WO2017021194A1 - Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines plasmas, sowie verwendung einer solchen vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines plasmas, sowie verwendung einer solchen vorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2017021194A1
WO2017021194A1 PCT/EP2016/067698 EP2016067698W WO2017021194A1 WO 2017021194 A1 WO2017021194 A1 WO 2017021194A1 EP 2016067698 W EP2016067698 W EP 2016067698W WO 2017021194 A1 WO2017021194 A1 WO 2017021194A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
discharge
magnetic field
electrodes
fluid
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/067698
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gregor Morfill
Yangfang Li
Tetsuji Shimizu
Bernd Steffes
Original Assignee
Terraplasma 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 Terraplasma Gmbh filed Critical Terraplasma Gmbh
Priority to US15/750,372 priority Critical patent/US20180228933A1/en
Priority to CA2994505A priority patent/CA2994505A1/en
Priority to KR1020187005490A priority patent/KR20180036736A/ko
Priority to BR112018001228A priority patent/BR112018001228A2/pt
Priority to JP2018506189A priority patent/JP2018528578A/ja
Priority to MX2018001456A priority patent/MX2018001456A/es
Priority to CN201680046155.6A priority patent/CN107852810A/zh
Priority to EP16751211.0A priority patent/EP3332620B1/de
Publication of WO2017021194A1 publication Critical patent/WO2017021194A1/de

