JP2017225965A - 改質液生成装置および改質液生成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記処理槽内に少なくとも一部が配置されて前記処理槽内の前記液体に接触する第1電極と、
前記処理槽内の前記液体に接触するように配置された第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に電圧を印加して前記気相にプラズマを発生させる電源と、を備えて、
前記気相に前記プラズマを発生させて改質成分を生成し、生成した改質成分が前記液体に溶解して前記液体中に分散して、改質液を生成する。
本発明の別の態様にかかる改質液生成方法は、処理槽に導入された液体を旋回させることにより、前記液体の旋回流の旋回中心付近に気相を前記処理槽内で発生させる工程と、
前記発生させた気相に電圧を印加して前記気相にプラズマを発生させて改質成分を生成し、生成した改質成分が前記液体に溶解して前記液体中に分散して、改質液を生成する工程と、を含む。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係る改質液生成装置100を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
まず、実施形態1にかかる改質液生成装置100の全体構成について説明する。図1は、本発明の実施形態1にかかる改質液生成装置100の構成を示す側面断面図である。以下の図では、矢印Fは改質液生成装置100の前方向を示し、矢印Bは後方向を示す。矢印Uは上方向を示し、矢印Dは下方向を示す。矢印Rは後方向から見て右方向、矢印Lは後方向から見て左方向を示す。
処理槽12の内壁の正面断面形状は円形である(図3参照)。導入部15は、処理槽12の一端に配置されて、処理槽12に水L1を処理槽12の中心軸X1と直交する円形の断面形状の接線方向から導入する。導入部15は、配管51を介して液体供給部50に連通している。排出部17は、処理槽12の他端に配置されて、処理槽12に導入された水L1と処理槽12で生成された改質成分を処理槽12から貯留槽90に排出させる。本実施形態1では、排出部17は、貯留槽90の取り入れ口91に接続されている。
第2電極31は、処理槽12の他端の壁の外側に配置されて、排出部17の近傍に配置されている。
第1電極30は電源60が接続されており、第2電極31は接地されている。第1電極30および第2電極31には、電源60により高電圧のパルス電圧が印加される。第1電極30の材質は、一例としてタングステンを使用している。
次に、装置本体10について詳細に説明する。図2は、装置本体10の側面断面図である。
処理槽12は、第1内壁21、第2内壁22、および第3内壁23を有している。第1内壁21は、筒状の壁部である。第2内壁22は、第1内壁21の図2の左端部に設けられている。第3内壁23は、第1内壁21の図2の右端部に設けられている。第2内壁22および第3内壁23は、側面視では略円形である。第1内壁21、第2内壁22、および第3内壁23により、処理槽12の内部には、略円柱状の収容空間83が構成されている。第1内壁21の中心軸、つまり、処理槽12の内部に構成される略円柱状の収容空間83の仮想の中心軸を軸X1とする。
次に、改質液生成装置100の動作について説明する。以下では、説明の便宜上、処理槽12の内部に気相を発生させる状態(図4および図5)と、発生させた気相Gにパルス電圧を印加してプラズマPを発生させる状態(図6A及び図6B)とを別図に分けて説明する。図4は、処理槽12の内部に旋回流F1が発生しており、パルス電圧を印加していない状態を示す側面断面図である。
まず、図4に示すように、導入部15から処理槽12に水L1が所定の圧力で導入されると、水L1は、第1内壁21に沿って、旋回流F1を発生させながら導入部15から図4の右方に向けて移動する。旋回しながら図4の右方に移動した旋回流F1は、排出部17に向けて移動する。
本実施形態1で説明した改質液生成装置100の構成は一例であり、種々の変更が可能である。例えば、処理槽12の内部構造又は第1電極30又は第2電極31の位置等については、本実施形態1の構造に限定されない。
また、図10で示すように、第1電極30の電極支持筒24を用いず、第2内壁22に第1電極30と絶縁体53とを取り付ける構造にしても同様の効果が得られる。好ましくは、水の電気分解又はジュール熱の発生を抑えるために、プラズマ発生に必要な第1電極30の右端部301と、電源60との接続部以外は絶縁体で覆われているほうがよい。
また、本実施形態1では、第1電極30の材質は、一例としてタングステンであったが、特に導電性のある材料であれば限定はされない。好ましくは、水中で過酸化水素と接触するとフェントン反応を起こして高い殺菌効果を発現できる金属材料が好ましい。例えば、SUS(ステンレス鋼)又は銅又は銅タングステンがよい。
