CN107409464A

CN107409464A - 等离子发生方法及杀菌水生成方法

Info

Publication number: CN107409464A
Application number: CN201580077983.1A
Authority: CN
Inventors: 横山贵士; 丹下正次; 清水秀树; 山田和成
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2017-11-28
Also published as: US20180002199A1; WO2016151970A1; JPWO2016151970A1; EP3282819A1; EP3282819A4

Abstract

本发明涉及等离子发生方法及杀菌水生成方法。本发明向被供给气体的第一电极(12A)与第二电极(12B)之间反复施加脉冲电压(Pv)，使第一电极(12A)与第二电极(12B)之间产生等离子，从而在等离子中生成活性种。并且，将产生等离子所必需的投入能量设定为1.8W/cm³～8.5W/cm³。

Description

等离子发生方法及杀菌水生成方法

技术领域

本发明涉及等离子发生方法及利用等离子发生方法的杀菌水生成方法。

背景技术

以往，提出如下方法：在大气中将水雾化(粒径3～100nm)，生成包含羟基自由基、超氧化物、一氧化氮自由基、氧自由基中的任意一个以上自由基和硝酸、硝酸水合物、亚硝酸、亚硝酸水合物中的任意一个以上的自由基的带电微粒水(参见日本特许第4608513号公报)。

另外，提出了将大气中生成的离子：H⁺(H₂O)_m(m为任意的自然数)、O^2－(H₂O)_n(n为任意的自然数)释放出来而对空气中的浮游菌进行杀菌的杀菌方法及离子发生装置(参见日本特许第3680121号公报)。该日本特许第3680121号公报中记载的技术如下：向电极间施加有效值为1.1kV～1.4kV的交流电压而产生离子。此外，日本特许第3680121号公报中还提出了空气调节装置，其将臭氧传感器设置于离子发生装置的附近，可以使交流电压的有效值或空气的送出量中的至少一方按臭氧浓度为一定值以下(臭氧浓度0.1ppm以下)进行变化。

发明内容

但是，日本特许第4608513号公报中，没有对通过发生的等离子而生成的活性种(例如作为杀菌作用物质的活性种)的发生程度和活性种以外的物质的浓度进行研究。

日本特许第3680121号公报中，虽然将臭氧的浓度限制在一定值以下，但是，向电极间施加交流电压而生成离子，因此，存在调整臭氧的浓度困难的问题。另外，还存在氮氧化物的浓度调整困难的问题。

本发明是考虑像这样的课题而实施的，其目的在于提供一种能够容易地调整通过等离子而生成的活性种的发生程度、且能够将臭氧及氮氧化物的浓度设定在较低水平的等离子发生方法。

另外，本发明的另一目的在于提供一种通过利用上述的等离子发生方法而将与投入能量成比例的量的活性种用作杀菌作用物质、由此得到较高的杀菌力、并且、能够几乎不危害使用环境、构成物质等地进行杀菌的杀菌水生成方法。

[1]第一发明所涉及的等离子发生方法是向被供给气体的第一电极与第二电极之间施加电压、使所述第一电极与所述第二电极之间产生等离子、从而在所述等离子中生成活性种的等离子发生方法，所述等离子发生方法的特征在于，向所述第一电极与所述第二电极之间反复施加脉冲状的电压，并将产生所述等离子所必需的投入能量设定为1.8W/cm³～8.5W/cm³。

[2]第一发明中，所述气体可以为大气。

[3]第一发明中，可以调整所述脉冲状的电压的脉冲宽度、峰值电压及脉冲频率中的任意一个以上，而设定所述投入能量。

[4]这种情况下，优选，将所述脉冲宽度调整为50～5000nsec，将所述峰值电压调整为15～35kV，将所述脉冲频率调整为0.5～50kHz，而设定所述投入能量。

[5]第一发明中，优选，将所述投入能量设定为所述等离子中的臭氧的浓度为50ppm以下、氮氧化物的浓度为1000ppm以下的大小。

[6]第一发明中，优选，所述第一电极和所述第二电极中的至少一方电极与陶瓷一体化，不过，也可以两者均为金属。

[7]第二发明所涉及的杀菌水生成方法是将使用等离子发生方法产生的等离子供给到水中而生成杀菌水的杀菌水生成方法，该等离子发生方法是向被供给气体的第一电极与第二电极之间施加电压、使所述第一电极与所述第二电极之间产生等离子、从而在所述等离子中生成活性种的方法，所述杀菌水生成方法的特征在于，向所述第一电极与所述第二电极之间反复施加脉冲状的电压，并将产生所述等离子所必需的投入能量设定为1.8W/cm³～8.5W/cm³。

