JP2012204249A - プラズマ発生装置及びこれを用いた洗浄浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電発生終了後の気体通路の目詰まりを防止し、目詰まりによる不安定放電現象を防止することのできるプラズマ発生装置を得る。
【解決手段】プラズマ発生装置１は、水を含む液体６を収容する液体収容部３と、気体を収容する気体収容部４と、気体収容部中の気体を液体収容部へ導く気体通路５ａが形成され、液体収容部と気体収容部とを隔てる隔壁部３を有している。また、気体収容部に配設された第１電極１０と、液体収容部中の液体と接触するように配設した第２電極１１とを備えている。更に、気体を気体収容部に供給する気体供給部９と、プラズマ電源部１３と、液体収容部内の液体を排水後に、気体通路に液体が残らないようにする排水促進手段である突起形状部１４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ発生装置及びこれを用いた洗浄浄化装置に関する。

従来より、気泡を含む液中で放電を行うことにより、気泡にラジカル等を発生させ、液体を改質するようにした水中放電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−９４６３号公報

この種の水中放電装置では、放電容器内の液体に気体を導入する必要があるため、容器に小さな孔を空け、その孔を気体通路としている。放電発生終了後に気体通路から液体が排出し切れないままで放置されると、水分が蒸発してカルシウム等の不純物が析出し気体通路が目詰まりを起こし、安定した放電が得られなくなる可能性がある。

そこで、本発明は、放電発生終了後の気体通路の目詰まりを防止し、目詰まりによる不安定放電現象を防止することを目的とする。

本発明のプラズマ発生装置は、水を含む液体を収容する液体収容部と、気体を収容する気体収容部と、前記気体収容部の気体を前記液体収容部へ導く気体通路を有し、前記液体収容部と前記気体収容部とを隔てる隔壁部と、前記気体収容部に配設された第１電極と、前記液体収容部の液体と接触するように配設された第２電極と、前記気体収容部の気体を前記気体通路を介して前記液体収容部へ圧送させる態様で、酸素を含む気体を前記気体収容部に供給する気体供給部と、前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加して前記第１電極と前記第２電極との間に放電を発生させることにより、前記液体収容部の液体内に圧送された気体をプラズマ化するプラズマ電源部と、前記液体収容部内の液体を排水後に、前記気体通路に液体が残らないようにする排水促進手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明のプラズマ発生装置にあっては、前記排水促進手段は、前記液体収容部側における前記気体通路の開口周縁部をその周囲よりも突出させた突起形状部で構成したことを特徴とする。

また、本発明のプラズマ発生装置にあっては、前記気体通路の少なくとも内面又は前記突起形状部を疎水性部材としたことを特徴とする。

また、本発明のプラズマ発生装置にあっては、前記排水促進手段は、前記液体収容部側における前記気体通路の少なくとも開口周縁部を親水性部材として構成したことを特徴とする。

また、本発明のプラズマ発生装置にあっては、前記排水促進手段は、前記気体通路にエアーを吹き付けるエアー吹き付け機構で構成したことを特徴とする。

また、本発明のプラズマ発生装置にあっては、前記排水促進手段は、前記気体通路に振動を加える振動印加機構で構成したことを特徴とする。

また、本発明のプラズマ発生装置にあっては、前記エアー吹き付け機構は、前記気体供給部から前記気体収容部に供給する気体を使用することを特徴とする。

また、本発明のプラズマ発生装置にあっては、前記振動印加機構は、前記気体供給部の振動を使用することを特徴とする。

また、本発明の洗浄浄化装置にあっては、前記プラズマ発生装置を備えることを特徴とする。

本発明のプラズマ発生装置は、液体収容部内の液体を排水後に、気体通路に液体が残らないようにする排水促進手段を有している。この排水促進手段によって、放電発生終了排水後に、気体通路に液体が残らないので、水分が蒸発してカルシウム等の不純物が析出することで、該気体通路の目詰まりが抑制される。その結果、本発明のプラズマ発生装置では、気体通路が不純物で目詰まりしていないことから、安定した放電が得られるようになる。

また、洗浄浄化装置に、上述のプラズマ発生装置を備えさせることで、安定したプラズマ放電が得られ、ラジカルを安定して得ることが可能となり、洗浄効果の高い洗浄浄化装置を得ることができる。

図１は、第１実施形態のプラズマ発生装置を模式的に示す断面図であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は気体通路部分の拡大図、（Ｃ）は気体通路周囲に液体が残った状態の気体通路部分の拡大図である。 図２は、第１実施形態のプラズマ発生装置の動作を説明するための一状態を模式的に示す部分拡大断面図である。 図３は、図２に示す状態の後の状態を模式的に示す部分拡大断面図である。 図４は、第２実施形態のプラズマ発生装置の排水促進手段の別形態を示す気体通路部分の拡大断面図である。 図５は、第２実施形態のプラズマ発生装置の排水促進手段の他の別形態を示す気体通路部分の拡大断面図である。 図６は、第３実施形態のプラズマ発生装置の排水促進手段の更に他の別形態を示す気体通路部分の拡大断面図である。 図７は、第４実施形態のプラズマ発生装置の排水促進手段の更に他の別形態を示す気体通路部分の拡大断面図である。 図８は、第５実施形態のプラズマ発生装置の排水促進手段の更に他の別形態を示す気体通路部分の拡大断面図である。 図９は、第６実施形態のプラズマ発生装置の排水促進手段の更に他の別形態を示す気体通路部分の拡大断面図である。 図１０は、本実施形態のプラズマ発生装置を洗浄浄化装置に適用した例を示す斜視図である。 図１１は、図１０の断面図である。 図１２は、図１１のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態のプラズマ発生装置１は、図１に示すように、ケース部材２を備えている。ケース部材２の形状は、例えば円筒形状または角筒形状等とされるが、その形状には限定されない。ケース部材２の内側には、液体収容部３と気体収容部４を隔てる隔壁部５が設けられている。このケース部材２は、隔壁部５によって内部空間が上下に仕切られ、図１中上方空間を液体収容部３とし、下方空間を気体収容部４としている。液体収容部３には、水を含む液体６が収容される。気体収容部４には、酸素を含む気体が収容される。

