KR20180016991A - 펄스 전계 생성용 챔버 - Google Patents

펄스 전계 생성용 챔버 Download PDF

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파 에이치 헨릭슨
퍼 릴자
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에이알씨 아로마 퓨어 에이비
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Abstract

본 발명은 PEF(펄스 전계) 챔버를 설명한 것으로, 상기 PEF 챔버(1)는, PEF 챔버(1)가 플러그인 디바이스가 되게 하는, 부착 수단(5,6)을 갖는 2개의 개방 단부들(3,4)을 구비한 튜브(2)를 포함하며, 상기 튜브(2)는 일 개방 단부(3)에서부터 타 개방 단부(4)까지의 길이(L) 및 단면이 길이(L)에 수직인, 튜브의 일측에서부터 튜브의 타측까지의 내부 폭(IW)을 갖고, 상기 튜브(2)는 튜브(2)의 길이(L)를 따라 어느 곳에 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부를 가지며, 상기 PEF 챔버(1)는 기하학적 협소부에 배치되어 있는 절연 재료의 그리드(9), 또는 상기 튜브(2)의 길이(L)를 따라 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부에 서로 대향하여 배치되어 있는 전극 유닛(7,8)을 포함한다. 본 발명의 플러그인 특징은 PEF 챔버가 1개의 부착가능하고 일회용 PEF 챔버로서 기능하게 한다.

Description

펄스 전계 생성용 챔버
본 발명은 펄스 전계 생성용 챔버에 관한 것이다.
펄스 전계 생성용 챔버를 포함하는 알려진 장치들이 있다. 일례는 미생물의 중화를 위한 장치를 개시하는 WO 2009/126084에 설명되어 있다. 장치는 펌핑가능한 매질을 펌핑하기 위한 적어도 하나의 비전도성 챔버를 포함하며, 챔버에는 제1 및 제2 전극판이 구비된다. WO 2009/126084의 설명에서, 장치의 챔버가 공급 주입 파이프 및 방출 출구 파이프에 연결된 과압 펌프일 수 있다는 것이 언급된다. 장치의 과압 펌프는 상부가 전극판들 중 하나를 형성하는 피스톤을 갖는, 피스톤 펌프일 수 있다. 이는, 전극판이 표준 펌프 디바이스에 용이하게 일체화될 수 있기 때문에 유리한 예라고 한다. 또한, WO 2009/126084에서, 본 발명은, 밀폐된 챔버 및 2개의 전극들이, 이동식 피스톤과 고정된 벽 또는 제2 이동식 피스톤 사이에 역이동으로 위치된 가요성 삽입물로서 설계되는 펌프의 사용에 의해 또한 수행될 수 있다는 것이 또한 개시되어 있다. 이러한 가능성들은 예를 들어, 주입 백 또는 일회용 카트리지와 유사한 펌프로서 개시된다.
PEF 시스템에 사용하기 위한 펌프들을 개시하는 다른 문헌들도 있다. 일례는 전계에 의해 펌핑가능한 물질의 연속적인 처리 방법 및 장치에 관한 것으로 WO 03/056941에 개시되어 있다. 용적형 펌프들이 장치의 일부일 수 있다는 것이 언급된다. 예는 로브 로터 펌프들 및 기어 펌프들이다.
본 발명의 하나의 목적은 펄스 전계 생성을 위한 개선된 챔버(이하에서 PEF 챔버라고 함)를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 PEF 챔버는 기존의 대안들과 비교할 때 여러 가지 장점들을 가지는데, 예를 들어 특히, 다른 것으로 설치 및 교체하기 쉬우며, 다른 사용자 애드-온과 함께 PEF 시스템에 통합시키기 쉽고, 이는 이하에 추가로 개시되어 있으며, PEF 챔버의 단순화된 생산을 제공한다.
상기 언급된 목적 및 설명된 장점들은 PEF(펄스 전계) 챔버에 의해 달성되고, 상기 PEF 챔버는, PEF 챔버가 플러그인 디바이스가 되게 하는, 부착 수단을 갖는 2개의 개방 단부들을 구비한 튜브를 포함하며, 상기 튜브는 일 개방 단부에서부터 타 개방 단부까지의 길이(L) 및 단면이 길이(L)에 수직인, 튜브의 일측에서부터 튜브의 타측까지의 내부 폭(IW)을 갖고, 상기 튜브는 튜브의 길이(L)를 따라 어느 곳에 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부를 가지며, 상기 PEF 챔버는 기하학적 협소부에 배치되어 있는 절연 재료의 그리드, 또는 튜브(2)의 길이(L)를 따라 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부에서 서로 대향하여 배치된 전극 유닛을 포함한다.