さらに、本発明の効果が得られる限り、電源60はパルス電源以外の高周波電源等であってもよい。好ましくは、水の電気分解により電極間のpHが偏るので、カソードとアノードとを交互に交換できるバイポーラ印加がよい。
また、貯留槽90を構成する材料の材質としては、水が透過しなければよい。また、例えば、図14Bに示すように、改質成分の1つである過酸化水素水とフェントン反応を起こして高い殺菌効果を発現できる銅若しくは鉄を含有した板部材92を、貯留槽90の一部もしくはすべてに使用することができる。また、板部材92を、貯留槽90とは別部材として貯留槽90内に配置してもよい。要するに、板部材92が貯留槽90内の改質液と接触すれば、改質成分の1つである過酸化水素水とフェントン反応を起こして高い殺菌効果を発現することができる。
すなわち、前記実施形態又は前記様々な変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
10 装置本体
12 処理槽
15 導入部
17 排出部
21 第1内壁
22 第2内壁
23 第3内壁
24 電極支持筒
30 第1電極
31 第2電極
32 板形状の第1電極
32A 山形状の凸部を有する板形状の第1電極
32B 山形状の凸部
33 棒状の第2電極
34 筒状の第2電極
50 液体供給部
53 絶縁体
60 電源
80 水タンク
81 一点鎖線(循環用配管)
83 収容空間
92 板部材
121,122 処理槽
151 開口端
241 内側端面
301 右端部
311 開口部
801 第1電極
802 第2電極
803 液体
804 パルス電源
805 プラズマ
901 アノード電極
902 カソード電極
903 被処理液
904 気体
B 後方向
BA 気泡
D 下方向
F 前方向
F1 旋回流
G 気相
L 後方向から見て左方向
L1 水
L2 改質液
P プラズマ
R 後方向から見て右方向
U 上方向
X1 略円柱状の収容空間の仮想の中心軸
Claims (9)
- 導入された液体を旋回させることにより、前記液体の旋回流の旋回中心付近に気相を発生させる処理槽と、
前記処理槽内に少なくとも一部が配置されて前記処理槽内の前記液体に接触する第1電極と、
前記処理槽内の前記液体に接触するように配置された第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に電圧を印加して前記気相にプラズマを発生させる電源と、を備えて、
前記気相に前記プラズマを発生させて改質成分を生成し、生成した改質成分が前記液体に溶解して前記液体中に分散して、改質液を生成する、
改質液生成装置。 - 前記第1電極は、前記液体の前記旋回流の前記の旋回中心付近に発生させた前記気相に接触するように、もしくは前記気相の近傍に位置するように配置される、
請求項1に記載の改質液生成装置。 - 前記処理槽は、
前記液体を前記処理槽内に導入する導入部と、
前記液体を前記処理槽内から排出する排出部と、を備え、
前記導入部から導入された前記液体を、前記導入部から前記排出部の間で旋回させて前記旋回流を発生させる、
請求項1又は2に記載の改質液生成装置。 - 前記処理槽は、前記導入部から供給された前記液体を旋回させて前記旋回流を発生させる円筒状もしくは円錐台形状の第1内壁を有し、
前記第1電極は、前記第1内壁の中心軸上もしくは中心軸近傍に配置される、
請求項3に記載の改質液生成装置。 - 前記第1電極は、前記中心軸もしくは前記中心軸近傍の一方の端部側に配置され、
前記第2電極は、前記中心軸もしくは前記中心軸近傍の他方の端部側に配置され、
前記導入部は、前記中心軸の前記一方の端部側に配置され、
前記排出部は、前記中心軸の前記他方の端部側に配置される、
請求項4に記載の改質液生成装置。 - 前記第2電極は、前記第1内壁の前記他方の端部側の前記第1内壁の前記中心軸の周りの一部にもしくは前記中心軸の全周を取り囲む様に配置される板状の電極である、
請求項5に記載の改質液生成装置。 - 前記第2電極は、前記第1内壁の前記他方の端部側の前記第1内壁の前記中心軸の側方に配置される、
請求項5に記載の改質液生成装置。 - 前記第2電極は、前記第1内壁の前記他方の端部側の前記第1内壁の前記中心軸の一部もしくは全周を取り囲むように配置される筒状の電極である、
請求項5に記載の改質液生成装置。 - 処理槽に導入された液体を旋回させることにより、前記液体の旋回流の旋回中心付近に気相を前記処理槽内で発生させる工程と、
前記発生させた気相に電圧を印加して前記気相にプラズマを発生させて改質成分を生成し、生成した改質成分が前記液体に溶解して前記液体中に分散して、改質液を生成する工程と、を含む、
改質液生成方法。
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