隔壁部５は、例えばセラミックス部材等で形成されており、気体収容部４の気体を液体収容部３へ導く気体通路５ａを有している。この気体通路５ａは、気体収容部４から液体収容部３へ気体を送り込むことができる大きさとされている。このため、気体通路５ａは、出来るだけ大きい方が良い。しかし、気体通路５ａの孔が大き過ぎると、液体収容部３に収容された液体６が気体収容部４へと流れ込んでしまう。そこで、気体の液体収容部３への導入と液体収容部３から気体収容部４への液体６の流入を防止することのできる大きさに気体通路５ａを形成することが望ましい。

本実施形態では、気体通路５ａの孔径を約１μｍ〜１０μｍ程度として、液体収容部３に収容された液体６が気体通路５ａから気体収容部４へ漏れ出ることがないようにしている。

ケース部材２の側壁２ａには、気体収容部４と外部との間を連通する気体導入口７が設けられている。この気体導入口７には、配管（気体導入路）８が挿通されている。そして、気体収容部４は、配管８を介してケース部材２の外部に設けられた気体供給部９と接続されている。本実施形態では、少なくとも酸素（Ｏ２）を含む気体が、気体供給部９から気体収容部４内に供給される。気体供給部９から供給された気体は、気体通路５ａから液体収容部３の液体内へ圧送される。

気体収容部４には、第１電極１０が配設されている。この一方、液体収容部３には、液体６と接触するように第２電極１１が配設されている。これら第１電極１０と第２電極１は、互いに隔壁部５を間に挟んで気体収容部４と液体収容部３にそれぞれ配置された構造となっている。また、これら第１電極１０及び第２電極１１は、何れも隔壁部５及びケース部材２と非接触状態で配置されている。また、第１電極１０及び第２電極１１は、何れも略球体とされている。第２電極１１は、液体６と接触するように配置されると共にグランドにアースされている。なお、第１電極１０及び第２電極１１の形状は、略球体に限定されない。

また、第１電極１０及び第２電極１１は、それぞれリード線１２を介してプラズマ電源部１３に電気的に接続されている。プラズマ電源部１３は、第１電極１０と第２電極１１との間に所定の電圧を印加するようになっている。この電圧印加により、第１電極１０と第２電極１１との間には、放電が発生する。そして、この放電によって気体通路５ａより液体収容部３の液体６内に圧送された気体がプラズマ化される。

排水促進手段は、液体収容部３内の液体６を排水後に、気体通路５ａに液体６が残らないようにする。第１実施形態では、排水促進手段として液体収容部３側における気体通路５ａの開口周縁部をその周囲よりも突出させた突起形状部１４で構成している。突起形状部１４は、気体通路５ａの開口周縁部において、液体収容部３の底面となる隔壁部５の一面５ｂから上方へ突出するように円環壁などとされている。気体通路５ａの孔形状が円形でない場合は、突起形状部１４は円環壁ではなく、その孔形状に応じた形状とされる。この突起形状部１４の形状は、特に限定されない。

突起形状部１４の高さＨは、図１（Ｂ）におけるように隔壁部５の一面（液体収容部３の底面）５ｂから所定の高さであることが好ましい。突起形状部１４の高さＨが低すぎると、排水後に気体通路５ａに液体６が残る。そして、乾燥し水分が蒸発してカルシウム等の不純物が析出して、気体通路５ａが目詰まりを起こす。この一方、突起形状部１４の高さＨが高すぎると、プラズマ化された気体が液体収容部３内に拡散し難くなる。なお、プラズマ化は、気体・液体の界面で行われるため、突起形状部１４の高さＨにより拡散し難くなることは無いと考えられる。

液体収容部３内の液体６を排水すると、図１（Ｃ）に示すように、隔壁部５の一面５ｂには、うっすらと液体６が残るが、突起形状部１４によって気体通路５ａの中及びその周縁部には液体６は残らない。この突起形状部１４が無いと、表面張力によって気体通路５ａを覆うようにして液体６が残り、乾燥することで水分が蒸発して析出した不純物が気体通路５ａを詰まらせる。しかし、突起形状部１４が防波堤として機能することで、液体収容部３側の気体通路５ａの中及びその周縁部に液体６が残留しない。その結果、不純物による気体通路５ａの目詰まりが防止される。

