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Dokumentenidentifikation DE102004049783B4 19.03.2009
Titel Vorrichtung zur Bearbeitung von Gütern unter Zuhilfenahme einer elektrischen Entladung
Anmelder JE PlasmaConsult GmbH, 42119 Wuppertal, DE
Erfinder Engemann, Jürgen, Prof. Dr., 42119 Wuppertal, DE;
Schwabedissen, Axel, Dr., 42281 Wuppertal, DE
Vertreter Meier, G., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 93138 Lappersdorf
DE-Anmeldedatum 12.10.2004
DE-Aktenzeichen 102004049783
Offenlegungstag 20.04.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.03.2009
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.03.2009
IPC-Hauptklasse H05H 1/46  (2006.01)  A,  F,  I,  20051017,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse A61L 2/14  (2006.01)  A,  L,  I,  20051017,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Gütern unter Zuhilfenahme einer elektrischen Entladung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Unter der Bearbeitung von Gütern im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung wird insbesondere die Konservierung, Desinfektion, Entkeimung oder Sterilisation unterschiedlicher Güter verstanden. Bei den Gütern kann es sich beispielsweise um Lebensmittel, wie Gemüse oder Früchte, aber auch um Kosmetika, medizinische Apparate od. dgl. handeln.

Die Bearbeitung von Gütern im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung umfasst aber auch andere Bearbeitungsvorgänge, bei denen z. B. die Güter gebleicht oder oxidiert werden. Schließlich umfasst der Begriff Bearbeitung auch ganz allgemein Oberflächenmodifikationen der Güter.

Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, bei der mit Hilfe einer in der Aufnahmekammer erzeugten elektrischen Entladung Ozon- bzw. UV-Strahlung zum Zweck der teilweisen oder vollständigen Entkeimung von Gütern generiert wird. Diese Art der Bearbeitung kommt insbesondere bei Geräten und Gebrauchsgegenständen aus dem medizinischen und pharmazeutischen Bereich, aber auch bei Kosmetika und Lebensmittel in Betracht.

Medizinische Gebrauchs- und Verbrauchsgüter müssen in der Mehrzahl aller Fälle sterilisiert werden. Hierunter versteht man die Abtötung aller lebenden Mikroorganismen sowie ihrer Ruhestadien (Sporen). Bei pharmazeutischen Verpackungen, Kosmetika und Lebensmitteln, wie Früchten, Obst oder Gewürzen ist häufig eine Keimreduktion (Desinfektion/Konservierung) ausreichend. Zur Sterilisation bzw. Desinfektion stehen eine ganze Reihe von Verfahren zur Verfügung, die ohne Zuhilfenahme einer elektrischen Entladung auskommen und deren Einsatz sich nach dem Material und der Geometrie des Sterilisationsgutes richtet. Das klassische Verfahren ist die Behandlung mit überhitztem Dampf (Autoklavierung, T > 121°C). Aufgrund der zunehmenden Verwendung von hitzeempfindlichen Materialien, z. B. von polymerbasierten Kunststoffen, gibt es einen Bedarf an "kalten" Sterilisations- und Desinfektionsverfahren, die bei niedrigen Temperaturen arbeiten. Dies gilt auch für die Reduktion der Keimbelastung von Lebensmitteln und Kosmetika, die ebenfalls bei max. 50°C behandelt werden müssen.

Wichtige Niedrigtemperaturprozesse zur vollständigen oder teilweisen Entkeimung sind die Ethylenoxid(EO)-Sterilisation, die Sterilisation mittels radioaktiver Strahlung (&bgr;, &ggr;-Strahlen) oder mittels UV-Strahlung. Daneben hat seit einigen Jahren die Gas-Plasmasterilisation, z. B. gemäß US 4.643.876 A oder gemäß EP 0 278 623 B1 auf Basis von H2O2 oder auf Basis von Peressigsäure z. B. gemäß US Pat. 5.084.239 A oder gemäß EP 0387 022 B1 an Bedeutung gewonnen, wobei die sterilisierende Wirkung im wesentlichen vom H2O2-Dampf ausgeht, welcher die Sporenhülle der Mikroorganismen oxidiert. Ein anderes, sehr starkes Oxidationsmittel. das bei Raumtemperatur eingesetzt werden kann, ist Ozon (O3). Es wird seit langer Zeit in wässriger Lösung zur Entkeimung von Trinkwasser, zur chlorfreien Bleichung von Papier bzw. als Gas zur Keimreduzierung von Lebensmitteln aller Art sowie zur Reinigung und Geruchsneutralisierung der Raumluft verwendet. Ozon ist eine preisgünstige und umweltfreundliche Alternative zu anderen chemischen Oxidationsmitteln, da es aus dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff erzeugt werden kann und keine toxischen Rückstände erzeugt, sondern nach der Behandlung wieder in Sauerstoff zerfällt. Zur Sterilisation von medizinischen Produkten kann gasförmiges Ozon ebenfalls eingesetzt werden, falls die Konzentration ausreichend hoch ist und gleichzeitig eine relativ hohe Feuchtigkeit (> 85 %) vorliegt (siehe z. B. Ishizaki et al., Inactivation of the Silas spores by ozone, J. Appl. Bacteriol 60, S. 67–72 (1986)).

Aus der WO 03/59400 A1 ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Gütern, nämlich zur Sterilisierung von Gütern, bekannt, bei der eine elektrische Entladung verwendet wird, um Ozon zur Sterilisierung der Güter zu generieren. Dazu ist ein Desinfektionscontainer vorgesehen, an dessen Außenseite zwei flächige Elektroden angeordnet sind. Im Innenraum des Containers ist eine Elektrodenstruktur mit entsprechenden flächigen, zu den äußeren Elektroden parallelen Elektroden angeordnet.

Aus der WO 00/05170 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon bekannt; dabei erfolgt die Ozonerzeugung durch eine Oberflächenentladung. Zu diesem Zweck ist eine dielektrische Schicht vorhanden, an deren einer Seite, die eine Wand eines Spalts oder eines Kanals zum Durchfluss eines Gases bildet, eine Entladungselektrode angebracht. An der anderen Seite der dielektrischen Schicht ist eine Gegenelektrode vorgesehen.

Aus der DE 101 27 035 A1 ist ein Verfahren zur Entkeimung und Geruchsneutralisation der Luft in Räumen nach dem Prinzip der nichtthermischen, plasma-chemischen Umsetzung bzw. der stillen Grenzschichtentladung bekannt. Hierbei ist an einem Dielektrikum ein eng anliegendes, strukturiertes Drahtgewebe und an der anderen Seite des Dielektrikums ein weiters, mit einem gewissen Abstand zu . diesem montiertes, Drahtgitter vorgesehen. Die Drahtgitter wirken dabei als Elektroden.

Schließlich ist noch aus der DE 197 17 160 A1 eine Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen mittels Gasentladung bekannt. Dabei ist in einem Reaktorraum ein flächiges Dielektrikum angeordnet, an dessen einer Seite eine erste Elektrode und an dessen anderer Seite, wiederum beabstandet, eine zweite Elektrode vorgesehen, die als durchbrochenes Flächengebilde ausgeführt ist.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Gütern derart weiterzubilden, dass bei einfacher Herstellung eine sicher vorher bestimmbare Betriebsweise möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Das Prinzip der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, an der Außenseite der Wand der Aufnahmekammer zwei Elektroden und an der Innenseite der Wand eine Elektrode fest anzuordnen. Die innere Elektrode ist kapazitiv zu den beiden äußeren Elektroden gekoppelt. Dies bedeutet, dass an den beiden äußeren Elektroden eine Wechselspannung anlegbar ist, und an der inneren, kapazitiv gekoppelten Gegenelektrode eine Spannung von den äußeren Elektroden lediglich induziert wird. Die innere Elektrode ist isoliert, also gesondert von den äußeren Elektroden und gesondert von einer Spannungsversorgungseinheit angeordnet. Insbesondere sind keine elektrischen Zuleitungen zu der inneren Elektrode vorgesehen. Durchbrüche in der Wand der Aufnahmekammer für die Durchführung von elektrischen Zuleitungen sind daher entbehrlich.

