JP2013152788A - 液中プラズマ発生装置及び液中プラズマ発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属汚染を防止し、高い電気伝導率の液体に対して液中でプラズマを発生させることができる。
【解決手段】本発明の液中プラズマ発生装置は、液体を収容可能な容器２と、容器内部を上方室２１と下方室２２に区画する本体部３１と、上方室と下方室とを連通させる貫通孔３２ａを本体部に形成する貫通孔形成部３２と、を有する絶縁部材３と、上方室に配置される上方電極４と、下方室に配置される下方電極５と、上方電極及び下方電極の電極間に高周波を印加する高周波印加装置６と、を備え、貫通孔の通路断面積は、上方電極及び下方電極の容器内部への各露出面積よりも小さく、高周波印加装置は、液中の前記電極間に高周波を印加し、貫通孔内に気泡を発生させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液中にプラズマを発生させる液中プラズマ発生装置及び液中プラズマ発生方法に関する。

昨今、例えば液中でプラズマを発生させることで有機物を処理する方法など、液中でプラズマを発生させる研究が多く行われている。例えば特開２０００−９３９７２号公報（特許文献１）には、電極にパルス電圧を印加して発生させるパルスストリーマ放電を利用したものが記載されている。また、特開２０１１−２１０４５３号公報（特許文献２）には、略針状の電極に高周波を印加して、電極直上（直近）にプラズマを発生させるものが記載されている。

特開２０００−９３９７２号公報 特開２０１１−２１０４５３号公報

しかしながら、パルスストリーマ放電を用いる方法では、液体の電気伝導率の上昇とともにストリーマが延びなくなり、電気伝導率の高い液体では利用することができない。一般に、不純物を含む水は電気伝導率が高く、このような液体に対応することが求められている。また、電極直上にプラズマを発生させる方法でも、高い電気伝導率（例えば７Ｓ／ｍ以上）の液体中では放電が不安定となっていた。さらに当該方法では、電極直上でプラズマを発生させるため、電極材料までもが析出するおそれがあり、それによる金属汚染が懸念されている。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、金属汚染を防止し、高い電気伝導率の液体に対して液中でプラズマを発生させることができる液中プラズマ発生装置及びその方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、液体を収容可能な容器と、前記容器内部を上方室と下方室に区画する本体部と、前記上方室と前記下方室とを連通させる貫通孔を前記本体部に形成する貫通孔形成部と、を有する絶縁部材と、前記上方室に配置される上方電極と、前記下方室に配置される下方電極と、前記上方電極及び前記下方電極の電極間に高周波を印加する高周波印加装置と、を備え、前記貫通孔の通路断面積は、前記上方電極及び前記下方電極の前記容器内部への各露出面積よりも小さく、前記高周波印加装置は、液中の前記電極間に高周波を印加し、前記貫通孔内に気泡を発生させる液中プラズマ発生装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記貫通孔形成部が、前記本体部に固定された筒状絶縁部材であって、前記本体部から前記上方室側及び前記下方室側の少なくとも一方に突出している。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記高周波印加装置が、前記下方電極に電力を印加し、前記貫通孔形成部が、前記上方室側にのみ突出している。

請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記絶縁部材が、前記本体部の下面側に設けられ、前記貫通孔形成部に近づくほど上方となるように傾斜する傾斜部を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項１において、前記高周波印加装置が、前記下方電極に電力を印加し、前記絶縁部材が、前記本体部の下面側に設けられ、前記貫通孔形成部に近づくほど上方となるように傾斜する傾斜部を有する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項において、前記上方室の液体と前記下方室の液体とを循環させるポンプを備える。

請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記高周波印加装置は、前記下方電極に接続される共振回路を備え、前記ポンプと前記下方室をつなぐ配管は、電気伝導性を有し、前記ポンプ側端部が接地され、コイル形状に形成されている。

請求項８に記載の発明は、請求項７において、前記配管が、前記共振回路のコイルを構成している。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の液中プラズマ発生装置を用いた液中プラズマ発生方法であって、前記高周波印加装置により液中の前記電極間に高周波を印加する高周波印加ステップと、前記貫通孔内に気泡を発生させる気泡発生ステップと、前記貫通孔内にプラズマを発生させるプラズマ発生ステップと、を含む液中プラズマ発生方法である。