次に、上述したプラズマ発生装置１の動作ならびにヒドロキシラジカルの生成方法について説明する。

先ず、気体収容部４の気体を気体通路５ａを介して液体収容部３へ圧送させる態様で、酸素を含む気体を気体収容部４に供給する（気体を供給する工程）。

本実施形態では、空気をベースとして酸素を含有した気体（流量約０．０１Ｌ／ｍｉｎ〜１．０Ｌ／ｍｉｎ（１０ｃｃ／ｍｉｎ〜１０００ｃｃ／ｍｉｎ））が、気体供給部９から配管８を介して気体収容部４に送り込まれる。このとき、気体を送り込む圧力は、約０．００９８ＭＰａ〜〜０．０５ＭＰａ程度とされる。

このように、気体供給部９は、大気中の気体（空気）を供給する機能を備えている。なお、気体の供給流量は、気体供給部９に設けた図示せぬ流量制御部によって制御されている。また、気体供給部９に、大気中の気体だけでなく他の種類の気体（例えば、酸素濃度が異なる気体）を供給できる機能を持たせるようにしてもよい。更には、この気体供給部９に、様々な種類の気体の中から１種類もしくは複数種類の気体を選択的に供給できるように気種制御部を設けてもよい。

そして、気体が気体収容部４に供給されることで、気体収容部４の圧力は、大気圧にこの圧力が加わって約０．１１ＭＰａ〜〜０．０５ＭＰａ程度となり、陽圧状態になる。このように、気体収容部４を陽圧とすることで、気体収容部４から気体通路５ａを経て液体収容部３へ向う気体の流れが形成される。

そして、上述したように酸素を含有した気体を供給することで、図２に示すように、気体通路５ａの液体収容部３側の開口端１５において酸素を含む微細な気泡１６が成長する（気泡を成長させる工程）。

次に、プラズマ電源部１３によって、第１電極１０と第２電極１１との間に所定の電圧が印加される。なお、印加する電圧としては、大気圧の下においてグロー放電を可能にする電圧（パワー：約１０Ｗ〜１００Ｗ程度）が好ましい。このとき、プラズマ電源部１３に電圧制御部を設け、第１電極１０と第２電極１１との間に印加する電圧を制御するようにするのが好ましい。

そして、第１電極１０と第２電極１１に所定の電圧が印加されることで、第１電極１０と第２電極１１との間には、大気圧以上の圧力の気体雰囲気の下で放電が生じる。なお、大気圧のもとでプラズマを生成する技術については、たとえば文献Ａ（岡崎幸子、「大気圧グロー放電プラズマとその応用」、レビュー講演：２０ｔｈ ＪＳＰＦ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ）に報告されている。

そして、この放電によって、液体収容部３の液体６中の気体の領域においてプラズマが生成され、液体６に含まれる水や気体に含まれる酸素によってオゾンやヒドロキシラジカル等が生成される（ヒドロキシラジカルを生成する工程）。

本実施形態では、気泡１６内の気体（液体収容部３の液体６中の気液境界面近傍の気体）に電位差を生じさせてプラズマを生成している。このように、ヒドロキシラジカルが生成され易い気液境界面の近傍に電位差を生じさせることで、より多くのオゾンやヒドロキシラジカル等を生成できるようになる。なお、本実施形態では、気体通路５ａの液体６に臨む開口端１５近傍の気泡１６だけでなく、液体収容部３へ送り出された気泡１６内でもオゾンやヒドロキシラジカル等を生成することができる。

こうして生成されたオゾンやヒドロキシラジカル等は、上述した気泡１６の流れに伴って、液体収容部３へ送り出されることになる。

本実施形態では、液体収容部３内の液体６の流れにより、ヒドロキシラジカル等を含んだ気泡１６を隔壁部５からせん断して液体６中に放出させている（気泡放出工程）。

具体的には、気泡１６が成長する液体収容部３では、液体６が導入されることによって液体６の流れ（図２及び図３の矢印１７参照）が生じている。図３に示すように、矢印１７方向に流れる液体６が、成長する気泡１６に当たると、液体６の流れが気泡１６にせん断力として作用し、気泡１６は開口端１５から液体６中へ解き放たれる。

液体６中に解き放たれた気泡１６は、微細な気泡であるため、大気中に直ぐに放出されることなく液体６の隅々にまで拡散する。そして、拡散した微細な気泡１６の一部は、液体６中に溶解する。このとき、気泡１６に含まれているオゾン等が液体６中に溶解することで、液体６のオゾン濃度は一気に上昇することになる。

また、文献Ｂ（高橋正好、「マイクロバブルとナノバブルによる水環境の改善」、アクアネット、２００４．６）によれば、通常、オゾンや各種のラジカルを含んだ微細な気泡１６はマイナスに帯電していることが多いことが報告されている。そのため、気泡１６の一部は、液体６中に含まれる有機物、油脂物、染料、たんぱく質、細菌等に吸着する。液体６中の有機物等は、液体６に溶解したオゾン或いは各種のラジカルや有機物等に吸着した気泡１６に含まれるオゾンあるいは各種のラジカル等によって分解される。

