CN104649379B - 液体处理装置 - Google Patents

Abstract

液体处理装置(100)具备：电介质管(101)，供液体流动；第1电极(102)，至少一端配置在电介质管(101)内；第2电极(103)，至少一端配置在电介质管(101)内；以及电源(104)，向第1电极(102)与第2电极(103)之间施加电压；电介质管(101)在电介质管(101)的内壁面的与第1电极(102)对置的位置具有朝向外部突出的突出部。

Description

液体处理装置

技术领域

本申请涉及液体处理装置。

背景技术

提出了使用等离子体对污染水等被处理水进行处理的杀菌装置。例如，专利文献1所公开的杀菌装置中，将高电压电极和接地电极设有规定间隔地配置在处理槽内的被处理水中。这样构成的杀菌装置，向双方的电极施加高电压脉冲而进行放电，使在因瞬间沸腾现象而产生的气泡内产生等离子体，从而生成OH、H、O、O₂ ^-、O^-、H₂O₂，将微生物及细菌杀灭。

专利文献1：日本特许第4784624号说明书

发明内容

但是，在上述的现有结构的装置中，液体处理效率存在问题。

因此，本申请提供一种高效地处理液体的液体处理装置。

本申请的一个技术方案的液体处理装置具备：电介质管，供液体流动；第1电极，至少一端配置在所述电介质管内；第2电极，至少一端配置在所述电介质管内；以及电源，向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；所述电介质管在所述电介质管的内壁面的与所述第1电极对置的位置具有朝向外部突出的突出部。

根据本申请的液体处理装置，能够高效地处理液体。

附图说明

图1是表示本申请的实施方式1的液体处理装置的整体构成的一例的概略图。

图2是表示本申请的实施方式1的液体处理装置中的包括第1电极的电极单元的构成的一例的截面图。

图3是表示在本申请的液体处理装置的参考例A及参考例B中各自的靛蓝浓度的时间变化的图。

图4是表示本申请的实施方式2的液体处理装置的整体构成的一例的概略图。

图5是表示本申请的实施方式3的液体处理装置中的包括第1电极的电极单元的构成的一例的截面图。

图6是表示本申请的实施方式4的液体处理装置中的包括第1电极的电极单元的构成的一例的截面图。

附图标记说明：

100、100a液体处理装置；101电介质管；102、102a、102b、102c第1电极；103第2电极；104电源；105气体供给部；106、206绝缘体；107、207开口部；108、208空间；109被处理水；110气体；111气泡；112等离子体；113圆顶形部(突出部)；114耐热性部件；121保持构件(block)；122金属电极部；123金属固定部；124螺纹部；125贯通孔；126螺纹部；150、150a、150b、150c电极单元(unit)。

具体实施方式

本申请的第1技术方案(方面)的液体处理装置具备：电介质管，供液体流动；第1电极，至少一端配置在所述电介质管内；第2电极，至少一端配置在所述电介质管内；以及电源，向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；所述电介质管在所述电介质管的内壁面的与所述第1电极对置的位置具有朝向外部突出的突出部。

通过上述构成，能够提高液体的处理效率，能够在短时间内处理液体。此外，由于使用电介质管进行液体的处理，所以能够实现装置的小型化。进而，在电介质管中，在与第1电极对置的位置具有朝向外部突出的突出部，所以能够抑制产生等离子体时的电介质管的劣化。由此，能够延长电介质管的寿命。

在本申请的第2技术方案的液体处理装置中，例如，上述第1技术方案的所述突出部也可以是朝向外部以凸状扩展的圆顶形。

由于突出部是不具有角的圆顶形，所以在加工时能够容易地形成突出部。

在本申请的第3技术方案的液体处理装置中，例如，上述第1技术方案或第2技术方案的所述电介质管所形成的流路也可以在所述第1电极的位于所述电介质管内的一端与所述突出部之间横穿。

通过上述构成，能够通过流经电介质管的液体将第1电极的一端与突出部之间产生的热散热。例如在第1电极的周边产生气泡的情况下，气泡不会滞留在第1电极的周边，而会流向电介质管的下游侧。因此，能够将产生等离子体时产生的热高效地散热。

本申请的第10技术方案的液体处理装置具备：电介质管，供液体流动；第1电极，至少一端配置在所述电介质管内；第2电极，至少一端配置在所述电介质管内；电源，向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；以及耐热性部件，将所述电介质管的内壁面的至少与所述第1电极对置的位置覆盖。

通过上述构成，能够提高液体的处理效率，能够在短时间内处理液体。此外，由于使用电介质管进行液体的处理，所以能够实现装置的小型化。进而，在电介质管中，具有将内壁面的至少一部分覆盖的耐热性部件，所以能够抑制产生等离子体时的电介质管的劣化。由此，能够延长电介质管的寿命。

在本申请的第11技术方案的液体处理装置中，例如，上述第10技术方案的所述耐热性部件也可以将所述电介质管的内壁面的所述第1电极与所述第2电极之间的位置覆盖。

通过上述构成，能够进一步抑制向第1电极与第2电极之间施加电压而产生等离子体时的电介质管的劣化。由此，能够延长电介质管的寿命。

在本申请的第12技术方案的液体处理装置中，例如，上述第10技术方案或第11技术方案的所述电介质管所形成的流路也可以在所述第1电极的位于所述电介质管内的一端与所述耐热性部件之间横穿。

