as a tunnel, which, for example, is only partially enclosed during operation.
  • the objects to be cleaned can be transported through the tunnel during operation.
  • the cleaning room preferably has an access through which the objects to be cleaned can be placed in the cleaning room or the cleaned objects can be removed from the cleaning room.
  • the access is preferably closable so that the cleaning room can be closed for the cleaning process.
  • the access can be formed, for example, by a door.
  • the access can also be provided in that the cleaning room is surrounded by an at least two-part housing, of which at least one housing part can be moved or pivoted.
  • the cleaning device has a water inflow with which water can be introduced into the cleaning room.
  • the water inflow can be fed via an external water supply.
  • the water inflow can additionally or alternatively be fed from an internal water reservoir.
  • a Water cycle can be provided so that the water introduced into the cleaning room is transported out of the cleaning room and back to the water inlet.
  • the cleaning device has a plasma source for generating a plasma.
  • a plasma is understood to be a reactive medium with ionized or partially ionized molecules or atoms.
  • the plasma is a plasma jet generated with a plasma nozzle.
  • Examples of plasma sources are plasma sources in which the plasma is generated by capacitive or inductive coupling, by dielectric barrier discharge, by corona discharge or by arc discharge, in particular by direct current, low-frequency or high-frequency arc discharge.
  • the plasma source is arranged in such a way that the water that can be introduced into the cleaning space via the water inflow can be at least partially acted upon by the plasma.
  • the plasma source can be arranged in such a way that the water can be charged with the plasma before or after it is introduced into the cleaning room.
  • the plasma source can be arranged such that the water can be charged with plasma without the plasma source itself coming into contact with the water. The wear of the plasma source can be reduced in this way.
  • the plasma source can be arranged such that at least a part of the plasma source is in direct contact with the water during operation.
  • the plasma source can be partially immersed in the water during operation. In this way, a particularly effective application of water to the plasma is possible.
  • the water can be in liquid or gaseous form, i.e. as a vapor to which the plasma is applied. Furthermore, the water can also be supplied with the plasma in droplet form, in particular in a nebulized form.
  • the cleaning device can have, for example, a nozzle with which the water is atomized. Such a nozzle can be arranged, for example, in such a way that the water droplets get from the nozzle into the plasma, for example into a plasma jet generated with a plasma nozzle.
  • the cleaning device is a washing machine or a dishwasher. It has been shown that the integration of a plasma source in a washing machine or in a dishwasher is particularly suitable in order to improve the washing or rinsing performance or to save resources or energy.
  • laundry items can be cleaned better or more economically.
  • the disinfectant effect of the reactive substances in the water also enables effective disinfection of the laundry items. This is particularly advantageous for medical laundry, such as service clothing from medical professions, laundry from hospitals or other medical or nursing facilities.
  • the cleaning device can also be a tumble dryer, with which the laundry to be dried can be cleaned.
  • the tumble dryer can have a water inflow in order to add the water extracted from the laundry during drying to the laundry at least once again. Before the water is introduced into the laundry, it can then be charged with plasma by the plasma source. As a result, additional cleaning or even disinfection of the laundry can be achieved in the tumble dryer. This has the advantage that the laundry can be cleaned or disinfected immediately before drying. Recontamination between cleaning and drying can be prevented in this way.
  • the cleaning device is designed as a washing machine with a dryer function.
  • the advantages of this embodiment result from the description of the washing machine or the tumble dryer.
  • the cleaning device has a control device for carrying out a cleaning process in the cleaning room, the cleaning process comprising introducing water into the cleaning room and at least partially exposing the water to plasma.
  • the control device can, for example, an electronic circuit, in particular with a processor and a memory, include.
  • a program can be stored in the memory, for example, the execution of which on the processor causes the cleaning process to be carried out.
  • the control device preferably has an input device via which a user of the cleaning device can determine parameters of the cleaning process and / or start or interrupt the cleaning process.
  • the parameters preferably include parameters of the plasma source. In this way, the user can set whether or with which parameters the plasma source is to be used in a specific cleaning process. This enables the plasma source to be used as required.
  • the plasma source is designed as a plasma nozzle for generating a plasma jet, in particular an atmospheric plasma jet. It has been found that such a plasma nozzle is particularly well suited to enriching the water with reactive substances. A particularly effective enrichment can be achieved in that the outlet of the plasma nozzle through which the plasma jet exits is arranged in such a way that it is under water when the plasma is exposed to the water during operation.
  • a cage can be provided on the plasma nozzle, into which the plasma jet is guided. In this way, direct contact of the plasma jet with the water can be reduced. Rather, the reactive substances excited by the plasma jet can get into the water through openings in the cage. As a result, the water is acted upon by the excited substances and thus at least indirectly by the plasma.
  • the plasma nozzle is designed as a plasma nozzle for generating an atmospheric plasma jet by means of an arc discharge generated with a high-frequency high voltage in a working fluid, in particular in a working gas.
  • the discharge takes place in particular between two electrodes, at least one of these electrodes also being able to be formed by the water to be acted on.
  • a high-frequency high voltage is typically understood to mean a voltage of 1 to 100 kV, in particular 1 to 50 kV, preferably 5 to 50 kV, at a frequency of 1 to 100 kHz, in particular 10 to 100 kHz, preferably 10 to 50 kHz.
  • the high-frequency high voltage can be a high-frequency AC voltage, but also a pulsed DC voltage.
  • a plasma jet is generated which, on the one hand, has a high reactivity and, on the other hand, a relatively low temperature.
  • a plasma nozzle enables particularly safe and reliable operation. Since the plasma jet of such a plasma nozzle is relatively cold, the material load on the cleaning device is reduced.
  • a working gas, a working liquid and / or a mixture of a working gas and a liquid can be used as the working fluid.
  • the plasma nozzle is preferably operated with a working gas. In this way, a plasma jet can be provided in a process-reliable manner.
  • the water to be loaded can usually process-enriched and / or more effectively enriched with reactive substances than with a simple arrangement of electrodes in the water to be acted upon.
  • air can be used as the working gas, possibly with the addition of additional gases such as oxygen and / or with the addition of liquids such as water.
  • the plasma source can also be designed as a plasma source for generating a plasma by means of dielectric impedance discharge.
  • a plasma source has at least two electrodes, a dielectric being arranged between the electrodes.
  • the dielectric can be applied to one of the electrodes, for example. At least one electrode and / or the dielectric can also be formed by the water to be acted on.
  • the cleaning device has an oxygen supply for introducing oxygen into the plasma source.
  • the oxygen supply can increase the production of reactive oxygen-containing substances in the water. Reactive oxygen-containing substances such as atomic oxygen, ozone or peroxides have a high cleaning and disinfection effect.
  • the oxygen supply can be fed from an external oxygen supply or from an internal oxygen reservoir, such as an oxygen bottle.
  • a working gas for operating the plasma nozzle can be enriched with oxygen.
  • the water inflow is set up in such a way that at least part of the water can be passed through the plasma source. In this way there is an intimate contact of the plasma with the water and thus an increased generation of reactive substances in the water.
  • the water can be conducted, for example, in the region of the plasma jet or in the region of the discharge into the nozzle tube of the plasma nozzle.
  • the water can be introduced into the plasma nozzle via the inlet for the working gas or via a separate inlet provided for this purpose.
  • the cleaning device has a regulating device for regulating the plasma source, the regulating device being able to regulate the temperature within the plasma source and / or the temperature of the plasma generated using the plasma source.
  • the plasma source can be controlled so that the generation of reactive substances in the water takes place optimally.
  • the regulation can take place, for example, via the voltage, the frequency and / or via the flow of the working fluid passed through the plasma nozzle.
  • Particularly good conditions for the production of reactive oxygen-containing substances can be achieved by regulating the temperature to less than 2600 ° C., preferably to less than 2500 ° C., in particular to less than 2400 ° C.
  • Particularly good conditions for the production of reactive oxygen-containing substances can also be achieved by regulating the temperature to less than 1600 ° C., preferably to less than 1500 ° C., in particular to less than 1400 ° C. Above this Temperatures increasingly arise nitrogen-containing reactive substances, which react with the oxygen-containing reactive substances and thereby reduce them.
  • the plasma source has water cooling, which can be fed in particular by the water to be acted upon or acted upon.
  • the plasma source can preferably have cooling channels.
  • the electrode can have cooling channels which are arranged on the surface of the electrode or pass through the electrode.
  • the electrode can be designed as a hollow electrode, water forming the cooling interior of the hollow interior of the hollow electrode.
  • the cleaning device has a measuring device for measuring at least one property of the water charged with the plasma.
  • Preferred examples of the at least one property are the conductivity, the pH or pOH value or the nitrogen oxide concentration of the water which is acted upon.
  • the measuring device can be used, for example, to control the plasma pressurized water, in particular the concentration of reactive substances in the pressurized water.
  • the cleaning device in addition to the measuring device, also has a regulating device for regulating the plasma source, the regulating device being able to regulate the property of the water which is measured by the measuring device.
  • This property can be regulated, for example, via the operating parameters of the plasma source, for example via the voltage, the frequency and / or the working gas flow when using a plasma nozzle as the plasma source.
  • the at least one measured property of the pressurized water in particular the concentration of reactive substances in the pressurized water can also be regulated.
  • the properties of conductivity, pH or pOH value and / or nitrogen oxide concentration of the pressurized water are particularly suitable for this purpose.
  • the cleaning device has a cleaning agent supply for introducing a cleaning agent into the cleaning room.
  • a washing machine can be, for example, solid, in particular powder or tab-shaped, or liquid detergent, and a dishwasher, for example, solid, in particular powder or tab-shaped, or liquid detergent.
  • the cleaning agent can be introduced into the cleaning room separately or together with the water.
  • the detergent supply is preferably arranged such that the detergent enters the water is introduced before the water is charged with the plasma. As a result, the cleaning agent can also be activated by the plasma.