[8]第二发明中，优选，所述杀菌水的主要杀菌作用物质为从所述等离子溶入所述水中的所述活性种。

[9]第二发明中，优选，对于在所述水中的浓度，臭氧为5ppm以下，硝酸态氮与亚硝酸态氮之和为80mg/L以下。

根据本发明所涉及的等离子发生方法，能够容易地调整通过等离子而生成的活性种的发生程度，且能够将臭氧及氮氧化物的浓度设定在较低水平。另外，能够得到与投入能量成比例的量的活性种。

另外，根据本发明所涉及的杀菌水生成方法，通过利用上述的等离子发生方法而将与投入能量成比例的量的活性种用作杀菌作用物质，由此得到较高的杀菌力，并且，能够几乎不危害使用环境及构成物质等地进行杀菌。

附图说明

图1A是表示从上面观察本实施方式所涉及的等离子发生方法中使用的电极结构体的主要部分而得到的俯视图，图1B是其立体图。

图2A是图1A中的IIA－IIA线上的截面图，图2B是将第一电极(第二电极)的一部分省略而表示的放大图。

图3是表示活性种的发生程度(发生量)以及臭氧及氮氧化物的浓度相对于产生等离子所必需的投入能量的变化的图表。

图4A是表示矩形的脉冲电压波形之一例的波形图，图4B是表示三角形的脉冲电压波形之一例的波形图。

图5是表示使用了电极结构体的本实施方式所涉及的杀菌水生成方法之一例的说明图。

图6是表示第一实施例～第四实施例中使用的实验装置的概要的构成图。

图7A是表示从正面观察实验装置中的放电电极部的构成而得到的图，图7B是图7A中的VIIB－VIIB线上的截面图。

图8是表示实验装置中的脉冲电源的构成的电路图。

图9是表示由脉冲电源生成的脉冲电压波形和电流波形的波形图。

图10是表示第一实施例的评价结果、即、臭氧浓度和NOx浓度相对于投入能量的变化的图表。

图11是表示第二实施例的评价结果、即、存活细菌数相对于投入能量的变化的图表。

图12是表示第三实施例的评价结果、即、臭氧浓度和NOx浓度相对于投入能量的变化的图表。

图13是表示第四实施例的评价结果、即、臭氧浓度和NOx浓度相对于投入能量的变化的图表。

图14是表示第五实施例中使用的实验装置的概要的构成图。

图15是表示第五实施例的评价结果、即、臭氧浓度和硝酸系浓度相对于投入能量的变化的图表。

具体实施方式

以下，参照图1A～图15，对本发明所涉及的等离子发生方法及杀菌水生成方法的实施方式例进行说明。

本实施方式所涉及的等离子发生方法使用例如图1A及图1B所示的电极结构体10。

电极结构体10具有沿着第一方向(y方向)延伸且在与第一方向正交的第二方向(x方向)上排列的棒状的多个第一电极12A和沿着第二方向(x方向)延伸且在第一方向(y方向)上排列的棒状的多个第二电极12B。如图2A及图2B所示，第一电极12A及第二电极12B分别具有棒状的导体14和被覆导体14的陶瓷16。导体14的直径优选为10～1000μm，陶瓷16的厚度优选为10～500μm。应予说明，作为导体14，可以使用铜、铁、钨、不锈钢、铂等。作为陶瓷16，可以使用氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆等。

另外，如图1A及图1B所示，电极结构体10构成为：多个第一电极12A和多个第二电极12B彼此对置，且从气体相对于电极结构体10的流通方向观察时，第一电极12A和第二电极12B以交叉的位置关系(扭转的位置关系)进行保持。

在该位置关系下，沿着例如从第一电极12A朝向第二电极12B的方向供给气体，向第一电极12A与第二电极12B之间反复施加脉冲状的电压(以下记为脉冲电压Pv)，由此，在第一电极12A与第二电极12B之间的空间、即、如图2A所示、在第一电极12A与第二电极12B的交叉部分的大气中产生等离子(大气等离子)。上述交叉部分为等离子发生部位18。产生的等离子沿着气流而向离开第二电极12B的方向前进。等离子中，除了生成活性种以外，还生成臭氧及氮氧化物。