例えば、ヒドロキシラジカル等は、約１２０ｋｃａｌ／ｍｏｌ程度の比較的大きなエネルギーを有している。このエネルギーは、窒素原子と窒素原子との二重結合（Ｎ＝Ｎ）、炭素原子と炭素原子との二重結合（Ｃ＝Ｃ）或いは炭素原子と窒素原子との二重結合（Ｃ＝Ｎ）等の結合エネルギー（〜１００ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を上回る。そのため、窒素や炭素等の結合からなる有機物等は、このヒドロキシラジカル等によって容易にその結合が切断されて分解されることになる。このような有機物等の分解に寄与するオゾンやヒドロキシラジカル等は、塩素等のような残留性がなく時間とともに消滅するため、環境に配慮した物質でもある。

以上説明したように、第１実施形態のプラズマ発生装置１では、第１電極１０を気体収容部４に配設し、第２電極１１を液体収容部３中の液体６と接触するように配設している。そして、これら第１電極１０と第２電極１１間に放電を発生させている。これにより、液体収容部３の液体６内における気体の領域において、プラズマを生成し、液体６に含まれる水及び気体に含まれる酸素からヒドロキシラジカルを生成するようにしている。

このような構成によれば、液体６の電気抵抗による影響をそれほど受けることなく第１電極１０と第２電極１１との間に放電を生じさせることができる。その結果、気体をより確実にプラズマ化することができ、より安定してオゾンやラジカル等を大量に生成することができるようになる。このプラズマ発生装置１を洗浄浄化装置として使用した場合の液体６には、水に不純物等が含まれるため、液体６の電気抵抗値が大きく変動する。しかし、第１実施形態のプラズマ発生装置１では、前記した理由により液体６の電気抵抗値による影響をそれほど受けないため、放電のばらつきが抑えられ、安定してプラズマを発生させることができる。これにより、ラジカル等を安定的に得ることが可能となる。

また、第１実施形態によれば、液体収容部３内の液体６を排水後、気体通路５ａに液体６が残らないようにする突起形状部１４を有しているので、この突起形状部１４が防波堤となり、気体通路５ａ内及びその周縁部への液体６の残留を防止できる。その結果、液体６が乾燥し水分が蒸発してカルシウム等の不純物が析出し、その不純物が気体通路５ａを詰まらせるのを回避することができる。よって、安定した放電が得られ、気体を確実にプラズマ化することができ、より安定してオゾンやラジカル等を大量に生成することができ、洗浄浄化作用を高めることが可能となる。

また、第１実施形態によれば、気体収容部４に酸素を含む気体を導入することで、気体収容部４を陽圧にし、気体収容部４から気体通路５ａを経て液体収容部３へ向う気体の流れを形成している。そして、この気体の流れに乗って気体通路５ａの液体６に臨む開口端１５において成長する気泡１６内にオゾンやヒドロキシラジカル等が生成されるようにしている。

すなわち、第１実施形態では、気泡１６内の気体（液体収容部３の液体６中の気液境界面近傍の気体）中でオゾンやヒドロキシラジカル等が生成されるようにしている。そして、オゾンやヒドロキシラジカル等を含んだ気体が微細な気泡１６として液体６中に拡散されるようにしている。これにより、オゾンや各種のラジカルを発生させた後、これらが消滅する前に極めて短時間で効率的にそのオゾンや各種のラジカルを液体６中に送り込むことができるようになる。

そして、オゾンや各種のラジカルを含んだ微細な気泡１６が液体６中に拡散することによって、液体６のオゾン濃度が高められ、液体６中に含まれる有機物等に気泡１６が吸着する。これにより、液体６中に溶解したオゾンや吸着した気泡１６に含まれる各種のラジカルによって、有機物や細菌等を効率的に分解することができる。

また、第１実施形態のプラズマ発生装置１では、第２電極１１をアースした状態で第１電極１０と第２電極１１間に電圧を印加するようにしている。そのため、万一、使用者等が誤って液体６や第２電極１１に触れてしまった場合でも、このプラズマ発生装置１の使用者の感電を防止することができる。

また、第１実施形態のプラズマ発生装置１において、プラズマ電源部１３が第１電極１０と第２電極１１間に印加する電圧を制御する電圧制御部を備えていれば、安定して放電を発生させることができる。つまり、液体６の電気抵抗が変動してもそれに応じて電圧を変化させることで、安定した放電が得られるようになる。

また、第１実施形態のプラズマ発生装置１において、気体供給部９が、気体の種類を制御する気種制御部を有していれば、オゾンやヒドロキシラジカル等の生成量等の調整を行うことが可能となる。

また、第１実施形態のプラズマ発生装置１において、気体供給部９が大気中の空気を供給する機能を有していれば、より簡便に気体を供給することができる。

また、第１実施形態のプラズマ発生装置１において、流量制御部により気体の供給流量を制御するようにすれば、より安定的にプラズマを生成することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態のプラズマ発生装置１は、突起形状部１４の形状を、第１実施形態の突起形状部１４とは異なる形状としたものである。第２実施形態のプラズマ発生装置１は、突起形状部１４の形状違い以外は、第１実施形態のプラズマ発生装置１と同じである。そのため、ここでは、第１実施形態と同一構成部品には同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。

図４及び図５は、第２実施形態のプラズマ発生装置１の突起形状部１４を示す。図４の突起形状部１４は、気体通路５ａの外周囲からその中心に行くに従って徐々に高さを高くする山形状をなす突起として形成されている。図５の突起形状部１４は、図４のように急峻な山形状ではなく外周囲からその中心に行くに従ってなだらかに高さを高くする山形状とされている。