  • the cleaning device has a water outflow for discharging water from the cleaning room, the water outflow being set up in such a way that at least some of the water removed can be reintroduced into the cleaning room via the water inflow.
  • the same amount of water can be used several times for cleaning, so that water consumption is reduced.
  • the reactive substances generated by the exposure to plasma in the water can be better utilized, since reactive substances remaining after a single pass through the cleaning room can lead to improved cleaning in the next pass.
  • the plasma source can be arranged in the region of the water drain so that the water can be acted upon by the plasma before it is removed from the cleaning device, in particular before it is fed to the sewage system.
  • the wastewater can be treated with the plasma, which, for example, can reduce pollutants in the wastewater that are harmful to the environment.
  • the reactive substances introduced into the water by the plasma can react with detergent residues or dirt residues and convert them chemically into harmless compounds.
  • an additional plasma source can also be provided to act on the waste water.
  • the plasma source is arranged in such a way that the water which has been reintroduced into the cleaning space via the water outflow and the water inflow can be at least partially exposed to the plasma.
  • the concentration of the reactive substances in the water can be increased again before being reintroduced into the cleaning room.
  • a consistently high concentration of the reactive substances in the water and thus a consistently high cleaning effect can be achieved during the cleaning process.
  • the cleaning device preferably has a pump, for example a centrifugal pump, for transporting the water.
  • the plasma source can be arranged in the region of the pump, the water preferably being able to be charged with the plasma directly in front of or within the pump.
  • the pump movement can ensure that the reactive substances introduced into the water are evenly distributed.
  • the plasma source can preferably be designed with the pump as a structural unit.
  • the present disclosure therefore also relates to a pump with an integrated plasma source, the plasma source being arranged in such a way that plasma can be applied to the medium conveyed by the pump within the pump.
  • This pump can be used in particular for one of the cleaning devices described above.
  • the tasks described above are used in a method for cleaning objects with water, especially under Use of one of the cleaning devices described above, in which a cleaning room is filled with the objects to be cleaned and in which water for cleaning the objects is introduced into the cleaning room, at least partially solved according to the invention in that the water contains a plasma before being introduced into the cleaning room , in particular with an atmospheric plasma jet.
  • the cleaning room is part of a washing machine or a dishwasher.
  • Fig. 1 shows a cleaning device 2 designed as a washing machine.
  • the cleaning device 2 has a cleaning room 4 with a rotatable laundry drum 6.
  • the laundry drum can be set in rotation via a drive (arrow 8).
  • the cleaning device 2 furthermore has a water inflow 10 which is fed via an external water supply 12.
  • the water can be introduced into the cleaning space 4 via the water inflow 10 (arrow 14).
  • the cleaning device 2 also has a water drain 16, via which the water can be discharged from the cleaning room 4 (arrow 18). The discharged water can then at least with a pump 20 partially returned to the water inflow 10 and thus reintroduced into the cleaning room 4.
  • the cleaning device 2 also has a cleaning agent feed 22, with which a cleaning agent can be introduced from a reservoir 24 into the water flowing through the water inflow 10 and thus into the cleaning space 4.
  • the cleaning device 2 also has a control device 26 for carrying out a cleaning process in the cleaning room 4.
  • the control device 26 contains an electrical circuit with a processor, a memory and an input device, wherein various cleaning programs are stored on the memory, from which a user can select using the input device.
  • An application unit 28 is integrated into the water inflow 10 of the cleaning device 2, the structure of which is shown in detail in Fig. 2 is shown.
  • the application unit 28 has a line section 30 with an inlet 32 and an outlet 34.
  • the inlet 32 and the outlet 34 are connected to the water inflow 10 such that the water from the water inflow 10 can flow through the inlet 32 into the line section 30 and out through the outlet 34 and back into the water inflow 10.
  • the application unit also has a plasma source 36, which in the present case is designed as a plasma nozzle 38 for generating an atmospheric plasma jet 40.
  • the plasma nozzle 38 has a metal nozzle tube 42 that tapers conically to a nozzle opening 44. At the end opposite the nozzle opening 44, the nozzle tube 42 has a swirl device 46 with an inlet 48 for a working gas, for example air.
  • a working gas for example air.
  • An intermediate wall 50 of the swirl device 46 has a ring of bores 52 made obliquely in the circumferential direction, through which the working gas is swirled.
  • the downstream, conically tapered part of the nozzle tube is therefore flowed through by the working gas in the form of a vortex 54, the core of which runs on the longitudinal axis of the nozzle tube.
  • An electrode 56 is arranged centrally on the underside of the intermediate wall 50 and projects coaxially in the direction of the tapered section into the nozzle tube.
  • the electrode 56 is electrically connected to the intermediate wall 50 and the other parts of the swirl device 46.
  • the swirl device 46 is electrically insulated from the nozzle tube 42 by a ceramic tube 58.
  • a high-frequency high voltage which is generated by a transformer 60, is applied to the electrode 56 via the swirl device 46.
  • the inlet 48 is connected via a hose, not shown, to a pressurized working gas source with variable throughput.
  • the nozzle tube 42 is grounded.
  • a high-frequency discharge in the form of an arc 62 is generated between the electrode 56 and the nozzle tube 42 by the applied voltage.
  • arc is used here as a phenomenological description of the discharge, since the discharge occurs in the form of an arc.
  • the term “arc” is understood in the case of direct voltage discharge with essentially constant voltage values.
  • the outlet pipe 64 of the plasma nozzle 38 is guided through the wall of the line section 30 and is arranged such that the outlet opening 66 is submerged when water is passed through the line section 30.
  • the plasma jet 40 emerging from the outlet opening 66 has a high reactivity and generates 68 reactive substances in the water, in particular reactive oxygen-containing substances, which accumulate in the form of bubbles 70 in particular in the water.
  • the bubbles 70 are in Fig. 2 shown greatly enlarged for better illustration.
  • the water 68 enriched with the reactive substances can then be introduced via the outlet 34 into the water inflow 10 and above into the cleaning room 4.
  • the reactive substances in the water 68 lead to an improved cleaning effect there.
  • the control device 26 is connected to the plasma nozzle 38 and is set up to control the plasma nozzle 38.
  • the control device 26 also has a regulating device for regulating the temperature within the plasma nozzle 38 and / or the temperature of the plasma jet 40.
  • thermocouples for measuring the temperature of the plasma jet 40 or the plasma nozzle 38 can be provided in the region of the plasma nozzle 38.
  • Fig. 3 shows a cleaning device 82 designed as a dishwasher.
  • the cleaning device 82 has a structure similar to that of the cleaning device 2 Fig. 1 ,
  • the same components are identified with the same reference numerals. For the functionality of these same components, refer to the description Fig. 1 directed.
  • the cleaning device 82 has, as the cleaning space 84, a space in which crockery, cutlery or devices, such as medical devices, can be arranged. At least one rotatable spray arm 86 is provided in the cleaning space 84, via which the water introduced into the cleaning space 84 through the water inflow 10 can be distributed therein.
  • the cleaning device 82 also has an application unit 28, as shown in FIG Fig. 2 is shown.
  • the application unit 28 the water is enriched by the plasma nozzle 38 with reactive substances, which lead to an improved cleaning effect in the cleaning room 84, so that the arranged in the cleaning room cleaning objects can be cleaned or disinfected better.
  • Fig. 4 shows an application unit 102 according to a further exemplary embodiment of the cleaning device according to the invention, the method according to the invention and the use according to the invention.
  • the application unit 102 has a structure similar to that of the application unit 28 Fig. 2 , The same components are identified with the same reference numerals.
  • the application unit 102 can be used, for example, in the cleaning devices 2 and 82 instead of the application unit 28.
  • the application unit 102 also has a plasma nozzle 38 as the plasma source.
  • a plasma nozzle 38 as the plasma source.
  • the application unit 102 differs from the application unit 28 in that a cage 104 is connected to the outlet pipe 64, into which the plasma jet 40 emerging from the outlet opening 66 enters.
  • the reactive substances generated with the plasma jet 40 then enter the water through the openings 106 of the cage 104.
  • direct contact of the plasma jet 66 with the water outside the cage 104 can be reduced or avoided.
  • the excited working gas acts on the water around the plasma jet 66 and thus indirectly through the plasma jet.
  • the working gas excited by the plasma jet 66 can also be regarded as plasma.
  • Fig. 5 shows an application unit 112 according to a further exemplary embodiment of the cleaning device according to the invention, the method according to the invention and the use according to the invention.
  • the application unit 112 has a structure similar to that of the application unit 28 Fig. 2 , The same components are identified with the same reference numerals.
  • the application unit 112 can be used, for example, in the cleaning devices 2 and 82 instead of the application unit 28.
  • the application unit 112 has a plasma nozzle 114 as a plasma source, which has a similar structure to that of the plasma nozzle 38 Fig. 2 , With regard to the same components, reference is therefore made to the description Fig. 2 directed.
  • the application unit 112 differs from the application unit 28 in that the nozzle tube 42 and the outlet tube 64 are insulated on the inside with insulation 116 and in that the line section 30 is grounded instead of the nozzle tube 42.
  • the plasma nozzle 114 is operated so that the water which in Fig. 5 As far as into the outlet pipe 64, acts as a second electrode for the arc 62.
  • Fig. 6 shows an application unit 122 not according to the invention.
  • the application unit 122 has a structure which at least partially corresponds to that Structure of the application unit 28 from Fig. 2 similar.
  • the same components are identified with the same reference numerals.
  • the application unit 122 can be used for example in the cleaning devices 2 and 82 instead of the application unit 28.
  • the application unit 122 differs from the application unit 28 in that, instead of a plasma nozzle, a plasma source 124 is provided for generating a plasma by means of dielectric barrier discharge.
  • the plasma source 124 comprises a central electrode 126 with a dielectric coating 128 and a cage electrode 130 arranged around it.