通过上述构成，能够通过流经电介质管的液体将第1电极的一端与耐热性部件之间产生的热散热。例如在第1电极的周边产生气泡的情况下，气泡不会滞留在第1电极的周边，而会流向电介质管的下游侧。因此，能够将产生等离子体时产生的热高效地散热。

在本申请的第4技术方案的液体处理装置中，例如，上述第1～第3技术方案的任意一个技术方案的所述电源也可以向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，从而产生等离子体。

在本申请的第13液体处理装置中，例如，上述第10～第12技术方案的任意一个技术方案的所述电源也可以向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，从而产生等离子体。

在本申请的第5技术方案的液体处理装置中，例如，上述第1～第3技术方案的任意一个技术方案的所述电源也可以是，在所述第1电极被所述被处理水中产生的气泡包围的状态下，向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，从而在所述气泡内产生放电而产生等离子体。

在本申请的第14技术方案的液体处理装置中，例如，上述第10～第12技术方案的任意一个技术方案的所述电源也可以是，在所述第1电极被所述被处理水中产生的气泡包围的状态下，向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，从而在所述气泡内产生放电而产生等离子体。

通过在液体中覆盖第1电极的气泡内产生等离子体，能够高效地产生原子团。结果，能够在短时间内进行液体的处理。

在本申请的第6技术方案的液体处理装置中，例如，上述第5技术方案的所述第2电极也可以在所述电介质管内配置在所述第1电极的上游侧。

在本申请的第15技术方案的液体处理装置中，例如，上述第14技术方案的所述第2电极也可以在所述电介质管内配置在所述第1电极的上游侧。

通过上述构成，在第1电极附近产生的气泡不会接触到第2电极。因此，向第1电极与第2电极之间施加电压的情况下，能够稳定地放电(辉光放电)。结果，第1电极与第2电极的配置能够稳定地产生等离子体。

在本申请的第7技术方案的液体处理装置中，例如，上述第1～第4技术方案的任意一个技术方案的液体处理装置也可以还具备绝缘体和气体供给部，所述绝缘体在所述电介质管内配置为在所述第1电极的周围形成空间，且具有设置为使所述电介质管与所述空间连通的开口部，所述气体供给部通过向所述空间供给气体，从所述开口部向所述被处理水中产生气泡。

在本申请的第16技术方案的液体处理装置中，例如，上述第10～第13技术方案的任意一个技术方案的液体处理装置也可以还具备绝缘体和气体供给部，所述绝缘体在所述电介质管内配置为在所述第1电极的周围形成空间，且具有设置为使所述电介质管与所述空间连通的开口部，所述气体供给部通过向所述空间供给气体，从所述开口部向所述被处理水中产生气泡。

通过上述构成，能够容易地形成使第1电极被气体覆盖的状态。结果，能够高效地产生等离子体，能够在短时间内进行液体的处理。

在本申请的第8技术方案的液体处理装置中，例如，上述第1～第4技术方案的任意一个技术方案的所述第1电极为具有开口部和与所述开口部连通的中空部分的筒状，所述液体处理装置还具备：绝缘体，与所述第1电极的外周面相接地配置；以及气体供给部，通过向所述第1电极的所述中空部分供给气体，从所述开口部向所述被处理水中产生气泡。

在本申请的第17技术方案的液体处理装置中，例如，上述第10～第13技术方案的任意一个技术方案的所述第1电极为具有开口部和与所述开口部连通的中空部分的筒状，所述液体处理装置还具备：绝缘体，与所述第1电极的外周面相接地配置；以及气体供给部，通过向所述第1电极的所述中空部分供给气体，从所述开口部向所述被处理水中产生气泡。

通过上述构成，能够容易地形成使第1电极被气体覆盖的状态。结果，能够高效地产生等离子体，能够在短时间内进行液体的处理。

在本申请的第9技术方案的液体处理装置中，例如，上述第1～第4技术方案的任意一个技术方案的液体处理装置也可以还具备绝缘体，所述绝缘体在所述电介质管内配置为在所述第1电极的周围形成空间，且具有设置为使所述电介质管内部与所述空间连通的开口部；通过由所述电源向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，使所述空间内的所述被处理水汽化而生成气泡。

在本申请的第18技术方案的液体处理装置中，例如，上述第10～第13技术方案的任意一个技术方案的液体处理装置也可以还具有绝缘体，所述绝缘体在所述电介质管内配置为在所述第1电极的周围形成空间，且具有设置为使所述电介质管内部与所述空间连通的开口部，通过由所述电源向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，使所述空间内的所述被处理水汽化而生成气泡。

通过上述构成，能够容易地形成使第1电极被气体覆盖的状态。结果，能够高效地产生等离子体，能够在短时间内进行液体的处理。

(得到本发明的一个技术方案的过程)

如前述的“背景技术”栏所说明，在专利文献1所示的现有的杀菌装置中，利用瞬间沸腾现象使液体瞬间汽化，在相互对置地配置的圆柱状的电极与板状的接地电极之间放电，从而产生等离子体。但是，为了引起瞬间沸腾现象，需要施加使液体汽化的能量，所以存在无法高效地产生等离子体、液体的处理花费很长时间的课题。

此外，在现有构成的装置中，在贮存被处理水的处理槽中配置电极而进行液体的处理，所以存在装置无法小型化的课题。

因此，本发明人想到了如下的液体处理装置的构成，从而得到了本申请，液体处理装置构成为：在电介质管内配置第1电极和第2电极，配置向第1电极与第2电极之间施加电压的电源，在电介质管的内壁面上在与第1电极对置的位置具有朝向外部突出的突出部。通过这样的构成，本申请的液体处理装置能够在短时间内进行液体的处理，并且能够实现装置的小型化。进而，在产生等离子体的部位具有朝向外部突出的突出部，所以能够抑制产生等离子体时的电介质管的劣化。由此，能够延长电介质管的寿命。