請求項１に記載の発明によれば、貫通孔内に気泡を発生させることができるとともに、貫通孔内に電気力線（電場）を集中させることができる。これにより、気泡内に高周波のエネルギーが集中し、液中の貫通孔内にプラズマが発生する。貫通孔内の気泡を絶縁体として作用させるため、高い電気伝導率の液体に対してプラズマを発生させることができる。また、電極付近でプラズマを発生させないため、電極金属による液体の汚染を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、気泡通路が長くなり、貫通孔内に気泡が保持されやすくなる。また、貫通孔形成部を本体部から突出させることで、本体部自身を板厚にするよりも、容器の容積を大きく維持することができる。また、貫通孔形成部の材料を、本体部よりもプラズマに対する耐性が高い材料で形成することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加えて、下方電極付近の電力損失により発生した気泡が上昇して貫通孔内に入ることで、貫通孔内に気泡が発生しやすくなる。

請求項４又は５に記載の発明によれば、下方電極からの電力損失により下方室に発生する気泡を貫通孔に案内することができる。これにより、下方室からも効率良く貫通孔に気泡が供給される。

請求項６に記載の発明によれば、貫通孔周辺に気体が溜まることを防止し、プラズマの爆発的な反応による貫通孔形成部の損傷を防止することができる。

請求項７に記載の発明によれば、接地電極（上方電極）側の液体の電位を液体の移動とともに変化させることができる。これにより、上方室と下方室の電位差に起因する問題の発生を防止することができる。

請求項８に記載の発明によれば、配管と共振回路のコイルとが一体に構成されるため、循環中の液体の電位をより確実に変化させることができる。

請求項９に記載の発明によれば、気泡内に高周波のエネルギーを集中させ、高い電気伝導率の液中において貫通孔内にプラズマを発生させることができる。

第一実施形態の液中プラズマ発生装置の構成を説明するための概念図である。 液中プラズマの発生を説明するための説明図である。 液中プラズマ発生方法を示すフローチャートである。 実施例における実験装置（液中プラズマ発生装置）を示す概念図である。 実施例におけるプラズマ発生時の貫通孔形成部を示す写真である。 実験１における発光スペクトルを示す図である。 実験２における波長と吸光度の関係を示す図である。 実験３における電気伝導率と分解の指標Ｆ_Ｄの関係を示す図である。 第二実施形態の液中プラズマ発生装置の構成を説明するための概念図である。 第二実施形態の変形態様の構成を説明するための概念図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、構成を示す図面は、概念図であり、寸法を正確に表すものではない。

＜第一実施形態＞
第一実施形態の液中プラズマ発生装置１は、図１に示すように、容器２と、絶縁部材３と、上方電極４と、下方電極５と、高周波印加装置６と、を備えている。容器２は、液体（水溶液）を収容可能なものであり、ここでは水槽（反応槽）が用いられている。容器２は、内部に、上側の液体収容空間である上方室２１と、下側の液体収容空間である下方室２２と、を有している。なお、容器２の上方室２１には、容器２内の気体を流入出させるための孔や気体循環手段を設けても良い。

絶縁部材３は、絶縁体で形成されたものであり、本体部３１と、貫通孔形成部３２と、傾斜部３３と、を備えている。本体部３１は、板形状に形成されており、容器２内部の上下方向略中央に配置され、外周縁全周が容器２内周面に当接し、容器２の底面と略平行に固定されている。当該固定は、容器２に対して本体部３１を嵌合・接着等させる方法で行えば良い。このように、本体部３１は、容器２内部を上方室２１と下方室２２とに区画している。本体部３１は、例えば耐熱性に優れたフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等）、アクリル樹脂、又はセラミックス等で形成されている。

貫通孔形成部３２は、筒形状であって、本体部３１の略中央に設けられ、本体部３１に貫通孔３２ａを形成している。貫通孔３２ａは、上方室２１と下方室２２とを連通させている。貫通孔形成部３２は、本体部３１から上方室２１側に突出している。つまり、貫通孔形成部３２の上下方向の幅は、本体部３１略中央における本体部３１の厚さより大きい。

