KR20220024224A - 플라즈마 처리 - Google Patents

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KR20220024224A
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gas
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펠리페 이자
알렉산더 알 피 라이트
알렉산더 에이치 쇼
길버트 샤마
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로프보로우 유니버시티
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Abstract

보이드(13)를 정의하는 하우징; 보이드와 연통하는 이온화된 가스 플라즈마의 소스(14); 및 보이드의 내용물을 교반하도록 배치된 교반 장치(12)를 포함하는 플라즈마 처리 장치. 플라즈마는 전형적으로 보이드 내의 주변 공기로부터 주변 압력에서 생성될 수 있다. 장치는 특히, 시드, 과립상 물질, 플라스틱 비드 등과 같은 작은 성분을 많이 포함하는 물질의 처리에 사용될 수 있다.

Description

플라즈마 처리
본 발명은 전형적으로 물질 및 일 실시예에서 시드(seed)의 플라즈마 처리를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
다양한 시드가 바이러스, 박테리아, 진균(fungi)으로부터의 감염의 대상이 될 수 있다고 알려져 있다. 그 대표적인 것이 Pastinaca sativa (parsnip) 시드로, 다른 진균류 중에서, Itersonilia pastinaceae에 의해 감염될 수 있다. 이러한 감염을 처리할 수 있는 것이 바람직하다. 전형적으로, 현재, 이러한 시드들은 번거롭고, 종종 비효과적이며, 이후에 시드들의 건조를 필요로 하는 온수에 침지되거나, 또는, 고온 (예를 들어, 증기-기반 프로세스) 또는, 가혹한 화학적 처리로 처리되며, 이들 모두는 바람직하지 않다.
보다 일반적으로, 다양한 물질이 처리될 수 있는 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 다음을 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다:
Figure pct00001
보이드를 정의하는 하우징;
Figure pct00002
보이드와 연통하는 이온화된 가스 플라즈마의 소스; 및
Figure pct00003
보이드의 내용물을 교반하도록 배열된 교반 장치.
따라서, 교반 장치는 보이드의 내용물이 그러한 내용물을 처리하기 위해 소스에 의해 생성된 이온화된 가스 플라즈마로부터 생성된 반응성 종에서 교반되도록 할 수 있다. 이는 특히, 시드, 과립상 물질, 플라스틱 비드 등과 같은 작은 성분을 많이 포함하는 물질의 처리에 유용하다. 물질은 바이오매스, 폐수, 우유(살균용), 또는 오염물질에 의해 오염된 물 또는 다른 물질을 포함할 수 있다.
이온화된 가스 플라즈마로부터 생성된 반응성 종들은 이러한 물질들을 처리하기 위해 사용될 수 있으며, 이온화된 가스 플라즈마로부터 생성된 반응성 종들은 물질이 교반되지 않은 경우, 또는 보이드와 연통하는 소스가 없는 경우보다 더 많은 물질에 도달한다.
시드의 예에서, 본 발명자들은 장치가 시드의 소독을 위해, 특히 시드 상의 박테리아, 진균 또는 진균 포자를 사멸시키기 위해 사용될 수 있음을 인식하였다. 시드의 발아를 촉진하는 데에도 사용될 수 있다.
소스는 보이드 내에 있을 수 있고; 대안적으로, 이온화된 가스 플라즈마에 대한 및/또는 이온화된 가스 플라즈마로부터 생성된 반응성 종들에 대한 도관을 통해 보이드와 연통할 수 있다.
교반 장치는 적어도 하나의 회전 벽을 포함하는 하우징의 일부를 포함할 수 있다. 각각의 회전 벽은 소스 주위에서 회전하도록 배열될 수 있다.
장치는 소스 주위에서 각각의 회전 벽을 회전시키도록 배열된 구동 수단을 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 회전 벽은 전술한 교반을 유발하도록, 소스에 대한 회전을 위해 구동될 수 있다. 전형적으로, 구동 수단은 전기 모터와 같은 모터를 포함할 것이다. 구동 수단은 또한 모터의 회전자의 회전 운동을 각각의 회전 벽에 전달하도록 배열된 구동 벨트 또는 구동 기어와 같은 전달 부재를 포함할 수 있다.