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/22—Ionisation
    • 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
    • H05H1/50—Generating plasma using an arc and using applied magnetic fields, e.g. for focusing or rotating the arc
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/007—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by irradiation
    • 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
    • B08B3/14—Removing waste, e.g. labels, from cleaning liquid; Regenerating cleaning liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/14—Plasma, i.e. ionised gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/11—Apparatus for generating biocidal substances, e.g. vaporisers, UV lamps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for generating a plasma and to a use of such a device.
  • Devices and methods for generating a plasma are basically known.
  • a temporally and / or spatially stationary discharge between two electrodes is typically ignited, wherein a plasma is generated by the discharge.
  • Devices and methods by means of which so-called cold, non-thermal or atmospheric plasmas can be produced prove to be particularly advantageous for the disinfection or sterilization of surfaces or fluid streams and / or for wound treatment.
  • the typically provided spatial stationarity of the discharge for example, only comparatively small volumes of plasma can be generated or treated on fluids, or it requires a plurality of discharges, or large-scale discharges, which are associated with a correspondingly high use of energy and / or electrical power and also require a complicated apparatus design.
  • the invention has for its object to provide an apparatus and a method for generating a plasma and a use of such a device, wherein said disadvantages do not occur.
  • the object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
  • the object is achieved in particular by providing a device which is set up for generating a plasma, wherein the device has at least one first electrode and at least one second electrode arranged at a distance from the first electrode.
  • the device furthermore has a voltage source which is provided with at least one electrode selected from the at least one first electrode and the at least one second electrode Electrode, is connected such that a potential difference between the first electrode and the second electrode is generated by the voltage source, wherein the first electrode and the second electrode define at least one discharge path for an electrical discharge in a discharge region between the first electrode and the second electrode , There is provided a magnetic field device which is arranged and arranged relative to the first electrode and the second electrode to form a magnetic field in the discharge region
  • Discharge filament which causes the discharge or the discharge filament is spatially unsteady, and propagated - driven by the Lorentz force - in the discharge area.
  • a larger area than that of a volume of the discharge or of the discharge filament itself can be swept over, so that it is possible to detect a comparably large volume with only one discharge and, in particular, to provide a larger plasma volume, and / or to treat a larger volume of fluid.
  • the device makes it possible in a compact and simple and cost-effective design, comparable larger
  • the device is preferably set up to produce a non-thermal plasma.
  • a temperature describing the distribution of the kinetic energy of the electrons to the plasma which is also referred to as the electron temperature
  • the electron temperature is not identical and, in particular, very much higher than the distribution of the kinetic energy of the plasma encompassed ions, in particular atomic ions or molecular ions, descriptive temperature, which is also referred to as ion temperature.
  • the electron temperature is much higher than the ion temperature, wherein the ion temperature can be selected in particular in the range of 25 ° C to at most 100 ° C.
  • Such a plasma is also referred to as cold plasma due to the comparatively low ion temperature.
  • the device is particularly preferably designed to produce such a nonthermal or cold plasma at atmospheric pressure, in particular at approximately 1013 mbar, such a plasma also being referred to as atmospheric plasma.
  • a plasma is in particular a state of matter in which charged particles with different charges in gas phase are present next to one another, averaged over a certain volume, resulting in a neutral electrical charge for the considered volume.
  • the plasma also preferably includes uncharged atoms and / or molecules that are in electronically, vibrationally or rotationally excited states, also referred to as excited particles, and / or free radicals, that is, in particular, uncharged reactive atoms and / or molecules , which are also referred to as reactive particles or reactive species.
  • electrode is here in particular an electrically conductive element
  • first electrode and the second electrode are arranged at a distance from one another means, in particular, that they are spatially separated from one another so that they can be placed in particular at different electrical potentials.
  • the distance between the electrodes is thus selected so large that they do not touch or influence such that they could be placed only on a common, same potential.
  • the distance between the two electrodes is at least in some regions chosen such that an electrical discharge can be ignited between the electrodes.
  • a voltage source is generally understood here a device which is suitable to generate a potential difference. It is possible that the voltage source is connected to only one of the two electrodes, namely the first electrode or the second electrode, wherein the other of the two electrodes, namely the second electrode or the first
  • Electrode is connected to ground, in particular with a same mass, with which the voltage source is connected.
  • the voltage source is electrically connected to both the first electrode and the second electrode. It is possible for the voltage source to be set up in order to ground one of the electrodes to a potential different from ground and the other of the two electrodes, it being alternatively or additionally possible for the voltage source to be arranged around both electrodes to set different and different potentials from each other.
  • the voltage source is also preferably configured to generate a certain electrical power, so that a certain potential difference, even with current flow can be maintained, namely, when a discharge between the first electrode and the second electrode takes place.
  • a discharge path is understood to mean, in particular, an imaginary discharge path along which a discharge is expected between the first electrode and the second electrode when a sufficiently high potential difference is produced between the first electrode and the second electrode.
  • the discharge path is preferably a shortest connection between the first electrode and the second electrode, along which the formation of an electrical discharge is expected upon application of a sufficiently high potential difference between the first electrode and the second electrode.
  • a discharge region is understood to mean a spatial region between the first electrode and the second electrode, in which the at least one
  • Discharge path is arranged, and in which preferably the discharge - driven by the magnetic field - can propagate along at least one particular electrode.
  • That a magnetic field vector of the magnetic field is oriented obliquely to the discharge path means in particular that the magnetic field vector has a component which is perpendicular to a direction defined by the discharge path, or that the magnetic field vector is oriented completely perpendicular to the direction defined by the discharge path. In this way, a Lorentz force acts on the electrically charged particles flowing along the discharge path during the electric charge.
  • the voltage source as well as the first and the second electrode are in particular arranged such that a discharge and thus in particular a discharge filament along a
  • the first electrode, the second electrode and the voltage source are preferably formed as a plasma source of the device.
  • the first electrode and the second electrode together define one
  • Discharge level or discharge surface for the discharge region wherein the discharge surface - depending on the course of the electrodes - can also be curved.
  • the discharge filament extends in the discharge plane or discharge surface.
  • the Magnetic field vector is preferably oriented obliquely to the discharge plane or discharge surface, it is preferably perpendicular to the discharge plane or discharge surface.
  • DC voltage source is formed. It is in particular designed to apply a temporally substantially constant or constant potential to at least one of the two electrodes, namely to the first electrode and / or to the second electrode.
  • Voltage source can therefore be designed simply and inexpensively. In particular, no complex, high-frequency control of the voltage source is required.
  • the voltage source is arranged to generate a potential difference between the first electrode and the second electrode of at least 0.5 kV to at most 9 kV, preferably from at least 1 kV to at most 6 kV.
  • the device is arranged such that a breakdown voltage between the first electrode and the second electrode is at most 6 kV, preferably less than 6 kV, wherein an operating voltage during an electrical discharge between the first electrode and the second electrode is at most 4 kV, preferably less than 4 kV.
  • the voltage source is preferably arranged to provide a DC current of at least 0.5 mA to at most 20 mA, preferably at an operating voltage of at most 4 kV, preferably less than 4 kV, more preferably from at least 1 kV to at most 4 kV. Accordingly, the voltage source preferably has an output power of at least 0.5 W to at most 80 W. According to one embodiment of the invention, it is provided that the at least one first
  • Electrode is designed as a rod or wire-shaped electrode, wherein the at least one second electrode is formed as an annular electrode, which the first electrode - in
  • an axial direction is defined by an extension of the rod-shaped or wire-shaped first electrode in the region of the second electrode, wherein the circumferential direction concentrically surrounds the axial direction.
  • a radial direction extends perpendicular to the axial direction.
  • the discharge path extends in such a configuration in the radial direction, wherein the magnetic field vector has at least one component in the axial direction, or itself extends completely in the axial direction. Accordingly, a Lorentz force acts in the circumferential direction, so that the discharge, in particular the discharge filament, in the circumferential direction and thus along the annular second electrode, annular disc-shaped, preferably circular, propagates. A propagation speed of the discharge or the
  • Discharge filament depends on the magnetic field strength. In effect, and in particular in the time average, a plasma curtain or a plasma surface is virtually formed in this way, which penetrates the discharge region. This phenomenon can be referred to as a magnetically organized plasma (MOPS) curtain.
  • MOPS magnetically organized plasma
  • Electrode and the at least one second electrode are formed as a wire-shaped or rod-shaped electrode. In this case, they preferably extend at least in regions in a plane or along a common curved surface, wherein the discharge region is arranged in this plane or surface.
  • Dar magnetic field vector is then at least one
  • Discharge filament propagated along the plane or surface of the discharge area.
  • the result is a plasma curtain or a plasma surface in the discharge region between the wire-shaped or rod-shaped electrodes so effectively, in particular in the time average.
  • the at least one second electrode is formed as a planar electrode, which preferably a plurality of
  • the recesses can have a multiplicity of different geometries, for example a round, in particular circular, or oval geometry, or a geometry with at least partially diverging and / or parallel walls.
  • the first electrode is preferably formed in this case as a wire or rod-shaped electrode and oriented either perpendicular to defined by the recesses surfaces, in which case preferably in each recess a first electrode - preferably centrally or centrally - is arranged; or the first electrode is arranged in a plane defined by the recesses and extends along the recesses, wherein also in this case preferably each recess is associated with a first electrode, but it is also possible that a plurality of recesses, preferably all recesses , Is associated with a common first electrode, which may be provided for example in areas between the recesses with an insulator material, so that electrical discharges only in the area Recesses can take place.
  • the first electrode when extending in a plane of a recess, is preferably disposed adjacent a first wall of the recess and a second, opposite wall of the recess, preferably opposite the first wall to which it is adjacent, is isolated, so that a discharge between the first electrode and this
  • the magnetic field vector preferably has at least one component which is perpendicular to a plane or surface defined by the recesses.
  • the discharge then propelled by the Lorentz force in each case along edges of the recesses in a respectively defined by the recesses discharge region, which may be formed preferably flat or planar.
  • the discharge then circulates in the sense of a circular movement within the annular, formed between the first electrode and the second electrode discharge region, wherein the discharge region has a constant radius.
  • a constant distance between the first electrode and the second electrode can also be given if the first electrode and the second electrode are each formed as a rod-shaped or wire-shaped electrode, wherein they then together - always at a constant distance from each other - along a certain Path, straight line in the simplest case, extend.
  • the second electrode is formed as a flat electrode with a plurality of recesses, namely either in the case in which the recesses have a circular boundary, wherein the first Electrode is arranged as a wire or rod-shaped electrode in each case in a center of such a recess and extending in the axial direction, or if the recesses have at least one edge along which then - at a constant distance from the edge - and the first electrode extends ,
  • the recesses may have a rectangular shape.
  • the distance between the first electrode and the second electrode diverges along an extent of at least one of the electrodes. This is particularly possible when both electrodes are formed as wire and / or rod-shaped electrodes, wherein they can diverge along their extension, so that the distance between the electrodes increases when one follows one of the electrodes along their extension in a certain direction , Such
  • Embodiment can also be realized when the second electrode has a plurality of recesses, wherein then at least one such recess preferably has a correspondingly shaped edge, wherein the first electrode may be arranged in a suitable manner with diverging distance to the recess.
  • a diverging distance between the electrodes offers in particular the possibility of discharging in one
  • the polarity of the two electrodes with respect to the magnetic field and the Lorentz force causing the movement of the discharge are preferably selected so that the discharge, which preferably occurs at a location where the two electrodes are at the smallest distance from each other, then in the direction of increasing Distance of the electrodes propagated from each other in the discharge area.
  • the discharge then reaches a certain area where it collapses, because the voltage source can no longer drive the discharge in the present in this area distance of the electrodes to each other the discharge.
  • the discharge then preferably re-ignites at the location where the electrodes have their smallest distance from each other, and the process begins again. In this way, a discharge that propagates cyclically along the loading region can be generated quasi iteratively and continuously.
  • the term "section” here refers in particular to an extension of at least one of the electrodes, in particular to the extent of both electrodes.
  • both electrodes are designed as wire- or rod-shaped electrodes, but also in one case , in which the second electrode is formed as a planar electrode with a plurality of correspondingly shaped recesses, the first electrode then being provided in the region of the recesses in a corresponding manner
  • the embodiment with a sectionally constant and sectionally diverging distance between the electrodes has the advantage in that it is possible to precisely decide over which area the discharge should propagate, and where finally it should go out due to the increasing distance between the electrodes.
  • the distance between the electrodes is preferably from at least 1 mm to at most 30 mm. In this case, it can in particular have a constant value in this area, or diverge in this area.
  • the electrodes preferably have a length, in particular in the region of a constant distance or overall, which is at least 1 mm, preferably up to at most 1 m. Over such a range can easily be a discharge in air with the above
  • the magnetic field device has at least one permanent magnet.
  • the permanent magnet may be formed as a ring magnet, wherein it preferably an annular second electrode - seen in the circumferential direction - surrounds, or where he next to a
  • Electrode arrangement of the first electrode and the second electrode is arranged, in particular when the electrodes are rod-shaped or wire-shaped, or when the second electrode is formed as a planar electrode having a plurality of recesses.
  • the magnetic field device has a plurality of permanent magnets which are distributed on the flat, second electrode, in particular the recesses adjacent, are arranged.
  • the magnetic field device has a plurality of permanent magnets. Permanent magnets have the advantage that there is no need for electrical control of the magnetic field device, so that the device can be designed simply and with comparatively low electrical power consumption.
  • the magnetic field device may have at least one electromagnet.
  • An advantage of an electromagnet is that the magnetic field device can be switched on and off in a defined manner, wherein a simple variation of the field strength of the magnetic field device is also possible. Furthermore, the field strength of the
  • Magnetic field device substantially from a current through the electromagnet and is not subject to a weakening by aging effects, as may be the case with a permanent magnet.
  • the magnetic field device has at least one ring magnet. This can in particular the arrangement of the at least one first electrode and the at least one second electrode - in
  • the magnetic field device can have at least one electrical coil. These can also - as in the ring magnet - surround at least one of the electrodes, preferably both electrodes - in the circumferential direction, or be arranged next to at least one of the electrodes, preferably adjacent to both electrodes. It is possible that the magnetic field device has a plurality of ring magnets and / or a plurality of coils.
  • a coil is understood in particular to mean an electrical induction coil which, in its simplest embodiment, has a coiled electrical conductor or can consist of a coiled electrical conductor.
  • the magnetic field device preferably has a plurality of bar magnets and / or coils which are arranged along at least one electrode selected from the at least one first electrode and / or the at least one second electrode, is arranged. It is possible that a plurality of bar magnets or coils are arranged around an annular second electrode and / or around at least one recess of a flat second electrode. A north pole south pole orientation of the bar magnets and / or a longitudinal axis of the coils is preferably oriented parallel to a longitudinal axis of the annular second electrode or perpendicular to the planar second electrode. It is also possible for a plurality of bar magnets and / or coils to be arranged along a wire-shaped or rod-shaped electrode. The north pole / south pole orientation is the
  • An embodiment with a plurality of bar magnets and / or coils may be easier to implement than a configuration with a ring magnet or only one coil.
  • the magnetic field device has at least one band magnet which extends along at least one of the electrodes.
  • This embodiment is particularly advantageous in connection with an electrode arrangement of at least two rod-shaped or wire-shaped electrodes, wherein such a band magnet can be readily arranged along the extent of at least one of these electrodes. An arrangement of such a band magnet along at least one recess of a flat electrode is readily possible.
  • a band magnet is understood to mean in particular a magnetic element which extends along a first direction, wherein the extent along the first direction is greater than a width of the element in a second direction and a height of the element in a third direction, wherein the first Direction, the second direction and the third direction are perpendicular to each other.
  • a ribbon magnet may be about 3 mm wide, between 1 cm and 2 cm high, and up to 20 cm long.
  • Such a belt magnet is quasi an integral, one-piece arrangement in succession of a plurality of magnetic elements, and can be produced for example by means of a sintering process of a magnetic material.
  • Such a belt magnet can in particular along an arrangement of wire or
  • rod-shaped electrodes or arranged along at least one edge of a recess in a planar electrode, where it provides a structurally simpler and at the same time From the magnetic field gradient forth cheaper configuration than a juxtaposition of separate bar magnets.
  • the device has a
  • the discharge region in which the discharge propagates preferably comprises a total clear diameter of the device at the location of the discharge region, so that the fluid is conducted completely through the discharge region. It can be ensured in this way that the entire, the discharge region passing through fluid from the discharge and thus the plasma is applied.
  • the object is also achieved by providing a method for producing a plasma, comprising the steps of: generating at least one discharge filament along a discharge path in a discharge region between at least two electrodes, thereby providing a magnetic field obliquely to the discharge region Discharge path, preferably perpendicular to the discharge path, interspersed.
  • Discharge filament is driven by the magnetic field to a propagating movement in the discharge area.
  • the method is preferably carried out by means of a device according to one of the previously described embodiments. This results in particular the advantages that have already been explained in connection with the device.
  • a discharge filament is understood in particular to mean a stream of charged particles which flows along a potential gradient.
  • an electrical discharge between two electrodes typically occurs by first forming a discharge channel, in particular a so-called streamer, in particular by ionization of particles along the discharge channel, before the movement of charged particles along the discharge path
