EP4009749A1 - Verfahren zum ansteuern einer plasmaquelle eines handführbaren geräts und handführbares gerät - Google Patents

Verfahren zum ansteuern einer plasmaquelle eines handführbaren geräts und handführbares gerät Download PDF

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EP4009749A1
EP4009749A1 EP21209788.5A EP21209788A EP4009749A1 EP 4009749 A1 EP4009749 A1 EP 4009749A1 EP 21209788 A EP21209788 A EP 21209788A EP 4009749 A1 EP4009749 A1 EP 4009749A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical
plasma source
plasma
resistance
treated
Prior art date
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Pending
Application number
EP21209788.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Hassfurter
Michael Hohmann
Markus Kühnel
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.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4009749A1 publication Critical patent/EP4009749A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/02—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements ultrasonic or sonic; Corona discharge
    • D06M10/025—Corona discharge or low temperature plasma

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a plasma source of a hand-held device and such a hand-held device whose plasma source can be controlled using this method.
  • Plasmas have been used for some time because of their odor-inactivating and antimicrobial properties.
  • the causes of the antimicrobial effect of a plasma lie in the heat generated by the plasma, drying out, shear stress, UV radiation, free radicals and charges.
  • solid, liquid or gaseous, plasma is often referred to as the fourth state of aggregation.
  • low-pressure plasmas which are also referred to as cold plasmas and which are usually operated at room temperature.
  • cold plasmas have been used in medical technology for some time, including in the treatment of poorly healing wounds or wounds that do not heal, for example in so-called plasma pens, in which the antimicrobial effect of cold plasma is used.
  • odor components that can be cell components of a biological organism.
  • Substances that are particularly relevant to odors include butyric acid, sweat, settled cigarette smoke and others, i.e. generally odors that can be perceived as unpleasant.
  • non-odour-relevant molecules such as allergens, protein molecules, prions and the like can be eliminated or destroyed.
  • odor components which in the case of cell walls, bacteria, germs, viruses, fungi or other comparable microorganisms mainly consist of carbon compounds, are exposed directly to the plasma, they become negatively charged due to the bombardment with the electrons present in the plasma. Due to the electrostatic repulsion, this leads to mechanical stresses up to the point where the tensile strength is exceeded and the associated destruction of the odor molecules. Low-pressure plasmas are particularly well suited for inactivating odors on textile fabrics or on household surfaces or the like, since thermal damage to such a surface is not to be feared.
  • a hand-operated device is understood to mean a mobile device that a user moves manually—ie using one or both hands—over the surface to be treated while the device is in operation.
  • a hand-held device In contrast to stationary devices, such a hand-held device is typically portable by the user, which means that the device must be matched in terms of mass and dimensions.
  • a disadvantage of conventional handheld devices for treating a surface using a plasma is that the plasma source of the respective device is typically controlled independently of an external electrical resistance that the surface to be treated has together with a plasma source of the device.
  • This electrical external resistance of the device depends, among other things, strongly on the humidity or more generally on the electrical resistance of the surface to be treated. With a moist surface, the external electrical resistance of the device is lower than with a comparatively dry surface.
  • Conventional hand-operated devices are customary designed exclusively for an electrical design external resistance that is considered to be optimal or estimated to be average, which is not actually present for every treatment task. The result of this is that the hand-held device in question is subject to a large power loss if the external electrical resistance differs from the design external resistance, or the plasma source cannot be ignited.
  • the basic idea of the invention is therefore to equip the voltage source of a handheld device for treating a surface using a plasma with a variably configured electrical internal resistance and to adapt this electrical internal resistance during operation of the device to the electrical external resistance of the device, which can vary during operation.
  • This adjustment of the electrical internal resistance of the device as a function of the existing electrical external resistance can advantageously be used to adjust the electrical power of the plasma source of the device such that even with high electrical external resistances there is always only a low power loss. This generally means optimizing the power consumption of the device while ensuring proper functioning for a wider range of applications. Furthermore, the adaptation of the electrical internal resistance makes it possible for the plasma source to be reliably ignited even in the case of electrically highly conductive surfaces to be treated by means of the device.
  • a method according to the invention serves to control a plasma source of a handheld device for treating a surface by means of a plasma, in particular a cold plasma.
  • the surface to be treated can be an artificial or natural textile or ceramic or plastic or animal feather or leather or glass or wooden or metal surface.
  • the surface to be treated can therefore be made of textile materials such as natural, vegetable or animal (natural fibers such as tree, sheep's wool, silk, linen, felt) or artificial clothing fabrics (chemical fibers such as nylon) or ceramics, plastic, feathers, leather, glass, wood, or metal.
  • the plasma is generated by means of the plasma source of the device and applied to the surface to be treated.
  • an external electrical resistance of the device determined by the plasma source and the surface to be treated, is monitored while the plasma is being applied to the surface to be treated. Furthermore, while the plasma is being applied to the surface to be treated, a variable electrical internal resistance of an electrical voltage supply of the device, by means of which the plasma source of the device for generating the plasma is supplied with electrical energy, is adjusted as a function of the value of the electrical external resistance.
  • This has the advantageous result that the plasma source of the device can be reliably ignited even if the surface to be treated is made of electrically highly conductive materials.
  • the power loss can be kept low in the case of high external electrical resistances, so that the method enables the device to be operated in a particularly energy-saving manner.
  • an electrical supply voltage generated by the electrical voltage supply and with which the plasma source is electrically supplied is kept essentially constant during operation of the device.
