CN105551923A - 等离子体生成装置及等离子体生成方法 - Google Patents

Abstract

等离子体生成装置具备：流路，供液体流动，具有形成在与液体接触的内壁面的凹部或凸部，设置有将流路的内部和流路的外部的气体所存在的外部空间连通的气体导入路；送液装置，向流路送出液体；第1电极及第2电极，配置于流路内部；电源，向第1电极和第2电极之间施加规定的电压；控制电路，控制送液装置及电源，使送液装置向流路送出液体，在通过减压空间与外部空间的气压差从外部空间经由气体导入路向液体中导入了气体，并且由该气体产生了气泡的状态下，使电源向第1电极和第2电极之间施加规定的电压，所述减压空间是通过液体在流路的形成有凹部或凸部的部分流动而在流路内部形成的。

Description

等离子体生成装置及等离子体生成方法

技术领域

本发明涉及等离子体生成装置及等离子体生成方法。

背景技术

一直以来，对于将等离子体用于液体或气体的净化或杀菌等的技术展开了研究。例如，在专利文献1中公开了通过等离子体产生OH原子团等的活性种、利用产生的活性种来对微生物及细菌进行杀菌的杀菌装置。

专利文献1所记载的杀菌装置具备一对电极，向该一对电极间施加2kV/cm～50kV/cm、100Hz～20kHz的负极性的高电压脉冲而进行放电。利用放电的能量所导致的水的蒸发和伴随着冲击波的气化，产生由水蒸气形成的气泡，在该气泡中生成等离子体。

专利文献1：特开2009-255027号公报

但是，在上述以往的杀菌装置中，存在等离子体的生成效率低的课题。

发明内容

本发明提供一种能够高效地生成等离子体的等离子体生成装置及等离子体生成方法。

本发明的一个方式的等离子体生成装置，具备：流路，供液体流动，具有形成在与所述液体接触的内壁面的凹部或凸部，设置有将流路内部和流路外部的气体所存在的外部空间连通的气体导入路；送液装置，向所述流路送出液体；第1电极及第2电极，配置在所述流路内部；电源，向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压；以及控制电路，控制所述送液装置及所述电源，使所述送液装置向所述流路送出所述液体，在通过减压空间与所述外部空间的气压差从所述外部空间经由所述气体导入路向所述流路内部的液体中导入了所述气体，并且由所述气体产生了气泡的状态下，使所述电源向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压，所述减压空间是通过所述液体在所述流路的形成有所述凹部或所述凸部的部分流动而在所述流路内部形成的。

本发明的另一方式的等离子体生成装置，具备：流路，供液体流动，设置有将流路内部和流路外部的气体所存在的外部空间连通的气体导入路；送液装置，向所述流路送出液体；第1电极及第2电极，设置于所述流路内部；电源，向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压；控制电路，控制所述送液装置及所述电源，使所述送液装置送出该液体，以使所述液体在所述流路内部回旋，在通过减压空间与所述外部空间的气压差而从所述外部空间经由所述气体导入路向所述流路内部的液体中导入了所述气体，并且由所述气体产生了气泡的状态下，使所述电源向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压，所述减压空间是通过所述液体回旋而在所述流路内部形成的。

另外，整体或具体的方式也可以通过装置、器件、系统、集成电路及方法来实现。此外，整体或具体的方式也可以通过装置、器件、系统、集成电路及方法的任意组合来实现。

公开的实施方式的更多效果及优点在说明书及附图中有详细记载。效果及/或优点通过说明书及附图所公开的各种实施方式和特征来分别提供，得到这些效果及/或优点中的一个并不需要全部实施方式和特征。

发明的效果：

根据本发明，不使用导入气体的泵就能够向液体中导入气体。此外，能够在导入的气体内生成等离子体。

附图说明

图1是表示实施方式1的等离子体生成装置的构造的图。

图2是表示实施方式1的第1电极的一部分及绝缘体的一部分的构造的立体图。

图3A是表示实施方式1的流路的形状的另一例的图。

图3B是表示实施方式1的流路的形状的另一例的图。

图3C是表示实施方式1的流路的形状的另一例的图。

图4是表示实施方式1的等离子体生成装置的动作的流程图。

图5是表示实施方式2的等离子体生成装置的构造的图。

图6是表示实施方式2的第1电极的一部分及绝缘体的一部分的构造的立体图。

符号说明：

10、110等离子体生成装置；11液体；12气体；13等离子体；20、20a、20b、20c流路；21、21a凹部；21b、21c、21d凸部；22减压空间；30外部空间；40、140第1电极；41金属电极部；42金属保持部；50第2电极；60绝缘体；61空隙；62开口部；70、170气体导入路；80电源；90控制电路；141中空部

