JP2016081676A - 流体中プラズマ発生方法及び流体中プラズマ発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】水質改善等において安価且つ簡易にプラズマ処理を行うことのできる流体中プラズマ発生方法及び流体中プラズマ発生装置を提供する。
【解決手段】循環ポンプ装置の駆動によって循環流路における流水の循環が行われる。ノズル装置１９を中空部材２０に挿着した状態において、給水管１１から給水された水は貫通穴３１を経てオリフィス部３２に導入され、オリフィス部３２のオリフィス３３より中空部材２０の縮径部２１側に噴出される。流水が中空部材２０を流通し、電極１２、１３間に高周波高電圧パルスが印加されることにより、流水中の気泡に対してプラズマ放電が発生する。
【選択図】図２
【解決手段】循環ポンプ装置の駆動によって循環流路における流水の循環が行われる。ノズル装置１９を中空部材２０に挿着した状態において、給水管１１から給水された水は貫通穴３１を経てオリフィス部３２に導入され、オリフィス部３２のオリフィス３３より中空部材２０の縮径部２１側に噴出される。流水が中空部材２０を流通し、電極１２、１３間に高周波高電圧パルスが印加されることにより、流水中の気泡に対してプラズマ放電が発生する。
【選択図】図２
Description
本発明は、例えば、水流などの流体中にプラズマを発生させる流体中プラズマ発生方法及び流体中プラズマ発生装置に関する。
例えば、下水道処理や工場排水処理の浄化装置には、微生物による活性汚泥処理法による浄化処理の他に水中放電を利用した排水処理が行われている。特許文献１には、生活排水に高電圧を印加して大腸菌を死滅させる被処理液浄化方法が開示されている。
従来の水中放電型浄化装置の場合、被処理水中に大腸菌群を殺菌する電流を電極対間に流すために該電極対間に非常に高い電位差を生じさせる必要があった。このため、消費電力量が増大して浄化コストが高くなる問題を生じていた。しかも、電流の導通だけであるため、殺菌はできるにしても水質自体を制御可能に改善することは困難であった。
本発明の目的は、例えば、水質改善等において安価且つ簡易にプラズマ処理を行うことのできる流体中プラズマ発生方法及び流体中プラズマ発生装置を提供することである。
本発明の第１の形態は、液状物質を流動させた流体の流路に電極を設け、前記電極により高電圧を前記流体に印加して、前記流体に含有した気体成分によってプラズマ化した気泡を発生させる流体中プラズマ発生方法である。
本発明の第２の形態は、液状物質を流動させた流体の流路に電極を設け、泡沫化手段によって前記流体を泡沫化し、その泡沫化した流体に対して前記電極により高電圧を印加して、該泡沫化した流体中の気泡をプラズマ化する流体中プラズマ発生方法である。
本発明の第３の形態は、前記泡沫化手段は、ノズル出口側にオリフィスを設けたノズル装置により構成され、前記流体を前記ノズル装置内を流通させながら前記オリフィスによって泡沫化する流体中プラズマ発生方法である。
本発明の第４の形態は、前記泡沫化手段は、前記流体を撹拌する流体撹拌装置により構成され、前記流体撹拌装置により撹拌した流体を前記流路に流通させて泡沫化する流体中プラズマ発生方法である。
本発明の第５の形態は、流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させ、該気体の気泡と前記泡沫化による気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、該気体の気泡と前記泡沫化による気泡をプラズマ化する流体中プラズマ発生方法である。
本発明の第６の形態は、液状物質を流動させた流体の流路に電極を設け、流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させ、前記気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、前記気泡をプラズマ化する流体中プラズマ発生方法である。
本発明の第７の形態は、前記気体は、空気、酸素、窒素等の活性気体、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体又はこれら気体の混合気体のいずれかである流体中プラズマ発生方法である。
本発明の第８の形態は、前記液状物質は、市水、川水、池水、蒸留水、イオン交換水、アルコール又は薬剤等を含む液体のいずれかである流体中プラズマ発生方法である。
本発明の第９の形態は、液状物質を流動させた流体の流路に設けた電極と、前記電極により高電圧を前記流体に印加する高電圧印加手段とを有し、前記高電圧を前記流体に印加することにより前記流体に含有した気体成分をプラズマ化した気泡を発生させる流体中プラズマ発生装置である。
本発明の第１０の形態は、液状物質を流動させた流体の流路に設けた電極と、前記流体を泡沫化する泡沫化手段と、泡沫化した流体に前記電極により高電圧を印加する高電圧印加手段とを有し、前記高電圧を泡沫化した流体に印加して、泡沫化した流体中の気泡をプラズマ化する流体中プラズマ発生装置である。
本発明の第１１の形態は、前記泡沫化手段は、ノズル出口側にオリフィスを設けたノズル装置を有し、前記流体を前記ノズル装置内を流通させながら前記オリフィスによって泡沫化する流体中プラズマ発生装置である。
本発明の第１２の形態は、前記泡沫化手段は、前記流体を撹拌する流体撹拌装置を有し、前記流体撹拌装置により撹拌した流体を前記流路に流通させて泡沫化する流体中プラズマ発生装置である。
本発明の第１３の形態は、流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させる気泡発生手段を有し、該気体の気泡と前記泡沫化による気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、該気体の気泡と前記泡沫化による気泡をプラズマ化する流体中プラズマ発生装置である。
本発明の第１４の形態は、液状物質を流動させた流体の流路に設けた電極と、流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させる気泡発生手段とを有し、前記気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、前記気泡をプラズマ化する流体中プラズマ発生装置である。
本発明の第１５の形態は、前記気体は、空気、酸素、窒素等の活性気体、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体又はこれら気体の混合気体のいずれかである流体中プラズマ発生装置である。
本発明の第１６の形態は、前記液状物質は、市水、川水、池水、蒸留水、イオン交換水、アルコール又は薬剤等を含む液体のいずれかである流体中プラズマ発生装置である。
本発明の第１の形態によれば、例えば、水や溶液等の液状物質を流動させた流体の流路に電極を設け、前記電極により高電圧を前記流体に印加して、前記流体に含有した気体成分によってプラズマ化した気泡を発生させるので、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行うことができる。