貫通孔形成部３２は、本体部３１と同材料で形成されても良いが、本実施形態では別材料により形成されている。本実施形態では、本体部３１がフッ素樹脂で形成され、貫通孔形成部３２はセラミックスで形成されている。つまり、本実施形態の貫通孔形成部３２は、本体部３１に設けられた孔に固定されたセラミック管（筒状絶縁部材）である。貫通孔形成部３２は、発生させるプラズマに対して溶融・損傷しにくい材料で形成されていることが好ましい。

傾斜部３３は、本体部３１の下面に設けられ、貫通孔形成部３２に近づくほど上方となるように傾斜した部位である。本実施形態の傾斜部３３は、本体部３１の下面全面に設けられている。換言すると、本体部３１の下面は、外周縁から貫通孔形成部３２が位置する略中央に向かうほど上方となるように傾斜している。つまり、本体部３１及び傾斜部３３の上下方向の幅は、略中央に向かうほど小さい。傾斜部３３は、例えば本体部３１の下面を研削等して形成できる。

上方電極４は、円柱形状の導体（例えば銅又はタングステン等）であり、上方室２１に配置されている。上方電極４は、先端面４１が容器２内で下方に露出するように容器２の上蓋に固定されている。つまり、上方電極４は、下方に露出した下方面（先端面４１）を有する。上方電極４は、接地（グランドに接続）されている。上方電極４の先端面４１の面積は、貫通孔３２ａの通路断面積よりも大きい。上方電極４の先端面４１は、容器２に液体を収容した際、液中に配置される。

下方電極５は、円柱形状の導体（例えば銅又はタングステン等）であり、下方室２１に配置されている。下方電極５は、先端面５１が容器２内で上方に露出するように容器２の底部に固定されている。下方電極５の先端面５１は、絶縁部材３を介して、上方電極４の先端面４１に対向している。つまり、下方電極５は、上方に露出した上方面（先端面５１）を有する。下方電極５の先端面５１の面積は、貫通孔３２ａの通路断面積よりも大きい。下方電極５の外周面は、セラミックスからなる被覆部材５Ａで覆われている。下方電極５は、高周波印加装置６に接続されている。下方電極５の先端面５１は、容器２に液体を収容した際、液中に配置される。

高周波印加装置６は、下方電極５に電力を供給し、上方電極４と下方電極５の両電極間に高周波を印加する装置である。具体的には、高周波印加装置６は、高周波電源６１と、整合回路６２と、共振回路６３と、を備えている。高周波電源６１は、整合回路６２及び共振回路６３を介して下方電極５に接続されている。高周波電源６１は、整合回路６２及び共振回路６３を経て下方電極５に電力を印加する。高周波とは、周波数およそ２０ｋＨｚ〜２ＧＨｚの範囲を意味する。高周波印加装置６は、何れも液中に配置された電極４、５（先端面４１、５１）間に高周波を印加することで、液中における貫通孔３２ａ内に気泡を発生させる。つまり、高周波印加装置６は、電極４、５間に高周波を印加する手段であるとともに、液中の貫通孔３２ａ内に気泡を発生させる気泡発生手段でもある。

ここで、液中プラズマ発生装置１の作用効果について説明する。容器２内に液体が収容され、高周波印加装置６により下方電極５に電力が印加されると、図２に示すように、電極４、５間に複数の電気力線（電場）が発生する。電気力線は、下方電極５の先端面５１から上方電極４の先端面４１に向かって延びる。すべての電気力線は、絶縁部材３が存在することから貫通孔３２ａを介して上方電極４に収まる。したがって、電気力線は貫通孔３２ａ内に集中する。

そして、電気力線が集中した貫通孔３２ａ内の電力損失によって、貫通孔３２ａ内の液体が温められ、液体が気化して貫通孔３２ａ内に気泡を形成する（図２（ｂ）参照）。また、電力が印加された下方電極５周囲での電力損失によって、下方室２２内にも気泡が発生する。下方室２２内の気泡は、上昇して貫通孔３２ａを通過する。つまり、高周波印加装置６は、直接的及び間接的（下方室２２から供給）の少なくとも一方で、貫通孔３２ａ内に気泡を発生させる。本実施形態では、絶縁部材３が傾斜部３３を有しているため、下方室２２で発生した気泡を効率良く貫通孔３２ａに供給することができる。さらに、本実施形態では傾斜部３３が本体部３１下面全面に設けられているため、気泡が本体部３１下面に溜まることが防止される。