  • Discharge channel begins. Charged particles then flow during the discharge along the formed discharge channel and thus form a discharge filament. The charged particles experience a Lorentz force in the magnetic field, which is applied to each one along the
  • Discharge channel propagating particles and thus quasi total on the discharge filament acts, so that the discharge filament eventually propagates along the entire discharge area.
  • Discharge area is conducted.
  • the fluid in an advantageous manner with the
  • Discharge filament and in particular with the plasma, which is formed by the discharge, are acted upon.
  • Flow rate of the fluid through the discharge area coordinated so that each volume element of the discharge area flowing through the fluid is at least once swept by the discharge filament.
  • a periodic movement of the discharge filament is generated in the discharge area, namely, for example, according to a first embodiment, a periodic circular motion, or generally a cyclic movement, and / or according to a second
  • a volume element of the flowing fluid is here understood in particular to be a volume which, in the axial direction, ie perpendicular to the discharge path and in particular in the direction of the magnetic field vector, moves through the discharge region and has the thickness - measured in the axial direction - of the discharge filament.
  • this frequency of the discharge filament propagating in the discharge region is now suitably matched to the flow rate of the fluid.
  • the circulation or rotation frequency of the discharge ⁇ must be greater than 2 " TTv / d, so that the discharge from the point of view of the flowing fluid quasi like a plasma curtain appears, so that each volume element of For example, for a thickness of the discharge d of 1 mm measured in the axial direction and a flow velocity of 1 m / s for the fluid, the rotational frequency of the discharge must be greater than 6000 s "1 (calculated as angular frequency), or - taking into account the factor 2 ⁇ - must have a frequency of more than 1000 s " .
  • Magnetic field which is greater than 0.01 T, preferably greater than 0.1 T, can be realized.
  • magnetic field strengths of at least 0.1 T to at most 1 T are particularly preferably used.
  • the type of available magnets for the magnetic field device is still limiting. Of course, higher field strengths are desirable and are preferred, as appropriate
  • Magnetic field devices are available. At present, however, it is readily possible, especially with small, preferably cylindrical neodymium permanent magnets
  • An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the discharge region is kept under atmospheric pressure, that is to say preferably at 1013 mbar or at a locally prevailing ambient pressure.
  • the method is thus particularly cost effective and easy to carry out because it is neither a device for
  • Discharge area under higher pressure It is readily possible with the aid of the device proposed here to generate a plasma discharge under atmospheric pressure. Of course, but by means of the device and in the context of the method also working under other pressures, in particular under higher or lower pressures possible.
  • a fluid is guided through the discharge region, which is selected from a group consisting of air, nitrogen, a noble gas, in particular argon, carbon dioxide, a gas mixture, and a mixture of at least one gas and at least one Liquid, in particular water vapor.
  • gas and liquid relate in particular to normal conditions, that is to say denote an aggregate state of a substance, in particular at 25 ° C. or 298 K and 1013 mbar.
  • the device proposed here and the method proposed here can be used in particular to activate or purify fluids, in particular those selected from the aforementioned group.
  • the fluid flowing through the discharge area is cleaned of a) odors, b) allergens, c) microorganisms, in particular microbes, bacteria, spores, fungi, and viruses, and / or d) of particles.
  • a) odors a) odors
  • b) allergens a) odors
  • c) microorganisms in particular microbes, bacteria, spores, fungi, and viruses
  • / or d) of particles a) odors
  • microorganisms in particular microbes, bacteria, spores, fungi, and viruses
  • the object is also achieved by creating a use of a device according to one of the embodiments described above as an air purification device.
  • the device is used as an air purification device in particular in an apartment, for example as a table-top device or as part of a ventilation and / or air conditioning, in a kitchen, especially in a kitchen of a catering business, or in a large kitchen, in a stable or a meat production facility, in one
  • the device can be used meaningful, expediently and advantageously to purify air of loads, in particular of the type mentioned above.
  • a chemical device is understood to mean, in particular, a production facility for at least one chemical, a refinery, a production facility for at least one pharmaceutical product, a research facility, a laboratory facility, also an analysis laboratory facility, or another facility in which chemical experiments, experiments and / or reactions be performed.
  • the device for purifying a fluid of odors, allergens, microorganisms, in particular microbes, bacteria, spores, fungi, and / or viruses, and / or of particles, in particular by electronic dissociation is proposed ,
  • the device for purifying a fluid of odors, allergens, microorganisms, in particular microbes, bacteria, spores, fungi, and / or viruses, and / or of particles, in particular by electronic dissociation is proposed ,
  • the device for purifying a fluid of odors, allergens, microorganisms, in particular microbes, bacteria, spores, fungi, and / or viruses, and / or of particles, in particular by electronic dissociation is proposed ,
  • Embodiment of the device Procedural steps of the method or aspects of use that have been explicitly or implicitly described in connection with the device are preferably individually or combined with each other steps or aspects of a preferred embodiment of the method or use.
  • the method and / or the use is preferably distinguished by at least one method step or an aspect that is caused by at least one feature of an inventive or preferred exemplary embodiment of the device.
  • the device is preferably characterized by at least one feature which is due to at least one step or aspect of a preferred or preferred embodiment of the method or use.
  • Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of a device
  • Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of the device
  • Figure 3 is a schematic representation of a third embodiment of the device.
  • Figure 4 is a schematic representation of a fourth embodiment of the device.
  • Figure 5 is a schematic representation of a fifth embodiment of the device.
  • Figure 6 is a schematic representation of a sixth embodiment of the device.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a device 1 for generating a plasma.
  • a device 1 is shown in Figure la), which has a first electrode 3 and a second electrode 5, in which case the first electrode 3 is formed as a rod-shaped or wire-shaped electrode, wherein the second electrode 5 is formed as a ring electrode, which is the first Electrode 3 - seen in the circumferential direction - encompasses.
  • an axial direction extends perpendicular to the image plane of FIG. 1 a), wherein a radial direction is perpendicular to the axial direction and is arranged in the image plane, and wherein a circumferential direction extends concentrically around the axial direction.
  • the first electrode 3 and the second electrode 5 are spaced from each other.
  • the second electrode 5 is annular in this case, wherein the first
  • Electrode 3 is arranged in the center of the circle defined by the second electrode 5.
  • a voltage source 7 is indicated, which has the device 1, and which is connected to the first electrode 3 and the second electrode 5 such that a potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 5 can be generated by the voltage source 7.
  • the first electrode 3 and the second electrode 5 define a discharge path 9 for discharge in a discharge region 11 between the first electrode 3 and the second electrode 5
  • a whole family of discharge paths 9 is defined, which - in particular in the radial direction - along the circumference of the annular discharge region 11 extend, wherein due to the constant distance between the first electrode 3 and the second electrode 5 can not be predicted with certainty, at which point a discharge will actually take place initially, which discharge path 9 from the family of possible
  • the voltage source 7 is preferably designed as a DC voltage source, wherein it is in particular designed to provide a potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 5 of at least 0.5 kV to at most 9 kV, preferably from at least 1 kV to at most 6 kV
  • the voltage source is further preferably configured to provide a current of at least 0.5 mA to at most 20 mA.
  • FIG. 1 a no magnetic field device is yet shown in order to explain the mode of operation of the device 1 step by step in more detail. If a discharge is ignited between the first electrode 3 and the second electrode 5 without the action of a magnetic field, for example when the magnetic field device is switched off or removed, a discharge filament 13 schematically indicated here is formed, which-except for optionally
  • Disturbances caused by, for example, air or gas movements - in the radial direction in the discharge region 11 extends.
  • this discharge filament 13 is stationary without the action of a magnetic field in the sense that the once formed discharge path 9 remains constant over time.
  • FIG. 1b shows the device 1 supplemented by a magnetic field device 15 which is arranged and arranged relative to the first electrode 3 and the second electrode 5 in such a way that it provides a magnetic field in the discharge region 11, such that a magnetic field vector B of the magnetic field obliquely, preferably perpendicular to the discharge path 9 is oriented.
  • the magnetic field device 15 is preferably formed in the embodiment of the device 1 shown here as a permanent magnet, and in particular as a ring magnet, which surrounds the second electrode 5 and the first electrode 3 - seen in the circumferential direction.
  • the magnetic field device 15 has a correspondingly arranged electromagnet, in particular an electric coil.
  • the voltage source 7 is not shown in Figure lb) for the sake of simplified illustration, but nevertheless available. If now a discharge between the first electrode 3 and the second electrode 5 is ignited, a Lorentz force acts on the discharge filament 13, so that the discharge filament 13 is set in rotation and at a certain rotational frequency along the
  • the discharge filament 13 thus covers the entire discharge region 11 and forms in this - in particular in the time average - a kind of plasma curtain, wherein the entire discharge region 11 is acted upon with plasma.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the device 1.
  • the magnetic field device 15 comprises a plurality of bar magnets 17, which are arranged around the first electrode 3 and the second electrode 5, preferably at equal angular intervals, ie symmetrically, viewed in the circumferential direction.
  • the bar magnets 17 are oriented so that here, too, the magnetic field vector B is perpendicular to the image plane of Figure 2.
  • the bar magnet 17 it is also possible that the
  • Magnetic field device 15 comprises a plurality of electromagnets, in particular coils, which are arranged according to the arrangement of the electrodes 3, 5 around.
  • the device 1 and in particular the magnetic field device 15 has six bar magnets 17.
  • An arrangement with bar magnets 17 or spatially distributed coils may be simpler and cheaper to produce than a magnetic field device 15 with a larger ring magnet or a correspondingly larger coil, which surrounds the arrangement of the electrodes 3, 5, as shown in Figure lb).
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a third embodiment of the device 1.
  • the first electrode 3 and the second electrode 5 are both designed as rod-shaped or, in particular, wire-shaped electrodes, wherein they have a diverging distance from one another.
  • the magnetic field device 15 which here preferably has a permanent magnet, in particular a ring or bar magnet, is arranged here next to the arrangement of the electrodes 3, 5, in such a way that here too the magnetic field vector B is perpendicular to the image plane to FIG , Alternatively, it is possible for the magnetic field device 15 to have an electromagnet or at least one coil.
  • a discharge filament 13 results, in particular at the location of a shortest distance between the electrodes 3, 5, wherein a Lorentz force acts on the discharge filament 13 by the magnetic field, so that this along the extension of the electrodes 3, 5 - here to the right - wanders and the discharge area 11 passes over until a distance between the electrodes 3, 5 in a demolition area 19 is too large, so that the voltage source 7 can no longer drive the discharge.
  • the concrete location of the write-off area 19 hangs
  • the distance between the electrodes 3, 5 is preferably between at least 1 mm and at most 30 mm in the discharge region 11.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a fourth embodiment of the device 1.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. Also with this
  • the electrodes 3, 5 as a rod or in particular wire-shaped
  • Electrodes are formed, wherein a distance between the electrodes 3, 5 is constant in sections and diverges in sections, in which case it is constant in a first section 20 and diverges in a second section 22.
  • a defined location 24 is provided, at which the electrodes 3, 5 have a shortest distance from each other and where initially a discharge filament 13 is formed.
  • the magnetic field device 15 here has a band magnet which extends along the
  • Embodiment according to Figure 3 but with the relatively elongated, homogeneous region between the electrodes 3, 5 results in a constant distance, then finally the second section with diverging electrodes 3, 5 followed, where finally the demolition region 19 is formed.
  • the first section, in which the electrodes 3, 5 have a constant distance from each other, can preferably have a length of up to 100 cm, in particular because currently band magnets are available, which, in any case, can have such a length strung together.
  • the length of the region which can be realized in this way depends, in particular, on the length of the available band magnets, it also being possible for a plurality of band magnets to be arranged one behind the other.
  • the basic principle of the length of the discharge region 1 1 no fundamental limits. Practical limits arise on the one hand due to sensible dimensions of the device 1 and on the other hand due to desired frequencies with which the
  • Discharge filament 13 passes over the discharge region 11, these frequencies in particular from the magnetic field strength of the magnetic tape and on the other hand, the length of the electrodes 3, 5 from the point of origin 24 of the discharge filament 13 to the
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a fifth embodiment of the device 1.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so reference is made in this regard to the preceding description.
  • the second electrode 5 is formed in this embodiment as a planar electrode with a plurality of recesses 21.
  • the recesses 21 are formed here circular. But there are also other, regularly or irregularly rimmed recesses, in particular rectangular recesses, or recesses having predetermined, non-uniform edge courses, for example, on the nature of the course of the electrodes 3, 5 in the
  • the first electrode 3 is not shown here. In the concrete shown
  • Embodiment is preferably provided that in each recess 21, a wire or rod-shaped electrode is arranged centrally, wherein the plurality of such electrodes preferably electrically connected to each other and can be set to a common potential, which differs from the potential of the second electrode 5.
  • a wire or rod-shaped electrode is arranged centrally, wherein the plurality of such electrodes preferably electrically connected to each other and can be set to a common potential, which differs from the potential of the second electrode 5.
  • the first electrode 3 extends at least partially along at least one edge of at least one recess 21, in particular parallel to a surface of the planar electrode 5. Also, it is possible that the first
  • Electrode 3 is designed as a wire or rod-shaped electrode.
  • the magnetic field device 15 here has a plurality of bar magnets 17, of which, for better clarity, only one is designated by the reference numeral 17. These bar magnets 17 are disposed around the recesses 21 and preferably generate a magnetic field whose magnetic field vector is perpendicular to a surface of the second electrode 5. In the recesses 21 formed discharge filaments then propagate into the
  • Recesses 21 in a manner as explained in connection with Figures 1 to 4. In the embodiment specifically shown here, in particular a behavior would result as in the embodiment according to FIG.
  • each recess 21 or at least a plurality of recesses 21 of - in particular in each case - a ring magnet is encompassed. It is also a common ring magnet or a common coil for a plurality of recesses 21 possible.
  • Various adjacent magnets and / or coils may otherwise have parallel or antiparallel oriented magnetic fields.
  • the recesses 21 are preferably flowed through by a fluid in the operation of the device 1, which is then treated with the plasma generated in the recesses 21.
  • the discharge regions 11 of the other embodiments of the device 1 according to the figures 1 to 4 are preferably flowed through during operation with a fluid which in the
  • Discharge areas 11 is treated.
  • recesses 21 bordered by a circle it is fundamentally possible to create a ratio of a total area of the recesses 21 to a non-recessed total area of the second electrode 5 of 1: 1. If rectangularly edged recesses or substantially rectangular edged recesses are selected, which are then preferably combined with band magnets, a ratio of the total recessed area to the total unrecessed area of the second electrode 5 of 9: 1 can be provided, so that a substantially reduced advantage
  • Flow resistance is provided for a fluid passing through the second electrode 5.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a sixth embodiment of the device 1.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so reference is made in this respect to the preceding description.
  • the device 1 is embodied here as a flow tube, in which the first electrode 3 is arranged centrically, in particular centrally, as a rod-shaped electrode, the second electrode 5 being designed as an annular electrode, in this case as a cylindrical hollow electrode, in particular as a cylindrical tubular element.
  • the second electrode 5 also serves as a flow or guide tube for a fluid which passes through the discharge region 11 during operation of the device 1.
  • the device 1 here has a line section 23 which is connected to the discharge region 11 in FIG.
  • Fluid connection is such that a fluid along the line section 23 through the
  • Discharge area 11 can be passed.
  • the line section 23 is here in fluid communication with a fluid supply line 25 and a fluid discharge line 27, wherein the fluid supply line 25 and the fluid outlet 27 in particular connecting elements to other fluid lines, not shown here, for example, screw connections for connecting hoses, may have.
  • the magnetic field device 15 is embodied here as a ring magnet, which encompasses the arrangement of the electrodes 3, 5 in the discharge region 11.
  • the mode of operation of the sixth exemplary embodiment according to FIG. 6 is identical to the mode of operation which has been explained with reference to the first exemplary embodiment according to FIG. 1b), one propagating along the annular discharge region 11
  • the magnetic field vector B is here preferably parallel to the
  • the propagating movement of the discharge filament 13 along the discharge path 11 and a flow velocity of the fluid through the discharge region 11 are preferably matched to each other so that each of the discharge region 11 through flowing volume element of the fluid is at least once swept by the discharge filament 13, so that from the point of view of the flowing fluid quasi a discharge and in particular plasma curtain is formed, through which the fluid flows and with which the fluid is treated.
  • the fluid is preferably odors, allergens, microorganisms, especially microbes, bacteria, spores, fungi, and / or viruses, or of particles, in particular of
  • Nanoparticles preferably from dirt or dust, cleaned.
  • the fluid is preferably passed through the discharge area 11 in such a way that
  • Discharge range 11 atmospheric pressure, or a pressure in the vicinity of atmospheric pressure, preferably no coarse or even fine or high vacuum, and also no high pressure prevails.
  • the fluid used is preferably air, nitrogen, a noble gas, for example argon, carbon dioxide, a gas mixture, or a mixture of at least one gas and at least one liquid, for example water vapor.
  • a noble gas for example argon, carbon dioxide, a gas mixture, or a mixture of at least one gas and at least one liquid, for example water vapor.
  • the device 1 can be used in an advantageous manner as an air purification device, in particular for air purification in an apartment, in a kitchen, especially in one Commercial kitchen, such as the kitchen of a catering establishment, in a stable or a meat production facility, in a chemical facility, in an office, in a factory, in a wastewater treatment plant, in a landfill, or in any other facility where it can purify air from at least requires one of the aforementioned substances or other substances.
  • This may of course also include a medical facility, such as a doctor's office or a hospital.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Erzeugung eines Plasmas, mit wenigstens einer ersten Elektrode (3), wenigstens einer von der ersten Elektrode (3) beabstandet angeordneten zweiten Elektrode (5), einer Spannungsquelle (7), die mit wenigstens einer Elektrode (3,59, ausgewählt aus der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektrode (5), derart verbunden ist, dass eine Potentialdifferenz zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode (3) und der wenigstens einen zweiten Elektrode (5) durch die Spannungsquelle (7) erzeugbar ist, wobei die wenigstens eine erste Elektrode (3) und die wenigstens eine zweite Elektrode (5) wenigstens einen Entladungspfad (9) für eine elektrische Entladung in einem Entladungsbereich (11) zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode (3) und der wenigstens einen zweiten Elektrode (5) definieren. Dabei ist eine Magnetfeldeinrichtung (15) vorgesehen, die eingerichtet und relativ zu der wenigstens einen ersten Elektrode (3) und der wenigstens einen zweiten Elektrode (5) angeordnet ist, um in dem Entladungsbereich (11) ein Magnetfeld bereitzustellen, sodass ein Magnetfeldvektor (B) des Magnetfelds schräg zu dem Entladungspfad (9) orientiert ist.

