JP2010167347A - 放電装置及び放電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電源の大型化を必要とせずに、設計の自由度が高い、気相および液相の浄化や改質を可能とした放電装置及び放電方法を提供する。
【解決手段】パルス電源１０１と、前記パルス電源１０１の端部に接続された一対の電極１０２、１０３とを有し、前記電極１０２、１０３のうち一方の電極１０２の少なくとも一部の領域が誘電体１０５で覆われてなる放電装置１００であって、前記誘電体１０５と前記他方の電極１０３との間に、前記誘電体１０５に液面が接するように液体（例えば水Ｗ）を介在させ、前記一方の電極１０２が第一の面を、前記他方の電極１０３が第二の面を備えている時、前記第一の面の法線ベクトルと、前記第二の面の法線ベクトルとが少なくとも交差しない部分を有するよう、前記一対の電極１０２，１０３を配置させ、前記一対の電極１０２，１０３間に、パルス電圧を印加させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、設計の自由度が高い、気相および液相の浄化や改質を可能とした放電装置及び放電方法に関する。

従来から、高電圧を電極間に印加して、水中で発生させた放電を利用して水の改質を行う技術が知られている（例えば、特許文献１乃至特許文献２参照）。

特許文献１に記載の水の改質装置は、水溶液中において２個の電極間にパルス電界を発生させて生じる水中放電により水溶液を処理するようになっている。具体的には、少なくとも１個の電極を誘電材料層で被覆し、この装置の作動中誘電材料によって少なくとも１個の電極を水溶液から完全に隔離する。これによって、従来の水中放電装置において許容できる電界強度よりも高い電界強度の使用を可能にし、水の改質を行うようになっている。

特許文献２に記載の水の改質装置は、水中での放電によりこの水を改質するようになっており、その具体的な構成として、放電容器内の水に非接触状態で対向配置された電極に正負反転の非対称な波形を有する交流パルス電圧を印加し、電位反転の際に誘起されて放電容器内に発生する電場により水中放電を行うようになっている。そして、この構成によって水の改質を行うようになっている。

特表２００１−５０７２７４号公報（１０−１１頁、Fig.１） 特開２００１−９４６３号公報（４−５頁、図１）

特許文献１に記載の技術は水中放電の技術であり、印加する電圧をパルス波形の先行する一方の極性の持続時間を水分子の双極子モーメントの応答に合わせて比較的長く、それに続く他方の極性への反転時間を分極磁場の保存のため、比較的短い時間で急峻に変化するような非対称波形にすることが必要である。したがって、原理的には電極の単位面積あたりの水中放電量を効率良く発生させようとすると、電場が均一に存在する必要があり、一対の電極はそれぞれの平面が対向していなければならない。例えば、一対の電極のそれぞれの平面が非対向な場合には、電場が不均一（密な部分と疎な部分が発生する）になり、広範囲に水中放電が発生せず、エネルギーの熱損失が発生する可能性がある。最悪の場合には水中放電が発生しなくなる可能性がある。

また、特許文献２に関しても同様に電極の単位面積あたりの水中放電量を効率良く発生させようとすると、電場が均一に存在する必要がある。そのため、電極に複数の突出部を備え、突出部の面と、もう一方の電極の面が対向するように配置されている。例えば、一対の電極の作用する面が対向配置されていない場合、一対の電極の最短距離の部分でのみ水中放電が発生し、、その他の突出部では電場が不均一なために水中放電が発生しなくなる可能性がある。最悪の場合には全ての点で水中放電が発生しなくなる可能性がある。
すなわち、従来技術では電極の設置位置や形状に制限がかかり、放電装置の大型化や複雑化を必要とするため、製品化する際の汎用性に欠けていた。

本発明の目的は、電源の大型化を必要とせずに、設計の自由度が高い、気相および液相の浄化や改質を可能とした放電装置及び放電方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の放電装置は、
パルス電源と、
前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
前記電極のうち一方の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなる
放電装置であって、
前記誘電体と前記他方の電極との間に、
前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
前記一方の電極が第一の面を、前記他方の電極が第二の面を備えている時、
前記第一の面の法線ベクトルと、前記第二の面の法線ベクトルとが少なくとも交差しない部分を有するよう、
前記一対の電極を配置させ、
前記一対の電極間に、
パルス電圧を印加する
ことを特徴としている。

