CN103429539A - 等离子体产生装置及等离子体产生方法 - Google Patents

Abstract

等离子体产生装置具有：储存了被处理水(510)的处理槽(509)；处理槽内的第1电极(504)及第2电极(502)；产生气泡(506)，使得第1电极(504)的导电体露出于被处理水中的表面位于气泡(506)内的气泡产生部；向气泡产生部供给气体的气体供给装置(505)；与第1及第2电极(502、504)连接的脉冲电源(501)；和在第1电极的至少露出导电体的表面位于气泡内时，控制气体供给装置及电源的一方或双方，使得向第1及第2电极(502、504)间施加电压的控制装置(520)。

Description

等离子体产生装置及等离子体产生方法

技术领域

本发明涉及在液体中产生等离子体的等离子体产生装置，特别涉及通过使等离子体产生而对液体进行处理的液体处理装置。

背景技术

作为现有的利用了高电压脉冲放电的液体处理装置，例如有专利文献1所述的装置。图10表示专利文献1所记载的现有的杀菌装置的构成图。

图10所示的杀菌装置1由将圆柱状的高电压电极2和板状的接地电极3设为一对的放电电极6构成。高电压电极2除了前端部2a的端面以外都被绝缘体4覆盖，形成高电压电极部5。再有，高电压电极2的前端部2a与接地电极3设置规定的电极间隔且以在处理槽7内浸渍于被处理水8的状态对置配置。高电压电极2和接地电极3被连接至产生高电压脉冲的电源9。向两个电极间施加2～50kV／cm、100Hz～20kHz的负极性的高电压脉冲，进行放电。借助其能量引起的水的蒸发、及伴随于冲击波的汽化，产生由水蒸汽构成的气泡10、及气泡10引起的喷流11。还有，通过在高电压电极2附近生成的等离子体，使OH、H、O、O₂ ^-、O^-、及H₂O₂产生，以使微生物及细菌死绝。

同样地，专利文献6也提出了一种方案，采用以下方法来净化液体：使液体沸腾汽化，形成气泡，对气泡内的汽化物进行电离(等离子体化)来形成离子，使等离子体中的离子核浸透扩散到液体中。专利文献6进行了以下说明：为了使等离子体产生而向由高电压电极构成的电极对施加最大值约1kV～50kV左右、具有1kHz～100kHz的重复频率、时间宽度为1μs～20μs的高电压脉冲。

另外，作为现有的其他液体处理装置，存在专利文献2所述的装置。专利文献2中公开了：在该文献所记载的液体处理装置中，通过使由外部供给的气泡介于液体中的电极间，从而可以降低施加电压且可降低耗电量。同样的技术也被专利文献3、专利文献4、专利文献5公开。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009—255027号公报

专利文献2：JP特开2000—93967号公报

专利文献3：JP特开2003—62579号公报

专利文献4：JP特表2010—523326号公报

专利文献5：JP特许3983282号公报

专利文献6：JP特开2007—207540号公报

发明内容

-发明所要解决的技术问题-

然而，在上述现有构成的装置中，存在等离子体的产生效率低、液体的处理花费较长时间的问题。再有，在使液体汽化而产生的气泡中使等离子体产生的情况下，由于电力因液体而损耗，故为了使液体汽化需要投入较高的电力，需要利用大规模的电源装置。具体是，若考虑到损耗，则为了使水汽化，电源装置需要具有供给4000W以上的电力的能力。

本发明的一实施方式是用于解决上述课题的方式，提供一种有效地产生等离子体且能够以短时间、及／或低电力进行例如液体的处理的等离子体产生装置及等离子体产生方法。

-用于解决问题的技术手段-

作为本发明一实施方式的等离子体产生装置，其具有：第1电极，其至少一部分被配置在放入液体的处理槽内；第2电极，其至少一部分被配置在所述处理槽内；气泡产生部，其在所述处理槽内放入了所述液体时使所述液体内产生气泡，该气泡产生部产生所述气泡，使得所述第1电极的位于所述处理槽内的表面之中至少露出导电体的表面位于所述气泡内；气体供给装置，其从所述处理槽的外部向所述气泡产生部供给产生所述气泡所需的量的气体；电源，其向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；和控制装置，其在所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内时，控制所述气体供给装置及所述电源的一方或双方，使得向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压。

-发明效果-

根据本发明一实施方式涉及的等离子体产生装置，可以有效地产生等离子体，能够以低电力及／或短时间且减少耗电的损耗来进行液体的处理。

附图说明

图1是本发明实施方式1中的液体处理装置的构成图

图1—2是将本发明实施方式1中的电极的开口部附近放大后的侧剖视图

图1—3是表示本发明实施方式1中产生的气泡的照片

图2是表示本发明实施方式1中产生的等离子体的分光特性的曲线图

图3是表示本发明实施方式1中的靛蓝胭脂红水溶液的透过率的时间变化的曲线图

图4是本发明实施方式2中的液体处理装置的构成图

图4—2是将本发明实施方式2中的电极的开口部附近放大后的侧剖视图

图4—3是表示本发明实施方式2中产生的气泡的照片

图5是表示本发明实施方式2中的第2电极的端面与绝缘体的端面之间的距离、和靛蓝胭脂红水溶液的完全脱色时间的关系的曲线图

图6是本发明实施方式3中的液体处理装置的构成图

图7是表示本发明实施方式3中的靛蓝胭脂红水溶液的透过率的时间变化的曲线图

图7—2是表示本发明实施方式3中的第2电极的端面与绝缘体的端面之间的距离和靛蓝胭脂红水溶液的完全脱色时间的关系的曲线图

图7—3是表示本发明实施方式3中产生的气泡的照片

图8是表示本发明实施方式3中产生的等离子体的分光特性的曲线图

图9是表示本发明实施方式1中使供给电力变化时的靛蓝胭脂红水溶液的透过率的时间变化的曲线图

图10是现有的利用了高电压脉冲放电的排水处理装置的构成图

图11是表示本发明实施方式2(d＝-2mm)中的气体的流量和靛蓝胭脂红水溶液的完全脱色时间的关系的曲线图

图12是表示本发明实施方式2中的液体处理装置(d＝-2mm)中的、第1电极前端附近的照片

图13是表示电极覆盖率和气体的流量的关系的曲线图

图14是表示本发明实施方式4中的液体处理装置的动作的概念图

图15是本发明实施方式4中的液体处理装置的构成图

图16是本发明实施方式5中的液体处理装置的构成图

图17(a)及(b)是表示作为气泡检测装置而利用了发光受光元件时的气泡检测方法的示意图

图18(a)是表示作为气泡检测装置而利用了压力检测装置时的气泡检测方法的一例的示意图，图18(b)是表示对作为气泡检测装置而利用了压力检测装置时有无形成气泡进行判断的算法的曲线图

图19(a)是未产生气泡时的、作为气泡检测装置的电阻检测装置的侧剖视图、(b)是产生气泡时的、作为气泡检测装置的电阻检测装置的侧剖视图

图20是表示作为气泡检测装置而利用了发光受光元件时的气泡检测方法的另一例的示意图

图21(a)是表示图20中的第1组受光元件的发光电压的变化的曲线图、(b)是表示图20中的第2组受光元件的发光电压的变化的曲线图、(c)是表示图20中的第3组受光元件的发光电压的变化的曲线图

图22是本发明实施方式6中的液体处理装置的构成图

图23是表示等离子体光的发光光谱的曲线图

图24是表示使液体的导电率变化时的等离子体光的发光光谱中的、Na的光谱与H的光谱之比的变化的曲线图

图25是表示等离子体光的发光光谱的曲线图

图26是本发明实施方式6的变形例的液体处理装置的构成图

图27是表示本发明实施方式7中产生的气泡的照片

图28(a)是表示第1电极的开口部的朝向和电极覆盖率的关系的曲线图(流量100毫升／分钟)、(b)是表示第1电极的开口部的朝向和电极覆盖率的关系的曲线图(流量500毫升／分钟)、(c)是表示第1电极的开口部的朝向和电极覆盖率的关系的曲线图(流量2000毫升／分钟)

图29是表示第1电极的开口部的朝向和气泡尺寸的关系的曲线图

图30是表示决定气泡的尺寸的ra及rb的示意图

图31是表示绝缘体(氧化铝陶瓷)的内径和电极覆盖率的关系的曲线图

图32是等离子体产生部分的器件结构的等效电路图

图33是表示等效电路中、R1>R2时被施加给器件结构的电压的曲线图

图34是表示等效电路中、R1＝R2时被施加给器件结构的电压的曲线图

图35是表示等效电路中、R1<R2时被施加给器件结构的电压的曲线图

图36是表示等效电路中的R1和被施加给器件结构部的电压的关系的曲线图

图37是表示液体的深度方向上的第1电极的位置和气泡的直径的关系的曲线图

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

[整体构成]

图1是本实施方式中的液体处理装置的整体构成图。本实施方式的液体处理装置是等离子体处理装置的一个形态，利用等离子体使各种基(radical)产生，以进行化学物质的分解、微生物的破坏、杀菌等。

图1中，处理槽109内充满了被处理的液体、水(被处理水)110。处理槽109具有约0.25升(约250cm³)的容积。在处理槽109的1个壁上配置贯通该壁的第2电极102、及第1电极104，各自的一端位于处理槽109内。第1电极104是两端开口的形状(更具体的是圆筒状的筒状)，一个端部的开口部与作为气体供给装置的泵105。利用泵105，自第1电极104的另一端部的开口部向处理槽109内供给气体。从处理槽109的外部被供给的气体为空气、He、Ar、或O₂等。从另外设置的气体供给源(未图示)供给气体，或者直接供给配置了处理槽109的环境中的气体。第2电极102为圆柱状，被配置成一端与处理槽109内的被处理水110相接触。由电源101向第2电极102与第1电极104之间施加脉冲电压或交流电压。再有，利用循环泵108使被处理水110循环。根据等离子体对被分解物的分解速度和处理槽109的容积，将被处理水110的循环速度设定成适当的值。

处理槽109的尺寸并未特别地限定。例如，处理槽109的尺寸也可以具有0.1升～1000升的容积。

在将液体处理装置内置于家用电器来利用的情况下，由电源及泵构成的单元的容积例如为1000～5000cm³。这种容积被设计成例如纵×横×高度为100mm×100mm×100mm～171mm×171mm×171mm的立方体。或者，由电源及泵构成的单元的形状具有长方体，或其他形状。在家用电器中，若液体处理装置内、由电源及泵构成的单元的尺寸(即容积)过度地增大，则设备的尺寸自身也增大。本实施方式的液体处理装置由于可以有效地使等离子体产生，故即便是能小到收纳于上述容积的单元的程度的电源，也可以进行液体处理。

[电极构成]