此处，将活性种的发生量以及臭氧及氮氧化物的浓度相对于产生等离子所必需的投入能量的变化示于图3。图3中，用实线表示活性种的特性，用单点划线表示臭氧的特性，用虚线表示氮氧化物的特性。如图3所示，随着投入能量的增加，活性种的发生量大致线性增加。另一方面，臭氧的浓度随着投入能量的增加而急剧增加，在投入能量的初期阶段达到峰值，之后，急剧减少。氮氧化物的浓度随着投入能量的增加而平稳增加，从臭氧的浓度平稳降低时开始急剧增加。

并且，本实施方式所涉及的等离子发生方法中，如下设定投入能量。

(a)设定为等离子中产生的臭氧的浓度在活性种的发生量以下的大小。图3中，用Za表示的范围。

(b)设定为等离子中产生的氮氧化物的浓度在活性种的发生量以下的大小。图3中，用Zb表示的范围。

(c)设定为等离子中产生的臭氧的浓度及氮氧化物的浓度均在活性种的发生量以下的大小。图3中，用Zc表示的范围。

应予说明，上述的(a)或(c)中，可以将投入能量设定为等离子中产生的臭氧因等离子气体温度而分解的大小。

并且，优选，将投入能量设定为等离子中产生的臭氧的浓度在50ppm以下且氮氧化物的浓度在1000ppm以下的大小。

本实施方式中，向第一电极12A与第二电极12B之间反复施加脉冲电压Pv，因此，为了如上所述地设定投入能量，优选如下进行。

即，脉冲电压Pv的波形可以举出矩形(参照图4A)、三角形(参照图4B)等。于是，调整脉冲电压Pv的频率(1/脉冲周期Ta)、脉冲电压Pv的峰值电压Vm、脉冲电压Pv的电压宽度(脉冲宽度W)中的任意一个以上而设定投入能量。在三角形的情况下，作为脉冲宽度W，例如可以举出半值宽度。

优选，将脉冲宽度W调整为50～5000nsec，将峰值电压Vm调整为15～35kV，将脉冲频率(1/Ta)调整为0.5～50kHz而设定投入能量。

由此，本实施方式中，由于向第一电极12A与第二电极12B之间反复施加脉冲电压Pv，所以生成高能量状态的电子，能够在低温下产生等离子。另外，能够调整脉冲电压Pv的脉冲频率(1/Ta)、峰值电压Vm、电压宽度(脉冲宽度W)中的任意一个以上而设定投入能量，因此，容易控制等离子发生部位18(参照图2A)的气体温度(投入能量)。即，能够容易地调整投入能量，以使大气中产生的等离子(大气等离子)中的臭氧在气体温度下被分解，且到达并维持在几乎不产生氮氧化物的气体温度区域。结果，几乎不会对使用者造成影响，并且，能够产生较多的高能量状态的电子，因此，能够产生较多的例如对杀菌有效的具有高能量的活性种。另外，能够得到与投入能量成比例的量的活性种。

接下来，对本实施方式所涉及的杀菌水生成方法进行说明。该杀菌水生成方法利用上述的等离子发生方法。具体而言，如图5所示，电极结构体10配置成：将第一电极12A与第二电极12B之间产生的等离子导入水20中。

并且，首先，将气体(大气)经由电极结构体10而向水20中供给。在该状态下，向第一电极12A与第二电极12B之间反复施加脉冲电压Pv，由此，在第一电极12A与第二电极12B的交叉部分(等离子发生部位18)产生等离子。等离子沿着气流瞬时进入水20中，在水20中生成内包有等离子的气泡。即，等离子溶解在水20中。

这种情况下，由于利用上述的等离子发生方法，所以，可以将与投入能量成比例的量的活性种用作杀菌作用物质，能够生成杀菌效果高的杀菌水。作为水20，可以使用自来水。

并且，几乎不包含臭氧，因此，几乎不会发生金属腐蚀及树脂劣化，能够几乎不危害使用环境及构成物质等地进行杀菌。

【实施例】

以下，对第一实施例～第五实施例进行说明，但是，在这之前，参照图6～图9，对这些实施例中使用的实验装置50进行说明。

[实验装置50]