また、本発明の放電方法は、
パルス電源と、
前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
前記一対の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなる
放電装置であって、
前記誘電体と前記他方の電極との間に、
前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
前記一方の電極が第一の面を、前記他方の電極が第二の面を備えている時、
前記第一の面の法線ベクトルと、前記第二の面の法線ベクトルとが少なくとも交差しない部分を有するよう、
前記一対の電極を配置させ、
前記一対の電極間に、
パルス電圧を印加する
ことを特徴としている。

また、本発明の放電装置の他の態様は、
パルス電源と、
前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
前記一対の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなる
放電装置であって、
前記誘電体と前記他方の電極との間に、
前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
前記一方の電極が第一の面を、前記他方の電極が第二の面を備えている時、
前記第一の面の法線ベクトルと、前記第二の面の法線ベクトルとが少なくとも交差しない部分を有するよう、
前記一対の電極を配置させ、
前記一対の電極間に、
パルス電圧を印加する
ことを特徴としている。

また、本発明の放電方法の他の態様は、
パルス電源と、
前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
前記一対の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなる
放電装置であって、
前記誘電体と前記他方の電極との間に、
前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
前記一方の電極が第一の面を、前記他方の電極が第二の面を備えている時、
前記第一の面の法線ベクトルと、前記第二の面の法線ベクトルとが少なくとも交差しない部分を有するよう、
前記一対の電極を配置させ、
前記一対の電極間に、
パルス電圧を印加する
ことを特徴としている。

このような構成を有することで、装置の大型化を必要とせずに、様々な放電装置の形状や電極の形状・設置位置でも、液体と誘電体（固相）との間の気相で放電を発生させて、気相、液相、又は固相の浄化や改質を可能とした放電装置及び放電方法を提供することができる。
すなわち、本発明によると、電源の大型化を必要とせずに、設計の自由度が高い、気相および液相の浄化や改質を可能とした放電装置及び放電方法を提供することが出来る。

本発明の第１の実施形態に係る放電装置の概略的な構成を示す概念図である。 図１に示した放電装置の作用を説明する概念図である。 図１に示した放電装置の第１変形例を示す図１に対応する概念図である。 図１に示した放電装置の第２変形例を示す図１に対応する側方断面図でる。 本発明の第２の実施形態に係る放電装置の概略的な構成を示す概念図である。 図５に示した放電装置の第１変形例を示す概念図である。 図５に示した放電装置の第２変形例を示す概念図である。 図５に示した放電装置の第３変形例を示す概念図である。 図５に示した放電装置の第４変形例を示す概念図である。 図５に示した放電装置の第５変形例を示す概念図である。 図５に示した放電装置の第６変形例を示す概念図である。 図５に示した放電装置の第７変形例を示す概念図である。 図５に示した放電装置の第８変形例を示す概念図である。

以下、本発明の各実施形態及びその実施例に係る放電装置及び放電方法について図面に基づいて説明する。ここで、図１は、本発明の第１の実施形態に係る放電装置の概略的な構成を示す概念図であり、図２は図１に示した放電装置の作用を説明するための概念図である。なお、これらの図においては、構成の理解の容易化を図るために断面ハッチングを省略している（以下、他の図も同様とする）。

本発明の第１の実施形態に係る放電装置１００は、パルス電源１０１と、パルス電源１０１の各端部に接続された電極１０２と電極１０３の平面を非対向（それぞれの電極において、一方の電極の面の法線ベクトルと、他方の電極の面の法線ベクトルとが交わらない、あるいは重ならないない部分を有すること）に設置し、これら電極１０２，１０３のうち、一方の電極１０２の全表面が誘電体１０５で覆われ、この誘電体１０５と他方の電極１０３との間に一塊の液体として水Ｗが介在している。本実施形態においては、電極１０２の上部と電極１０３の下部とが、非対向となっている。そして、パルス電源１０１を介して各電極１０２，１０３に印加される電圧によって、水Ｗが電極１０３と同電位になり、電極１０２との間に電位差が生じるため、誘電体１０５と水Ｗの水面とが接する部分において誘電体１０５と水Ｗとの間をその周囲の空気Ａを介して放電させるようになっている（図１の点線で示す放電ＡＤ（Atmospheric discharge）参照）。なお、パルス電源１０１には、高圧パルス電源が用いられている。