  • the electrical current at the plasma source can thus be varied particularly easily by means of a transistor control of the device.
  • the internal electrical resistance is increased. This has the advantageous result that an electrical output current at the plasma source is reduced and thus a reduced electrical power of the plasma source is achieved, so that the electrical energy consumption of the device is reduced. This proves to be particularly advantageous when the electrical voltage source of the device is an electrical energy store integrated in the device, the capacity of which is then sufficient for longer charging-free operation.
  • the internal electrical resistance is reduced.
  • moist surfaces can be reliably freed from annoying odors.
  • the moisture of the surface which is treated by means of the device during operation, is monitored by means of at least one moisture sensor of the device, which is arranged at a distance from the plasma source. This allows a particularly simple monitoring of the external electrical resistance of the device, which depends directly on the moisture content of the surface.
  • a message in particular an acoustic and/or visual and/or haptic message, is sent to a user of the device by means of an output device of the device set up for this purpose to pre-dry the surface before (further) treating the surface with the device.
  • the user is thus given the opportunity either to pre-dry the surface to be treated in order to increase the external electrical resistance and thus reduce the power loss, or to accept the increased power loss and save the time required for the pre-drying.
  • variable electrical internal resistance is particularly preferably different from the electrical energy store of the device.
  • the internal resistance can thus be varied independently of the energy store.
  • variable electrical internal resistance and the electrical energy store are electrically connected in series with the plasma source and can be electrically connected or connected.
  • the invention also relates to a handheld device for treating a surface by means of a plasma, in particular a cold plasma.
  • a plasma for generating the plasma.
  • the device has an electrical power supply, by means of which the plasma source for generating the plasma can be supplied with electrical energy.
  • the electrical power supply has an electrical internal resistance that is designed to be variable.
  • the device comprises a control/regulating device for varying/controlling the electrical internal resistance, which is set up as described above for carrying out a method according to the invention.
  • the electrical power supply includes an electrical energy store integrated in the device, so that the device can be operated at least temporarily independently, in particular without drawing an electrical supply voltage from an electrical power supply system. This favors the handling and in particular the mobility of the device.
  • the device has at least one moisture sensor which is arranged at a distance from the plasma source such that moisture on the surface to be treated can be detected by means of the moisture sensor.
  • the device there are two moisture sensors located opposite one another with respect to a main feed direction of the device, between which the plasma source is arranged at a distance, so that when the device is advanced along the main feed direction, one moisture sensor is always in front of the plasma source and the other moisture sensor is always behind the plasma source is arranged.
  • one moisture sensor is always in front of the plasma source and the other moisture sensor is always behind the plasma source is arranged.
  • variable electrical internal resistance is particularly preferably different from the electrical energy store.
  • the internal resistance can thus be varied independently of the energy store.
  • variable electrical internal resistance and the electrical energy store are electrically connected in series with the plasma source and can be electrically connected or connected.
  • FIG. 1 1 is a perspective view of an example of a handheld device 1 according to the invention for treating a surface 3 by means of a plasma.
  • the surface 3, which can be treated by means of the handheld device 1, is, for example, an artificial or natural textile or ceramic or plastic or animal feathers or leather or glass or wooden or metal surface 3.
  • FIG. 2 shows another example of the handheld device 1 according to the invention in a further perspective view.
  • the handheld device 1 has a plasma source 2 for generating a plasma, which is, for example, a cold plasma.
  • FIG 3 a further example of the handheld device 1 according to the invention in the implementation of a method according to the invention for controlling the plasma source 2 of the handheld device 1 is illustrated in the form of a circuit diagram. It is understood that the device 1 according to the example of figure 1 in a manner analogous to the examples in Figures 2 and 3 has a plasma source 2 .
  • the respective hand-held device 1 includes an electrical power supply 4 with an electrical internal resistance Ri.
  • This electrical power supply 4 is used to supply the plasma source 2 with electrical energy during operation of the hand-held device 1 for generating the plasma.
  • the electrical internal resistance Ri is designed to be variable.
  • the electrical power supply 4 includes an electrical energy store 7 integrated in the device 1. The device 1 can thus be operated at least temporarily independently, ie without obtaining an electrical supply voltage from an external power supply system.
  • the variable internal electrical resistance Ri differs from the electrical energy store 7 .
  • the electrical internal resistance Ri can thus be varied independently of the energy store 7 .
  • variable electrical internal resistance Ri and the electrical energy store 7 can be electrically connected in series with the plasma source 2 for this purpose.
  • the device 1 has at least one moisture sensor 5 .
  • This moisture sensor 5 of the device 1 is arranged at a distance from the plasma source 2 of the device 1 such that moisture on the surface 3 to be treated can be detected by means of the moisture sensor 5 .
  • the device 1 can have two moisture sensors 5, which are arranged opposite one another with respect to a main feed direction V of the device 1—but this is not shown in the figures. These two humidity sensors 5 can be arranged in such a way that when the device 1 is advanced along a main advance direction V, one humidity sensor 5 is present in front of the plasma source 2 and the other humidity sensor 5 is present behind it.
  • the device 1 can thus be moved back and forth along the main feed direction V, it being possible to always determine the moisture currently present in front of the device 1 by means of one of the moisture sensors 5 . This allows a particularly simple multiple sweeping over of the surface 3 to be treated, without the device 1 having to be turned over.
  • the plasma source 2 of the handheld device 1 according to the invention Figures 1 to 3 is controlled by means of the method according to the invention, which will be presented as an example below.