如图6所示，实验装置50具有：等离子处理装置52、热板54、以及排出气体计量部56。

排出气体计量部56具有对排出气体中的臭氧进行计量的臭氧计量器58和对排出气体中的氮氧化物(以下记为NOx)进行计量的NOx计量器60。作为臭氧计量器58，使用荏原实业株式会社制的臭氧监测仪EG－700EIII，作为NOx计量器60，使用岛津制作所制的NOA－7000。

在作为加热保温机构的热板54载置有待杀菌或灭菌处理的处理对象物62。热板54将例如处理对象物62的温度保持在比室温高的温度。可以使用加热器代替热板54。

等离子处理装置52具有：产生高电压脉冲的脉冲电源64、通过由脉冲电源64施加高电压脉冲而产生等离子的反应器66、设置在与该反应器66具有间隔的热板54上的处理部68、以及将反应器66和处理部68连接在一起的筒状的管70。

管70设置于反应器66与处理部68之间，以使在反应器66中通过的流体(包含活性种的流体)中不会混入空气。管70和处理部68可以通过树脂(例如亚克力)而制作成一体，也可以分别另行制作而将管70和处理部68之间结合在一起。

处理部68具有下表面开口的例如圆顶状，并以覆盖载放于热板54的处理对象物62的方式设置在热板54上。在处理部68的侧面设置有排气孔72。从处理部68的排气孔72至臭氧计量器58及NOx计量器60配置有导管74。导管74从中途被分为两股，其中的第一导管74a连接于臭氧计量器58，第二导管74b连接于NOx计量器60。

(反应器66)

反应器66具有第一电极12A及第二电极12B(参照图7A及图7B)，且具有：基于由脉冲电源64供给高电压脉冲而使第一电极12A与第二电极12B之间发生放电的放电电极部76和用于使从外部供给的空气流向放电电极部76的整流部78。

如图7A所示，放电电极部76具有：沿着第一方向(y方向)延伸且在与第一方向正交的第二方向(x方向)上排列的6根第一电极12A、沿着第二方向延伸且在第一方向上排列的6根第二电极12B、以及以规定的位置关系保持这些第一电极12A及第二电极12B的外壳80。在外壳80的中央具有圆形的贯通孔82，第一电极12A及第二电极12B通过该贯通孔82而暴露出来。该贯通孔82的直径Da(参照图7B)为30mm。

如图7B所示，第一电极12A及第二电极12B分别具有棒状的导体14和被覆导体14的陶瓷16。第一电极12A及第二电极12B的直径Db为1mm。第一电极12A的间隔d1以及第二电极12B的间隔d2分别为2mm(参照图7A)。第一电极12A与第二电极12B之间的间隙g为4mm(参照图7B)。

因此，可以通过外壳80的贯通孔82的开口面积乘以第一电极12A与第二电极12B之间的间隙g(＝0.4cm)而求出放电电极部76中的进行放电的部分的体积、即、放电体积。该例中，放电体积为1.5×1.5×π×0.4＝2.83cm³。

(脉冲电源64)

如图8所示，脉冲电源64具有：向上述的第一电极12A与第二电极12B之间(参照图6)施加脉冲电压Pv的脉冲发生部84和以使第一电极12A与第二电极12B之间发生放电的方式控制脉冲发生部84的脉冲控制部86。

脉冲发生部84具有脉冲发生电路88和磁脉冲压缩电路90。脉冲发生电路88具有：直流电源92、蓄积感应能量的变压器94、对向变压器94的一次绕组96供给直流电的路径98进行开关的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)100以及SI晶闸管102。另外，该脉冲发生电路88具有：与向SI晶闸管102的门极赋予偏置的路径104相连接的电阻106和与电阻106并联且抑制电流向SI晶闸管102的门极流入并容许电流从SI晶闸管102的门极流出的二极管108。

磁脉冲压缩电路90具有：将向变压器94的二次绕组110流动的输出电流限制为一个方向的二极管112、包含与二极管112串联的可饱和电抗器114的复位电路116、在复位电路116的前段与二次绕组110并联的电容器118、以及在复位电路116的后段与二次绕组110并联的电阻120。在二次侧的输出端子间连接有放电电极部76。