以下，参照附图说明本申请的实施方式。另外，在以下的全部附图中，对于同一或相当部分赋予同一附图标记，有时省略重复的说明。

另外，下面说明的实施方式均用于示出总括性或者具体性的示例。在下面的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置及连接方式等仅是一例，其主旨不是限定本申请。并且，下面实施方式的构成要素之中、在表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，将被作为任意的构成要素进行说明。

(实施方式1)

＜液体处理装置＞

说明本申请的实施方式1的液体处理装置100的整体构成。

图1是表示本申请的实施方式1的液体处理装置100的整体构成的一例的概略图。如图1所示，液体处理装置100具备：电介质管101、第1电极102、第2电极103、电源104和气体供给部105。电介质管101在电介质管101的内壁面上的与第1电极102对置的位置具有朝向外部以凸状扩展的圆顶形部113。

如图1所示，实施方式1的液体处理装置100在电介质管101的内部配置有第1电极102和第2电极103。第1电极102的至少一部分浸泡在电介质管101内的被处理水109中。第2电极103的至少一部分浸泡在电介质管101内的被处理水109中。在第1电极102与第2电极103之间连接有施加电压的电源104。第1电极102连接着气体供给部105，所述气体供给部105供给气体110以覆盖电介质管101内的第1电极102。

另外，在本申请中，“被处理水”指的是作为液体处理装置的处理对象的液体。被处理水典型地含有菌及/或有机物等化学物质。但是，被处理水不一定必须含有菌及/或化学物质。即，在本申请中，“对液体进行处理”不限于将液体中的菌除去以及将液体中的化学物质分解，例如还包括在不含有菌及化学物质的液体中生成原子团。

通过上述构成，能够提高被处理水109的处理效率，能够在短时间内处理被处理水109。此外，由于使用电介质管101进行被处理水109的处理，所以能够实现装置的小型化。进而，在电介质管101的内壁面上，在与第1电极102对置的位置具有朝向外部以凸状扩展的圆顶形部113，所以能够抑制产生等离子体112时的电介质管101的劣化。由此，能够延长电介质管101的寿命。

＜电极单元的构成＞

接着，说明实施方式1的液体处理装置100中的包括第1电极102的电极单元150a的构成。电极单元150a的构成可以是仅具有第1电极102的简单构造。此外，电极单元150a的构成也可以采用各种构成。例如，电极单元150a可以在第1电极102的周围具备绝缘体106。以下作为一例，说明具备绝缘体106的电极单元150a，所述绝缘体106配置为在第1电极102a的周围形成空间108。

图2是表示实施方式1的液体处理装置100中的电极单元150a的构成的一例的截面图。如图2所示，电极单元150a具备第1电极102a、绝缘体106和保持构件121。

第1电极102a具备配置于电介质管101内的金属电极部122、以及与保持构件121连接固定并与电源104连接的金属固定部123。在金属电极部122的周围设置有绝缘体106，以便在绝缘体106与金属电极部122之间形成空间108。绝缘体106设有使电介质管101内与绝缘体及金属电极部122间的空间108连通的开口部107。金属固定部123在外周具备螺纹部124，在内部具备贯通孔125。保持构件121在内部具备与金属固定部123的螺纹部124螺合的螺纹部126。

接下来，说明构成实施方式1的液体处理装置100的各构成部件的具体例。

＜电介质管＞

例如，电介质管101由内径5mm的圆筒管的硅橡胶管(silicone hose)形成。电介质管101只要是管状的部件即可，可以构成为任何形状及尺寸。电介质管101的截面例如可以是方形、三角形或其他多边形。此外，形成电介质管101的材料不限于硅橡胶，只要是具有耐等离子体性、耐热性的材料即可。在图1所示的例子中，被处理水109在电介质管101内从上游侧(图1所示的箭头130)朝向下游侧(图1所示的箭头131)流动。

此外，在电介质管101的内壁面，在与第1电极102对置的位置设置有朝向外部以凸状扩展的圆顶形部113。由此，能够抑制产生等离子体112时的电介质管101的劣化。此外，能够延长电介质管101的寿命。

另外，在电介质管101的内壁面的与第1电极102对置的位置设置有朝向外部突出的突出部113即可，不限于图1所示的圆顶形。此外，电介质管101的长度相对于电介质管101的内径之比，例如可以是5倍以上。电介质管101的内径例如可以是3mm以上。由此，与等离子体产生处相比，电介质管101的内径较大，所以能够抑制电介质管101被等离子体损伤。例如，电介质管101的内径可以是30mm以下。由此，能够使液体处理装置100小型化。

＜第1电极＞

第1电极102a的至少一部分配置在电介质管101内。如图2所示，第1电极102a具备金属电极部122和金属固定部123。金属电极部122和金属固定部123可以由不同尺寸且不同材料的金属形成。例如，金属电极部122可以具有直径0.95mm的圆柱形状，由钨形成，金属固定部123可以具有直径3mm的圆柱形状，由铁形成。