상기 개시된 부착부는 여러 상이한 타입일 수 있으며, 물론, 튜브의 각 개방 단부의 상이한 타입일 수 있다. 예로서, 나사형 연결부는 일회용 PEF 챔버 및 PEF 챔버가 연결되어야 하는 연결부에 사용하는 하나의 대안일 수 있다.
또한, 이하에 추가로 논의된 바와 같이, 2개 또는 그 이상의 전극 유닛이 정규 전극쌍 또는 2개의 대향하는 전극 바들을 포함할 수 있다는 것이 또한 언급될 수 있다.
매질 내의 기포 또는 가스의 위험이 제거되도록 처리중인 매질이 가압되어야 한다. WO 2009/126084 및 WO 03/056941에서, 이는 펌프의 사용에 의해 얻어진다. 그러나, 본 발명에 따르면, 이는, 대향 전극들의 위치에서 실제 PEF 챔버의 협소부를 가짐으로써 획득된다. 이는, 펌프 형태의 PEF 챔버의 필요성과 비교할 때 전체적으로 단순화된 생산 및 PEF 시스템과 같은 여러 가지 장점들을 제공하는 해결책이다. 본 발명에 따른 PEF 시스템에서의 펌프 설치는 임의의 적합한 타입일 수 있으며, 실제 PEF 유닛의 외부에 전체적으로 지지될 수 있다. 또한, 본 발명은, PEF 챔버를 교체할 필요가 있을 때, 감소된 시간 조절 시간, 및 일회용 유닛에 관련된 애드-온의 용이한 설치 및 결합의 증가된 가능성과 같은, 그 자체로 여러 가지 장점들을 갖는 일회용 유닛을 제공한다.
상기 설명에 관하여, WO 03/056941은 시스템 내에 펌프를 가지는 것에 관하여 본 발명을 지적한다는 것이 추가로 언급될 수 있다. WO 03/056941에 개시된 장치에서, 매질이 처리되어야 하는 분리된 공간은 원통 형상을 가지며, 즉, 임의의 형태의 기하학적 구조 제한(협소부)을 제공하는 것을 지적한다는 것이 추가로 제안된다. WO 2009/126084에 제시된 어떠한 형상도 없다는 것을 추가로 말할 수 있다. 다시 한번, WO 2009/126084 및 WO 03/056941 모두는 PEF 챔버들로서 펌프들을 사용하는 것에 관한 것이다.
튜브를 따라 기하학적 구조 제한(협소부)을 갖는 다른 PEF 챔버가 있다. 이는 US 6110423에 개시되어 있고, 식품에서 유기체를 비활성화하는 시스템이 개시되어 있으며, 상기 시스템은, 제1 전극; 제1 전극에 커플링되어 있는 절연체 섹션을 포함하고, 절연체 섹션은 절연체 핀치, 개구, 및 그 사이에 삽입된 전이 영역을 포함하며, 개구가 절연체 핀치보다 큰 단면적을 가지는 경우, 절연체 섹션은 절연 핀치를 통과하는 캐비티, 전이 영역, 및 개구를 포함하고, 시스템은 절연체 섹션에 커플링된 제2 전극을 또한 포함하며, 제1 전극은 절연체 핀치의 제1 측면에 배치되고, 제2 전극은 절연체 핀치의 제2 측면에 배치된다.
본 발명과 US 6110423에 개시된 시스템 사이에 여러 가지 매우 명확하고 중요한 차이점들이 있다. 먼저, 대향 전극들은 본 발명에 따른 PEF 챔버의 튜브를 따라 협소부에서 제공한다. 핀치 또는 협소부가 실제로 절연체이며, 전극이 핀치의 전후에 제공된다는 것이 매우 명확한 US6110423의 시스템에 따르면, 이는 동일하지 않다. 이는 또한 제2의 매우 중요한 차이점을 암시한다. US 6110423의 시스템에 제공된 전계는 직렬이지만, 본 발명에 따른 PEF 챔버에 제공된 전계는 평행하다. 또한, US 6110423의 핀치의 의도는 한정된 전극 표면을 제공하는 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 협소부는, 실제 PEF가 인가될 때, 관심의 압력 상승을 제공하기 위한 기하학적 구조 제한으로서 제공된다. 이러한 방향은 US 6110423에서 의도되거나 암시되지 않는다.