本発明の第２の形態によれば、例えば、水や溶液等の液状物質を流動させた流体の流路
に電極を設け、泡沫化手段によって前記流体を泡沫化し、その泡沫化した流体に対して前記電極により高電圧を印加して、該泡沫化した流体中の気泡をプラズマ化するので、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行うことができる。
に電極を設け、泡沫化手段によって前記流体を泡沫化し、その泡沫化した流体に対して前記電極により高電圧を印加して、該泡沫化した流体中の気泡をプラズマ化するので、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行うことができる。
本発明の第３の形態によれば、前記泡沫化手段は、ノズル出口側にオリフィスを設けたノズル装置により構成され、前記流体を前記ノズル装置内を流通させながら前記オリフィスによって泡沫化するので、簡単且つ安価な構成により、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行うことができる。
本発明の第４の形態によれば、前記泡沫化手段は、前記流体を撹拌する流体撹拌装置により構成され、前記流体撹拌装置により撹拌した流体を前記流路に流通させて泡沫化するので、簡単且つ安価な構成により、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行うことができる。
前記流体撹拌装置の撹拌部材には、スクリュー、羽根板、螺旋部材、コイル状部材等を使用することができる。
本発明の第５の形態によれば、流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させ、該気体の気泡と前記泡沫化による気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、該気体の気泡と前記泡沫化による気泡をプラズマ化するので、高い含有量の気泡を用いて高効率にプラズマ化処理することができる。
本発明の第６の形態によれば、液状物質を流動させた流体の流路に電極を設け、流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させ、前記気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、前記気泡をプラズマ化するので、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行うことができる。
本発明の第７の形態によれば、前記気体は、空気、酸素、窒素等の活性気体、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体又はこれら気体の混合気体のいずれかであるので、単一種又は複数種の気体種別に応じた種々のプラズマ合成を安価且つ簡易に行うことができる。
上記の本発明に係る流体中プラズマ発生方法は、水質改善に限らず、種々のプラズマ処理に適用することができる。例えば、水等の水酸基を含む液体、あるいはアンモニア水等のアミノ基を含む液体のいずれかからなる溶媒を使用することにより、例えば、水酸基を含む液体を使用してカーボンナノ物質（ＣＮＭ）の表面にＯＨ基を結合可能なラジカルを流体中にプラズマを発生させたり、またアミノ基を含む液体を使用してアミノ基を結合可能なラジカルを発生させたりして、難溶解性粉体であるＣＮＭ材の表面修飾処理の高速化且つ大量処理化を行うことができる。該表面修飾処理は、水に限らず、アルコール、各種有機溶媒、ナトリウム含有液等の溶媒に適用することができる。また、該難溶解性粉体としては、難溶解性を有する炭素由来の微粉末やナノ粒子、炭素被覆をしたセラミック粒子等を使用することができる。
本発明の第８の形態によれば、前記液状物質として、市水、川水、池水、蒸留水、イオン交換水、アルコール又は薬剤等を含む液体のいずれかを用いて、浄水処理、水質改善処理、薬液処理等を安価且つ簡易に行うことができる。
本発明の第９の形態によれば、液状物質を流動させた流体の流路に設けた電極と、前記電極により高電圧を前記流体に印加する高電圧印加手段とを有し、前記高電圧を前記流体に印加することにより前記流体に含有した気体成分をプラズマ化した気泡を発生させるので、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行える流体中プラズマ
発生装置を実現することができる。
発生装置を実現することができる。
本発明の第１０の形態によれば、液状物質を流動させた流体の流路に設けた電極と、前記流体を泡沫化する泡沫化手段と、泡沫化した流体に前記電極により高電圧を印加する高電圧印加手段とを有し、前記高電圧を泡沫化した流体に印加して、泡沫化した流体中の気泡をプラズマ化するので、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行える流体中プラズマ発生装置を実現することができる。
本発明の第１１の形態によれば、前記泡沫化手段は、ノズル出口側にオリフィスを設けたノズル装置を有し、前記流体を前記ノズル装置内を流通させながら前記オリフィスによって泡沫化するので、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行うことのできる流体中プラズマ発生装置を簡単な構造により実現することができる。
本発明の第１２の形態によれば、前記泡沫化手段は、前記流体を撹拌する流体撹拌装置を有し、前記流体撹拌装置により撹拌した流体を前記流路に流通させて泡沫化するので、簡単且つ安価な構成により、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行える流体中プラズマ発生装置を実現することができる。
本発明の第１３の形態によれば、流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させる気泡発生手段を有し、該気体の気泡と前記泡沫化による気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、該気体の気泡と前記泡沫化による気泡をプラズマ化するので、高い含有量の気泡を用いて高効率にプラズマ化処理することのできる流体中プラズマ発生装置を実現することができる。
本発明の第１４の形態によれば、液状物質を流動させた流体の流路に設けた電極と、流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させる気泡発生手段とを有し、前記気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、前記気泡をプラズマ化するので、例えば、水質改善等に好適で、安価且つ簡易にプラズマ処理を行える流体中プラズマ発生装置を実現することができる。
本発明の第１５の形態によれば、前記気体として、空気、酸素、窒素等の活性気体、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体又はこれら気体の混合気体のいずれかを用いて、単一種又は複数種の気体種別に応じた種々のプラズマ合成を行えるプラズマ合成装置を実現することができる。