金属电极部122的直径是能够产生等离子体112的直径即可，例如直径可以为2mm以下。此外，金属电极部122的形状不限于圆柱形。电介质管101内的金属电极部122可以是从一端到另一端的直径实质上不变化的柱形。由此，与针状那样越朝向端部越细、在最端部实质上没有厚度的形状相比，能够抑制电场过度地集中在前端部，能够抑制因使用而劣化的情况。金属电极部122的材料不限于钨，也可以使用其他耐等离子体性的金属材料。例如，虽然耐久性会变差，金属电极部122可以由铜、铝、铁、铂、或者它们的合金形成。此外，可以在金属电极部122的表面的一部分喷镀被添加有导电性物质的氧化钇。被添加有导电性物质的氧化钇具有例如1～30Ωcm的电阻率。通过氧化钇的喷镀，电极寿命变长。

金属固定部123的直径不限于3mm，其尺寸只要比金属电极部122的直径大即可。例如，金属固定部123的材料只要是易加工的金属材料即可。金属固定部123的材料例如可以是作为一般的用于螺钉的材料的铜、锌、铝、锡及黄铜等。

第1电极102a例如能够通过将金属电极部122压入金属固定部123而形成。这样，金属电极部122使用耐等离子体性高的金属材料，金属固定部123使用易加工的金属材料，由此能够实现具有耐等离子体性、且制造成本低、特性稳定的第1电极102a。

在金属固定部123的内部可以设置与气体供给部105连接的贯通孔125。贯通孔125与形成于绝缘体106与金属电极部122之间的空间108连通。因此，来自气体供给部105的气体110经由贯通孔125被供给至空间108。金属电极部122被从该贯通孔125供给的气体110覆盖。贯通孔125也可以设置在金属电极部122的铅垂方向下侧。通过将贯通孔125设置在金属固定部123的铅垂方向下侧，金属电极部122容易被从气体供给部105供给的气体110覆盖。此外，贯通孔125的数量为2个以上时，能够抑制贯通孔125处的压力损失。例如，贯通孔125的直径可以是0.3mm。但是，贯通孔125的形状及尺寸不限于此。

在金属固定部123的外周可以设置螺纹部124。例如，金属固定部123的外周的螺纹部124为阳螺纹的情况下，可以在保持构件121设置阴螺纹的螺纹部126。通过将螺纹部124与螺纹部126螺合，能够将第1电极102a固定到保持构件121。此外，通过使金属固定部123旋转，能够准确地调整金属电极部122的端面相对于设置在绝缘体106上的开口部107的位置。此外，金属固定部123能够经由螺纹部124与电源104连接固定，由此，电源104与第1电极102a的接触电阻稳定，第1电极102a的特性得以稳定。此外，在气体供给装置(未图示)与第1电极102a经由螺纹部126连接固定的情况下，能够将气体供给部105与第1电极102a可靠地连接。这样的措施有利于实用化时的防水对策和安全对策。

第1电极102a可以配置为，第1电极102a的长边方向相对于被处理水109在电介质管101内流动的方向(图1所示的箭头131)朝向任意的方向。例如，如图1所示，第1电极102a可以配置为，第1电极102a的长边方向相对于被处理水109在电介质管101内流动的方向(图1所示的箭头131)为正交的方向。通过这样配置该第1电极102a，能够防止气泡111滞留在第1电极102a的周边。气泡111例如由从气体供给部105供给的气体110形成。

＜绝缘体＞

绝缘体106配置为在第1电极102a的金属电极部122的周围形成空间108。从气体供给部105向空间108供给气体110，通过该气体110覆盖金属电极部122。因此，金属电极部122的外周面虽然电极的金属即导电体露出部露出，但不会与被处理水109直接接触。绝缘体106例如可以是内径1mm的圆筒形。但是，绝缘体106的尺寸及形状不限于此。

绝缘体106具备开口部107。开口部107具有在电介质管101内的被处理水109中放出气泡111时决定气泡111的大小的功能。绝缘体106例如可以使用氧化铝陶瓷(氧化铝)、氧化镁、氧化钇、绝缘性的塑料、玻璃或石英等材料。

如图2所示，绝缘体106的开口部107可以设置在绝缘体106的端面，或者也可以设置在绝缘体106的侧面。开口部107的位置无特别限定。此外，开口部107可以在绝缘体106上设置多个。例如，绝缘体106的开口部107可以是直径1mm的圆形。但是，开口部107的尺寸及形状不限于此。

＜电源＞

电源104配置为能够向第1电极102a与第2电极103之间施加电压。电源104能够向第1电极102a与第2电极103之间施加脉冲电压或交流电压。电压波形例如可以是脉冲状、正弦半波形或正弦波状中的某一个。此外，电源104可以在施加脉冲电压时交替地施加正的脉冲电压和负的脉冲电压、即所谓的双极脉冲电压。例如，电源104可以是输出容量为80VA、且能够施加无负载时的峰值电压为10kV的电压的构成。

＜气体供给部＞

气体供给部105与第1电极102a的金属固定部123连接。气体供给部105经由金属固定部123的内部的贯通孔125向空间108供给气体110。供给的气体110例如使用空气、He、Ar或O2等。从气体供给部105供给的气体供给量无特别限制。气体供给部105例如可以是能够以1升/min供给气体的构成。气体供给部105例如能够使用泵等。在图2所示的例子中，通过从气体供给部105供给的气体110，形成覆盖第1电极102a的导电体露出部的气泡111。