CN 101502304에서, 절연 중공 튜브, 2개의 원형-아크 금속 전극들 및 반도체 재료를 포함하는 고전압 펄스 전계 처리 챔버가 제공된다. 도 1로부터 주목할만한 바와 같이, 전극들은 튜브의 테이퍼부를 형성하기 위해 삽입된다. 이는 도 2에서 명확하게 보여질 수 있다. 이러한 장치에 의해, 더 작은 전극들을 사용하고, 처리되는 액체와 접촉하는 금속 표면들의 노출을 또한 감소시키는 것이 가능해야 한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 협소부는, 실제 PEF가 인가될 때 매질 내의 기포 또는 가스의 위험을 제거하기 위해 압력 상승을 제공하기 위한 기하학적 구조 제한으로서 제공된다. 이는 CN 101502304의 의도가 아니며, 제공된 장치는 필요한 압력 상승을 제공할 수 있는 것으로 보이지 않는다. 또한, 이는, CN 101502304에 따라 튜브의 테이퍼부를 형성하는 것이 전극들이며, 전극들의 단부가 테이퍼부로 들어가는 액체와 접촉한다는 것이 명확하다.
또한, US 5690978에서, 펌핑가능한 식품들의 살균 및 보존을 목적으로 하는 PEF 처리 디바이스가 제공되며, 디바이스는 적어도 2개의 전극들 및 절연체를 갖고, 식물 및 박테리아 포자 미생물의 불활성화에 특히 적합하게 되어 있는 것이라고 한다. 전극 및 절연체 유동 챔버는 관형, 원통형, 직사각형, 타원형, 및 비균일한 디자인을 포함하는 다양한 섹션의 및 단면의 기하학적 구조를 이용하는 것이라고 한다. 이는 테이퍼형 유동 챔버를 갖는, US 5690978의 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 전극들은 유동 챔버의 테이퍼부에 배치되어 있지 않다. 이는 본 발명과 명확하게 다르다. 본 발명에 따르면, 절연 재료의 그리드 또는 전극 유닛은 튜브의 길이(L)를 따라 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부에서 서로 대향하여 배치되어 있다. 상기로부터 이해되는 바와 같이, 압력 상승을 보장하기 위한 협소부를 제공하고, 여기서 실제 PEF가 PEF 챔버 내에 인가된다는 것을 보장하기 위해, 이러한 협소부 내에 그리드 또는 대향 전극들을 배치시키는 것이 본 발명의 중요한 특징이다.
도 1은 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PEF 챔버를 도시한 것이다.
도 4는 또한 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버를 도시한 것이다.
또한, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PEF 챔버를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 전극 조절식 PEF 챔버의 일부를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버에 대한 하나의 가능한 부착 장치를 도시한 것이다.
도 8은, PEF 챔버가 전극 접촉 수단을 갖는 박스 내에 배치되어 있는, 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버를 도시한 것이다.
도 9는 2개의 라운드 전극들이 기하학적 협소부에서 튜브 내에 반원형 아크 표면들을 형성하도록 배치되어 있는, 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버를 도시한 것이다.
도 10은 기하학적 협소부에 여러 개의 라운드 전극들이 구비된, 본 발명에 따른 하나의 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버를 포함하는 시스템의 회로도의 예를 도시한 것이다. 펄스(pulse; P), 전압(voltage; V), 및 펄스(V2 및 V3)의 가능한 그래프가 또한 제공된다.
본 발명의 이하의 일부 특정한 실시예들이 개시된다.
본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따르면, PEF 챔버의 튜브는 비전도성이다. 이는, 튜브가 전극에 의해 전도성이지만 절연체 부분이 핀치로서 구비되는, US 6110423과 비교할 때 추가의 차이점이다.
본 발명에 따른 튜브의 기하학적 구조 제한 또는 협소부는 상이한 형상들을 가질 수 있다. 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따르면, 기하학적 협소부는 벤츄리(venturi) 형상을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 PEF 챔버의 튜브의 기하학적 협소부는 또한 상이한 방식으로 및 상이한 수단에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따르면, 기하학적 협소부는 튜브의 대향 측면들 상에 압축에 의해 구비된다. 예로서, 이는 열 압축 수단에 의해 구비될 수 있다. 기하학적 협소부를 제공하는 다른 대안은 튜브의 재료를 밀링한 후, 밀링에 의해 달성된 홀 내에 유닛들을 결합시키는 것이다. 결합된 유닛들은 그 자체로 전극일 수 있거나, 그에 부착된 전극들을 또한 갖는, 적합한 재료의 유닛들일 수 있다. 개시된 상기를 참조하여, 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따르면, 기하학적 협소부는 하나 이상의 결합 유닛들에 의해 구비될 수 있다. 상기 언급되고, 이하에 추가로 개시된 그리드는 하나의 가능한 결합 유닛으로서 볼 수 있다.