  • a high-frequency high voltage is applied between the central electrode 126 and the cage electrode 130 by means of a transformer 60.
  • a working gas is blown in between the central electrode 126 and the cage electrode 130 (see arrows 132).
  • the dielectric coating 128 prevents the formation of an arc discharge and instead leads to a dielectric barrier discharge between the central electrode 126 and the cage electrode 130. This creates a plasma between the electrode 126 and the cage electrode 130 and thus reactive substances which are enriched in the water.
  • Fig. 7 shows an application unit 142 according to a further exemplary embodiment of the cleaning device according to the invention, the method according to the invention and the use according to the invention.
  • the application unit 142 has a structure that at least partially comprises the configuration of the application unit 28 Fig. 2 similar.
  • the same components are correspondingly the same Reference numbers marked.
  • the application unit 142 can, for example, be used in the cleaning devices 2 and 82 instead of the application unit 28.
  • the application unit 102 has a plasma nozzle 38 as the plasma source.
  • a plasma nozzle 38 as the plasma source.
  • a nozzle 144 is arranged behind the inlet 32, with which the water supplied via the inlet 32 can be atomized into droplets 146.
  • the nozzle 144 is arranged in such a way that the droplets reach the area of the plasma jet 40 and are enriched there with reactive substances. Due to the large specific surface area of the droplets, an effective enrichment can be achieved.
  • the droplets then precipitate again as liquid 148 and then return to the water inflow 10 through the outlet 34.
  • Fig. 8 shows an application unit 162 not according to the invention.
  • the application unit 162 like the application unit in FIG Fig. 2 an inlet 32 and an outlet 34.
  • the application unit 162 can be used, for example, in the cleaning devices 2 and 82 instead of the application unit 28.
  • the loading unit 162 has a first and a second reservoir 164a, 164b, a first and a second roller 166a, 166b and a third reservoir 168. Between A high-frequency high voltage is applied to the first and second rollers 166a, 166b by means of a transformer 60.
  • the water supplied through inlet 32 is supplied to first and second reservoirs 164a and 164b.
  • the supply is preferably carried out in such a way that the water in the first reservoir and the water in the second reservoir are galvanically separated from one another.
  • Fig. 8 can be achieved by dripping 170a, 170b of the water.
  • the water from the first and second reservoirs 164a, 164b flows like a waterfall over the first and second rollers 166a, 166b.
  • the high-frequency high voltage between the rollers 166a, 166b leads to discharges between the water flowing over the first and the second rollers 166a, 166b.
  • the water flowing over the first roller 166a and over the second roller 166b functions here as the first and second electrodes, respectively.
  • the discharge creates a plasma in the area of the water, through which reactive substances are enriched in the water.
  • a working gas (arrow 172) can preferably be blown between the rollers 166a, 166b.
  • the water flowing over the rollers 166a, 166b reaches the third reservoir 168, preferably via a droplet 174a, 174b.
  • the water can be returned to the water inflow via the outlet 34.
  • FIG. 9a and 9b show an application unit 182 according to a further exemplary embodiment of the cleaning device according to the invention, of the method according to the invention and the use according to the invention.
  • Fig. 9b shows a section through the in Fig. 9a appropriately marked level.
  • the application unit 182 forms a unit with a pump 184, which, for example, in the
  • Cleaning devices 2 and 82 can be used instead of the pump 20.
  • the application unit 28 can then preferably be dispensed with.
  • the pump 184 is in 9a and 9b designed as a centrifugal pump.
  • the pump 184 has an inlet 186 and an outlet 188 as well as a pump housing 190, in which a paddle wheel 196 connected to a motor 194 via a shaft 192 is rotatably arranged. The rotation of the paddle wheel 196 pumps the water from the inlet 186 to the outlet 188.
  • a plasma source 198 is connected to the pump 184 and can be designed as a plasma nozzle for generating a plasma jet.
  • the plasma preferably one or more plasma jets
  • the plasma can pass from the plasma source 198 into the pump housing 190, so that the water pumped in the pump housing 190 acts on the plasma and thereby reacts with it Substances is enriched.
  • the rotation of the paddle wheel 196 leads to a good mixing of the reactive substances in the water.
  • the present disclosure furthermore relates to a method in which a liquid is fed to a chemical process, in particular a combustion or (as a starting material) a chemical production process, and in which the liquid is fed to the chemical process before it is fed a plasma, in particular a plasma jet, is applied.
  • a plasma in particular a plasma jet
  • reactive substances can be accumulated in the liquid, by means of which the reaction can be improved, for example accelerated.
  • the exposure to the plasma can thus serve as a catalyst, as it were, or replace or support a catalyst.
  • the plasma sources previously described in this disclosure come into consideration as the plasma source.
  • the plasma may also be exposed to the liquid as previously described in this disclosure.
  • a fuel or fuel for example gasoline, diesel or kerosene
  • plasma in particular before the fuel is burned in an internal combustion engine or in a jet engine.
  • the application of plasma can be provided, for example, in, before or after a carburetor. As a result, the combustion of the fuel can be improved and the efficiency of the engine or the engine can be increased.
  • a liquid educt for a chemical reaction preferably with at least one second educt, is subjected to plasma before the reaction.
  • the plasma can provide the energy required to initiate the reaction in the liquid.
  • the reaction can be accelerated or improved by the reactive substances in the liquid.
  • the liquid can in principle also be a mixture, in particular a solution or a dispersion.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung, mit einem Reinigungsraum, in dem zu reinigende Gegenstände angeordnet werden können, und mit einem Wasserzufluss, mit dem Wasser in den Reinigungsraum einleitbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Gegenständen mit Wasser, bei dem ein Reinigungsraum mit den zu reinigenden Gegenständen befüllt wird und bei dem in den Reinigungsraum Wasser zum Reinigen der Gegenstände eingeleitet wird.
  • Aus dem Stand der Technik sind solche Reinigungsmaschinen beispielsweise als Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen für den Einsatz im Haushalt, im Gewerbe oder in der Industrie bekannt. Eine Waschmaschine weist beispielsweise einen Reinigungsraum mit einer Wäschetrommel auf, in welcher die schmutzige Wäsche angeordnet werden kann. Während des Waschvorgangs erfolgt die Reinigung der Wäsche dann dadurch, dass mit einem Waschmittel versetztes, erhitztes Wasser wiederholt in die rotierende Wäschetrommel eingeleitet wird, so dass durch das Wasser und das Waschmittel Schmutz aus der Wäsche gelöst und abtransportiert wird. Das Dokument EP 1469119 A1 offenbart eine Reinigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Reinigung von Gegenständen mit Wasser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Eine Geschirrspülmaschine weist ebenfalls einen Reinigungsraum auf, in dem schmutziges Geschirr angeordnet werden kann. Während des Reinigungsvorgangs wird das Geschirr dann durch wiederholtes Einleiten von mit Spülmittel versetztem und erhitztem Wasser in den Reinigungsraum gereinigt.
  • Die Reinigungswirkung hängt sowohl bei der Waschmaschine als auch bei der Geschirrspülmaschine unter anderem von der Menge und Zusammensetzung des Wasch- bzw. Spülmittels, von der Dauer des Reinigungsvorgangs und von der Temperatur des Wassers ab. Durch die Verwendung des Wasch- bzw. Spülmittels, das Erhitzen des Wassers und die Durchführung des Reinigungsvorgangs über eine bestimmte Dauer werden natürliche Ressourcen und Energie verbraucht. Der Ressourcen- und Energieverbrauch ist besonders hoch, wenn eine besonders intensive Reinigung oder sogar Desinfektion erforderlich ist, wie zum Beispiel bei Kleidung, Geschirr oder Geräten im medizinischen Bereich.
  • Durch die Reduktion des Wasch- bzw. Spülmittels, der Wassertemperatur bzw. der Dauer des Reinigungsvorgangs kann zwar eine Ressourcen- und Energieeinsparung erzielt werden, allerdings geht dies häufig zu Lasten der Reinigungswirkung, so dass die Wäsche, das Geschirr oder andere gereinigte Gegenstände nach dem Reinigungsvorgang nicht ausreichend sauber bzw. nicht ausreichend desinfiziert sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Reinigungsvorrichtung sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei denen die Reinigungswirkung verbessert werden kann. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, den Ressourcen- und/oder Energieverbrauch bei der Reinigung zu reduzieren.
  • Diese Aufgaben werden bei einer Reinigungsvorrichtung mit einem Reinigungsraum, in dem zu reinigende Gegenstände angeordnet werden können, und mit einem Wasserzufluss, mit dem Wasser in den Reinigungsraum einleitbar ist, erfindungsgemäß zumindest teilweise dadurch gelöst, dass die Reinigungsvorrichtung eine Plasmaquelle zur Erzeugung eines Plasmas aufweist und dass die Plasmaquelle so angeordnet ist, dass das über den Wasserzufluss in den Reinigungsraum einleitbares Wasser zumindest teilweise mit dem Plasma beaufschlagbar ist, und dass die Plasmaquelle als Plasmadüse zur Erzeugung eines Plasmastrahls ausgebildet ist, wobei die Plasmadüse einen Einlass für ein Arbeitsgas und Mittel zur Ionisierung dieses Arbeitsgases aufweist.