このように、電極１０３，誘電体,１０５の間に一塊の水Wが介在していれば、電極は非対向に配置できることにより、本装置を他の装置に組み込む場合において、形状の自由度が高い。

ここで、本発明で使用する形状に関する語句の説明を行なう。
（電極が非対向）
それぞれの電極において、一方の電極の面の法線ベクトルと、他方の電極の面の法線ベクトルとが交わらない、あるいは重ならないない部分を有することを、電極が非対向であるとする。
（電極が非平行）
それぞれの電極が平面を有している場合は、それぞれの平面を無限遠に広げた場合に一部でも平面同士が交わる部分があることを、電極が非平行であるとする。ただし、それぞれの電極が平面を成し、それらが同一平面上に存在している場合は、それぞれの電極は平行であるとする。

水Ｗは純水に限らず、水道水、汚水等どのような水でも良い。また、水以外の液体でも良い。空気Ａも同様に、純空気に限らず、臭気物質や汚染物質、水蒸気を含んだ空気でも良く、また、空気以外の気体でも良い。なお、図１及び図２は本発明の本質的構成を示す概念図であるため、一方の円弧上の電極１０２を覆う誘電体１０５と他方の板状の電極１０３との間に一塊の水Ｗを図示するように介在させる具体的手段については示していないが、これを具体化した態様については第１の実施形態の後述する変形例で明らかにする。

続いて、このような構成を有する放電装置１００を用いた放電方法について説明する。この放電方法を実施するに当って、最初に放電装置１００のパルス電源１０１を介して各電極間にパルス電圧を印加する。これによって、一方の電極１０２を覆った誘電体１０５と水Ｗの水面とが接する部分において、図２に示すように、この接する部分の周囲の空気Ａを介して放電が生じる（図２の点線で示す放電ＡＤ参照）。この放電により、例えば気体が空気や酸素の場合、酸素の一部がオゾン（Ｏ_３）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ_２ ⁻）等反応性に富んだ物質（活性種と呼ぶ）になる。また、液体が水の場合、それらの活性種が水と反応したり、或いは水分子が直接放電の作用を受け、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）や過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）等の活性種も生成される。それらの活性種は気相に漂ったり、液相に溶け込んだりして、気相、液相の物質を酸化（分解）や殺菌をし、気相、液相の浄化、改質が可能となると考えられる。特に、誘電体（固相）が放電の作用を直接受けたり、気相や液相で生成した活性種により、付着している物質（例えば汚れ）が除去（浄化）されたり、表面が親水化等の改質をされると考えられる。また、気相や液相に含まれている臭気物質や汚染物質、黴菌が放電の作用を直接受け、他の物質に変化したり、殺菌をし、気相、液相の浄化、改質が行われることもあると考えられる。

また、この放電により、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）や過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）等の活性種を含むミストが生成される（図２の点線で示す放電ＡＤ部の周辺参照）。それらのミストが気相を漂うことにより、気相の黴菌が殺菌される。また、ミストが活性種を含むため、気相の臭気物質も変質されると考えられる。

また、気体が空気の場合、放電により窒素酸化物（ＮＯｘ）が生成し、それらが液（水）に溶け込むことで硝酸（ＨＮＯ_３）になり、水が酸性水になる（水のｐＨが下がる）効果も期待できる。