Description

BESCHREIBUNG Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas, sowie Verwendung einer solchen Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas sowie eine Verwendung einer solchen Vorrichtung.
Vorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas sind grundsätzlich bekannt. In solchen Vorrichtungen wird typischerweise eine zeitlich und/oder räumlich stationäre Entladung zwischen zwei Elektroden gezündet, wobei durch die Entladung ein Plasma erzeugt wird.
Besonders günstig für die Desinfektion oder Entkeimung von Oberflächen oder Fluidströmen und/oder für die Wundbehandlung erweisen sich Vorrichtungen und Verfahren, mittels derer sogenannte kalte, nicht-thermische oder atmosphärische Plasmen erzeugbar sind. Aufgrund der typischerweise vorgesehenen räumlichen Stationarität der Entladung können aber beispielsweise nur vergleichsweise kleine Volumina an Plasma erzeugt oder an Fluiden behandelt werden, oder es bedarf einer Mehrzahl von Entladungen, oder großflächigen Entladungen, welche mit einem entsprechend hohen Einsatz von Energie und/oder elektrischer Leistung verbunden sind und außerdem einen komplizierten apparativen Aufbau erfordern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas sowie eine Verwendung einer solchen Vorrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Vorrichtung geschaffen wird, die eingerichtet ist zur Erzeugung eines Plasmas, wobei die Vorrichtung wenigstens eine erste Elektrode und wenigstens eine von der ersten Elektrode beabstandet angeordnete zweite Elektrode aufweist. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Spannungsquelle auf, die mit wenigstens einer Elektrode, ausgewählt aus der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten Elektrode, derart verbunden ist, dass eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode durch die Spannungsquelle erzeugbar ist, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode wenigstens einen Entladungspfad für eine elektrische Entladung in einem Entladungsbereich zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode definieren. Es ist eine Magnetfeldeinrichtung vorgesehen, die eingerichtet und relativ zu der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, um in dem Entladungsbereich ein Magnetfeld
bereitzustellen, sodass ein Magnetfeldvektor des Magnetfelds schräg zu dem Entladungspfad orientiert ist. Auf diese Weise wirkt in dem Entladungsbereich eine Lorentzkraft oder Hall-Kraft auf die Entladung, insbesondere auf ein zwischen den Elektroden ausgebildetes
Entladungsfilament, welche dazu führt, dass die Entladung oder das Entladungsfilament räumlich instationär wird, und - getrieben von der Lorentzkraft - in dem Entladungsbereich propagiert. Hierdurch kann mittels der zwischen den Elektroden erzeugten Entladung ein im Vergleich zu einem Volumen der Entladung oder des Entladungsfilaments selbst größerer Bereich überstrichen werden, sodass es möglich ist, mit nur einer Entladung ein vergleichbar großes Volumen zu erfassen und insbesondere ein größeres Plasmavolumen bereitzustellen, und/oder ein größeres Fluidvolumen zu behandeln. Die Vorrichtung ermöglicht es dadurch bei kompaktem und einfachem sowie kostengünstigem Aufbau, vergleichbar größere
Plasmavolumina bereitzustellen und/oder vergleichbar größere Fluidvolumina zu beaufschlagen oder zu behandeln.
Die Vorrichtung ist bevorzugt eingerichtet zur Erzeugung eines nicht-thermischen Plasmas. Hierunter wird insbesondere ein Plasma verstanden, bei welchem eine die Verteilung der kinetischen Energie der Elektronen das Plasmas beschreibende Temperatur, die auch als Elektronen-Temperatur bezeichnet wird, nicht identisch und insbesondere sehr viel höher ist als eine die Verteilung der kinetischen Energie der von dem Plasma umfassten Ionen, insbesondere Atomionen oder Molekülionen, beschreibende Temperatur, die auch als Ionen-Temperatur bezeichnet wird. Dabei ist die Elektronen-Temperatur sehr viel höher als die Ionen-Temperatur, wobei die Ionen-Temperatur insbesondere im Bereich von 25 °C bis höchstens 100 °C gewählt werden kann. Ein solches Plasma wird aufgrund der vergleichsweise niedrigen Ionen- Temperatur auch als kaltes Plasma bezeichnet.
Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung eingerichtet zur Erzeugung eines solchen nichtthermischen oder kalten Plasmas bei Atmosphärendruck, insbesondere also bei ungefähr 1013 mbar, wobei ein solches Plasma auch als atmosphärisches Plasma bezeichnet wird. Als Plasma wird hier insbesondere ein Materiezustand bezeichnet, bei dem geladene Teilchen mit verschiedennamigen Ladungen in Gasphase nebeneinander vorliegen, wobei sich über ein bestimmtes Volumen gemittelt eine neutrale elektrische Ladung für das betrachtete Volumen ergibt. Das Plasma umfasst außerdem vorzugsweise nichtgeladene Atome und/oder Moleküle, die sich in elektronisch, vibratorisch oder rotatorisch angeregten Zuständen befinden, und die auch als angeregte Teilchen bezeichnet werden, und/oder freie Radikale, insgesamt also insbesondere nichtgeladene, reaktive Atome und/oder Moleküle, die auch als reaktive Teilchen oder reaktive Spezies bezeichnet werden.
Mit dem Begriff„Elektrode" ist hier insbesondere ein elektrisch leitfähiges Element
angesprochen, an welches ein Potential angelegt werden kann.
Dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode beabstandet voneinander angeordnet sind, bedeutet insbesondere, dass diese räumlich voneinander separiert sind, sodass sie insbesondere auf verschiedene elektrische Potentiale gelegt werden können. Der Abstand zwischen den Elektroden ist also insbesondere so groß gewählt, dass sich diese nicht berühren oder derart beeinflussen, dass sie nur auf ein gemeinsames, gleiches Potential gelegt werden könnten. Dabei ist der Abstand zwischen den beiden Elektroden zugleich zumindest bereichsweise so gewählt, dass eine elektrische Entladung zwischen den Elektroden gezündet werden kann.
Unter einer Spannungsquelle wird hier allgemein eine Einrichtung verstanden, welche geeignet ist, eine Potentialdifferenz zu erzeugen. Dabei ist es möglich, dass die Spannungsquelle nur mit einer der beiden Elektroden, nämlich der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode, verbunden ist, wobei die andere der beiden Elektroden, nämlich die zweite Elektrode oder die erste
Elektrode, mit Masse verbunden ist, insbesondere mit einer gleichen Masse, mit welcher auch die Spannungsquelle verbunden ist. Alternativ ist es möglich, dass die Spannungsquelle sowohl mit der ersten Elektrode als auch mit der zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist. Es ist möglich, dass die Spannungsquelle eingerichtet ist, um eine der Elektroden auf ein von Masse verschiedenes Potential und die andere der beiden Elektroden auf Masse zu legen, wobei es alternativ oder zusätzlich auch möglich ist, dass die Spannungsquelle eingerichtet ist, um beide Elektroden auf voneinander verschiedene und jeweils von Masse verschiedene Potentiale zu legen. Die Spannungsquelle ist außerdem bevorzugt eingerichtet, um eine bestimmte elektrische Leistung zu erzeugen, sodass eine bestimmte Potentialdifferenz auch bei Stromfluss aufrechterhalten werden kann, wenn nämlich eine Entladung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode stattfindet.
Unter einem Entladungspfad wird hier insbesondere ein gedachter Entladungspfad verstanden, entlang dem eine Entladung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erwartet wird, wenn eine ausreichend hohe Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erzeugt wird. Der Entladungspfad ist bevorzugt eine kürzeste Verbindung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, entlang der die Ausbildung einer elektrischen Entladung bei Anlegen einer ausreichend hohen Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erwartet wird.
Unter einem Entladungsbereich wird insbesondere ein räumlicher Bereich zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verstanden, in welchem der wenigstens eine
Entladungspfad angeordnet ist, und in welchem vorzugsweise die Entladung - getrieben durch das Magnetfeld - insbesondere entlang wenigstens einer Elektrode propagieren kann.
Dass ein Magnetfeldvektor des Magnetfelds schräg zu dem Entladungspfad orientiert ist, bedeutet insbesondere, dass der Magnetfeldvektor eine Komponente aufweist, die senkrecht auf einer durch den Entladungspfad definierten Richtung steht, oder dass der Magnetfeldvektor vollständig senkrecht zu der durch den Entladungspfad definierten Richtung orientiert ist. Auf diese Weise wirkt eine Lorentz-Kraft auf die entlang des Entladungspfads während der elektrischen Ladung strömenden elektrisch geladenen Teilchen.
Die Spannungsquelle sowie die erste und die zweite Elektrode sind insbesondere so eingerichtet, dass eine Entladung und damit insbesondere ein Entladungsfilament entlang eines
Entladungspfads in dem Entladungsbereich zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erzeugbar ist. Die erste Elektrode, die zweite Elektrode und die Spannungsquelle sind bevorzugt als Plasmaquelle der Vorrichtung ausgebildet. Vorzugsweise definieren die erste Elektrode und die zweite Elektrode gemeinsam eine
Entladungsebene oder Entladungsfläche für den Entladungsbereich, wobei die Entladungsfläche - abhängig vom Verlauf der Elektroden - auch gekrümmt sein kann. Im Betrieb der Vorrichtung erstreckt sich das Entladungsfilament in der Entladungsebene oder Entladungsfläche. Der Magnetfeldvektor ist bevorzugt schräg zu der Entladungsebene oder Entladungsfläche orientiert, bevorzugt steht er senkrecht auf der Entladungsebene oder Entladungsfläche.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spannungsquelle als
Gleichspannungsquelle ausgebildet ist. Sie ist insbesondere eingerichtet, um ein zeitlich im Wesentlichen konstantes oder konstantes Potential an wenigstens eine der beiden Elektroden, nämlich an die erste Elektrode und/oder an die zweite Elektrode, anzulegen. Die
Spannungsquelle kann daher einfach und kostengünstig ausgebildet sein. Insbesondere bedarf es keiner komplexen, hochfrequenten Ansteuerung der Spannungsquelle.
Bevorzugt ist die Spannungsquelle eingerichtet, um eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode von mindestens 0,5 kV bis höchstens 9 kV, vorzugsweise von mindestens 1 kV bis höchstens 6 kV, zu erzeugen. Bevorzugt ist die Vorrichtung so eingerichtet, dass eine Durchbruchsspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode höchstens 6 kV, vorzugsweise weniger als 6 kV beträgt, wobei eine Betriebsspannung während einer elektrischen Entladung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode höchstens 4 kV, vorzugsweise weniger als 4 kV, beträgt.
Die Spannungsquelle ist vorzugsweise eingerichtet, um einen Gleichstrom von mindestens 0,5 mA bis höchstens 20 mA zu liefern, vorzugsweise bei einer Betriebsspannung von höchstens 4 kV, vorzugsweise von weniger als 4 kV, besonders bevorzugt von mindestens 1 kV bis höchstens 4 kV. Die Spannungsquelle weist demnach bevorzugt eine Ausgangsleistung von mindestens 0,5 W bis höchstens 80 W auf. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine erste
Elektrode als stab- oder drahtförmige Elektrode ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine zweite Elektrode als ringförmige Elektrode ausgebildet ist, welche die erste Elektrode - in
Umfangsrichtung gesehen - umgreift. Dabei wird eine axiale Richtung definiert durch eine Erstreckung der stab- oder drahtförmigen ersten Elektrode im Bereich der zweiten Elektrode, wobei die Umfangsrichtung die Axialrichtung konzentrisch umgreift. Eine radiale Richtung erstreckt sich dabei senkrecht zu der Axialrichtung.
Der Entladungspfad erstreckt sich bei einer solchen Ausgestaltung in radialer Richtung, wobei der Magnetfeldvektor zumindest eine Komponente in axialer Richtung aufweist, oder sich vollständig in Axialrichtung erstreckt. Entsprechend wirkt eine Lorentzkraft in Umfangsrichtung, sodass die Entladung, insbesondere das Entladungsfilament, in Umfangsrichtung gesehen und somit entlang der ringförmigen, zweiten Elektrode, ringscheibenförmig, vorzugsweise kreisförmig, propagiert. Eine Propagationsgeschwindigkeit der Entladung oder des
Entladungsfilaments hängt dabei von der Magnetfeldstärke ab. Effektiv und insbesondere im Zeitmittel wird auf diese Weise quasi ein Plasma- Vorhang oder eine Plasma-Fläche gebildet, welche/welcher den Entladungsbereich durchsetzt. Dieses Phänomen kann als magnetisch organisierter Plasma-Vorhang (magnetically organised plasma sheet - MOPS) bezeichnet werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine erste
Elektrode und die wenigstens eine zweite Elektrode als drahtförmige oder stabförmige Elektrode ausgebildet sind. Dabei erstrecken sie sich vorzugsweise zumindest bereichsweise in einer Ebene oder entlang einer gemeinsamen gekrümmten Fläche, wobei der Entladungsbereich in dieser Ebene oder Fläche angeordnet ist. Dar Magnetfeldvektor steht dann zumindest mit einer
Komponente senkrecht auf dieser Ebene oder Fläche, sodass die Entladung oder das
Entladungsfilament entlang der Ebene oder Fläche des Entladungsbereichs propagiert. Es entsteht so effektiv, insbesondere im Zeitmittel, ein Plasmavorhang oder eine Plasmafläche in dem Entladungsbereich zwischen den draht- oder stabförmigen Elektroden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine zweite Elektrode als flächige Elektrode ausgebildet ist, welche vorzugsweise eine Mehrzahl von
Aussparungen aufweist. Die Aussparungen können eine Vielzahl verschiedener Geometrien aufweisen, beispielsweise eine runde, insbesondere kreisrunde, oder ovale Geometrie, oder eine Geometrie mit zumindest bereichsweise divergierenden und/oder parallelen Wandungen. Die erste Elektrode ist in diesem Fall bevorzugt als draht- oder stabförmige Elektrode ausgebildet und entweder senkrecht zu durch die Aussparungen definierten Flächen orientiert, wobei in diesem Fall bevorzugt in jeder Aussparung eine erste Elektrode - vorzugsweise mittig oder zentral - angeordnet ist; oder die erste Elektrode ist in einer durch die Aussparungen definierten Ebene angeordnet und erstreckt sich entlang der Aussparungen, wobei auch in diesem Fall bevorzugt jeder Aussparung eine erste Elektrode zugeordnet ist, wobei es aber auch möglich ist, dass einer Mehrzahl von Aussparungen, vorzugsweise allen Aussparungen, eine gemeinsame erste Elektrode zugeordnet ist, die beispielsweise in Bereichen zwischen den Aussparungen mit einem Isolatormaterial versehen sein kann, sodass elektrische Entladungen nur im Bereich der Aussparungen stattfinden können. Die erste Elektrode ist dann, wenn sie sich in einer Ebene einer Aussparung erstreckt, bevorzugt benachbart zu einer ersten Wandung der Aussparung und einer zweiten, gegenüberliegenden Wandung der Aussparung gegenüberliegend angeordnet, wobei sie bevorzugt gegenüber der ersten Wandung, zu welcher sie benachbart angeordnet ist, isoliert ist, sodass eine Entladung zwischen der ersten Elektrode und der dieser
gegenüberliegenden Wandung der Aussparung erzeugt wird.
Alle hier erläuterten, verschiedenen Ausgestaltungen der Elektroden sind einfach aufgebaut und leicht und kostengünstig herstellbar. Weiterhin weisen sie spezifische Vorteile bei der Erzeugung eines Plasmas insbesondere in Hinblick auf einen in dem Entladungsbereich strömenden
Fluidstrom auf.
Ist die wenigstens eine zweite Elektrode als flächige Elektrode mit einer Mehrzahl von