これら図４及び図５の突起形状部１４であれば、第１実施形態と同様、この突起形状部１４が防波堤となり、気体通路５ａ内及びその周縁部への液体６の残留を防止することができる。その結果、液体６が乾燥し水分が蒸発してカルシウム等の不純物が析出し、その不純物が気体通路５ａを詰まらせるのを回避することができる。よって、安定した放電が得られ、気体を確実にプラズマ化することができる。そして、より安定してオゾンやラジカル等を大量に生成することができ、洗浄浄化作用を高めることが可能となる。

［第３実施形態］
第３実施形態のプラズマ発生装置１は、第１実施形態の突起形状部１４の少なくとも気体通路５ａの内面又は突起形状部１４を疎水性部材１８としたものである。第３実施形態のプラズマ発生装置１は、気体通路５ａの内面又は突起形状部１４を疎水性部材１８とした以外は、第１実施形態のプラズマ発生装置１と同じである。そのため、ここでは、第１実施形態と同一構成部品には同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。

図６は、第３実施形態のプラズマ発生装置１の突起形状部１４を示す。図６（Ａ）では、突起形状部１４の内面を含む気体通路５ａの内面全体が疎水性部材１８とされている。図６（Ｂ）では、突起形状部１４を含む隔壁部５の全体が疎水性部材１８とされている。疎水性部材１８は、撥水性が高く、表面自由エネルギー（表面張力）の高い物質である。この疎水性部材１８の例としては、撥水性の高い微細構造、例えばコッホ曲線のようなフラクタル構造の表面形状によって実現可能とされる。

疎水性部材１８には、他にも例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン (polytetrafluoroethylene））、フッ素系樹脂、或いはフッ素系水系コーティング材料（フロロテクノロジー社製のフロロサーフ）等からなる。この他、疎水性部材１８は、シリエーテル、アルキルシリル基を有する物質等からなる。また、疎水性部材１８には、飽和フルオロアルキル基（特にトリフルオロメチル基 ＣＦ３−）、アルキルシリル基、フルオロシリル基、長鎖アルキル基等が使用できる。

図６（Ａ）のように突起形状部１４の内面を含む気体通路５ａの内面全体を疎水性部材１８とするには、前記疎水性材料を塗布、ディップコート、スピンコート、めっき、蒸着、スパッタ等で成膜する。図６（Ｂ）の突起形状部１４を含む隔壁部５の全体を疎水性部材１８とするのも同様である。

第３実施形態では、突起形状部１４が防波堤となり、気体通路５ａ内及びその周縁部への液体６の残留を防止することに加えて、例え気体通路５ａ内に液体６が付着してもその疎水性の作用により、気体通路５ａ内に液体６が残らない。従って、液体６が乾燥し水分が蒸発してカルシウム等の不純物が析出しても、不純物が気体通路５ａに詰まるようなことが無い。よって、安定した放電が得られ、気体を確実にプラズマ化することができる。そして、より安定してオゾンやラジカル等を大量に生成することができ、洗浄浄化作用を高めることが可能となる。

［第４実施形態］
第４実施形態のプラズマ発生装置１は、排水促進手段として、液体収容部３側における気体通路５ａの少なくとも開口周縁部を親水性部材１９として構成したものである。第４実施形態のプラズマ発生装置１は、気体通路５ａの少なくとも開口周縁部を親水性部材１９とした以外は、図４の例と同じである。そのため、ここでは、図４と同一構成部品には同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。

図７（Ａ）では、気体通路５ａの外周囲からその中心に行くに従って徐々に高さを高くする山形状をなす突起形状部１４を含めて隔壁部５の一面５ｂ全体を親水性部材１９としている。言い換えれば、気体通路５ａの開口周縁部を含めた隔壁部５の底面全体が親水性部材１９で構成されている。図７（Ｂ）では、隔壁部５を全て親水性部材１９で構成し、気体通路５ａの内面を疎水性部材１８で構成している。

親水性部材１９には、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の親水性材料が使用される。本実施形態では、親水性材料として日本アエロジル株式会社製の親水性フェームド金属酸化物を用いた。親水性部材１９を用いることで、排水後に隔壁部５の底面に僅かに残った液体６が吸収されることになる。

図７（Ａ）の構造では、排水後に隔壁部５の底面（一面５ｂ）にうっすらと液体６が残ろうとするが、底面全体が親水性部材１９であるので、この親水性部材１９にて液体６が吸収される。また、図７（Ｂ）の構造では、同じく隔壁部５全体が親水性部材１９であるから底面の液体６が吸収される。また、気体通路５ａの内面が疎水性部材１８であるので、この気体通路５ａから液体６が弾かれる。従って、第４実施形態によれば、気体通路５ａ内及びその周縁部への液体６の残留を防止することができる。その結果、液体６が乾燥し水分が蒸発してカルシウム等の不純物が析出し、その不純物が気体通路５ａを詰まらせるのを回避することができる。よって、安定した放電が得られ、気体を確実にプラズマ化することができる。そして、より安定してオゾンやラジカル等を大量に生成することができ、洗浄浄化作用を高めることが可能となる。