상기 설명을 참조하여, 또한 형상을 달성하기 위해 열 압축을 가할 때, 또는 튜브 등의 재료의 밀링을 사용할 때, 기하학적 협소부의 임의의 타입의 기하학적 형태가 본 발명에 따라 가능하다는 것을 유의해야 한다. 벤츄리 형상은 단지 일례로서, 다른 가능한 형상들은 예를 들어, 한 쪽이 인입 측면이며 원뿔 형상의 협소부 바로 뒤의 규칙적 형상을 갖는 원뿔 형상으로, 기하학적 협소부가 튜브의 일측에서만 제공되며, 타측은 전체 길이에서 완전히 규칙적으로 긴 형상이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PEF 챔버는 또한 본 발명에 따른 PEF 시스템에 대한 다른 애드-온을 연다. 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따르면, 튜브의 적어도 기하학적 협소부는 절연 및/또는 압력 안정성을 얻기 위해 외부 케이싱에 포함되고, 매립되어 있다. 상기로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 협소부 섹센이 포함 및 매립될 수 있을 뿐만 아니라, 이 섹션 전후로 연장되는 부분들도 또한 포함될 수 있다. 본 발명의 상이한 실시예들 모두는 이러한 매립부에 포함될 수 있지만, 그렇지 않으면, 이러한 포함에 대한 특별한 관심은 누설의 명백한 위험이 있을 때의 실시예들이다. 이러한 누설은 물론 결코 용인할 수 없으므로, 이러한 위험이 있을 때마다, 장치는 이후, 상기에 개시된 바와 같이 매립부를 사용하거나 다른 수단에 의해, 안전한 방식으로 밀폐되어야 한다. 매립에 사용된 재료는 적합한 성형된 플라스틱 또는 고무, 예를 들어 액체 플라스틱일 수 있다. 유닛이 고전압과 함께 사용되는 것을 목적으로 하기 때문에, 절연 특성이 중요하다. 또한, 튜브와 결합된 전극 유닛 사이와 같이, 높은 위험의 누설이 있는 경우, 실제 섹션들은 예를 들어 실리콘 또는 고무 씰 등을 사용함으로써, 매립 전에 밀폐될 수 있다.
상기 개시된 바와 같이, 튜브의 기하학적 협소부는 압력 상승을 제공하기 위한 기하학적 구조 제한으로서 구비된다. 압력 상승은, 실제 PEF가 인가된 경우, 가스 버블의 형성에 대한 위험이 없다는 것을 보장하는데 중요하다. PEF는 기하학적 협소부에 서로 대향하여 배치된 전극 유닛의 사용에 의해 인가된다.
전극 유닛은 상이한 형상들을 가질 수 있다. 본 발명의 하나의 특정 실시예에 따르면, 전극 유닛은 튜브 내에 반원형 아크 표면을 형성하도록 배치된다. 예시들이 도 9 및 도 10에 도시되어 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 전극들은 라운드하고, 반원형 아크가 튜브 내에 형성되도록 배치될 수 있다. 이해되어야 하는 바와 같이, 튜브의 내부 및 외부 모두 다른 형상들이 가능하다. 튜브 내의 반원형 아크 형상은, PEF가 인가될 때 처리될 액체 또는 기판과 접촉하는 전극의 일부가 보다 균일한 전계를 제공한다는 장점을 가진다. 또한, 코너가 없는 라운드 전극들은 또한 코너 효과를 제거하는 장점들을 가진다. 코너 효과는 코너에서 증가된 열을 제공할 수 있으며, 이는 PEF가 인가될 때 전계의 분포에 영향을 준다.
또한, 본 발명의 또 다른 특정한 실시예에 따르면, 내부 폭(IW)의 거리(D2)에 걸쳐 있는 전극 유닛 사이에 제공되는 영역은, 내부 폭(IW)의 거리(D1)에 걸쳐 있는, 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부의 외부에 제공되는 영역의 50% 미만이다. 그 일례가 도 9에 추가로 도시되어 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특정한 실시예에 따르면, 여러 개의 전극 유닛은 튜브의 길이(L)를 따라 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부를 따라 서로 대향하여 배치되어 있다. 일 실시예에 따르면, 2개 또는 3개의 전극들은 튜브의 각 측면에 배치되어, 2개 또는 3개의 전극 쌍들을 함께 형성한다. 여러 개의 더 작은 전극들, 예를 들어 도 10에 도시된 더 작은 라운드 전극들의 사용에 의해, 하나의 큰 전극을 시뮬레이팅하고, 전계 폭과 동일한 팩터에 의해, 전압-전류를 증가시키지 않고 인가된 PEF의 전계의 폭을 유동 방향으로 분배시키는 것이 가능하다.