＜保持构件＞

保持构件121与第1电极102a的金属固定部123连接，并且与绝缘体106连接。保持构件121可以在与第1电极102a的连接部分及/或与绝缘体106的连接部分具有防止被处理水109泄漏的密封构造。例如，保持构件121可以采用在其内部具备将第1电极102a的金属固定部123螺合的螺纹部126的构造。此外，保持构件121也可以采用在其内部具备将绝缘体106螺合的螺纹部(未图示)的构造。密封构造不限于此，可以是任意的构造。

＜第2电极＞

第2电极103的至少一部分配置在电介质管101内。例如，第2电极103可以具有直径1mm的圆柱形状且由钨形成。第2电极103不限于该形状、尺寸、材料。此外，第2电极103只要由导电性的金属材料形成即可。例如，第2电极103与第1电极102a同样，可以由铁、钨、铜、铝、铂、或者含有从这些金属选出的1个或多个金属的合金等材料形成。

例如，第1电极102a与第2电极103之间的距离可以是10mm。第1电极102a与第2电极103的距离只要是能够产生等离子体112的距离即可，不限于此。在液体处理装置100具备流路被限制的电介质管101的情况下，随着规定流路的电介质管101的内径变小，存在第1电极102a与第2电极103之间的电气路径的电阻值增加从而第1电极102a与第2电极103之间难以产生放电的倾向。因此，电极间的距离可以根据规定流路的电介质管101的内径而适应性地设定。例如，第1电极102a与第2电极103之间的距离可以是1mm以上且15mm以下。例如，在电介质管101的内径为5mm的情况下，第1电极102a与第2电极103之间的距离可以是5mm以上且15mm以下的范围。

例如，如图1所示，第2电极103可以在电介质管101内相对于第1电极102a配置在上游侧。通过这样的配置，能够高效地产生等离子体112。

如上述那样，为了在电介质管101内产生放电，第1电极102a与第2电极103之间的距离设定得较小(例如15mm以下)。此外，电介质管101与大容量的处理槽相比，在内部容易被产生的气泡111充满流路。这样，第1电极102a与第2电极103之间的距离越小、及/或流路中气泡111所占的比例越大，将第1电极102a覆盖的气泡111同时还将第2电极103覆盖的可能性越高。如果气泡111同时覆盖第1电极102a和第2电极103，则在气泡111内的两电极间产生电弧放电，所以难以稳定地产生等离子体。即，具备电介质管101的液体处理装置100虽然能够小型化，但另一方面气泡111同时覆盖第1电极102a和第2电极的可能性变高，由此可能不利于稳定地产生等离子体。对此，如图1所示，在第2电极103相对于第1电极102a配置在上游侧的情况下，在第1电极102a附近产生的气泡111难以流到第2电极103所配置的上游侧。结果，抑制了气泡111同时覆盖第1电极102a和第2电极103的情况，实现了稳定的等离子体放电。

另外，在本申请中，“金属电极部122的表面不与被处理水109直接接触”是指，金属电极部122的表面不与电介质管101内的作为大团的液体接触。因此，金属电极部122的表面被被处理水109润湿(即，严格地讲，金属电极部122的表面与被处理水109的一部分接触)、且其表面被气泡111内的气体110覆盖的状态也包含在“金属电极部122不与被处理水109直接接触”的状态中。这样的状态例如可能在第1电极的表面被液体润湿的状态下产生气泡时出现。

(液体处理方法)

说明实施方式1的液体处理装置100的动作、即由实施方式1的液体处理装置100实施的液体处理方法的一例。

向电介质管101内供给要处理的被处理水109。被供给至电介质管101内的被处理水109在电介质管101内从上游侧(图1所示的箭头130)向下游侧(图1所示的箭头131)流动。

气体供给部105经由第1电极102a的贯通孔125向形成于绝缘体106与第1电极102a的金属电极部122之间的空间108供给气体110。被供给的气体110从绝缘体106的开口部107向电介质管101的被处理水109中放出，由此在被处理水109中形成覆盖第1电极102a的金属电极部122(导电体露出部)的气泡111。即，气泡111从绝缘体106的开口部107产生。由此，第1电极102a的金属电极部122始终处于被从气体110形成的气泡111覆盖的状态。

在金属电极部122被气泡111覆盖的状态下，电源104向第1电极102a与第2电极103之间施加电压。通过向第1电极102a与第2电极103之间施加电压，在气泡111内发生放电。通过该放电，从第1电极102a的金属电极部122附近在气泡111内产生等离子体112。通过该等离子体112，在被处理水109中生成OH原子团等，这些生成物对被处理水109进行除菌、及/或将被处理水109中含有的化学物质分解。等离子体112不仅在第1电极102a的前端部分的气泡111内生成，而且还在第1电极102a内部的空间108中广泛生成。这是被处理水109隔着绝缘体106作为对置电极起作用的结果。通过还具有该部分的效果而产生大量离子，有利于在被处理水109中生成大量原子团。这是像本申请那样第1电极102a位于被处理水109的内部而产生的一大效果。

作为第1电极102a和第2电极103的配置，在图1所示的例子中，将第2电极103相对于第1电极102a配置在上游侧，但是第1电极102a和第2电极103的配置不限于此。进而，在图1所示的例子中，第1电极102a配置为，第1电极102a的长边方向相对于被处理水109在电介质管101内流动的方向131正交。因此，从第1电极102a产生的气泡111不会与第2电极103接触。因此，在向第1电极102a与第2电极103之间施加电压的情况下，能够稳定地产生放电(辉光放电)。结果，图1所示的第1电极102a和第2电极103的配置能够稳定地产生等离子体112。此外，根据图1所示的第1电极102a和第2电极103的配置，气泡111不会滞留在第1电极102a的周边，而会流向电介质管101的下游侧。因此，能够将产生等离子体112时产生的热高效地散热，有利于冷却。