另一方面，脉冲控制部86具有驱动MOSFET100的驱动电路122。

SI晶闸管102及MOSFET100串联插入于供给路径98，以使在接通时关闭供给路径98，在切断时打开供给路径98。一次绕组96的一端124a与直流电源92的正极连接，SI晶闸管102的阳极与一次绕组96的另一端124b连接，SI晶闸管102的阴极与MOSFET100的漏极连接，MOSFET100的源极与直流电源92的负极连接。SI晶闸管102的门极利用偏置赋予路径104经由二极管108与电阻106的并联电路而与一次绕组96的一端124a连接。二极管108的阴极与一次绕组96的一端124a连接，二极管108的阳极与SI晶闸管102的门极连接。

并且，当开始从驱动电路122向MOSFET100输入接通信号、MOSFET100接通时，SI晶闸管102的门极正偏置，SI晶闸管102也接通。由此，供给路径98关闭。当供给路径98关闭时，开始向一次绕组96供给直流电，开始在变压器94中蓄积感应能量。

当从驱动电路122向MOSFET100输入接通信号结束、MOSFET100切断时，SI晶闸管102的门极利用一次绕组96中产生的感应电动势而发生负偏置，SI晶闸管102也高速切断。由此，供给路径98高速打开。当供给路径98高速打开时，二次绕组110中因相互感应而产生感应电动势，从二次绕组110向第一电极12A与第二电极12B之间输出开始时的电压V的时间上升率dV/dt明显较大的脉冲电压Pv。

例如，饭田克二、佐久间健：“SIサイリスタによる極短パルス発生回路(IES回路)[利用SI晶闸管得到的极短脉冲发生电路(IES电路)]”、SI设备研讨会演讲论文集(2002)中记载有脉冲电源64的更详细的动作原理。

并且，可以通过使磁脉冲压缩电路90的可饱和电抗器114的电感、电容器118的电容值、电阻120的电阻值发生变化而调整脉冲电压Pv的脉冲宽度。可以通过使SI晶闸管102的断路电流值发生变化而调整脉冲电压Pv的峰值电压。可以通过使驱动电路122的开关频率发生变化而调整脉冲电压Pv的脉冲频率。

应予说明，图9中给出由脉冲电源64生成的电压波形(脉冲电压Pv的波形)及电流波形。该图9中，给出脉冲电压Pv的峰值电压为14kV、脉冲宽度为500nsec时的脉冲电压Pv的波形。

[第一实施例](脉冲宽度)

＜实验方法＞

在处理部68没有载放处理对象物62的状态下，向放电电极部76导入空气，在放电电极部76利用放电而产生等离子，将其激发物(活性种)与空气一起导入处理部68。用臭氧计量器58和NOx计量器60分别测定此时产生的臭氧和NOx。

第一实施例中，对于样品1～3，确认调整向第一电极12A与第二电极12B之间施加的脉冲电压Pv的脉冲宽度而使投入能量发生变化时的臭氧浓度和氮氧化物浓度的变化。等离子处理时间为20分钟。

(样品1)

对于样品1，将脉冲宽度调整为50nsec，将峰值电压调整为15kV，将脉冲频率调整为1kHz，从而功率为5W。即，投入能量(功率/放电体积)为1.8W/cm³。

(样品2)

对于样品2，将脉冲宽度调整为500nsec，将峰值电压调整为21kV，将脉冲频率调整为1kHz，从而功率为13W。即，投入能量为4.6W/cm³。

(样品3)

对于样品3，将脉冲宽度调整为5000nsec，将峰值电压调整为35kV，将脉冲频率调整为1kHz，从而功率为24W。即，投入能量为8.5W/cm³。

(评价)

将样品1～3的详细情况及评价结果(臭氧浓度及NOx浓度)示于下表1及图10。

【表1】

由表1及图10可知：为了使臭氧浓度为50ppm以下，NOx浓度为1000ppm以下，优选将投入能量设定为1.8W/cm³～8.5W/cm³。另外，可知：脉冲宽度的优选范围为50～5000nsec。

[第二实施例](存活细菌数)

＜实验方法＞

这次，在处理部68载放有处理对象物62的状态下，向放电电极部76导入空气，在放电电极部76利用放电而产生等离子，将其激发物(活性种)与空气一起吹到处理对象物62上，对处理对象物62进行杀菌或灭菌处理。用臭氧计量器58和NOx计量器60分别测定此时产生的臭氧和NOx，此外，数出处理对象物62中存活的细菌数。