気相が空気、液相が水以外の場合でも、それらを形成する分子が放電により解離され、反応性に富んだ物質（例えばラジカル）となり、気相、液相の浄化、改質が可能となる。

また、水に浸した電極１０３から放電することはないので、電極表面の腐食や消耗、それに伴う液体への溶解（液体の汚染）を避けることができる。

このように、電極の表面を誘電体で被覆することにより、放電による電極の劣化を防ぐことができ、一対の電極を非対向に設置できるため、形状の自由度が向上する。

また、このように、１つのデバイスで活性種を生成し、ミストとして飛散させることができるため、装置の小型化が可能になり、部品点数が少なくて済むため、メンテナンス性も向上する。
さらに、電極や誘電体の形状が単純で良いため、防汚性及び清掃性が高い。
また、電極の表面を誘電体で被覆するため、放電による電極の劣化が生じず、殺菌ミスト生成能力の劣化が生じない。

続いて、上述した第１の実施形態に係る放電装置１００の第１変形例について説明する。図３は、図１に示した放電装置１００の第１変形例に係る放電装置１１０を概略的に示す概念図である。なお、上述の第１の実施形態に係る放電装置１００と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。また、この変形例に係る放電装置１１０の各構成要素の材質等については、上述の第１の実施形態に係る放電装置１００と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

この第１変形例に係る放電装置１１０は、第１の実施形態に係る放電装置１００とは異なり、一方のの電極１１２が誘電体１１５で全体的に覆われておらず、他方の板状の電極１１３側の面であってその両端部を除く領域のみが誘電体１１５で覆われている。そして、この一方の電極１１２の誘電体１１５と他方の電極１１３との間に水Ｗが介在している。なお、この変形例においても水Ｗを電極間に介在させる具体的手段については図示省略する。

このような一方の電極１１２を全て誘電体１１５で覆わず、液面が接する部分だけを覆う簡単な構成によっても第１の実施形態に係る放電装置１００と同等の作用効果を生じる。

具体的には、高圧パルス電源からなるパルス電源１１１を介して放電装置１１０の各電極１１２，１１３にパルス電圧を印加することで、一方の電極１１２の一部を覆う誘電体１１５と水Ｗの水面とが接する部分において誘電体１１５との水Ｗとの間に空気Ａを介して放電を生じさせ（図３における点線で示す放電ＡＤ参照）、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。

続いて、本発明の第１の実施形態の第２変形例について説明する。図４は図１に示した放電装置１００の第２変形例に係る放電装置１２０を概略的に示す側方断面図であり、図１に比べてより実際の使用形態に近づけた構成を示している。なお、上述の第１の実施形態及びその第１変形例に係る放電装置１００，１１０と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。

この第２変形例に係る放電装置１２０は、第１の実施形態に係る放電装置１００をより実際の使用態様に適した形で具現化した変形例である。この第２変形例に係る放電装置１２０は、水Ｗが容器１２４内に溜められ、誘電体１２５で覆われた一方の電極１２２の一部と、誘電体で周囲が覆われていない他方の電極１２３の一部が水Ｗに浸されている。第２変形例に係る放電装置１２０がこのような構成を有していても、上述した第１の実施形態及びその第１の変形例と同等の作用効果を発揮することができる。

具体的には、高圧パルス電源からなるパルス電源１２１を介して各電極１２２，１２３にパルス電圧を印加することで、一方の電極１２２の一部を覆う誘電体１２５と水Ｗの水面とが接する部分において誘電体１２５との水Ｗとの間に空気Ａを介して放電を生じさせる（図４における点線で示す放電ＡＤ参照）。この放電によって、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、このような作用効果に加えて、水面に接した空気Ａに漂っている活性種によって容器１２４の水面から突出した容器内壁１２４ａの酸化や殺菌が行われ、容器内壁１２４ａを浄化や改質することができる。また、水中に溶け込んだ活性種やＨＮＯ_３により水中の容器内壁１２４ｂを酸化や殺菌して、容器内壁１２４ｂも浄化や改質をされることが期待できる。その結果、この変形例による放電装置１２０を用いることで、容器内１２４の水Ｗや空気Ａ、誘電体１２５の改質や浄化を行うだけでなく、容器内壁１２４ａ，１２４ｂの容器内壁の浄化も期待できる。