  • the handheld device 1 has a control/regulating device CPU for varying/controlling the electrical internal resistance Ri, which is set up/programmed to carry out the method.
  • the plasma is generated by means of the plasma source 2 of the device 1 and is applied to the surface 3 to be treated.
  • the distance from the plasma source 2 to the surface 3 to be treated can expediently be about 0 mm, but also up to 1 mm.
  • the plasma source 2 touches the surface 3 to be treated.
  • the plasma acts on the surface 3 to be treated.
  • an external electrical resistance Ra of the device 1 determined by the plasma source 2 and the surface 3 to be treated is also monitored during the application of the plasma to the surface 3 to be treated.
  • the variable electrical internal resistance Ri of the electrical voltage supply 4 of the device 1, by means of which the plasma source 2 of the device for generating the plasma is supplied with electrical energy, is adapted during the application of the plasma to the surface 3 to be treated, depending on the value of the electrical external resistance Ra.
  • an electrical supply voltage U generated by the electrical voltage supply 4 and with which the plasma source 2 is electrically supplied is kept essentially constant during operation of the device 1 .
  • the device 1 according to figure 3 be equipped with its control/regulation device CPU and a measuring device 8 set up for measuring the supply voltage U.
  • the internal electrical resistance Ri is increased by means of the control/regulating device CPU.
  • the external electrical resistance Ra can be monitored by means of the measuring device 8 set up for measuring the supply voltage U and a measuring device 8 set up for measuring a supply current I in interaction with the control/regulating device CPU, compare figure 3 . If it is determined during the monitoring of the external electrical resistance Ra that the external electrical resistance Ra falls below a predetermined lower threshold value, the internal electrical resistance Ri of the device 1 is reduced according to the method, for example.
  • a variant of the method according to the invention also provides that the moisture of the surface 3, which is treated by means of the device 1 during operation, is monitored by means of at least one moisture sensor 5 of the device 1, which is arranged at a distance from the plasma source 2. For example, if the moisture on the surface 3 exceeds a predetermined limit value, a user of the device 1 is informed by means of an output device 6 of the device 1 set up for this purpose (see figure 1 ) sent a message.
  • This message can, for example, prompt the user to pre-dry the surface 3 before further treatment of the surface 3 using the Prompt device 1.
  • the message can be supplied to the user by means of the output device 6 of the device 1, for example acoustically and, alternatively or additionally, optically or haptically.

Landscapes

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  • Textile Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Plasmaquelle eines handführbaren Geräts (1) zur Behandlung einer Oberfläche (3) mittels eines Plasmas, wobei gemäß dem Verfahren im Betrieb des Geräts (1) das Plasma mittels der Plasmaquelle des Geräts (1) erzeugt und auf die zu behandelnde Oberfläche (3) aufgebracht wird, ein durch die Plasmaquelle (2) und die zu behandelnde Oberfläche (3) festgelegter elektrischer Außenwiderstand (Ra) des Geräts (1) überwacht wird und ein variierbarer elektrischer Innenwiderstand (Ri) einer elektrischen Spannungsversorgung (4) des Geräts (1), mittels welcher die Plasmaquelle des Geräts (1) zur Erzeugung des Plasmas mit elektrischer Energie versorgt wird, in Abhängigkeit vom Wert des elektrischen Außenwiderstands (Ra) angepasst wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Plasmaquelle eines handführbaren Geräts sowie ein solches handführbares Gerät, dessen Plasmaquelle mittels dieses Verfahrens ansteuerbar ist.
  • Plasmen werden seit geraumer Zeit ob ihrer geruchsinaktivierenden und antimikrobiellen Eigenschaften eingesetzt. Ursachen der antimikrobiellen Wirkung eines Plasmas liegen in durch das Plasma erzeugter Hitze, Austrocknung, Scherspannung, UV-Strahlung, freien Radikalen und Ladungen.
  • Neben den drei Aggregatzuständen fest, flüssig oder gasförmig, wird Plasma oft als vierter Aggregatzustand bezeichnet. Es existieren dabei sogenannte Niederdruckplasmen, die auch als kalte Plasmen bezeichnet werden und die gewöhnlich bei Raumtemperatur betrieben werden. Solche kalten Plasmen finden seit einiger Zeit Anwendung in der Medizintechnik, unter anderem bei der Behandlung von schlecht oder nicht heilenden Wunden, so bei sogenannten Plasmastiften, in welchen auf die antimikrobielle Wirkung von kaltem Plasma zurückgegriffen wird.
  • Dabei wird ausgenutzt, dass in kalten Plasmen besonders reaktive Partikel wie verschiedene Sauerstoff- oder Stickstoffspezies entstehen, die eine ausreichend hohe Lebensdauer aufweisen, um bei einer indirekten Exposition organische Verbindungen zu schädigen. Zu diesen Partikeln zählen unter anderem atomarer Sauerstoff, Superoxidradikale, Ozon, Hydroxylradikale, Stickstoffmonooxid und Stickstoffdioxid.
  • Diese Partikel zeigen ferner eine zerstörerische Wirkung auf unterschiedlichste Geruchskomponenten, die Zellkomponenten eines biologischen Organismus sein können. Besonders geruchsrelevante Stoffe sind unter anderem Buttersäure, Schweiß, festgesetzter Zigarettenrauch und andere, also gemeinhin Gerüche die als unangenehm empfundenen werden können. Weiter können sogenannte nicht-geruchsrelevante Moleküle wie Allergene, Proteinmoleküle, Prionen u. ä. beseitigt oder zerstört werden.