具体实施方式

(本发明的概要)

为了解决上述课题，本发明的一个方式的等离子体生成装置，具备：流路，供液体流动，具有形成在与所述液体接触的内壁面的凹部或凸部，设置有将流路内部和流路外部的气体所存在的外部空间连通的气体导入路；送液装置，向所述流路送出液体；第1电极及第2电极，配置在所述流路内部；电源，向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压；以及控制电路，控制所述送液装置及所述电源，使所述送液装置向所述流路送出所述液体，在通过减压空间与所述外部空间的气压差从所述外部空间经由所述气体导入路向所述流路内部的液体中导入了所述气体，并且由所述气体产生了气泡的状态下，使所述电源向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压，所述减压空间是通过所述液体在所述流路的形成有所述凹部或所述凸部的部分流动而在所述流路内部形成的。

由此，不必使用泵等的气体供给装置，通过利用流路内部的减压空间与外部空间的气压差由流路内部吸入外部空间的气体，能够向流路内部供给气体。由此，不必使用泵等，就能够向流路内部的液体中供给气体，能够高效地在向流路内部供给的气体中生成等离子体。

此外，例如也可以是，所述凹部是在相对于所述液体在所述流路内流动的方向垂直的截面上比周围凹陷的部分，并且是在相对于该方向平行的截面上比周围凹陷的部分，所述凸部是在相对于所述液体在所述流路内流动的方向垂直的截面上比周围突出的部分，并且是在相对于该方向平行的截面上比周围突出的部分。

由此，通过在流路的内壁面设置凹部或凸部这样的简单的构成，能够使在流路内部流动的液体回旋。因此，不需要使用例如用于使液体回旋的风扇等，能够实现省功率化及小型化等。

此外，例如也可以是，还具备绝缘体，该绝缘体以隔着空隙包围所述第1电极的方式配置，并且具有将所述外部空间和所述空隙和所述流路内部连通的开口部，所述气体导入路由所述空隙和所述开口部构成。

由此，能够将与覆盖第1电极的绝缘体之间的空隙作为气体导入路利用，所以导入的气体容易覆盖第1电极。因此，在气体覆盖第1电极的状态下施加电压变得容易，能够将电力有效地用于等离子体的生成，能够有效地生成等离子体。

此外，例如也可以是，所述第1电极是具有中空部的筒状电极，该中空部沿长度方向贯通，并且将所述外部空间和所述流路内部连通，所述气体导入路由所述中空部构成。

由此，能够将贯通第1电极的中空部作为气体导入路利用，所以导入的气体容易覆盖第1电极。因此，在气体覆盖第1电极的状态下施加电压变得容易，能够将电力有效地用于等离子体的生成，能够有效地生成等离子体。

此外，本发明的另一个方式的等离子体生成装置，具备：流路，供液体流动，设置有将流路内部和流路外部的气体所存在的外部空间连通的气体导入路；送液装置，向所述流路送出液体；第1电极及第2电极，设置于所述流路内部；电源，向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压；控制电路，控制所述送液装置及所述电源，使所述送液装置送出该液体，以使所述液体在所述流路内部回旋，在通过减压空间与所述外部空间的气压差而从所述外部空间经由所述气体导入路向所述流路内部的液体中导入了所述气体，并且由所述气体产生了气泡的状态下，使所述电源向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压，所述减压空间是通过所述液体回旋而在所述流路内部形成的。

由此，不必使用泵等的气体供给装置，利用流路内部的减压空间与外部空间的气压差由流路内部吸入外部空间的气体，从而向流路内部供给气体。由此，不必使用泵等，就能够向流路内部的液体中供给气体，能够高效地在向流路内部供给的气体中生成等离子体。

此外，例如也可以是，所述第1电极配置在至少一部分被经由所述气体导入路向所述流路内部的液体中导入所述气体而产生的气泡覆盖的位置。

由此，能够在导入至流路内部的气体所形成的气泡内高效地生成等离子体。

此外，例如也可以是，本发明的一个方式的等离子体生成方法包括：在流路内部使液体一边回旋一边流动的步骤；以及向第1电极及第2电极间施加规定的电压的步骤，在所述流动的步骤中，通过所述液体在所述流路内部回旋而在所述流路内部形成减压空间，通过该减压空间与流路外部的气体所存在的外部空间的气压差，经由将所述外部空间和所述减压空间连通的气体导入路从所述外部空间向所述减压空间导入所述气体，在所述施加的步骤中，通过施加所述电压，在导入的气体中生成等离子体。