貫通孔３２ａは、気泡が通過しにくい直径（数ｍｍオーダ）で形成されていることが好ましい。これにより、貫通孔３２ａ内における気泡の上昇が抑制され、貫通孔３２ａ内に気泡が保持されやすくなる。また、本実施形態では貫通孔形成部３２が板状の本体部３１から突出しているため、気泡通路が長く、貫通孔３２ａ内に気泡が保持されやすい。また、本体部３１とは別部材の貫通孔形成部３２を突出させることで、本体部３１を板厚にして気泡通路を長くするよりも、加工製造しやすく、容器２の容積を大きく維持することができる。また、この場合、貫通孔形成部３２に対して、適切な材料を選択して適用しやすくなる。例えば、貫通孔形成部３２の材料に、本体部３１よりもプラズマに対する耐性（例えば耐熱性や耐損傷性）が大きい材料を選択することができる。

図２（ｃ）に示すように、貫通孔３２ａ内に気泡を発生させることで、気泡内を集中した電気力線が通過し、貫通孔３２ａ内にプラズマが発生する。両電極４、５の中心を貫く軸状を考えると、電束密度Ｄは連続である。例えば水中での電場はＤ／ε_{ｗａｔｅｒ}となり、気泡中での電場はＤ／ε_０となる。ε_{ｗａｔｅｒ}≒８０ε_０であるため、気泡中の電場は水中の電場に比べておよそ８０倍大きくなる。このように、貫通孔３２ａの気泡は、絶縁体として作用する。電気力線の集中と気泡の発生により、気泡内に高周波のエネルギーが集中し、液中の貫通孔３２ａ内にプラズマが発生する。

一度プラズマが発生すると、プラズマ自身により気泡が作られるため、連続的にプラズマを発生させることができる。本実施形態によれば、貫通孔３２ａ内の気泡が絶縁体として機能するため、例えば飽和食塩水のような高い電気伝導率をもつ液体であっても、安定的にプラズマを発生・維持することができる。また、液体の電気伝導率が高いほど、下方電極５から貫通孔３２ａ内の気泡までの抵抗が小さくなるため、液体への直接的な損失が減少し、気泡発生後において効果的にプラズマを発生させることができる。また、電極４、５付近でプラズマを発生させないため、電極金属による液体の汚染を防止することができる。

ここで、本実施形態の液中プラズマ発生装置１を用いた液中プラズマ発生方法の流れは以下のようになる。図３に示すように、液中プラズマ発生方法は、高周波印加装置６により液中の電極４、５間に高周波を印加する高周波印加ステップＳ１０１と、貫通孔３２ａ内に気泡を発生させる気泡発生ステップＳ１０２と、貫通孔３２ａ内にプラズマを発生させるプラズマ発生ステップＳ１０３と、を含んでいる。なお、Ｓ１０１前に、容器２に液体を、上方電極４の下方面４１が液中に位置する程度に収容する。高周波印加ステップＳ１０１の後、高周波印加装置６が貫通孔３２ａ内に気泡を発生させ（Ｓ１０２）、気泡発生以後、貫通孔３２ａ内にプラズマが発生する（Ｓ１０３）。

（実施例）
実験で用いた液中プラズマ発生装置１について説明する。上方電極４は、真鍮管（外径２０ｍｍ、内径８ｍｍ）であって、図４に示すように、開口には分光計測用の石英窓Ａが設けられている。また、上方電極４にはレンズＢと光ファイバＣとが取り付けられている。プラズマの発光は、これら器具Ａ、Ｂ、Ｃを介して分光器（図示せず）に送られる。下方電極５は、タングステン丸棒（直径２．８ｍｍ）であって、周囲（側面）をセラミック被覆部材５Ａで覆われている。セラミック被覆部材５Ａは、電極側面からの電力損失を防止している。