  • Werden Geruchskomponenten, welche im Fall von Zellwänden, Bakterien, Keimen, Viren, Pilzen oder anderen vergleichbaren Mikroorganismen überwiegend aus Kohlenstoffverbindungen bestehen, dem Plasma direkt ausgesetzt, so laden sich diese aufgrund des Beschusses mit den im Plasma vorhandenen Elektronen negativ auf. Aufgrund der elektrostatischen Abstoßung führt dies zu mechanischen Spannungen bis hin zur Überschreitung der Zugfestigkeit und einer damit einhergehenden Zerstörung der Geruchsmoleküle. Niederdruckplasmen sind dabei besonders gut zur Inaktivierung von Gerüchen an textilem Gewebe oder von haushaltsüblichen Oberflächen oder dergleichen geeignet, da eine thermische Schädigung einer solchen Oberfläche nicht zu befürchten ist.
  • Es sind bereits Geräte bekannt, die die voranstehend genannten Eigenschaften des Plasmas für verschiedene Anwendungen nutzen. Vor diesem Hintergrund sind aus der DE 10 2018 213 143 A1 , der DE 10 2018 2013 144 A1 , der CN 2 05 814 739 U sowie aus der CN 1 08 771 767 A jeweils handführbare Geräte zum Behandeln einer Oberfläche mittels eines Plasmas bekannt, welche die voranstehend aufgezeigten Effekte ausnutzten.
  • Unter einem handführbaren Gerät wird im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung ein mobiles Gerät verstanden, dass von einem Benutzer händisch - also mittels einer oder beider seiner Hände - im Betrieb des Geräts über die zu behandelnde Oberfläche bewegt wird. Ein solches handführbares Gerät ist dabei im Gegensatz zu stationären Geräten typischerweise vom Benutzer tragbar, worauf das Gerät massenmäßig und im Hinblick auf seine Abmessungen abgestimmt sein muss.
  • Als nachteilig bei herkömmlichen handführbaren Geräten zum Behandeln einer Oberfläche mittels eines Plasmas erweist es sich allerdings, dass die Plasmaquelle des jeweiligen Geräts typischerweise unabhängig von einem elektrischen Außenwiderstand, den die zu behandelnde Oberfläche zusammen mit einer Plasmaquelle des Geräts aufweist, angesteuert wird. Dieser elektrische Außenwiderstand des Geräts, hängt unter anderem stark von der Feuchtigkeit bzw. allgemeiner vom elektrischen Widerstand der zu behandelnden Oberfläche ab. So ergibt sich bei einer feuchten Oberfläche ein geringerer elektrischer Außenwiderstand des Geräts als bei einer demgegenüber vergleichsweisen trockenen Oberfläche. Herkömmliche handführbare Geräte sind dabei üblicherweise ausschließlich auf einen als optimal angesehenen oder als durchschnittlich vorliegend eingeschätzten elektrischen Auslegungsaußenwiderstand ausgelegt, der faktisch aber nicht bei jeder Behandlungsaufgabe vorliegt. Dies hat zur Folge, dass das betreffende handführbare Gerät im Fall eines vorliegenden elektrischen Außenwiderstands, der vom Auslegungsaußenwiderstand abweicht, einer großen Verlustleistung unterliegt oder aber die Plasmaquelle nicht gezündet werden kann.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung - insbesondere zur Beseitigung der voranstehend aufgezeigten Nachteile -, ein Verfahren zum Ansteuern einer Plasmaquelle eines handführbaren Geräts sowie ein solches handführbares Gerät, das zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet ist, anzugeben.
  • Grundidee der Erfindung ist demnach, die Spannungsquelle eines handführbaren Geräts zur Behandlung einer Oberfläche mittels eines Plasmas mit einem variierbar ausgebildeten elektrischen Innenwiderstand auszustatten und diesen elektrischen Innenwiderstand im Betrieb des Geräts an den elektrischen Außenwiderstand des Geräts anzupassen, der im Betrieb variieren kann.