上記の本発明に係る流体中プラズマ発生装置は、水質改善装置として使用できることに限定されず、種々のプラズマ処理装置に適用することができる。例えば、上述のＣＮＭ材等の表面修飾処理の高速化且つ大量処理化を行える表面修飾処理装置に適用することができる。
本発明の第１６の形態によれば、前記液状物質は、市水、川水、池水、蒸留水、イオン交換水、アルコール又は薬剤等を含む液体のいずれかを用いて、浄水処理、水質改善処理、薬液処理等を安価且つ簡易に行える流体中プラズマ発生装置を実現することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る流水プラズマ処理装置を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施形態に係る流水プラズマ処理装置の概略構成を示す。
本実施形態に係る流水プラズマ処理装置は、流水プラズマ化装置１と、循環ポンプ装置２と、水槽１０を有する。循環ポンプ装置２は取水管５と送水管６を備え、水槽１０内の収容水４を取水管５により取り込んで、送水管６により排出する電動式ポンプ装置である。取水管５の開放端には汲み上げ管７が連結されている。汲み上げ管７の開放端は水槽１０内に配設され、収容水４に浸漬されている。送水管６の一端側には給水弁８を介して延長管９と連結している。延長管９の排水端には給水管１１を介して流水プラズマ化装置１が接続されている。
図２は流水プラズマ化装置１の縦断面構造を示す。
流水プラズマ化装置１は、流水に高電圧を印加するための電極１２、１３を夫々有する電極部材１４、１５と、電極部材１４、１５が取り付けられると共に流路の一部を形成する中空部材２０と、中空部材２０の上部２９に連結されるノズル装置１９を有する。
中空部材２０は全体として円筒形状であり、内径の異なる流路が貫通形成された中空部を有する。中空部材２０は、電気絶縁性に富み、且つ透水性の少ない素材で構成されるのが好ましく、例えば、各種プラスチック材料（例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリル樹脂やＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂）を使用することができる。循環流路を構成する管路部材には腐食低減の観点からＳＵＳ材を使用するのが好ましい。
中空部材２０の上部２９にはノズル装置１９が挿着される凹部１８が形成されている。中空部材２０の中間部には、凹部１８に連通し、内径が縮小された縮径部２１が形成されている。縮径部２１から下方側の下部３０は拡径された貫通穴部２２が形成されている。縮径部２１の内径は１０ｍｍである。
縮径部２１には直径方向に一対のねじ穴１６、１７が貫通形成されている。ねじ穴１６、１７には夫々、電極部材１４、１５が装着されている。電極部材１４、１５は電極保持用ねじ部材により構成されている。電極部材１４はねじ頭部２５とねじ部２７からなるねじ部材により構成されている。ねじ頭部２５及びねじ部２７には中心軸に沿って貫通穴３６が穿設されている。電極部材１５は電極部材１４と同様に、ねじ頭部２６とねじ部２８からなるねじ部材により構成されている。ねじ頭部２６及びねじ部２８には中心軸に沿っ
て貫通穴３７が穿設されている。
て貫通穴３７が穿設されている。
図３の（３Ａ）は電極部材１４、１５の電極構造を示す。
電極部材１４、１５は夫々、通電軸線２３、２４の一端を折曲した棒軸状の電極１２、１３を有する。通電軸線２３、２４及び電極１２、１３は銅や銅合金等の導電性ワイヤで構成されている。軸線材には例えば、軸径１〜５ｍｍの導電性ワイヤを使用することができる。通電軸線に代えてリードフレーム材を使用することができる。電極１２、１３の素材には金、タングステン、モリブデン、アルミニウム、銅、炭素又はこれらの合金、ステンレスなどを使用することができる。
電極１２、１３は（３Ａ）に示すように、夫々、外側に湾曲した形状を有し、電極間の上端距離Ｌ１は３ｍｍ、湾曲高さＬ２は２０ｍｍ、電極対の開放幅Ｌ３は１５ｍｍである形体をなしている。
電極構造は棒軸状の形体に限定されず種々の形体を使用することができる。
図３の（３Ｂ）は別の実施例である電極部材１４、１５の電極構造を示す。電極１２ａ、１３ｂは夫々、上辺部が通電軸線２３、２４の一端に熔着され、該一端より湾曲した湾曲形状の導電性板片である。電極１２ａ、１３ｂは幅Ｌ４の電極面を備えるので、プラズマ放電領域を拡張することができる。
電極１２の中空部材２０への装着は次のようにして行われる。
電極部材１４のねじ部２７は縮径部２１のねじ穴１６にねじ頭部２５を回して螺着される。この螺着したねじ部２７に中空部材２０の中空部分側から、電極１２と反対側の通電軸線２３の開放端を挿入してねじ頭部２５より外側に引き出して図２に示すように、中空部分の内壁側に開いた向きに電極１２がセットされている。
電極１３の中空部材２０への装着も、上記電極１２の場合と同様にして行われる。即ち、電極部材１５のねじ部２８は縮径部２１のねじ穴１７にねじ頭部２６を回して螺着される。この螺着したねじ部２８に中空部材２０の中空部分側から、電極１３と反対側の通電軸線２４の開放端を挿入してねじ頭部２６より外側に引き出して図２に示すように、中空部分の内壁側に開いた向きに電極１３がセットされている。位置調整によって、電極１２、１３間の最短対向間隔（図３の（３Ａ）における上端距離Ｌ１）は３ｍｍにセットされている。電極１２、１３の位置がセットされた状態で、通電軸線２３、２４が夫々、ねじ部材より露出した部分は接着材２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂにより密閉状に封着されている。
プラズマ発生用電極には、図３の（３Ｃ）に示すように、夫々、通電軸線９５、９６を備えた平行電極板９７、９８を使用することができる。なお、本発明に使用する電極間の最短対向間隔は３ｍｍに限定されず、０．５〜５ｍｍにすることができる。
電極部材１４、１５の装着はねじ部２７、２８による螺着構造に限らず、中空部材２０に半径方向に貫通横穴を穿設しておき、通電軸線２３、２４を水平状に保持する保持部材を該貫通横穴に挿着して接着固定したり、ねじ部２７、２８や該保持部材を中空部材２０と一体成形して、中空部材２０の中間部に通電軸線２３、２４を挿着、固定するようにしてもよい。
電極１２、１３の該中空部分でのセット位置は通電軸線２３、２４の引き出し量により
調整することができる。また、ねじ部２７、２８を回動しても電極位置調節は行う場合に、電極１２、１３もねじ込み回動時に一緒に回転する際には電極１２、１３の向きを調節する必要を生ずる。
調整することができる。また、ねじ部２７、２８を回動しても電極位置調節は行う場合に、電極１２、１３もねじ込み回動時に一緒に回転する際には電極１２、１３の向きを調節する必要を生ずる。
ノズル装置１９は上部３４に穿設した貫通穴３１と、貫通穴３１に連通したオリフィス部３２を有する。ノズル装置１９の下部は凹部１８に挿入されて嵌着された状態で、外周の鍔部３５を中空部材２０の上端にねじ止めすることによってノズル装置１９は中空部材２０に固着されている。ノズル装置１９の下部に雄ねじ部を形成し、且つ凹部１８に雌ねじ部を形成して、該下部を凹部１８に螺着してノズル装置１９を中空部材２０に固定するようにしてもよい。ノズル装置１９の上部には給水管１１が外嵌されて、給水管１１が抜けないように締結部材３９により給水管１１の外嵌部分が該上部に固定されている。