［第５実施形態］
第５実施形態のプラズマ発生装置１は、排水促進手段を、気体通路５ａにエアーを吹き付けるエアー吹き付け機構で構成したものである。第５実施形態のプラズマ発生装置１は、排水促進手段の構造違い及び突起形状部１４が無いこと以外は、第１実施形態のプラズマ発生装置１と同じである。そのため、ここでは、第１実施形態と同一構成部品には同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。

図８（Ａ）では、エアーを吹き出すブロワー等をエアー吹き付け機構２０とし、液体収容部３の底面に直接エアー２１を吹き付けて、気体通路５ａ内及びその開口周縁部の液体６を水滴６ａとして吹き飛ばす。図８（Ｂ）では、気体収容部４側に設けたブロワー等のエアー吹き付け機構２０から液体収容部３に向けて気体通路５ａにエアー２１を吹き付けて、気体通路５ａ内の液体６を水滴６ａとして吹き飛ばす。

これら図８（Ａ）及び（Ｂ）のエアー吹き付け機構２０でエアーを吹き付ければ、気体通路５ａ内の液体６を水滴６ａとして吹き飛ばすことができ、気体通路５ａ内に液体６を残存させることを防止できる。その結果、液体６が乾燥し水分が蒸発してカルシウム等の不純物が析出し、その不純物が気体通路５ａを詰まらせるのを回避することができる。よって、安定した放電が得られ、気体を確実にプラズマ化することができ、より安定してオゾンやラジカル等を大量に生成することができ、洗浄浄化作用を高めることが可能となる。

［第６実施形態］
第６実施形態のプラズマ発生装置１は、排水促進手段を、気体通路５ａに振動を加える振動印加機構で構成したものである。第６実施形態のプラズマ発生装置１は、排水促進手段の構造違い及び突起形状部１４が無いこと以外は、第１実施形態のプラズマ発生装置１と同じである。そのため、ここでは、第１実施形態と同一構成部品には同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。

図９では、隔壁部５に振動を加える振動印加機構２２とし、この振動印加機構２２で隔壁部５に直接振動を加えて、その振動により気体通路５ａ内及びその開口周縁部の液体６を水滴６ａとして吹き飛ばす。振動印加機構２２としては、従来より一般的な構造が使用でき、特にその構造に限定されない。

図９に示す振動印加機構２２で隔壁部５を振動させれば、気体通路５ａ内の液体６を水滴６ａとして吹き飛ばすことができ、気体通路５ａ内に液体６を残存させることを防止できる。その結果、液体６が乾燥し水分が蒸発してカルシウム等の不純物が析出し、その不純物が気体通路５ａを詰まらせるのを回避することができる。よって、安定した放電が得られ、気体を確実にプラズマ化することができる。そして、より安定してオゾンやラジカル等を大量に生成することができ、洗浄浄化作用を高めることが可能となる。

［第７実施形態］
第７実施形態のプラズマ発生装置１は、第５実施形態のエアー吹き付け機構２０を気体供給部９と兼用させ、また第６実施形態の振動印加機構２２を気体収容部９と兼用させた例である。そのため、第７実施形態では、図１、図８（Ｂ）、図９を代用して説明する。

図８（Ｂ）に示すエアー吹き付け機構２０の代わりに、気体収容部４に気体を吹き込む気体供給部９を使用する。つまり、洗浄後に液体収容部３内の液体６を排水した後も、気体供給部９を動作させて気体を気体収容部４に送り込むことで、気体通路５ａから液体収容部３に向かって気体を吹き出させる。これにより、気体通路５ａ内の液体６が水滴６ａとなって吹き飛ぶ。

図９に示す振動印加機構２２の代わりに、気体収容部４に気体を吹き込む気体供給部９を使用する。つまり、洗浄後に液体収容部３内の液体６を排水した後も、気体供給部９を動作させて、その気体供給部９の動作に伴って生じる振動を、振動伝達部材等によって隔壁部５に伝達させる。この振動により、気体通路５ａ内の液体６が取り除かれる。

第７実施形態によれば、気体通路５ａ内の液体６が取り除かれることにより、液体６が乾燥し水分が蒸発してカルシウム等の不純物が析出し、不純物が気体通路５ａを詰まらせるのを回避することができる。よって、安定した放電が得られ、気体を確実にプラズマ化することができる。そして、より安定してオゾンやラジカル等を大量に生成することができ、洗浄浄化作用を高めることが可能となる。また、第７実施形態によれば、エアー吹き付け機構２０又は振動印加機構２２を気体供給部９と兼用することで、専用部品が不要となり、装置自体の小型化及び低コスト化を図ることができる。

［第８実施形態］
第８実施形態では、本発明のプラズマ発生装置１を用いた小型電機機器の一例について、図１０から図１２を参照して説明する。小型電機機器は、電気かみそり（小形除毛装置）のヘッド部を洗浄する洗浄浄化装置を例示する。

洗浄浄化装置４０は、除毛装置の一種である電気かみそり５０のヘッド部（被洗浄処理対象部）５１を洗浄するものである。

洗浄浄化装置４０は、図１０ないし図１２に示すように、ヘッド部５１を下向きにした電気かみそり５０を挿入するための開口４１ａを有した筐体４１と、開口４１ａを通じて筐体４１内に挿入されたヘッド部５１を受容する受け皿４２とを備えている。