続いて、本発明の第２の実施形態に係る放電装置について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る放電装置２００の概略的な構成を示す概念図である。なお、上述の実施形態及びその各変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この第２の実施形態に係る放電装置２００は、図１に示した第１の実施形態に係る放電装置１００と基本的構成が共通するが、高圧パルス電源からなるパルス電源２０１の両端に接続された電極２０２，２０３の双方が誘電体２０５，２０６で完全に覆われている点で構成が異なっている。なお、図６は本発明の本質的構成を示す概念図であるため、誘電体２０５と誘電体２０６との間に水Ｗを図示するように介在させる具体的手段については示していないが、これを具体化した態様については第２の実施形態の後述する変形例で明らかにする。

このように電極２０２，２０３をそれぞれ誘電体２０５，２０６で覆うことで、パルス電源２０１の両端に接続された各電極２０２，２０３にパルス電圧を印加すると、水Ｗの電位が電極２０２と２０３の間の電位となり、電極２０２と水Ｗとの間、及び電極２０３と水Ｗとの間に電位差が生じるため、各誘電体２０５，２０６と水Ｗの水面とが接する部分において誘電体２０５，２０６と水Ｗとの間で空気Ａを介して放電を生じさせる（図５の点線で示す放電ＡＤ参照）。

第２の実施形態に係る放電装置２００がこのような構成を有することで、水Ｗと誘電体２０５，２０６との間であって空気Ａを介して生じる放電の箇所をより増やすことができ、短時間の放電によってより多くの活性種を発生させ、それらにより、或いは放電により直接、液相、気相、固相の浄化、改質を行うことができ、より効率良く浄化、改質を進めることができる。

続いて、第２の実施形態の第１変形例に係る放電装置について説明する。図６は、図５に示した放電装置２００の第１変形例に係る放電装置２１０を概略的に示す概念図である。なお、上述の第１及び第２の実施形態並びに第１の実施形態の各種変形例に係る放電装置と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。また、この変形例においても水Ｗを電極間に介在させる具体的手段については図示省略する。

この第１変形例に係る放電装置２１０は、図３に示す第１の実施形態の第１変形例に係る放電装置１１０に対応した構成を有しているが、双方の電極２１２，２１３の一部にそれぞれ誘電体２１５，２１６が密着した状態で備わり、各誘電体間に水Ｗが介在する構成を有することで第１の実施形態の第１変形例１１０と構成が異なっている。この第１変形例に係る放電装置２１０によっても、上述した第２の実施形態に係る放電装置２００と同様に２つの誘電体２１５，２１６と水Ｗの水面とが接する部分で両者間に空気Ａを介してより広い領域で放電（図７の点線で示す放電ＡＤ参照）を生じさせることができるので、液相、気相、固相の浄化、改質をより効率良く進めることができる。

続いて、第２の実施形態の第２変形例に係る放電装置について説明する。図７は、図５に示した放電装置２００の第２変形例に係る放電装置２２０を示す側方断面図であり、図５に比べてより実際の使用形態に近づけた構成を示している。なお、この変形例に係る放電装置２２０は、上述の第１の実施形態の第２変形例に係る放電装置１２０に対応した構成を有しているので、同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。

この第２の実施形態の第２変形例に係る放電装置２２０は、第１の実施形態の第２変形例に係る放電装置１２０とは異なり、双方の電極２２２，２２３が誘電体２２５，２２６で覆われ、この双方の誘電体２２５，２２６の一部がそれぞれ容器２２４に溜まった水Ｗに浸されている。この第２変形例に係る放電装置２２０がこのような構成を有することで、上述の第２の実施形態及びその第１変形例に係る放電装置２００，２１０と同様に、誘電体２２５，２２６と水Ｗの水面とが接する部分で空気Ａを介して生じさせる放電の領域を広めることができ（図７における点線で示す放電ＡＤ参照）、第１の実施形態の第２変形例に係る放電装置１２０に比べて液相、気相、固相の浄化、改質をより効率良く進めることができる。