전형적으로, 벽들은 소스에 대해 고정되는 적어도 하나의 고정된 벽을 포함할 것이다. 적어도 하나의 회전벽은 두 개의 단부를 갖는 튜브를 형성할 수 있고, 각각의 단부에는 고정벽이 있을 수 있다. 전형적으로, 적어도 하나의 회전 벽은 실린더를 형성하고, 각각의 단부에는 원형 형상의 고정 벽이 존재한다. 장치는 각각의 단부에서 베어링을 포함할 수 있고, 각각의 회전 벽은 그 단부에서 고정 벽 상에 장착된다.
장치는 보이드의 외부로부터 소스로 전력를 전달하기 위한 전력 도관을 구비할 수 있다. 전형적으로, 도관은 고정 벽, 전형적으로 단부에서의 고정 벽을 통과하는 전기 연결부를 포함할 수 있다. 따라서, 도관은 드럼이 회전하는 동안 제 위치에 고정될 수 있다(이는 전기 연결을 다룰 때 편리하다).
장치는, 전형적으로 전력 도관을 통해 소스와 전기적으로 연통하는 소스용 전력 공급부를 포함할 수 있다.
교반 장치는 드럼 내의 물질을 교반하기 위한 적어도 하나의 배플을 포함할 수 있다. 전형적으로, 각각의 배플은 각각의 회전 벽이 회전하는 축을 중심으로 나선의 적어도 일부를 형성할 것이다. 대안적으로, 각각의 배플은 직선일 수 있고, 잠재적으로 서로 평행한 복수의 배플들이 존재할 수 있다.
장치는 가스가 보이드 내로 도입될 수 있는 가스 도관을 구비할 수 있다. 장치는 또한 가스가 보이드로부터 배기될 수 있는 가스 배기 도관을 구비할 수 있다. 이와 같이, 대기 공기, 건조 공기 또는 아르곤/산소 혼합물과 같은 가스가 보이드 내의 물질 위로 통과될 수 있으며, 이는 물질의 처리에 추가될 수 있다. 가스는 보이드 내의 공기 또는 가스의 습도를 증가시킬 수 있는 수증기를 포함할 수 있다.
장치는 보이드 내에 가시 또는 자외선 방사선을 제공하도록 배열된 가시 또는 자외선 방사선의 소스를 구비할 수 있다. 따라서, 보이드 내의 물질을 처리하기 위해 광 또는 자외선 방사선이 추가로 사용될 수 있다.
소스는 대기 공기로부터 이온화된 가스 플라즈마를 생성하도록 배열될 수 있다. 이는 풍부하며, 반응성 종을 형성하기 위한 전구체로서 산소 및 질소 가스 둘 다의 유용한 소스이다. 헬륨/산소 및 아르곤/산소 혼합물과 같은 가스 혼합물을 포함하는 다른 산소 및 질소 또한 사용될 수 있다. 이러한 경우들에서, 장치는, 전형적으로 재사용가능한 또는 단일 사용 가스 캐니스터들로부터, 이온화된 가스 플라즈마 소스에 가스 혼합물을 전달하기 위한 전달 수단을 포함할 수 있다.
장치는 보이드와 연통하는 물의 소소를 포함할 수 있다. 전형적으로, 물의 소스는 보이드에 물을 전달하도록 배열될 것이다. 물의 소스는 물의 흐름이 제어될 수 있는 밸브를 포함할 수 있다.
물의 소스는 플라즈마 활성화된 물의 소스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 보이드 내로 도입된 물은 이온화된 가스 플라즈마로부터 생성된 반응성 종들의 작용에 의해 플라즈마 활성화된 물로 변환될 수 있다.
소스는 적어도 2개의 전극을 포함할 수 있다. 각각의 전극은 길이를 갖는 세장형일 수 있다. 전극들은 쌍들을 형성할 수 있고; 2개의 전극들은 단일 쌍이 될 것이다. 전극들의 길이는 평행하지 않고, 전극들은 이격되도록, 전극들의 각각의 쌍은 스큐(skew)되도록 위치될 수 있다. 전극들의 각각의 쌍은 각각의 쌍의 다른 전극이 가장 가까이 오는 각각의 전극의 길이를 따라 지점들 사이 및 그 주위의 교차 구역을 형성할 것이다. 소스는 전극들 사이에 전압을 인가하도록 배열된 전압 소스를 더 포함할 수 있다. 이 전압이 인가될 때, 이온화된 가스 플라즈마는 교차 구역에서 생성될 것이다. 전극들 사이의 최소 거리는 10 마이크로미터와 30 밀리미터 사이, 전형적으로 0.5 mm와 1.5 mm 사이일 수 있다.