Dadurch, dass die innere Elektrode fest an der Innenseite der Wand angeordnet ist, ist eine sehr genaue Positionierung der drei Elektroden zueinander möglich. Die vorgegebene Wandstärke der Wand gibt den Abstand der äußeren Elektroden von der inneren Elektrode sehr genau vor. Damit besteht die Möglichkeit, eine in einem sehr präzisen Maße vorherbestimmbare Oberflächenentladung auszubilden. Diese Oberflächenentladung kann an einem Randbereich der inneren Elektrode, also unmittelbar innerhalb der Aufnahmekammer, brennen, so dass die elektrische Entladung unmittelbar in der Aufnahmekammer zur Behandlung der Güter brennt. Die infolge der elektrischen Entladung im Falle einer Entkeimung oder Desinfektion zu generierende UV-Strahlung bzw. das Ozon können daher unmittelbar auf die in der Aufnahmekammer angeordneten Güter einwirken.

Als elektrische Entladung erzeugt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sogenannte Oberflächenentladung, die eine spezielle technologische Variante der Barrierenentladung darstellt und als Surface Barrier Discharge bezeichnet wird.

Im Gegensatz zur Volumen-Barrierenentladung brennt die Entladung nicht in einem Spalt zwischen den parallel zueinander angeordneten Elektroden, sondern auf der Oberfläche und am Rand zum Dielektrikum einer der Elektroden. Dieser Typ von Barrierenentladung zeichnet sich durch eine besonders hohe Effizienz der Ozonerzeugung aus.

Die elektrische Entladung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit als Oberflächenentladung ausgebildet und unterscheidet sich damit deutlich von der elektrischen Entladung, die bei dem Ausführungsbeispiel der bereits genannten WO 03/059400 A1 beschrieben ist. Dort handelt es sich aufgrund eines zwingend vorhandenen Luftspaltes jeweils zwischen den beiden inneren Elektroden und der Innenseite der Wand des Containers zwangsläufig um eine Volumenentladung. Bei derartigen Volumenentladungen ist es von großer Bedeutung, dass die Abstände zwischen den Elektroden exakt eingehalten werden, da die Abstände zwischen den Elektroden maßgeblich für die zu erzeugende elektrische Entladung sind. Bei dem Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, ist eine Positionierung der inneren Elektrodenstruktur in dem erforderlichen genauen Maße nur mit hohem Aufwand möglich.

Bei der Vorrichtung gemäß der bereits genannten WO 03/059400 A1 wird das Ozon zwar bereits in demjenigen verschlossenen Behälter erzeugt, in dem auch das zu behandelnde Gut aufbewahrt wird. Allerdings ist durch die Art der Barrierenentladung (Volumen-Entladung) bedingt, dass ein Behälter mit starren Wänden verwendet werden muss: Um eine gleichmäßige Entladung zu gewährleisten, müssen die inneren und äußeren Elektroden parallel zueinander ausgerichtet sein und starr fixiert sein.

Dies ist aber, insbesondere entlang der gesamten Elektrodenfläche, praktisch nicht zu bewerkstelligen, da schon kleine Änderungen des Abstandes zwischen den Elektrodenflächen großen Einfluss auf die Art der elektrischen Entladung haben können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht im Falle eines Einsatzes zur Entkeimung und zur Desinfektion eine Bearbeitung der Güter zu relativ geringen Kosten und ohne die Beachtung besonderer Sicherheitsmaßnahmen. Eine Behandlung von beispielsweise Lebensmitteln mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zulässig.

Dadurch, dass im Falle einer zur Entkeimung oder Sterilisation eingesetzten Vorrichtung das Ozon und die UV-Strahlung unmittelbar innerhalb der Aufnahmekammer erzeugt wird, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung auch die Behandlung von Produkten mit komplizierterer dreidimensionaler Struktur.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine ausreichend hohe Menge von Ozon und UV-Strahlung über einen ausreichend langen Zeitraum innerhalb einer geschlossenen Verpackung bereitstellen, so dass eine Entkeimung eines temperaturempfindlichen, medizinischen Produktes oder eine Desinfektion oder Teilentkeimung von Kosmetika oder Lebensmitteln, die sich innerhalb der Verpackung befinden, erfolgen kann. Bevorzugt kann die Bearbeitung bei atmosphärischem Druck innerhalb der Verpackung erfolgen, so dass eine kostenaufwändige Vakuumlösung entbehrlich ist. Die Wand der Aufnahmekammer kann dabei im Gegensatz zu der WO 03/59400 A1 auch flexibel ausgebildet sein, so dass eine Vielzahl von Materialien für die Wand der Aufnahmekammer in Betracht kommt und auch auf herkömmliche Verpackungsmaterialien für Güter zurückgegriffen werden kann. Dies ermöglicht auch eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Transportvorrichtung oder als Aufnahmevorrichtung für die Güter.

Die Erzeugung des wirksamen Agens, d. h. z. B. des Ozons in Kombination mit UV-Strahlung geschieht durch eine Oberflächenentladung, z. B. in atmosphärischer Luft innerhalb der Verpackung des zu behandelnden Produktes, also innerhalb der Aufnahmekammer. Hierzu sind außen an der Verpackung, welche z. B. aus einem Kunststoff wie Polyethylen (PE) oder einem anderem Polymer (PA, PVC, PET, ...) hergestellt ist, mindestens zwei metallische Elektroden angebracht, und zwar so, dass kein Luftspalt zwischen Metall und Dielektrikum entsteht. Dies kann im einfachsten Fall durch Aufkleben einer dünnen Metallfolie oder aber durch Aufdrucken (Siebdruck etc.) oder Aufdampfen mittels PVD (= Physical Vapor Deposition)-Verfahren realisiert werden. Die auf der Verpackungsaußenseite angebrachten Elektroden können mit einer Spannungsversorgungseinheit elektrisch verbunden werden, wobei eine Wechselspannung angelegt wird. Die Amplitude der Spannung beträgt vorzugsweise einige kV bis max. 20 kV, die Frequenz beträgt vorzugsweise 1 bis 30 kHz. Der Abstand der Außenelektroden voneinander ist so gewählt, dass es nicht zu einem elektrischen Durchschlag in der Außenluft bei der maximalen angelegten Spannung kommen kann. Alternativ oder ergänzend kann zwischen den beiden äußeren Elektroden noch eine Isolierstrecke oder eine Isolierbarriere zur Verhinderung eines elektrischen Durchschlages angeordnet sein.

Auf der Innenseite der Wand, den äußeren Elektroden gegenüberliegend, ist als Gegenelektrode eine metallische Struktur aufgebracht, z. B. ebenfalls aus Kupfer- oder Aluminiumfolie, deren Kanten etwas geringere Abmessungen haben, als diejenigen der äußeren Anregungselektroden. Die Innenelektrode ist eine kapazitiv gekoppelte Gegenelektrode. Diese ist elektrisch "floatend", d. h. es gibt keine metallische Anschlussleitung der Gegenelektrode nach außerhalb der Verpackung. Ebenso wie die äußeren Elektroden ist diese unmittelbar auf die Innenseite der Wand aufgebracht (aufgeklebt, aufgedruckt, oder mittels PVD-Verfahren aufgebracht). Sobald die Zündfeldstärke erreicht ist, breitet sich ein Plasma in Form eines Glimmsaums entlang der Kante der Innenelektrode, die zum Dielektrikum gewandt ist, aus. Dieses Plasma erzeugt freie Elektronen, Ionen, Radikale (z. B. atomarer Sauerstoff), sowie UV-Strahlung durch Rekombination von elektronisch angeregten molekularen und atomaren Spezies, insbesondere aber Ozon aus dem Sauerstoff der Luft, in der Aufnahmekammer. Die Menge an Ozon, die erzeugt wird, ist proportional zu der Länge des Glimmsaums. Daher ist es förderlich, wenn die kapazitiv gekoppelte Gegenelektrode eine möglichst lange Randkante aufweist.