続いて、第２の実施形態の第３変形例に係る放電装置について説明する。なお、上述の第１、第２実施形態及びその各種変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この第３変形例に係る放電装置２３０は、図８に示すように、高圧電源パルスからなるパルス電源２３１の両端に接続された円弧状電極２３２，２３３が、誘電体からなる円筒状容器２３４の側壁内側に一対の電極の端部を若干離間した位置に密着させて取り付けられ、一対の電極上の誘電体に一塊の水Wが接するように容器２３５内に水Wを介在させる。すなわち、電極２３２，２３３をそれぞれ外方に向ける、すなわち非対向に位置させる。

このように、非対向に設置することで、容器２３５に投げ込む可搬型の装置形状でも、第１の実施形態の第２変形例に係る放電装置１２０と同様に、液相、気相、固相の浄化、改質を行なうことが出来る。

続いて、第２の実施形態の第３変形例のさらなる変形例、第４変形例に係る放電装置２４０について説明する。なお、上述の第１、第２実施形態及びその各種変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。図９に示すように、この第４変形例に係る放電装置２４０は、基本的な構成は第３変形例と同じだが、板状の電極２４２，２４３が誘電体からなる逆三角形の容器２４４の側面内側に取り付けられている。すなわち、一対の電極２４２，２４３をそれぞれ外方に向ける、すなわち非対向に位置させる。

また、第２の実施形態の第３実施例のさらなる変形例、第５変形例に係る放電装置２５０ついて説明する。なお、上述の第１、第２実施形態及びその各種変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。図１０に示すように、この第５変形例に係る放電装置２５０は、基本的な構成は第３変形例と同じだが、板状の電極２５２，２５３が誘電体からなる長方形の容器２５４の側面内側に取り付けられている。すなわち、一対の電極２５２，２５３をそれぞれ外方に向ける、すなわち非対向に位置させる。

第２の実施形態の第４，５変形例からわかるように、容器に投げ込む可搬型の装置形状の場合、電極の作用する面を非対向に設置すれば、その装置は形状を問わない。

続いて、第２の実施形態の第６変形例に係る放電装置２６０について説明する。なお、上述の第１、第２実施形態及びその各種変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。図１１に示すように、この第６変形例に係る放電装置２６０は、高圧パルス電源からなるパルス電源２６１の両端に接続された板状の電極２６２,２６３を誘電体からなるV字型の容器２６４の側壁外側にそれぞれ有しており、一対の電極と接する誘電体に一塊の水Wが接するように容器２６４内に水Wを介在させる。このとき、電極２６３の下端がV字型容器の凸部に接するよう、電極２６３を移動させた形状をしており、一対の電極２６２、２６３が非対向に設置されている。本実施形態においては、電極２６２の上部と電極２６３の下部が非対向となっている。

これにより、一対の電極間に水Wが存在すれば、三角柱の形状として縦置き，横置き，斜め置きに設置しても、また水位が変化しても、液相、気相、固相の浄化や改質を行なうことができる。また、一対の電極が非対向に設置できるので、製造時の電極設置位置の精度を厳密にする必要がない。

続いて、第２実施例の第７変形例に係る放電装置２７０について説明する。なお、上述の第１、第２実施形態及びその各種変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。図１２に示すように、この第７変形例に係る放電装置２７０は、高圧パルス電源からなるパルス電源２７１の両端に接続された板状電極２７２，２７３を誘電体からなるコの字型の容器２７４（開放部を上とする）の外側に有しており、電極２７２，２７３が底部と側壁に設置され、それぞれL字型の電極となっている。さらに、一対の電極と接する誘電体に一塊の水Wが接するように容器２７４内に水Wを介在させる。

これにより、一対の電極間に水Wが存在すれば、水位が変化しても、液相、気相、固相の浄化や改質を行なうことができる。また、一対の電極が非対向に設置できるので、製造時の電極設置位置の精度を厳密にする必要がない。