＜存活细菌数的评价＞

作为处理对象物62，使用涂布有细菌数2.4×10⁶CFU的Geobacillusstearothermophilus ATCC7953的不锈钢制生物指示剂(Mesa labs公司制)，按照下述步骤数出菌落。

(a)将5ml的0.1％聚氧乙烯(20)脱水山梨醇单油酸酯(和光纯药工业株式会社制)移到试管中。

(b)在上述的装有0.1％聚氧乙烯(20)脱水山梨醇单油酸酯的试管中各放入1个生物指示剂(经过杀菌或灭菌)，超声波处理3～5分钟后，搅拌5分钟。

(c)加入5ml的精制水，搅拌5分钟，接下来，于95～100℃对试管进行15分钟热震后，立刻于0～4℃进行冷却。

(d)用玻璃棒将2μl的试管内的菌液(试样)涂布于琼脂培养基，在恒温箱中，于55～60℃培养48小时。

(e)数出琼脂培养基上形成的菌落。

(f)基于形成的菌落数和稀释倍率，计算出存活细菌数。

第二实施例中，对于样品4～6，确认调整向第一电极12A与第二电极12B之间施加的脉冲电压Pv的脉冲宽度而使投入能量发生变化时的臭氧浓度和氮氧化物浓度的变化、以及存活细菌数(CFU)的变化。等离子处理时间为20分钟。

(样品4～6)

对于样品4、5及6，将脉冲宽度、峰值电压及脉冲频率调整为与上述的第一实施例的样品1、2及3相同的脉冲宽度、峰值电压及脉冲频率，从而功率为5W、13W及24W。即，投入能量(功率/放电体积)为1.8W/cm³、4.6W/cm³及8.5W/cm³。

(评价)

将样品4～6的详细情况及评价结果(臭氧浓度、NOx浓度及存活细菌数)示于下表2。臭氧浓度及NOx浓度与上述的第一实施例的样品1～3的结果相同。因此，图11中仅给出存活细菌数的结果。

【表2】

由表2及图11可知：为了使存活细菌数为250CFU以下，优选使投入能量为1.8W/cm³～8.5W/cm³。这种情况下，脉冲宽度优选为50～5000nsec的范围。

[第三实施例](峰值电压)

与上述的第一实施例同样地，在处理部68没有载放处理对象物62的状态下进行实验。并且，该第三实施例中，对于样品7～9，确认调整向第一电极12A与第二电极12B之间施加的脉冲电压Pv的峰值电压而使投入能量发生变化时的臭氧浓度和氮氧化物浓度的变化。等离子处理时间为20分钟。

(样品7)

对于样品7，将峰值电压调整为15kV，将脉冲宽度调整为500nsec，将脉冲频率调整为1kHz，从而功率为5W。即，投入能量为1.8W/cm³。

(样品8、9)

对于样品8及9，将峰值电压调整为21kV及35kV，除此以外，与样品7同样地进行，从而功率为13W及24W。即，投入能量为4.6W/cm³及8.5W/cm³。

(评价)

将样品7～9的详细情况及评价结果(臭氧浓度及NOx浓度)示于下表3及图12。

【表3】

由表3及图12可知：为了使臭氧浓度为50ppm以下、NOx浓度为1000ppm以下，优选使峰值电压的范围为15～35kV。

[第四实施例](脉冲频率)

与上述的第一实施例同样地，在处理部68没有载放处理对象物62的状态下进行实验。并且，该第四实施例中，对于样品10～12，确认调整向第一电极12A与第二电极12B之间施加的脉冲电压Pv的脉冲频率而使投入能量发生变化时的臭氧浓度和氮氧化物浓度的变化。等离子处理时间为20分钟。

(样品10)

对于样品10，将脉冲频率调整为0.5kHz，将峰值电压调整为15kV，将脉冲宽度调整为500nsec，从而功率为5W。即，投入能量为1.8W/cm³。

(样品11、12)

对于样品11及12，将脉冲频率调整为1kHz及50kHz，除此以外，与样品10同样地进行，从而功率为13W及24W。即，投入能量为4.6W/cm³及8.5W/cm³。

(评价)