图1—2是将第1电极104的开口部附近放大来表示的侧剖视图。第1电极104是由金属构成的圆筒状的电极，其内径为0.4mm，外径为0.6mm。再有，绝缘体被配置成与第1电极104的外周面相接且与电极104之间无间隙形成，因而仅在第1电极的端面露出金属。通过将绝缘体无间隙地配置于外周面，从而第1电极104的外周面并未与被处理水110直接接触。本实施方式中，作为绝缘体，通过直接向第1电极104等离子体熔射氧化钛而形成，绝缘体的厚度为0.1mm。由于氧化钛对人体的影响小，故在将处理过的液体使用于人的生活中的情况下，作为绝缘体而被适当地使用。

根据上述构成，自第1电极104的开口部向被处理水110中持续供给了气体的情况下，在被处理水110中可形成气泡106。气泡106是其中的气体覆盖第1电极104的开口部、即电极104的开口部位于气泡106内的尺寸的柱状气泡。由此，在实施方式1中，第1电极104也作为气泡产生部起作用。如图1—2所示，第1电极104的开口部的端面并未被绝缘体103覆盖而是露出作为导电体的金属。利用泵105适当地设定气体的供给量，由此可维持第1电极104的开口部附近被气泡106内的气体覆盖的状态。即，虽然需要作为气体产生部起作用的第1电极104来产生气泡，以使第1电极104的位于处理槽内的表面之中、至少露出导电体的表面位于气泡内，但是由作为气体供给装置起作用的泵105从处理槽的外部向作为气泡产生部起作用的第1电极供给产生这种气泡所需的流量的气体。再有，在第1电极104的外周面配置着由氧化钛构成的绝缘体。因而，可构成为第1电极104的表面能成为并未与被处理水110直接相接的状态。在持续供给了适当量的气体的情况下，第1电极104的表面成为与被处理水110并不直接接触的状态、即成为构成第1电极104的导电体并未露出到被处理水110中的状态。

另外，在本说明书中，“第1电极(或第1电极的表面)与液体(被处理水)并不直接接触”指的是第1电极的表面与处理槽内的作为大块的液体并不接触。因而，例如在第1电极的表面被液体浸湿的状态下，从气泡产生部产生了气泡时，保持第1电极的表面被液体浸湿的状态不变(即、严格地讲第1电极的表面与液体已接触的状态下)，产生气泡内的气体覆盖其表面的状态，但该状态也被包含于“第1电极与液体并不直接接触”的状态中。

[动作]

接着，对本实施方式的液体处理装置的动作进行说明。

首先，由泵105自第1电极104的位于处理槽内的一端的开口部向被处理水110中供给气体。气体的流量例如为500毫升／分钟～2000毫升／分钟，在被处理水110中如上所述形成柱状的气泡106，其内部的气体覆盖第1电极104的开口部。气泡106在距第1电极104的开口部有一定距离(图示的形态下为20mm以上)的地方都不会中断，是单个的大气泡。即，借助气体的供给，可以得到第1电极104的开口部的周边位于气泡106内且被气泡106内的气体覆盖的状态。其内部的气体覆盖第1电极104的开口部的端面的气泡106，在液体中对其进行规定的气液界面在液体中并不“关闭”，在第1电极104的开口部附近，与绝缘体103相接。如前所述，在第1电极104的外侧表面，因为仅于开口部的端面露出导电体，所以通过使气泡106产生，从而利用气泡106与绝缘体103将第1电极104的外侧表面自被处理水110隔离开来。第1电极104的内侧表面(内周面)在形成气泡106时被所供给的气体覆盖，并不与被处理水110直接接触(其中，如后所述被处理水110与第1电极104稍微接触而形成泄漏电阻)。

优选在向第1电极104与第2电极102之间施加电压的期间内第1电极104的开口部的周边连续地位于气泡106内、即连续地被气泡106内的气体覆盖。可是，若气体的供给量(流量)少，则即便连续地供给气体，第1电极104的开口部的周边也不会位于气泡106内而与被处理水110直接接触。这种接触的有无是可以用高速照相机以0.1ms～0.5ms的间隔对供给气泡的期间内的第1电极104附近进行摄影来确认的。进而，在1～30秒内连续地供给气体，同时用高灵敏度照相机拍摄照片并进行观察，依据于下述的公式来求取电极覆盖率，由此可以知道第1电极104与液体接触的频度。在照片中以目视来判断第1电极的导电体的露出表面是否位于气泡内。本实施方式及其他实施方式的等离子体产生装置中，按照该电极覆盖率例如为90％以上、尤其为94％以上的方式来供给气体。

电极覆盖率(％)＝[(第1电极的导电体的露出表面位于气泡内的图像(照片)的数量)／所拍摄到的图像(照片)的全数]×100

接着，向第1电极104与第2电极102之间施加电压。即，在将第2电极102接地的状态下向第1电极104施加脉冲电压。例如，可以施加峰值电压为4kV、脉冲宽度为1μs、频率为30kHz的脉冲电压。再有，供给电力例如为200W。通过向第1电极104与第2电极102之间施加电压，从而在第1电极104的附近可生成等离子体。等离子体虽然扩展到整个气泡106，但是尤其在第1电极104的附近形成高浓度的等离子体107。此外，可知：在第1电极内部(筒状的第1电极的内周部)也生成等离子体，不仅是前端，可有效利用整个电极整体。再有，认为在用高速照相机进行观测时气泡的表面如图1—3所示地比较平滑，不会产生起因于等离子体的冲击波。

另外，并未特别地限定第1电极104与第2电极102之间的距离。例如，无需如专利文献1所述地那样将电极间距离规定成1～50mm，即便比50mm还远离，也能够生成等离子体。

进而，也无需使第1电极104与第2电极102对置。在处理槽109内，如果是其至少一部分与被处理水110接触的位置，则配置第2电极102的位置不存在制约。这是因为第2电极102与被处理水110接触而使被处理水整体作为电极起作用。即，认为：从第1电极104侧看的话，与气泡106相接的被处理水110的整个表面作为电极起作用。

再有，对于脉冲电压的频率而言也没有特别地制约，例如通过施加1Hz～30kHz的脉冲电压，可充分地生成等离子体。另一方面，对于电压而言，当然并不仅仅是由电源的能力来决定的，也可以根据与负载的阻抗的平衡来决定。再有，施加脉冲电压之际如果交替地施加正的脉冲电压与负的脉冲电压、施加所谓的双极性脉冲电压，则也存在电极的寿命延长的优点。本实施方式中，利用具有在无负载的状态下可输出6kV的电压的能力的电源，如上所述在与包含电极的负载相连接的状态下实际上可以施加4kV的电压。这样，本实施方式中在电压损耗少的状态下可形成等离子体。

以下，进一步对本实施方式中形成等离子体所需的电压等进行说明。

在如专利文献6所记载的利用瞬间沸腾现象使液体暂时汽化而生成等离子体的方法中，需要加入使液体汽化的能量。具体是，瞬间沸腾现象是流过数十A(安培)的大电流而引起的。该情况下，因液体的汽化而产生的气泡的尺寸小到mm级，因此无法实施大量的液体中的除菌、或者分钟级(minute order)的高速除菌。由此，利用瞬间沸腾现象的等离子体生成并不能称为适于实用化的技术。该状况根据帕邢法则也可明了。

再有，流过数十A的大电流的放电容易变为电弧放电，使电极急剧地消耗。进而，在液体的电阻大的(导电率小的)情况下无法流过如此大的电流，也存在无法生成等离子体的问题。即，利用了瞬间沸腾现象的液体中的等离子体生成至少需要自来水程度的导电率。自来水的导电率为20mS／m左右。但是，经常使等离子体在导电率比20mS／m还充分小的液体中产生。由此，在这种小导电率的液体中利用瞬间沸腾现象来生成等离子体的情况下，需要另外将电解质加入液体中来提高液体的导电率，需要附加的成本及工序。

本实施方式的装置并不是使液体汽化来生成等离子体，而是从外部供给气体，在液体中制作cm级的大的液体壁，在由该液体壁规定的大的气泡内生成等离子体。由此，在以数A以下的小电流生成大的等离子体的方面是成功的。从电学上来看这相当于将等离子体自身从“电阻”变更成“电容”。也就是说，意味着电源自身从交流适用包含脉冲的直流电压。再有，本实施方式中能以比较低的电压制作等离子体。

在此，对本实施方式中的电源和等离子体产生部分的器件结构(包含等离子体)的关系进一步进行考察。在本实施方式中的等离子体产生部分的器件结构(以下也单称为“器件结构”)中，作为第1电极的中空的导体被绝缘体覆盖，从作为第1电极的导体的中空部分产生气泡。由此，即便在液体中也使导体的表面与液体隔离开的状态下，生成等离子体。然而，仅仅因侵入到导体内部的水分，也会成为导体与液体以高电阻连接的形态。将该连接部分的电阻称为泄漏电阻。若将以上的状态表示为等效电路图，则如图32所示。

图32表示经由二极管D1向器件结构施加频率30kHz、10kV的交流电压的状态。用电容C1与泄漏电阻R2来表示包含等离子体的器件部分。液体部分用电阻R1来表示，该电阻根据液体的导电率及器件与对置电极(第2电极)的距离而变化。例如，在电极间距离为1cm的情况下，导电率为25mS／m的自来水的电阻R1为5kΩ左右的体电阻，纯水的电阻R1为1MΩ左右。再有，泄漏电阻在本实施方式所利用的器件结构中为1MΩ左右。将利用这些电路常数计算出施加给器件的电压V0的结果示于图33～图35中。图33表示体电阻为1kΩ、图34表示体电阻为1MΩ、图35表示体电阻为10MΩ的情况下的电压。

如图33所示，在体电阻与泄漏电阻相比而非常小的情况下，是4kV以上的电压几乎始终被施加给器件结构的状态，平均施加电压为6.7kV。因而，由于4kV以上的电压始终被施加给器件，故可稳定地生成等离子体。接着，考虑水的导电率小且体电阻为1MΩ的情况。如图34所示，1MΩ的体电阻是和泄漏电阻相同的级别。该情况下，并非始终施加4kV以上的电压，平均电压为3.73V，等离子体变得不稳定。然而，如果将电极间距离设为5mm以下，则体电阻变为5kΩ以下，平均电压变为4kV左右，因此可稳定地生成等离子体。进而，体电阻增大而如图35那样成为10kΩ时，施加电压已经不能始终维持4kV，无法稳定地生成等离子体。平均电压相对于体电阻的变化如图36所示。该情况下也与前述同样地缩小电极间距离，由此可生成等离子体。