絶縁部材３の本体部３１は、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）からなる絶縁板であって、傾斜部３３により、縁部分の厚さ（最大厚さ）が１０ｍｍ、中央部分の厚さ（最小厚さ）が９ｍｍとなっている。貫通孔形成部３２は、セラミック管（外径３．１ｍｍ、内径１．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ）であって、本体部３１中央部に取り付けられている。貫通孔形成部３２は、上方室２１側に１ｍｍ突出している。なお、実験装置における貫通孔形成部３２の取付方法としては、本体部３１中央に直径３ｍｍの穴を開けた後、本体部３２を加熱（およそ１５０℃）し、本体部３２が膨張した際に貫通孔形成部３２を挿入する手法を用いた。ただし、別の固定方法を用いても良い。各電極４、５から貫通孔形成部３２までの距離は、２０ｍｍであった。

容器（反応槽）２は、内径７５ｍｍ、高さ１８０ｍｍの耐熱ガラスで形成されている。実験するにあたり、下方室２２には約４００ｍｌの食塩水を入れ、上方室には約３１０ｍｌの食塩水を入れた。食塩水の濃度は９％で、電気伝導率は１３．２Ｓ／ｍであった。実験前の水温は６０℃であった。高周波印加装置６は、下方電極５に接続されており、電極４、５間に高周波（１３．５６ＭＨｚ）を印加する。

［実験１］
実験１は以下の手順で行った。まず、高周波印加装置６により、下方電極５に小電力（４０Ｗ）を印加し、反射電力が最小となるように整合回路６２を調整した。その後、電力を増加（漸増）していった。供給電力が２００Ｗ程度となったところで、貫通孔３２ａ内に気泡及びプラズマが発生した。２００Ｗを目標となる電力値として設定し、プラズマ発生後は供給電力を１５０Ｗで維持して、プラズマ発生を継続させた。図５（写真）に示すように、貫通孔３２ａ内にプラズマが発生し、貫通孔形成部３２の上端開口から気泡とプラズマが吹き出たことも確認できた。

図６は、上記食塩水において、下方電極５に１３．５６ＭＨｚで１５０Ｗの電力を印加した場合の発光スペクトル（縦軸：発光強度、横軸：波長）を示している。図６に示すように、強いＮａからのＤ線のほか、ＯＨ（〜３０９ｎｍ）やＨ（６５６ｎｍ）の発光が見られた。図６は、プラズマにより水分子が解離し、ＯＨ及びＨが発生していることを示唆している。

［実験２］
実験２は、メチレンブルー（初期濃度５ｍｇ／ｌ）を混ぜた食塩水（塩分濃度９％、電気伝導率１３．２Ｓ／ｍ）を用いた他、実験１と同様の条件・手順で行った。すなわち、有機物分解の実験を行った。プラズマ発生後、供給電力１５０Ｗで維持し、５分間プラズマを維持した。水温は、プラズマ照射により６０℃で維持されていた。図７にプラズマを５分維持した後における波長と吸光度の関係を示す。実験２では、分解の指標Ｆ_ＤをＦ_Ｄ＝Ａ_ＥＸ／Ａ_０として反応を評価した。Ａ_０は、プラズマ照射前の６６４ｎｍ付近のピークの吸光度であり、Ａ_ＥＸは、プラズマ照射後の６６４ｎｍ付近のピークの吸光度である。結果は、下方室２２においてＦ_Ｄ＝０．１５で、上方室２１においてＦ_Ｄ＝０．２６であった。この結果からも、プラズマにより有機物が分解されていることがわかる。

［実験３］
実験３では、液体の電気伝導率を変化させて、電気伝導率に対する分解の指標Ｆ_Ｄの依存性について調べた。図８において、白丸は上方室２１の値であり、黒丸は下方室２２の値である。図８に示すように、両室２１、２２において分解反応が起こったことがわかる。本装置構成では、電気伝導率が１３Ｓ／ｍ付近において、プラズマが最も安定して維持できていたため、Ｆ_Ｄの値が大きくなっている。

このように、本実施形態の液中プラズマ発生装置１では、高い電気伝導率、例えば１．７〜２Ｓ／ｍ以上、さらには７Ｓ／ｍ以上（下方室２２のＦＤも大きくなっている）の液中で好適にプラズマを発生させることができる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の液中プラズマ発生装置１０は、第一実施形態に対して、ポンプ７を設置し、配管８を共振回路６３のコイル６３ａとして機能させたものである。具体的には、図９に示すように、上方室２１に貯水槽７ａの一方開口が接続され、貯水槽７ａの他方開口にポンプ７の一方側が接続され、ポンプ７の他方側に配管８の一端が接続され、配管８の他端が下方室２２に接続されている。ポンプ７は、流量調整可能な送液ポンプである。ポンプ７は、電動式であり、図示しないモータにより駆動される。