또 다른 특정 실시예에 따르면, 대향 전극 유닛들도 또한 튜브의 길이(L)를 따라 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부의 외부에 배치된다. 그 일례는 도 9에서 볼 수 있으며, 이러한 하나의 전극쌍이 튜브 내에 배치되어 있다. 이러한 전극 유닛은, 분리된 전극 쌍으로서 기하학적 협소부의 전극 유닛으로부터 멀리 떨어져 배치된 접지된 튜브 또는 전극들일 수 있다. 이는 도 9에서 볼 수 있다. 하나의 특정한 실시예에 따르면, 기하학적 협소부의 외부에 배치된 전극 유닛과, 기하학적 협소부의 내부에 배치된 전극 유닛 사이의 거리는, 기하학적 협소부에서 서로 대향하여 배치되어 있는 2개의 전극 유닛 사이의 거리의, 적어도 10배, 예를 들어 10배-30배의 범위이다.
기하학적 협소부의 외부에 구비된 전극 유닛은 PEF 챔버에 발전기(generator)의 A.C. 연결을 가능하게 한다. 이는 도 11에 추가로 도시되며, 이하에 논의된다.
다른 특정한 실시예에 따르면, PEF 챔버는 절연 재료의 그리드 및 그리드 뒤에 배치된 챔버를 포함하며, 그리드 뒤의 상기 챔버는 펌프에 연결되어 있다. 챔버는 하나 이상의 배관을 통해 펌프에 연결되어 있다. 펌프로부터, 전기 전도성 액체 또는 겔은 배관을 통해, 챔버 내로 펌핑된다. 액체 또는 겔이 챔버를 채우고, 그리드 내의 홀을 통해 처리되는 기판과 접촉한다. 챔버로 들어가는 배관은 액체 또는 겔에 펄스를 전달하는 전도성 재료이다. 이러한 장치에 의해, 처리될 기판과 접촉하는, 전도성 액체/겔을 포함하는 전극이 제공된다. 또한, 전극은, 액체 또는 겔이 연속적으로 교체됨에 따라 소모되지 않는다.
본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따르면, 기하학적 협소부는 가요성이다. 이는, 인가된 압력이 너무 높으면 기하학적 협소부를 갖는 섹션이 가요성일 수 있다는 것(확장될 수 있음)을 나타내며, 이는 기하학적 협소부의 확장이 챔버 내의 압력에 달려있다는 것을 나타낸다. 이러한 능력은 상이한 수단에 의해 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기하학적 협소부 내에 구비된 재료는 그 자체가 가요성이다. 재료의 선택은 물론 적합한 범위의 가요성을 제공하도록 선택되어야 한다. 본 발명의 또 다른 특정한 실시예에 따르면, 기하학적 협소부는 스프링 로딩되거나, 예를 들어, 균형 시스템과 같은 카운터웨이트 유닛을 포함한다. 예로서, 튜브의 기하학적 협소부의 섹션은 스프링 로딩된 클립 또는 홀더 등으로 배치될 수 있다. 일례로서, 장치는, 스프링 로딩된 클립 또는 홀더가 구비된, 보다 가요성 재료의 튜브의 조합을 포함할 수 있다는 것이 언급될 수 있다.
스프링의 결합에 의해, 실제 스프링은 튜브의 측면 상에 프레스되어 기하학적 협소부를 형성할 수 있다. 스프링은 고정 나사에 의해 설정되거나 조절될 수 있으며, 압력이 튜브 내에서 너무 높은 경우, 스프링이 들어간다. 또한, 전극들 사이의 공간을 조절하기 위해 고정 나사가 조절될 수 있다. 따라서, 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따르면, 기하학적 협소부는 조절가능하다.