Aussparungen ausgebildet, weist der Magnetfeldvektor bevorzugt zumindest eine Komponente auf, welche senkrecht auf einer durch die Aussparungen definierten Ebene oder Fläche steht. Die Entladung propagiert dann getrieben durch die Lorentzkraft jeweils entlang von Berandungen der Aussparungen in einem durch die Aussparungen jeweils definierten Entladungsbereich, der vorzugsweise flächig oder planar ausgebildet sein kann. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode entlang einer Erstreckung wenigstens einer der Elektroden, nämlich der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode, konstant ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die erste Elektrode - beispielsweise als stab- oder drahtformige Elektrode - im Zentrum oder Mittelpunkt einer ringförmigen zweiten Elektrode angeordnet ist und sich in axialer Richtung erstreckt. Die Entladung läuft dann im Sinne einer Kreisbewegung innerhalb des kreisringförmigen, zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgebildeten Entladungsbereichs um, wobei der Entladungsbereich einen konstanten Radius aufweist. Ein konstanter Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann auch gegeben sein, wenn die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils als stab- oder drahtformige Elektrode ausgebildet sind, wobei sie sich dann gemeinsam - stets mit konstantem Abstand voneinander beabstandet - entlang eines bestimmten Pfades, im einfachsten Fall geradlinig, erstrecken. Ein konstanter Abstand ist auch möglich, wenn die zweite Elektrode als flächige Elektrode mit einer Mehrzahl von Aussparungen ausgebildet ist, nämlich entweder in dem Fall, in welchem die Aussparungen eine kreisförmige Berandung aufweisen, wobei die erste Elektrode als draht- oder stab förmige Elektrode jeweils in einem Mittelpunkt einer solchen Aussparung angeordnet ist und sich in axialer Richtung erstreckt, oder wenn die Aussparungen zumindest eine Kante aufweisen, entlang der sich dann - mit konstantem Abstand zu der Kante - auch die erste Elektrode erstreckt. Beispielsweise können in diesem Fall die Aussparungen eine Rechteckform aufweisen. Ein konstanter Abstand hat den Vorteil, dass die Entladung
grundsätzlich solange aufrechterhalten werden kann, solange eine die Entladung treibende Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden durch die Spannungsquelle aufrechterhalten wird. Es kann also insbesondere eine Dauerentladung betrieben werden. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode entlang einer Erstreckung von wenigstens einer der Elektroden divergiert. Dies ist insbesondere möglich, wenn beide Elektroden als draht- und/oder stabförmige Elektroden ausgebildet sind, wobei sie entlang ihrer Erstreckung auseinanderlaufen können, sodass sich der Abstand zwischen den Elektroden vergrößert, wenn man einer der Elektroden entlang von deren Erstreckung in einer bestimmten Richtung folgt. Eine solche
Ausgestaltung kann aber auch realisiert werden, wenn die zweite Elektrode eine Mehrzahl von Aussparungen aufweist, wobei dann wenigstens eine solche Aussparung bevorzugt eine entsprechend geformte Kante aufweist, wobei die erste Elektrode in geeigneter Weise mit divergierendem Abstand an der Aussparung angeordnet sein kann. Ein divergierender Abstand zwischen den Elektroden bietet insbesondere die Möglichkeit, die Entladung in einem
bestimmten Abschnitt der Elektroden enden zu lassen, wo nämlich deren Abstand voneinander zu groß wird, als dass die Entladung noch von der Spannungsquelle getrieben werden könnte. Dabei werden die Polarität der beiden Elektroden in Hinblick auf das Magnetfeld und die eine Bewegung der Entladung bewirkende Lorentzkraft bevorzugt so gewählt, dass die Entladung, die vorzugsweise an einem Ort entsteht, wo die beiden Elektroden einen geringsten Abstand zueinander aufweisen, dann in Richtung des zunehmenden Abstands der Elektroden voneinander in dem Entladungsbereich propagiert. Abhängig von den Kennwerten oder eingestellten
Parametern der Spannungsquelle erreicht die Entladung dann einen bestimmten Bereich, wo sie zusammenbricht, weil die Spannungsquelle bei dem in diesem Bereich vorliegenden Abstand der Elektroden zueinander die Entladung nicht länger treiben kann. Die Entladung zündet dann vorzugsweise neu an dem Ort, wo die Elektroden ihren geringsten Abstand zueinander aufweisen, und der Vorgang beginnt aufs Neue. Auf diese Weise kann quasi iterativ und fortlaufend eine zyklisch entlang des Beladungsbereichs propagierende Entladung erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in einem ersten Abschnitt konstant ist und in einem zweiten Abschnitt divergiert. Dabei bezieht sich der Begriff„Abschnitt" hier insbesondere auf eine Erstreckung von wenigstens einer der Elektroden, insbesondere auf die Erstreckung beider Elektroden. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere möglich, wenn beide Elektroden als draht- oder stabförmige Elektroden ausgebildet sind, aber auch in einem Fall, in welchem die zweite Elektrode als flächige Elektrode mit einer Mehrzahl von entsprechend geformten Aussparungen ausgebildet ist, wobei dann die erste Elektrode in entsprechender Weise im Bereich der Aussparungen vorgesehen ist. Die Ausgestaltung mit einem abschnittsweise konstanten und abschnittsweise divergierenden Abstand der Elektroden zueinander hat den Vorteil, dass genau abgestimmt werden kann, über welchen Bereich die Entladung propagieren soll, und wo sie dann schließlich aufgrund des zunehmenden Abstands der Elektroden voneinander erlöschen soll.
Der Abstand zwischen den Elektroden beträgt bevorzugt von wenigstens 1 mm bis höchstens 30 mm. Dabei kann er insbesondere einen konstanten Wert in diesem Bereich aufweisen, oder in diesem Bereich divergieren. Bevorzugt weisen die Elektroden insbesondere im Bereich eines konstanten Abstands oder insgesamt eine Länge auf, die von mindestens 1 mm, vorzugsweise bis höchstens 1 m, beträgt. Über einen solchen Bereich kann ohne weiteres eine Entladung in Luft mit den oben
angegebenen Spannungswerten aufrechterhalten und propagiert werden. Es sind prinzipiell aber auch größere Distanzen oder Längen möglich.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetfeldeinrichtung wenigstens einen Permanentmagnet aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Permanentmagnet als Ringmagnet ausgebildet sein, wobei er vorzugsweise eine ringförmige zweite Elektrode - in Umfangsrichtung gesehen - umgreift, oder wobei er neben einer
Elektrodenanordnung aus der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, insbesondere wenn die Elektroden stab- oder drahtförmig ausgebildet sind, oder wenn die zweite Elektrode als flächige Elektrode mit einer Mehrzahl von Aussparungen ausgebildet ist. In diesem Fall ist es auch möglich, dass die Magnetfeldeinrichtung eine Mehrzahl von Permanentmagneten aufweist, die auf der flächigen, zweiten Elektrode verteilt, insbesondere den Aussparungen benachbart, angeordnet sind. Jedenfalls ist es möglich, dass die Magnetfeldeinrichtung eine Mehrzahl von Permanentmagneten aufweist. Permanentmagnete haben den Vorteil, dass es keiner elektrischen Ansteuerung der Magnetfeldeinrichtung bedarf, sodass die Vorrichtung einfach und mit vergleichsweise geringer elektrischer Leistungsaufnahme ausgebildet sein kann.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Magnetfeldeinrichtung wenigstens einen Elektromagnet aufweist. Vorteilhaft an einem Elektromagnet ist, dass die Magnetfeldeinrichtung in definierter Weise an- und abgeschaltet werden kann, wobei auch eine einfache Variation der Feldstärke der Magnetfeldeinrichtung möglich ist. Weiterhin hängt die Feldstärke der
Magnetfeldeinrichtung im Wesentlichen von einem Strom durch den Elektromagnet ab und unterliegt nicht einer Schwächung durch Alterungseffekte, wie dies bei einem Permanentmagnet der Fall sein kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetfeldeinrichtung wenigstens einen Ringmagnet aufweist. Dieser kann insbesondere die Anordnung aus der wenigstens einen ersten Elektrode und der wenigstens einen zweiten Elektrode - in
Umfangsrichtung gesehen - umgreifen, oder neben wenigstens einer der Elektroden, vorzugsweise neben beiden Elektroden, also der der Elektrodenanordnung, angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Magnetfeldeinrichtung wenigstens eine elektrische Spule aufweist. Auch diese kann - analog zu dem Ringmagnet - wenigstens eine der Elektroden, vorzugsweise beide Elektroden - in Umfangsrichtung umgreifen, oder neben wenigstens einer der Elektroden, vorzugsweise neben beiden Elektroden, angeordnet sein. Es ist möglich, dass die Magnetfeldeinrichtung eine Mehrzahl von Ringmagneten und/oder eine Mehrzahl von Spulen aufweist.
Unter einer Spule wird insbesondere eine elektrische Induktionsspule verstanden, die in ihrer einfachsten Ausführungsform einen gewendelten elektrischen Leiter aufweisen oder aus einem gewendelten elektrischen Leiter bestehen kann.
Alternativ oder zusätzlich weist die Magnetfeldeinrichtung bevorzugt eine Mehrzahl von Stabmagneten und/oder Spulen auf, welche entlang zumindest einer Elektrode, ausgewählt aus der wenigstens einen ersten Elektrode und/oder der wenigstens einen zweiten Elektrode, angeordnet ist. Dabei ist es möglich, dass eine Mehrzahl von Stabmagneten oder Spulen um eine ringförmige zweite Elektrode und/oder um wenigstens eine Aussparung einer flächigen zweiten Elektrode angeordnet sind. Eine Nordpol-Südpol-Orientierung der Stabmagnete und/oder eine Längsachse der Spulen ist dabei vorzugsweise parallel zu einer Längsachse der ringförmigen zweiten Elektrode oder senkrecht zu der flächigen zweiten Elektrode orientiert. Es ist auch möglich, dass eine Mehrzahl von Stabmagneten und/oder Spulen entlang einer draht- oder stabförmigen Elektrode angeordnet ist. Dabei ist die Nordpol/Südpol-Orientierung der
Stabmagnete und/oder die Längsachse der Spulen insbesondere senkrecht zu der Erstreckung der Elektrode angeordnet.
Eine Ausgestaltung mit einer Mehrzahl von Stabmagneten und/oder Spulen ist gegebenenfalls einfacher zu realisieren, als eine Ausgestaltung mit einem Ringmagneten oder nur einer Spule.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die Magnetfeldeinrichtung wenigstens einen Bandmagneten aufweist, welcher sich entlang zumindest einer der Elektroden erstreckt. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft in Zusammenhang mit einer Elektrodenanordnung aus wenigstens zwei stab- oder drahtförmigen Elektroden, wobei ein solcher Bandmagnet entlang der Erstreckung wenigstens einer dieser Elektroden ohne weiteres angeordnet werden kann. Auch eine Anordnung eines solchen Bandmagneten entlang wenigstens einer Aussparung einer flächigen Elektrode ist ohne weiteres möglich.
Unter einem Bandmagnet wird hier insbesondere ein magnetisches Element verstanden, welches sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, wobei die Erstreckung entlang der ersten Richtung größer ist als eine Breite des Elements in einer zweiten Richtung und eine Höhe des Elements in einer dritten Richtung, wobei die erste Richtung, die zweite Richtung und die dritte Richtung aufeinander senkrecht stehen. Ein solcher Bandmagnet kann beispielsweise ungefähr 3 mm breit, zwischen 1 cm und 2 cm hoch, und bis zu 20 cm lang sein. Ein solcher Bandmagnet stellt quasi eine integrale, einstückige Hintereinander- Anordnung einer Mehrzahl von Magnetelementen dar, und ist beispielsweise im Wege eines Sinterprozesses aus einem magnetischen Material herstellbar.
Ein solcher Bandmagnet kann insbesondere entlang einer Anordnung von draht- oder
stabförmigen Elektroden, oder entlang von wenigstens einer Kante einer Aussparung in einer flächigen Elektrode angeordnet werden und stellt dort eine strukturell einfachere und zugleich vom Magnetfeldverlauf her günstigere Ausgestaltung dar, als eine Nebeneinanderreihung separater Stabmagnete.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen
Leitungsabschnitt aufweist, der mit dem Entladungsbereich in Fluidverbindung ist, sodass ein Fluid entlang des Leitungsabschnitts durch den Entladungsbereich geleitet werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, ein Fluid mit dem in dem Entladungsbereich gebildeten Plasma zu behandeln und beispielsweise zu desinfizieren oder zu sterilisieren, üble Gerüche zu entfernen, Allergene zu entfernen, das Fluid mikrobiell zu inaktivieren, oder Partikel zu entfernen. Dabei umfasst der Entladungsbereich, in welchem die Entladung propagiert, bevorzugt einen gesamten lichten Durchmesser der Vorrichtung am Ort des Entladungsbereichs, sodass das Fluid vollständig durch den Entladungsbereich geführt wird. Es kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass das gesamte, den Entladungsbereich durchsetzende Fluid von der Entladung und damit auch dem Plasma beaufschlagt wird.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Es wird wenigstens ein Entladungsfilament entlang eines Entladungspfads in einem Entladungsbereich zwischen wenigstens zwei Elektroden erzeugt, wobei ein Magnetfeld bereitgestellt wird, welches den Entladungsbereich schräg zu dem Entladungspfad, bevorzugt senkrecht zu dem Entladungspfad, durchsetzt. Das
Entladungsfilament wird dabei durch das Magnetfeld zu einer propagierenden Bewegung in dem Entladungsbereich angetrieben. Das Verfahren wird bevorzugt durchgeführt mittels einer Vorrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Es ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Vorrichtung erläutert wurden.
Unter einem Entladungsfilament wird insbesondere ein Strom von geladenen Teilchen verstanden, welcher entlang eines Potentialgradienten fließt. Dabei entsteht eine elektrische Entladung zwischen zwei Elektroden typischerweise, indem zunächst ein Entladungskanal, insbesondere ein sogenannter Streamer, insbesondere durch Ionisation von Teilchen entlang des Entladungskanals, gebildet wird, bevor die Bewegung geladener Teilchen entlang des
Entladungskanals einsetzt. Geladene Teilchen strömen dann während der Entladung entlang des gebildeten Entladungskanals und bilden so ein Entladungsfilament aus. Die geladenen Teilchen erfahren in dem Magnetfeld eine Lorentzkraft, welche auf jedes einzelne entlang des
Entladungskanals propagierende Teilchen und somit quasi insgesamt auf das Entladungsfilament wirkt, sodass das Entladungsfilament schließlich insgesamt entlang des Entladungsbereichs propagiert.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Fluid durch den
Entladungsbereich geleitet wird. Dabei kann das Fluid in vorteilhafter Weise mit dem
Entladungsfilament und insbesondere mit dem Plasma, welches durch die Entladung gebildet wird, beaufschlagt werden.
Vorzugsweise werden die propagierende Bewegung des Entladungsfilaments und eine
Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch den Entladungsbereich so aufeinander abgestimmt, dass jedes Volumenelement des den Entladungsbereich durchströmenden Fluids wenigstens einmal von dem Entladungsfilament überstrichen wird. Es ist insoweit festzustellen, dass bevorzugt eine periodische Bewegung des Entladungsfilaments in dem Entladungsbereich erzeugt wird, nämlich beispielsweise gemäß einer ersten Ausgestaltung eine periodische Kreisbewegung, oder allgemein eine zyklische Bewegung, und/oder gemäß einer zweiten
Ausgestaltung eine periodische Bewegung dergestalt, dass die Entladung an einem ersten Ort entsteht, dann entlang einer bestimmten Strecke propagiert, und an einem zweiten Ort - beispielsweise durch einen zunehmenden Abstand der Elektroden voneinander - erlischt. Die Entladung startet dann an dem ersten Ort neu, wobei sich der gesamte Vorgang zyklisch mit einer bestimmten Frequenz wiederholt.
Unter einem Volumenelement des strömenden Fluids wird hier insbesondere ein gedachtes Volumen verstanden, welches sich in axialer Richtung, also senkrecht zu dem Entladungspfad und insbesondere in Richtung des Magnetfeldvektors, durch den Entladungsbereich bewegt und die Dicke - in axialer Richtung gemessen - des Entladungsfilaments aufweist.
Um sicherzustellen, dass jedes Volumenelement des den Entladungsbereich durchströmenden Fluids wenigstens einmal von der Entladung überstrichen wird, wird nun diese Frequenz des in dem Entladungsbereich propagierenden Entladungsfilaments auf die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in geeigneter Weise abgestimmt.
Beispielsweise ergibt sich für eine Anordnung einer ringförmigen zweiten Elektrode mit einer stab- oder drahtförmigen ersten Elektrode in deren Zentrum, insbesondere also eine
kreisringförmige Entladung mit einer - in axialer Richtung gemessenen - Dicke d und einer Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in axialer Richtung mit einer Geschwindigkeit v, das die Umlauf- oder Rotations frequenz der Entladung Ω größer sein muss als 2"TTv/d, damit die Entladung aus Sicht des strömenden Fluids quasi wie ein Plasmavorhang erscheint, sodass also jedes Volumenelement des strömenden Fluids zumindest einmal von dem Entladungsfilament überstrichen wird. Beispielsweise ergibt sich konkret für eine in axialer Richtung gemessene Dicke der Entladung d von 1 mm und einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s für das Fluid, dass die Rotationsfrequenz der Entladung größer sein muss als 6000 s"1 (als Kreisfrequenz berechnet), oder - unter Berücksichtigung des Faktors 2π - eine Frequenz von mehr als 1000 s" aufweisen muss.