  • Vorteilhaft lässt sich mittels dieser Anpassung des elektrischen Innenwiderstands des Geräts in Abhängigkeit zum vorliegenden elektrischen Außenwiderstand eine elektrische Leistung der Plasmaquelle des Geräts so anpassen, dass auch bei großen vorliegenden elektrischen Außenwiderständen stets nur eine geringe Verlustleistung besteht. Dies bedeutet im Allgemeinen eine Optimierung des Energieverbrauchs des Geräts bei gleichzeitiger Sicherstellung der ordnungsgemäßen Funktion für einen weiteren Anwendungsbereich. Ferner ermöglicht es die Anpassung des elektrischen Innenwiderstands, dass die Plasmaquelle auch bei elektrisch gut leitenden mittels des Geräts zu behandelnden Oberflächen zuverlässig gezündet werden kann.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Ansteuern einer Plasmaquelle eines handführbaren Geräts zur Behandlung einer Oberfläche mittels eines, insbesondere kalten, Plasmas. Die zu behandelnde Oberfläche kann eine kunst- oder naturtextile oder keramische oder kunststoffliche oder tierfederige oder ledrige oder gläserne oder hölzerne oder metallene Oberfläche sein. Die zu behandelnde Oberfläche kann also aus textilen Materialien wie natürlichen, pflanzlichen wie tierischen (Naturfasern wie Baum-, Schafwolle, Seide, Leinen, Filz) oder künstlichen Kleiderstoffen (Chemiefasern wie Nylon) oder Keramik, Kunststoff, Federn, Ledern, Glas, Holz, oder Metall ausgewählt sein. Dabei wird gemäß dem Verfahren im Betrieb des Geräts das Plasma mittels der Plasmaquelle des Geräts erzeugt und auf die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht. Außerdem wird ein durch die Plasmaquelle und die zu behandelnde Oberfläche festgelegter elektrischer Außenwiderstand des Geräts während des Aufbringens des Plasmas auf die zu behandelnde Oberfläche überwacht. Ferner wird während des Aufbringens des Plasmas auf die zu behandelnde Oberfläche ein variierbarer elektrischer Innenwiderstand einer elektrischen Spannungsversorgung des Geräts, mittels welcher die Plasmaquelle des Geräts zur Erzeugung des Plasmas mit elektrischer Energie versorgt wird, in Abhängigkeit vom Wert des elektrischen Außenwiderstands angepasst. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass die Plasmaquelle des Geräts auch bei elektrisch gut leitenden Materialien der zu behandelnden Oberfläche die Plasmaquelle zuverlässig gezündet werden kann. Zugleich kann wie oben bereits angedeutet die Verlustleistung bei großen elektrischen Außenwiderständen gering gehalten werden, sodass mittels des Verfahrens ein besonders energiesparender Betrieb des Geräts ermöglicht wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird eine von der elektrischen Spannungsversorgung erzeugte elektrische Versorgungsspannung, mit welcher die Plasmaquelle elektrisch versorgt wird, im Betrieb des Geräts im Wesentlichen konstant gehalten. Vorteilhaft kann so mittels einer Transistorsteuerung des Geräts der elektrische Strom an der Plasmaquelle besonders einfach variiert werden.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird, falls während der Überwachung des elektrischen Außenwiderstands festgestellt wird, dass der elektrische Außenwiderstand einen vorbestimmten oberen Schwellwert überschreitet, der elektrische Innenwiderstand erhöht. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass ein elektrischer Ausgangsstrom an der Plasmaquelle reduziert und somit eine verringerte elektrische Leistung der Plasmaquelle erreicht wird, sodass ein elektrischer Energieverbrauch des Geräts verringert wird. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn die elektrische Spannungsquelle des Geräts ein im Gerät integrierter elektrischer Energiespeicher ist, dessen Kapazität dann für einen längeren aufladungsfreien Betrieb ausreicht.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird, falls während der Überwachung des elektrischen Außenwiderstands festgestellt wird, dass der elektrische Außenwiderstand einen vorbestimmten unteren Schwellwert unterschreitet, der elektrische Innenwiderstand reduziert. Vorteilhaft können so auch feuchte Oberflächen zuverlässig von störenden Gerüchen befreit werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Feuchtigkeit der Oberfläche, die mittels des Geräts im Betrieb behandelt wird, mittels wenigstens eines Feuchtigkeitssensors des Geräts, der im Abstand zur Plasmaquelle angeordnet ist, überwacht wird. Dies erlaubt eine besonders einfache Überwachung des elektrischen Außenwiderstands des Geräts, der direkt von der Feuchtigkeit der Oberfläche abhängt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird, falls die Feuchtigkeit der Oberfläche einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, einem Benutzer des Geräts mittels einer dafür eingerichteten Ausgabeeinrichtung des Geräts eine, insbesondere akustische und/oder optische und/oder haptische, Meldung zugeführt, die den Benutzer vorzugsweise zu einer Vortrocknung der Oberfläche vor der (weiteren) Behandlung der Oberfläche mittels des Geräts auffordert. Dem Benutzer wird somit die Möglichkeit eingeräumt, entweder die zu behandelnde Oberfläche vorzutrocknen, um den elektrischen Außenwiderstand zu erhöhen und damit die Verlustleistung zu reduzieren, oder die erhöhte Verlustleistung in Kauf zu nehmen und dafür die für die Vortrocknung anfallende Zeit einzusparen.
  • Besonders bevorzugt ist beim erfindungsgemäßen Verfahren der variierbare elektrische Innenwiderstand von dem elektrischen Energiespeicher des Geräts verschieden. Somit kann der Innenwiderstand unabhängig vom Energiespeicher variiert werden.
  • Besonders bevorzugt sind der variierbare elektrische Innenwiderstand und der elektrische Energiespeicher hierzu elektrisch in Reihe geschaltet mit der Plasmaquelle elektrisch verbindbar oder verbunden.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein handführbares Gerät zur Behandlung einer Oberfläche mittels eines, insbesondere kalten, Plasmas. Diese Oberfläche ist bevorzugt eine kunst- oder naturtextile oder keramische oder kunststoffliche oder tierfederige oder ledrige oder gläserne oder hölzerne oder metallene Oberfläche. Das handführbare Gerät umfasst eine Plasmaquelle zur Erzeugung des Plasmas. Außerdem weist das Gerät eine elektrische Spannungsversorgung, mittels welcher die Plasmaquelle zur Erzeugung des Plasmas mit elektrischer Energie versorgbar ist. Die elektrische Spannungsversorgung weist einen elektrischen Innenwiderstand auf, der variierbar ausgebildet ist. Dabei umfasst das Gerät eine Steuerung-/Regelungseinrichtung zum Variieren/Steuern des elektrischen Innenwiderstands, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wie voranstehend beschrieben eingerichtet. Die voranstehend aufgezeigten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen sich daher in analoger Weise auch auf das erfindungsgemäße handführbare Gerät.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Geräts umfasst die elektrische Spannungsversorgung einen im Gerät integrierten elektrischen Energiespeicher, sodass das Gerät wenigstens temporär autark, insbesondere ohne Bezug einer elektrischen Versorgungsspannung von einem elektrischen Stromnetz, betreibbar ist. Dies begünstigt die Handhabbarkeit und insbesondere auch die Mobilität des Geräts.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Geräts weist das Gerät wenigstens einen Feuchtigkeitssensor auf, der so im Abstand zur Plasmaquelle angeordnet ist, dass mittels des Feuchtigkeitssensors eine Feuchtigkeit der zu behandelnden Oberfläche detektierbar ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Möglichkeit, den elektrischen Außenwiderstands des Geräts zu überwachen, der direkt von der Feuchtigkeit der Oberfläche abhängt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Geräts sind zwei bezüglich einer Hauptvorschubrichtung des Geräts einander gegenüberliegende Feuchtigkeitssensoren vorhanden, zwischen welchen je im Abstand die Plasmaquelle angeordnet ist, sodass bei Vorschub des Geräts entlang der Hauptvorschubrichtung bewegungsbezogen stets der eine Feuchtigkeitssensor vor und der andere Feuchtigkeitssensor hinter der Plasmaquelle angeordnet ist. Vorteilhaft kann demnach sowohl bei einer Bewegung des Geräts in als auch entgegen der Hauptvorschubrichtung mittels eines der Feuchtigkeitssensoren die Feuchtigkeit der vor der Plasmaquelle ermittelt werden.