由此，不必使用泵等的气体供给装置，就能够向流路内部的液体中供给气体，能够高效地在向流路内部供给的气体中生成等离子体。因此，能够将以往用于通过液体的蒸发来生成气体的电力用于等离子体的生成，所以能够实现省功率化。

以下参照附图具体地说明实施方式。

另外，以下说明的实施方式均为整体或具体的例子。以下的实施方式所示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等只是一例，并不意图限定本发明。此外，对于以下的实施方式的构成要素中的、未记载于表示最上位概念的独立权利要求的构成要素，作为任意的构成要素来说明。

(实施方式1)

[1.构造]

首先，使用图1来说明实施方式1的等离子体生成装置的概要。图1是表示本实施方式的等离子体生成装置10的构造的图。另外，在图1中，示出了除电源80及控制电路90之外的等离子体生成装置10的构造的截面。

本实施方式的等离子体生成装置10，是在向液体11内供给的气体12中生成等离子体13的液体中等离子体生成装置。向液体11内供给的气体12作为气泡存在于液体11内。由气体12形成的气泡，气液界面可以在液体11内封闭，也可以与外部空间连通。此外，由气体12形成的气泡包括由于向液体11中以规定的流量持续供给气体12而产生的液体11中的气流。以下将向液体11内供给的气体12统称为气泡。

液体11在流路20的内部回旋地流动。另外，在图1中，液体11沿着从纸面下方朝向上方的方向流动，用空心箭头示出液体11回旋的情况。

液体11例如是纯水或自来水等的水或水溶液。等离子体生成装置10通过在液体11内生成等离子体13，在液体11中产生OH原子团等的活性种。由此，能够对液体11进行杀菌。或者，能够使用含有活性种的液体11(即等离子处理后的液体11)对其他液体或气体进行杀菌。另外，等离子处理后的液体11不限于杀菌，也可以用于其他各种目的。

在本实施方式中，等离子体生成装置10不具备用于供给气体12的泵等的气体供给装置。气体12通过液体11在流路20的内部回旋地流动而从外部空间30导入。换言之，液体11的流动和气体12的导入相连动。在液体11未回旋地流动的情况下，气体12不被导入。即，不能独立地仅进行气体12的导入。

在此，外部空间30是流路20的外部的空间，是气体所存在的空间。具体地说，外部空间30是配置等离子体生成装置10的房间等的空间，例如是充满了空气(大气)的空间。外部空间30的气压例如是大气压。

因此，外部空间30中存在的气体、即导入至流路20的气体12例如是空气(大气)。具体地说，气体12是主要包含氮气和氧气的混合气体。或者，气体12也可以是氧气、氮气、氩气等的单体气体或包含其中的至少两种以上的混合气体。气体12可以预先通过过滤器等除去灰尘等异物。

如图1所示，等离子体生成装置10具备：流路20、第1电极40、第2电极50、绝缘体60、气体导入路70、电源80、控制电路90。以下详细说明构成本实施方式的等离子体生成装置10的各构成要素。

[1-1.流路]

流路20例如是配管，形成供液体11回旋地流动的路径。具体地说，流路20由管道、导管或软管等管状部件构成。例如，流路20由内径为5mm、壁厚为3mm的管道构成。作为流路20(配管)，例如由塑料等树脂材料、不锈钢等金属材料或陶瓷等构成。流路20例如为了抑制生锈等也可以涂覆涂料等。

为了从外部向流路20内部导入气体，流路20的侧面的一部分开口。此外，流路20在该开口的部分设置有将流路20的内部和流路20的外部空间连通的气体导入路70。气体导入路70的详细情况留待后述。

流路20具有形成在与液体11接触的内壁面的凹部21。凹部21是为了使液体11回旋而设置的。液体11由于凹部21而回旋。具体地说，液体11通过进入凹部21，其流动被打乱，从而一边回旋一边流动。

凹部21是在相对于液体在流路20内流动的方向垂直的截面上比周围凹陷的部分，并且是在相对于该方向平行的截面上也比周围凹陷的部分。凹部21例如是由平面形成的立方体状的凹部。凹部21的深度例如是2mm。另外，凹部21的形状及大小不限于此。例如，凹部21也可以由曲面形成。此外，在图1中示出了流路20仅具有1个凹部21的例子，但是不限于此。流路20也可以具备多个凹部21，也可以设计成使液体11更容易回旋。流路20具备多个凹部的例子将在后文说明。