Die Plasmaerzeugung wird so lange betrieben, bis der gewünschte Entkeimungsgrad erreicht ist. Dies hängt von der Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit des Produktes sowie vom Anwendungsgebiet ab.

Um zu verhindern, dass die z. B. flexibel ausgebildete Verpackung Teile der Oberfläche der zu behandelnden Güter abdeckt und so eine Entkeimung verhindert, kann durch Einblasen von Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen Gasgemisch unmittelbar vor dem Verschließen, z. B. vor dem Verschweißen, der Wand ein leichter Überdruck in der Aufnahmekammer erzeugt werden. Weiterhin kann die Effizienz der Ozonbehandlung dadurch verbessert werden, dass der Grad der Feuchtigkeit innerhalb der Verpackung durch Einsprühen der Verpackung mit einem feinem Wassernebel oder Wassertröpfchen vor dem Verschweißen erhöht wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Erzeugung einer elektrischen Entladung nach Art einer Oberflächenentladung, die hinsichtlich den bekannten Oberflächenentladungen nach Masuda deutlich modifiziert ist. Die neue Elektrodengeometrie ermöglicht eine besonders effiziente Ozonerzeugung, mit einer besonders hohen Ozonkonzentration innerhalb der Aufnahmekammer. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das wirksame Agens (z. B. Ozon und UV-Strahlung) dort erzeugt wird, wo es benötigt wird, also innerhalb der Verpackung. Weiterhin wird keine aufwendige Vakuumtechnologie benötigt, da der Prozess bei Atmosphärendruck stattfinden kann (Kosten und Zeitersparnis).

Das wirksame Agens wird nur innerhalb der Verpackung erzeugt und zersetzt sich automatisch nach dem Abschalten der Spannungsversorgung. Die Halbwertszeit für die Zersetzung von Ozon beträgt ca. 20 Minuten, d. h. lange Ausgasungs- bzw. Belüftungs- und Abpumpzeiten entfallen. Es entstehen keine toxischen Rückstände, da sich O3 in Sauerstoff bzw. oxidierte Abbauprodukte von organischen Substanzen, d. h. im wesentlichen CO2 zersetzt.

Eine weiterer Vorteil ist, dass kein Aufwand betrieben werden muss, um ein aktives Agens herzustellen und dem Behandlungsraum zuzuführen.

Aufgrund dieser Kostenersparnis ist das Verfahren auch für Produkte mit geringer Wertschöpfung geeignet.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Netzteil für den notwendigen Frequenzbereich, mit dem die Entladung betrieben werden kann (typischerweise einige kHz) gegenüber einem Hochfrequenzgenerator incl. Abstimmungsnetzwerk zu erheblich günstigeren Kosten hergestellt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass insbesondere flexible Einmalverpackungen verwendet werden können. Gegenüber stammen Behältern mit starren Elektroden und speziellen Stromdurchführungen für die inneren Elektroden, wie sie beispielsweise nach den Ausführungsbeispielen gemäß den 5 und 8 der WO 03/059400 A1 bekannt sind, können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kostengünstige, recycelbare Verpackungen aus PE-Folie o. ä. Material mit aufgeklebten oder aufgedruckten Elektroden verwendet werden.

Angemerkt sei, dass die in der vorliegenden Patentanmeldung vornehmlich beschriebene Bearbeitung der Güter eine Entkeimung oder Keimreduktion, Sterilisation, Desinfektion od. dgl. betont. Es kommen allerdings auch eine Reihe weiterer Bearbeitungsarten, und zwar insbesondere Oberflächenmodifikationen ganz unterschiedlicher Art in Betracht, bei denen eine elektrische Entladung eine Rolle spielt. Die Formulierung der vorliegenden Patentanmeldung, wonach die Bearbeitung der Güter unter Zuhilfenahme einer elektrischen Entladung erfolgt, bedeutet dabei insbesondere, dass die elektrische Entladung Sekundärprodukte oder Wirkungen generiert, wie beispielsweise Ozon oder UV-Strahlung. Die Formulierung, wonach die Bearbeitung der Güter unter Zuhilfenahme einer elektrischen Entladung erfolgt, schließt aber auch solche Vorrichtungen und Bearbeitungszustände ein, bei der die Bearbeitung der Güter, insbesondere deren Oberfläche, unmittelbar durch die elektrische Entladung, also durch ein Plasma, erfolgt.

Anzumerken ist, dass für den Fall, dass die elektrische Entladung Ozon- oder UV-Strahlung generieren soll, ein gesondertes Agens in die Aufnahmekammer nicht eingebracht werden muss, da sich bei den überaus meisten Verpackungssituationen für die diversen Güter in der Aufnahmekammer Luft befindet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfordert daher nicht die gesonderte Einbringung eines Agens.

Bei anderen Anwendungsfällen kann die Einbringung eines Agens in die Aufnahmekammer, beispielsweise in Form eines Gasgemisches oder eines Gases durchaus gewünscht und sinnvoll sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer Spannungsversorgungseinheit verbindbar. Dies bedeutet, dass die Spannungsversorgungseinheit nicht unmittelbarer Bestandteil der Vorrichtung ist, sondern beispielsweise an einem festen Ort angeordnet sein kann. Unterschiedliche Vorrichtungen, die beispielsweise als Transportbehältnisse für Güter ausgebildet sein können, können zur Erzeugung einer elektrischen Entladung und zur Bearbeitung der Güter bedarfsweise mit der Spannungsversorgungseinheit verbunden und nach Durchführung der Bearbeitung von der Spannungsversorgungseinheit auch wieder getrennt also gelöst werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung als Transportvorrichtung und/oder als Aufbewahrungsvorrichtung für die Güter ausgebildet. Hiermit wird es möglich, eine bis auf die Anordnung der Elektroden im Wesentlichen herkömmliche, also übliche Transportvorrichtung oder Aufbewahrungsvorrichtung für Güter, z. B. für Lebensmittel, als Bearbeitungsvorrichtung für diese Güter auszubilden. Im einfachsten Fall werden an einer herkömmliche Lebensmittelverpackung, bei der die die Aufnahmekammer begrenzende Wand beispielsweise aus Kunststoff besteht, die beiden äußeren Elektroden und die innere Gegenelektrode befestigt. Die Güter können dann auf herkömmliche Weise verpackt werden, wobei die Transportvorrichtung, mit anderen Worten also die Verpackung, auch auf herkömmliche Weise geschlossen werden kann, so dass auf diese Weise die in der Aufnahmekammer, also innerhalb der Transportverpackung, befindlichen Güter dauerhaft geschützt untergebracht sind. Nach dem Verpacken der Güter, also wenn sich diese innerhalb der geschlossenen Transportvorrichtung befinden, kann durch Kontaktierung der äußeren Elektroden mit einer Spannungsversorgungseinheit innerhalb der Aufnahmekammer eine elektrische Entladung erzeugt werden, die zur Durchführung einer Entkeimung oder Sterilisation Ozon sowie UV-Strahlung generiert. Nach Durchführung der Bearbeitung ist ein besonders sicherer Schutz der in der Aufnahmekammer befindlichen Güter möglich, insbesondere wenn die Wand keimundurchlässig oder/und gasundurchlässig ausgebildet ist.

Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Transportvorrichtung oder als Aufbewahrungsvorrichtung für die Güter ermöglicht eine denkbar preiswerte Herstellung einer derartigen Vorrichtung, wobei gegenüber herkömmlichen Transportvorrichtungen oder Aufbewahrungsvorrichtungen lediglich zusätzlich Elektroden angebracht werden müssen. Da diese aber, wie zuvor beschrieben, beispielsweise als Metallfolien aufgeklebt werden können, ergeben sich gegenüber herkömmlichen Transport- und Aufbewahrungsverpackungen praktisch nur geringe Mehrkosten.