  • Besonders bevorzugt ist beim erfindungsgemäßen Gerät der variierbare elektrische Innenwiderstand von dem elektrischen Energiespeicher verschieden. Somit kann der Innenwiderstand unabhängig vom Energiespeicher variiert werden.
  • Besonders bevorzugt sind der variierbare elektrische Innenwiderstand und der elektrische Energiespeicher hierzu elektrisch in Reihe geschaltet mit der Plasmaquelle elektrisch verbindbar oder verbunden.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
    • Fig. 1
    ein Beispiel eines erfindungsgemäßen handführbaren Geräts, das zur Durchführung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, in einer perspektivischen Darstellung,
    Fig. 2
    ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen handführbaren Geräts, das zur Durchführung eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, in einer anderen perspektivischen Darstellung,
    Fig.3
    ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Geräts bei der Durchführung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schaltplanartigen Darstellung.
  • In der Figur 1 ist in einer perspektivischen Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen handführbaren Geräts 1 zur Behandlung einer Oberfläche 3 mittels eines Plasmas gezeigt. Die Oberfläche 3, die mittels des handführbaren Geräts 1 behandelt werden kann, ist beispielsweise eine kunst- oder naturtextile oder keramische oder kunststoffliche oder tierfederige oder ledrige oder gläserne oder hölzerne oder metallene Oberfläche 3.
  • Figur 2 zeigt ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen handführbaren Geräts 1 in einer weiteren perspektivischen Darstellung. Demnach weist das handführbare Gerät 1 eine Plasmaquelle 2 zur Erzeugung eines Plasmas auf, welches beispielsweise ein kaltes Plasma ist.
  • In der Figur 3 ist ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen handführbaren Geräts 1 bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung der Plasmaquelle 2 des handführbaren Geräts 1 schaltplanartig illustriert.
    Es versteht sich, dass auch das Gerät 1 gemäß dem Beispiel der Figur 1 in analoger Weise zu den Beispielen der Figuren 2 und 3 eine Plasmaquelle 2 besitzt.
  • Wie die Figuren 1 bis 3 erkennen lassen, umfasst das jeweilige handführbare Gerät 1 eine elektrische Spannungsversorgung 4 mit einem elektrischen Innenwiderstand Ri. Mittels dieser elektrischen Spannungsversorgung 4 wird die Plasmaquelle 2 im Betrieb des handführbaren Geräts 1 zur Erzeugung des Plasmas mit elektrischer Energie versorgt. Dabei ist der elektrische Innenwiderstand Ri variierbar ausgebildet. Die elektrische Spannungsversorgung 4 umfasst in den gezeigten Beispielen einen im Gerät 1 integrierten elektrischen Energiespeicher 7. Das Gerät 1 kann somit wenigstens temporär autark, also ohne Bezug einer elektrischen Versorgungsspannung von einem externen Stromnetz, betrieben werden. Der variierbare elektrische Innenwiderstand Ri ist vom elektrischen Energiespeicher 7 verschieden. Somit kann der elektrische Innenwiderstand Ri unabhängig vom Energiespeicher 7 variiert werden.
  • Wie gezeigt können der variierbare elektrische Innenwiderstand Ri und der elektrische Energiespeicher 7 hierzu elektrisch in Reihe geschaltet mit der Plasmaquelle 2 elektrisch verbunden sein.
  • Gemäß Figur 2 weist das Gerät 1 wenigstens einen Feuchtigkeitssensor 5 auf. Dieser Feuchtigkeitssensor 5 des Geräts 1 ist so im Abstand zur Plasmaquelle 2 des Geräts 1 angeordnet, dass mittels des Feuchtigkeitssensors 5 eine Feuchtigkeit der zu behandelnden Oberfläche 3 detektiert werden kann. Das Gerät 1 kann zwei Feuchtigkeitssensoren 5 aufweisen, die bezüglich einer Hauptvorschubrichtung V des Geräts 1 einander gegenüberliegend angeordnet sind - was in den Figuren aber nicht gezeigt ist. Dabei können diese beiden Feuchtigkeitssensoren 5 derart angeordnet sein, dass bei einem Vorschub des Geräts 1 entlang einer Hauptvorschubrichtung V bewegungsbezogen der eine Feuchtigkeitssensor 5 vor und der andere Feuchtigkeitssensor 5 hinter der Plasmaquelle 2 vorhanden ist. Somit kann das Gerät 1 entlang der Hauptvorschubrichtung V vor und zurück bewegt werden, wobei stets eine aktuell vor dem Gerät 1 vorhandene Feuchtigkeit mittels eines der Feuchtigkeitssensoren 5 ermittelt werden kann. Dies erlaubt ein besonders einfaches mehrfaches überstreichen der zu behandelnden Oberfläche 3, ohne dass ein Wenden des Geräts 1 erforderlich wäre.