像这样，通过设置于流路20的内壁面的凹部21，液体11一边回旋一边流动。也就是说，液体11形成回旋流。另外，液体11的流速例如是毎分0.6升。

回旋流指的是，例如以液体11的流动方向为中心轴，液体11一边向左或向右旋转一边流动。即，液体11一边形成以流动方向为中心的漩涡一边流动。在漩涡(回旋)的中心形成减压空间22。即，通过液体11回旋而形成减压空间22。具体地说，减压空间22在凹部21的下游侧沿着流路20的中心轴形成。如以上那样，液体11在流路20的形成有凹部21的部分流动，从而在流路20内部形成减压空间22。

[1-2.第1电极]

第1电极40是等离子体生成装置10所具备的一对电极的一方。向第1电极40和第2电极50之间施加规定的电压的情况下，在由气体12形成的气泡中生成等离子体13。

第1电极40的至少一部分配置在流路20的内部。在本实施方式中，第1电极40是一个端部经由设置于流路20的侧面的开口配置在流路20的内部、并且另一个端部配置在外部空间30的棒状电极。具体地说，一个端部配置在形成于流路20的内部的减压空间22。

第1电极40配置在至少一部分被经由后述的气体导入路70导入的气体12所形成的气泡覆盖的位置。在第1电极40被气体12覆盖的状态下，通过由后述的电源80向第1电极40和第2电极50之间施加规定的电压，能够高效地生成等离子体。

如图1所示，第1电极40具备金属电极部41和金属保持部42。

金属电极部41例如由棒状的金属材料构成。具体地说，如图2所示，金属电极部41为圆柱体。另外，图2是表示本实施方式的第1电极40的一部分及绝缘体60的一部分的构造的立体图。例如，金属电极部41为了实现装置的小型化而直径为规定的值以下。例如，金属电极部41的直径为2mm以下，作为一例为0.95mm。

金属电极部41被绝缘体60包围。这时，在金属电极部41和绝缘体60之间形成有空隙61。

金属电极部41配置为一个端部(前端)与液体11接触，另一个端部(根部)被压入金属保持部42。由此，金属电极部41与金属保持部42物理连接且电连接。另外，金属电极部41设置为不从绝缘体60的开口部62向外突出。

金属电极部41作为反应电极使用，在周围生成等离子体13。

作为金属电极部41，可以利用导电性的金属材料，例如可以利用耐等离子性的金属材料。具体地说，金属电极部41由钨构成。另外，作为金属电极部41也可以使用其他耐等离子性的金属材料，或者也可以使用铜、铝、铁及它们的合金，但是耐久性会变差。

此外，也可以通过在金属电极部41的表面的一部分添加导电性物质而进行具有1～30Ωcm的电阻率的氧化钇的喷镀。通过该氧化钇的喷镀，能够得到电极寿命变长的效果。

金属保持部42例如为棒状部件。具体地说，金属保持部42为圆柱体。例如，金属保持部42的直径比金属电极部41大，作为一例为3mm。

金属保持部42例如由铁构成。另外，作为金属保持部42可以使用铜、锌、铝、锡及黄铜等。金属保持部42与电源80电连接。

另外，金属保持部42的外周也可以设置有雄螺纹，与设置于未图示的保持块(例如固定于绝缘体60)等的雌螺纹螺合。由此，通过调节螺纹，能够变更金属电极部41和绝缘体60的位置关系。

[1-3.第2电极]

第2电极50是等离子体生成装置10所具备的一对电极的另一方。第2电极50例如为棒状的电极。具体地说，第2电极50为圆柱体。例如，第2电极50为了实现装置的小型化而直径为规定的值以下。例如，第2电极50的直径为2mm以下，作为一例为2mm。

第2电极50以至少一部分与液体11接触的方式配置。具体地说，第2电极50的至少一部分配置在流路20的内部。具体地说，第2电极50在流路20的内部配置在绝缘体60的外侧。在图1所示的例子中，第2电极50隔着绝缘体60与第1电极40并列配置，但是不限于此。例如，也可以配置为第2电极50的前端和第1电极40的前端对置。

作为第2电极50，可以使用导电性的金属材料。第2电极50例如由钨、铜、铝或铁等构成。

另外，第2电极50也可以是方柱体。此外，第2电极50也可以不是柱体，而是筒体或平板。此外，第2电极50也可以是卷绕在绝缘体60的外侧的线圈状的电极。此外，第2电极50可以固定于流路20的壁面，也可以可拆装地固定。

[1-4.绝缘体]