Die Rotationsgeschwindigkeit der Entladung wird durch die Lorentzkraft bestimmt und sich beispielsweise nach folgender Gleichung
Figure imgf000016_0001
wobei νφ = ΓΩ = 2nrf die azimutale (Umfangs-)Rotationsgeschwindigkeit in einem Abstand r vom Mittelpunkt der zylindrischen Anordnung der beiden Elektroden 3, 5 ist, wobei vr die radiale Ausbreitungsgeschwindigkeit der Entladung ist, die ohne weiteres aus den Parametern der Spannungsquelle und vorzugsweise dem Elektrodenabstand berechnet werden kann, wobei weiter ωβ die Elektronen-Gyrofrequenz in dem Magnetfeld B ist, und worin ven die
Kollisionsrate mit atmosphärischen Neutralteilchen als dominierender Bremsmechanismus ist.
Anhand der Gleichung kann ohne weiteres ermittelt werden, dass Rotationsfrequenzen, die für eine effiziente Behandlung eines strömenden Fluids mit beispielsweise einer
Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s bereitgestellt werden müssen, durch ein axiales
Magnetfeld, welches größer ist als 0,01 T, vorzugsweise größer als 0,1 T, verwirklicht werden können. Besonders bevorzugt werden allerdings Magnetfeldstärken von mindestens 0,1 T bis höchstens 1 T verwendet. Dabei ist insbesondere für die Obergrenze derzeit noch die Art der verfügbaren Magnete für die Magnetfeldeinrichtung limitierend. Selbstverständlich sind höhere Feldstärken wünschenswert und werden bevorzugt eingesetzt, soweit entsprechende
Magnetfeldeinrichtungen zur Verfügung stehen. Derzeit ist es jedoch ohne weiteres möglich, insbesondere mit kleinen, vorzugsweise zylindrischen Neodym-Permanentmagneten
entsprechende Feldstärken im Bereich von mindestens 0,1 T bis höchstens 1 T bereitzustellen. Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass der Entladungsbereich unter Atmosphärendruck gehalten wird, vorzugsweise also bei 1013 mbar oder bei einem lokal herrschenden Umgebungsdruck. Das Verfahren ist auf diese Weise besonders kostengünstig und einfach durchführbar, weil es weder einer Einrichtung zur
Evakuierung noch einer Einrichtung bedarf, welche eingerichtet wäre, um den
Entladungsbereich unter höheren Druck zu setzen. Dabei ist es mithilfe der hier vorgeschlagenen Vorrichtung ohne weiteres möglich, eine Plasmaentladung unter Atmosphärendruck zu erzeugen. Selbstverständlich ist aber mittels der Vorrichtung und im Rahmen des Verfahrens auch ein Arbeiten unter anderen Drücken, insbesondere unter höheren oder niedrigeren Drücken möglich.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass durch den Entladungsbereich ein Fluid geführt wird, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Luft, Stickstoff, einem Edelgas, insbesondere Argon, Kohlendioxid, einem Gasgemisch, und einem Gemisch aus wenigstens einem Gas und wenigstens einer Flüssigkeit, insbesondere Wasserdampf. Dabei beziehen sich die Begriffe„Gas" und„Flüssigkeit" insbesondere auf Normalbedingungen, bezeichnen also einen Aggregatzustand eines Stoffs insbesondere bei 25 °C oder 298 K und 1013 mbar. Die hier vorgeschlagene Vorrichtung und das hier vorgeschlagene Verfahren können insbesondere genutzt werden, um Fluide, insbesondere ausgewählt aus der zuvor genannten Gruppe, zu aktivieren oder zu reinigen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das den Entladungsbereich durchströmende Fluid gereinigt wird von a) Gerüchen, b) Allergenen, c) Mikroorganismen, insbesondere Mikroben, Bakterien, Sporen, Pilzen, und Viren, und/oder d) von Partikeln. In dieser Weise können sehr vorteilhaft verschiedenste Fluide von verschiedensten Belastungen gereinigt werden, sodass die Vorrichtung und das Verfahren vielseitig einsetzbar sind.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Verwendung einer Vorrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele als Luftreinigungseinrichtung geschaffen wird. Dabei wird die Vorrichtung als Luftreinigungseinrichtung insbesondere verwendet in einer Wohnung, beispielsweise als Table-Top-Vorrichtung oder als Teil einer Belüftungs- und/oder Klimaanlage, in einer Küche, insbesondere in einer Küche eines Gastronomiebetriebs, oder in einer Großküche, in einem Stall oder einer Fleischproduktionseinrichtung, in einer
Chemieeinrichtung, in einem Büro, in einer Fabrik, in einer Kläranlage, in einer Mülldeponie, und/oder in einer medizinischen Einrichtung, beispielsweise einer Arztpraxis, einer Krankenstation oder Pflegestation, oder einem Krankenhaus. In all diesen Bereichen kann die Vorrichtung sinnvoll, zielführend und vorteilhaft verwendet werden, um Luft von Belastungen, insbesondere der oben genannten Art, zu reinigen.
Unter einer Chemieeinrichtung wird dabei insbesondere eine Produktionsstätte für wenigstens eine Chemikalie, eine Raffinerie, eine Produktionsstätte für wenigstens ein pharmazeutisches Produkt, eine Forschungseinrichtung, eine Laboreinrichtung, auch eine Analyselaboreinrichtung, oder eine andere Einrichtung verstanden, in der chemische Experimente, Versuche und/oder Reaktionen durchgeführt werden.
Alternativ oder zusätzlich wird eine Verwendung der Vorrichtung zur Reinigung eines Fluids von Gerüchen, Allergenen, Mikroorganismen, insbesondere Mikroben, Bakterien, Sporen, Pilzen, und/oder Viren, und/oder von Partikeln, insbesondere durch elektronische Dissoziation (electron impact dissociation), vorgeschlagen. Insbesondere zu diesem Zweck kann die
Vorrichtung in vorteilhafter Weise eingesetzt werden.
Die Beschreibung der Vorrichtung einerseits sowie des Verfahrens und der Verwendung andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Vorrichtung, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren oder der Verwendung beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Vorrichtung. Verfahrensschritte des Verfahrens oder Aspekte der Verwendung, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte oder Aspekte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens oder der Verwendung. Das Verfahren und/oder die Verwendung zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt oder einen Aspekt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung bedingt ist. Die Vorrichtung zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt oder Aspekt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Aus führungs form des Verfahrens oder der Verwendung bedingt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Vorrichtung;
und
Figur 6 eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Plasmas. Dabei ist in Figur la) eine Vorrichtung 1 dargestellt, die eine erste Elektrode 3 und eine zweite Elektrode 5 aufweist, wobei hier die erste Elektrode 3 als stabförmige oder drahtförmige Elektrode ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode 5 als Ringelektrode ausgebildet ist, welche die erste Elektrode 3 - in Umfangsrichtung gesehen - umgreift. Eine axiale Richtung erstreckt sich dabei senkrecht zur Bildebene von Figur la), wobei eine radiale Richtung senkrecht auf der axialen Richtung steht und in der Bildebene angeordnet ist, und wobei sich eine Umfangsrichtung konzentrisch um die axiale Richtung erstreckt. Die erste Elektrode 3 und die zweite Elektrode 5 sind voneinander beabstandet angeordnet.
Insbesondere ist die zweite Elektrode 5 hier kreisringförmig ausgebildet, wobei die erste
Elektrode 3 im Mittelpunkt des durch die zweite Elektrode 5 definierten Kreises angeordnet ist. Schematisch ist eine Spannungsquelle 7 angedeutet, welche die Vorrichtung 1 aufweist, und welche mit der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 derart verbunden ist, dass eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 durch die Spannungsquelle 7 erzeugbar ist. Die erste Elektrode 3 und die zweite Elektrode 5 definieren einen Entladungspfad 9 für eine Entladung in einem Entladungsbereich 11 zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5. Dabei zeigt sich, dass hier aufgrund des
zylindersymmetrischen Aufbaus der Anordnung aus der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 eine ganze Schar von Entladungspfaden 9 definiert wird, die sich - insbesondere in radialer Richtung - entlang des Umfangs des kreisringförmigen Entladungsbereichs 11 erstrecken, wobei aufgrund des hier konstanten Abstands zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 nicht sicher vorhergesagt werden kann, an welcher Stelle eine Entladung tatsächlich initial stattfinden wird, welcher Entladungspfad 9 aus der Schar möglicher
Entladungspfade also initial realisiert werden wird.
Die Spannungsquelle 7 ist bevorzugt als Gleichspannungsquelle ausgebildet, wobei sie insbesondere eingerichtet ist, um eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 von mindestens 0,5 kV bis höchstens 9 kV, vorzugsweise von mindestens 1 kV bis höchstens 6 kV, zu erzeugen, wobei die Spannungsquelle weiter bevorzugt eingerichtet ist, um eine Stromstärke von mindestens 0,5 mA bis höchstens 20 mA zu liefern.
In Figur la) ist noch keine Magnetfeldeinrichtung dargestellt, um die Funktionsweise der Vorrichtung 1 schrittweise näher zu erläutern. Wird ohne Wirkung eines Magnetfelds - beispielsweise bei ausgeschalteter oder entfernter Magnetfeldeinrichtung - eine Entladung zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 gezündet, entsteht ein hier schematisch angedeutetes Entladungsfilament 13, welches sich - bis auf gegebenenfalls
Störungen durch beispielsweise Luft- oder Gasbewegungen - in radialer Richtung in dem Entladungsbereich 11 erstreckt. Dabei ist dieses Entladungsfilament 13 ohne Wirkung eines magnetischen Feldes in dem Sinne stationär, dass der einmal gebildete Entladungspfad 9 zeitlich konstant erhalten bleibt.
Figur lb) zeigt die Vorrichtung 1 ergänzt um eine Magnetfeldeinrichtung 15, die eingerichtet und so relativ zu der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 angeordnet ist, dass sie ein Magnetfeld in dem Entladungsbereich 11 bereitstellt, sodass ein Magnetfeldvektor B des Magnetfelds schräg, vorzugsweise senkrecht, zu dem Entladungspfad 9 orientiert ist. Es zeigt sich hier, dass der Magnetfeldvektor B senkrecht auf der Bildebene von Figur 1 steht. Die Magnetfeldeinrichtung 15 ist bei dem hier konkret dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 vorzugsweise als Permanentmagnet, und insbesondere als Ringmagnet ausgebildet, welcher die zweite Elektrode 5 und die erste Elektrode 3 - in Umfangsrichtung gesehen - umgreift. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Magnetfeldeinrichtung 15 einen entsprechend angeordneten Elektromagnet, insbesondere eine elektrische Spule aufweist.
Die Spannungsquelle 7 ist in Figur lb) aus Gründen der vereinfachten Darstellung nicht dargestellt, gleichwohl jedoch vorhanden. Wird nun eine Entladung zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 gezündet, wirkt auf das Entladungsfilament 13 eine Lorentzkraft, sodass das Entladungsfilament 13 in Rotation versetzt wird und mit einer bestimmten Rotationsfrequenz entlang des
kreisringförmigen Entladungsbereichs 11 propagiert, wobei die Rotationsfrequenz insbesondere von der Feldstärke des Magnetfelds abhängt. Das Entladungsfilament 13 überstreicht also den gesamten Entladungsbereich 11 und bildet in diesem - insbesondere im Zeitmittel gesehen - einen Art Plasma- Vorhang, wobei der gesamte Entladungsbereich 11 mit Plasma beaufschlagt wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die Magnetfeldeinrichtung 15 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Stabmagneten 17, die - vorzugsweise mit gleichen Winkelabständen, also symmetrisch - in Umfangsrichtung gesehen um die erste Elektrode 3 und die zweite Elektrode 5 herum angeordnet sind. Die Stabmagnete 17 sind dabei so orientiert, dass auch hier der Magnetfeldvektor B senkrecht auf der Bildebene von Figur 2 steht. Alternativ zu den Stabmagneten 17 ist es auch möglich, dass die
Magnetfeldeinrichtung 15 eine Mehrzahl von Elektromagneten, insbesondere Spulen aufweist, welche entsprechend um die Anordnung aus den Elektroden 3, 5 herum angeordnet sind.
Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung 1 und insbesondere die Magnetfeldeinrichtung 15 sechs Stabmagnete 17 auf.
Eine Anordnung mit Stabmagneten 17 oder räumlich verteilt angeordneten Spulen ist gegebenenfalls einfacher und kostengünstiger herstellbar, als eine Magnetfeldeinrichtung 15 mit einem größeren Ringmagnet oder einer entsprechend größeren Spule, welche die Anordnung der Elektroden 3, 5 umgreift, wie dies in Figur lb) dargestellt ist.
Der sich physikalisch ergebende Effekt in Hinblick auf die Rotation des Entladungsfilaments 13 entlang des Entladungsbereichs 11 ist allerdings bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur lb) und dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 derselbe. Es ist lediglich zu beachten, dass typischerweise das Magnetfeld, welches durch die Mehrzahl von Stabmagneten 17 oder eine Mehrzahl von Spulen erzeugt wird, inhomogener ist als das durch einen
ringförmigen Magnet oder eine einzige Spule erzeugte Magnetfeld im Fall des ersten Ausführungsbeispiels. Hierdurch ist es bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 möglich, dass das Entladungsfilament 13 entlang einer Umfangslinie in dem Entladungsbereich 11 variierende Umlaufgeschwindigkeiten aufweist, weil auch die Lorentzkraft lokal variiert. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die erste Elektrode 3 und die zweite Elektrode 5 sind bei diesem Ausführungsbeispiel beide als stab- oder insbesondere drahtförmige Elektroden ausgebildet, wobei sie einen divergierenden Abstand zueinander aufweisen. Die Magnetfeldeinrichtung 15, welche hier bevorzugt einen Permanentmagnet, insbesondere einen Ring- oder Stabmagnet, aufweist, ist hier neben der Anordnung aus den Elektroden 3, 5 angeordnet, und zwar derart, dass auch hier der Magnetfeldvektor B senkrecht auf der Bildebene zu Figur 3 steht. Alternativ ist es möglich, dass die Magnetfeldeinrichtung 15 einen Elektromagneten oder wenigstens eine Spule aufweist. Wird eine Potentialdifferenz an die Elektroden 3, 5 angelegt, ergibt sich ein Entladungsfilament 13 insbesondere am Ort eines kürzesten Abstands zwischen den Elektroden 3, 5, wobei durch das Magnetfeld eine Lorentzkraft auf das Entladungsfilament 13 wirkt, sodass dieses entlang der Erstreckung der Elektroden 3, 5 - hier nach rechts - wandert und den Entladungsbereich 11 überstreicht, bis ein Abstand zwischen den Elektroden 3, 5 in einem Abbruchbereich 19 zu groß wird, sodass die Spannungsquelle 7 die Entladung nicht mehr treiben kann. Die konkrete Lage des Abbuchbereichs 19 hängt
insbesondere von der Spannung, mithin der Potentialdifferenz, zwischen den Elektroden 3, 5 ab. Nach Zusammenbruch der Entladung startet diese neu am Ort des geringsten Abstands zwischen den Elektroden 3, 5, und der zuvor beschriebene Prozess wiederholt sich zyklisch. Auch dies führt - insbesondere im Zeitmittel - quasi zur Ausbildung eines Plasma-Vorhangs in dem Entladungsbereich 11 , der zyklisch mit einer bestimmten Frequenz von dem Entladungsfilament 13 überstrichen wird. Dabei hängt diese Frequenz insbesondere von der Feldstärke des
Magnetfelds und der Länge der Elektroden 3, 5 zwischen dem Entstehungsort des
Entladungsfilaments 13 und dem Abbruchbereich 19 ab. Der Abstand zwischen den Elektroden 3, 5 beträgt bevorzugt zwischen mindestens 1 mm und höchstens 30 mm in dem Entladungsbereich 11.
Der Abstand zwischen den Elektroden 3, 5 in dem Abbruchbereich 19 kann beispielsweise 3 cm betragen. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Auch bei diesem
Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 3, 5 als stab- oder insbesondere drahtförmige
Elektroden ausgebildet, wobei ein Abstand zwischen den Elektroden 3, 5 abschnittsweise konstant ist und abschnittsweise divergiert, wobei er nämlich in einem ersten Abschnitt 20 konstant ist und in einem zweiten Abschnitt 22 divergiert. Dabei ist ein definierter Ort 24 vorgesehen, an welchem die Elektroden 3, 5 einen kürzesten Abstand zueinander aufweisen und wo initial ein Entladungsfilament 13 gebildet wird.
Die Magnetfeldeinrichtung 15 weist hier einen Bandmagneten auf, der sich entlang der