  • Die Plasmaquelle 2 der erfindungsgemäßen handführbaren Geräte 1 der Figuren 1 bis 3 wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahren, das im Folgenden exemplarisch vorgestellt werden wird, angesteuert. Hierfür weist das handführbare Gerät 1 eine Steuerung-/Regelungseinrichtung CPU zum Variieren/Steuern des elektrischen Innenwiderstands Ri auf, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet/programmiert ist. Gemäß dem Verfahren wird im Betrieb des Geräts 1 das Plasma mittels der Plasmaquelle 2 des Geräts 1 erzeugt und auf die zu behandelnde Oberfläche 3 aufgebracht. Dabei kann sich der Abstand der Plasmaquelle 2 zu der zu behandelnden Oberfläche 3 zweckmäßiger Weise zu etwa 0 mm, aber auch bis zu 1 mm, belaufen. In ersterem Fall berührt also die Plasmaquelle 2 die zu behandelnde Oberfläche 3. Das Plasma wirkt auf die zu behandelnde Oberfläche 3 ein. Dabei wird gemäß dem Verfahren außerdem während des Aufbringens des Plasmas auf die zu behandelnde Oberfläche 3 ein durch die Plasmaquelle 2 und die zu behandelnde Oberfläche 3 festgelegter elektrischer Außenwiderstand Ra des Geräts 1 überwacht. Dabei wird der variierbare elektrische Innenwiderstand Ri der elektrischen Spannungsversorgung 4 des Geräts 1, mittels welcher die Plasmaquelle 2 des Geräts zur Erzeugung des Plasmas mit elektrischer Energie versorgt wird, während des Aufbringens des Plasmas auf die zu behandelnde Oberfläche 3 in Abhängigkeit vom Wert des elektrischen Außenwiderstands Ra angepasst.
  • Bei einer Variante des Verfahrens wird eine von der elektrischen Spannungsversorgung 4 erzeugte elektrische Versorgungsspannung U, mit welcher die Plasmaquelle 2 elektrisch versorgt wird, im Betrieb des Geräts 1 im Wesentlichen konstant gehalten. Hierzu kann das Gerät 1 gemäß Figur 3 mit seiner Steuerungs-/Regelungseinrichtung CPU sowie einer zur Messung der Versorgungsspannung U eingerichteten Messeinrichtung 8 ausgestattet sein.
  • Gemäß dem Verfahren wird zum Beispiel, falls während der Überwachung des elektrischen Außenwiderstands Ra festgestellt wird, dass der elektrische Außenwiderstand Ra einen vorbestimmten oberen Schwellwert überschreitet, der elektrische Innenwiderstand Ri mittels der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung CPU erhöht. Das Überwachen des elektrischen Außenwiderstands Ra kann mittels der zur Messung der Versorgungsspannung U eingerichteten Messeinrichtung 8 sowie einer zur Messung eines Versorgungsstroms I eingerichteten Messeinrichtung 8 im Zusammenspiel mit der Steuerungs-/ Regelungseinrichtung CPU erfolgen, vergleiche Figur 3. Falls während der Überwachung des elektrischen Außenwiderstands Ra festgestellt wird, dass der elektrische Außenwiderstand Ra einen vorbestimmten unteren Schwellwert unterschreitet, wird der elektrische Innenwiderstand Ri des Geräts 1 gemäß dem Verfahren beispielsweise reduziert.
  • Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht außerdem vor, dass die Feuchtigkeit der Oberfläche 3, die mittels des Geräts 1 im Betrieb behandelt wird, mittels wenigstens eines Feuchtigkeitssensors 5 des Geräts 1, der im Abstand zur Plasmaquelle 2 angeordnet ist, überwacht wird. Beispielsweise wird dann, falls die Feuchtigkeit der Oberfläche 3 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, einem Benutzer des Geräts 1 mittels einer dafür eingerichteten Ausgabeeinrichtung 6 des Geräts 1 (siehe Figur 1) eine Meldung zugeführt. Diese Meldung kann den Benutzer beispielsweise zu einer Vortrocknung der Oberfläche 3 vor der weiteren Behandlung der Oberfläche 3 mittels des Geräts 1 auffordern. Die Meldung kann dem Benutzer mittels der Ausgabeeinrichtung 6 des Geräts 1 beispielsweise akustisch sowie jeweils alternativ oder zusätzlich optisch oder haptische zugeführt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Handführbares Gerät
    2
    Plasmaquelle
    3
    Oberfläche
    4
    Spannungsversorgung
    5
    Feuchtigkeitssensor
    6
    Ausgabeeinrichtung
    7
    Elektrische Energiespeicher
    8
    Messeinrichtung
    I
    Elektrischer Versorgungsstrom
    Ra
    Elektrischer Außenwiderstand
    Ri
    Elektrischer Innenwiderstand
    U
    Elektrische Versorgungsspannung
    V
    Hauptvorschubrichtung

Claims (14)

  1. Verfahren zum Ansteuern einer Plasmaquelle (2) eines handführbaren Geräts (1) zur Behandlung einer, insbesondere kunst- oder naturtextilen oder keramischen oder kunststofflichen oder tierfederigen oder ledrigen oder gläsernen oder hölzernen oder metallenen, Oberfläche (3) mittels eines, insbesondere kalten, Plasmas, wobei gemäß dem Verfahren
    - im Betrieb des Geräts (1) das Plasma mittels der Plasmaquelle (2) des Geräts (1) erzeugt und auf die zu behandelnde Oberfläche (3) aufgebracht wird,
    - während des Aufbringens ein durch die Plasmaquelle (2) und die zu behandelnde Oberfläche (3) festgelegter elektrischer Außenwiderstand (Ra) des Geräts (1) überwacht wird,
    - während des Aufbringens ein variierbarer elektrischer Innenwiderstand (Ri) einer elektrischen Spannungsversorgung (4) des Geräts (1), mittels welcher die Plasmaquelle (2) des Geräts (1) zur Erzeugung des Plasmas mit elektrischer Energie versorgt wird, in Abhängigkeit vom Wert des elektrischen Außenwiderstands (Ra) angepasst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der elektrischen Spannungsversorgung (4) erzeugte elektrische Versorgungsspannung (U), mit welcher die Plasmaquelle (2) elektrisch versorgt wird, im Betrieb des Geräts (1) im Wesentlichen konstant gehalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass falls während der Überwachung des elektrischen Außenwiderstands (Ra) festgestellt wird, dass dieser einen vorbestimmten oberen Schwellwert überschreitet, der elektrische Innenwiderstand (Ri) erhöht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass falls während der Überwachung des elektrischen Außenwiderstands (Ra) festgestellt wird, dass dieser einen vorbestimmten unteren Schwellwert unterschreitet, der elektrische Innenwiderstand (Ri) reduziert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit der Oberfläche (3), die mittels des Geräts (1) im Betrieb behandelt wird, mittels wenigstens eines Feuchtigkeitssensors (5) des Geräts (1), der im Abstand zur Plasmaquelle (2) angeordnet ist, überwacht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass falls die Feuchtigkeit der Oberfläche (3) einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, einem Benutzer des Geräts (1) mittels einer dafür eingerichteten Ausgabeeinrichtung (6) des Geräts (1) eine, insbesondere akustische und/oder optische und/oder haptische, Meldung zugeführt wird, die den Benutzer vorzugsweise zu einer Vortrocknung der Oberfläche (3) vor der (weiteren) Behandlung der Oberfläche (3) mittels des Geräts (1) auffordert.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der variierbare elektrische Innenwiderstand (Ri) von dem elektrischen Energiespeicher (7) verschieden ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der variierbare elektrische Innenwiderstand (Ri) und der elektrische Energiespeicher (7) elektrisch in Reihe geschaltet mit der Plasmaquelle (2) elektrisch verbindbar oder verbunden sind.
  9. Handführbares Gerät (1) zur Behandlung einer, insbesondere kunst- oder naturtextilen oder keramischen oder kunststofflichen oder tierfederigen oder ledrigen oder gläsernen oder hölzernen oder metallenen, Oberfläche (3) mittels eines, insbesondere kalten, Plasmas,
    - mit einer Plasmaquelle (2) zur Erzeugung des Plasmas und mit einer einen elektrischen Innenwiderstand (Ri) aufweisenden elektrischen Spannungsversorgung (4), mittels welcher die Plasmaquelle (2) zur Erzeugung des Plasmas mit elektrischer Energie versorgbar ist;
    - wobei der elektrische Innenwiderstand (Ri) variierbar ausgebildet ist,
    - wobei das Gerät (1) eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung zum Variieren/Steuern des elektrischen Innenwiderstands umfasst, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet/programmiert ist.
  10. Gerät (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spannungsversorgung (4) einen im Gerät (1) integrierten, vorzugsweise wiederaufladbaren, elektrischen Energiespeicher (7) umfasst, sodass das Gerät (1) wenigstens temporär autark, insbesondere ohne Bezug einer elektrischen Versorgungsspannung von einem externen elektrischen Stromnetz, betreibbar ist.
  11. Gerät (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (1) wenigstens einen Feuchtigkeitssensor (5) aufweist, der so im Abstand zur Plasmaquelle (2) angeordnet ist, dass mittels des Feuchtigkeitssensors (5) eine Feuchtigkeit der zu behandelnden Oberfläche (3) detektierbar ist.
  12. Gerät (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei bezüglich einer Hauptvorschubrichtung (V) des Geräts (1) einander gegenüberliegende Feuchtigkeitssensoren (5) vorhanden sind, zwischen welchen je im Abstand die Plasmaquelle (2) angeordnet ist, sodass bei Vorschub des Geräts (1) entlang der Hauptvorschubrichtung (V) bewegungsbezogen der eine Feuchtigkeitssensor (5) vor und der andere Feuchtigkeitssensor (5) hinter der Plasmaquelle (2) angeordnet ist.
  13. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der variierbare elektrische Innenwiderstand (Ri) von dem elektrischen Energiespeicher (7) verschieden ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der variierbare elektrische Innenwiderstand (Ri) und der elektrische Energiespeicher (7) elektrisch in Reihe geschaltet mit der Plasmaquelle (2) elektrisch verbindbar oder verbunden sind.
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