각각의 전극은 유리 튜브 또는 세라믹 코팅과 같은 캡슐화 유전체 실드에 의해 둘러싸인 금속 부재를 포함할 수 있다. 이는 인가된 전압을 빠르게 펄싱함으로써 달성될 수 있지만 방전 전류를 제한한다.
전형적으로, 전력 공급부로부터 플라즈마를 발생시키기 위해 인가되는 전압은 적어도 0.1 또는 0.5 킬로볼트(kV), 1 kV, 5 kV, 10 kV, 20 kV 또는 40 kV일 것이다. 전압은 주파수를 갖는 교류 전압일 수 있다. 주파수는 50 Hz와 2.45 GHz 사이일 수 있고, 전압은, 전압이 주파수에서 변하는 교류 플라즈마-온 기간들 및 전압이 변하지 않고 전형적으로 0일 플라즈마-오프 기간들을 포함하도록 변조될 수 있다. 이는 처리된 물질의 가열을 최소화하고 전력 소비를 감소시킬 수 있다. 대안적으로, 전압은 0.1 나노초와 1000 밀리초 사이의 펄스 폭 지속기간을 갖는 펄스들로서 인가될 수 있다.
전형적으로, 전력 공급부는 메인스, 저전압 DC 공급부 (예를 들어, USB 충전기), 발전기, 또는 배터리로부터 플라즈마를 발생시키기 위해 전력을 인출하도록 배열될 것이다.
전형적으로, 장치는 실온 및 압력에서 이온화된 가스 플라즈마를 생성하도록 작동 가능할 것이지만; 이온화된 가스 플라즈마가 형성되는 가스의 온도로 0과 50°C 사이, 전형적으로 10와 40°C 사이, 잠재적으로 15와 30°C 사이, 및 1 대기 ± 0.2 atm, 0.1 atm, 0.05 atm 또는 0.01 atm에서 작동 가능할 수 있다. 소스는, 주변 공기를 제 1 가열, 냉각, 가압 및/또는 감압하지 않고, 이온화된 가스 플라즈마 소스를 둘러싸는 주변 공기로부터 형성된 반응성 종을 제공할 수도 있다.
반응성 종은 오존을 포함할 수 있다. 반응성 종은 추가적으로 또는 대안적으로 산화질소(NO), 과산화수소(H2O2), 히드록실 라디칼(OH), 히드론 이온(H+), 질산염 이온(NO3 -), 아질산염 이온(NO2 -) 및 산소 원자(O) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태에 따른 장치의 보이드 내에 물질을 배치하는 단계, 및 이어서 이온화된 가스 플라즈마의 소스가 보이드 내에서 이온화된 가스 플라즈마를 생성하게 하면서 또한 각각의 회전 벽이 소스 주위로 회전하게 하는 단계를 포함하는, 물질을 처리하는 방법이 제공된다.
따라서, 이 양태는 제1 양태의 장치가 물질을 처리하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 설명한다. 전형적으로, 이온화된 가스 플라즈마는 보이드 내에 축적될 반응성 종을 생성할 것이고, 이를 통해 물질이 회전 벽들의 작용에 의해 텀블링될 것이다.
이온화된 가스 플라즈마로부터 생성된 반응성 종들은 물질을 처리하기 위해 사용될 수 있고, 이온화된 가스 플라즈마로부터 생성된 반응성 종들은, 벽들이 물질을 텀블링하기 위해 회전하지 않은 경우, 또는 소스가 보이드 내에 있지 않은 경우보다 더 많은 물질에 도달한다.
이는 특히 물질이 작은 성분을 많이 포함하는 경우에 유용하며; 이러한 물질은 시드, 과립형 물질, 플라스틱 비드 등을 포함할 수 있다. 물질은 바이오매스, 폐수, 우유(살균용), 또는 오염물질에 의해 오염된 물 또는 다른 물질을 포함할 수 있다.