体电阻例如为泄漏电阻的50％以下。如此，若体电阻比泄漏电阻还低，则将平均施加电压设为4kV以上，可以稳定地生成等离子体。

其中，若没有二极管则直接施加交流电压，但在10kV左右的电压下是无法稳定地产生等离子体的。

另外，本实施方式中，虽然将第1电极104的内径设为0.41mm、外径设为0.6mm，但是例如即便内径为0.07～2.0mm、外径为0.1～3.0mm，也可形成等离子体。进而，并未特别地限制处理槽109内的第1电极104的尺寸(长度)。例如，具有所述范围的内径及外径的第1电极104在处理槽109内可以具有0.1～25mm的长度。本实施方式中，第1电极104的位于处理槽109内的部分的长度大约为10mm。若位于处理槽109内的第1电极104的部分的长度小，则形成于第1电极104的开口部附近的气泡106无法在朝向处理槽109的壁的方向扩展(碰到壁)，存在气液界面的面积变小、等离子体的生成量减少的倾向。但是，只要第1电极104位于处理槽109内时就会生成等离子体。这样，本实施方式的液体处理装置中，与电极的大小相应的余裕也得到扩大。

[效果(产生OH基)]

图2是表示用分光器对本实施方式中的等离子体的发光特性进行测量后的结果的曲线图。是作为被处理水110而利用自来水、水温为26.5℃、导电率为20.3mS／m的情况下的结果。如图2所示，可发现通过水的分解而产生的OH基所引起的发光。进而，还发现N₂、N、H、O的发光。N₂、N的发光是因为作为气体而将空气供给到被处理水110中的缘故。这样，在本实施方式中，生成兼具水中形成的等离子体的特征和大气中形成的等离子体的特征的等离子体。

[效果(分解速度)]

接着，说明本实施方式的液体处理装置对被处理液体进行处理的效果。本实施方式中，作为被处理液体的模型，利用的是靛蓝胭脂红(インデイゴカ一ミン)水溶液。靛蓝胭脂红是水溶性的有机物，作为污水处理的模型而屡次被利用。本实施方式中利用的靛蓝胭脂红水溶液的浓度为10mg／升，将被处理水110的体积设为0.25升。

如前所述，本实施方式中，生成OH基、N基、N₂基、H基及O基。这些基作用于靛蓝胭脂红，切断分子内的键合，由此将靛蓝胭脂红分子分解。如一般公知的，OH基的氧化电势为2.81eV，比臭氧及氯的氧化电势大。由此，并未限于靛蓝胭脂红，OH基还可以分解很多有机物。再有，O基、N基，与碳的键合能量各自为1076kJ／mol、750kJ／mol，远大于C—C的键合能量的618kJ／mol或C—H的键合能量的338kJ／mol。由此，这些很大程度地有助于靛蓝胭脂红分子的分解。还有，因为供给空气而使气泡106产生，所以借助等离子体而生成N及N₂离子，这些离子与靛蓝胭脂红分子碰撞。由于这些离子的碰撞，靛蓝胭脂红分子的分子间键合被削弱，因此基于OH基、O基、N基的分解效果进一步增大。

可根据水溶液的吸光率来评价靛蓝胭脂红分子的分解的程度。一般公知：若靛蓝胭脂红分子分解，则靛蓝胭脂红水溶液的蓝色退色，若完全分解、则会变得透明。这是因为靛蓝胭脂红分子中存在的碳的双键(C＝C)的吸收波长为608.2nm，靛蓝胭脂红分子分解，由此C＝C的键合开裂，不能吸收608.2nm的光。由此，通过利用紫外线可见光分光光度计，对波长为608.2nm的光的吸光率进行测量，从而可知靛蓝胭脂红分子的分解的程度。

图3中以曲线图示出对靛蓝胭脂红水溶液的吸光率相对于处理时间的变化进行测量后的结果。图3中的吸光率的值是将未处理时的吸光率设为1而进行标准化后的值。图3中，用白圆圈表示本实施方式的液体处理装置处理的结果。再有，作为比较例1及2，用黑四角及黑三角表示现有的液体处理装置处理的结果。

作为比较例1的现有的液体处理装置中，作为第1电极104及第2电极102，均利用外径0.16mm的圆柱状的由钨构成的电极，在靛蓝胭脂红溶液中使这些电极的端面以2mm的间隔对置。用黑四角表示该装置的处理结果。再有，作为比较例2，用黑三角表示采用相同的电极构成、利用另外设置的喷嘴向第1电极104与第2电极102之间持续供给微细的气泡(直径0.3mm左右)并进行处理时的吸光率的变化。这些比较例中，向第1电极104供给的电力与本实施方式的液体处理装置相同，设为200W。

如图3所示，在本实施方式的液体处理装置中，历时16分钟左右，就可以将靛蓝胭脂红水溶液几乎完全分解掉。这是通过有效地生成OH基而实现的。另一方面，在比较例1中，将靛蓝胭脂红水溶液几乎完全地分解需要190分钟左右。再有，在现有的液体处理装置中，即便在使气泡介于电极之间的比较例2中也需要50分钟左右。这样，根据本实施方式的液体处理装置，即便是相同的投入电力，也可有效地生成等离子体，能够在短时间内进行液体处理。

另外，关于作为比较例的现有的液体处理装置，考虑如下。在使2个电极以2mm的间隔对置的比较例1中，认为等离子体的生成是在电极间的0.04mm³左右的空间内进行，因此所生成的基量少。根据发明人们的详细分析可知：在比较例1的放电中，在对置的2个电极的表面附近产生气泡，在该气泡的内部生成等离子体。而且，并不是始终生成该气泡，若因浮力导致气泡移动，则等离子体会随之消失。而且，重复进行重新在电极间生成气泡、在气泡的内部生成等离子体的动作。也就是说，虽然仅缩窄电极间隔并以脉冲状施加电压就能生成等离子体，但等离子体的生成是断续的、及生成等离子体的空间狭窄，由此并不能有效地进行等离子体的生成。因此，认为靛蓝胭脂红分子的分解时间会变长。

再有，在利用喷嘴从外部供给气泡的情况下，始终使很多的气泡介于电极之间。为此，认为与不供给气泡的情况相比能更多地产生等离子体。然而，本实施方式的液体处理装置，即便与自外部供给气泡的情况相比，也达到以下显著的效果：可以产生更多的等离子体，可以将靛蓝胭脂红分子的分解时间缩短到三分之一以下。认为这是因为在本实施方式中自第1电极104的端部以比较大的流量向被处理水110持续供给气体而造成的。即，认为：借助大量气体的供给，在第1电极104与第2电极102之间进行放电的期间内，第1电极104的位于所述液体中的表面的端面(露出导电体的表面)被气泡106内的气体覆盖，第1电极104并不与被处理水110直接接触的缘故。结果认为：在处理槽内，由于不会形成仅由液体构成的电流路径(或放电路径)，故不会产生电压的损耗，在气体-液体界面中施加高的电压，从而产生多量的等离子体。关于详细内容，在实施方式2中进行说明。

此外，在本实施方式中，作为第2电极102及第1电极104的材料利用的是铁。这些电极也可以利用钨、铜、或铝等来形成。再有，设置于第1电极104的外周面的绝缘体可以通过喷射氧化钇来形成。氧化钇的等离子体耐性要比氧化钛还高，因此，通过利用氧化钇，从而可获得延长电极寿命的效果。

[效果(基于低供给电力的处理)]

本实施方式中，使供给电力发生变化，对到靛蓝胭脂红水溶液的蓝色消失为止所需要的时间的变化进行了观察。在先前说明过的构成的液体处理装置中，将气体的流量设为2000毫升／分钟。再有，向第1电极104与第2电极102之间施加峰值电压为4kV、脉冲宽度为500μs、频率为100Hz、供给电力30W的脉冲电压，对将水溶液体中的靛蓝胭脂红(インデイゴ一ミン)分子分解所需要的时间进行了测量。同样地，向第1电极104与第2电极102之间施加脉冲宽度为500μs、频率为100Hz、供给电力6W的脉冲电压，对将水溶液体中的靛蓝胭脂红(インデイゴ一ミン)分子分解所需要的时间进行了测量。将结果示于图9中。其中，为了减小供给电力的设定值，电源利用的是其他规格的装置。

如图9所示，虽然供给电力变得越小、分解所需要的时间就越长，但即便供给电力为30W及6W左右，也会产生等离子体而进行了分解。供给电力为6W时水溶液体中的靛蓝胭脂红(インデイゴ一ミン)分子全部分解所需要的时间推断为150分钟左右，这比比较例1中将供给电力设为200W时所需要的时间还短。

进而，在比较例1所利用的构成的处理装置中，例如在想要供给30W、6W时，不会引起瞬间沸腾现象，由于无法投入全部电力(无法设定6W、30W)，故不产生放电，也就不会产生等离子体。

本实施方式的液体处理装置能够以小的供给电力进行液体的处理。因而，本实施方式的液体处理装置不需要上述专利文献1及6的装置所需的那样高的电力(4000W以上)。具体是，在本实施方式的液体处理装置中，电源只要是输出容量的最大值比0W大且低于1000W的电源即可，无需供给超过1000W的电力。这种电力由家用电器的电源就可以得到。由此，本实施方式的液体处理装置从供给电力这一点来说就适于组装到家用电器中，也能将由电源及泵构成的单元作成具有上述容积(1000～5000cm³)的小型的装置。

还有，在供给上述范围的电力的情况下，电极间的放电是电晕到辉光放电。若利用辉光放电使等离子体产生，则与异常辉光放电或电弧放电相比较，耗电少，不需要大的电流，因此电极的劣化少且电源的电容也变小。为此，存在装置价格及维持成本也变低的优点。

[参考形态]

作为使等离子体产生的方法，公知以下方法：不使施加电压的电极位于液体中而是配置在液面之上，使接地电极位于液体中，实施放电，在液面使等离子体产生。该方法在施加电压的电极与液体并不直接相接这一点上与本实施方式是共同的。但是，在该方法中若使等离子体产生，则也产生臭氧。臭氧并不是优选的生成物。再有，在该方法中，存在与液体接触的等离子体的面积变狭的倾向，OH基的生成量少。还有，即便假设配置多个电极来增大等离子体的面积，电极与液面的距离也会窄到1mm程度，在该空间内生成的等离子体体积小、且等离子体与水的界面本来就薄，因此增加电极的数量来增加OH基的生成量是存在界限的。另外，也存在难于应用到液面的位置变化这样的家电设备中的缺点。在利用直径1mm的电极并接入200W的电力对0.25升的10mg／升的靛蓝胭脂红水溶液进行了处理的实验中，脱色时间约为45分钟。认为这表示该方法与利用了本实施方式的液体处理装置的放电相比杀菌效率差。进而，若将电力设为30W及6W，则脱色速度变得非常慢，难以进行测量。

(实施方式2)

[电极构成的详细探讨]