Des Weiteren ergeben sich bei dieser Ausgestaltung der Erfindung Vorteile dadurch, dass gesonderte Aufbewahrungsvorrichtungen bzw. gesonderte Bearbeitungsräume oder -kammern für die Güter entfallen können. Die Aufbewahrung der Güter und die Bearbeitung der Güter kann in demselben Behältnis erfolgen.

Darüber hinaus bietet diese Ausgestaltung der Erfindung den Vorteil, dass die Bearbeitung der Güter nunmehr auch an einem sogenannten „Point of Use" durchgeführt werden kann, also an einem Ort, an dem die Güter sich ohnehin befinden, so dass zusätzliche Transportkosten entfallen können. So kann beispielsweise eine Entkeimung oder Sterilisation von Früchten dort erfolgen, wo sie gerade geerntet worden sind, vorzugsweise unmittelbar nach dem Einbringen der Früchte in die Aufnahmekammer, also in die Verpackung, und nach dem vollständigen Verschließen der Verpackung.

Der eigentliche Kniff ist dabei, dass die Wandung der Verpackung die dielektrische Barriere zur Erzeugung einer dielektrisch behinderten Entladung bildet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Wand aus Kunststoff, insbesondere aus PE (Polyethylen), PA (Polyamid), PVC (Polyvinylchlorid), PET (Polyethylenterephthalat) od. dgl. Dies bietet die Möglichkeit, herkömmliche Verpackungsmaterialien zu verwenden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Wand gas-undurchlässig. Dies ermöglicht eine dauerhafte, sichere Unterbringung der Güter innerhalb der Aufnahmekammer, ohne dass, im Falle einer als Entkeimung durchgeführten Bearbeitung, die Gefahr einer erneuten Keimbildung besteht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden äußeren Elektroden mit Anschlusskontakten einer Spannungsversorgungseinheit verbindbar. Im einfachsten Fall wird eine Spannungsversorgungseinheit mit zwei Anschlussleitungen versehen, wobei die Enden der Anschlussleitungen Kontakte aufweisen, die mit den beiden äußeren Elektroden in eine lösbare elektrische Verbindung bringbar sind. Zugleich, d. h. mit Bewerkstellung einer elektrischen Verbindung, kann auch vorgesehen sein, dass eine mechanische lösbare Verbindung erfolgt.

Für den Fall, dass die äußeren beiden Elektroden auf der Außenseite der Wand fest angeordnet sind, und beispielsweise eine nach außen freiliegende Außenseite aufweisen, können die Anschlusskontakte der Spannungsversorgungseinheit, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Magneten, in unmittelbaren berührenden Kontakt mit den beiden äußeren Elektroden gebracht werden. Dabei ist von besonderer Bedeutung, dass die Wand, die die Aufnahmekammer begrenzt, auch flexibel ausgebildet sein kann.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die äußeren Elektroden mit Steckkontakten versehen, die mit den Anschlusskontakten der Zuleitungen der Spannungsversorgungseinheit unmittelbar lösbar verbindbar sind.

Schließlich ist es auch möglich, die beiden äußeren Elektroden nicht fest an der Außenseite der Wand anzubringen, sondern die beiden äußeren Elektroden, die in diesem Falle mit den Anschlussleitungen der Spannungsversorgungseinheit fest verbunden sind, zur Bearbeitung der Güter unmittelbar an die Außenseite der Wand heranzubewegen. Auch dies kann in einigen Anwendungsfällen sinnvoll sein. Zwar stellt sich auch hier das Problem, dass eine sehr exakte Positionierung der äußeren Elektroden relativ zu der Außenseite der Wand durchgeführt werden muss. Allerdings ist diese Positionierung von außen her durchführbar, wodurch auf einfache Weise gewährleistbar ist, dass zwischen den Elektroden und der Außenseite der Wand kein Luftspalt entsteht. Außerdem können hierzu beispielsweise auf der Außenseite der Wand Markierungen für die äußeren Elektroden zu deren Positionierung vorgesehen sein. Alternativ kann auf der Außenseite der Wand auch eine Markierung vorgesehen sein, die die exakte Position der inneren Elektrode anzeigt.

Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die beiden äußeren Elektroden fest an der Außenseite der Wand angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Wand einen verschließbaren Zugang zu der Aufnahmekammer auf. Ein derartiger Zugang kann beispielsweise von einer Tür gebildet sein, die z. B. schwenkbar oder verschiebbar an einer in diesem Falle vorzugsweise starr ausgebildeten Wand angebracht ist. Alternativ kann der Zugang von einem Reißverschluss gebildet sein, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn die Wand flexibel ausgebildet ist und beispielsweise ein sackartiges, mit einem Reißverschluss versehenes Behältnis ausbildet.

Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die Aufnahmekammer von einem kasten- oder becherartigen Behältnis auszubilden, welches einen lösbaren Deckel besitzt. Auch kommt die Möglichkeit in Betracht, dass die Vorrichtung eine Unterschale aufweist, wie sie beispielsweise für den Transport von Obst bekannt ist, die auf ihrer Oberseite von einer flexiblen Kunststofffolie verschlossen ist.

Der Zugang kann lediglich einmal verschließbar sein, aber auch wieder öffenbar ausgestaltet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Wand abschnittsweise oder vollständig flexibel ausgebildet. Für den Fall, dass die Wand vollständig flexibel ausgebildet ist, besteht beispielsweise die Möglichkeit, ein sackartiges Behältnis vorzusehen. Die flexible Ausbildung der Wand, die zumindest teilweise oder abschnittsweise vorgesehen sein kann, birgt den Vorteil eines nur geringen Platzbedarfs zur Aufbewahrung der Vorrichtung, wenn sie nicht benötigt wird. Sie kann dann beispielsweise zusammengelegt oder zusammengefaltet werden. Außerdem kann eine flexible Wand unterschiedliche große Volumina innerhalb der Aufnahmekammer ermöglichen, so dass beispielsweise durch die Erhöhung des Drucks innerhalb der Aufnahmekammer eine Vergrößerung des Volumens der Aufnahmekammer erreichbar ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn Schattenzonen bei der Bearbeitung der Güter, beispielsweise mittels Ozon oder durch UV-Strahlung, vermieden werden sollen, so dass eine Bearbeitung der Güter entlang ihrer gesamten Oberfläche möglich wird.

Angemerkt sei, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens zwei äußere Elektroden und eine innere Elektrode aufweisen muss. Es kann dabei auch vorgesehen sein, noch zusätzliche weitere Elektroden vorzusehen, beispielsweise eine weitere Innenelektrode und ein weiteres Paar zu dieser Innenelektrode angeordneter äußerer Elektroden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Innenseite oder/und eine Randkante der inneren Elektrode in der Aufnahmekammer frei exponiert. Dadurch, dass zumindest Kanten der inneren Elektrode frei, also offen, angeordnet sind, das heißt, dass diese nicht von einer dielektrischen Materialschicht abgedeckt sind, kann die elektrische Entladung in Form einer Oberflächenentladung generiert werden. Zugleich ermöglicht diese Geometrie, dass die elektrische Entladung unabgeschirmt in der Aufnahmekammer brennt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die innere Elektrode relativ zu den beiden äußeren Elektroden derart positioniert und dimensioniert, dass sich bei einer senkrechten Projektion der inneren Elektrode auf die äußeren Elektroden die Kontur der inneren Elektrode im Wesentlichen vollständig innerhalb der Kontur der äußeren Elektroden befindet. Hierzu ist anzumerken, dass vorzugsweise die innere Elektrode und die beiden äußeren Elektroden einander unmittelbar gegenüberliegend angeordnet sind, und lediglich durch die dielektrische Wand der Aufnahmekammer voneinander getrennt sind. Die beiden äußeren Elektroden sind voneinander distanziert angeordnet und werden mit gesonderten Anschlussleitungen mit der Spannungsversorgungseinheit verbunden. Die innere Elektrode weist vorzugsweise zwei Zentren auf, und ist, beispielsweise im Wesentlichen hantelförmig ausgebildet, wobei die beiden Zentren über einen schmalen Steg elektrisch miteinander verbunden sind. Die Fläche der beiden Zentren ist jeweils kleiner als die Fläche der zugehörigen äußeren Elektrode. Würde man die innere Elektrode auf die äußeren Elektroden senkrecht projizieren, so befindet sich die Kontur der inneren Elektrode im Wesentlichen vollständig innerhalb der Kontur der beiden äußeren Elektroden. Die Formulierung "im Wesentlichen" soll dabei berücksichtigen, dass der dünne Verbindungssteg bei dieser Betrachtung unberücksichtigt bleibt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die innere Elektrode, insbesondere wenigstens ein Zentrum der inneren Elektrode, eine Kontur mit einer Vielzahl von Richtungsänderungsstellen auf. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht eine besonders lange Randkante der inneren Elektrode, so dass ein besonders langer Glimmsaum der elektrischen Entladung entsteht. Hierdurch wird eine große Menge an Ozon und UV-Strahlung generiert.