配管８は、パイプ状の導体で、外形がコイル形状に形成され、内部に液体を流通させるものである。配管８は、共振回路６３のコンデンサ６３ｂに並列して配置されて、共振回路６３のコイル６３ａとしても機能する。配管８の一端側は、コンデンサ６３ｂ同様、接地されている。配管８は、コンデンサ６３ｂと並列接続されて共振回路６３を構成する。本実施形態の配管８は、金属（例えば銅）で形成されている。

第二実施形態によれば、ポンプ７を駆動することで、上方室２１の液体を、貯水槽７ａ及び配管８を介して下方室２２に送ることができる。つまり、本実施形態では、両室２１、２２間で液体を循環させることができる。これにより、下方室２２の液体を上方室２１に押し上げ、貫通孔３２ａ内の気泡を適切に上方室２１に移動させることができる。貫通孔３２ａ周辺（本体部３１の下面、例えば貫通孔形成部３２下端周囲）に気体が溜まることで、プラズマと水素や酸素とが接触し、爆発的な反応が起こる場合がある。この場合には、貫通孔形成部３２が損傷してしまうおそれがある。本実施形態では、下方室２２の水圧を高めて液体を循環させることで溜まった気体を移動させ、絶縁部材３、特に貫通孔形成部３２の損傷を適切に防止することができる。

また、第二実施形態では、配管８の一部が共振回路６３のコイル６３ａとして機能させ、液体の循環系と高周波印加用の共振回路を一体化させている。配管８の一端部（ポンプ７側の端部）は接地されており、液体が配管８内を流通することで、接地電極（上方電極４）側の液体の電位を液体の移動とともに変化させることができる。なお、ポンプ７への高周波負荷を防止するために、上方電極４から配管８の一端側までは完全に接地されていることが好ましい。

第二実施形態では、上方電極４は、パイプ状になっており、パイプ内を介して上方室２１から貯水槽７ａに液体が送出される。上方電極４は、上方室２１の側面に固定され、下方に露出する面の面積は、貫通孔３２ａの通路断面積よりも大きい。また、下方電極５も、パイプ状になっており、パイプ内を介して配管８から下方室２２に液体が送出される。

＜その他の変形態様＞
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、傾斜部３３は、無くても良く、あるいは本体部３１の下面の一部に形成されていても良い。傾斜部３３は、貫通孔３２ａに気泡を案内する案内部ともいえる。また、貫通孔形成部３２は、本体部３１に複数形成されていても良い。これにより分解効率を高めることが可能となる。この場合、複数の貫通孔３２ａ全体の通路断面積が、各電極４、５の露出面積より小さいことがより好ましい。各電極４、５の露出面積とは、各電極４、５の対向面の露出面積、すなわち上方電極４の下方面（先端面４１）の面積及び下方電極５の上方面（先端面５１）の面積ともいえる。

また、図１０に示すように、第二実施形態において、共振回路６３のコイル６３ａは、配管８とは別体で構成されていても良い。この場合、配管８の他端（出口）と下方室２２との接続位置は、下方電極５の配置位置と異なっている。下方電極５は、筒形状でなくても良い。配管８は、コイル形状であり、一端側が接地され、ポンプ７と下方室２２とを連通させる流路を形成するものである。配管８をコイル形状にすることにより、上方室２１と下方室２２のショートによる不具合発生を抑制することができる。図１０の構成の場合、配管８で形成されるコイルのインダクタンスは、別体である共振回路６３のコイル６３ａのインダクタンスより大きい（例えば１０倍程度）ことが好ましい。なお、配管８の材料は、電気伝導性を有するものであり、金属でも樹脂でも良い。

また、貫通孔形成部３２は、筒状（管状）に限らず、メッシュ状であっても良い。また、下方電極５を接地電極とし、上方電極４に高周波印加装置６を接続させても良い。この場合、貫通孔３２ａ内の電力損失により、貫通孔３２ａ内に気泡を発生させることができる。ただし、印加側の電極の周囲には被覆部材を設けることが好ましい。