  • Es wurde erkannt, dass durch die Integration einer Plasmaquelle in eine solche Reinigungsvorrichtung die Reinigungswirkung verbessert werden kann. Durch die Beaufschlagung des Wassers mit dem Plasma können im Wasser reaktive Stoffe, insbesondere reaktive Sauerstoff-haltige Stoffe wie Sauerstoffradikale, Ozon oder Peroxide wie Stickstoffperoxid, gebildet werden. Diese reaktiven Stoffe können im Wasser eine hohe Lebensdauer, teilweise sogar bis zu zwei Stunden, aufweisen, ohne dass es zu einem unerwünschten vorzeitigen Abbau der reaktiven Stoffe durch chemische Reaktionen mit der Luft, insbesondere mit Stickstoff kommt. Daher stehen die reaktiven Stoffe im Wasser lang genug zur Verfügung, um die Reinigungswirkung beim Kontakt des Wassers mit den zu reinigenden Gegenständen zu verbessern. Insbesondere können die reaktiven Stoffe mit Schmutzteilchen auf den zu reinigenden Gegenständen reagieren und so zu einer Reinigung, Bleichung oder Desinfektion der Gegenstände beitragen. Daher kann beispielsweise die Menge an Reinigungsmittel, die Temperatur des Wassers und/oder die Dauer des Reinigungsvorgangs bei gleichbleibender Reinigungswirkung reduziert werden. Insbesondere kann auch die Menge eines Hygienespülers zur Desinfektion reduziert oder ggf. ganz auf diesen verzichtet werden.
  • Die Reinigungsvorrichtung weist einen Reinigungsraum auf, in dem zu reinigende Gegenstände angeordnet werden können. Beispiele für einen solchen Reinigungsraum sind der Reinigungsraum mit Wäschetrommel einer Waschmaschine oder der Innenraum einer Spülmaschine. Der Reinigungsraum kann als geschlossene Kammer ausgebildet werden, welche während des Betriebs im Wesentlichen vollständig umschlossen ist. Alternativ kann der Reinigungsraum auch als Tunnel ausgebildet sein, welcher während des Betriebs beispielsweise nur teilweise umschlossen ist. Beispielsweise können die zu reinigenden Gegenstände während des Betriebs durch den Tunnel transportiert werden.
  • Der Reinigungsraum weist vorzugweise einen Zugang auf, über den die zu reinigenden Gegenstände in den Reinigungsraum hineingelegt werden können bzw. die gereinigten Gegenstände aus dem Reinigungsraum wieder herausgenommen werden können. Der Zugang ist vorzugsweise schließbar, so dass der Reinigungsraum für den Reinigungsvorgang geschlossen werden kann. Der Zugang kann beispielsweise durch eine Tür gebildet werden. Alternativ kann der Zugang auch dadurch bereit gestellt werden, dass der Reinigungsraum von einer mindestens zweiteiligen Umhausung umgeben ist, von der mindestens ein Umhausungsteil verschiebbar oder verschwenkbar ist.
  • Die Reinigungsvorrichtung weist einen Wasserzufluss auf, mit dem Wasser in den Reinigungsraum einleitbar ist. Der Wasserzufluss kann über eine externe Wasserversorgung gespeist werden. Weiterhin kann der Wasserzufluss zusätzlich oder alternativ aus einem internen Wasserreservoir gespeist werden. In der Reinigungsvorrichtung kann insbesondere ein Wasserkreislauf vorgesehen sein, so dass das in den Reinigungsraum eingeleitete Wasser wieder aus dem Reinigungsraum heraus und zurück zum Wasserzufluss transportiert wird.
  • Die Reinigungsvorrichtung weist eine Plasmaquelle zur Erzeugung eines Plasmas auf. Unter einem Plasma wird ein reaktives Medium mit ionisierten bzw. teilionisierten Molekülen bzw. Atomen verstanden. Bei dem Plasma handelt es sich um einen mit einer Plasmadüse erzeugten Plasmastrahl. Beispiele für Plasmaquellen sind Plasmaquellen, bei denen das Plasma durch kapazitive oder induktive Kopplung, durch dielektrisch behinderte Entladung, durch Koronaentladung oder durch Bogenentladung, insbesondere durch Gleichstrom-, Niederfrequenz- oder Hochfrequenz-Bogenentladung, erzeugt wird.
  • Die Plasmaquelle ist so angeordnet, dass das über den Wasserzufluss in den Reinigungsraum einleitbare Wasser zumindest teilweise mit dem Plasma beaufschlagbar ist. Die Plasmaquelle kann so angeordnet sein, dass das Wasser vor oder nach dem Einleiten in den Reinigungsraum mit dem Plasma beaufschlagbar ist. Die Plasmaquelle kann so angeordnet sein, dass das Wasser mit Plasma beaufschlagbar ist, ohne dass die Plasmaquelle selbst mit dem Wasser in Kontakt kommt. Auf diese Weise kann der Verschleiß der Plasmaquelle reduziert werden. Alternativ kann die Plasmaquelle so angeordnet sein, dass im Betrieb mindestens ein Teil der Plasmaquelle in direktem Kontakt mit dem Wasser steht. Beispielsweise kann die Plasmaquelle im Betrieb teilweise in das Wasser eingetaucht sein. Auf diese Weise ist eine besonders effektive Beaufschlagung des Wassers mit Plasma möglich.
  • Weiterhin wird die unerwünschte Reaktion der reaktiven Stoffe mit der Umgebungsluft reduziert.
  • Das Wasser kann in flüssiger oder gasförmiger Form, d.h. als Dampf, mit dem Plasma beaufschlagt werden. Weiterhin kann das Wasser auch in Tröpfchenform, insbesondere in vernebelter Form mit dem Plasma beaufschlagt werden. Zur Verneblung des Wassers kann die Reinigungsvorrichtung beispielsweise eine Düse aufweisen, mit der das Wasser vernebelt wird. Eine solche Düse kann beispielsweise so angeordnet sein, dass die Wassertröpfchen aus der Düse in das Plasma, beispielsweise in einen mit einer Plasmadüse erzeugten Plasmastrahl, gelangen.
  • In einer ersten Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung ist die Reinigungsvorrichtung eine Waschmaschine oder eine Spülmaschine. Es hat sich gezeigt, dass die Integration einer Plasmaquelle in eine Waschmaschine oder in eine Spülmaschine besonders geeignet ist, um die Wasch- bzw. Spülleistung zu verbessern bzw. um Ressourcen oder Energie einzusparen.
  • Im Fall der Waschmaschine können damit Wäschestücke besser bzw. wirtschaftlicher gereinigt werden. Durch die desinfizierende Wirkung der reaktiven Stoffe im Wasser ist zudem eine effektive Desinfektion der Wäschestücke möglich. Dies ist besonders vorteilhaft für medizinische Wäsche, wie Dienstbekleidung aus medizinischen Berufen, Wäsche aus Krankenhäusern oder anderen medizinischen oder pflegerischen Einrichtungen.
  • Im Fall der Spülmaschine können Geschirr- oder Besteckteile, aber auch zu reinigende Geräte und Geräteteile, z.B. von Küchengeräten oder medizinischen Geräten, besser bzw. wirtschaftlicher gereinigt und/oder desinfiziert werden.
  • Alternativ kann die Reinigungsvorrichtung auch ein Wäschetrockner sein, mit dem eine Reinigung der zu trocknenden Wäsche möglich ist. Hierzu kann der Wäschetrockner einen Wasserzufluss aufweisen, um das der Wäsche bei der Trocknung entzogene Wasser der Wäsche zumindest einmal erneut zuzugeben. Vor der Einleitung des Wassers in die Wäsche kann dieses dann durch dien Plasmaquelle mit Plasma beaufschlagt werden. Dadurch kann im Wäschetrockner eine zusätzliche Reinigung oder sogar Desinfektion der Wäsche erreicht werden. Dies hat den Vorteil, dass die Wäsche unmittelbar vor der Trocknung gereinigt bzw. desinfiziert werden kann. Auf diese Weise kann eine Rekontamination zwischen der Reinigung und dem Trockenvorgang verhindert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Reinigungsvorrichtung als Waschmaschine mit Trocknerfunktion ausgebildet. Die Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich aus der Beschreibung der Waschmaschine bzw. des Wäschetrockners.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung weist die Reinigungsvorrichtung eine Steuerungsvorrichtung zur Durchführung eines Reinigungsvorgangs im Reinigungsraum auf, wobei der Reinigungsvorgang das Einleiten von Wasser in den Reinigungsraum und das zumindest teilweise Beaufschlagen des Wassers mit Plasma umfasst. Die Steuerungsvorrichtung kann beispielsweise eine elektronische Schaltung, insbesondere mit einem Prozessor und einem Speicher, umfassen. Auf dem Speicher kann beispielsweise ein Programm gespeichert sein, dessen Ausführung auf dem Prozessor die Durchführung des Reinigungsvorgangs verursacht. Die Steuerungsvorrichtung weist bevorzugt eine Eingabeeinrichtung auf, über die ein Benutzer der Reinigungsvorrichtung Parameter des Reinigungsvorgangs bestimmen und/oder den Reinigungsvorgang starten oder unterbrechen kann. Die Parameter umfassen bevorzugt Parameter der Plasmaquelle. Auf diese Weise kann der Benutzer einstellen, ob bzw. mit welchen Parametern die Plasmaquelle bei einem bestimmten Reinigungsvorgang eingesetzt werden soll. Dadurch ist ein bedarfsgemäßer Einsatz der Plasmaquelle möglich.
  • Gemäß der Erfindung ist die Plasmaquelle als Plasmadüse zur Erzeugung eines Plasmastrahls, insbesondere eines atmosphärischen Plasmastrahls, ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Plasmadüse besonders gut geeignet ist, das Wasser mit reaktiven Stoffen anzureichern. Eine besonders effektive Anreicherung kann dadurch erreicht werden, dass der Auslass der Plasmadüse, durch den der Plasmastrahl austritt, so angeordnet ist, dass er im Betrieb bei der Beaufschlagung des Wassers mit dem Plasma unter Wasser liegt. Optional kann an der Plasmadüse ein Käfig vorgesehen sein, in den der Plasmastrahl geleitet wird. Auf diese Weise kann ein unmittelbarer Kontakt des Plasmastrahls mit dem Wasser reduziert werden. Vielmehr können gelangen hierbei die durch den Plasmastrahl angeregten, reaktiven Stoffe durch Öffnungen im Käfig in das Wasser. Dadurch wird das Wasser mit den angeregten Stoffen und damit zumindest indirekt auch vom Plasma beaufschlagt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung ist die Plasmadüse als Plasmadüse zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls durch eine mit einer hochfrequenten Hochspannung erzeugten Bogenentladung in einem Arbeitsfluid, insbesondere in einem Arbeitgas, ausgebildet. Die Entladung erfolgt insbesondere zwischen zwei Elektroden, wobei mindestens eine dieser Elektroden auch durch das zu beaufschlagende Wasser gebildet werden kann.