图4是本实施方式中的液体处理装置的整体构成图。本实施方式中，作为绝缘体103而利用了圆筒状的氧化铝陶瓷这一点与实施方式1不同。其他构成与实施方式1是相同的。

图4—2是第1电极104的开口部附近的放大图。在第1电极104的外周面，密接配置着由氧化铝陶瓷构成的内径0.6mm、外径0.9mm的圆筒状的绝缘体103。绝缘体103构成为相对于第1电极104能够滑动。本实施方式中，变更第1电极104与绝缘体103各自的端面的位置关系，探讨了对被处理液体的处理时间的影响。另外，如图4—2所示，将绝缘体103的前端与第1电极104的前端之间的距离设为d、将绝缘体103的前端位置作为基准，在第1电极104的前端向外侧突出的情况下d为正，在拉入内侧的情况下d为负。

从泵供给2000毫升／分钟的空气。再有，将第2电极102接地，向第1电极104施加了峰值电压为4kV、脉冲宽度为1μs、频率为30kHz、供给电力为200W的脉冲电压。

图5的曲线图表示距离d、和到靛蓝胭脂红水溶液完全被脱色为止的时间的关系。如图5所示，可知：随着距离d从正变为负，脱色时间急速地缩短，靛蓝胭脂红的分解进行中。特别地，若使距离d从正的状态变化到-2mm，则脱色时间大幅減少。这是因为：通过将第1电极104的前端比绝缘体103的前端拉入得更深，从而第1电极104的前端部分变得易于被所供给的气体覆盖的缘故。若第1电极104的前端部分被气体覆盖，则气泡106与绝缘体103介于第1电极104与被处理水110之间，因此第1电极104并未与被处理水110直接接触。结果，在第1电极104与第2电极102之间并不存在仅由被处理水110构成的电流路径。因而，被施加给第1电极104的脉冲电压不会泄漏至被处理水110而施加给气泡106，由此能够有效地使等离子体产生。

另外，即便将距离d设为-2mm以下，脱色时间也几乎不会变化。进而，若将距离d设为-4mm以下，反而气体与水的界面的距离变长，变得难以放电，因此等离子体难以将水分解，OH基的量相反地减少。这样，并不是简单地只要使第1电极104的端面远离被处理水110即可，而是根据气体的供给量以及第1电极的尺寸及形状等，存在距离d的最佳值。

再有，在开始施加电压时使第1电极的开口部的端面的位置位于绝缘体的端面的外侧且在开始产生等离子体后使第1电极的开口部的端面的位置向绝缘体的端面的内侧相对地移动的情况下，即便移动后的距离d为-4mm以下，脱色时间也不会延长。这被认为是一旦在被处理水110中形成气泡106，第1电极104的开口部附近位于气泡106内，在被气泡106内的气体覆盖的状态下使等离子体开始产生而导致的。即，认为：在自使等离子体产生起将d设为-4mm以下的情况下，向水中伸出的等离子体的体积和d＝-2mm的情况下向水中伸出的等离子体的体积相比无变化，因而所生成的基量也几乎不变。

还有，通过使第1电极104相对于绝缘体103移动而使d为负，从而第1电极104难以被水浸湿，因此可获得电压损耗少且稳定、放电稳定的效果。即，在利用电源向第1电极104与第2电极102之间施加了电压之后，通过使第1电极104的开口部的端面向绝缘体103的端面的内侧方向移动，从而可以进行稳定的放电。使第1电极104相对于绝缘体103移动可以通过使绝缘体103移动来实施，或者可以通过使第1电极104移动来实施。

在改变距离d并用高速照相机观测气泡状态时，如图4—3所示，在设为d＝-2mm的情况下，与图1所示的实施方式1相比，气泡的表面并不平滑，由于等离子体引起的冲击波，表面会产生很多凹凸。再有，同时由于冲击波会使气泡的一部分分离而生成微泡111。这是由于第1电极104的端面远离被处理水110、瞬时将更高的高电压施加给气液的界面而引起的。

(实施方式3)

[整体构成]

图6是本实施方式中的液体处理装置的构成图。本实施方式中，配置为第2电极202的一部分与气泡206相接或者第2电极202的一部分位于气泡206的内部。其他构成与实施方式1相同。图6的符号中，具有与图1中的符号的后两位相同的后两位的符号是与图1的这些符号所表示的要素或部件相同的要素或部件。

从泵供给2000毫升／分钟的空气。再有，将第2电极202接地，向第1电极204施加了峰值电压为4kV、脉冲宽度为1μs、频率为30kHz、供给电力200W的脉冲电压。

本实施方式中，在用高速照相机观测气泡状态时，如图7—3所示，气泡206的表面并不平滑，因为等离子体引起的冲击波导致表面产生很多凹凸。再有，同时由冲击波导致气泡的一部分分离而生成微泡211。与图1所示的实施方式1相比较，所产生的微泡的数量非常多。

[效果]

图7是表示在本实施方式中对靛蓝胭脂红水溶液的吸光率相对于处理时间的变化进行测量后的结果的曲线图。图7中，白四角是本实施方式的测量结果。再有，白圆圈是实施方式1的测量结果。向第1电极204、104、第2电极202、102之间分别供给了200W的电力。

如图7所示，在本实施方式中，到靛蓝胭脂红水溶液完全被分解为止时间为约3分30秒。另一方面，在实施方式1中，到靛蓝胭脂红水溶液完全被分解为止的时间为约16分钟。即，根据本实施方式的构成，可知：能将处理时间缩短到实施方式1的构成所需要的处理时间的四分之一以下。这是因为：通过使电极202与气泡相接或处于气泡中，从而电压没有损耗(即电流不会逃逸到液体中)，更强的电压被施加给气泡内的空气及气泡与溶液的界面的缘故。由此，等离子体密度变得更大，如图8所示，生成更多的O及H基，处理在更短的时间内结束。进而，因强电场而产生的冲击波作用于气泡与溶液的界面，将气泡的一部分分离而生成微泡。该微泡中包含着OH基及O基，这些基通过微泡而向整个溶液整体更广地传播，因此可以进一步促进靛蓝胭脂红的分解。这样，根据本实施方式，通过利用冲击波，从而可以有效地进行微生物及细菌的分解。

还有，作为本实施方式的变形例，如实施方式2那样将绝缘体203设为相对于电极204可动的筒状的氧化铝陶瓷，变更第1电极204端面与绝缘体203端面的位置关系，观察了对被处理液体的处理时间的影响。在该变形例中，使第1电极204的端面自绝缘体203的端面向内侧移动约2mm，使等离子体产生，对被处理液体的吸光率进行了测量。

图7—2中示出结果。如图7—2所示，可知本实施方式的变形例与实施方式2相比，进一步缩短了脱色时间缩短。根据该结果也可以说：第2电极202与气泡相接或处于气泡中，由此电压没有损耗，更强的电压被施加给气泡内的空气及气泡-溶液界面。

(实施方式4)

在本实施方式中，对使投入电力所对应的液体处理效率提高的实施方式进行说明。

本实施方式中，具有与实施方式2同样的构成，使用了第1金属电极是由内径1mm、外径2mm的金属构成的圆筒状的电极、且由内径2mm及外径3mm的氧化铝陶瓷构成的圆筒状的绝缘体以与电极之间未形成间隙的方式配置在第1电极104的外周面的液体处理装置。图11表示在将第1电极的前端从绝缘体的前端向内侧拉入2mm的状态下使从气体供给装置供给的气体(空气)的流量变化时气体的流量、和到作为被处理液体的靛蓝胭脂红水溶液脱色为止的时间的关系。如图11所示，可知：在某一定量以上的流量中，其脱色时间虽然是饱和的，但相反在某一定的流量以下的情况下液体处理所需的时间增加。

图12是利用高速照相机在将第1电极的前端自绝缘体的前端向内侧拉入2mm的状态下对第1电极前端附近进行摄影而得的图像。各图像中，图像左侧有电极，观察自其前端起形成气泡的样子。图12表示以图11所示出的结果的各自流量使气泡产生并进行摄影而得的图像。再有，在图12中，代表性地示出相对于基准时间经过30ms、60ms、90ms、120ms后的图像。以这些摄影结果为基础，导出一定时间内气泡覆盖电极的时间的比率。具体是，对包含图12未示出的情况在内的拍摄到的图像(照片)的全数和第1电极的导电体的露出表面位于气泡内的图像(照片)的数量进行计数，依据于下述的公式进行了计算。通过目视判断第1电极的导电体的露出表面是否位于气泡内。

电极覆盖率(％)＝[(第1电极的导电体的露出表面位于气泡内的图像的数量)／拍摄到的图像的全数]×100

将结果示于图13中。

对图11与图13的结果进行比较，可知气泡的电极覆盖率与液体处理时间存在很强的相关。流量下降，由此电极的覆盖率降低，伴随于此等离子体放电的频度下降。为此，认为液体处理所需的时间增加。再有，例如在20毫升／分钟的条件下，在未形成气泡的约70％的时间内也连续地施加电压。由于未形成气泡的期间内被施加的电压并不会有助于放电，故在未形成气泡时电力被无益地消耗。

为了减少该无益的电力消耗，在本实施方式中，通过对作为气体供给装置的泵及／或电源的动作定时进行控制而使投入电力所对应的液体处理效率提高。

图15是本实施方式的液体处理装置的整体构成图。本实施方式的构成与实施方式2几乎相同，与实施方式2不同之处在于：设置了对泵505与电源501进行控制的控制装置520；及未设置循环泵。

利用图14，对本实施方式的液体处理装置的动作进行说明。图14概念性地表示施加给电极的电压、电极周围的气泡的样子、等离子体放电的样子。其中，图14是概念性的附图，因此并未对应于实际的脉冲宽度等。

首先，控制装置520使泵505动作，自第1电极504的位于处理槽内的一端的开口部向被处理水510中供给气体。在本实施方式中，利用2000毫升／分钟的流量，气泡506几乎连续地覆盖第1电极504的端部。另外，由于形成气泡所需的流量根据电极的形状而有所不同，故可以根据各自的形状进行选择。

自泵505开始动作起经过规定时间后，成为气泡506始终覆盖电极504的露出导电体的部分的状态。达到该状态后，控制装置520使电源501动作(接通(on))，向第1电极504与第2电极502之间施加电压。通过向第1电极504与第2电极502之间施加电压，从而在电极504的附近生成等离子体507。

另一方面，在使液体处理装置的动作停止(断开(off))的情况下，控制装置520首先使电源501停止。接着，控制装置520停止泵505的动作。其中，自泵505的停止到气泡不覆盖第1电极501的露出部为止存在时滞的情况下，也可以考虑该时滞而提前停止泵。即，控制要比气泡未覆盖第1电极501的露出导电体的表面、露出的表面与液体直接接触更早，按照电源501成为输出停止状态的方式对电源501进行控制。由此，可以降低放电开始前及放电停止后的耗电损耗。