Als Richtungsänderungsstelle wird dabei diejenige Stelle bezeichnet, an der man seine Richtung insbesondere abrupt ändern muss, wenn man die Randkante entlangfährt oder an der sich eine Krümmung der Randkante ändert.

Vorzugsweise sind die äußeren Elektroden und die innere Elektrode bezüglich einer gemeinsamen Symmetrieebene symmetrisch ausgebildet. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Die beiden äußeren Elektroden und die innere Elektrode können auch asymmetrisch ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist innerhalb der Aufnahme zusätzlich zu den zu bearbeitenden Gütern ein Gasgemisch enthalten, welches ein sauerstoffhaltiges Gas enthält. Dies ermöglicht die Erzeugung von Ozon infolge, also unter Zuhilfenahme, einer elektrischen Entladung.

Bei der Erfindung ist die innere Elektrode unmittelbar, insbesondere ohne Belassung eines Luftspaltes, an der Wand angebracht. Auf diese Weise wird einerseits eine besonders einfache Montage der inneren Elektrode an der Wand der Aufnahmekammer möglich, da die innere Elektrode beispielsweise aufgeklebt, aufgedampft, aufgedruckt oder sonst wie unmittelbar an der Wand befestigt werden kann, ohne dass gesonderte Befestigungselemente erforderlich sind. Des Weiteren ermöglicht die unmittelbare Anbringung der inneren Elektrode an der Wand allerdings auch eine sehr genaue Positionierung der inneren Elektrode relativ zu den äußeren Elektroden, da der Abstand der inneren Elektrode von den äußeren Elektroden durch die Wanddicke der Wand vorgegeben ist. Die Wanddicke ist dabei aufgrund beispielsweise des Herstellungsprozesses der Wand aber in sehr engen Toleranzen bekannt und vorherbestimmbar. Die physikalischen Parameter für die elektrische Entladung können damit in sehr präzisem Maße vorherbestimmt werden.

Gleichermaßen und unabhängig davon aus denselben Gründen ist es vorteilhaft, wenn die äußeren Elektroden unmittelbar, insbesondere ohne Belassung eines Luftspaltes, an der Außenseite der Wand angebracht sind.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Elektroden aus Metall, insbesondere aus Silber, Gold, Edelstahl, Aluminium oder Kupfer oder aus einer Legierung mit wenigstens einem dieser Metalle. Diese Ausgestaltung der Erfindung berücksichtigt, dass im Falle einer als Ein-Weg-Verpackung ausgebildeten Vorrichtung auch leicht oxidierbare Metalle, wie beispielsweise Kupfer, in Betracht kommen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Elektrode von einer Metallfolie gebildet, die auf die Wand aufgeklebt ist. Alternativ ist wenigstens eine Elektrode auf die Wand aufgedruckt, aufgedampft oder im Sputter-Verfahren auf die Wand aufgebracht. Dies ermöglicht eine besonders einfache und preiswerte Herstellung der Elektroden.

Die Elektroden können auf der Außenseite der Wand beispielsweise auch als Schriftzug aufgedruckt sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht wenigstens eine Elektrode aus einem elektrisch leitenden und optisch transparenten, also lichtdurchlässigen Material. Hierfür kommt beispielsweise Indium-Zinn-Oxyd (ITO = Indium-Tin-Oxyde) oder ein vergleichbares Material, vorzugsweise ein Metalloxyd in Frage. Ein elektrisch leitendes und optisch transparentes Material bietet die Möglichkeit, auch bei transparenten oder durchsichtigen Behältnissen, wie beispielsweise Glasflaschen oder transparenten Kunststofffolien, äußere und innere Elektroden vorzusehen, ohne dass diese Elektroden in irgendeiner Form optisch auffallen oder gar optisch störend angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den beiden äußeren Elektroden eine Wechselspannung zwischen 0,5 kV und 20 kV mit einer Frequenz zwischen 100 Hz und 10 MHz, vorzugsweise zwischen 1 KHz und 30 KHz, angelegt. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Plasmaerzeugung und erfordert lediglich eine preiswerte Spannungsversorgungseinheit.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist innerhalb der Aufnahmekammer eine Anzeigeeinrichtung angeordnet, welche einen Bearbeitungszustand der Güter anzeigt. Beispielsweise kann die Anzeigeeinrichtung von einem Lackmuspapier bereitgestellt werden, welches einen erreichten Entkeimungsgrad der Güter, z. B. durch Anzeige eines aktuellen PH-Wertes od. dgl., anzeigt. Auch andere Bearbeitungszustände können angezeigt werden. Vorteilhaft ist, dass sich die Anzeigevorrichtung innerhalb der Aufnahmekammer befindet, die vorzugsweise vollständig geschlossen ist. Ein unmittelbarer Zugriff auf die innerhalb der Aufnahmekammer angeordneten Güter zur Feststellung des Bearbeitungszustandes kann daher entbehrlich sein, so dass die Aufnahmekammer, beispielsweise in Form einer Ein-Weg-Verpackung, nicht geöffnet werden muss, um festzustellen, ob der gewünschte Entkeimungsgrad erreicht ist.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:

1 in einer rein schematischen Darstellung das Funktionsprinzip einer Volumenentladung bei einer Vorrichtung des Standes der Technik,

2 in einer gleichermaßen schematischen Querschnittsdarstellung das Funktionsprinzip einer Oberflächenentladung,

3 in einer schematischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

3a eine schematische, vergrößerte Ausschnittsdarstellung der 3,

4 in einer Darstellung ähnlich 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

5 in einer projizierten Ansicht etwa gemäß Ansichtspfeil V in 4 die Elektrodenanordnung der Vorrichtung gemäß 4, und

6 in einer Darstellung gemäß 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand der Ausführungsbeispiele der 3 und 4 in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Angemerkt sei in diesem Zusammenhang, dass gleiche oder vergleichbare Teile oder Elemente in den unterschiedlichen Figuren der Übersichtlichkeit und der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen, teilweise unter Hinzufügung kleiner Buchstaben bezeichnet werden.

Bevor die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben wird, soll zunächst anhand der 1 das Funktionsprinzip einer Volumenentladung beschrieben werden:

1 zeigt eine erste Elektrode 1a, die als Flächenelektrode ausgebildet ist. Dieser Elektrode gegenüberliegend ist eine im Wesentlichen gleichgroße zweite Elektrode 1b angeordnet, so dass eine Anordnung nach Art eines Plattenkondensators entsteht. Jeder Elektrode ist eine dielektrische Barriere 2a, 2b zugeordnet, die jeweils zwischen den beiden Elektroden 1a, 1b angeordnet ist. Die aus einer Schicht oder Platte dielektrischen Materials bestehende dielektrische Barriere 2a ist der ersten Elektrode 1a und die zweite Barriere 2b ist der zweiten Elektrode 1b zugeordnet und jeweils an dieser befestigt. Die beiden Elektroden sind über Anschlussleitungen 3a, 3b mit einer Spannungsversorgungseinheit 4 verbunden. Diese erzeugt eine Wechselspannung, so dass die beiden Elektroden 1a, 1b auf unterschiedlichem Potential liegen.