绝缘体60以隔着空隙61包围第1电极40的方式配置。具体地说，如图1所示，绝缘体60以包围作为第1电极40的一部的金属电极部41的方式配置，在与金属电极部41之间形成空隙61。此外，绝缘体60具有将流路20的内部和空隙61连通的开口部62。

绝缘体60例如如图2所示为圆筒体。例如，以金属电极部41的轴方向和绝缘体60的管轴方向平行的方式，金属电极部41配置在绝缘体60的筒内。具体地说，以金属电极部41的轴和绝缘体60的管轴一致的方式配置绝缘体60和金属电极部41。即，空隙61沿着金属电极部41的全周设置，绝缘体60和金属电极部41不接触。

绝缘体60的内径(开口部62的直径)例如为3mm以下，作为一例为1.0mm。绝缘体60的厚度没有特别限定，例如为0.2mm以上。

绝缘体60例如由氧化铝陶瓷构成。或者，绝缘体60也可以由氧化镁、石英或氧化钇等构成。

空隙61是所谓的微小缝隙(微隙)。空隙61的空隙长度例如是基于等离子体的电子温度及换算电场和气体的介质密度来决定的长度。例如，空隙长度为0.5mm以下。

开口部62位于第1电极40的轴方向。即，开口部62设置在第1电极40的管轴方向和绝缘体60交叉的位置。

这时，第1电极40的前端配置在从开口部62向内侧后退了规定距离的位置。即，开口部62相当于绝缘体60的外侧的开口面，金属电极部41的前端从该开口面后退。后退距离例如低于7mm，优选为3mm以上5mm以下。

另外，绝缘体60不限于圆筒体，也可以是方筒体。此外，绝缘体60可以固定于流路20，也可以可拆装地固定。

[1-5.气体导入路]

气体导入路70是将流路20的内部和外部空间30连通的路径，是用于导入气体以使气体12形成的气泡将第1电极40的至少一部分覆盖的导入路。气体导入路70以将流路20的侧面贯通的方式设置。在本实施方式中，气体导入路70由空隙61和开口部62构成。

气体导入路70的一个端部相当于开口部62，位于流路20的内部的减压空间22。具体地说，开口部62配置在流路20的中心轴的附近。此外，气体导入路70的另一个端部相当于金属电极部41和绝缘体60的开口部62的相反侧的端部(即空隙61的端部)之间，位于外部空间30。气体导入路70从该另一个端部取得气体，从开口部62向液体11中供给气体。

在本实施方式中，气体导入路70通过由于液体11的回旋而在流路20的内部形成的减压空间22与外部空间30的气压差，从外部空间30向减压空间22导入气体12。即，不是从外部空间30送入气体12，而是由减压空间22吸入气体12，由此向流路20的内部供给气体12。

[1-6.电源]

电源80向第1电极40和第2电极50之间施加规定的电压。具体地说，电源80在第1电极40和第2电极50之间施加脉冲电压或交流电压。

例如，规定的电压是2kV/cm～50kV/cm、1Hz～100kHz的负极性的高电压脉冲。电压波形例如可以是脉冲状、正弦半波形及正弦波状的某一个。此外，在一对电极间流动的电流值例如为1mA～3A。具体地说，电源80施加峰值电压为4kV、脉冲宽度为1μs、频率为30kHz的脉冲电压。例如，电源80的输入功率为200W。

通过由电源80投入电力，向第1电极40和第2电极50之间施加电压。由此，在空隙61中发生放电，生成等离子体13。

[1-7.控制电路]

控制电路90例如是内置有程序的个人计算机等，是控制等离子体生成装置10的动作的电路。具体地说，控制电路90通过控制电源80来向第1电极40和第2电极50之间施加电压。即，控制电路90进行电源80的通断的控制。由此，控制电路90使经由气体导入路70导入的气体12所形成的气泡中发生放电，生成等离子体13。具体地说，控制电路90通过减压空间22与外部空间30的气压差，在发生了从外部空间30经由气体导入路70导入到液体11中的气体所形成的气泡的状态下，使电源80向第1电极40和第2电极50之间施加规定的电压。减压空间22通过液体11在流路20的形成有凹部21的部分流动而形成。更具体地说，减压空间22通过液体11由于凹部21在流路20的内部回旋而形成。

此外，控制电路90也可以控制流路20的内部的液体11的流动。在本实施方式中，在流路20中设置有用于送出液体11的泵等的送液装置(未图示)。控制电路90通过控制该送液装置，能够向流路20的内部送出液体11。