本实施方式中，还使氧化铝陶瓷的内径(即、第1金属电极104的外径)在1mm～3mm的范围内变化，并且使第1电极104的内径在0.3mm～2mm的范围内变化，同样地对电极覆盖率进行了测量。将该结果示于图31中。在该范围内使第1电极的内径变化时，电极覆盖率并未产生显著的变化。

本实施方式中，对在实施方式1的液体处理装置中加入了控制装置的构成进行了说明。控制装置也能够适用于实施方式2、3中。

(实施方式5)

本实施方式中，对在减少了从泵供给的气体的流量时使投入电力所对应的液体处理效率提高的实施方式进行说明。

本实施方式在利用气泡检测装置这一点上与实施方式4不同。其他构成只要没有特别地限定，就与实施方式4是相同的。

[整体构成]

利用图16，对本实施方式的构成进行说明。

本实施方式中，除了实施方式4的构成以外还利用气泡检测装置801。例如，在可事先掌握气泡的形成及消失的情况下，利用实施方式4的方法可以控制电源。然而，并非一定要事先掌握气泡的形成及消失。因此，在本实施方式中，利用气泡检测装置进行气泡的检测，与该检测连动地对电源进行控制。

本实施方式中，作为气泡检测装置801，可以利用高速照相机。使焦点对焦在第1电极504附近的气泡506来设置高速照相机。如图12所示，气泡的有无可以用高速照相机来确认。利用规定的算法判断气泡的有无，并向控制装置520转送判断结果。控制装置520以气泡检测装置801的判断结果为基础，对电源501施加反馈。例如，可以利用运算处理装置，根据高速照相机所拍摄到的图像的对比度来判断第1电极504附近是否存在气泡506，将结果反馈给控制装置520。再有，也可以通过对气泡的边缘(气体与液体的界面)进行检测来判断气泡的存在有无。此外，关于气泡的检测方法，可以利用已知的图像检测方法。由此，可以仅在气泡存在的情况下进行电源施加，可以消除无益的电力消耗。

或者，作为气泡检测装置，可以利用发光受光元件。例如作为发光元件可以利用半导体激光器或发光二极管(LED)、作为受光元件可以利用光电二极管。图17示意地表示利用了发光元件及受光元件的气泡检测装置所执行的气泡检测方法。设置发光元件，使在第1电极504的前端的气泡附近存在激光器的光路。在并不存在气泡的条件下受光的位置处设置受光元件(图17(a))。若产生气泡，则折射率变动，因此激光器的光路变化，受光元件中接受的光的量变动(图17(b))。进行等离子体放电，会产生光，虽然可能会成为光检测装置的干涉要因，但通过预先设定条件，从而可以回避这种干涉。例如，可以按照不干涉等离子体的放电光谱的方式来设定半导体激光器的波长。将规定的值设为阈值，将受光元件的信号转送至控制装置。控制装置以气泡检测装置的结果为基础对电源施加反馈。由此，可以消除无益的电力消耗。光检测装置的使用能够比较廉价地构成气泡检测装置。

以下对作为气泡检测装置而利用了发光受光元件的气泡检测的例子进行说明。如图20所示，在透明的处理槽的单侧设置了发光二极管，使作为发光元件的发光二极管(中心波长610nm)的中心光路存在于电极前端部的气泡附近。再有，将接受来自发光二极管的光并对该光量进行测量的受光元件、即照度传感器，设置在与设置了发光二极管的处理槽的一侧相反的一侧，以便在气泡不存在的条件下其灵敏度最大。如图20所示，发光二极管和照度传感器共计设置了3对。再有，各对的间隔设为1cm。图20中，按照离电极近的顺序将发光二极管与照度传感器的对表示为No.1～3。

照度传感器产生的电压随着其受光量而变化。因此，利用市售的数据记录器对照度传感器的产生电压进行检测，对气泡有无产生导致的产生电压的变化进行了测量。测量是以100ms的间隔实施的。照度传感器中，并未利用光学滤波器。如表1所示地控制气泡的导入及发光二极管的电源。

【表1】

时间(s)	气泡产生	LED
			0～4	无	0FF
4～9	有	ON
			9～12.5	无	ON
12.5～20	有	ON

如图21所示，在发光二极管的电源为OFF的状态的0～4秒的区域内，No.1～3中的照度传感器的产生电压均几乎为0V。接着，在4～9秒的区域内从外部供给气体，确认了：在将发光二极管的电源置为ON的状态时，仅气泡存在于光路的No.1的照度传感器的产生电压根据气泡的产生而发生变动。具体是，确认了产生电压在0.5V～2.2V之间根据气泡的有无而变动。气泡并未存在于光路中的No.2、No.3的照度传感器的产生电压不依赖于气泡的产生有无而恒定在2.2V。

接着，在9～12.5秒的区域内，使发光二极管的电源为ON的状态，停止气体的供给。在该区域内，No.1的照度传感器的产生电压也与No.2、No.3的照度传感器同样地为2.2V，大致恒定。最后在12.5～20秒的区域内再次供给气体。在该区域内，仅No.1的照度传感器的产生电压再次根据气泡的产生而变动。由此，根据该例可以确认作为气泡检测装置可利用发光受光元件。在该例中，在数据记录器的性能上进行了100ms间隔的测量。缩短数据记录器的测量间隔，由此可以进一步提升检测灵敏度。

在上述的例子中，取代发光二极管，也能利用半导体激光器。进而，发光元件与受光元件并非一定要成对。例如，也可以不照射整个处理槽整体，将发光元件设为照明装置。或者，发光元件及受光元件也能配置成矩阵状。该情况下，也能二维地探测气泡的有无，例如也能配合气泡的尺寸(或气泡扩散的程度)进行检测。

或者，作为气泡检测装置，可以采用利用了超声波等声波的检测装置。与发光受光元件的情况同样地按照声波通过气泡形成部的方式设置检测装置。与光的情况同样地，声波的前进路径根据气泡的有无而变化，因此通过对其变动进行检测，从而可以检测气泡的有无。再有，以气泡的流速为基础，根据多普勒效应也能对声波的波长移位进行检测。

或者，作为气泡检测装置可以利用压力检测装置。图18(a)示意地表示利用了压力检测元件的气泡检测装置的气泡检测方法。例如，在电极附近的形成气泡的部分设置作为压力检测元件的压电元件。作为压电元件，可以利用已知的元件，例如可以利用采用了PZT薄膜或PVDF薄膜的元件。在电极附近形成气泡之际若气泡与压电元件接触，则根据其压力，会产生电压。预先将液体中产生的压力作为背景来检测，以气泡的产生引起的压力差为基础来检测气泡的有无。利用规定的算法读取其差分，由此可以判断有无形成气泡。将其一例示于图18(b)。通过设定设置压电元件的场所、及所读取的电压的阈值等，由此能够检测气泡的尺寸。另外，作为气泡检测装置的压电元件也可以并不设置在电极附近，而是以组装的形式形成于电极上。利用了压电元件的气泡检测装置能够构成为不需要驱动用的外部电源。由此，在可以降低装置整体的耗电的方面是有效的。

或者，作为气泡检测装置可以利用电阻检测装置。图19示意地表示利用了电阻检测装置的气泡检测装置的气泡检测方法。例如，在第1电极504的周围设置与该电极电绝缘的第3、第4电极。具体是，如图19所示，在绝缘体504的周围设置第3、第4电极。在形成了气泡的情况下若气泡覆盖第3、第4电极的周围(图19(b))，则电极间仅被气体覆盖。为此，电极间的电阻变动较大。读取该电阻值，由此可以检测气泡的有无。或者，电阻检测装置还可以具备在第1电极的周围设置其他电极的构成，读取第1电极与其他电极之间的电阻值。根据第1电极与其他电极之间的电阻的变化，也可以检测气泡的有无。

或者，作为气泡检测装置可以利用电容检测装置。与电阻检测装置的情况同样地利用设置于电极周围的第3、第4电极。通过形成气泡，从而电极间仅被气体覆盖。为此，电极间的介电常数变动较大，伴随于此电极间的电容也变动较大。检测该电容的变动，由此可以检测气泡的有无。又或者，电容检测装置具备在第1电极的周围设置其他电极的构成，也可以读取第1电极与其他电极之间的介电常数(电容)。根据第1电极与其他电极之间的电容的变化，也可以检测气泡的有无。

或者，气泡检测装置可以与泵一体。例如，读取气泡导入用的泵的负载电流，由此可以检测气泡的有无。在驱动泵来形成气泡之际，泵中产生负载，但根据电极周围有气泡或无气泡等，该负载产生变动。为此，利用规定的算法检测该负载的差异，由此可以检测气泡的有无。该方法特别是在泵的容量小的情况下有效。若泵容量变小，则气泡有无形成所引起的负载的变动增大，因此气泡检测变得容易起来。

[动作]

接着，对本实施方式的液体处理装置的动作进行说明。从泵505供给20毫升／分钟的空气。此时，根据图12可知，用时间比表示的气泡的电极覆盖率为30％左右。

在本实施方式中，利用高速照相机进行气泡的检测。其中，当然也能够利用前述的其他气泡检测装置。根据高速照相机检测出的气泡的有无生成，利用控制装置进行电源的控制。因此，所施加的电压全部可以利用于等离子体放电。

[效果]

利用气泡检测装置来掌握气泡的状态，利用控制装置对电源施加反馈，由此可以降低耗电的损耗、有效地进行等离子体放电。另外，在本实施方式中对在实施方式1的液体处理装置中加入控制装置及气泡检测装置的构成进行了说明。控制装置及气泡检测装置也能够适用于实施方式2、3中。

(实施方式6)

[整体构成]

图22是本实施方式中的液体分析装置的构成图。本实施方式中，配置有用于对液体所包含的成分的种类进行测量的光检测装置900。其他构成与实施方式4相同(其中未使用控制装置)。图22的符号中，具有与图1中的符号的后两位相同的后两位符号是与图1的这些符号所表示的要素或部件相同的要素或部件。

光检测装置900根据等离子体产生的光检测等离子体所包含的成分发出的光的波长及强度，由此对等离子体所包含的成分、即液体所包含的成分的种类及量进行测量，即进行该成分的定性定量分析。作为光检测装置900，例如可以将CCD及分光器组合利用。能成为分析对象的成分是等离子体中以固有的波长发出光的成分。由此，有机物质及无机物质均能成为分析对象。例如，能成为分析对象的成分是钙、钠、及钾。

本实施方式中，作为处理槽609利用的是在光学上透明的塑料容器。另外，处理槽609无需整体都是透明的，只要透明到其一部分使从等离子体发出的光通过且光检测装置900可对其发光光谱进行检测的程度即可。