상기 암시된 바와 같이, 조절 나사는 스프링 로딩되어, 압력이 높거나 더 큰 입자들이 기하학적 협소부를 통과할 때 전극들이 다시 가요성이 될 수 있다. (flex back)
언급된 바와 같이, 부착 수단은 그 자체로, 또한 서로에 대해 모두 상이한 타입일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 부착 수단 중 적어도 하나는 나사형이고, 너트 또는 플랜지이다. 그러나, 확실한 잠금을 보장할 수 있는 모든 가능한 버전들이 본 발명에 따라 가능하다는 것이 언급되어야 한다. 가스켓과 같은 씰 유닛은 또한 확실한 잠금을 보장하는데 관심이 있을 수 있다. 다른 가능한 대안으로서, 상기 개시된 것들은 PEF 챔버를 연결 튜브들에 잠금시키기 위해, 잠금 아암 등과 같은, 설치를 위한 추가적인 잠금 수단의 사용이다. 이러한 잠금 아암은 본 발명에 따른 PEF 챔버를 설치, 제거, 및 교체할 때에만 사용하기 위한 별도의 부품일 수 있다. 또한, 이러한 경우, 예를 들어, O-링 가스켓과 같은 가스켓은 PEF 챔버와, 튜브와 같은 다른 유닛 연결부 사이에 사용하기에 중요한 유닛들일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 PEF 챔버는 시스템의 일부일 수 있다. 이러한 시스템은 예를 들어, 전체적으로 교체하기가 용이한 플러그인 박스일 수 있다. 이러한 플러그인 박스는 또한 도킹 시스템에서 일회용으로 볼 수 있다.
상기 암시된 바와 같이, PEF 챔버를 포함하는 매립형 박스는 또한 본 발명에 따른 박스 시스템일 수 있다. 박스는 핀 등과 같은 연결 디바이스들을 가질 수 있으며, 박스가 적절한 위치에 설치될 때, 전기적 네트워크와 접촉하는 고정된 박스에 연결되는 것을 목적으로 한다. 따라서, 이러한 박스에는 상이한 표시 수단이 구비될 수 있다. 따라서, 하나의 특정한 실시예에 따르면, PEF 챔버는 전극 접촉 수단, 즉 연결 디바이스들, 및 "적절한 위치" 표시 수단을 갖는 박스의 일부다. 박스 시스템의 일부가 아닌, 본 발명에 따른 PEF 챔버는 예를 들어, "적절한 위치" 또는 "에러" 표시 수단과 같은 상이한 표시 수단을 여전히 가질 수 있다는 것을 유의해야 한다. 표시 수단은 상이한 타입일 수 있으며, 일례는 LED이다. 다른 예는 고정된 마더 연결 박스로부터 빛을 운반하는 플라스틱 로드 형태의 빛 도체다. 또한 다른 일반적인 경고 표시기가 완전히 가능하다.
또한 다른 표시 수단도 가능하다. 일례는 복사 방지 수단이다. 이는 바코드, 일련 번호, 사용 시간, 및 다른 생산 파라미터들 등을 포함하는, 비휘발성 메모리와 같은 상이한 대안들에 의해 달성될 수 있다. 상기 언급된 이러한 메모리는 사용 동안 호스트 전기 시스템에 의해 변경되어 만료 시간 및 최대 사용 시간 등을 예측할 수 있다.
본 발명은 많은 상이한 산업적 어플리케이션에서 사용된다. 본 발명에 따른 PEF 챔버는, PEF 기술이 관심 있는 모든 상이한 영역들에서 이용될 수 있다. 예시들은, 밸러스트 물의 처리를 위한 상이한 타입의 식료품과 같은 펌핑가능한 액체들의 처리에 있으며, 그리고, 예를 들어, 농업에서 확산되거나, 발효 또는 바이오가스 생산에서 추가로 처리되는 것이 가능하기 전의, 슬러지의 위생에 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버(1)를 도시한 것이다. PEF 챔버(1)는, PEF 챔버(1)가 플러그인 디바이스가 되게 하는, 부착 수단(5,6)을 갖는 2개의 개방 단부들(3,4)을 구비한 튜브(2)를 포함한다. 이 경우, 부착 수단은 나사형이다. 주목할만한 바와 같이, 튜브는 내부 폭(IW)이 길이(L)를 따라 감소된 기하학적 협소부를 갖는다. 이러한 기하학적 협소부에서, 2개의 대향 전극들(7,8)이 배치된다. 이러한 경우, 2개의 전극들(7,8)은, PEF 챔버 튜브(2)의 내부에 배치될 수 있으며, 튜브(2)는 협소부에서 열압축 등이 이루어진다.