  • Unter einer hochfrequenten Hochspannung wird typischerweise eine Spannung von 1 bis 100 kV, insbesondere 1 bis 50 kV, bevorzugt 5 bis 50 kV, bei einer Frequenz von 1 bis 100 kHz, insbesondere 10 bis 100 kHz, bevorzugt 10 bis 50 kHz verstanden. Die hochfrequente Hochspannung kann eine hochfrequente Wechselspannung, aber auch eine gepulste Gleichspannung sein.
  • Auf diese Weise wird ein Plasmastrahl erzeugt, der einerseits eine hohe Reaktivität und andererseits eine verhältnismäßig geringe Temperatur aufweist. Eine solche Plasmadüse ermöglicht einen besonders sicheren und zuverlässigen Betrieb. Da der Plasmastrahl einer solchen Plasmadüse relativ kalt ist, wird die Materialbelastung der Reinigungsvorrichtung reduziert. Als Arbeitsfluid kann insbesondere ein Arbeitsgas, eine Arbeitsflüssigkeit und/oder eine Mischung aus einem Arbeitsgas und einer Flüssigkeit verwendet werden.
  • Vorzugweise wird die Plasmadüse mit einem Arbeitsgas betrieben. Hierdurch kann prozesssicher ein Plasmastrahl bereitgestellt werden. Durch die Verwendung einer Plasmadüse kann das zu beaufschlagende Wasser in der Regel prozesssicherer und/oder effektiver mit reaktiven Stoffen angereichert werden als bei einer einfachen Anordnung von Elektroden im zu beaufschlagenden Wasser.
  • Beispielweise kann als Arbeitsgas Luft verwendet werden, ggf. unter Zusatz zusätzlicher Gase wie Sauerstoff und/oder unter Zusatz von Flüssigkeiten wie Wasser.
  • Anstelle einer Plasmadüse kann die Plasmaquelle auch als Plasmaquelle zur Erzeugung eines Plasmas mittels dielektrisch behinderter Entladung ausgebildet sein. Eine solche Plasmaquelle weist mindestens zwei Elektroden auf, wobei zwischen den Elektroden ein Dielektrikum angeordnet ist. Das Dielektrikum kann beispielsweise auf einer der Elektroden aufgebracht sein. Mindestens eine Elektrode und/oder das Dielektrikum können auch durch das zu beaufschlagende Wasser gebildet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung weist die Reinigungsvorrichtung eine Sauerstoffzuführung zum Einführen von Sauerstoff in die Plasmaquelle auf. Durch die Sauerstoffzuführung kann die Erzeugung reaktiver Sauerstoffhaltiger Stoffe im Wasser verstärkt werden. Reaktive Sauerstoff-haltige Stoffe wie atomarer Sauerstoff, Ozon oder Peroxide weisen eine hohe Reinigungs- bzw. Desinfektionswirkung auf. Die Sauerstoffzuführung kann aus einer externen Sauerstoffzuleitung oder aus einem internen Sauerstoffreservoir, wie zum Beispiel einer Sauerstoffflasche gespeist werden. Bei Verwendung einer Plasmadüse als Plasmaquelle kann beispielsweise ein Arbeitsgas zum Betrieb der Plasmadüse mit Sauerstoff angereichert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung ist der Wasserzufluss so eingerichtet, dass zumindest ein Teil des Wassers durch die Plasmaquelle hindurch führbar ist. Auf diese Weise kommt es zu einem innigen Kontakt des Plasmas mit dem Wasser und dadurch zu einer vermehrten Erzeugung von reaktiven Stoffen im Wasser. Bei Verwendung einer Plasmadüse kann das Wasser beispielsweise im Bereich des Plasmastrahls oder im Bereich der Entladung in das Düsenrohr der Plasmadüse geleitet werden. Das Wasser kann über den Einlass für das Arbeitgas oder über einen dafür vorgesehenen, separaten Einlass in die Plasmadüse eingeleitet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung weist die Reinigungsvorrichtung eine Regelungseinrichtung zur Regelung der Plasmaquelle auf, wobei mit der Regelungseinrichtung die Temperatur innerhalb der Plasmaquelle und/oder die Temperatur des mit der Plasmaquelle erzeugten Plasmas regelbar ist. Mit der Regelungseinrichtung kann die Plasmaquelle so geregelt werden, dass die Erzeugung von reaktiven Stoffen im Wasser optimal erfolgt. Bei einer Plasmadüse als Plasmaquelle kann die Regelung beispielweise über die Spannung, die Frequenz und/oder über den Fluss des durch die Plasmadüse geleiteten Arbeitsfluids erfolgen. Besonders gute Bedingungen für die Erzeugung von reaktiven Sauerstoff-haltigen Stoffen können dadurch erreicht werden, dass die Temperatur auf weniger als 2600 °C, bevorzugt auf weniger als 2500 °C, insbesondere auf weniger als 2400 °C geregelt wird. Besonders gute Bedingungen für die Erzeugung von reaktiven Sauerstoff-haltigen Stoffen können weiterhin dadurch erreicht werden, dass die Temperatur auf weniger als 1600 °C, bevorzugt auf weniger als 1500 °C, insbesondere auf weniger als 1400 °C geregelt wird. Oberhalb dieser Temperaturen entstehen vermehrt Stickstoff-haltige reaktive Stoffe, welche mit den Sauerstoff-haltigen reaktiven Stoffen reagieren und diese dadurch reduzieren.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung weist die Plasmaquelle eine Wasserkühlung auf, welche insbesondere durch das zu beaufschlagende bzw. beaufschlagte Wasser gespeist werden kann. Die Plasmaquelle kann hierzu bevorzugt Kühlkanäle aufweisen. Bei Verwendung einer Plasmaquelle, die mindestens eine Elektrode aufweist, beispielsweise einer Plasadüse oder einer Plasmaquelle zur Erzeugung eines Plasmas mittels dielektrisch behinderter Entladung, weist mindestens die eine Elektrode eine Wasserkühlung auf. Beispielsweise kann die Elektrode Kühlkanäle aufweisen, die auf der Oberfläche der Elektrode angeordnet sind oder durch die Elektrode hindurch gehen. Insbesondere kann die Elektrode als Hohlelektrode ausgebildet sein, wobei Wasser der hohle Innenraum der Hohlelektrode den Kühlkanal bildet. Durch die Kühlung der Plasmaquelle können die Temperaturen der Plasmaquelle bzw. des Plasmas reduziert werden, so dass weniger Stickstoff-haltige reaktive Stoffe entstehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung weist die Reinigungsvorrichtung eine Messeinrichtung zur Messung mindestens einer Eigenschaft des mit dem Plasma beaufschlagten Wassers auf. Bevorzugte Beispiele für die mindestens eine Eigenschaft sind die Leitfähigkeit, der pH- bzw. pOH-Wert oder die Stickoxidkonzentration des beaufschlagten Wassers. Mit der Messeinrichtung kann beispielsweise eine Kontrolle des mit dem Plasma beaufschlagten Wassers, insbesondere der Konzentration reaktiver Stoffe im beaufschlagten Wasser, erfolgen.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die Reinigungsvorrichtung neben der Messeinrichtung zudem eine Regelungseinrichtung zur Regelung der Plasmaquelle auf, wobei mit der Regelungseinrichtung die mit der Messeinrichtung gemessene Eigenschaft des beaufschlagten Wassers regelbar ist. Die Regelung dieser Eigenschaft kann beispielsweise über die Betriebsparameter der Plasmaquelle erfolgen, beispielsweise über die Spannung, die Frequenz und/oder den Arbeitsgasfluss bei Verwendung einer Plasmadüse als Plasmaquelle. Durch die Regelung der mindestens einen gemessenen Eigenschaft des beaufschlagten Wassers, kann insbesondere auch die Konzentration reaktiver Stoffe im beaufschlagten Wasser geregelt werden. Zu diesem Zweck sind insbesondere die Eigenschaften Leitfähigkeit, pH- bzw. pOH-Wert und/oder Stickoxidkonzentration des beaufschlagten Wassers geeignet.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung weist die Reinigungsvorrichtung eine Reinigungsmittelzuführung zum Einleiten eines Reinigungsmittels in den Reinigungsraum auf. Bei einer Waschmaschine kann es sich beispielsweise um festes, insbesondere Pulver- oder Tab-förmiges, oder flüssiges Waschmittel, bei einer Spülmaschine beispielsweise um festes, insbesondere Pulver- oder Tab-förmiges, oder flüssiges Spülmittel handeln. Das Reinigungsmittel kann separat oder zusammen mit dem Wasser in den Reinigungsraum eingeleitet werden. Bevorzugt ist die Reinigungsmittelzuführung so angeordnet, dass das Reinigungsmittel in das Wasser eingebracht wird, bevor das Wasser mit dem Plasma beaufschlagt wird. Dadurch kann das Reinigungsmittel ebenfalls durch das Plasma aktiviert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung weist die Reinigungsvorrichtung einen Wasserabfluss zum Abführen von Wasser aus dem Reinigungsraum auf, wobei der Wasserabfluss so eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil des abgeführten Wassers über den Wasserzufluss erneut in den Reinigungsraum einleitbar ist. Auf diese Weise kann dieselbe Wassermenge mehrmals zur Reinigung verwendet werden, so dass der Wasserverbrauch reduziert wird. Weiterhin können die durch die Plasmabeaufschlagung im Wasser erzeugten reaktiven Stoffe besser ausgenutzt werden, da nach einmaligem Durchlauf durch den Reinigungsraum verbliebene reaktive Stoffe im nächsten Durchlauf noch zu einer verbesserten Reinigung führen können.