Anordnung der Elektroden 3, 5 erstreckt. Auch hier steht der Magnetfeldvektor B senkrecht auf der Bildebene von Figur 4. Die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1 ist im Wesentlichen identisch zu der zuvor erläuterten Funktionsweise des dritten
Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3, wobei sich jedoch der relativ langgezogene, homogene Bereich zwischen den Elektroden 3, 5 mit konstantem Abstand ergibt, an den sich dann schließlich der zweite Abschnitt mit divergierenden Elektroden 3, 5 anschließt, wo schließlich auch der Abbruchbereich 19 ausgebildet ist. Der erste Abschnitt, in welchem die Elektroden 3, 5 zueinander einen konstanten Abstand aufweisen, kann vorzugsweise eine Länge von bis zu 100 cm aufweisen, insbesondere weil derzeit Bandmagnete erhältlich sind, welche jedenfalls aneinandergereiht eine solche Länge haben können. Dabei hängt die Länge des derart realisierbaren Bereichs insbesondere von der Länge zur Verfügung stehender Bandmagnete ab, wobei auch mehrere Bandmagnete hintereinander angeordnet werden können. Auf diese Weise sind prinzipiell der Länge des Entladungsbereichs 1 1 insgesamt keine grundsätzlichen Grenzen gesetzt. Praktische Grenzen ergeben sich einerseits aufgrund sinnvoller Abmessungen der Vorrichtung 1 und andererseits aufgrund gewünschter Frequenzen, mit welchen das
Entladungsfilament 13 den Entladungsbereich 11 überstreicht, wobei diese Frequenzen insbesondere von der Magnetfeldstärke des Bandmagnets und andererseits von der Länge der Elektroden 3, 5 von dem Entstehungsort 24 des Entladungsfilaments 13 bis zu dem
Abbruchbereich 19 abhängen. Statt eines Bandmagneten ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von Stabmagneten nebeneinander angeordnet sind, oder dass Elektromagneten, insbesondere Spulen, in entsprechender Weise nebeneinander entlang der Erstreckung der Elektroden 3, 5 angeordnet sind. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die zweite Elektrode 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als flächige Elektrode mit einer Mehrzahl von Aussparungen 21 ausgebildet. Die Aussparungen 21 sind hier kreisförmig ausgebildet. Es sind aber auch andere, regelmäßig oder auch unregelmäßig umrandete Aussparungen, insbesondere rechteckförmige Aussparungen, oder Aussparungen, welche vorgegebene, ungleichmäßige Kantenverläufe aufweisen, beispielsweise nach Art des Verlaufs der Elektroden 3, 5 in den
Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 3 und 4 - möglich.
Die erste Elektrode 3 ist hier nicht dargestellt. Bei dem konkret dargestellten
Ausführungsbeispiel ist bevorzugt vorgesehen, dass in jeder Aussparung 21 eine draht- oder stabförmige Elektrode mittig angeordnet ist, wobei die Mehrzahl solcher Elektroden bevorzugt miteinander elektrisch verbunden und auf ein gemeinsames Potential gelegt werden können, welches sich von dem Potential der zweiten Elektrode 5 unterscheidet. Bei anderen
Ausgestaltungen ist es auch möglich, dass sich die erste Elektrode 3 zumindest bereichsweise entlang wenigstens einer Kante wenigstens einer Aussparung 21 erstreckt, insbesondere parallel zu einer Oberfläche der flächigen Elektrode 5. Auch dabei ist es möglich, dass die erste
Elektrode 3 als draht- oder stabförmige Elektrode ausgebildet ist.
Die Magnetfeldeinrichtung 15 weist hier eine Mehrzahl von Stabmagneten 17 auf, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur einer mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet ist. Diese Stabmagnete 17 sind um die Aussparungen 21 herum angeordnet und erzeugen vorzugsweise ein Magnetfeld, dessen Magnetfeldvektor senkrecht auf einer Oberfläche der zweiten Elektrode 5 steht. In den Aussparungen 21 gebildete Entladungsfilamente propagieren dann in den
Aussparungen 21 in einer Weise, wie dies in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 erläutert wurde. Bei dem hier konkret dargestellten Ausführungsbeispiel würde sich insbesondere ein Verhalten wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ergeben.
Anstelle der Stabmagnete 17 können auch Elektromagnete, insbesondere Spulen, vorgesehen sein, oder es können sowohl Elektromagnete als auch Stabmagnete 17 vorgesehen sein.
Alternativ ist es auch möglich, dass jede Aussparung 21 oder jedenfalls eine Mehrzahl von Aussparungen 21 von - insbesondere jeweils - einem Ringmagneten umgriffen wird. Es ist auch ein gemeinsamer Ringmagnet oder eine gemeinsame Spule für eine Mehrzahl von Aussparungen 21 möglich.
Verschiedene, benachbarte Magnete und/oder Spulen können im Übrigen parallel oder antiparallel orientierte Magnetfelder aufweisen.
Die Aussparungen 21 sind im Betrieb der Vorrichtung 1 bevorzugt von einem Fluid durchströmt, welches dann mit dem in den Aussparungen 21 erzeugten Plasma behandelt wird. Auch die Entladungsbereiche 11 der anderen Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 1 gemäß den Figuren 1 bis 4 sind bevorzugt im Betrieb mit einem Fluid durchströmt, welches in den
Entladungsbereichen 11 behandelt wird.
Werden - wie in Figur 5 dargestellt - kreisförmig umrandete Aussparungen 21 gewählt, ist es grundsätzlich möglich, ein Verhältnis von einer Gesamtfläche der Aussparungen 21 zu einer nicht ausgesparten Gesamtfläche der zweiten Elektrode 5 von 1 : 1 zu schaffen. Werden rechteckförmig berandete oder im Wesentlichen rechteckförmig berandete Aussparungen gewählt, die dann vorzugswiese mit Bandmagneten kombiniert werden, kann ein Verhältnis der insgesamt ausgesparten Fläche zu der insgesamt nicht ausgesparten Fläche der zweiten Elektrode 5 von 9: 1 bereitgestellt werden, sodass vorteilhaft ein wesentlich reduzierter
Strömungswiderstand für ein die zweite Elektrode 5 durchsetzendes Fluid geschaffen wird.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die Vorrichtung 1 ist hier als Strömungsrohr ausgebildet, in welchem die erste Elektrode 3 zentrisch, insbesondere mittig, als stabförmige Elektrode angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode 5 als ringförmige Elektrode, hier als zylinderförmige Hohlelektrode, insbesondere als zylindrisches Rohrelement, ausgebildet ist. Dabei dient die zweite Elektrode 5 zugleich als Strömungs- oder Leitrohr für ein Fluid, welches im Betrieb der Vorrichtung 1 den Entladungsbereich 11 durchsetzt. Insoweit weist die Vorrichtung 1 hier einen Leitungsabschnitt 23 auf, der mit dem Entladungsbereich 11 in
Fluidverbindung ist, sodass ein Fluid entlang des Leitungsabschnitts 23 durch den
Entladungsbereich 11 geleitet werden kann. Dabei steht der Leitungsabschnitt 23 hier mit einer Fluidzuleitung 25 und einer Fluidableitung 27 in Fluidverbindung, wobei die Fluidzuleitung 25 und die Fluidableitung 27 insbesondere Verbindungselemente zu weiteren, hier nicht dargestellten Fluidleitungen, beispielsweise Verschraubungen zum Anschluss von Schläuchen, aufweisen können. Die Magnetfeldeinrichtung 15 ist hier als Ringmagnet ausgebildet, welcher die Anordnung der Elektroden 3, 5 in dem Entladungsbereich 11 umgreift.
Die Funktionsweise des sechsten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 6 ist dabei identisch zu der Funktionsweise, die mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel gemäß Figur lb) erläutert wurde, wobei eine entlang des kreisringförmigen Entladungsbereichs 11 propagierende
Entladung erzeugt wird. Der Magnetfeldvektor B ist hier bevorzugt parallel zu der
Längserstreckung der ersten Elektrode 3 gewählt, zeigt also in axialer Richtung, insbesondere in Längsrichtung der Vorrichtung 1. Die propagierende Bewegung des Entladungsfilaments 13 entlang des Entladungspfads 11 und eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch den Entladungsbereich 1 1 werden bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass jedes den Entladungsbereich 11 durchströmende Volumenelement des Fluids wenigstens einmal von dem Entladungsfilament 13 überstrichen wird, sodass aus Sicht des strömenden Fluids quasi ein Entladungs- und insbesondere Plasmavorhang ausgebildet ist, durch welchen das Fluid strömt und mit dem das Fluid behandelt wird. Dabei wird das Fluid bevorzugt von Gerüchen, von Allergenen, von Mikroorganismen, insbesondere von Mikroben, Bakterien, Sporen, Pilzen, und/oder von Viren, oder von Partikeln, insbesondere von
Nanopartikeln, bevorzugt von Schmutz oder Staub, gereinigt. Das Fluid wird bevorzugt derart durch den Entladungsbereich 11 geleitet, dass in dem
Entladungsbereich 11 Atmosphärendruck, oder ein Druck in der Nähe von Atmosphärendruck, vorzugsweise kein Grob- oder gar Fein- oder Hochvakuum, und auch kein Hochdruck, herrscht.
Als Fluid wird vorzugsweise Luft, Stickstoff, ein Edelgas, beispielsweise Argon, Kohlendioxid, ein Gasgemisch, oder ein Gemisch aus wenigstens einem Gas und wenigstens einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasserdampf, verwendet.
Die Vorrichtung 1 kann in vorteilhafter Weise als Luftreinigungseinrichtung verwendet werden, insbesondere zur Luftreinigung in einer Wohnung, in einer Küche, insbesondere in einer Großküche, beispielsweise der Küche eines Gastronomiebetriebs, in einem Stall oder einer Fleischproduktionseinrichtung, in einer Chemieeinrichtung, in einem Büro, in einer Fabrik, in einer Kläranlage, in einer Mülldeponie, oder in einer anderen Einrichtung, in welcher es einer Reinigung von Luft von wenigstens einem der zuvor genannten Stoffe oder von weiteren Stoffen bedarf. Hierunter kann selbstverständlich auch eine medizinische Einrichtung, beispielsweise eine Arztpraxis oder ein Krankenhaus fallen.
Insgesamt zeigt sich, dass mit der Vorrichtung 1 , mithilfe des Verfahrens und mittels der Verwendung der Vorrichtung 1 eine effektive Reinigung eines Fluids mit geringem Aufwand und kostengünstig möglich ist.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (1) zur Erzeugung eines Plasmas, mit
- wenigstens einer ersten Elektrode (3),
- wenigstens einer von der ersten Elektrode (3) beabstandet angeordneten zweiten
Elektrode (5),
- einer Spannungsquelle (7), die mit wenigstens einer Elektrode (3,5), ausgewählt aus der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektrode (5), derart verbunden ist, dass eine Potentialdifferenz zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode (3) und der wenigstens einen zweiten Elektrode (5) durch die Spannungsquelle (7) erzeugbar ist, wobei
- die wenigstens eine erste Elektrode (3) und die wenigstens eine zweite Elektrode (5) wenigstens einen Entladungspfad (9) für eine elektrische Entladung in einem
Entladungsbereich (11) zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode (3) und der wenigstens einen zweiten Elektrode (5) definieren,
gekennzeichnet durch
- eine Magnetfeldeinrichtung (15), die eingerichtet und relativ zu der wenigstens einen ersten Elektrode (3) und der wenigstens einen zweiten Elektrode (5) angeordnet ist, um in dem Entladungsbereich (11) ein Magnetfeld bereitzustellen, sodass
- ein Magnetfeldvektor (B) des Magnetfelds schräg zu dem Entladungspfad (9) orientiert ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (7) als Gleichspannungsquelle ausgebildet ist.
3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) die wenigstens eine erste Elektrode (3) als stab- oder drahtförmige Elektrode, und die wenigstens eine zweite Elektrode (5) als ringförmige Elektrode, welche die wenigstens eine erste Elektrode (3) - in Umfangsrichtung gesehen - umgreift; und/oder
b) die wenigstens eine erste Elektrode (3) und die wenigstens eine zweite Elektrode (5) als stab- oder drahtförmige Elektroden, und/oder
c) die wenigstens eine zweite Elektrode (5) als flächige Elektrode mit einer Mehrzahl von Aussparungen (21)
ausgebildet ist/sind.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen der wenigstens einen ersten Elektrode (3) und der wenigstens einen zweiten Elektrode (5) entlang einer Erstreckung wenigstens einer der Elektroden (3,5) a) konstant ist, oder b) divergiert, oder c) in einem ersten Abschnitt konstant ist und in einem zweiten Abschnitt divergiert.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldeinrichtung (15) wenigstens einen Permanentmagnet und/oder wenigstens einen Elektromagnet aufweist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldeinrichtung (15)
a) wenigstens einen Ringmagnet oder wenigstens eine Spule aufweist, und/oder
b) eine Mehrzahl von Stabmagneten (17) oder Spulen aufweist, welche entlang zumindest einer Elektrode, ausgewählt aus der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektrode (5), angeordnet ist, und/oder
c) wenigstens einen Bandmagnet aufweist, welcher entlang zumindest einer Elektrode (3,5), ausgewählt aus der wenigstens einen ersten Elektrode (3) und der wenigstens einen zweiten Elektrode (5), angeordnet ist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Leitungsabschnitt (23) aufweist, der mit dem Entladungsbereich (11) in Fluidverbindung ist, sodass ein Fluid entlang des Leitungsabschnitts (23) durch den
Entladungsbereich (11) geleitet werden kann.
8. Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas, insbesondere mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei
- wenigstens ein Entladungsfilament (13) entlang eines Entladungspfads (9) in einem
Entladungsbereich (11) zwischen wenigstens zwei Elektroden (3,5) erzeugt wird, wobei - ein Magnetfeld bereitgestellt wird, welches den Entladungsbereich (11) schräg zu dem Entladungspfad (9) durchsetzt, und wobei
- das Entladungsfilament (13) durch das Magnetfeld zu einer propagierenden Bewegung in dem Entladungsbereich (11) angetrieben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluid durch den
Entladungsbereich (11) geleitet wird, wobei die propagierende Bewegung des
Entladungsfilaments (13) und eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch den
Entladungsbereich (11) vorzugsweise so aufeinander abgestimmt werden, dass jedes
Volumenelement des den Entladungsbereich (11) durchströmenden Fluids wenigstens einmal von dem Entladungsfilament (13) überstrichen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Entladungsbereich (11) Atmosphärendruck herrscht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Luft, Stickstoff, Edelgas, insbesondere Argon, Kohlendioxid, ein Gasgemisch, oder ein Gemisch aus wenigstens einem Gas und wenigstens einer Flüssigkeit, insbesondere Wasserdampf, verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das den Entladungsbereich (11) durchströmende Fluid
a) von Gerüchen,
b) von Allergenen,
c) von Mikroorganismen, und/oder
d) von Partikeln
gereinigt wird.
13. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
a) als Luftreinigungseinrichtung in
- einer Wohnung,
- einer Küche, insbesondere eines Gastronomiebetriebs, - einem Stall oder einer Fleischproduktionseinrichtung,
- einer Chemieeinrichtung,
- einem Büro,
- einer Fabrik,
- einer Kläranlage,
- einer Mülldeponie, oder
- einer medizinischen Einrichtung, und/oder
Reinigung eines Fluids von
- Gerüchen,
- Allergenen,
- Mikroorganismen, und/oder
- Partikeln.
PCT/EP2016/067698 2015-08-06 2016-07-25 Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines plasmas, sowie verwendung einer solchen vorrichtung WO2017021194A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/750,372 US20180228933A1 (en) 2015-08-06 2016-07-25 Apparatus and method for producing a plasma, and use of such an apparatus
CA2994505A CA2994505A1 (en) 2015-08-06 2016-07-25 Apparatus and method for producing a plasma, and use of such an apparatus
KR1020187005490A KR20180036736A (ko) 2015-08-06 2016-07-25 플라즈마의 생성을 위한 장치 및 방법, 및 그 장치의 용도
BR112018001228A BR112018001228A2 (pt) 2015-08-06 2016-07-25 aparelho e método para produzir um plasma, e uso do aparelho
JP2018506189A JP2018528578A (ja) 2015-08-06 2016-07-25 プラズマを生成するための装置、方法及びかかる装置の使用方法
MX2018001456A MX2018001456A (es) 2015-08-06 2016-07-25 Dispositivo y metodo para produccion de plasma, asi como uso de semejante dispositivo.
CN201680046155.6A CN107852810A (zh) 2015-08-06 2016-07-25 用于产生等离子体的设备和方法以及这种设备的应用
EP16751211.0A EP3332620B1 (de) 2015-08-06 2016-07-25 Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines plasmas, sowie verwendung einer solchen vorrichtung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015215051.8A DE102015215051A1 (de) 2015-08-06 2015-08-06 Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Plasmas, sowie Verwendung einer solchen Vorrichtung
DE102015215051.8 2015-08-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017021194A1 true WO2017021194A1 (de) 2017-02-09