図２に示すように、ノズル装置１９を中空部材２０に挿着した状態において、給水管１１から給水された水３８は矢印Ａに示すように、貫通穴３１を経てオリフィス部３２に導入され、矢印Ｂに示すようにオリフィス部３２のオリフィス（小径穴）３３より縮径部２１側に噴出される。オリフィス３３によるキャビテーション（減圧沸騰）現象によって縮径部２１を流れる水流中において、水に含有された気泡Ｃを生成することができる。
図４は流水プラズマ化装置１の電極対周辺の拡大断面を示す。
オリフィス部３２に導入された水はオリフィス３３よりジェット噴流として噴出されると、ジェット噴流ｗは縮径部２１を流通していく。電極部材１４、１５の螺着部分、つまり、ねじ穴１６とねじ部２７の螺合箇所、及び、ねじ穴１７とねじ部２８の螺合箇所には、水漏れはしないが僅かの隙間があるため、ジェット噴流ｗの発生の際には、オリフィス３３と縮径部２１との間の空間が減圧されて、図４の矢印ａで示すように、該隙間を通じて外気の空気が取り込まれて気泡の一部となる。
減圧効果によってプラズマ種としてのエアーを取り込んだ水流は電極１２、１３の間を通過し流水プラズマ化装置１によるプラズマ化処理に供される。図４の破線ｂで示すように、電極１２、１３間の水流域及びその近傍はプラズマ放電の生ずるプラズマ発生領域となる。縮径部２１を通過した水は中空部材２０の下部３０を経て下部３０の開放端より水槽１０に送り出される。下部３０の開放端は水面より上方に位置するが、電極部材１４、１５が水に濡れない範囲で、該開放端を収容水４内に浸るようにしてもよい。
本実施形態に係る流水プラズマ処理装置において、水槽１０内の収容水４は、循環ポンプ装置２によって取水管５及び汲み上げ管７を通じて汲み上げられて、送水管６、延長管９及び給水管１１を通じて給水され、中空部材２０を通過する際に気泡流になって流水プラズマ化装置１によりプラズマ化処理され、該プラズマ化処理された処理水３を再び水槽１０内に戻す循環流路が形成されている。
図５は本実施形態に係る流水プラズマ処理装置の制御装置の概略構成を示す。
流水プラズマ処理装置の制御装置は、ＣＰＵ、流水プラズマ化制御プログラムを記憶するＲＯＭ及びワーキングメモリのＲＡＭからなるマイクロプロセッサにより構成された制御部４０を有する。制御部４０はプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）を用いて構成することができる。制御部４０は、流水プラズマ化制御プログラムの実行により高電圧高周波パルス発生装置を制御する。制御部４０は循環流路における水の循環制御も行う。
高電圧高周波パルス発生装置は、発振器４２の基準周波数に基づき高電圧高周波パルスを発生する高電圧高周波パルス発生回路４１と、ＲＦ電源４３と、ＲＦ電源４３のＲＦ電
圧を高電圧高周波パルス発生回路４１により発生された高周波パルスに重畳する重畳装置４４を有する。重畳装置４４によりＲＦ電源電圧が重畳された高電圧高周波パルスは印加電圧Ｖとして、通電軸線２３、２４を介して電極１２、１３間に印加可能となっている。
圧を高電圧高周波パルス発生回路４１により発生された高周波パルスに重畳する重畳装置４４を有する。重畳装置４４によりＲＦ電源電圧が重畳された高電圧高周波パルスは印加電圧Ｖとして、通電軸線２３、２４を介して電極１２、１３間に印加可能となっている。
本発明においては、プラズマ放電用の印加電力として、上記のＲＦ電源電圧を重畳した高電圧高周波パルスを印加する場合に限定されず、高電圧高周波パルスのみを印加することができる。
制御部４０には起動スイッチ４５による入力信号が入力される。起動スイッチ４５の押下により流水プラズマ化制御プログラムを起動させることができる。また、制御部４０には、各種データの設定入力を行うためのキー入力装置４６が接続されており、キー入力装置４６による設定データは液晶表示装置４７に外部出力されて表示可能になっている。
制御部４０からは、流水プラズマ化制御プログラムの実行内容に応じて、給水弁８の開閉制御信号Ｃｖ１が出力され、また、循環ポンプ装置２の駆動制御信号Ｃｖ２が出力可能になっている。
高電圧高周波パルス発生装置によって発生された合成電圧Ｖは、電極１２、１３間に印加されることにより、オリフィス３３により発生された気泡Ｃに対するプラズマ放電を発生させることができる。特に、合成電圧Ｖによれば、高電圧高周波パルスによってプラズマ放電が起動され、ＲＦ電力によりプラズマ中のラジカルやイオンの誘発を促進して、より効率的に水流プラズマ放電を発生させることが可能になる。プラズマ放電による発生エネルギーを大きくすると、ＮイオンやＨ+だけでなくＯＨ-等のラジカルも発生させることができる。印加電力パワーの調整により流体中プラズマの電離状態を種々の態様に変更することができる。
水流プラズマ放電の発生には、高電圧高周波パルス（合成電圧Ｖ）の周波数を高くし、あるいは立ち上がりを急峻にすることにより、効率的に放電発生を誘引することができる。本実施形態では、プラズマ放電の発生効率を高めるために、以下のパルス発生条件に基づいて高電圧高周波パルス（合成電圧Ｖ）が高電圧高周波パルス発生装置から出力される。
高電圧高周波パルス発生回路４１の高電圧高周波パルスＶａは０．１ｋＶ〜２０ｋＶの範囲のいずれかのピーク間電圧値Ｖｐｐに設定される。高電圧高周波パルスＶａの周波数Ｆは、０．１ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの範囲のいずれかの周波数値に設定される。高電圧高周波パルスＶａのパルス幅Ｗは、０．１μＳ〜１００μＳの範囲のいずれかのパルス幅値に設定される。ＲＦ電源４３のＲＦ電圧Ｖｂは１ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚのいずれかの周波数に基づいて発生させることができる。
上記構成の流水プラズマ処理装置は、水槽１０、循環ポンプ装置２、取水管５、汲み上げ管７、送水管６、延長管９、給水管１１及び中空部材２０により構成された循環流路を通じて、流水のプラズマ化を連続処理する循環式流水プラズマ化処理機能を具備している。
図６は制御部４０による流水プラズマ化処理手順を示す。
本実施形態において、あらかじめ設定した循環時間の間、循環流路を通じての流水の循環と、合成電圧Ｖの印加によるプラズマ化処理が実行可能になっている。 プラズマ化処理の実行に先立ち、起動前処理（ステップＳ８)の一つであるタイマ設定モードにおいて、キー入力装置４６を操作して、プラズマ化処理の実行時間Ｔの入力設定が行われる。起
動前処理(ステップＳ８)においては、高電圧高周波パルスＶａのピーク間電圧値Ｖｐｐ、周波数Ｆ、パルス幅Ｗ及びＲＦ電源４３の周波数の設定が可能になっている。これらの起動前処理の各設定事項の入力により起動条件が満たされる。
動前処理(ステップＳ８)においては、高電圧高周波パルスＶａのピーク間電圧値Ｖｐｐ、周波数Ｆ、パルス幅Ｗ及びＲＦ電源４３の周波数の設定が可能になっている。これらの起動前処理の各設定事項の入力により起動条件が満たされる。