また、洗浄浄化装置４０は、液体６を貯留するタンク４３と、受け皿４２に連通されたオーバーフロー部４４と、タンク４３内の液体６を液体導入口に循環供給するポンプ４５と、を備えている。さらに、液体を濾過するフィルタ４６ａを有したカートリッジ４６と、タンク４３内の気密状態を制御するための開閉弁４７と、液体６を循環するための循環経路と、を備えている。

循環経路は、タンク４３に貯留された液体６を受け皿４２に導入する配管（液体導入路）３０と、受け皿４２から排出される液体をカートリッジ４６に導く経路３１（排出路）を有している。また、循環経路は、オーバーフロー部４４から排出される液体６をカートリッジ４６に導く経路３２と、カートリッジ４６から排出された液体６をポンプ４５に導く経路３３とを有している。更に、循環経路は、ポンプ４５から送出される液体６をタンク４３に導く経路３４と、で構成されている。また、タンク４３には、気密経路３５を介して開閉弁４７が接続されている。以下、各構成部品について説明する。

筐体４１は、後部に電気かみそり５０の把持部５２と当接するスタンド部４１ｂを有し、開口４１ａから挿入される電気かみそり５０を受け皿４２に保持する。スタンド部４１ｂの前面には、図１０に示すように、洗浄浄化装置４０に電気かみそり５０が装着されたことを検知する接点部材４１ｃが設けられている。接点部材４１ｃは、把持部５２の背面に設けられた端子５２ａとの接触により電気かみそり５０の装着を検知する。このような検知機能に併せて、電気かみそり５０に、各種制御信号や駆動電力を出力する機能を持たせている。

筐体４１の前部上方には、洗浄後にヘッド部５１を乾燥させるためのファン４８を収容している。筐体４１の前面には、ファン用通気窓４１ｄや、洗浄動作を実行するための動作ボタン４１ｅ、動作状態を表示するランプ４１ｆ等が設けられている。筐体４１の後面側は、タンク４３を着装する着装部となっており、タンク４３の各口４３ａ、４３ｂ、４３ｃと連結される連結口４１ｇ、４１ｈ、４１ｉを有している。連結口４１ｇは、配管３０と繋がっており、連結口４１ｈは経路３４と繋がっており、連結口４１ｉは気密経路３５と繋がっている。

受け皿４２は、ヘッド部５１の形状に沿うような凹形状とされており、底壁部には貫通孔４２ｂが形成されている。そして、プラズマ発生装置１は、この貫通孔４２ｂを介して液体収容部３が受け皿４２の内部空間と連通するようにして、該受け皿４２の底壁部背面側に設けられている。

この例では、液体収容部３が受け皿４２の内部空間と連通するようにプラズマ発生装置１を設け、受け皿４２の内部空間もプラズマ発生装置１の液体収容部３として機能する。なお、受け皿４２に例えば排水溝等を形成することで、液体収容部３の液体６をよりスムーズに経路３１（排出路）から排出できるようにするのが好ましい。

また、受け皿４２の底部壁背面側には、ヒータ４９が設けられている（図１２参照）。このヒータ４９は、ファン４８と連動してヘッド部５１の乾燥を行う。

受け皿４２の前方には、オーバーフロー部４４が設けられている。受け皿４２とオーバーフロー部４４は、一体形成されている。オーバーフロー部４４の入口は、受け皿４２と繋がっており、その出口は経路３２と繋がっている。経路３２は、オーバーフロー部４４の出口から受け皿４２の後部に設けられた中継口４２ａを介してカートリッジ４６に至る。

タンク４３は、吐出口４３ａおよび流入口４３ｂと、気密状態を開放するための通気口４３ｃとを前面に有しており、通気口４３ｃの開閉により吐出口４３ａからの液体吐出が制御されている。タンク４３は、筐体４１の後面側に着脱自在に取り付けられている。そして、タンク４３は、筐体４１への装着状態では、吐出口４３ａが連結口４１ｇに連結され、タンク４３に貯留された液体を配管（液体導入路）３０から受け皿４２に導入できるようになっている。また、流入口４３ｂが、連結口４１ｈに連結されて経路３４によりポンプ４５の送出口４５ａと繋がり、通気口４３ｃが、連結口４１ｉに連結されて気密経路３５により開閉弁４７と繋がることとなる。

カートリッジ４６は、フィルタ４６ａを内部に収容した略箱状体であり、上部に流入口４６ｂを有し、前部に流出口４６ｃを有している。このカートリッジ４６は、筐体４１の下部後方に着脱自在に設けられており、筐体４１への装着状体では、流入口４６ｂが、経路３１（排出路）により排出口４１ｋと繋がっている。また、流入口４６ｂは、経路３２によりオーバーフロー部４４の出口と繋がっている。そして、流出口４６ｃは、経路３３によりポンプ４５の吸入口４５ｂと繋がっている。

次に、洗浄浄化装置４０の動作について説明する。先ず、タンク４３から配管（液体導入路）３０を介して受け皿４２およびプラズマ発生装置１の液体収容部３内に液体６を導入する。