  • Die Plasmaquelle kann in einer weiteren Ausführungsform so im Bereich des Wasserabflusses angeordnet sein, so dass das Wasser vor dem Abführen aus der Reinigungsvorrichtung, insbesondere vor dem Zuführen zur Kanalisation, mit dem Plasma beaufschlagbar ist. Hierdurch kann eine Behandlung des Abwassers mit dem Plasma erreicht werden, wodurch beispielsweise umweltschädliche Schadstoffe im Abwasser reduziert werden können. Beispielsweise können die durch das Plasma in das Wasser eingebrachten reaktiven Stoffe mit Waschmittelresten oder Schmutzresten reagieren und diese chemisch in unbedenklichere Verbindungen umwandeln. Im Bereich des Wasserabflusses kann auch eine zusätzliche Plasmaquelle zur Beaufschlagung des Abwassers vorgesehen sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung ist die Plasmaquelle so angeordnet, dass das über den Wasserabfluss und über den Wasserzufluss erneut in den Reinigungsraum eingeleitete Wasser zumindest teilweise mit dem Plasma beaufschlagbar ist. Auf diese Weise kann die Konzentration der reaktiven Stoffe im Wasser vor der erneuten Einleitung in den Reinigungsraum wieder erhöht werden. Dadurch sind eine gleichbleibend hohe Konzentration der reaktiven Stoffe im Wasser und damit eine gleichbleibend hohe Reinigungswirkung während des Reinigungsvorgangs erreichbar.
  • Vorzugsweise weist die Reinigungsvorrichtung eine Pumpe, beispielsweise eine Kreiselpumpe, zum Transport des Wassers auf. In einer Ausführungsform kann die Plasmaquelle im Bereich der Pumpe angeordnet werden, wobei das Wasser bevorzugt unmittelbar vor oder innerhalb der Pumpe mit dem Plasma beaufschlagbar ist. Durch die Pumpenbewegung kann erreicht werden, dass die in das Wasser eingebrachten reaktiven Stoffe gleichmäßig verteilt werden. Die Plasmaquelle kann bevorzugt mit der Pumpe als eine konstruktive Einheit ausgebildet werden.
  • Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist daher auch eine Pumpe mit integrierter Plasmaquelle, wobei die Plasmaquelle so angeordnet ist, dass das mit der Pumpe geförderte Medium innerhalb der Pumpe mit Plasma beaufschlagbar ist. Diese Pumpe kann insbesondere für eine der zuvor beschriebenen Reinigungsvorrichtungen verwendet werden.
  • Die zuvor beschriebenen Aufgaben werden bei einem Verfahren zur Reinigung von Gegenständen mit Wasser, insbesondere unter Verwendung einer der zuvor beschriebenen Reinigungsvorrichtungen, bei dem ein Reinigungsraum mit den zu reinigenden Gegenständen befüllt wird und bei dem in den Reinigungsraum Wasser zum Reinigen der Gegenstände eingeleitet wird, erfindungsgemäß zumindest teilweise dadurch gelöst, dass das Wasser vor dem Einleiten in den Reinigungsraum mit einem Plasma, insbesondere mit einem atmosphärischen Plasmastrahl, beaufschlagt wird.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Reinigungsraum Teil einer Waschmaschine oder einer Spülmaschine.
  • Für die Vorteile dieser Verfahren wird auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Reinigungsvorrichtungen verwiesen. Weiterhin können die Verfahren mit den für die Reinigungsvorrichtungen beschriebenen Merkmalen entsprechend weitergebildet werden.
  • Die zuvor beschriebenen Aufgaben werden erfindungsgemäß zumindest teilweise durch die Verwendung einer Plasmadüse zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls in einem der zuvor beschrieben Verfahren gelöst.
  • Hinsichtlich der Vorteile und weiteren Ausgestaltungen dieser Verwendung wird auf die Ausführungen im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Verfahren sowie mit den zuvor beschriebenen Reinigungsvorrichtungen verwiesen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Reinigungsvorrichtung, des Verfahrens und der Verwendung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
  • In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1
    eine Waschmaschine als erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung,
    Fig. 2
    einen Detailausschnitt aus Fig. 1 mit einer Beaufschlagungseinheit,
    Fig. 3
    eine Spülmaschine als zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung,
    Fig. 4
    eine Beaufschlagungseinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung,
    Fig. 5
    eine Beaufschlagungseinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung,
    Fig. 6
    eine Beaufschlagungseinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung,
    Fig. 7
    eine Beaufschlagungseinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung,
    Fig. 8
    eine Beaufschlagungseinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung und
    Fig. 9a-b
    eine Beaufschlagungseinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung.
  • Fig. 1 zeigt eine als Waschmaschine ausgebildete Reinigungsvorrichtung 2. Die Reinigungsvorrichtung 2 weist einen Reinigungsraum 4 mit einer drehbaren Wäschetrommel 6 auf. Die Wäschetrommel kann über einen Antrieb (Pfeil 8) in Rotation versetzt werden. Die Reinigungsvorrichtung 2 weist weiterhin einen Wasserzufluss 10 auf, der über eine externe Wasserzuführung 12 gespeist wird. Das Wasser kann über den Wasserzufluss 10 in den Reinigungsraum 4 eingeleitet werden (Pfeil 14). Innerhalb des Reinigungsraums 4 kommt das Wasser während des Reinigungsvorgangs mit der Wäsche in der Wäschetrommel 6 in Kontakt und führt so zu einer Reinigung der Wäsche. Die Reinigungsvorrichtung 2 weist weiterhin einen Wasserabfluss 16 auf, über den das Wasser aus dem Reinigungsraum 4 abgeführt werden kann (Pfeil 18). Das abgeführte Wasser kann dann mit einer Pumpe 20 zumindest teilweise wieder dem Wasserzufluss 10 zugeführt und so erneut in den Reinigungsraum 4 eingeleitet werden.
  • Die Reinigungsvorrichtung 2 weist weiterhin eine Reinigungsmittelzuführung 22 auf, mit der ein Reinigungsmittel aus einem Reservoir 24 in das durch den Wasserzufluss 10 fließende Wasser und damit mit diesem in den Reinigungsraum 4 eingeleitet werden kann.
  • Weiterhin weist die Reinigungsvorrichtung 2 noch eine Steuerungsvorrichtung 26 zur Durchführung eines Reinigungsvorgangs im Reinigungsraum 4 auf. Die Steuerungsvorrichtung 26 enthält eine elektrische Schaltung mit einem Prozessor, einem Speicher und einer Eingabeeinrichtung, wobei auf dem Speicher verschiedene Reinigungsprogramme gespeichert sind, unter denen ein Benutzer über die Eingabeeinrichtung auswählen kann.
  • In den Wasserzufluss 10 der Reinigungsvorrichtung 2 ist eine Beaufschlagungseinheit 28 integriert, deren Aufbau im Detail in Fig. 2 dargestellt ist.
  • Die Beaufschlagungseinheit 28 weist einen Leitungsabschnitt 30 mit einem Einlass 32 und einem Auslass 34 auf. Der Einlass 32 und der Auslass 34 sind so an den Wasserzufluss 10 angeschlossen, dass das Wasser aus dem Wasserzufluss 10 durch den Einlass 32 in den Leitungsabschnitt 30 hinein und durch den Auslass 34 wieder hinaus und zurück in den Wasserzufluss 10 fließen kann. Die Beaufschlagungseinheit weist weiterhin eine Plasmaquelle 36 auf, welche vorliegend als Plasmadüse 38 zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls 40 ausgebildet ist.
  • Die Plasmadüse 38 weist ein Düsenrohr 42 aus Metall auf, dass sich konisch zu einer Düsenöffnung 44 verjüngt. Am der Düsenöffnung 44 entgegengesetzten Ende weist das Düsenrohr 42 eine Dralleinrichtung 46 mit einem Einlass 48 für ein Arbeitsgas, beispielsweise Luft.
  • Eine Zwischenwand 50 der Dralleinrichtung 46 weist einen Kranz von schräg in Umfangsrichtung angestellten Bohrungen 52 auf, durch die das Arbeitsgas verdrallt wird. Der stromabwärtige, konisch verjüngte Teil des Düsenrohres wird deshalb von dem Arbeitsgas in der Form eines Wirbels 54 durchströmt, dessen Kern auf der Längsachse des Düsenrohres verläuft. An der Unterseite der Zwischenwand 50 ist mittig eine Elektrode 56 angeordnet, die koaxial in Richtung des verjüngten Abschnittes in das Düsenrohr hineinragt. Die Elektrode 56 ist elektrisch mit der Zwischenwand 50 und den übrigen Teilen der Dralleinrichtung 46 verbunden. Die Dralleinrichtung 46 ist durch ein Keramikrohr 58 elektrisch gegen das Düsenrohr 42 isoliert. Über die Dralleinrichtung 46 wird an die Elektrode 56 eine hochfrequente Hochspannung angelegt, die von einem Transformator 60 erzeugt wird. Der Einlass 48 ist über einen nicht gezeigten Schlauch mit einer unter Druck stehenden Arbeitsgasquelle, mit variablem Durchsatz verbunden. Das Düsenrohr 42 ist geerdet. Durch die angelegte Spannung wird eine Hochfrequenzentladung in der Form eines Lichtbogens 62 zwischen der Elektrode 56 und dem Düsenrohr 42 erzeugt.
  • Der Begriff "Lichtbogen" wird hier als phänomenologische Beschreibung der Entladung verwendet, da die Entladung in Form eines Lichtbogens auftritt. Der Begriff "Lichtbogen" wird aber bei Gleichspannungsentladung mit im Wesentlichen konstanten Spannungswerten verstanden.