上記起動条件を満たしている場合、起動スイッチ４５のＯＮによりプラズマ化処理制御プログラムが起動される（ステップＳ１)。該起動により、循環ポンプ装置２の駆動が開始されると共に給水弁８が開成される（ステップＳ２、Ｓ３)。ついで、高電圧高周波パルス発生装置による高周波高電圧パルスの発生が開始される（ステップＳ４)。
循環ポンプ装置２の駆動によって循環流路を循環された流水が中空部材２０を通過し、電極１２、１３間に高周波高電圧パルスが印加されることにより、流水中の気泡に対してプラズマ放電が発生して流水のプラズマ化処理が実行される。あらかじめ設定された実行時間Ｔの間、流水循環及びプラズマ化処理は継続実行される（ステップＳ５)。実行時間Ｔの経過により、高周波高電圧パルスの発生が停止されて（ステップＳ６)、プラズマ化処理は停止される。プラズマ化処理の停止によって終了処理（循環ポンプ装置２の駆動停止、給水弁８の閉成）が実行される（ステップＳ７)。プラズマ化処理水は水槽１０から取り出して回収することができる。図１に示すように、給水弁８に代えて電動三方弁を使用して、該電動三方弁により水槽１０側への給水流路と、回収流路Ｐとに切替可能にし、回収流路Ｐを通じて循環ポンプ装置２の駆動によりプラズマ化処理水を自動回収可能にしてもよい。
本実施形態に係る流水プラズマ処理装置によれば、上記の循環式流水プラズマ化処理機能を具備しているので、水の改質処理を円滑且つ高精度に実行することができる。
本実施形態に係る流水プラズマ処理装置を使用した水処理例を以下に説明する。 この水処理例は、農作物等の植物の育成に必要不可欠な窒素成分を水中に取り込んで固定化する窒素固定化に好適な水処理技術の実験例である。
この実験においては、水槽１０にイオン交換水を投入して循環流路を循環させてプラズマ化処理を施し、窒素取り込みによる水質変化を観測した。
本実験に用いた高電圧高周波パルスＶａは１０ｋＶの電源電圧で、ピーク間電圧値Ｖｐｐを２０ｋＶに、また周波数Ｆを６０ｋＨｚに設定して、電極１２、１３間に１ｋＷの電力を印加した。
プラズマ化処理を施した後の処理水の評価は、（ａ）市販のテトラテスト（登録商標）試験紙によるテトラテスト法と、（ｂ）ガスクロマトフィー分析法に基づいて実施した。
流水プラズマ処理装置を駆動してイオン交換水を循環させて連続プラズマ化処理した場合において、開始から１５分、３０分、４５分、６０分、９０分、１１５分を経過したときの処理水をテトラテスト法による評価を行った。テトラテスト法は液体にテトラテスト試験紙を漬したときの変色反応により、亜硝酸塩成分（ＮＯ2）濃度、硝酸塩成分（ＮＯ3）、アンモニア成分（ＮＨ3）濃度、アンモニアイオン成分（ＮＨ4＋）濃度の目視判別を行える簡易水質検査方法である。
テトラテスト法による評価を行った結果、各濃度試験紙による変色反応がプラズマ処理時間の進行に伴って高濃度化に推移することが観察された。例えば、プラズマ処理時間が１時間を超えると、亜硝酸塩成分濃度が５〜１０ｍｇ／Ｌのときに対応する亜硝酸塩成分濃度試験紙の変色反応が得られた。また、硝酸塩成分濃度が１０ｍｇ／Ｌ以下のときに対応する硝酸塩成分濃度試験紙の変色反応が得られた。
図７は本実施形態に係る流水プラズマ処理装置のプラズマ処理結果例を示す。
図７の（７Ａ）及び（７Ｂ）は夫々、窒素酸化物（ＮＯ2、ＮＯ3）に対するガスクロマトグラフィー分析法による測定グラフと分析データを示す。同図（７Ｃ）及び（７Ｄ）は夫々、アンモニア成分（ＮＨ4）に対するガスクロマトグラフィー法による測定グラフと分析データを示す。（７Ａ）と（７Ｃ）の測定グラフの横軸と縦軸は夫々、分析時間（分）、クロマトグラムの値（μＳ／ｃｍ）を示す。測定試料にはイオン交換水を１７５分間、連続プラズマ化処理を実行した処理水を用いた。
（７Ｂ）の分析値から、分析試料の処理水において、ＮＯ2、ＮＯ3の各窒素酸化物が６．９８９ｐｐｍ、１５．５２１ｐｐｍの濃度で生成された定量分析結果が得られた。この定量分析結果は、循環流路を流れる循環流水が流水プラズマ化装置１によるプラズマ化処理が連続的に実行され、流水中に含有される窒素と酸素が反応して該窒素酸化物が生成され、水中に固定化されたことによるものである。
（７Ｄ）の分析値から、測定試料の処理水において、ＮＨ4のアンモニア成分が０．４０５ｐｐｍ生成された定量分析結果が得られた。この定量分析結果は、循環流路を流れる循環流水が流水プラズマ化装置１によるプラズマ化処理が連続的に実行され、流水中に含有される窒素と水素が反応して該アンモニア成分が生成され、水中に固定化されたことによるものである。
図８の（８Ａ）はプラズマ化処理を２時間行ったときに生成された窒化物（ＮＯ2、ＮＯ3、ＮＨ4）の濃度変化を示す測定グラフを示す。（８Ａ）の測定グラフは同図（８Ｂ）のガスクロマトグラフィー分析法の分析データに基づいて作成されている。この計測はプラズマ化処理を１５分行う毎に実施した。（８Ａ）に示したグラフＤ１〜Ｄ３は夫々、ＮＯ2、ＮＯ3、ＮＨ4の濃度（ｐｐｍ）変化を示し、グラフＤ４はこれら窒化物全体の総量変化を示す。図８の連続処理実験は、図１の流水プラズマ処理装置を使用して、３０Ｌの全水量で、毎分７Ｌ循環させて行われた。この実験においては、プラズマ発生用電力約５００Ｗ、放電周波数６０ｋＨｚの印加電力条件で、空気を取り込んだプラズマ種によるプラズマ放電を生じさせた。
Ｄ１、Ｄ２の連続濃度変化から、ＮＯ2、ＮＯ3の各窒素酸化物はプラズマ化処理時間に応じて経時的に増加しながら生成されていることがわかった。Ｄ３の連続濃度変化からは、アンモニア成分（ＮＨ4）は小さい増加勾配で僅かながら生成されていることがわかった。
これらのプラズマ化処理を施した処理水の評価結果から以下の知見（１）〜（３）が得られた。
（１）本実施形態に係る流水プラズマ処理装置によれば、プラズマ化処理時間の経過に応じて、窒素成分の取り込み（固定化）を自在に行うことができる。図８の実験結果に示したように、プラズマ発生用電力エネルギーを一定にした場合にプラズマ化処理時間によって窒素酸化物及びアンモニア成分の含有濃度を高精度に制御することができる。勿論、プラズマ発生用電力エネルギーや水の循環速度を可変することによっても含有濃度の制御は可能である。
（２）本実施形態によれば、水に含有した窒素や酸素だけでなく、外気の窒素や酸素を取り込んでプラズマ化処理するだけで窒素酸化物等を含む処理水を生成できるので、窒素肥料不要の植物育成水を大量且つ安価に生産することができる。
（１）本実施形態に係る流水プラズマ処理装置によれば、プラズマ化処理時間の経過に応じて、窒素成分の取り込み（固定化）を自在に行うことができる。図８の実験結果に示したように、プラズマ発生用電力エネルギーを一定にした場合にプラズマ化処理時間によって窒素酸化物及びアンモニア成分の含有濃度を高精度に制御することができる。勿論、プラズマ発生用電力エネルギーや水の循環速度を可変することによっても含有濃度の制御は可能である。
（２）本実施形態によれば、水に含有した窒素や酸素だけでなく、外気の窒素や酸素を取り込んでプラズマ化処理するだけで窒素酸化物等を含む処理水を生成できるので、窒素肥料不要の植物育成水を大量且つ安価に生産することができる。
従来より、植物の育成に必要不可欠な窒素成分は、有機肥料や化学肥料を使用して土壌