도 2는 본 발명의 다른 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버(1)를 도시한 것이다. 이 경우, 협소부에 배치된 절연 재료의 그리드(9)가 있다. 그리드(9) 뒤, 펌프(11)에 연결되어 있는 챔버(10)가 있다. 이러한 장치는 배관을 통해 챔버(10) 내로 펌핑되는 전기 전도성 액체 또는 겔의 사용을 가능하게 한다. 액체 또는 겔은 챔버(10)를 채우고, 그리드(9) 내의 홀을 통해 처리되는 기판과 접촉된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PEF 챔버(1)를 도시한 것이다. 이 경우, 예를 들어, 플라스틱 벽일 수 있는, 벽과 함께 튜브(2) 내로 결합된, 2개의 전극들(7,8)이 있다. 다른 유사한 장치가 도시되어 있는 도 4에서 주목할만한 바와 같이, 외부 케이싱을 채우고, 튜브(2)를 적합한 성형 플라스틱 또는 고무, 예를 들어 액체 플라스틱으로 매립하는 것이 필요할 수 있다. 이는 점선으로 도 4에 도시되어 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PEF 챔버(1)를 도시한 것이다. 이 경우, 2개의 전극 로드들(7,8)이 기하학적 협소부에서 튜브(2) 내에 결합된다는 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 전극 조절식 PEF 챔버(1)의 일부를 도시한 것이다. 주목할만한 바와 같이, 전극(7)의 위치를 조절할 수 있고, 기하학적 협소부의 확장을 가능하게 하는, 나사가 구비된다.
도 7은 본 발명의 하나의 특정 실시예에 따른 PEF 챔버(1)의 하나의 가능한 부착 장치를 도시한 것이다. 이 경우, 장치는 플랜지 디자인의 사용에 의해 연결 배관에 의해 잠금된다. 물론, 많은 다른 타입의 잠금 장치들은 사용이 가능하다. 또한, 조임을 확보하기 위한 잠금 아암과 같은 추가 수단이 또한 제공될 수 있다.
도 8은 PEF 챔버(1)가 전극 접촉 수단을 갖는 박스 내에 배치되어 있는, 본 발명의 하나의 특정 실시예에 따른 PEF 챔버(1)를 도시한 것이다. 이러한 전극 접촉 수단은 박스의 가장 좌측에 도시되어 있다.
도 9는 2개의 라운드 전극들(E1 및 E2)이 기하학적 협소부에서 튜브 내에 반원형 아크 표면들을 형성하도록 배치된, 본 발명의 하나의 특정 실시예에 따른 PEF 챔버를 도시한 것이다. 볼 수 있는 바와 같이, 거리(D2)는 거리(D3)와 거의 동일하지만, D2에 걸쳐 있는 영역은, 일반적으로, 기하학적 협소부의 튜브 외부의 폭인, 거리 D1에 걸쳐 있는 영역의 50% 미만이다. 물론, 적합한 영역들은 처리할 액체의 유동 및 타입에 따라 달라진다.
또한, 접지된, 분리된 전극쌍(E3 1 및 E3 2)은 기하학적 협소부 및 전극들로부터 멀리 떨어져 배치되어 있다. E1와 E2 사이 내지 E3 1와 E3 2 사이의 거리는 각각 일반적으로 E1 와 E2 사이의 거리보다 일반적으로 10-30배 더 길다. 이는 전류가 기하학적 협소부에서 2개의 인근 전극들을 통해 처리하기 위해 커패시터 및 기판/액체를 먼저 통과하는 장점을 갖는다. 펄스가 종료될 때 커패시터는 충전되고, 이후 전류는 보다 먼 전극들을 통과하며, 기하학적 협소부에서 전극들 중 하나로 돌아간다. 이러한 식으로, 한 방향으로 빠른 짧은 펄스 및 커패시터를 방전하는 대향 방향으로 더 긴 펄스가 제공된다.
도 10은 여러 개의 라운드 전극들(E2,1, E2,2, E2,3)이 기하학적 협소부에 구비되는, 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 PEF 챔버를 도시한 것이다. 이러한 해결책은 또한 도 9에 도시된 예시에서 대안으로서 포함시키는 것이 가능하고, 또한 기하학적 협소부의 외부에 접지된 전극들이 배치된다.
도 9에 도시된 접지된 전극들은 PEF 챔버의 발전기에 A.C. 연결을 가능하게 한다. 이러한 전극쌍 (E3 1 및 E3 2)의 사용에 의해, A.C. 연결이 도 11에 예로서 도시된 것으로 사용될 수 있다. A.C. 연결은, 커패시터가 충전됨에 따라 바이폴라 펄스가 형성되도록,에너지 소비가 감소된다는 장점을 갖는다.