そして、空気をベースとして酸素を含有した所定流量の気体が、気体供給部９から配管８を介して気体収容部４内に送り込まれる。第１実施形態のプラズマ発生装置１を使用した場合には、制御部１４が気体供給部９を制御して、気体通路５ａの圧力を液体収容部３の圧力よりも高圧にする。これらにより、気体収容部４が陽圧状態とされ、その気体収容部４から気体通路５ａを経て液体収容部３へ向う気体の流れが形成される。

次に、第１電極１０と第２電極１１との間に所定の電圧を印加することで、第１電極１０と第２電極１１との間において放電が生じる。この放電によって、液体収容部３の液体６中の気体の領域においてプラズマが生成され、液体６に含まれる水や気体に含まれる酸素によってオゾンやヒドロキシラジカル等が生成される。

そして、生成されたオゾンや各種のラジカルは、上述した気体の流れと共に液体収容部３及び受け皿４２内に貯留された液体中に送り出されることとなる。このとき、成長する気泡１６は、微細化手段によって微細化された気泡１６として開口端１５から液体中へ解き放たれ、液体中に解き放たれた微細な気泡１６は液体の隅々にまで拡散する。すなわち、生成された洗浄液は、ヘッド部５１に供給されることとなる。そして、液体６に溶解したオゾン或いはラジカルや、気泡１６に含まれるオゾンあるいはラジカル等によって、ヘッド部５１に付着した有機物等が分解される。

なお、第８実施形態の洗浄浄化装置４０では、第１実施形態のプラズマ発生装置１を備えさせたが、第２実施形態〜第７実施形態の何れのプラズマ発生装置１を使用しても同様の効果を得ることができる。つまり、本発明のプラズマ発生装置１を使用した洗浄浄化装置４０によれば、気体通路５ａに目詰まりが無く、安定した放電状態を維持してラジカルを安定して得ることができ、高い洗浄効果が得られる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記各実施形態では、気体通路５ａが形成された隔壁部５としてセラミックス部材を例示したが、隔壁部５の材料は、セラミックス部材に限られるものではない。例えば、気体と液体を隔壁するガラス板等のような部材を用い、この部材に写真製版とエッチングを施すことによって微細孔（気体通路５ａ）を形成したものを用いることも可能である。このとき、複数の気体通路５ａを設けるようにしてもよい。

また、本発明の洗浄浄化装置４０は、第８実施形態で示したものに限らず、例えば、電動歯ブラシの洗浄浄化装置や浄水装置、洗剤等が含まれた水を排水前に浄化する装置等にも適用できる。

また、液体収容部３や気体収容部４、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

１ プラズマ発生装置
３ 液体収容部
４ 気体収容部
５ 隔壁部
５ａ 気体通路
６ 液体
９ 気体供給部
１０ 第１電極
１１ 第２電極
１３ プラズマ電源部
１４ 突起形状部
１６ 気泡
１８ 疎水性部材
１９ 親水性部材
２０ エアー吹き付け機構
２２ 振動印加機構
４０…洗浄浄化装置

Claims (9)

1. 水を含む液体を収容する液体収容部と、
   気体を収容する気体収容部と、
   前記気体収容部の気体を前記液体収容部へ導く気体通路を有し、前記液体収容部と前記気体収容部とを隔てる隔壁部と、
   前記気体収容部に配設された第１電極と、
   前記液体収容部の液体と接触するように配設された第２電極と、
   前記気体収容部の気体を前記気体通路を介して前記液体収容部へ圧送させる態様で、酸素を含む気体を前記気体収容部に供給する気体供給部と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加して前記第１電極と前記第２電極との間に放電を発生させることにより、前記液体収容部の液体内に圧送された気体をプラズマ化するプラズマ電源部と、
   前記液体収容部内の液体を排水後に、前記気体通路に液体が残らないようにする排水促進手段と、
   を備えたことを特徴とするプラズマ発生装置。
2. 請求項１に記載のプラズマ発生装置であって、
   前記排水促進手段は、前記液体収容部側における前記気体通路の開口周縁部をその周囲よりも突出させた突起形状部で構成した
   ことを特徴とするプラズマ発生装置。
3. 請求項２に記載のプラズマ発生装置であって、
   前記気体通路の少なくとも内面又は前記突起形状部を疎水性部材とした
   ことを特徴とするプラズマ発生装置。
4. 請求項１又は２に記載のプラズマ発生装置であって、
   前記排水促進手段は、前記液体収容部側における前記気体通路の少なくとも開口周縁部を親水性部材として構成した
   ことを特徴とするプラズマ発生装置。
5. 請求項１に記載のプラズマ発生装置であって、
   前記排水促進手段は、前記気体通路にエアーを吹き付けるエアー吹き付け機構で構成した
   ことを特徴とするプラズマ発生装置。
6. 請求項１に記載のプラズマ発生装置であって、
   前記排水促進手段は、前記気体通路に振動を加える振動印加機構で構成した
   ことを特徴とするプラズマ発生装置。
7. 請求項５に記載のプラズマ発生装置であって、
   前記エアー吹き付け機構は、前記気体供給部から前記気体収容部に供給する気体を使用する
   ことを特徴とするプラズマ発生装置。
8. 請求項６に記載のプラズマ発生装置であって、
   前記振動印加機構は、前記気体供給部の振動を使用する
   ことを特徴とするプラズマ発生装置。
9. 請求項１〜８のうち何れか１項に記載のプラズマ発生装置を備えることを特徴とする洗浄浄化装置。

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