に取り入れられている。硫安、塩安等の化学肥料の場合、主成分のアンモニア態窒素（ＮＨ4）は土壌に吸収・保持されやすいが、土壌で土壌微生物（バクテリア等）の硝化菌により硝酸態窒素（ＮＯ3）に変化した際に土壌に吸収・保持されにくくなり流亡してしまう問題がある。一方、牛糞、鶏糞、腐葉土等の有機肥料では、土壌微生物の硝化菌が活躍してアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換させるが、硝酸態窒素まで変化し植物に吸収させるまでの過程は気候や温度等の環境状況に左右されて人工的に制御し得ず、また多くの時間（日数）を要する。しかも、自然変化にゆだねるために硝酸態窒素が多量に発生し過ぎる事態を招いて土壌から流亡し、地下水や河川、溜池に蓄積して環境問題を生ずるおそれがあった。
に取り入れられている。硫安、塩安等の化学肥料の場合、主成分のアンモニア態窒素（ＮＨ4）は土壌に吸収・保持されやすいが、土壌で土壌微生物（バクテリア等）の硝化菌により硝酸態窒素（ＮＯ3）に変化した際に土壌に吸収・保持されにくくなり流亡してしまう問題がある。一方、牛糞、鶏糞、腐葉土等の有機肥料では、土壌微生物の硝化菌が活躍してアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換させるが、硝酸態窒素まで変化し植物に吸収させるまでの過程は気候や温度等の環境状況に左右されて人工的に制御し得ず、また多くの時間（日数）を要する。しかも、自然変化にゆだねるために硝酸態窒素が多量に発生し過ぎる事態を招いて土壌から流亡し、地下水や河川、溜池に蓄積して環境問題を生ずるおそれがあった。
本実施形態においては、プラズマ化処理時間の設定により硝酸塩成分（ＮＯ3）濃度が調整可能であるため、イオン交換水等を原料液体として上述のプラズマ化処理を行うことによって、化学肥料や有機肥料を使用することなく、植物育成に好適な窒素成分含有の処理水を簡易で、安価に、しかも短時間に大量に生成することができる。特に、該処理水においては、アンモニア態窒素濃度が極めて低い状態で、硝酸態窒素成分の固定化が調整制御され得るものであるから、環境へ影響も極力少なくて済む利点を有する。プラズマ化処理過程で生成され、該処理水に含まれる亜硝酸塩成分（ＮＯ2）は、空気や酸素を投入してバブリングすることにより硝酸態窒素に変換することができるので、プラズマ化処理と平行して該バブリングを実行することにより、該変換分を含めた硝酸塩成分（ＮＯ3）濃度の調整を高精度に行うことが可能である。
（３）本実施形態においては、オリフィス部３２を備えたノズル装置１９によって構成された、水流を泡沫化する泡沫化手段を有し、ノズル装置１９により流水を噴流放出することによって流水の泡沫化（水泡の発生）を簡易に行え、電極１２、１３間のプラズマ発生領域に気泡Ｃを供給してプラズマ化処理できるので、簡易な構成により安価にプラズマ化処理水を得ることができる。
（３）本実施形態においては、オリフィス部３２を備えたノズル装置１９によって構成された、水流を泡沫化する泡沫化手段を有し、ノズル装置１９により流水を噴流放出することによって流水の泡沫化（水泡の発生）を簡易に行え、電極１２、１３間のプラズマ発生領域に気泡Ｃを供給してプラズマ化処理できるので、簡易な構成により安価にプラズマ化処理水を得ることができる。
本発明における泡沫化手段はノズル装置１９に限定されるものではなく、流水に適用可能な限り、種々の形体の泡沫化手段を使用することができる。
図９は別の実施例に係る流水プラズマ化装置５０の縦断面構造を示す。図９において前記実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。
この実施例は中空部材２０の中空部分に外部より窒素ガスを供給可能にして、流水中に大量の窒素成分を含有させて流水のプラズマ化処理を促進させる場合である。中空部分に供給する窒素ガスは窒素ガス発生装置５１により生成される。窒素ガス発生装置５１に代えて窒素ガスボンベより窒素ガスを供給することができる。
窒素ガス発生装置５１は発生させた窒素ガスをガス供給管５２により外部放出可能になっている。ガス供給管５２の放出端５３は、ノズル装置１９の下端と縮径部２１の上部の間の空隙領域５４に臨むように密閉状に配設されている。
流水プラズマ化装置５０によれば、空隙領域５４においてノズル装置１９による水流の泡沫化を行い、その泡沫化状態中に窒素ガスを供給を外部供給して導入するので、前記実施形態と比べて、窒素含有量を増加させた流水を縮径部２１のプラズマ発生領域に供給して窒素酸化物等の合成量を多くしたプラズマ化処理を高効率に行うことができる。勿論、ノズル装置１９を使用せずに、空隙領域５４に窒素ガスを供給することによっても泡沫化を行うことができる。
窒素ガス発生装置５１に代えて、空気、酸素等の活性気体、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体、あるいはこれら気体の混合ガスのガス源を使用してガス供給管５２を通じて中
空部材２０の中空部分に供給することにより、これら各種気体をプラズマ種にしたプラズマ化処理を行うことができる。
空部材２０の中空部分に供給することにより、これら各種気体をプラズマ種にしたプラズマ化処理を行うことができる。
図１０は高速撹拌による簡易泡沫化手段を使用した流水プラズマ処理装置の概略縦断面構造を示す。図１０において前記実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。
図１０の流水プラズマ処理装置において、簡易泡沫化手段としてプロペラ撹拌装置を中空部材２０の上流側流路に設けて、該プロペラ撹拌装置のプロペラ駆動により流水を撹拌させることにより流水の泡沫化が行われる。
中空部材２０の上部２９には、撹拌槽６０が連通管６１を介して流通可能に接続されている。連通管６１には開閉電磁弁７４が設けられ、連通管６１の下部は上部２９に固定金具７５により固着されている。開閉電磁弁７４を開成することにより、撹拌槽６０内の水は矢印で示すように、連通管６１を通じて上部２９に供給され、中空部材２０を流通可能になっている。
撹拌槽６０の上蓋部６２には給水口６３、エアー取り入れ口６４、軸穴６５が穿設されている。給水口６３には給水管１１が給水可能に接続されている。中空部材２０を通過した処理水７６は、前記実施形態と同様に、プラズマ化処理された後、水槽（図示せず）に排出され、循環ポンプ装置（図示せず）により循環され、循環水７７は矢印７１に示すように、給水管１１を通じて給水口６３より撹拌槽６０に放出、給水される。
軸穴６５には、下端側に２枚の撹拌羽根６８、６９を取着した回転軸６７が挿通されている。回転軸６７の上端は回転モータ６６の回転軸に連結部材７０により固定、連結されている。回転モータ６６を駆動して回転軸６７を高速回転させると、撹拌羽根６８、６９の回転により撹拌槽６０内の収容水７２は高速撹拌によって泡沫化され、多数の気泡７３が発生する。気泡７３を含む流水は連通管６１を通じて中空部材２０に流入し、前記実施形態と同様に、電極１２、１３間に高周波高電圧パルスが印加されることにより、流水中の気泡に対してプラズマ放電が発生して流水のプラズマ化処理が実行される。
図１０の流水プラズマ処理装置によれば、撹拌羽根６８、６９を取着した回転軸６７と回転軸６７を高速回転させる回転モータ６６により構成された高速撹拌装置によって、撹拌槽６０内の収容水７２を高速撹拌によって泡沫化して多量の気泡を発生させるので、気泡を多く含んだ流水を縮径部２１のプラズマ発生領域に供給してプラズマ化処理を高効率且つ円滑に行うことができる。