将样品10～12的详细情况及评价结果(臭氧浓度及NOx浓度)示于下表4及图13。

【表4】

由表4及图12可知：为了使臭氧浓度为50ppm以下、NOx浓度为1000ppm以下，优选使脉冲频率的范围为0.5～50kHz。

[第五实施例](杀菌水)

如图14所示，第五实施例的实验装置50a准备出放入有50cc的水20的烧杯126。然后，从第二导管74b拆下NOx计量器60(参照图6)，将第二导管74b的前端部放入烧杯126内的水20中，将来自反应器66的气体(包含由等离子产生的活性种的气体)注入水20中，由此，生成杀菌水128。

与上述的第一实施例同样地，在处理部68没有载放处理对象物62的状态下进行实验。并且，该第五实施例中，对于样品13～15，确认使投入能量发生变化时的来自反应器66的气体中的臭氧浓度和烧杯126内的杀菌水128的硝酸态氮与亚硝酸态氮的浓度的合计值(以下记为硝酸系浓度)的变化。等离子处理时间为20分钟。

(样品13)

对于样品13，将脉冲频率调整为1kHz，将峰值电压调整为20kV，将脉冲宽度调整为500nsec，从而功率为5W。即，投入能量为1.8W/cm³。

(样品14)

对于样品14，将脉冲频率调整为5kHz，将峰值电压调整为21kV，将脉冲宽度调整为500nsec，从而功率为13W。即，投入能量为4.6W/cm³。

(样品15)

对于样品15，将脉冲频率调整为10kHz，将峰值电压调整为22kV，将脉冲宽度调整为500nsec，从而功率为24W。即，投入能量为8.5W/cm³。

(评价)

将样品13～15的详细情况及评价结果(臭氧浓度及硝酸系浓度)示于下表5及图15。

【表5】

由表5及图15可知：为了使臭氧浓度为5ppm以下、硝酸系浓度为80mg/L以下，优选将投入能量设定为1.8W/cm³～8.5W/cm³，更优选为1.8W/cm³～4.6W/cm³。

应予说明，本发明所涉及的等离子发生方法及杀菌水生成方法不限于上述的实施方式，当然可以不脱离本发明的主旨而采用各种构成。

Claims

1.一种等离子发生方法，其是向被供给气体的第一电极(12A)与第二电极(12B)之间施加电压、使所述第一电极(12A)与所述第二电极(12B)之间产生等离子、从而在所述等离子中生成活性种的等离子发生方法，

所述等离子发生方法的特征在于，

向所述第一电极(12A)与所述第二电极(12B)之间反复施加脉冲状的电压(Pv)，

将产生所述等离子所必需的投入能量设定为1.8W/cm³～8.5W/cm³。

2.根据权利要求1所述的等离子发生方法，其特征在于，

所述气体为大气。

3.根据权利要求1或2所述的等离子发生方法，其特征在于，

调整所述脉冲状的电压(Pv)的脉冲宽度(W)、峰值电压(Vm)及脉冲频率(1/Ta)中的任意一个以上，而设定所述投入能量。

4.根据权利要求3所述的等离子发生方法，其特征在于，

将所述脉冲宽度(W)调整为50～5000nsec，将所述峰值电压(Vm)调整为15～35kV，将所述脉冲频率(1/Ta)调整为0.5～50kHz，而设定所述投入能量。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的等离子发生方法，其特征在于，

将所述投入能量设定为所述等离子中的臭氧的浓度为50ppm以下、氮氧化物的浓度为1000ppm以下的大小。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的等离子发生方法，其特征在于，

所述第一电极(12A)和所述第二电极(12B)中的、至少一方电极与陶瓷一体化。

7.一种杀菌水生成方法，其是将使用等离子发生方法产生的等离子供给到水中而生成杀菌水的杀菌水生成方法，该等离子发生方法是向被供给气体的第一电极(12A)与第二电极(12B)之间施加电压、使所述第一电极(12A)与所述第二电极(12B)之间产生等离子、从而在所述等离子中生成活性种的方法，

所述杀菌水生成方法的特征在于，

8.根据权利要求7所述的杀菌水生成方法，其特征在于，

所述杀菌水的主要杀菌作用物质为从所述等离子溶入所述水中的所述活性种。

9.根据权利要求7或8所述的杀菌水生成方法，其特征在于，

对于在所述水中的浓度，臭氧为5ppm以下，硝酸态氮与亚硝酸态氮之和为80mg/L以下。