시드의 예에서, 본 발명자들은 방법이 시드의 소독을 위해, 특히 시드 상의 박테리아, 진균 또는 진균 포자를 사멸시키기 위해 사용될 수 있음을 인식하였다. 시드의 발아를 촉진하는 데에도 사용될 수 있다.
본 방법은 구동 수단을 사용하여 소스 주위의 회전 벽들을 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법은 가스 도관을 통해 보이드 내로 가스를 도입하는 단계, 및 선택적으로 가스 배기 도관을 통해 가스를 배기하는 단계를 포함할 수 있다. 가스는 대기 공기, 건조 공기 또는 아르곤/산소 혼합물을 포함할 수 있다. 이와 같이, 가스는 보이드 내의 물질 위로 통과될 수 있고, 이는 물질의 처리에 추가될 수 있다. 가스는 보이드 내의 공기 또는 가스의 습도를 증가시킬 수 있는 수증기를 포함할 수 있다.
본 방법은 물질을 가시 또는 자외선 방사선으로 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
전형적으로, 이온화된 가스 플라즈마는 실온 및 압력에서; 즉 이온화된 가스 플라즈마가 형성되는 공기의 온도가 0과 50°C 사이, 및 1 대기 ± 0.2 atm, 0.1 atm, 0.05 atm 또는 0.01 atm에서 주변 공기로부터 생성될 것이다. 이온화된 가스 플라즈마는, 주변 공기를 제1 가열, 냉각, 가압 및/또는 감압하지 않고, 이온화된 가스 플라즈마 소스를 둘러싸는 주변 공기 내에 형성될 수도 있다.
반응성 종은 오존을 포함할 수 있다. 반응성 종은 추가적으로 또는 대안적으로 산화질소(NO), 과산화수소(H2O2), 히드록실 라디칼(OH), 히드론 이온(H+), 질산염 이온(NO3 -), 아질산염 이온(NO2 -) 및 산소 원자(O) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 장치의 부분 사시도를 도시한다.
도 3은 도 1의 장치의 높이를 도시한다.
도 4는 도 1의 장치의 전극의 평면도를 도시한다.
도 5는 도 4의 전극의 측면 단면을 도시한다.
도 6은 도 1의 장치의 진균 사멸 특성을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 7은 도 1의 장치가 시드의 발아에 미치는 영향을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 8 내지 12는 도 1의 장치의 전극들의 대안적인 실시예들을 도시한다, 및
도 13은 본 발명의 제7 양태에 따른 장치를 개략적으로 도시한다.
첨부된 도면의 도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반응기 형태의 장치(1)를 나타낸 것이다. 장치(1)는 장치의 대향 단부들에 2개의 고정된 디스크형 단부 벽들(11)이 장착되는 베이스(10)를 포함한다.
단부 벽(11)을 분리하는 것은 회전 가능한 원통형 벽(12)이다. 이는 고정 단부 벽(11)에 대해 형성되는 원통의 축을 중심으로 회전할 수 있다. 이 실시예에서 단일 원통형 회전 벽(12)이 제공되지만, 단일 회전 벽이 존재할 필요는 없고, 원통형일 필요도 없고 - 예를 들어, 각각의 면에 대해 하나씩, 6개의 벽으로 구성된 육각형과 같은 임의의 각형 형상이 사용될 수 있다.
고정 단부 벽(11) 및 회전 가능한 원통형 벽(12)은 보이드(13)를 정의한다. 이 보이드 내에는 이온화된 가스 플라즈마(14)의 소스가 제공된다. 소스(14)는 고정 단부벽(11)에 장착되어 회전가능한 벽(12)이 그 주위에서 자유롭게 회전할 수 있게 한다.