Bei geeigneter Wahl von Frequenz und Spannung bildet sich zwischen den dielektrischen Barrieren 2a, 2b eine elektrische Entladung in Form eines Plasmas 5 aus. Dieses Plasma bildet sich, bei vereinfachter Betrachtung, jeweils in den Bereichen zwischen den beiden Elektroden 1a, 1b, in denen diese den kürzesten Abstand voneinander aufweisen. Das Plasma 5 füllt ein Volumen aus, weshalb man bei dieser Art der elektrischen Entladung auch von einer elektrischen Volumenentladung spricht. Von Bedeutung ist dabei, dass die beiden Elektroden 1a, 1b sehr genau zueinander positioniert werden, da jede Abweichung von der Soll-Lage zu unterschiedlichen Abständen und daher auch zu einer unterschiedlichen Ausbildung des Plasmas 5 führt.

Anhand der 2 soll nun zunächst allgemein das Prinzip der Oberflächenentladung beschrieben werden, das bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anwendung kommt. Wiederum ist eine Spannungsversorgungseinheit 4 vorgesehen, die über Anschlussleitungen 3a, 3b eine Wechselspannung auf eine erste Elektrode 1a und ein zweites Paar von Elektroden 1b, 1c gibt. Die Elektroden 1b, 1c liegen daher auf gleichem Potential, die Elektrode 1a demgegenüber auf einem anderen Potential.

Zwischen der Elektrode 1a und den beiden Elektroden 1b, 1c ist eine dielektrische Barriere 2 angeordnet. Anzumerken ist, dass die beiden Elektroden 1b, 1c voneinander beabstandet sind.

Bei geeigneter Wahl von Frequenz und Spannung bildet sich im Wesentlichen entlang der Kanten der Elektroden 1b, 1c ein Glimmsaum, nämlich eine elektrische Entladung in Form eines Oberflächenplasmas 5a bzw. 5b aus. Da die Entladung im Wesentlichen entlang der Randkanten der Elektroden 1b, 1c stattfindet, spricht man nicht von einem Volumenplasma, sondern von einer Oberflächenentladung.

Anhand der 3 soll nunmehr die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 erläutert werden:

Die Vorrichtung 10 ist gemäß 3 in einer schematischen Querschnittsansicht dargestellt und umfasst eine Wand 11 mit einem Bodenteil 12a, einem Deckenteil 12c, einem linken Seitenteil 12d und einem rechten Seitenteil 12b. Die Wand 11 umgrenzt und definiert mit ihren Wandteilen 12a, 12b, 12c, 12d eine Aufnahmekammer 13 für beliebige Güter. 3 zeigt beispielhaft angedeutet ein quaderartiges Gut 14, welches unmittelbar an der Deckenwand 12c anliegt. Das beispielhaft dargestellte Gut 14 kann in diesem Falle beispielsweise an der Deckenwand 12c befestigt sein. Für den Fall, dass das Gut 14 lediglich lose in die Aufnahmekammer 14 eingelegt ist, kann dieses Gut 14 unter Berücksichtigung der Gravitationskraft auf dem Deckenteil 12c der Wand 11 auch aufliegen. In diesem Falle steht 3 auf dem Kopf, was für die nachfolgende Betrachtung und Erläuterung allerdings unerheblich ist.

Ergänzend sei angemerkt, dass die Aufnahmekammer 13 allseitig umschlossen ist. Dementsprechend gehört zu der Wand 11 noch ein nicht dargestelltes Vorderwandteil. Das Hinterwandteil der Wand 11 ist in 3 angedeutet und wird mit 12e bezeichnet.

Die Wand 11 kann aus einem Kunststoff oder einem beliebigen anderen dielektrischen Material gebildet sein. Vorzugsweise weist die Wand 11 entlang ihren gesamten Umfangs eine konstante Wandstärke W auf. Dies ist allerdings nicht erforderlich.

Die Wand 11 kann aus einem flexiblen Material ausgebildet oder relativ steif ausgebildet sein. Dies ist abhängig vom Einsatzzweck der Vorrichtung 10.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 sei zunächst der Einfachheit halber angenommen, dass die Wand 11 aus einem relativ steifen Material besteht.

3 lässt erkennen, dass an der Außenseite 15 der Wand 11 eine erste äußere Elektrode 16a und eine zweite äußere Elektrode 16b angebracht und befestigt sind. Anzumerken ist, dass zwischen den beiden Elektroden 16a, 16b und der Außenseite 15 der Wand 11 kein Luftspalt verbleibt, sondern dass die beiden Elektroden 16a, 16b unmittelbar auf der Außenseite 15 der Wand 11 angebracht sind.

Die beiden Elektroden 16a, 16b werden über zugehörige Anschlussleitungen 17a, 17b einer Spannungsversorgungseinheit 18 mit Wechselspannung einer geeigneten Frequenz und einer geeigneten Spannung versorgt. Die freien Enden 19a, 19b der jeweiligen Spannungsversorgungsleitungen 17a, 17b können mit der entsprechenden Elektrode 16a, 16b lösbar in elektrischen Kontakt gebracht werden.

An der Innenseite 20 der Wand 11, die der Außenseite 15 gegenüberliegt, ist eine innere Elektrode 21 angebracht. Die Innenelektrode 21 ist unmittelbar an der Innenseite 20 der Wand 11 befestigt, ohne dass zwischen der Elektrode 21 und der Wand 11 ein Luftspalt verbleibt.

Da die Enden 19a, 19b von den zugehörigen Elektroden 16a, 16b lösbar sind, bildet die Wand 11 mit den daran befestigten Elektroden 16a, 16b, 21 und den innerhalb der Aufnahmekammer 13 angeordneten Gütern (z. B. 14) eine handhabbare Einheit. Die Vorrichtung 10 ist damit als Transportvorrichtung oder Aufbewahrungsvorrichtung für Güter 14 geeignet. Sie kann bei Bedarf, dann wenn es erforderlich ist und eine Bearbeitung der innerhalb der Aufnahmekammer 13 befindlichen Güter 14 erfolgen soll, mit den Anschlussleitungen 17a, 17b einer Spannungsversorgungseinheit 18 verbunden werden.

Befindet sich die Vorrichtung in Betrieb, bildet sich entlang der Kanten 22a, 22b der inneren Elektrode 21 eine elektrische Entladung aus, und zwar eine Oberflächenentladung, also ein Plasma nach Art eines Glimmsaumes. Der entstehende Glimmsaum ist gepunktet in 3 angedeutet und dort mit 23 bezeichnet. Der Übersichtlichkeit halber ist in 3a, die in einer schematischen Darstellung eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des bezüglich 3 linken Randbereiches der inneren Elektrode 21 und der äußeren Elektrode 16a zeigt, der Glimmsaum 23 schraffiert schematisch dargestellt. Das erzeugte Plasma nach Art eines Glimmsaumes entlang der Randkanten ist ein filamentäres Plasma, also kein APG-Plasma, mithin kein Glow-Plasma. Durch Erzeugung einer elektrischen Entladung 23 innerhalb der Aufnahmekammer 13 wird Ozon und UV-Strahlung generiert. Ozon und UV-Strahlung werden im Folgenden als Agens bezeichnet. Dieses Agens kann mit den in der Aufnahmekammer 13 befindlichen Gütern 14 zusammenwirken und diese Güter beispielsweise entkeimen, desinfizieren, sterilisieren od. dgl. Auch andere Bearbeitungsarten, je nach dem um welche Güter es sich handelt, und in Abhängigkeit von der innerhalb der Aufnahmekammer 13 befindlichen Gas oder Gasmischungen kommen in Betracht. So ist auch ein Bleichen, ein Oxidieren oder eine sonstige Oberflächenmodifikation der in der Aufnahmekammer 13 befindlichen Güter 14 denkbar.