另外，在图1所示的例子中，第1电极102a配置为，第1电极102a的长边方向相对于被处理水109在电介质管101内流动的方向131正交，但是第1电极102a的配置不限于此。例如，第1电极102a也可以相对于被处理水109流动的方向131以45°等角度配置于电介质管101。只要气泡111不在第1电极102a的周边滞留，则第1电极102a能够相对于被处理水109的流动方向131以任意的角度配置。

此外，在图1所示的例子中，第2电极103配置为，第2电极103的长边方向与电介质管101内的被处理水109的流动方向131相同，但是第2电极103的配置不限于此。例如，第2电极103相对于第1电极102a配置在上游侧即可，第2电极103的配置角度没有特别限制。

(与分解速度相关的实验结果)

说明实施方式1的液体处理装置100的效果之一的分解速度。

首先，说明使用具备电介质管101的液体处理装置的参考例A对液体进行处理的情况、和使用代替电介质管101而具备处理槽的液体处理装置的参考例B对液体进行处理的情况下的、与分解速度相关的实验结果。另外，实验通过在各个装置中进行靛蓝水溶液的液体处理，从而测定了到靛蓝水溶液被分解为止的时间。

＜参考例A＞

液体处理装置的参考例A除了电介质管101不具有突出部113以外，具备与图1所示的整体构成共通的构造。此外，参考例A具有图2所示的电极单元150a。电介质管101由内径5mm的圆筒管的硅橡胶管构成。第1电极102的金属电极部122为直径0.95mm的圆柱形，由钨构成。第1电极102的金属固定部123为直径3mm的圆柱形，由铁构成。设置在第1电极102的金属固定部123上的贯通孔125的直径为0.3mm。绝缘体106为内径1mm的圆筒形，由氧化铝陶瓷(氧化铝)构成。设置于绝缘体106的开口部107的直径为1mm。第2电极103为直径1mm的圆柱形，由钨构成。第1电极102a与第2电极103之间的距离为10mm。电源104是输出容量为80VA、且能够施加无负载时的峰值电压为10kV的电压的构成。从气体供给部105供给的气体供给量为0.2升/min。

＜参考例B＞

说明参考例B。参考例B与参考例A的不同点在于，具备容积比电介质管101更大的处理槽。参考例B具有在由被处理水109充满的处理槽内配置有第1电极102a和第2电极103的构成。参考例B的处理槽的容积为0.2升。另外，参考例B的其他构成及条件与参考例A的构成及条件相同。

图3表示参考例A及参考例B的液体处理装置对靛蓝水溶液进行处理时的、各自的靛蓝浓度的时间变化。图3的纵轴为靛蓝浓度(ppm)，横轴为时间(min)。此外，图3的虚线表示参考例B，实线表示参考例A。

如图3所示，比较参考例A的分解速度和参考例B的分解速度可知，参考例A的分解速度更快。这是因为，参考例A与参考例B相比，通过等离子体112生成的OH原子团容易与被处理水109中的靛蓝接触。详细情况在下面说明。

首先，说明参考例B。参考例B对放入处理槽的被处理水109进行液体处理。参考例B在处理槽内充满的被处理水109中产生气泡111，并在该气泡111内产生等离子体112，从而生成OH原子团。但是能够想到，在参考例B中，处理槽内的OH原子团与被处理水109中的靛蓝的接触在产生等离子体112的第1电极102a附近容易发生，在此外的部分不易发生。因此能够想到，由于参考例B在处理槽内存在着容易发生OH原子团与被处理水109中的靛蓝的反应的部分和不易发生反应的部分，所以有时不能高效地对被处理水109进行处理。

接下来说明参考例A。在参考例A中，在向内径5mm的电介质管101内流入被处理水109的同时进行液体处理。在参考例A中，在电介质管101内的流路中的第1电极102a的下游，气泡111较多地存在。因此能够想到，在参考例A中，在第1电极102a的下游流动的被处理水109容易与气泡111接触。因此能够想到，在被处理水109与气泡111的界面附近，OH原子团与被处理水109中的靛蓝接触。结果，在参考例A中，容易发生OH原子团与被处理水109中的靛蓝的反应，与参考例B相比分解速度变快。

实施方式1的液体处理装置100在上述参考例A的电介质管101设置有突出部113。因此，实施方式1的液体处理装置100也与参考例A同样，能够通过等离子体112高效地生成OH原子团，并且使OH原子团与被处理水109中的化学物质及/或菌等高效地反应，能够在短时间内进行被处理水109的处理。

(实施方式2)

说明实施方式2的液体处理装置。

在实施方式2中，仅说明与实施方式1不同的部分，对于与实施方式1相同的部分省略说明。

图4是表示实施方式2的液体处理装置100a的整体构成的一例的概略图。该液体处理装置100a与实施方式1的液体处理装置的不同点在于，取代圆顶形部113而在电介质管101的内壁面具备耐热性部件114。该耐热性部件114可以配置为覆盖第1电极102与第2电极103之间的位置、即产生等离子体112的位置。另外，耐热性部件114不限于向上述部位配置，也可以配置为覆盖电介质管101的内壁面的整体。

＜耐热性部件＞

耐热性部件114只要是具有耐热性、耐等离子体性的材料即可。例如可以使用聚酰亚胺。耐热性部件114不限于聚酰亚胺，也可以使用由其他材料构成的部件。

(效果)