소스(14)는 두 세트의 전극(15)을 포함한다. 전극(15)의 하나의 세트가 첨부 도면의 도4 및 도5에 도시되어 있다. 전극들(15)의 각각의 세트는 하나의 고정된 벽(11)을 통해 전기 연결부들(16)을 통해 전력 공급부(8)의 출력단에 연결되는 한 쌍의 전극들(5)을 포함한다. 각각의 전극(5)은 유전체 튜브(6)에 의해 둘러싸인 중앙 도선(7)을 포함한다. 와이어(7)는 전형적으로 금속성이지만, 흑연, 스테인레스강, 구리, 전도성 액체 또는 물, 또는 임의의 다른 적합한 전도체를 포함할 수 있고; 유전체는 전형적으로 보로실리케이트 유리이지만, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 다른 플라스틱, 세라믹, 알루미나, 마코르(RTM) 또는 다른 기계가공가능한 유리-세라믹 혼합물, 강화 유리 섬유 또는 석영, 또는 임의의 다른 적합한 유전체를 포함할 수 있다.
두 개의 전극(5)은 그 길이가 공통면에 평행하도록 제공된다. 그러나, 전극들(5)은 비평행하지만 서로 스큐되어 있고, 수직으로 서로 이격되어 있다는 점에서 서로 기울어지며; 평면도(첨부 도면들의 도4에 도시된 바와 같이)에서, 이들은 이들이 교차하는 곳에서 단지 작은 갭(1 mm)을 갖는 X-형상을 형성한다.
전력 공급부(8)는 2개의 전극(5) 사이에서 전압을 제공하도록 배열된다. 전형적으로, 전압은 약 30 kHz의 주파수에서 약 20 킬로볼트(kV) 피크 내지 피크의 사인파 여기파일 것이다. 신호는 5% 듀티 사이클을 갖는 펄스들을 포함하도록 변조될 수 있다 (따라서, 각각의 사이클은 20 kV 사인파 신호를 포함하는 전압과 본질적으로 제로 전압에서 다른 95%를 갖는 사이클의 5%를 포함할 것이다).
이 전압이 전극들 사이에 인가될 때, 이온화된 가스 플라즈마(9)는 로컬 온도 및 압력에서 주변 공기로부터 전극들(5)이 교차하는 영역에 형성된다. 이어서, 이러한 이온화된 가스 플라즈마(9)는 산화질소(NO), 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 히드록실 라디칼(OH), 히드론 이온(H+), 질산염 이온(NO3 -), 아질산염 이온(NO2 -) 및 산소 원자(O)와 같은 공기로부터 반응성 종을 생성한다. 이온화된 가스 플라즈마는 또한 자외선(UV) 방사선을 발생시킬 수 있다. 이러한 반응성 종(9)은 보이드(13) 전체에 걸쳐 확산한다.
구동 벨트(21)에 의해 회전 가능한 벽(12)을 그 축을 중심으로 회전시키도록 배열되는 전기 모터(20)가 구비된다. 이와 같이, 회전 벽은 보이드(13)의 내용물을 위해 교반 장치를 제공한다.
하나의 고정벽(11)에는 가스 유입구(22)가 구비되고, 다른 하나의 고정벽(11)에는 가스 배출구(23)가 구비된다. 이와 같이, 가습 공기와 같은 가스가 보이드(13)의 일 단부에서 도입되고, 보이드 내의 물질 위로 통과되고, 다른 단부에서 배기될 수 있다.
이와 같이, 사용 시에, 반응성 종들은 소스(14)에 의해 생성된 플라즈마에 의해 생성된다. 이것들은 보이드 전체에 확산되어 있다. 물질 - 많은 작은 부분 또는 액체로 구성된 특정 물질 - 이 반응성 종과 반응하기 위해 반응성 종을 통해 텀블링될 것이다. 이러한 텀블링 효과는 회전 가능한 벽(12)의 내부 벽 상의 선형 또는 나선형 배플의 사용에 의해 증가될 수 있다.
이는 특히, 시드, 과립상 물질, 플라스틱 비드 등과 같은 작은 성분을 많이 포함하는 물질의 처리에 유용하다. 물질은 바이오매스, 폐수, 우유(살균용), 또는 오염물질에 의해 오염된 물 또는 다른 물질을 포함할 수 있다.