Anzumerken ist, dass die innere Elektrode 21 eine kapazitiv gekoppelte Gegenelektrode zu den beiden äußeren Elektroden 16a, 16b darstellt. Die innere Elektrode 21 ist somit nicht mit irgendwelchen außerhalb der Aufnahmekammer 13 angeordneten Spannungsversorgungsleitungen einer Spannungsversorgungseinheit verbunden. Die innere Elektrode 21 ist davon völlig unabhängig. In ihr wird eine Spannung ausschließlich über die äußeren Elektroden 16a, 16b induziert.

Dadurch, dass die innere Elektrode 21 und die beiden äußeren Elektroden 16a, 16b unmittelbar an der Wand 11 befestigt sind, ist die Position der Elektroden 16a, 16b, 21 relativ zueinander eindeutig vorherbestimmt. Insbesondere der in Richtung des Doppelpfeiles y gemäß 3 festzulegende Abstand der Elektroden voneinander wird aufgrund der Wandstärke w (3a) der Wand 11 in diesem Bereich präzise definiert. Damit kann die Oberflächenentladung 23 auch in einem sehr exakten Maße vorherbestimmt werden.

Anzumerken ist, dass die Möglichkeit besteht, die Wandstärke w der Wand 11 der Vorrichtung 10 an die Erfordernisse der gewünschten Oberflächenentladung anzupassen. Andererseits kann durch eine Änderung der Elektrodengeometrie eine vorhandene und nicht änderbare Wandstärke w der Kammerwand 11 berücksichtigt werden. Die beiden äußeren Elektroden 16a, 16b sind entlang der Ebene E um den Abstand x voneinander beabstandet. Der Abstand x ist so gewählt, dass ein Durchschlag zwischen Elektroden 16a, 16b verhindert wird. Erforderlichenfalls kann auch zwischen den beiden Elektroden 16a und 16b ein in 3 nicht dargestellter Isolator angeordnet sein.

4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, bei der die Wand 11 der Vorrichtung aus einem ersten Wandabschnitt 11a und einem zweiten Wandabschnitt 11b besteht. Der erste Wandabschnitt 11a kann beispielsweise relativ steif oder starr ausgebildet sein und eine Art Trägerplatte bereitstellen. Der zweite Wandabschnitt 11b kann von einer flexibleren Verpackung, beispielsweise von einer Folie bereitgestellt sein. Die beiden Wandungsteile 11a, 11b können im Bereich von Verbindungsbereichen 24a, 24b miteinander fest verbunden, beispielsweise verschweißt sein, so dass eine vollständig geschlossene Aufnahmekammer 13 für Güter 14 bereitgestellt wird. Wiederum ist in 4 ein Gut 14 in Form eines Rechtecks lediglich sehr schematisch angedeutet.

Die Anordnung der Elektroden 16a, 16b und 21 ist vergleichbar zu der Elektrodenanordnung gemäß 3, so dass auf deren Beschreibung an dieser Stelle verzichtet sein soll. Als Besonderheit ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 der Vorrichtung 10 eine Gebläseeinheit 25 zugeordnet, die über einen Anschlussstutzen 26 und eine Durchlassöffnung 27 in der Trägerplatte 11a hindurch Luft in die Aufnahmekammer 13 hineinbläst. Die Durchlassöffnung 27 ist nach Art eines Ventils wiederverschließbar, so dass nach Bearbeitung der Güter 14 eine vollständige Gasdichtigkeit bzw. Gasundurchlässigkeit der Vorrichtung 10 erreichbar ist.

Das Einblasen von Luft ermöglicht, dass sich die flexible Wand 11b von der Oberseite 28 des Gutes 14 abheben kann, so dass das Gut 14 allseitig von Luft umgeben ist. Dies fördert eine homogene Bearbeitung der Oberflächen der Güter 14.

Angemerkt sei, dass die 4 lediglich schematisch zu verstehen ist, da aufgrund der Schwerkraft das Gut 14 nahezu zwangsläufig mit Werkstoffbereichen an den Innenseiten des Wandabschnittes 11a aufliegt. Ergänzend sei angeführt, dass die Vorrichtung während der Bearbeitung bewegt werden kann, beispielsweise durch ein Rütteln oder Schütteln, so dass dafür gesorgt wird, dass jeweils unterschiedliche Bereiche der Güter 14 an den Innenseiten der Wand 11 aufliegen, so dass ebenfalls eine homogene oder homogenere Bearbeitung der Güter möglich wird.

Alternativ zu dem Einblasen von Gas in die Kammer gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 und durch Erzeugung eines Überdrucks in der Aufnahmekammer 13 kann der gleiche Effekt dadurch erreicht werden, dass außerhalb der Wand 11 ein Unterdruck erzeugt wird.

Angemerkt sei schließlich auch, dass über das Gebläse 25, die Anschlussstrecke 26 und die Durchlassöffnung 27 auch besondere Gase oder Gasmischungen, teilweise auch weitere Agens, in die Aufnahmekammer 13 eingeführt werden können. Dies ist insbesondere bei Oberflächenmodifikationen von Bedeutung. Auch bei der Vorrichtung 10 gemäß 4 ist ein Lösen der Enden 19a, 19b der Anschlussleitungen 17a, 17b von den äußeren Elektroden 16a, 16b vorgesehen, so dass die Vorrichtung 10 lösbar mit der Spannungsversorgungseinheit 18 verbindbar ist und eine handhabbare Einheit darstellt, die als Transportvorrichtung oder Aufnahmevorrichtung für die Güter 14 dienen kann.

Anhand der 5 und 6 sei nunmehr noch die Geometrie der Elektroden erläutert

Die 5 und 6 zeigen jeweils eine Projektionsansicht etwa entlang dem Ansichtspfeil 5 in 4, wobei lediglich die innere Elektrode 21 und die beiden äußeren Elektroden 16a, 16b dargestellt sind. Mit anderen Worten sind die Wandung 11b, das Gut 14 und der Wandungsabschnitt 11a der Übersichtlichkeit halber weggelassen.

5 zeigt, dass die innere Elektrode 21 im Wesentlichen hantelartig ausgebildet ist und ein erstes Zentrum 29a und ein zweites Zentrum 29b aufweist, die über einen schmalen Verbindungssteg 30 miteinander verbunden sind. Die beiden äußeren Elektroden 16a, 16b sind im Wesentlichen quadratisch ausgebildet und voneinander um den Abstand x voneinander beabstandet. Sowohl die innere Elektrode 21 als auch die beiden äußeren Elektroden 16a, 16b sind symmetrisch angeordnet entlang einer Symmetrieebene S.

Aus 5 wird deutlich, dass jede der äußeren Elektroden 16a, 16b ein Quadrat mit der Kantenlänge I darstellt. Jedes Zentrum 29a, 29b der inneren Elektrode 21 entspricht im Wesentlichen einem Quadrat mit abgerundeten Ecken, wo das Quadrat eine Kantenlänge Z aufweist. Z ist kleiner als I, so dass die projizierte Fläche eines jeden Zentrums 29a, 29b innerhalb der Konturen 32 einer äußeren Elektrode 16a, 16b liegt. Die Kontur der inneren Elektrode 21 ist mit 31 bezeichnet, die Kontur der äußeren Elektrode 16a, 16b ist mit 32 bezeichnet.

Da die Kontur 31 der inneren Elektrode 21, bis auf die Kontur des Verbindungssteges 30, vollständig innerhalb der Kontur 32 der äußeren Elektroden 16a, 16b liegt, entsteht ein Glimmsaum 23 (3) innerhalb der Aufnahmekammer 13. Von Bedeutung ist, dass die Länge des Glimmsaums im Wesentlichen proportional zu der Länge der entsprechenden Randkante 31, 22a, 22b der inneren Elektrode 21 ist. 5 verdeutlicht anhand der Hantelstruktur der inneren Elektrode 21 eine Randkante 31, die allerdings nicht besonders lang ausgeprägt ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der inneren Elektrode 21 gemäß 6 zeigt eine innere Elektrode 21 nach Art einer Doppel-Tannenbaum-artigen oder Farnblatt-artigen Struktur, bei der die Randkante oder Kontur 31 der inneren Elektrode 21 mit einer Vielzahl von Richtungsänderungsstellen 33a, 33b versehen ist. Dies sind Stellen, an denen man beim Entlangfahren entlang der Randkante 31 seine Richtung ändert, also beispielsweise die Krümmung von einer Rechtskurve in eine Linkskurve wechselt, oder Stellen, an denen sich die Richtung abrupt ändert, nach Art einer Unstetigkeitsstelle, insbesondere zick-zack-artig. Mithin entstehen bei der inneren Elektrode 21 gemäß 6 besonders lange Randkanten 31, die die Erzeugung eines besonders langen Glimmsaumes 23 und damit eine Erzeugung eines großen Anteils an Ozon oder UV-Strahlung gewährleisten.