根据实施方式2的液体处理装置100a，通过设置在电介质管101的内壁面上的耐热性部件114，能够抑制产生等离子体112时的电介质管101的劣化。此外，能够延长电介质管101的寿命。

(实施方式3)

说明实施方式3的液体处理装置。

在实施方式3中，仅说明与实施方式1不同的部分，对于与实施方式1相同的部分省略说明。

图5是表示实施方式3的液体处理装置的电极单元150b的构成的一例的截面图。如图5所示，包括第1电极102b的电极单元150b与实施方式1相比，第1电极102b的形状及绝缘体206的配置不同。实施方式3的其他构成与实施方式1相同。以下说明实施方式3的电极单元150b。

(电极单元的构成)

如图5所示，实施方式3的电极单元150b具备第1电极102b和绝缘体206。第1电极102b由中空的筒状的金属材料形成。第1电极102b例如可以内径为0.4mm，外径为0.6mm。第1电极102b在前端具备开口部207，并且在内部的中空部分具备空间208。此外，绝缘体206与第1电极102b的外周面相接地配置，在绝缘体206与第1电极102b之间不存在间隙。第1电极102b仅在端面及内周面露出金属。通过将绝缘体206无间隙地配置在第1电极102b的外周面，第1电极102b的外周面不与被处理水109直接接触。例如，绝缘体206的厚度可以为0.1mm。

＜液体处理方法＞

说明实施方式3的液体处理装置的动作、即通过实施方式3的液体处理装置实施的液体处理方法的一例。

向电介质管101内供给要处理的被处理水109。被供给至电介质管101内的被处理水109在电介质管101内从上游侧(图1所示的箭头130)向下游侧(图1所示的箭头131)流动。

气体供给部105向第1电极102b的空间208供给气体110。被供给的气体110从第1电极102b的开口部207向电介质管101的被处理水109中放出，从而在被处理水109中形成覆盖第1电极102b的开口部207的气泡111。气泡111从第1电极102b的开口部207起在一定距离内形成。因此，在实施方式3中，第1电极102b的开口部207还作为气泡产生部起作用。通过调整从气体供给部105供给的气体110的量，能够获得第1电极102b的开口部207的周边、即第1电极102b中的露出金属的端面被气泡111内的气体覆盖的状态。覆盖第1电极102b的端面的气泡111不仅被气泡111内的气体110与被处理水109相接触的气-液界面规定，还被气泡111内的气体110与绝缘体206相接触的界面规定。即，规定气泡111的气-液界面在被处理水109中不是“封闭”的。气泡111在第1电极102b的开口部207附近与绝缘体206相接。如前述那样，在第1电极102b的外侧表面，导电体仅在开口部207附近的端面露出。因此，通过产生覆盖该端面的气泡111，通过气泡111和绝缘体206，第1电极102b的外侧表面与被处理水109隔离。此外，第1电极102b的内周面在形成气泡111时由被供给的气体110覆盖，所以不与被处理水109直接接触。

接下来，电源104向第1电极102b与第2电极103之间施加电压。通过向第1电极102b与第2电极103之间施加电压，在气泡111内发生放电，在第1电极102b的附近生成等离子体。等离子体在气泡111的整体中扩散，特别是在第1电极102b的附近生成高浓度的等离子体112。另外，在第1电极102b内的中空部分的空间208也生成等离子体，所以不仅能够利用电极前端，而且能够有效利用电极整体。

(效果)

实施方式3的液体处理装置具备包括第1电极102b的电极单元150b和向第1电极102b的空间208供给气体110的气体供给部105，由此能够从第1电极102b的开口部207产生气泡111。此外，实施方式3的液体处理装置在气泡111内引起放电而产生等离子体112，由此能够生成OH原子团。因此，在实施方式3中也能够在气泡111内高效地产生等离子体112，能够在短时间内进行被处理水109的处理。

(实施方式4)

实施方式4的液体处理装置与实施方式1的液体处理装置的不同点在于，在电极单元150c中不包括气体供给部。该电极单元150c由第1电极102、绝缘体106、第2电极103、保持构件121构成。

图6是表示实施方式4中的包括第1电极102c的电极单元150c的构成的一例的截面图。如图6所示，该电极单元150c具备配置为在第1电极102c的周围形成空间108的绝缘体106。绝缘体106具有使电介质管101内部与空间108连通的至少1个开口部107。电介质管101内的被处理水109从该开口部107进入，成为空间108中由被处理水109充满的构造。此外，第1电极102和绝缘体106各自的一个端部固定于保持构件121。第2电极103配置在电介质管101内的任意位置即可。

(效果)

在实施方式4的液体处理装置中，如图6所示，通过由电源104向第1电极102c与第2电极103之间施加电压，空间108的内部的被处理水109汽化而生成气体。然后，空间108内的气体穿过绝缘体106的开口部107而向被处理水109中放出，从而形成气泡。通过由电源104向第1电极102c与第2电极103之间施加电压，在气泡穿过开口部107时在气泡内引起放电，产生等离子体112。由此，与从其他来源供给气体的情况相比，能够生成来自被处理水109的、杂质更少的OH原子团。结果，能够在短时间内处理被处理水109。

上述实施方式1～4中说明的液体处理装置，在被处理水流动的电介质管内配置第1电极和第2电极。第2电极例如相对于第1电极配置在上游侧。在第1电极与第2电极之间连接着电源。电源在第1电极的导电体露出部被液体中产生的气泡覆盖的状态下向第1电极与第2电极之间施加电压，从而能够在电介质管内的被处理水中产生的气泡内高效地产生等离子体。