시드의 특정 예에서, 본 발명자들은 이것이 시드의 진균 감염을 사멸시키는 효과를 가질 수 있다는 것을 발견했다. 첨부된 도면의 도6은 parsnip 시드(Pastinaca sativa)에 대한 장치(1)의 사용 효과를 나타낸다. 시드는 Itersonilia로 오염되었다. 시드를 반응기에 배치하고, 장치를 도 6의 그래프에 나타낸 바와 같이 0과 10 사이의 시간 동안 활성화시켰다. 그 후, 각 처리 시간으로부터의 100개의 시드를 클로람페니콜과 함께 한천(agar)에 놓고, 3일 후 진균 성장에 대해 모니터링하였다.
도6은 그 시간 이후 무증식된 시드의 비율을 보여준다. 장치의 사용을 증가시키는 것은 진균 감염이 없는 시드의 비율을 증가시킨다는 것을 알 수 있고, 따라서 장치가 시드 상에서 이 진균을 사멸시키는데 유용할 수 있다는 것을 나타낸다. 오차 막대는 실험이 실행된 3회 사이의 가변성을 보여준다.
첨부된 도면의 도 7은 반응기가 발아율에 미치는 영향을 보여준다. 도6에서와 동일한 실험을 수행하였고, 처리 당 100개의 시드를 페트리 접시의 습한 여과지 상에 두었다. 접시를 파라필름에 싸고, 일정한 광을 갖는 일정한 24°C 인큐베이터에서 인큐베이션하였다. 도7은 21일 후에 발아된(테스타의 파열 및 라드클의 출현) 시드의 비율을 보여준다.
도7에서 볼 수 있는 바와 같이, 발아율은 실질적으로 감소하지 않았으며, 실제로 6시간 이상의 노출 시간 동안 발아율은 증가하였다.
전극들의 대안적인 실시예들이 첨부된 도면들의 도8 내지 도15에 도시되어 있다. 이들은 일반적으로 위에 도시된 전극들(15) 대신에 사용될 수 있다. 유전체 및 전극 물질은 제1 실시예에 대해 위에서 제안된 바와 같을 수 있다.
도 8에 도시된 본 발명의 제2 실시예에서, 유전체 접시(26)가 보이드(13) 내에 장착되어 사용된다. 유전체 접시의 상부 표면에는 두 개의 캡슐화된 병렬 전극(25)이 장착되며, 와이어(34)는 전압의 인가를 위한 전력 공급부(미도시)로 이어진다. 전극(25)은 수지 절연체(33)에 의해 지지된다.
이 실시예에서, 전압의 인가는 이온화된 가스 플라즈마가 유전체 접사(26)의 하부 표면 상에, 웰(23) 위에 형성되게 할 것이다. 플라즈마 내에서 생성된 반응성 종들은 이어서 보이드(13) 내로 외측으로 확산될 것이다.
첨부한 도면의 도9에 도시된 본 발명의 제3 실시예에서, 제2 실시예에 대하여 참조도를 20으로 상승되었다. 이 실시예에서, 유전체(46)에 의해 둘러싸인 (미도시된 전력 공급부에 연결하기 위한 와이어(54)를 갖는) 중심 금속 로드(47)를 각각 포함하는 2개의 전극(45)이 있다. 전극들(45)의 단부들은 인접하고; 전극들(45) 사이에 전압의 인가 시에, 플라즈마(49)는 전극들(45)의 단부들 사이에 형성될 것이고, 플라즈마 내에서 생성된 반응성 종들은 보이드(13) 내로 외측으로 확산한다.
첨부한 도면의 도 10에 도시된 본 발명의 제4 실시예에서는 제2 실시예에 대하여 참조도를 40으로 상승되었다. 이 실시예에서, 유전체 접시(26)에 의해 종단되는 (미도시된 전력 공급부에 연결하기 위한 와이어(74)를 갖는) 단일 전극(63)이 존재한다. 보이드(13) 내의 다른 곳에 전극이 더 제공된다. 전극들 사이에 전압을 인가하면, 플라즈마(69)는 전극(63) 아래의 유전체 접시(26) 아래에 형성될 것이고, 플라즈마 내에서 생성된 반응성 종들은 보이드(13) 내로 외측으로 확산한다.