도 11의 추가 설명으로서, 전극들(E1 및 E2)은 PEF 챔버의 기하학적 협소부에 배치된다. 이들은 커패시터(C1)를 통하여 펄스 공급원(HV)에 연결된다. 펄스(P)가 인가될 때 C1은 충전되고, 펄스(P)가 종료될 때 전압(V)이 커패시터(C1)에 위치되게 한다. 동시에, 펄스(V2)는 전극들(E1 및 E2) 사이에 나타난다. 커패시터(C1)가 제3 전극(E3)을 통해 전극(E2)으로 방전되어, E3와 E2 사이에 펄스(V3)가 되게 하도록, 선택적 저항기(R1)가 시스템 내에 배치될 수 있다. 전극(E2)과 처리할 기판 또는 액체 사이의 전류는 2개의 방향을 가질 것이다. 이는 전극에서 재료 손실을 감소시키고, 기판 또는 액체의 양호한 처리를 만든다.
상기한 바와 같이, 전극(E3)은 별도의 분리된 전극일 수 있으나, 실제로, 전도성 재료의 튜브가 사용된 경우 설치의 일부일 수 있다. 이러한 경우, "가상 부유식 접지"를 갖는 부유식 발전기는 설치에 사용하기에 적합하다.

Claims (17)

  1. PEF(펄스 전계) 챔버(1)로서,
    상기 PEF 챔버(1)는, PEF 챔버(1)가 플러그인 디바이스가 되게 하는, 부착 수단(5,6)을 갖는 2개의 개방 단부들(3,4)을 구비한 튜브(2)를 포함하며, 상기 튜브(2)는 일 개방 단부(3)에서부터 타 개방 단부(4)까지의 길이(L) 및 단면이 길이(L)에 수직인, 튜브의 일측에서부터 튜브의 타측까지의 내부 폭(IW)을 갖고, 상기 튜브(2)는 튜브(2)의 길이(L)를 따라 어느 곳에 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부를 가지며, 상기 PEF 챔버(1)는 기하학적 협소부에 배치되어 있는 절연 재료의 그리드(9) 또는 튜브(2)의 길이(L)를 따라 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부에 서로 대향하여 배치되어 있는 전극 유닛들(7,8)을 포함하는, PEF 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PEF 챔버(1)의 튜브(2)는 비전도성인, PEF 챔버(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기하학적 협소부는 벤츄리 형상을 갖는, PEF 챔버(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기하학적 협소부는 튜브(2)의 대향 측면들 상에 압축에 의해 구비되는, PEF 챔버(1).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기하학적 협소부는 하나 이상의 결합 유닛에 의해 구비되는, PEF 챔버(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브(2)의 적어도 기하학적 협소부는 절연 및/또는 압력 안정성을 얻기 위해 외부 케이싱에 포함되고 매립되어 있는, PEF 챔버(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브(2)의 기하학적 협소부는 압력 상승을 제공하기 위한 기하학적 구조 제한으로서 제공되는, PEF 챔버(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 유닛(7,8)은 튜브(2) 내에 반원형 아크 표면을 형성하도록 배치된, PEF 챔버(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부 폭(IW)의 거리(D2)에 걸쳐 있는, 전극 유닛(7,8) 사이에 제공되는 영역은, 내부 폭(IW)의 거리(D1)에 걸쳐 있는, 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부의 외부에 제공되는 영역의 50% 미만인, PEF 챔버(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여러 전극 유닛들(7,8)은 튜브(2)의 길이(L)를 따라 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부를 따라 서로 대향하여 배치되어 있는, PEF 챔버(1).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    대향 전극 유닛들은 또한 상기 튜브(2)의 길이(L)를 따라 내부 폭(IW)의 기하학적 협소부의 외부를 따라 배치된, PEF 챔버(1).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기하학적 협소부의 외부에 배치된 전극 유닛과, 상기 기하학적 협소부의 내부에 배치된 전극 유닛(7,8) 사이의 거리는, 기하학적 협소부에서 서로 대향하여 배치되어 있는 2개의 전극 유닛들(7,8) 사이의 거리의 적어도 10배인, PEF 챔버(1).
  13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 PEF 챔버(1)는 절연 재료의 그리드(9) 및 상기 그리드(9) 뒤에 배치된 챔버(10)를 포함하고, 상기 그리드 뒤의 상기 챔버(10)는 펌프(11)에 연결되어 있는, PEF 챔버(1).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기하학적 협소부는 가요성인, PEF 챔버(1).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기하학적 협소부는 조절가능한, PEF 챔버(1).
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부착 수단(5,6) 중 적어도 하나는 나사형이고, 너트 또는 플랜지인, PEF 챔버(1).
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 PEF 챔버(1)는 전극 접촉 수단 및 "적절한 위치" 표시 수단, "에러" 표시 수단 및/또는 메모리 수단을 갖는 박스의 일부인, PEF 챔버(1).
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