  • Aufgrund der drallförmigen Strömung des Arbeitsgases wird dieser Lichtbogen jedoch im Wirbelkern auf der Achse des Düsenrohres 42 kanalisiert, so dass er sich erst im Bereich der Düsenöffnung 44 zur Wand des Düsenrohres 42 verzweigt. Das Arbeitsgas, das im Bereich des Wirbelkerns und damit in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens 62 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit rotiert, kommt mit dem Lichtbogen in innige Berührung und wird dadurch zum Teil in den Plasmazustand überführt, so dass ein atmosphärischer Plasmastrahl durch die Düsenöffnung 44 in ein Auslassrohr 64 eintritt.
  • Das Auslassrohr 64 der Plasmadüse 38 ist durch die Wand des Leitungsabschnitts 30 geführt und so angeordnet, dass die Auslassöffnung 66 bei der Durchführung von Wasser durch den Leitungsabschnitt 30 unter Wasser liegt. Der aus der Auslassöffnung 66 austretende Plasmastrahl 40 weist eine hohe Reaktivität auf und erzeugt im Wasser 68 reaktive Stoffe, insbesondere reaktive Sauerstoff-haltige Stoffe, die sich insbesondere in Form von Bläschen 70 im Wasser anreichern. Die Bläschen 70 sind in Fig. 2 zur besseren Darstellung stark vergrößert dargestellt.
  • Das mit den reaktiven Stoffen angereicherte Wasser 68 kann dann über den Auslass 34 in den Wasserzufluss 10 und darüber in den Reinigungsraum 4 eingeleitet werden. Die reaktiven Stoffe im Wasser 68 führen dort zu einer verbesserten Reinigungswirkung.
  • Die Steuerungsvorrichtung 26 ist mit der Plasmadüse 38 verbunden und zur Steuerung der Plasmadüse 38 eingerichtet. Die Steuerungsvorrichtung 26 weist weiterhin eine Regelungseinrichtung zur Regelung der Temperatur innerhalb der Plasmadüse 38 und/oder der Temperatur des Plasmastrahls 40 auf. Zu diesem Zweck können im Bereich der Plasmadüse 38 Thermoelemente zur Messung der Temperatur des Plasmastrahls 40 oder der Plasmadüse 38 vorgesehen sein.
  • Fig. 3 zeigt eine als Spülmaschine ausgebildete Reinigungsvorrichtung 82. Die Reinigungsvorrichtung 82 zeigt im Prinzip einen ähnlichen Aufbau wie die Reinigungsvorrichtung 2 aus Fig. 1. Gleiche Komponenten sind entsprechend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Für die Funktionsweise dieser gleichen Komponenten wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen.
  • Die Reinigungsvorrichtung 82 weist als Reinigungsraum 84 einen Raum auf, in dem Geschirr, Besteck oder Geräte, wie zum Beispiel medizinische Geräte, angeordnet werden können. In dem Reinigungsraum 84 ist mindestens ein drehbarer Sprüharm 86 vorgesehen, über den das durch den Wasserzufluss 10 in den Reinigungsraum 84 eingeleitete Wasser in diesem verteilt werden kann.
  • Die Reinigungsvorrichtung 82 weist zudem ebenfalls eine Beaufschlagungseinheit 28 auf, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Mit der Beaufschlagungseinheit 28 wird das Wasser durch die Plasmadüse 38 mit reaktiven Stoffen angereichert, welche im Reinigungsraum 84 zu einer verbesserten Reinigungswirkung führen, so dass die in dem Reinigungsraum angeordneten zu reinigenden Gegenstände besser gereinigt bzw. desinfiziert werden können.
  • Fig. 4 zeigt eine Beaufschlagungseinheit 102 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung. Die Beaufschlagungseinheit 102 weist einen ähnlichen Aufbau auf wie die Beaufschlagungseinheit 28 aus Fig. 2. Gleiche Komponenten sind entsprechend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Beaufschlagungseinheit 102 kann beispielsweise in den Reinigungsvorrichtungen 2 und 82 anstelle der Beaufschlagungseinheit 28 verwendet werden.
  • Die Beaufschlagungseinheit 102 weist als Plasmaquelle ebenfalls eine Plasmadüse 38 auf. Für den Aufbau und die Funktion der Plasmadüse 38 wird auf die Beschreibung zu Fig. 2 verwiesen.
  • Die Beaufschlagungseinheit 102 unterscheidet sich von der Beaufschlagungseinheit 28 dadurch, dass an das Auslassrohr 64 ein Käfig 104 angeschlossen ist, in den der aus der Auslassöffnung 66 austretende Plasmastrahl 40 eintritt. Die mit dem Plasmastrahl 40 erzeugten reaktiven Stoffe gelangen dann durch die Öffnungen 106 des Käfigs 104 in das Wasser. Bei dieser Ausgestaltung kann ein direkter Kontakt des Plasmastrahls 66 mit dem Wasser außerhalb des Käfigs 104 reduziert oder vermieden werden. Das Wasser wird mit dem angeregten Arbeitsgas um den Plasmastrahl 66 und damit indirekt durch den Plasmastrahl beaufschlagt. Insbesondere kann das durch den Plasmastrahl 66 angeregte Arbeitsgas ebenfalls als Plasma angesehen werden.
  • Fig. 5 zeigt eine Beaufschlagungseinheit 112 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung. Die Beaufschlagungseinheit 112 weist einen ähnlichen Aufbau auf wie die Beaufschlagungseinheit 28 aus Fig. 2. Gleiche Komponenten sind entsprechend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Beaufschlagungseinheit 112 kann beispielsweise in den Reinigungsvorrichtungen 2 und 82 anstelle der Beaufschlagungseinheit 28 verwendet werden.
  • Die Beaufschlagungseinheit 112 weist als Plasmaquelle eine Plasmadüse 114 auf, welche einen ähnlichen Aufbau aufweist wie die Plasmadüse 38 aus Fig. 2. Hinsichtlich der gleichen Komponenten wird daher auf die Beschreibung zu Fig. 2 verwiesen.
  • Die Beaufschlagungseinheit 112 unterscheidet sich von der Beaufschlagungseinheit 28 dadurch, dass das Düsenrohr 42 und das Auslassrohr 64 innen mit einer Isolierung 116 isoliert sind und dass anstelle des Düsenrohrs 42 der Leitungsabschnitt 30 geerdet ist. Die Plasmadüse 114 wird so betrieben, dass das Wasser, welches in Fig. 5 bis in das Auslassrohr 64 hinein gelangt, als zweite Elektrode für den Lichtbogen 62 fungiert.
  • Fig. 6 zeigt eine nicht erfindungsgemäßen Beaufschlagungseinheit 122. Die Beaufschlagungseinheit 122 weist einen Aufbau auf, der zumindest teilweise dem Aufbau der Beaufschlagungseinheit 28 aus Fig. 2 ähnelt. Gleiche Komponenten sind entsprechend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Beaufschlagungseinheit 122 kann beispielsweise in den Reinigungsvorrichtungen 2 und 82 anstelle der Beaufschlagungseinheit 28 verwendet werden.
  • Die Beaufschlagungseinheit 122 unterscheidet sich dadurch von der Beaufschlagungseinheit 28, dass anstelle einer Plasmadüse eine Plasmaquelle 124 zur Erzeugung eines Plasmas mittels dielektrisch behinderter Entladung vorgesehen ist. Die Plasmaquelle 124 umfasst eine zentrale Elektrode 126 mit einer dielektrischen Beschichtung 128 sowie eine darum angeordnete Käfigelektrode 130. Zwischen der zentralen Elektrode 126 und der Käfigelektrode 130 wird mittels eines Transformators 60 eine hochfrequente Hochspannung angelegt. Weiterhin wird zwischen der zentralen Elektrode 126 und der Käfigelektrode 130 ein Arbeitsgas eingeblasen (s. Pfeile 132). Die dielektrische Beschichtung 128 verhindert das Ausbilden einer Bogenentladung und führt stattdessen zu einer dielektrisch behinderten Entladung zwischen der zentralen Elektrode 126 und der Käfigelektrode 130. Hierdurch entstehen zwischen der Elektrode 126 und der Käfigelektrode 130 ein Plasma und damit reaktive Stoffe, die im Wasser angereichert werden.
  • Fig. 7 zeigt eine Beaufschlagungseinheit 142 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung. Die Beaufschlagungseinheit 142 weist einen Aufbau auf, der zumindest teilweise dem Aufbau der Beaufschlagungseinheit 28 aus Fig. 2 ähnelt. Gleiche Komponenten sind entsprechend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Beaufschlagungseinheit 142 kann beispielsweise in den Reinigungsvorrichtungen 2 und 82 anstelle der Beaufschlagungseinheit 28 verwendet werden.
  • Die Beaufschlagungseinheit 102 weist als Plasmaquelle eine Plasmadüse 38 auf. Für den Aufbau und die Funktion der Plasmadüse 38 wird auf die Beschreibung zu Fig. 2 verwiesen.
  • Hinter dem Einlass 32 ist eine Düse 144 angeordnet, mit der das über den Einlass 32 zugeführte Wasser zu Tröpfchen 146 vernebelt werden kann. Die Düse 144 ist so angeordnet, dass die Tröpfchen in den Bereich des Plasmastrahls 40 gelangen und dort mit reaktiven Stoffen angereichert werden. Durch die große spezifische Oberfläche der Tröpfchen kann auf diese Weise eine effektive Anreicherung erreicht werden.
  • Anschließend schlagen sich die Tröpfchen wieder als Flüssigkeit 148 nieder, und gelangen dann durch den Auslass 34 in den Wasserzufluss 10 zurück.
  • Fig. 8 zeigt eine nicht erfindungsgemäßen Beaufschlagungseinheit 162. Die Beaufschlagungseinheit 162 weist wie die Beaufschlagungseinheit in Fig. 2 einen Einlass 32 und einen Auslass 34 auf. Die Beaufschlagungseinheit 162 kann beispielsweise in den Reinigungsvorrichtungen 2 und 82 anstelle der Beaufschlagungseinheit 28 verwendet werden.