另外，送液装置只要是具有送出液体11的功能的装置即可，可以是任何装置。例如，送液装置以规定的流速送出液体11。这时，送液装置不具有使液体11回旋的功能，而仅具有送出液体11的功能即可。送液装置也可以具有使液体11回旋的功能。即，液体11的回旋并不是必须由于凹部21而产生。这种情况下，流路20的内壁面可以是未设置凹部或凸部的平滑的圆筒内面。使液体11回旋的方法可以是任何方法，只要利用通过回旋形成的减压空间22与外部空间30的气压差向液体11中导入气体即可。

[2.流路的变形例]

在此，使用图3A～图3C说明本实施方式的流路20的另一例。图3A～图3C是表示本实施方式的流路的形状的另一例的图。

图3A所示的流路20a具有3个凹部21a。3个凹部21a分别沿着流路20a的内面形成为环状。具体地说，3个凹部21a分别是以液体11的流动方向为轴的圆环状的凹部。如图3A所示，3个凹部21a各自的沿着液体11的流动方向的截面为矩形。另外，该截面形状不限于矩形，也可以由平滑的曲线形成。

通过设置多个凹部21a，能够使液体11更容易回旋。也可以取代多个凹部21a而将1个凹部21a设置为螺旋状。用于形成回旋流的凹部21a的形状、个数及配置等不限于此。

图3B所示的流路20b具有3凸部21b。3个凸部21b分别沿着流路20b的内面形成为环状。具体地说，3个凸部21b分别是以液体11的流动方向为轴的圆环状的凸部。如图3B所示，3个凸部21b各自的沿着液体11的流动方向的截面为矩形。另外，该截面形状不限于矩形，也可以由平滑的曲线形成。

通过设置多个凸部21b，能够使液体11更容易回旋。也可以取代多个凸部21b而设置1个凸部21b。此外，也可以将1个凸部21b设置为螺旋状。用于形成回旋流的凸部21b的形状、个数及配置等不限于此。凸部21b是在相对于液体在流路20b内流动的方向垂直的截面上比周围突出的部分、并且是在相对于该方向平行的截面上也比周围突出的部分。

例如，图3C所示的流路20c具有凸部21c及凸部21d。凸部21c及凸部21d分别沿着流路20c的内面形成为环状。具体地说，凸部21c及凸部21d分别是以与液体11的流动方向交叉的方向为轴的圆环状的凸部。更具体地说，液体11的上流侧的凸部21c的轴和下游侧的凸部21d的轴相对于液体11的流动方向朝向相互不同的方向倾斜。例如，如图3C所示，相对于液体11的流动方向，凸部21c的轴向金属电极部41(第1电极40)侧倾斜，凸部21d的轴向金属电极部41的相反侧倾斜。

像这样，通过使凸部21c及凸部21d各自的轴的倾斜不同，能够使液体11更容易回旋。例如，由于能够增强回旋的旋转力，所以容易形成减压空间22，容易导入气体12。由此，能够更高效地生成等离子体13。

另外，凸部21b或凸部21c可以是与流路20b或流路20c分体的。例如，在流路20b或流路20c形成切口，从切口插入板状的部件，从而能够形成凸部21b或凸部21c。

此外，在图1及图3A～图3C所示的例子中，分别示出了流路仅具有凹部或仅具有凸部的例子，但是不限于此。在本实施方式中，流路也可以具有凹部及凸部的双方。

[3.动作]

接下来，使用图4说明本实施方式的等离子体生成装置10的动作。图4是表示本实施方式的等离子体生成装置10的动作的流程图。

如图4所示，首先向流路20送出液体11(S10)。例如，通过由泵等送液装置向流路20送入液体11，使液体11在流路20中流动。通过液体11在流路20中流动，液体11由于凹部21而流动被打乱，从而产生回旋。由此，液体11一边在流路20的内部回旋一边流动。

通过液体11回旋，气体12被导入流路20的内部(S20)。具体地说，通过液体11回旋，在回旋的中心产生减压空间22。换言之，通过液体11在流路20的形成有凹部21的部分流动，形成减压空间22。由于气体导入路70的一个端部(开口部62)配置于减压空间22，所以气体12经由气体导入路70被从外部空间30导入。

接着，在由导入的气体12形成了气泡的状态下，通过由电源80向第1电极40和第2电极50之间施加电压，在气体12中生成等离子体13(S30)。

另外，步骤S10和步骤S30可以同时进行，也可以先进行步骤S30。但是，如图4所示，通过在使液体11一边回旋一边流动而导入了气体12之后施加电压，能够更有效地生成等离子体。