첨부한 도면의 도 11에 도시된 본 발명의 제5 실시예에서는 제2 실시예에 대하여 참조도를 60으로 상승되었다. 이 실시예에서, 웰(82)은 수성 용매(91)를 포함하고, 그의 하부면이 다공성 막(96)을 갖는다. 전극들(85)은 아래에 배치되고, 그들의 단부들은 최상부에 배치된다. 각각의 전극(85)은 유전체 도가니에 의해 둘러싸인 중심 금속(등) 로드(87)를 포함한다. 공기는 수성 용매 내에 기포(97)를 형성하기 위해 다공성 막을 통해 전극 주위로 상향 통과된다.
전극(85) 및 다공성 막(96)의 단부에 인접한 플라즈마(89)를 형성하기 위해, 수성 용매는 제5 실시예에서와 같이 다른 전극으로서 사용될 수 있거나(와이어가 전도성 수성 용매(91) 내에 배치되도록) 또는 다공성 막은 전도성이고 전극으로 사용될 수 있다. 한편으로는 막(96) 또는 수성 용매(91)와 다른 한편으로는 전극(85) 사이에 전압을 인가하면 플라즈마가 다공성 막(96)의 밑면에 인접하여 형성되고 기류(98)로 쓸려 올라가 기포(97)를 형성할 것이다. 이온화된 가스 플라즈마 내에서 생성된 반응성 종을 포함하는 기포(97)의 내용물은, 이어서 수성 용매(91) 내에 용해되어 플라즈마 활성화된 물을 형성할 것이고, 및/또는 물 바깥으로 보이드(13) 내로 진화할 것이다.
첨부한 도면의 도 12에 도시된 본 발명의 제6 실시예에서, 제2 실시예에 대하여 참조도를 80으로 상승되었다. 이 실시예에서, 유전체 시트(106)는 두 세트의 전극들(105a, 105b); 유전체 시트의 상부 측 상의 단일 평면 전극(105a) 및 하부 측 상의 복수의 패치 또는 세장형 전극들(105b)을 분리한다. 전극들(105a, 105b) 사이에 전압 인가에서, 플라즈마(109)는 유전체 접시(106)의 하부측 상의 전극들(105b) 주위에 형성될 것이고, 플라즈마 내에서 생성된 반응성 종들은 보이드 내로 외측으로 확산한다.
첨부 도면의 도 13에 도시된 본 발명의 제7 장치에서, 보이드(150)는 그와 관련된 진동기, 진탕기 등과 같은 교반기(152)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 보이드는 처리될 시드 또는 다른 미립자 물질과 같은 물질을 함유할 수 있다.
플라즈마 생성기(154)는 도관(156) (예를 들어, 파이프)을 통해 보이드(150)에 연결된다. 이와 같이, 플라즈마 생성기(154)는 주변 공기로부터 이온화된 가스 플라즈마를 생성하고 그 플라즈마를, 보다 바람직하게는, 공기 내의 이온화된 가스 플라즈마 작용으로부터 형성된 반응성 종을, 물질의 처리를 위해 도관(156)을 통해 보이드 내로 전달한다.
장치는 플라즈마 활성수(PAW)의 소스(158)를 더 포함한다. 이는 이어서 보이드 내로 통과되어 반응성 종에 의해 작용되는, 단순한 물일 수 있고, 또는 (예를 들어, 이온화된 가스 플라즈마의 또 다른 소스의 사용에 의해) 이미 그러한 반응성 종들이 그 안에 용해된 물을 함유할 수 있다.
보이드(150) 내의 적어도 하나의 반응성 종들의 농도를 결정하기 위해 공기 샘플링 유닛(160)이 제공되며; 샘플링된 공기는 보이드(150)로 복귀되거나 다른 곳에서 배기될 수 있다. 이어서, 샘플링 유닛(160)은 얼마나 많은 플라즈마가 생성되고 그에 따라 많은 반응성 종들이 생산되는지를 제어하기 위해 플라즈마 소스(154)에 대한 전력 공급부 유닛(PSU)(112)을 제어할 수 있다. 이는 폐쇄-루프 제어의 시스템을 형성할 수 있다.

Claims (24)

  1. 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    Figure pct00004
    보이드를 정의하는 하우징;
    Figure pct00005
    상기 보이드와 연통하는 이온화된 가스 플라즈마의 소스; 및
    Figure pct00006
    상기 보이드의 내용물을 교반하도록 배열된 교반 장치를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 교반 장치는 적어도 하나의 회전 벽을 포함하는 벽을 포함하는 상기 하우징의 일부를 포함하는, 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 이온화된 가스 플라즈마의 상기 소스는 상기 보이드 내에 있는, 장치.