  • Die Beaufschlagungseinheit 162 weist ein erstes und ein zweites Reservoir 164a, 164b auf, eine erste und eine zweite Walze 166a, 166b und ein drittes Reservoir 168 auf. Zwischen der ersten und zweiten Walze 166a, 166b ist mittels eines Transformators 60 eine hochfrequente Hochspannung angelegt.
  • Im Betrieb wird das über den Einlass 32 zugeführte Wasser dem ersten und dem zweiten Reservoir 164a und 164b zugeführt. Die Zuführung erfolgt dabei vorzugsweise so, dass das Wasser im ersten Reservoir und das Wasser im zweiten Reservoir galvanisch voneinander getrennt sind. Dies kann beispielsweise wie in Fig. 8 durch eine Vertropfung 170a, 170b des Wassers erreicht werden.
  • Das Wasser aus dem ersten und zweiten Reservoir 164a, 164b fließt wasserfallartig über die erste und zweite Walze 166a, 166b. Durch die hochfrequente Hochspannung zwischen den Walzen 166a, 166b kommt es zu Entladungen zwischen dem über die erste und dem über die zweite Walze 166a, 166b fließenden Wasser. Das über die erste Walze 166a und über die zweite Walze 166b fließende Wasser fungiert hier als erste bzw. zweite Elektrode. Durch die Entladungen entsteht im Bereich des Wassers ein Plasma, durch das reaktive Stoffe im Wasser angereichert werden. Bevorzugt kann ein Arbeitgas (Pfeil 172) zwischen die Walzen 166a, 166b geblasen werden.
  • Das über die Walzen 166a, 166b fließende Wasser gelangt, vorzugsweise über eine Vertropfung 174a, 174b in das dritte Reservoir 168. Über den Auslass 34 kann das Wasser wieder dem Wasserzufluss zugeleitet werden.
  • Fig. 9a und 9b zeigen eine Beaufschlagungseinheit 182 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung. Fig. 9b zeigt dabei einen Schnitt durch die in Fig. 9a entsprechend markierte Ebene. Die Beaufschlagungseinheit 182 bildet eine Einheit mit einer Pumpe 184, welche beispielsweise in den
  • Reinigungsvorrichtungen 2 und 82 anstelle der Pumpe 20 verwendet werden kann. Auf die Beaufschlagungseinheit 28 kann dann vorzugsweise verzichtet werden.
  • Die Pumpe 184 ist in Fig. 9a und 9b als Kreiselpumpe ausgebildet. Die Pumpe 184 weist einen Einlass 186 und einen Auslass 188 sowie ein Pumpengehäuse 190 auf, in dem ein über eine Welle 192 mit einem Motor 194 verbundenes Schaufelrad 196 drehbar angeordnet ist. Durch die Rotation des Schaufelrads 196 wird das Wasser vom Einlass 186 zum Auslass 188 gepumpt. An die Pumpe 184 ist eine Plasmaquelle 198 angeschlossen, welche als Plasmadüse zur Erzeugung eines Plasmastrahls ausgebildet sein kann. Durch Verbindungskanäle 200 zwischen der Plasmaquelle 198 und dem Innenraum des Pumpengehäuses 190 kann das Plasma, vorzugsweise ein oder mehrere Plasmastrahlen, aus der Plasmaquelle 198 in das Pumpengehäuse 190 gelangen, so dass das in dem Pumpengehäuse 190 gepumpte Wasser mit dem Plasma beaufschlagt und dadurch mit reaktiven Stoffen angereichert wird. Die Rotation des Schaufelrads 196 führt dabei zu einer guten Vermischung der reaktiven Stoffe im Wasser.
  • Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist weiterhin ein Verfahren, bei dem eine Flüssigkeit einem chemischen Prozess zugeführt wird, insbesondere einer Verbrennung oder (als Edukt) einem chemischen Produktionsprozess, und bei dem die Flüssigkeit vor der Zuführung zu dem chemischen Prozess mit einem Plasma, insbesondere mit einem Plasmastrahl, beaufschlagt wird. Auf diese Weise können in der Flüssigkeit reaktive Stoffe angereichert werden, durch welche die Reaktion verbessert, beispielsweise beschleunigt, werden kann. Die Beaufschlagung durch das Plasma kann damit gleichsam als Katalysator dienen bzw. einen Katalysator ersetzen oder unterstützen.
  • Als Plasmaquelle kommen die in dieser Offenbarung zuvor beschriebenen Plasmaquellen in Betracht. Die Beaufschlagung der Flüssigkeit mit dem Plasma kann ebenfalls wie zuvor in dieser Offenbarung beschrieben erfolgen.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Brenn- bzw. Kraftstoff, beispielsweise Benzin, Diesel oder Kerosin, mit Plasma beaufschlagt, insbesondere vor der Verbrennung des Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor oder in einem Düsentriebwerk. Die Beaufschlagung mit Plasma kann beispielsweise in, vor oder nach einem Vergaser vorgesehen sein. Hierdurch kann die Verbrennung des Kraftstoffs verbessert werden und der Wirkungsgrad des Motors bzw. des Triebwerks erhöht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein flüssiges Edukt für eine chemische Reaktion, vorzugsweise mit mindestens einem zweiten Edukt, vor der Reaktion mit Plasma beaufschlagt. Das Plasma kann in der Flüssigkeit die zur Initiierung der Reaktion erforderliche Energie bereitstellen. Weiterhin kann die Reaktion durch die reaktiven Stoffe in der Flüssigkeit beschleunigt oder verbessert werden.
  • Bei der Flüssigkeit kann es sich grundsätzlich auch um ein Gemisch, insbesondere um eine Lösung oder um eine Dispersion, handeln.

Claims (14)

  1. Reinigungsvorrichtung (2, 82),
    - mit einem Reinigungsraum (4, 84), in dem zu reinigende Gegenstände angeordnet werden können und
    - mit einem Wasserzufluss (10), mit dem Wasser in den Reinigungsraum (4, 84) einleitbar ist,
    wobei die Reinigungsvorrichtung (2, 82) eine Plasmaquelle (36) zur Erzeugung eines Plasmas (40) aufweist, wobei das Plasma als ein reaktives Medium mit ionisierten oder teilionisierten Molekülen oder Atomen definiert ist,
    - die Plasmaquelle (36) so angeordnet ist, dass das über den Wasserzufluss (10) in den Reinigungsraum (4, 84) einleitbare Wasser zumindest teilweise mit dem Plasma (40) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Plasmaquelle (36) als Plasmadüse zur Erzeugung eines Plasmastrahls (40) ausgebildet ist, wobei die Plasmadüse einen Einlass für ein Arbeitsgas und Mittel zur Ionisierung dieses Arbeitsgases aufweist.
  2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Reinigungsvorrichtung (2, 82) eine Waschmaschine oder eine Spülmaschine ist.
  3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Reinigungsvorrichtung (2, 82) eine Steuerungsvorrichtung (26) zur Durchführung eines Reinigungsvorgangs im Reinigungsraum (4, 84) aufweist, wobei der Reinigungsvorgang das Einleiten von Wasser in den Reinigungsraum (4, 84) und das zumindest teilweise Beaufschlagen des Wassers mit Plasma (40) umfasst.
  4. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Plasmaquelle (36) als Plasmadüse zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls (40) ausgebildet ist.
  5. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Plasmadüse (38) als Plasmadüse zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls durch eine mit einer hochfrequenten Hochspannung erzeugten Bogenentladung in dem Arbeitsgas ausgebildet ist.
  6. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Reinigungsvorrichtung (2, 82) eine Sauerstoffzuführung zum Einführen von Sauerstoff in die Plasmaquelle (36) aufweist.
  7. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Wasserzufluss (10) so eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil des Wassers durch die Plasmaquelle (36) hindurch führbar ist.
  8. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Reinigungsvorrichtung (2, 82) eine Regelungseinrichtung zur Regelung der Plasmaquelle (36) aufweist, wobei mit der Regelungseinrichtung die Temperatur innerhalb der Plasmaquelle (36) und/oder die Temperatur des mit der Plasmaquelle (36) erzeugten Plasmas (40) regelbar ist.
  9. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Reinigungsvorrichtung (2, 82) eine Reinigungsmittelzuführung zum Einleiten eines Reinigungsmittels in den Reinigungsraum (4, 84) aufweist.
  10. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Reinigungsvorrichtung (2, 82) einen Wasserabfluss (16) zum Abführen von Wasser aus dem Reinigungsraum (4, 84) aufweist, wobei der Wasserabfluss (16) so eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil des abgeführten Wassers über den Wasserzufluss (10) erneut in den Reinigungsraum (4, 84) einleitbar ist.
  11. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Plasmaquelle (36) so angeordnet ist, dass das über den Wasserabfluss (16) und über den Wasserzufluss (10) erneut in den Reinigungsraum (4, 84) eingeleitete Wasser zumindest teilweise mit dem Plasma (40) beaufschlagbar ist.
  12. Verfahren zur Reinigung von Gegenständen mit Wasser,
    - bei dem ein Reinigungsraum (4, 84) mit den zu reinigenden Gegenständen befüllt wird und
    - bei dem in den Reinigungsraum (4, 84) Wasser zum Reinigen der Gegenstände eingeleitet wird,
    - und das Wasser vor dem Einleiten in den Reinigungsraum (4, 84) mit einem atmosphärischen Plasmastrahl (40) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigungsvorrichtung (2, 82) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 verwendet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Reinigungsraum (4, 84) Teil einer Waschmaschine oder einer Spülmaschine ist.
  14. Verwendung einer Plasmadüse (38) zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls (40) in einem Verfahren nach Anspruch 12 oder 13.
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