図１１はあらかじめ外部から窒素ガスを供給して泡沫化した流水を用いた流水プラズマ処理装置の概略縦断面構造を示す。図１１において前記実施形態及び図９と同じ部材には同じ符号を付している。
図１１の流水プラズマ処理装置において、簡易泡沫化手段として外部導入されたガスを混入させるガス混入槽８０を中空部材２０の上流側流路に設けて流水の泡沫化が行われる。
ガス混入槽８０は、中空部材２０の上部２９に連通管６１を介して流通可能に接続されている。開閉電磁弁７４を開成することにより、ガス混入槽８０内の水８９は矢印で示すように、連通管６１を通じて上部２９に供給され、中空部材２０を流通可能になっている。
ガス混入槽８０の上蓋部８１には給水口８２、ガス供給管８５の挿入穴８３が穿設され
ている。給水口８２には給水管１１が給水可能に接続されている。中空部材２０に給水された水は、前記実施形態及び図９、図１０の実施例と同様に、プラズマ化処理された後、水槽（図示せず）に排出され、循環ポンプ装置（図示せず）により循環され、循環水９１は矢印９２に示すように、給水管１１を流れて給水口８２より矢印８８に示すように、ガス混入槽８０に放出、給水される。
ている。給水口８２には給水管１１が給水可能に接続されている。中空部材２０に給水された水は、前記実施形態及び図９、図１０の実施例と同様に、プラズマ化処理された後、水槽（図示せず）に排出され、循環ポンプ装置（図示せず）により循環され、循環水９１は矢印９２に示すように、給水管１１を流れて給水口８２より矢印８８に示すように、ガス混入槽８０に放出、給水される。
供給管８５の開放端部８６はガス混入槽８０の水８９の中に漬され、開放端部８６は多くの細孔８７が形成されている。供給管８５には窒素ガス発生装置８４により生成された窒素ガスが放出されて細孔８７より水中に噴出される。窒素ガスの噴出により、窒素ガス混入槽８０内の収容水８９は泡沫化され、多量の窒素ガスによる気泡９０が発生する。気泡９０を含む流水は連通管６１を通じて中空部材２０に流入し、前記実施形態及び図９、図１０の実施例と同様に、電極１２、１３間に高周波高電圧パルスが印加されることにより、流水中の気泡に対してプラズマ放電が発生して流水のプラズマ化処理が実行される。
図１１の流水プラズマ処理装置によれば、窒素ガス発生装置８４により生成された窒素ガスが供給管８５を通じて噴出されるガス混入槽８０を中空部材２０の上流側流路に設けて流水の泡沫化をあらかじめ行うので、多量の窒素ガスによる気泡９０を含んだ収容水８９を縮径部２１のプラズマ発生領域に供給してプラズマ化処理を高効率且つ円滑に行うことができる。
なお、図９の場合と同様に、窒素ガス発生装置５１に代えて、空気、酸素等の活性気体、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体、あるいはこれら気体の混合ガスのガス源を使用して供給管８５を通じて中空部材２０の中空部分に供給することにより、これら各種気体をプラズマ種にしたプラズマ化処理を行うことができる。
図１０及び図１１に示した流水の泡沫化手段は夫々、単独で使用することができるが、ノズル装置１９と併用したり、図９に示した泡沫化手段と併用したりして、一部又は全部を組み合わせて使用することもできる。
本発明に係る流体中プラズマ発生方法により生成したプラズマ化処理は、植物育成用等に好適な窒素固定化した処理水を得ることに限定されず、電極１２、１３間の印加電力パワーに応じて種々の電離状態を得ることができるので、それらを利用した種々のプラズマ処理に適用することができる。プラズマ化処理対象は液体のみに限らず、被処理物の粉体や微粒子を含有した混合液を含むことができる。例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノボール（ＣＮＢ）、フラーレン等の導電性物質からなるカーボンナノ物質等の難溶解性粉体に対する表面修飾処理、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ナノダイヤパウダー等の非導電性物質からなる難溶解性粉体に対する表面修飾処理に使用することができる。
表面修飾処理の一例としてＣＮＴの親水化（可溶化）処理を行う場合には、流水中にＣＮＴを投入し、気泡を含む流水に対し電極１２、１３間に高電力パワーで高周波高電圧パルスを印加することにより、流水中の気泡に対してプラズマ放電が発生するプラズマ発生領域にＣＮＴを導入して行うことができる。この場合、プラズマ発生領域におけるプラズマ放電によって電極周辺が沸騰状態になってＨ+やＯＨ-等のラジカルを含む活性水蒸気が生じるようにして、活性水蒸気やプラズマとＣＮＴ微粒子を接触させ、ＣＮＴ周囲に水和層を形成して親水化することができる。水槽１０に堆積した修飾ＣＮＴを回収することにより、修飾ＣＮＴからなる高機能化結合材料を得ることができる。親水化された修飾ＣＮＴを回収すると共に、水の補給とＣＮＴの投入を行うことにより連続的にＣＮＴ表面修飾処理を実行することも可能である。被プラズマ処理物（ＣＮＴ）の流水中に混入する混合部材には例えば、図１０の撹拌槽６０や図１１の窒素ガス混入槽８０を使用することがで
きる。
きる。
本発明に係る流体中プラズマ発生方法により生成したプラズマ化処理は水資源の浄化処理に適用することができる。例えば、図１の実施形態に係る流水プラズマ処理装置を用いて電極１２、１３間に印加する電力パワーをＯＨ-やＨ+が電離したプラズマ発生状態にし、水源に純水でない市水、川水、池水を供給して流水する。これにより、電極１２、１３間を流通する際に市水等に含まれる菌類や微生物をＯＨ-やＨ+の活性イオンにより分解、殺菌して浄水化することができる。本発明は飲用水や下水道の浄化に限らず、屎尿、工場排水等の浄化処理にも適用することができる。
本発明に係る流体中プラズマ発生方法を適用し得る液状物質としては、イオン交換水等の純水やその他の水類に限らず、アルコール類、界面活性剤入り溶液等の種々の溶液を使用することができる。特に、界面活性剤入り溶液を電極１２、１３間に流してプラズマに晒すことにより界面活性剤を均一に分散させるグラフト化処理を行うことができる。
本発明における流体中の気体には、空気、酸素、窒素以外に、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体を流体中に混入させて、該気体の種別に応じた種々のプラズマ合成を行うことができる。また、中空部材２０には一対の電極１２、１３によりプラズマ発生領域を設けているが、プラズマ化処理の効率化をはかるべく、複数組の電極対を設けてより大きいプラズマ発生領域を形成するようにしてもよい。
本発明は、上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。
本発明によれば、例えば、水質改善やＣＮＭの表面修飾処理等の種々のプラズマ処理に好適な流体中プラズマ発生方法及び流体中プラズマ発生装置を提供することができる。
１ 流水プラズマ化装置
２ 循環ポンプ装置
３ 処理水
４ 収容水
５ 取水管
６ 送水管
７ 汲み上げ管
８ 給水弁
９ 延長管
１０ 水槽
１１ 給水管