[动作]

作为光检测装置900，利用市售的分光装置，对300～800nm的波长的光进行了测量。曝光时间设为20ms。自处理槽609的外侧起将附属于分光器的光纤设置在形成等离子体的附近，对等离子体的发光光谱进行了测量。为了测量发光光谱而实施了以下的3个试验。

(试验1)

在将NaCl溶解于纯水、将导电率设为300mS／m的被处理水610中使等离子体产生，对等离子体的发光光谱进行了测量。从外部以流量2000毫升／分钟将空气导入而使气泡606产生。通过从电源601供给200W的电力，向第1电极604施加峰值电压为4kV、脉冲宽度为1μs、频率为30kHz的脉冲电压，从而实施了放电。在图23中表示测量结果。在发光光谱中，在589nm附近出现Na特有的峰值，可以检测到Na。根据该试验可知：利用本实施方式在纯水中可检测出作为杂质的Na。

(试验2)

与试验1同样地将NaCl溶解于纯水中。不同于试验1的是：使溶液的导电率在48.5～300mS／m的范围内变化，对发光光谱进行了测量。用655nm附近的H的光谱对图22所示的589nm附近的Na的光谱进行标准化，在横轴绘制水溶液的导电率、在纵轴绘制Na／H比。图24中表示结果。根据图24可知：相对于100mS／m以上的NaCl水溶液而言，Na／H比保持线性，能够对Na量进行分析。

(试验3)

在纯水中溶解了(株)海波奈斯日本制、细粉末海波奈斯(商品名)的水溶液中使等离子体产生，对发光光谱进行了测量。细粉末海波奈斯溶解于水而被利用于水栽培，细粉末海波奈斯的水溶液，作为成分之一而含有K(钾)。水溶液是将0.9g的细粉末海波奈斯溶解于450cc的纯水进行调制的。水溶液的导电率约为200mS／m。从外部以流量300毫升／分钟导入He而使气泡606产生。通过从电源601供给30W的电力，向第1电极604施加峰值电压为10kV、脉冲宽度为33μs、频率为30kHz的脉冲电压，从而实施了放电。图25中表示结果。如图25所示，在766nm附近可以确认K特有的光谱。根据该试验可知：利用本实施方式在纯水中可检测出作为杂质的K。

将本实施方式的变形例示于图26。图26表示将实施方式5中说明过的控制装置520及气泡检测装置801、和光检测装置900进行组合后的例子。在本实施方式的等离子体产生装置中，等离子体是在第1电极604产生了气泡606的状态下施加了电压时在气泡内产生的。因此，未形成气泡606时不会生成等离子体，甚至无法得到来自等离子体的发光。因此，为了错过等离子体产生的时机来获得发光光谱，需要增大光检测装置900的曝光时间。但是，若曝光时间大，则光检测装置900的检测量达到饱和，因此大多必须将光检测装置900的曝光时间压缩某种程度。具体是，例如进行累计毫秒程度的时间的信号而获取多次信号的平均值的处理等。

作为光检测装置900，例如在利用一般的CCD的情况下，如果以微观上的时间来看，并非与偶发性的放电的定时同步来检测光。因此，在进行曝光的毫秒单位的时间内，在电极604附近未形成气泡的情况下，光检测量几乎为0，检测灵敏度降低。因此，在该变形例中，在气泡检测装置801检测气泡的情况下，用控制装置520来控制光检测装置900的曝光。根据该构成，由于可以抑制未产生等离子体光的期间内的曝光，故能够提高装置的整体的测量灵敏度(或分析灵敏度)。

利用了等离子体光的发光光谱的分析例如可以利用于钙、钠及钾的定量分析中。此外，在原理上能够检测各种各样的元素，可以广泛地用作液体分析装置(例如、水质分析装置)。再有，本实施方式的液体分析装置可以与液体分析同时地实施液体的处理。例如，在将本实施方式的装置利用于洗衣机的情况下，通过测量水中的钙浓度，从而可以测量硬度，并根据硬度来调整洗涤剂量。该情况下，可以与硬度测量同时地对水进行处理。或者，本实施方式的液体分析装置也可以用于植物栽培溶液管理。具体是，可以用于对植物栽培溶液体中的钠量及钾量等进行分析。该情况下，可以与分析同时地利用等离子体的产生来实施植物栽培溶液的灭菌处理。

(实施方式7)

[气泡产生部的角度的探讨]

本实施方式中，对实施方式4所利用的液体处理装置中，气泡产生部的开口部的方向(朝向)对电极覆盖率及气泡尺寸造成的影响进行说明。本实施方式中，使用与实施方式1中所使用的液体处理装置相同构成的处理装置。本实施方式中，作为第1电极104而使用了内径1mm、外径2mm的由金属构成的圆筒状的电极。在第1电极104的外周面以与电极之间无间隙形成的方式配置了内径2mm、外径3mm的氧化铝陶瓷。

再有，在本实施方式中，第1电极104使其安装角度在0°～180°的范围内每隔30°变化地进行安装，在每个安装角度下产生气泡。第1电极104的角度在其开口部朝向的方向(更详细的是通过第1电极104内的气体的方向)与施加重力的方向一致的情况下设为0°，在与施加重力的方向相反的方向一致的情况下设为180°。因而，图1所示的第1电极104的角度为90°。观察使第1电极104的角度变化时的电极前端部的气泡的样子。在每次改变第1电极104的角度时，使气体的流量变化为100毫升／分钟、500毫升／分钟、2000毫升／分钟，对各流量下的气泡的样子进行了观察。将用高速照相机对第1电极104的角度为0°时和为90°时的气泡进行摄影而得到的照片示于图27。

图28(a)～(c)是针对第1电极的角度而绘制了电极覆盖率的曲线图。(a)、(b)及(c)分别是气体的流量为100毫升／分钟、500毫升／分钟、2000毫升／分钟时的曲线图。用前述的方法导出了电极覆盖率。如图28所示，可知：在安装角度0°～60°的范围内，相对于每个流量表示出几乎恒定的覆盖率，但是在60°～180°的范围内电极覆盖率降低。可知：尤其在流量少的情况下其降低程度较大。根据该结果可知：通过将安装角度设为0～60°的范围，从而可以稳定地用气泡覆盖电极，可以稳定地生成等离子体。

图29是相对于第1电极的角度而绘制了气泡的尺寸的曲线图。图29中，横轴表示电极的角度、纵轴表示气泡尺寸。气泡的尺寸是从高速照相机的照片中导出通过气泡中心的每个尺寸ra及rb并作为(ra×rb)^1/2而导出的。如图30所示，ra为连结气泡的轮廓的任意两点的线段之中通过气泡的中心、且最长的线段的距离，rb是通过气泡的中心、且与ra正交的线段之中最长的线段的距离。图29中所绘制的气泡的尺寸是从在将第1电极的角度及气体的流量固定的状态下拍摄到的照片中，提取3枚气泡即将离开第1电极之前的照片后从各照片测量出的值的平均值。

如图29所示，可知：在流量小及流量大的任一情况下，若第1电极的角度为90°左右、例如为80°～100°，则气泡尺寸一般具有极大值。本实施方式中，认为：在角度小的情况下由于浮力会使气泡向上逃逸，故气泡的尺寸难以变大，在角度大的情况下浮力会使气泡离开电极，气泡仍旧难以变大。为此，认为若将第1电极的角度设为约90°(例如80°～100°)，则可使气泡的尺寸最大。如果气泡的尺寸变大，则其内部形成的等离子体的尺寸也增大。另外，在气体的流量为100毫升／分钟的情况下，第1电极的角度为180°时的气泡尺寸要比第1电极的角度为90°时的气泡尺寸还大。认为这是因为相对于与电极接触的地方的表面张力而言气流少、气泡比较扩展而导致的。

(实施方式8)

[与水深和气泡的尺寸相关的探讨]

本实施方式中，在从气泡产生部为筒状的第1电极的开口部产生气泡的情况下，对设置第1电极的位置的深度和气泡的尺寸进行探讨。如实施方式7中所说明过的，气泡的尺寸越大，则越能形成更大的等离子体。尤其是，气泡的尺寸受到设置第1电极的位置和到液体的表面为止的距离、即第1电极的深度的影响。对这一点进行考察。

若将气泡的形状假定为球体，进一步假定为Young-Laplace的公式成立，则可用下式表示气泡的直径。

【数1】

$P_i-P_0=\frac{4\mathrm{\&gamma;}}{D}$

在此，Pi为气泡内的内部压力、Po为外压、γ为界面张力、D为气泡的直径。

进而，上述的公式中的外压Po为大气压Pat与静水压之和，静水压为液体的密度ρ、水深h和重力加速度g之积，因此成为下式。

【数2】

P_O=P_at+ρgh

利用这2个公式来计算水深h的气泡的直径。

在水情况下ρ约为1g／cm³，因此水深与气泡的直径的关系如图37所示。在此，预先根据实验求取出水深8cm的气泡直径为4mm。假设气泡不具有至少3mm的直径，则第1电极的露出导电体的表面未被气泡覆盖，设置第1电极的位置(更正确的是气泡产生部的位置)的界限变为深度约40cm。若在比此值深的位置处设置第1电极，则为了使第1电极的露出导电体的表面被气泡覆盖，需要提升气泡内的内部压力。

因此，通过具备检测气泡的尺寸并按照根据检测出的尺寸来获得预先设定的气泡的直径的方式调整内部压力的装置，从而可以可靠地用气泡覆盖第1电极的露出导电体的表面。或者，因为所需的内部压力与水深的关系是预先求取的，所以也可以根据深度使内部压力变化，以使内部压力成为与深度相应的设定值。

例如，内部压力的调整可以通过经由减压装置从加压泵或高压气体液化气瓶供给来实施。内部压力的调整可以按照以下方式来实施：与检测气泡的尺寸的检测装置、例如能够进行从用高速照相机拍摄到的气泡的照片中求取气泡的直径的运算处理的装置或者用于检测气泡的多个光电检测器连接，根据从检测气泡的尺寸的装置传送来的气泡直径的值，获取最佳的内部压力。

在检测气泡的尺寸的情况下，可以取代内部压力的调整或与内部压力的调整同时根据气泡的尺寸使产生气泡的位置(深度)变更。即，在检测出的气泡的尺寸小的情况下，为了获得更大的气泡，可以使得产生气泡的位置变得更浅。例如可以通过在不同的深度设置多个气泡产生部，根据气泡尺寸的检测结果按照仅从适当位置的气泡产生部产生气泡的方式控制气体供给装置及／或气泡产生部，从而实施气泡产生位置的变更。或者，气泡产生位置的变更可以通过对在不同的位置设置了多个气泡产生口的气泡产生部进行控制来实施。具体是，根据气泡尺寸的检测结果选择适当位置的气泡产生口，按照仅从选择出的气泡产生口产生气泡的方式控制气泡产生部，由此来实施。气泡产生口的选择例如可以按照利用闸门对气泡产生口进行开闭的方式来实施。