その他の変形例として、第２実施例の第８変形例に係る放電装置２８０について説明する。なお、上述の第１、第２実施形態及びその各種変形例と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。図１３に示すように、この第８変形例に係る放電装置２８０は高圧パルス電源からなるパルス電源２８１の両端に接続された板状の電極２８２，２８３が電極同士の端部を若干離間した状態で水平に設置した板状の誘電体２８４の裏面に設置されている。さらに、一塊の水Wを一対の電極２８２，２８３の直上で誘電体２８４と水面が接するように介在させる。このとき、電極にパルス電圧を印加すると、水Wの周囲において空気Aを介して放電が生じる（図１３の点線で示す部分）。

これにより、水Wが水滴のような場合でも放電を発生させることができる。また、滴下した水滴の量をミスト化することが出来るため、ミスト生成量の制御にも応用できる。

なお、上述した各実施形態及びその変形例で使用する電極の材料は、導体であれば何れでも良く、例えば金属であれば銅、銀、アルミニウム、チタンやそれらの合金等の何れも使用でき、非金属であっても、使用する液体よりも電気伝導度が低いものであれば、例えば導電性のセラミックスや樹脂等でも使用可能である。

また、上述した各実施形態及びその変形例で使用する誘電体としての材料として、アルミナ等の非導電性のセラミックス、又はガラス、樹脂等の材料を使用しても良い。

誘電体の厚さは、用いる材料やパルス電源の電圧にもよるが、０．１μｍから１０ｍｍが良い。

液体の容器又は流路は全体を誘電体で構成されても良く、或いは容器又は流路の少なくとも一部、即ち液面近傍を誘電体で構成されても良い。

また、上述した各実施形態及びその変形例で使用する、安全面や電極間での放電を防止するために用いる絶縁体の材料としては、樹脂や絶縁性のセラミックス、ガラス等絶縁性を有していればどのような材料でも使用可能である。

また、本発明における液体の種類としては、上述した実施形態では液体として水を用いたが、純水や水道水や汚水等の水の他、有機溶媒や油等、どのような液体を用いても良い。

上述した各実施形態及びその変形例では気体として通常の空気を用いたが、臭気物質等不純物を含んだ空気や、空気に限らず、酸素、窒素、水蒸気、ヘリウム等如何なる気体であっても良い。

また、第２の実施形態の第２変形例、第３変形例の更なる変形例のような特別なアクチュエータを備えることなく、単に一方の電極側の静電容量を他方の電極側の静電容量より小さくしても、一方の電極側においてのみ放電を生じさせることができ、小型のパルス電源を用いた簡単な構成の放電装置とすることが可能となる。この場合の電極と液体との間に生じる電位差の変化のさせ方は、２つのコンデンサを構成する、各電極に対応する誘電体と水Wとの接触面積をそれぞれ異なるようにしたり、各誘電体の誘電率をそれぞれ異なるようにしたり、各誘電体の厚みをそれぞれ異なるようにしたり何れの方法をとることも可能である。

本発明で使用するパルス電圧に関する語句の説明を行う。
（パルス電圧）
ある一定パルス周期をもって変化する電圧であり、その波形は、正弦波、ノコギリ波、矩形波も含む。電圧が正極性もしくは負極性に偏った直流電圧でも良く、電圧が正極性と負極性を行き来する交流電圧であっても良い。また、一定電圧を保持する時間が存在しても良く、パルス上昇時間Ｔ１とパルス下降時間Ｔ２が同じでも、異なっていても良い。
パルス周波数は、電圧や誘電体の材質、厚さにもよるが、５０Ｈｚから１ＭＨｚが良く、好ましくは１００Ｈｚから５００ｋＨｚ、より好ましくは１ｋＨｚから１００ｋＨｚが良い。

（パルス電源）
パルス電圧を発生することができる電源。
（パルス電圧値Ｖｐ−ｐ）
パルス電圧における最大電位と最小電位との電位差である。
電極に印加するパルス電圧値Ｖｐ−ｐは、誘電体の材質、厚さにもよるが、３００Ｖｐ−ｐから３００ｋＶｐ−ｐが良く、好ましくは１ｋＶｐ−ｐから１００ｋＶｐ−ｐ、より好ましくは３ｋＶｐ−ｐから３０ｋＶｐ−ｐが良い。