また、容器２内の気圧を下げることで気泡が発生しやすくなり、プラズマの発生が容易となる。上方室２１の圧力を、例えばアスピレータのようなポンプ（減圧手段）９により下げ、プラズマ発生・維持に必要な電力を下げることも可能である（図９参照）。このように、本発明の液中プラズマ発生装置は、容器２内の圧力を減圧する減圧手段を備えても良い。また、本発明の液中プラズマ発生方法は、高周波印加ステップ（Ｓ１０１）の前後の少なくとも一方で、容器２内の圧力を減圧する減圧ステップを含んでいても良い。

本発明は、液中有機物処理装置又は処理方法ともいえる。また、本発明は、ナノ材料の酸化・分解処理に用いることができる。また、傾斜部３３がない液中プラズマ発生装置であっても、高い電気伝導率の液中でプラズマを発生させることができる。また、貫通孔形成部３２は、下方室２２側に突出していても良く、あるいは本体部３１から突出していなくても良い。また、貫通孔形成部３２は、本体部３１の一部であっても良い。この場合、本体部３１の材料は、例えばセラミック樹脂のようにプラズマに対して耐性の強いものであるのが好ましい。これらの場合でも、貫通孔３２ａ内に気泡を発生させ、高い電気伝導率の液中でプラズマを発生させることができる。

１、１０：液中プラズマ発生装置、
２：容器、 ２１：上方室、 ２２：下方室、
３：絶縁部材、 ３１：本体部、 ３２：貫通孔形成部、 ３２ａ：貫通孔、
３３：傾斜部、
４：上方電極、 ５：下方電極、
６：高周波印加装置、 ６１：高周波電源、 ６２：整合回路、 ６３：共振回路
７：ポンプ、 ８：配管

Claims (9)

1. 液体を収容可能な容器と、
   前記容器内部を上方室と下方室に区画する本体部と、前記上方室と前記下方室とを連通させる貫通孔を前記本体部に形成する貫通孔形成部と、を有する絶縁部材と、
   前記上方室に配置される上方電極と、
   前記下方室に配置される下方電極と、
   前記上方電極及び前記下方電極の電極間に高周波を印加する高周波印加装置と、
   を備え、
   前記貫通孔の通路断面積は、前記上方電極及び前記下方電極の前記容器内部への各露出面積よりも小さく、
   前記高周波印加装置は、液中の前記電極間に高周波を印加し、前記貫通孔内に気泡を発生させる液中プラズマ発生装置。
2. 前記貫通孔形成部は、前記本体部に固定された筒状絶縁部材であって、前記本体部から前記上方室側及び前記下方室側の少なくとも一方に突出している請求項１に記載の液中プラズマ発生装置。
3. 前記高周波印加装置は、前記下方電極に電力を印加し、
   前記貫通孔形成部は、前記上方室側にのみ突出している請求項２に記載の液中プラズマ発生装置。
4. 前記絶縁部材は、前記本体部の下面側に設けられ、前記貫通孔形成部に近づくほど上方となるように傾斜する傾斜部を有する請求項３に記載の液中プラズマ発生装置。
5. 前記高周波印加装置は、前記下方電極に電力を印加し、
   前記絶縁部材は、前記本体部の下面側に設けられ、前記貫通孔形成部に近づくほど上方となるように傾斜する傾斜部を有する請求項１に記載の液中プラズマ発生装置。
6. 前記上方室の液体と前記下方室の液体とを循環させるポンプを備える請求項１〜５の何れか一項に記載の液中プラズマ発生装置。
7. 前記高周波印加装置は、前記下方電極に接続される共振回路を備え、
   前記ポンプと前記下方室をつなぐ配管は、電気伝導性を有し、前記ポンプ側端部が接地され、コイル形状に形成されている請求項６に記載の液中プラズマ発生装置。
8. 前記配管は、前記共振回路のコイルを構成する請求項７に記載の液中プラズマ発生装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の液中プラズマ発生装置を用いた液中プラズマ発生方法であって、
   前記高周波印加装置により液中の前記電極間に高周波を印加する高周波印加ステップと、
   前記貫通孔内に気泡を発生させる気泡発生ステップと、
   前記貫通孔内にプラズマを発生させるプラズマ発生ステップと、
   を含む液中プラズマ発生方法。