[4.效果等]

如以上那样，本实施方式的等离子体生成装置10具备：流路20，供液体11流动，具有形成在与液体11接触的内壁面的凹部21或凸部21b，设置有将流路20内部和流路20外部的气体所存在的外部空间连通的气体导入路70；送液装置，向流路20送出液体11；第1电极40及第2电极50，配置于流路20内部；电源80，向第1电极40和第2电极50之间施加规定的电压；控制电路90，对送液装置及电源80进行控制。在通过减压空间22与外部空间30的气压差而从外部空间30经由气体导入路70向液体11中导入了气体，并且由该气体产生了气泡的状态下，控制电路90使电源80向第1电极40和第2电极50之间施加规定的电压。通过使液体11在流路20的形成有凹部21或凸部21b的部分流动，在流路20的内部形成减压空间22。更具体地说，减压空间22通过液体11由于凹部21或凸部21b在流路20的内部回旋而形成。

由此，不必使用泵等气体供给装置，就能够向流路20的内部的液体11中供给气体12，能够在供给至流路20的内部的气体12中高效地生成等离子体13。因此，能够将以往用于通过液体的蒸发而生成气体的电力利用到等离子体的生成中，所以能够实现省功率化或小型化。

(实施方式2)

接下来，使用图5及图6说明实施方式2的等离子体生成装置。

图5是表示本实施方式的等离子体生成装置110的构成的图。另外，在图5中，示出了除电源80及控制电路90之外的等离子体生成装置110的构造的截面。

本实施方式的等离子体生成装置110与图1所示的等离子体生成装置10的不同点在于，取代第1电极40及气体导入路70而具备第1电极140及气体导入路170。以下重点说明与实施方式1的不同点。

第1电极140是等离子体生成装置110所具备的一对电极的一方。向第1电极140和第2电极50之间施加规定的电压的情况下，在气体12中生成等离子体13。即，第1电极140作为反应电极使用，在周围生成等离子体13。

第1电极140被绝缘体60包围。这时，在第1电极140和绝缘体60之间形成有空隙61。

第1电极140的至少一部分配置在流路20的内部。在本实施方式中，第1电极140是筒状电极，一个端部配置在流路20的内部，并且另一个端部配置在外部空间30，具有沿长度方向贯通而将外部空间30和流路20的内部连通的中空部141。具体地说，一个端部配置在形成于流路20的内部的减压空间22。

如图6所示，第1电极140为圆筒体。另外，图6是表示本实施方式的第1电极140的一部分及绝缘体60的一部分的构造的立体图。例如，第1电极140为了实现装置的小型化，其外径为规定的值以下。例如，第1电极140的外径为2mm以下，作为一例为2mm。另外，作为第1电极140可以使用与实施方式1的金属电极部41相同的材料。

中空部141是沿轴向将第1电极140贯通的贯通孔。中空部141的直径(第1电极140的内径)例如为0.9mm以下，作为一例为0.3mm。另外，在中空部141也可以另外设置将第1电极140的侧面贯通的1个以上的贯通孔。

另外，第1电极140也可以是方筒体。此外，中空部141的截面(与管轴方向垂直的截面)不限于圆形，也可以是椭圆形或矩形等。

气体导入路170是将流路20的内部和外部空间30连通的路径，是用于以覆盖第1电极40的至少一部分的方式将气体12导入的导入路。在本实施方式中，气体导入路170由空隙61、中空部141及开口部62构成。

另外，在本实施方式中，设置于绝缘体60的开口部62不仅将空隙61和流路20的内部连通，还将中空部141和流路20的内部连通。

气体导入路170的一个端部相当于开口部62，位于流路20的内部的减压空间22。具体地说，开口部62配置于流路20的中心轴的附近。此外，气体导入路170的另一个端部相当于将第1电极140贯通的中空部141的端部及空隙61的端部，位于外部空间30。气体导入路170从该另一个端部取得气体，从开口部62向液体11中供给气体。

在本实施方式中，与实施方式1同样，气体导入路170通过由于液体11的回旋而在流路20的内部形成的减压空间22与外部空间30的气压差，从外部空间30向减压空间22导入气体12。与实施方式1相比，中空部141也作为气体导入路170利用，所以能够取得更多的气体。

另外，作为变形例，第1电极140和绝缘体60也可以密接。即，也可以不形成空隙61。这种情况下，气体导入路170由中空部141构成。

如以上那样，在本实施方式的等离子体生成装置110中，筒状电极具有沿长度方向贯通并将外部空间30和流路20的内部连通的中空部141，气体导入路170由中空部141和开口部62构成。