１２ 電極
１３ 電極
１４ 電極部材
１５ 電極部材
１６ ねじ穴
１７ ねじ穴
１８ 凹部
１９ ノズル装置
２０ 中空部材
２１ 縮径部
２２ 貫通穴部
２３ 通電軸線
２４ 通電軸線
２５ ねじ頭部
２６ ねじ頭部
２７ ねじ部
２８ ねじ部
２９ 上部
３０ 下部
３１ 貫通穴
３２ オリフィス部
３３ オリフィス
３４ 上部
３５ 鍔部
３６ 貫通穴
３７ 貫通穴
３８ 水
３９ 締結部材
４０ 制御部
４１ 高電圧高周波パルス発生回路
４２ 発振器
４３ ＲＦ電源
４４ 重畳装置
４５ 起動スイッチ
４６ キー入力装置
４７ 液晶表示装置
５０ 流水プラズマ化装置
５１ 窒素ガス発生装置
５２ ガス供給管
５３ 放出端
５４ 空隙領域
６０ 撹拌槽
６１ 連通管
６２ 上蓋部
６３ 給水口
６４ エアー取り入れ口
６５ 軸穴
６６ 回転モータ
６７ 回転軸
６８ 撹拌羽根
６９ 撹拌羽根
７０ 連結部材
７１ 矢印
７２ 収容水
７３ 気泡
７４ 開閉電磁弁
７５ 固定金具
７６ 処理水
７７ 循環水
８０ ガス混入槽
８１ 上蓋部
８２ 給水口
８３ 挿入穴
８４ 窒素ガス発生装置
８５ 供給管
８６ 開放端部
８７ 細孔
８８ 矢印
８９ 収容水
９０ 気泡
９１ 循環水
９２ 矢印
２ 循環ポンプ装置
３ 処理水
４ 収容水
５ 取水管
６ 送水管
７ 汲み上げ管
８ 給水弁
９ 延長管
１０ 水槽
１１ 給水管
１２ 電極
１３ 電極
１４ 電極部材
１５ 電極部材
１６ ねじ穴
１７ ねじ穴
１８ 凹部
１９ ノズル装置
２０ 中空部材
２１ 縮径部
２２ 貫通穴部
２３ 通電軸線
２４ 通電軸線
２５ ねじ頭部
２６ ねじ頭部
２７ ねじ部
２８ ねじ部
２９ 上部
３０ 下部
３１ 貫通穴
３２ オリフィス部
３３ オリフィス
３４ 上部
３５ 鍔部
３６ 貫通穴
３７ 貫通穴
３８ 水
３９ 締結部材
４０ 制御部
４１ 高電圧高周波パルス発生回路
４２ 発振器
４３ ＲＦ電源
４４ 重畳装置
４５ 起動スイッチ
４６ キー入力装置
４７ 液晶表示装置
５０ 流水プラズマ化装置
５１ 窒素ガス発生装置
５２ ガス供給管
５３ 放出端
５４ 空隙領域
６０ 撹拌槽
６１ 連通管
６２ 上蓋部
６３ 給水口
６４ エアー取り入れ口
６５ 軸穴
６６ 回転モータ
６７ 回転軸
６８ 撹拌羽根
６９ 撹拌羽根
７０ 連結部材
７１ 矢印
７２ 収容水
７３ 気泡
７４ 開閉電磁弁
７５ 固定金具
７６ 処理水
７７ 循環水
８０ ガス混入槽
８１ 上蓋部
８２ 給水口
８３ 挿入穴
８４ 窒素ガス発生装置
８５ 供給管
８６ 開放端部
８７ 細孔
８８ 矢印
８９ 収容水
９０ 気泡
９１ 循環水
９２ 矢印
Claims (16)
- 液状物質を流動させた流体の流路に電極を設け、
前記電極により高電圧を前記流体に印加して、
前記流体に含有した気体成分によってプラズマ化した気泡を発生させることを特徴とする流体中プラズマ発生方法。 - 液状物質を流動させた流体の流路に電極を設け、
泡沫化手段によって前記流体を泡沫化し、その泡沫化した流体に対して前記電極により高電圧を印加して、該泡沫化した流体中の気泡をプラズマ化することを特徴とする流体中プラズマ発生方法。 - 前記泡沫化手段は、ノズル出口側にオリフィスを設けたノズル装置により構成され、
前記流体を前記ノズル装置内を流通させながら前記オリフィスによって泡沫化する請求項２に記載の流体中プラズマ発生方法。 - 前記泡沫化手段は、前記流体を撹拌する流体撹拌装置により構成され、
前記流体撹拌装置により撹拌した流体を前記流路に流通させて泡沫化する請求項２又は３に記載の流体中プラズマ発生方法。 - 流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させ、
該気体の気泡と前記泡沫化による気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、該気体の気泡と前記泡沫化による気泡をプラズマ化する請求項２、３又は４に記載の流体中プラズマ発生方法。 - 液状物質を流動させた流体の流路に電極を設け、
流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させ、
前記気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、前記気泡をプラズマ化することを特徴とする流体中プラズマ発生方法。 - 前記気体は、空気、酸素、窒素等の活性気体、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体又はこれら気体の混合気体のいずれかである請求項５又は６に記載の流体中プラズマ発生方法。
- 前記液状物質は、市水、川水、池水、蒸留水、イオン交換水、アルコール又は薬剤等を含む液体のいずれかである請求項１〜７のいずれかに記載の流体中プラズマ発生方法。
- 液状物質を流動させた流体の流路に設けた電極と、
前記電極により高電圧を前記流体に印加する高電圧印加手段とを有し、
前記高電圧を前記流体に印加することにより前記流体に含有した気体成分をプラズマ化した気泡を発生させることを特徴とする流体中プラズマ発生装置。 - 液状物質を流動させた流体の流路に設けた電極と、
前記流体を泡沫化する泡沫化手段と、
泡沫化した流体に前記電極により高電圧を印加する高電圧印加手段とを有し、
前記高電圧を泡沫化した流体に印加して、泡沫化した流体中の気泡をプラズマ化することを特徴とする流体中プラズマ発生装置。 - 前記泡沫化手段は、ノズル出口側にオリフィスを設けたノズル装置を有し、
前記流体を前記ノズル装置内を流通させながら前記オリフィスによって泡沫化する請求項１０に記載の流体中プラズマ発生装置。 - 前記泡沫化手段は、前記流体を撹拌する流体撹拌装置を有し、
前記流体撹拌装置により撹拌した流体を前記流路に流通させて泡沫化する請求項１０又は１１に記載の流体中プラズマ発生装置。 - 流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させる気泡発生手段を有し、
該気体の気泡と前記泡沫化による気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、該気体の気泡と前記泡沫化による気泡をプラズマ化する請求項１０、１１又は１２に記載の流体中プラズマ発生装置。 - 液状物質を流動させた流体の流路に設けた電極と、
流体中に気体を注入して該気体の気泡を発生させる気泡発生手段とを有し、
前記気泡を含む流体に対し前記電極により高電圧を印加して、前記気泡をプラズマ化することを特徴とする流体中プラズマ発生装置。 - 前記気体は、空気、酸素、窒素等の活性気体、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体又はこれら気体の混合気体のいずれかである請求項１３又は１４に記載の流体中プラズマ発生装置。
- 前記液状物質は、市水、川水、池水、蒸留水、イオン交換水、アルコール又は薬剤等を含む液体のいずれかである請求項９〜１５のいずれかに記載の流体中プラズマ発生装置。
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