以上，作为本发明的实施方式虽然对液体处理装置及液体分析装置进行了说明，但本发明并未限定于上述实施方式。在上述实施方式中，作为一例对被处理液体为水的形态进行了说明，作为模型对使用了靛蓝胭脂红水溶液的形态进行了说明。液体即便是乙醇、海水、或溶解了化学药品的水溶液等也可以获得同样的效果。

可以将上述说明过的实施方式中的二个以上实施方式进行组合，或者可以将实施方式的一部分构成彼此进行组合。再有，可以将上述实施方式中作为液体处理装置而说明过的构成适用于液体分析装置，也可以将作为液体分析装置而说明过的构成适用于液体处理装置。

上述实施方式中，对以下手法进行了说明：将第1电极设为筒状(更具体的是圆筒状)并从气体供给装置向第1电极供给气体，从第1电极的开口部将气体供给到液体中来形成气泡。其他实施方式中，气泡产生部可以与第1电极独立地设置。气泡产生部按照产生内部的气体覆盖第1电极的位于液体中的表面之中至少露出导电体的表面的气泡、即该表面位于气泡内的方式来产生气泡。这种气泡是通过适宜地选择输送至气泡产生部的气体的流量、气泡产生部的尺寸(例如气泡产生部为圆筒状的情况下是其内径)、及气泡产生部的位置等而形成的。由于液体中生成的气泡因浮力而从下向上移动，故例如若将气泡产生部设置在第1电极的下方，则气泡内的气体容易覆盖第1电极的表面。即便在将气泡产生部与第1电极独立地设置的情况下，当然也如实施方式7及8中说明过的那样，可以将气泡产生部的开口部的角度作为选择项，选择气泡产生部在液体的深度方向上的位置。

上述实施方式中，将第1电极设为筒状，用绝缘体覆盖第1电极的外周面，以使第1电极的外周面不会露出到液体中。因此，气泡内的气体应覆盖的区域仅为第1电极的开口部(端面)附近。由此，通过利用该构成的第1电极，从而可以比较简易地获取在气泡内使等离子体产生所带来的效果。本发明的其他实施方式中，也可以是第1电极未被绝缘体覆盖，该情况下设置气泡产生部，以使位于液体中的第1电极的表面全部被气泡内的气体覆盖。或者，在其他实施方式中，绝缘体可以仅覆盖第1电极的外周面的一部分，该情况下需要由气泡内的气体覆盖未被绝缘体覆盖的第1电极的表面。

上述实施方式中，设置有使被处理水循环的循环泵。并非一定需要循环泵。在本实施方式的等离子体产生装置中，由于通过产生气泡而在处理槽内使液体的循环自然地产生，进而通过微泡的产生，也会促进液体的循环，故即便不设置循环泵，也可以利用等离子体来处理被处理水整体。

在上述实施方式及其他实施方式中，可以在第1电极上形成用于防止电极腐蚀的膜。考虑构成电极的材料及被施加给电极的电压等，选择材料及厚度来形成腐蚀防止膜，以便不会妨碍第1电极-第2电极间的放电。这种膜即便形成于第1电极的导电体的表面上，也可以获得本申请发明的效果，属于本申请的权利要求书的范围。

本发明的上述实施方式及其他实施方式的等离子体产生装置适于存在于液体中的化学物质的分解、微生物的破坏、杀菌等的液体处理、或液体中的钙、钠及钾等的定量分析，可以与各种产品、特别是电气产品一起使用，或者可以组装到电气产品中(即内置)来使用。电气产品为水净化装置、空调机及加湿器、以及船舶的压载水处理装置、电动剃刀清洗机、洗衣机及餐具清洗机等。水净化装置、空调机、加湿器、洗衣机、电动剃刀清洗机、及餐具清洗机可以是家庭用的设备。根据本发明的上述实施方式及其他实施方式的等离子体产生装置装置，即便是低的电力也能够实施液体的处理，利用家用电器的电源就可以工作。

本发明包含下述的形态。

[形态1]一种等离子体产生装置，其具有：

第1电极，其至少一部分被配置在放入液体的处理槽内；

第2电极，其至少一部分被配置在所述处理槽内；

气泡产生部，其在所述处理槽内放入了所述液体时在所述液体内使气泡产生，该气泡产生部产生所述气泡，使得所述第1电极的位于所述处理槽内的表面之中至少露出导电体的表面位于所述气泡内；

气体供给装置，其从所述处理槽的外部向所述气泡产生部供给所述气泡产生部产生所述气泡所需的流量的气体；

电源，其向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；和

控制装置，其在所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内时，控制所述气体供给装置及所述电源的一方或双方，以便向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压。

[形态2]根据形态1所述的等离子体产生装置，其中，

还具有气泡检测装置，其对所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内这一状况进行检测，

所述控制装置基于所述气泡检测装置的检测结果来控制所述气体供给装置及所述电源的一方或双方。

[形态3]根据形态2所述的等离子体产生装置，其中，

所述气泡检测装置基于伴随于所述气泡的产生而产生的以下变化的任一个或多个，来检测所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内这一状况：

对所述第1电极的露出导电体的表面附近进行拍摄而得到的图像的变化、

与所述第1电极电绝缘的其他电极和所述第1电极之间的电阻的变化、

与所述第1电极电绝缘的其他电极和所述第1电极之间的电容的变化、

与所述第1电极电绝缘的第3电极和第4电极之间的电阻的变化、

与所述第1电极电绝缘的第3电极和第4电极之间的电容的变化、

通过所述液体中的光的光路或光量的变化、

通过所述液体中的声波的变化、及

所述液体中的压力的变化。

[形态4]根据形态1～3的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述电源的输出容量的最大值比0W大、且低于1000W。

[形态5]根据形态1～4的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述第1电极是具有开口部的中空的形状，

与所述第1电极的外周面相接地配置绝缘体，

所述气泡产生部自所述第1电极的开口部使气泡产生，

所述气泡产生部产生所述气泡，使得所述第1电极的位于所述处理槽内的表面之中并未配置所述绝缘体且露出所述导电体的表面，位于所述气泡内。

[形态6]根据形态5所述的等离子体产生装置，其中，

在将施加重力的方向设为0°、与施加重力的方向相反的方向设为180°时，所述第1电极的开口部开口的方向为0°～60°。

[形态7]根据形态5所述的等离子体产生装置，其中，

在将施加重力的方向设为0°、与施加重力的方向相反的方向设为180°时，所述第1电极的开口部开口的方向为80°～100°。

[形态8]根据形态5～7的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述第1电极的内径为0.3mm～2mm，所述第1电极的外径为1mm～3mm。

[形态9]根据形态5～7的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述第1电极的所述开口部的端面位于所述绝缘体的端面的内侧。

[形态10]根据形态9所述的等离子体产生装置，其中，

所述第1电极的外径为1mm～3mm。

[形态11]根据形态5～10的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述绝缘体是具有开口部的中空的形状，

所述第1电极相对于所述绝缘体是可动的。

[形态12]根据形态11所述的等离子体产生装置，其中，

利用所述电源向所述第1电极与所述第2电极之间施加了电压后，使所述第1电极的开口部的端面向所述绝缘体的端面的内侧方向移动。

[形态13]根据形态1～12的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

还具有对等离子体的发光光谱进行测量的光检测装置，

根据所述光检测装置测量出的发光光谱来实施放入所述处理槽内的液体所包含的成分的定性或定量分析。

[形态14]根据形态1～13的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

还包括对从所述气泡产生部产生的所述气泡的内部压力进行调整的装置。

[形态15]根据形态14所述的等离子体产生装置，其中，

还包括对气泡的尺寸进行测量的装置，

对所述气泡的内部压力进行调整的装置基于对所述气泡的尺寸进行测量的装置所测量出的气泡的尺寸，来调整所述气泡的内部压力。

[形态16]根据形态1～15的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

还包括在所述液体中的深度方向上变更从所述气泡产生部产生所述气泡的位置的装置。

[形态17]根据形态16所述的等离子体产生装置，其中，

还包括对气泡的尺寸进行测量的装置，

对从所述气泡产生部产生所述气泡的位置进行变更的装置，基于对所述气泡的尺寸进行测量的装置所测量出的气泡的尺寸，来变更产生所述气泡的位置。

[形态18]根据形态1～17的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述电源施加脉冲电压。

[形态19]根据形态1～17的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述电源施加交流电压。

[形态20]根据形态18或19所述的等离子体产生装置，其中，

设定所述电源的电压及频率、以及所述第1电极与所述第2电极之间的距离，使得被放入所述处理槽内的液体的电阻(R)要比所述第1电极的位于所述处理槽内的表面之中至少露出所述导电体的表面位于所述气泡内时所述第1电极与所述液体的连接所形成的电阻(R2)低。

[形态21]根据形态1～20的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述气泡产生部产生所述气泡，使得所述第2电极的表面的一部分与所述液体相接，所述第2电极的表面的其他部分与所述气泡相接或位于所述气泡的内部。

[形态22]根据形态1～21的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述气体供给装置是泵。

[形态23]一种电气产品，其中，

作为液体处理装置而包括形态1～22的任一项所述的等离子体产生装置，供给由所述等离子体产生装置处理过的液体、或利用处理过的液体来实施其他处理。

[形态24]根据形态23所述的电气产品，其中，

所述电气产品是水净化装置、空调机、加湿器、洗衣机、电动剃刀清洗机、或餐具清洗机。

[形态25]一种等离子体产生方法，包括：

利用电源向至少一部分被配置在放入到处理槽的液体中的第1电极和至少一部分被配置在所述液体中的第2电极之间施加电压；

从气体供给装置向被配置于所述液体中的气泡产生部供给气体，使得所述液体中产生气泡；

控制所述电源及所述气体供给装置的任意一方或双方，

产生所述气泡，使得所述第1电极的位于所述液体中的表面之中至少露出导电体的表面位于所述气泡内，

通过施加所述电压而使所述气泡内产生等离子体，

进行所述电源及所述气体供给装置的任意一方或双方的控制，以便在所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内的时间的至少一部分期间内向所述第1电极与所述第2电极之间施加所述电压。

[形态26]根据形态25所述的等离子体产生方法，其中，

还包括：对所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内这一状况进行检测；及

基于所述气泡检测工序中的检测结果来控制所述电源及所述气体供给装置的任意一方或双方。

[形态27]根据形态25或26所述的等离子体产生方法，其中，

还包括：控制所述电源及所述气体供给装置的任意一方或双方，以便在使所述第1电极至少露出导电体的表面位于所述气泡内的期间内所述电压的施加被接通及被断开。

[形态28]根据形态25～27的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

在所述液体中使气泡产生，使得在一定时间内，所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内的时间的比率为90％以上。