（パルス上昇時間Ｔ１）
パルス電圧が連続して増加している時間のことを指し、電圧が増加に転ずる変曲点から、極大点までの時間である。
パルス上昇時間Ｔ１は、電圧や誘電体の材質、厚さにもよるが、
３マイクロ秒から１０ミリ秒が良く、
好ましくは、４マイクロ秒から５ミリ秒、
より好ましくは、５マイクロ秒から０．５ミリ秒が良い。

（パルス下降時間Ｔ２）
パルス電圧が連続して減少している時間のことを指し、電圧が減少に転ずる変曲点から次の極小点までの時間である。
パルス下降時間Ｔ２は、電圧や誘電体の材質、厚さにもよるが、
３マイクロ秒から１０ミリ秒が良く、
好ましくは、４マイクロ秒から５ミリ秒、
より好ましくは、５マイクロ秒から０．５ミリ秒が良い。

（パルス周期Ｔ３）
パルス電圧の最大値から次の最大値までの時間である。
（パルス周波数）
パルス周期Ｔ３の逆数である。

本発明は、汚れなどが付着しやすい配管や排水口の内面と液面とが接する部分の浄化や改質、水処理プラントや水処理装置等における浄水処理や排水処理、液体の工業的な製造、脱臭や気体清浄機、気体の工業的な製造等に利用することができる。

１００ 放電装置
１０１ パルス電源
１０２，１０３ 電極
１０５ 誘電体
Ａ 空気
Ｗ 水
ＡＤ 空中放電
Ｔ１ パルス上昇時間
Ｔ２ パルス下降時間
Ｔ３ パルス周期
Ｖｐ−ｐ パルス電圧値

Claims (6)

1. パルス電源と、
   前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
   前記電極のうち一方の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなる
   放電装置であって、
   前記誘電体と前記他方の電極との間に、
   前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
   前記一方の電極が第一の面を、前記他方の電極が第二の面を備えている時、
   前記第一の面の法線ベクトルと、前記第二の面の法線ベクトルとが少なくとも交差しない部分を有するよう、
   前記一対の電極を配置させ、
   前記一対の電極間に、
   パルス電圧を印加する
   ことを特徴とする放電装置。
2. パルス電源と、
   前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
   前記一対の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなる
   放電装置であって、
   前記誘電体と前記他方の電極との間に、
   前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
   前記一方の電極が第一の面を、前記他方の電極が第二の面を備えている時、
   前記第一の面の法線ベクトルと、前記第二の面の法線ベクトルとが少なくとも交差しない部分を有するよう、
   前記一対の電極を配置させ、
   前記一対の電極間に、
   パルス電圧を印加する
   ことを特徴とする放電装置。
3. パルス電源と、
   前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
   前記一対の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなる
   放電装置であって、
   前記誘電体と前記他方の電極との間に、
   前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
   前記一方の電極が第一の面を、前記他方の電極が第二の面を備えている時、
   前記第一の面の法線ベクトルと、前記第二の面の法線ベクトルとが少なくとも交差しない部分を有するよう、
   前記一対の電極を配置させ、
   前記一対の電極間に、
   パルス電圧を印加する
   ことを特徴とする放電方法
4. パルス電源と、
   前記パルス電源の端部に接続された一対の電極とを有し、
   前記一対の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われてなる
   放電装置であって、
   前記誘電体と前記他方の電極との間に、
   前記誘電体に液面が接するように液体を介在させ、
   前記一方の電極が第一の面を、前記他方の電極が第二の面を備えている時、
   前記第一の面の法線ベクトルと、前記第二の面の法線ベクトルとが少なくとも交差しない部分を有するよう、
   前記一対の電極を配置させ、
   前記一対の電極間に、
   パルス電圧を印加する
   ことを特徴とする放電方法。
5. 前記第一の平面と前記第二の平面とが非平行となるよう、
   前記一対の電極を配置させる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の放電装置。
6. 前記第一の平面と前記第二の平面とが非平行となるよう、
   前記一対の電極を配置させる
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の放電方法。

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