由此，能够将贯通第1电极140的中空部141作为气体导入路170利用，所以导入的气体12容易覆盖第1电极140。因此，容易在气体12覆盖第1电极140的状态下施加电压，能够将电力有效地利用于等离子体13的生成，能够高效地生成等离子体13。

(其他实施方式)

以上基于实施方式说明了1个或多个方式的等离子体生成装置及等离子体生成方法，但是本发明不限于这些实施方式。只要不脱离本发明的主旨，将本领域技术人员能够想到的各种变形施加到本实施方式而得到的方式、以及将不同的实施方式中的构成要素组合而构建的形态也包含在本发明的范围内。

例如，在上述的实施方式中，通过设置于流路20的内壁面的凹部或凸部使液体11回旋，但是不限于此。例如，流路20的内壁面也可以是不设置凹部或凸部的平滑的圆筒内面。这种情况下，例如由设置于流路20的送液装置使液体11回旋即可。即，使液体11回旋的方法可以是任何方法。

此外，例如，在上述的实施方式中，将设置于第1电极40和绝缘体60之间的空隙61作为气体导入路70利用，但是不限于此。气体导入路70也可以由与第1电极40及绝缘体60分体的导管等管状部件构成。例如，为了使从该管状部件供给的气体将第1电极40覆盖，将管状部件的一个开口配置在第1电极40的附近且减压空间22即可。

此外，例如等离子体生成装置10至少具备第1电极40、第2电极50、气体导入路70即可。具体地说，可以通过在任意的流路配置第1电极40、第2电极50及气体导入路70，在一边在该流路内部回旋一边流动的液体内生成等离子体。

此外，上述的各实施方式能够在权利要求或其均等范围内进行各种变更、置换、附加、省略等。

工业实用性

本发明能够作为能够高效地生成等离子体的等离子体生成装置利用，例如能够用于杀菌装置、水净化装置、材料加工装置等。

Claims (6)

1.一种等离子体生成装置，具备：

流路，供液体流动，具有形成在与所述液体接触的内壁面的凹部或凸部，设置有将流路内部和流路外部的气体所存在的外部空间连通的气体导入路；

送液装置，向所述流路送出液体；

第1电极及第2电极，配置在所述流路内部；

电源，向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压；以及

控制电路，控制所述送液装置及所述电源，使所述送液装置向所述流路送出所述液体，在通过减压空间与所述外部空间的气压差从所述外部空间经由所述气体导入路向所述流路内部的液体中导入的所述气体形成了气泡的状态下，使所述电源向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压，所述减压空间是通过所述液体在所述流路的形成有所述凹部或所述凸部的部分流动而在所述流路内部形成的。

2.如权利要求1所述的等离子体生成装置，

所述凹部是在相对于所述液体在所述流路内流动的方向垂直的截面上比周围凹陷的部分，并且是在相对于该方向平行的截面上比周围凹陷的部分，

所述凸部是在相对于所述液体在所述流路内流动的方向垂直的截面上比周围突出的部分，并且是在相对于该方向平行的截面上比周围突出的部分。

3.如权利要求1或2所述的等离子体生成装置，

还具备绝缘体，该绝缘体以隔着空隙包围所述第1电极的方式配置，并且具有将所述外部空间和所述空隙和所述流路内部连通的开口部，

所述气体导入路由所述空隙和所述开口部构成。

4.如权利要求1或2所述的等离子体生成装置，

所述第1电极是具有中空部的筒状电极，该中空部沿长度方向贯通，并且将所述外部空间和所述流路内部连通，

所述气体导入路由所述中空部构成。

5.一种等离子体生成装置，具备：

流路，供液体流动，设置有将流路内部和流路外部的气体所存在的外部空间连通的气体导入路；

送液装置，向所述流路内部送出液体；

第1电极及第2电极，设置于所述流路内部；

电源，向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压；以及

控制电路，控制所述送液装置及所述电源，使所述送液装置送出该液体，以使所述液体在所述流路内部回旋，在通过减压空间与所述外部空间的气压差而从所述外部空间经由所述气体导入路向所述流路内部的液体中导入的所述气体形成了气泡的状态下，使所述电源向所述第1电极和所述第2电极之间施加规定的电压，所述减压空间是通过所述液体回旋而在所述流路内部形成的。

6.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体生成装置，

所述第1电极配置在至少一部分被经由所述气体导入路向所述流路内部的液体中导入所述气体而产生的气泡覆盖的位置。