Family

ID=56684602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/067698 WO2017021194A1 (de) 2015-08-06 2016-07-25 Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines plasmas, sowie verwendung einer solchen vorrichtung

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20180228933A1 (de)
EP (1) EP3332620B1 (de)
JP (1) JP2018528578A (de)
KR (1) KR20180036736A (de)
CN (1) CN107852810A (de)
BR (1) BR112018001228A2 (de)
CA (1) CA2994505A1 (de)
DE (1) DE102015215051A1 (de)
MX (1) MX2018001456A (de)
WO (1) WO2017021194A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3849284A1 (de) 2020-01-09 2021-07-14 Terraplasma GmbH Plasmaentladungsvorrichtung und verfahren zur verwendung davon
EP3848563A1 (de) 2020-01-09 2021-07-14 terraplasma emission control GmbH Abgasnachbehandlungssystem, verwendung davon und fahrzeug damit
EP3849283A1 (de) 2020-01-09 2021-07-14 terraplasma emission control GmbH Abgasplasmagerät
EP3849282A1 (de) 2020-01-09 2021-07-14 terraplasma emission control GmbH Plasmaentladungssystem und verfahren zur verwendung davon

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11633511B2 (en) 2018-07-13 2023-04-25 The Regents Of The University Of Michigan Production of immune-response-stimulating aerosols by non-thermal plasma treatment of airborne pathogens
CN110314620B (zh) * 2019-07-15 2022-01-14 惠州市臻鼎环保科技有限公司 一种高效喷淋气液混合装置
DE102020101540B4 (de) 2020-01-23 2023-12-14 Kunststoff Helmbrechts Ag Verfahren zur Abluftreinigung, sowie Plasmamodul, Agglomerationsmodul und UV-Behandlungsmodul zur Verwendung in einem derartigen Verfahren
CN115364634A (zh) * 2021-05-18 2022-11-22 美的集团(上海)有限公司 等离子体发生模块、净化部件、设备及空调系统
KR102529505B1 (ko) * 2022-06-08 2023-05-10 주식회사 한국나노오트 세리아 입자 제조 장치 및 이를 이용한 세리아 입자의 제조방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000065887A1 (en) * 1999-04-28 2000-11-02 Bardos Ladislav Method and apparatuses for plasma treatment
US20070120495A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Soonhwa Jung Apparatus for converting gas using gliding plasma
US20080173621A1 (en) * 2008-02-14 2008-07-24 Kuo Spencer P Plasma Assisted Oxygen Decontaminant Generator and Sprayer
EP2164309A1 (de) * 2008-09-15 2010-03-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Hohlkathoden-Bogenentladung
WO2014035365A1 (en) * 2012-08-27 2014-03-06 Jh Quantum Technology, Inc. System and method for plasma generation
US20140180276A1 (en) * 2013-10-15 2014-06-26 Spencer P. Kuo Battery Powered Handheld Air Plasma Spray

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2049876C (en) * 1990-08-31 1998-02-10 Harold R. Kaufman Capacitively coupled radiofrequency plasma source
US5587207A (en) * 1994-11-14 1996-12-24 Gorokhovsky; Vladimir I. Arc assisted CVD coating and sintering method
US6729850B2 (en) * 2001-10-31 2004-05-04 Tokyo Electron Limited Applied plasma duct system
WO2005028697A1 (en) * 2003-09-12 2005-03-31 Applied Process Technologies, Inc. Magnetic mirror plasma source and method using same
DE102004043967B4 (de) * 2004-09-11 2010-01-07 Roth & Rau Ag Anordnung und Verfahren zur Plasmabehandlung eines Substrates
EP1993329A1 (de) * 2007-05-15 2008-11-19 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Plasmaquelle
CN101239269A (zh) * 2007-11-21 2008-08-13 中山大学 旋转放电低温等离子体有机废气净化装置
CN203582762U (zh) * 2013-09-25 2014-05-07 新疆天业（集团）有限公司 一种多电弧等离子体裂解煤制乙炔反应装置
CN203569181U (zh) * 2013-11-28 2014-04-30 中国科学院金属研究所 一种旋转横向磁场耦合轴向磁场辅助电弧离子镀装置
CN103692033B (zh) * 2013-12-10 2016-01-13 无锡微研有限公司 倒锥孔磁控电火花加工装置及方法
CN203851358U (zh) * 2014-03-26 2014-09-24 徐州燃控科技股份有限公司 磁旋弧等离子发生器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000065887A1 (en) * 1999-04-28 2000-11-02 Bardos Ladislav Method and apparatuses for plasma treatment
US20070120495A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Soonhwa Jung Apparatus for converting gas using gliding plasma
US20080173621A1 (en) * 2008-02-14 2008-07-24 Kuo Spencer P Plasma Assisted Oxygen Decontaminant Generator and Sprayer
EP2164309A1 (de) * 2008-09-15 2010-03-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Hohlkathoden-Bogenentladung
WO2014035365A1 (en) * 2012-08-27 2014-03-06 Jh Quantum Technology, Inc. System and method for plasma generation
US20140180276A1 (en) * 2013-10-15 2014-06-26 Spencer P. Kuo Battery Powered Handheld Air Plasma Spray

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3849284A1 (de) 2020-01-09 2021-07-14 Terraplasma GmbH Plasmaentladungsvorrichtung und verfahren zur verwendung davon
EP3848563A1 (de) 2020-01-09 2021-07-14 terraplasma emission control GmbH Abgasnachbehandlungssystem, verwendung davon und fahrzeug damit
EP3849283A1 (de) 2020-01-09 2021-07-14 terraplasma emission control GmbH Abgasplasmagerät
EP3849282A1 (de) 2020-01-09 2021-07-14 terraplasma emission control GmbH Plasmaentladungssystem und verfahren zur verwendung davon

Also Published As

Publication number Publication date
US20180228933A1 (en) 2018-08-16
DE102015215051A1 (de) 2017-02-09
CA2994505A1 (en) 2017-02-09
BR112018001228A2 (pt) 2018-09-11
MX2018001456A (es) 2018-08-01
JP2018528578A (ja) 2018-09-27
KR20180036736A (ko) 2018-04-09
EP3332620B1 (de) 2023-03-01
CN107852810A (zh) 2018-03-27
EP3332620A1 (de) 2018-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3332620B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines plasmas, sowie verwendung einer solchen vorrichtung
DD297868A5 (de) Koronaentladungsanordnung mit verbesserter beseitigung von durch die koronaentladung entstehendnen schaedlichen substanzen
DE102012025082B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von biologischem Gewebe mit einem Niederdruckplasma
DD257590A5 (de) Anordnung zur erzeugung einer elektrischen koronaentladung in der luft
DD281892A5 (de) Vorrichtung zum transport von luft
DE1642793A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Behandlung von fluessigen Stoffen,insbesondere Loesungen durch elektrische Felder
DE3532978C1 (de) Elektrodenanordnung fuer Koronaentladungen
EP2934672A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur behandlung von biologischem gewebe mit einem niederdruckplasma
EP2795657A1 (de) Vorrichtung zum erzeugen eines hohlkathodenbogenentladungsplasmas
EP1290926B1 (de) Hochfrequenz-plasmaquelle
EP2186780A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Reduktion von Bakterien und Viren im Wasser mittels eines kontrolliert wirkenden elektrischen Feldes
WO2004027394A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur messung der konzentration von in einem strömenden gas vorhandenen geladenen partikeln
DE102007039758B4 (de) Einrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmas durch niederfrequente induktive Anregung
DE10129595A1 (de) Hochspannungsbehandlungsvorrichtung und Hochspannungsbehandlungsverfahren für eine Flüssigkeit
DE202011004177U1 (de) Vorrichtung zur elektrischen Desintegration
EP3003988B1 (de) Einrichtung zur behandlung von fluiden durch erzeugung von koronaentladungen in einem fluidvolumen
EP3134350B1 (de) Vorrichtung zur photochemischen behandlung oder reinigung eines flüssigen mediums
EP1935004B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur plasmabehandlung von objekten
DE102005028024A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung großflächiger Atmosphärendruck-Plasmen
DE10008482A1 (de) Hochfrequenz-Plasmaquelle
WO2011091842A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur trockenen reinigung, aktivierung, beschichtung, modifikation und biologischen dekontamination der innenwände von schläuchen, rohren und anderen hohlkörpern
EP2404621A1 (de) Ionisationsvorrichtung
DE202010000025U1 (de) Desintegrations-Rohrelement und -System
DE2904049A1 (de) Ionenquelle
EP2884824B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Kleinteilen mittels Plasma

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16751211

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2994505

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2018/001456

Country of ref document: MX

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018506189

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15750372

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187005490

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016751211

Country of ref document: EP

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112018001228

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112018001228

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20180119