Von besonderer Bedeutung ist, dass die Elektroden auch gezackt oder alternativ auch serpentinenförmig ausgebildet sein können. Die Strukturierung der Elektrodenkontur ist dabei nur entlang einer Ebene E von Bedeutung.

Nicht dargestellte innere Elektroden 21 können darüber hinaus auch eine Reihe von Öffnungen aufweisen. So kann beispielsweise jedes Zentrum 29a, 29b einer Elektrode 21 gemäß 5 mit einer Vielzahl von löcherartigen Öffnungen versehen sein, so dass die Kantenlänge der Randbereiche deutlich erhöht wird. Hierdurch kann die Ozon-Erzeugung weiter verbessert werden.

Die Elektrodendimensionen können im Millimeter- oder im Zentimeter-Bereich liegen. Je kleiner die Dimensionen der Vorrichtung 10 insgesamt sind, umso kleiner können auch die Elektrodenflächen gewählt werden.

Die Ausführungsbeispiele der 3 und 4 betreffen sowohl Vorrichtungen 10, die eine flexible Wand aufweisen, als auch Vorrichtungen, die eine im Wesentlichen steif ausgebildete Wand aufweisen. Bei einer flexiblen Vorrichtung ist es beispielsweise also denkbar, die Wand von einem flexiblen Kunststoffsack oder -beutel zu bilden, der über einen Reißverschluss eine Zugangsöffnung zu der Aufnahmekammer 13 bereitstellt. Auf diese Weise können beispielsweise in einer Arztpraxis medizinische Geräte ohne Weiteres in die Aufnahmekammer 13 eingebracht werden und die Aufnahmekammer über den Reißverschluss verschlossen werden. Anschließend kann die Bearbeitung der medizinischen Geräte, beispielsweise in Form einer Desinfektion, erfolgen.

Alternativ kann die Wand 11 auch aus relativ steifem Material gebildet sein, wobei eine Zugangsöffnung für die Aufnahmekammer von einer Tür, einer Klappe, einem Deckel od. dgl. gebildet ist.

Schließlich kommen auch solche Vorrichtungen in Betracht, bei denen die Kammer dauerhaft fest und vollständig von der Wand 11 verschlossen ist, wie es beispielsweise in 4 angedeutet ist, wo Verschweißstellen 24a, 24b angedeutet sind. In diesem Falle kann beispielsweise eine herkömmliche Transportverpackung für Lebensmittel von einer Folienschweißmaschine od. dgl. verschlossen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht dann eine Bearbeitung der bereits vollständig verpackten Güter, und somit eine Bearbeitung zu einem Zeitpunkt, an dem die Kammerwand die Aufnahmekammer vollständig verschließt.

Der Feuchtigkeitsgehalt innerhalb der Aufnahmekammer 13 kann vor dem Verschließen der Wand 11 und damit vor dem Bearbeiten der Güter beispielsweise auf einfache Weise dadurch erhöht werden, dass die Innenseite der Wand 11 mit Wasserdampf besprüht wird. Ein erhöhter Wasserdampfanteil kann die Ozonerzeugung effizienter gestalten.

Bei allen Ausführungsbeispielen ist von besonderer Bedeutung die Wahl der Abstände der Elektroden 16a, 16b und 21 voneinander und gleichermaßen auch die Wahl der Spannung, so dass es zu einer Gasentladung ausschließlich innerhalb der Aufnahmekammer 13 und nicht außerhalb der Aufnahmekammer 13 kommt.


Anspruch[de]
Vorrichtung (10) zur Bearbeitung von Gütern (14) unter Zuhilfenahme einer elektrischen Entladung in einer Aufnahmekammer (13) für die Güter, die von einer Wand (11, 11a, 11b, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e) aus einem dielektrischen Material begrenzt ist, an deren Außenseite (15) wenigstens zwei Elektroden (16a, 16b) angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass an der Innenseite (20) der Wand (11) wenigstens eine kapazitiv zu den äußeren Elektroden gekoppelte Gegenelektrode (21) fest angeordnet ist, die über keinen elektrischen Anschluss verfügt

und dass sowohl die äußeren Elektroden (16a, 16b) als auch die wenigstens eine Gegenelektrode (21) jeweils unmittelbar ohne Belassung eines Luftspaltes an der Wand (11) angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) als Transportvorrichtung und/oder als Aufbewahrungsvorrichtung für die Güter (14) ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (11) aus Kunststoff oder alternativ aus einem Verbundmaterial besteht. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (11) gasundurchlässig ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei äußeren Elektroden (16a, 16b) mit Anschlusskontakten (19a, 19b) einer Spannungsversorgungseinheit (18) kontaktierbar und von dieser auch wieder lösbar sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (11) einen verschließbaren Zugang zu der Aufnahmekammer (13) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugang von einer Tür oder einem Reißverschluss gebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (11, 11b) teilweise oder vollständig nicht starr und damit beweglich ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenseite oder/und eine Randkante (22a, 22b) der innere Elektrode (21) in der Aufnahmekammer offen angeordnet und nicht von einer dielektrischen Materialschicht abgedeckt ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Gegenelektrode (21) relativ zu den äußeren Elektroden (16a, 16b) derart positioniert und dimensioniert ist, dass sich bei einer senkrechten Projektion der inneren Gegenelektrode (21) auf die äußeren Elektroden (16a, 16b) die Kontur (31) der inneren Gegenelektrode (21) vollständig innerhalb der Kontur (32) der äußeren Elektroden (16a, 16b) befindet. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Gegenelektrode (21) hantelartig ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Gegenelektrode (21) zwei Zentren (29a, 29b) aufweist, die miteinander verbunden sind. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Gegenelektrode (21) eine Kontur mit einer Vielzahl von Richtungsänderungsstellen (33a, 33b) aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Gegenelektrode (21) bezüglich einer Symmetrieebene (S) symmetrisch ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußeren Elektroden (16a, 16b) bezüglich der selben Symmetrieebene (S) symmetrisch angeordnet sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahmekammer (13) zusätzlich zu den zu bearbeitenden Gütern (14) ein Gasgemisch enthalten ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (21, 16a, 16b) aus Metall oder aus einer Legierung bestehen. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektrode (16a, 16b, 21) von einer Metallfolie gebildet ist, die auf die Wand (11) aufgeklebt ist. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektrode (16a, 16b, 21) auf die Wand (11) aufgedruckt, aufgedampft oder in Sputter-Verfahren (PVD) aufgebracht ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektrode (16a, 16b, 21) aus einem optisch transparenten und elektrisch leitendem Material besteht. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das optisch transparente und elektrisch leitende Material Indium-Zinn-Oxyd (ITO) ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden äußeren Elektroden (16a, 16b) ein Wechselspannungsgenerator vorgesehen ist, der eine Wechselspannung zwischen 0,5 und 20 kV bei einer Frequenz von 10 Hz bis 100 MHz, vorzugsweise zwischen 1 und 30 kHz liefert. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (W) der Wand (11) zwischen 0,05 und 50 mm beträgt. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Aufnahmekammer (13) eine Anzeigeeinrichtung angeordnet ist, welche einen Bearbeitungszustand der Güter, z. B. einen erreichten Entkeimungsgrad der Güter, anzeigt. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung ein Lackmuspapier ist.






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