[形态29]根据形态25～28的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

所述电源供给比0W大且低于1000W的电力。

[形态30]根据形态25～29的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

所述第1电极是具有开口部的中空的形状，

与所述第1电极的外周面相接地配置绝缘体，

所述绝缘体是具有开口部的中空的筒状，

所述第1电极构成为相对于所述绝缘体可动，

该方法还具有使所述第1电极的开口部的端面向所述绝缘体的开口部的端面的内侧移动的工序。

[形态31]根据形态25～30的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

产生所述气泡，使得所述第1电极的位于所述液体中的表面之中除了至少露出导电体的表面以外，所述第2电极的表面的一部分与所述液体相接，所述第2电极的表面的其他部分与所述气泡相接或位于所述气泡的内部。

[形态32]根据形态25～31的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

该方法还包括：对在所述气泡内产生的等离子体的发光光谱进行测量并根据所述发光光谱来实施被放入到所述处理槽内的液体所包含的成分的定性或定量分析。

[形态33]根据形态25～32的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

该方法还包括：对从所述气泡产生部产生的所述气泡的内部压力进行调整。

[形态34]根据形态25～33的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

该方法还包括：在所述液体中的深度方向上使从所述气泡产生部产生所述气泡的位置变更。

[形态35]根据形态25～34的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

所述电源是施加交流电压或脉冲电压的电源，

该方法还包括：选择所述电源的电压及频率、以及所述第1电极与所述第2电极之间的距离，使得被放入所述处理槽内的液体的电阻(R)要比所述第1电极的位于所述处理槽内的表面之中至少露出所述导电体的表面位于所述气泡内时所述第1电极与所述液体的连接所形成的电阻(R2)低。

-工业实用性-

本发明的实施方式涉及的液体处理装置例如作为污水处理等的水净化装置等来说是有用的，或者作为水的分析装置是有用的。

-符号说明-

101、201、501、601    脉冲电源

102、202、502、602    第2电极

103、203、503、603    绝缘体

104、204、504、604    第1电极

105、205、505、605    泵

106、206、506、606    气泡

107、207、507、607    高浓度的等离子体

108、208              循环泵

109、209、509、609    处理槽

110、210、510、610    被处理水

111、211              微泡

520                   控制装置

801                 气泡检测装置

900                 光检测装置

Claims (35)

1.一种等离子体产生装置，其具有：

第1电极，其至少一部分被配置在放入液体的处理槽内；

第2电极，其至少一部分被配置在所述处理槽内；

气泡产生部，其在所述处理槽内放入了所述液体时使所述液体内产生气泡，该气泡产生部产生所述气泡，使得所述第1电极的位于所述处理槽内的表面之中至少露出导电体的表面位于所述气泡内；

气体供给装置，其从所述处理槽的外部向所述气泡产生部供给所述气泡产生部产生所述气泡所需的流量的气体；

电源，其向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；和

控制装置，其在所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内时控制所述气体供给装置及所述电源的一方或双方，以便向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压。

2.根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其中，

还具有气泡检测装置，其对所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内这一状况进行检测，

所述控制装置基于所述气泡检测装置的检测结果来控制所述气体供给装置及所述电源的一方或双方。

3.根据权利要求2所述的等离子体产生装置，其中，

所述气泡检测装置基于伴随所述气泡的产生而产生的以下变化的任一个或多个变化，来检测所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内这一状况：

对所述第1电极的露出导电体的表面附近进行拍摄而得到的图像的变化、

与所述第1电极电绝缘的其他电极和所述第1电极之间的电阻的变化、

与所述第1电极电绝缘的其他电极和所述第1电极之间的电容的变化、

与所述第1电极电绝缘的第3电极和第4电极之间的电阻的变化、

与所述第1电极电绝缘的第3电极和第4电极之间的电容的变化、

通过所述液体中的光的光路或光量的变化、

通过所述液体中的声波的变化、及

所述液体中的压力的变化。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述电源的输出容量的最大值比0W大、且低于1000W。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述第1电极是具有开口部的中空的形状，

与所述第1电极的外周面相接地配置有绝缘体，

所述气泡产生部自所述第1电极的开口部产生气泡，

所述气泡产生部产生所述气泡，使得所述第1电极的位于所述处理槽内的表面之中未配置所述绝缘体且露出所述导电体的表面位于所述气泡内。

6.根据权利要求5所述的等离子体产生装置，其中，

在将施加重力的方向设为0°、与施加重力的方向相反的方向设为180°时，所述第1电极的开口部开口的方向为0°～60°。

7.根据权利要求5所述的等离子体产生装置，其中，

在将施加重力的方向设为0°、与施加重力的方向相反的方向设为180°时，所述第1电极的开口部开口的方向为80°～100°。

8.根据权利要求5～7的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述第1电极的内径为0.3mm～2mm，所述第1电极的外径为1mm～3mm。

9.根据权利要求5～7的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述第1电极的所述开口部的端面位于所述绝缘体的端面的内侧。

10.根据权利要求9所述的等离子体产生装置，其中，

所述第1电极的外径为1mm～3mm。

11.根据权利要求5～10的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述绝缘体是具有开口部的中空的形状，

所述第1电极相对于所述绝缘体是可动的。

12.根据权利要求11所述的等离子体产生装置，其中，

利用所述电源向所述第1电极与所述第2电极之间施加了电压后，使所述第1电极的开口部的端面向所述绝缘体的端面的内侧方向移动。

13.根据权利要求1～12的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

还具有对等离子体的发光光谱进行测量的光检测装置，

根据所述光检测装置测量出的发光光谱来实施放入所述处理槽内的液体所包含的成分的定性或定量分析。

14.根据权利要求1～13的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

还包括对从所述气泡产生部产生的所述气泡的内部压力进行调整的装置。

15.根据权利要求14所述的等离子体产生装置，其中，

还包括对气泡的尺寸进行测量的装置，

对所述气泡的内部压力进行调整的装置基于对所述气泡的尺寸进行测量的装置所测量出的气泡的尺寸，来调整所述气泡的内部压力。

16.根据权利要求1～15的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

还包括在所述液体中的深度方向上变更从所述气泡产生部产生所述气泡的位置的装置。

17.根据权利要求16所述的等离子体产生装置，其中，

还包括对气泡的尺寸进行测量的装置，

对从所述气泡产生部产生所述气泡的位置进行变更的装置，基于对所述气泡的尺寸进行测量的装置所测量出的气泡的尺寸，来变更产生所述气泡的位置。

18.根据权利要求1～17的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述电源施加脉冲电压。

19.根据权利要求1～17的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述电源施加交流电压。

20.根据权利要求18或19所述的等离子体产生装置，其中，

设定所述电源的电压及频率、以及所述第1电极与所述第2电极之间的距离，使得被放入所述处理槽内的液体的电阻(R)要比所述第1电极的位于所述处理槽内的表面之中至少露出所述导电体的表面位于所述气泡内时所述第1电极与所述液体的连接所形成的电阻(R2)低。

21.根据权利要求1～20的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述气泡产生部产生所述气泡，使得所述第2电极的表面的一部分与所述液体相接，所述第2电极的表面的其他部分与所述气泡相接或位于所述气泡的内部。

22.根据权利要求1～21的任一项所述的等离子体产生装置，其中，

所述气体供给装置是泵。

23.一种电气产品，其中，

作为液体处理装置而包括权利要求1～22的任一项所述的等离子体产生装置，供给由所述等离子体产生装置处理过的液体、或利用处理过的液体来实施其他处理。

24.根据权利要求23所述的电气产品，其中，

该电气产品是水净化装置、空调机、加湿器、洗衣机、电动剃刀清洗机、或餐具清洗机。

25.一种等离子体产生方法，其包括：

利用电源向至少一部分被配置在放入到处理槽的液体中的第1电极和至少一部分被配置在所述液体中的第2电极之间施加电压；

从气体供给装置向被配置于所述液体中的气泡产生部供给气体，使所述液体中产生气泡；及

控制所述电源及所述气体供给装置的任意一方或双方，

产生所述气泡，使得所述第1电极的位于所述液体中的表面之中至少露出导电体的表面位于所述气泡内，

通过施加所述电压而使所述气泡内产生等离子体，

进行所述电源及所述气体供给装置的任意一方或双方的控制，以便在所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内的时间的至少一部分期间内向所述第1电极与所述第2电极之间施加所述电压。

26.根据权利要求25所述的等离子体产生方法，其中，

该方法还包括：对所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内这一状况进行检测；及

基于所述气泡检测步骤中的检测结果来控制所述电源及所述气体供给装置的任意一方或双方。

27.根据权利要求25或26所述的等离子体产生方法，其中，

该方法还包括：控制所述电源及所述气体供给装置的任意一方或双方，使得在使所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内的期间内所述电压的施加被接通及被断开。

28.根据权利要求25～27的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

使所述液体中产生气泡，使得在一定时间中，所述第1电极的至少露出导电体的表面位于所述气泡内的时间的比率为90％以上。

29.根据权利要求25～28的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

所述电源供给比0W大且低于1000W的电力。

30.根据权利要求25～29的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

所述第1电极是具有开口部的中空的形状，

与所述第1电极的外周面相接地配置绝缘体，

所述绝缘体是具有开口部的中空的筒状，

所述第1电极构成为相对于所述绝缘体可动，

该方法还具有使所述第1电极的开口部的端面向所述绝缘体的开口部的端面的内侧移动的步骤。

31.根据权利要求25～30的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

产生所述气泡，使得除了所述第1电极的位于所述液体中的表面之中至少露出导电体的表面以外，所述第2电极的表面的一部分与所述液体相接，所述第2电极的表面的其他部分与所述气泡相接或位于所述气泡的内部。

32.根据权利要求25～31的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

该方法还包括：对在所述气泡内产生的等离子体的发光光谱进行测量并根据所述发光光谱来实施被放入到所述处理槽内的液体所包含的成分的定性或定量分析。

33.根据权利要求25～32的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

该方法还包括：对从所述气泡产生部产生的所述气泡的内部压力进行调整。

34.根据权利要求25～33的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

该方法还包括：在所述液体中的深度方向上使从所述气泡产生部产生所述气泡的位置变更。

35.根据权利要求25～34的任一项所述的等离子体产生方法，其中，

所述电源是施加交流电压或脉冲电压的电源，

该方法还包括：选择所述电源的电压及频率、以及所述第1电极与所述第2电极之间的距离，使得被放入所述处理槽内的液体的电阻(R)要比所述第1电极的位于所述处理槽内的表面之中至少露出所述导电体的表面位于所述气泡内时所述第1电极与所述液体的连接所形成的电阻(R2)低。

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