  4. 제 2항을 인용하는 제3항에 있어서, 각각의 회전 벽은 상기 소스 주위에서 회전하도록 배열되는, 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 소스 주위에서 각각의 회전 벽을 회전시키도록 배열된 구동 수단을 포함하는, 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 벽들은 상기 소스에 대해 고정되는 적어도 하나의 고정된 벽을 포함하는, 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 보이드의 외부로부터 상기 소스로 전력을 전달하기 위한 전력 도관이 제공되며, 고정된 벽을 통과하는 전기 연결부를 포함하는, 장치.
  8. 임의의 선행하는 항에 있어서, 상기 소스와 전기적으로 연통하는, 상기 소스용 전력 공급부를 포함하는, 장치.
  9. 임의의 선행하는 항에 있어서, 상기 교반 장치는 상기 보이드 내에서 이동, 전형적으로 회전하도록 배열된 적어도 하나의 배플을 포함하는, 장치.
  10. 임의의 선행하는 항에 있어서, 가스가 상기 보이드 내로 도입될 수 있는 가스 도관, 및 선택적으로 상기 가스가 상기 보이드로부터 배기될 수 있는 가스 배기 도관이 제공되는, 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 보이드 내에 가시 또는 자외선 방사선을 제공하도록 배열된, 상기 가시 또는 자외선 방사선의 소스로 구비되는, 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 3 항을 인용하지 않는 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소스는 상기 보이드 외부에 있고, 상기 이온화된 가스 플라즈마 또는 상기 소스로부터 상기 보이드로 상기 이온화된 가스 플라즈마에 의해 생성된 반응성 종들을 위한 도관이 구비되는, 장치.
  13. 임의의 선행하는 항에 있어서, 상기 보이드와 연통하는 물의 소스를 포함하는, 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 물의 소스는 플라즈마 활성화된 물의 소스인, 장치.
  15. 임의의 선행하는 항에 따른 장치의 보이드 내에 물질을 위치시키는 단계, 및 이어서 이온화된 가스 플라즈마의 소스가 이온화된 가스 플라즈마를 생성하게 하면서 또한 교반 장치가 물질을 교반하게 하는 단계를 포함하는, 물질을 처리하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 이온화된 가스 플라즈마는 상기 보이드 내에 축적되는 반응성 종을 생성하는, 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 물질은 시드, 과립 물질, 플라스틱 비드, 바이오매스, 폐수, 우유, 또는 물 또는 오염물질에 의해 오염된 다른 물질을 포함하는, 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물질은 시드를 포함하고, 상기 방법은 상기 시드의 소독 및/또는 세정시키는 결과를 나타내는, 방법.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물질은 시드를 포함하고, 상기 방법은 상기 종자의 발아를 촉진시키는 결과를 나타내는, 방법.
  20. 제 18항을 인용하는 제19항에 있어서, 상기 시드의 살균 및/또는 세정 및 상기 시드의 발아 촉진 둘 모두가 상기 시드가 상기 보이드로부터 제거되지 않는 동일한 기간에 걸쳐 발생하는, 방법.
  21. 제 18항, 제 18항을 인용하는 제20항 또는 제19항에 있어서, 상기 방법은 시드 상의 바이러스, 박테리아, 진균 또는 진균 포자를 사멸시키는 결과를 나타내는, 방법.
  22. 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 도관을 통해 상기 보이드 내로 가스를 도입하는 단계, 및 선택적으로 상기 가스 배기 도관을 통해 상기 가스를 배기시키는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 제 16항 또는 제 16항을 인용하는 제17항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응성 종들은 오존, 산화질소(NO), 과산화수소(H2O2), 히드록실 라디칼(OH), 히드론 이온(H+), 질산염 이온(NO3 -), 아질산염 이온(NO2 -) 및 산소 원자(O) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법
  24. 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 제13항에 따르고, 상기 방법은 상기 보이드 내에 플라즈마 활성화된 물을 생성하기 위해 상기 보이드에 물을 첨가하는 단계를 포함하는, 방법.
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