因此，根据这种构成的液体处理装置，能够通过由等离子体生成的OH原子团将被处理水中的菌等高效地除菌，能够在短时间内进行液体的处理。

本申请的液体处理装置具有能够使被处理水在电介质管内流动且同时进行处理的构成，所以与现有的具备处理槽的液体处理装置相比，能够实现装置的小型化。

本申请的液体处理装置的包括第1电极的电极单元的构成不限于实施方式1～4的电极的构成，能够使用各种电极的构成。例如，包括第1电极的电极单元只要是能够通过在液体中产生等离子体而生成原子团的构成即可，不限于实施方式1～4所示的电极构成。

本申请的液体处理装置的第1电极配置为相对于电介质管内的液体的流动方向正交，但是第1电极可以以任意的角度配置于电介质管。

本申请的液体处理装置能够用于水净化装置、空调机、加湿器、电动剃刀清洗器、洗碗机、水培用处理装置、营养液循环装置、冲洗坐便盖、净水器、洗衣机、水壶或空气净化器等的液体处理装置。

Claims (16)

1.一种液体处理装置，具备：

电介质管，供被处理水流动；

第1电极，至少一端配置在所述电介质管内；

第2电极，至少一端配置在所述电介质管内；以及

电源，向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；

所述电介质管在所述电介质管的内壁面的与所述第1电极对置的位置具有朝向外部突出的突出部，

所述电源，在所述第1电极的导电体露出部被所述被处理水中产生的气泡覆盖的状态下，向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，从而在所述气泡内产生放电而产生等离子体。

2.如权利要求1所述的液体处理装置，

所述突出部是朝向外部以凸状扩展的圆顶形。

3.如权利要求1所述的液体处理装置，

所述电介质管所形成的流路，在所述第1电极的位于所述电介质管内的一端与所述突出部之间横穿。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的液体处理装置，

在所述第1电极被所述被处理水中产生的气泡包围的状态下，所述电源向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，从而在所述气泡内产生放电而产生等离子体。

5.如权利要求4所述的液体处理装置，

所述第2电极在所述电介质管内配置在所述第1电极的上游侧。

6.如权利要求1～3中任意一项所述的液体处理装置，还具备：

绝缘体，在所述电介质管内配置为在所述第1电极的周围形成空间，且具有设置为使所述电介质管与所述空间连通的开口部；以及

气体供给部，通过向所述空间供给气体，从所述开口部向所述被处理水中产生气泡。

7.如权利要求1～3中任意一项所述的液体处理装置，

所述第1电极为具有开口部和与所述开口部连通的中空部分的筒状，

所述液体处理装置还具备：

绝缘体，与所述第1电极的外周面相接地配置；以及

气体供给部，通过向所述第1电极的所述中空部分供给气体，从所述开口部向所述被处理水中产生气泡。

8.如权利要求1～3中任意一项所述的液体处理装置，

还具备绝缘体，所述绝缘体在所述电介质管内配置为在所述第1电极的周围形成空间，且具有设置为使所述电介质管的内部与所述空间连通的开口部；

通过由所述电源向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，使所述空间内的所述被处理水汽化而生成气泡。

9.一种液体处理装置，具备：

电介质管，供被处理水流动；

第1电极，至少一端配置在所述电介质管内；

第2电极，至少一端配置在所述电介质管内；

电源，向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；以及

耐热性部件，将所述电介质管的内壁面的至少与所述第1电极对置的位置覆盖，

所述电源，在所述第1电极的导电体露出部被所述被处理水中产生的气泡覆盖的状态下，向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，从而在所述气泡内产生放电而产生等离子体。

10.如权利要求9所述的液体处理装置，

所述耐热性部件将所述电介质管的内壁面的所述第1电极与所述第2电极之间的位置覆盖。

11.如权利要求9所述的液体处理装置，

所述电介质管所形成的流路，在所述第1电极的位于所述电介质管内的一端与所述耐热性部件之间横穿。

12.如权利要求9～11中任意一项所述的液体处理装置，

在所述第1电极被所述被处理水中产生的气泡包围的状态下，所述电源向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，从而在所述气泡内产生放电而产生等离子体。

13.如权利要求12所述的液体处理装置，

所述第2电极在所述电介质管内配置在所述第1电极的上游侧。

14.如权利要求9～11中任意一项所述的液体处理装置，还具备：

绝缘体，在所述电介质管内配置为在所述第1电极的周围形成空间，且具有设置为使所述电介质管与所述空间连通的开口部；以及

气体供给部，通过向所述空间供给气体，从所述开口部向所述被处理水中产生气泡。

15.如权利要求9～11中任意一项所述的液体处理装置，

所述第1电极为具有开口部和与所述开口部连通的中空部分的筒状，

所述液体处理装置还具备：

绝缘体，与所述第1电极的外周面相接地配置；以及

气体供给部，通过向所述第1电极的所述中空部分供给气体，从所述开口部向所述被处理水中产生气泡。

16.如权利要求9～11中任意一项所述的液体处理装置，

还具有绝缘体，所述绝缘体在所述电介质管内配置为在所述第1电极的周围形成空间，且具有设置为使所述电介质管的内部与所述空间连通的开口部，

通过由所述电源向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压，使所述空间内的所述被处理水汽化而生成气泡。