JP2018202382A - Liquid-treating apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a liquid-treating apparatus capable of rapidly sterilizing a liquid by efficiently generating plasma, reducing a treatment time of the liquid to enhance sterilizing performance, and stable in electric discharge without introduction of air.SOLUTION: A liquid-treating apparatus includes: a treatment tank 12 for generating a gas phase G in the vicinity of a revolving center of a revolving flow F1 of a liquid L1 by revolving the introduced liquid L1; a first electrode 30 at least a part of which is disposed in the treatment tank, and contacts the liquid in the treatment tank; a second electrode 31 disposed so as to contact the liquid in the treatment tank; an electric power source 60 for having the gas phase generate plasma by impressing a voltage between the first electrode and the second electrode, where the liquid is sterilized by having the gas phase generate plasma, and a modified constituent is produced, a treatment liquid is produced by solving the modified constituent in the liquid to disperse into the liquid, a culture medium 42 in a substance to be treated tank 41 is sterilized with the produced treatment liquid, and thereafter a water to be treated is introduced to the treatment tank from the substance to be treated tank 41.SELECTED DRAWING: Figure 6D

Description

本発明は、液体を電気化学的に処理する液体処理装置に関し、その被処理液を供給することで、除菌された水で植物を育成することができる装置に関する。   The present invention relates to a liquid processing apparatus for electrochemically processing a liquid, and to an apparatus capable of growing a plant with sterilized water by supplying the liquid to be processed.

図15に、従来の液体処理装置の例を示す。液体803(例えば、水)の中に、第1電極801および第2電極802を配置し、パルス電源804から両電極801,802間に高電圧パルスを印加して液体803を気化させ、プラズマ805を発生させ、液体803に対してプラズマ処理を行って、例えば、ヒドロキシルラジカル(OHラジカル)又は過酸化水素等の酸化力を持つ成分で殺菌する液体処理装置が知られている。特に、OHラジカルは高い酸化力を有することが知られており、これらの成分で、例えば、菌に対して、高い殺菌作用があるとされている。また、液体803の中でプラズマ805を発生させることで、プラズマ805が液体803で覆われており、液体由来の成分を発生させやすいことが知られている。例えば、水の中でプラズマ805を発生させることで、OHラジカル又は過酸化水素が生成されやすいことが知られている。   FIG. 15 shows an example of a conventional liquid processing apparatus. A first electrode 801 and a second electrode 802 are disposed in a liquid 803 (for example, water), a high voltage pulse is applied between the electrodes 801 and 802 from a pulse power source 804 to vaporize the liquid 803, and a plasma 805 A liquid processing apparatus is known in which plasma treatment is performed on the liquid 803 to sterilize with a component having an oxidizing power such as hydroxyl radical (OH radical) or hydrogen peroxide. In particular, OH radicals are known to have high oxidizing power, and these components are considered to have a high bactericidal action against, for example, bacteria. In addition, it is known that the plasma 805 is covered with the liquid 803 by generating the plasma 805 in the liquid 803, and the liquid-derived component is easily generated. For example, it is known that OH radicals or hydrogen peroxide is easily generated by generating plasma 805 in water.

しかしながら、上記従来の液体処理装置の場合、液体803を気化させるために高い印加電圧が必要なだけでなく、プラズマ805の発生効率が低く、液体803を殺菌するのに長時間を要するという問題があった。   However, in the case of the conventional liquid processing apparatus, not only a high applied voltage is required to vaporize the liquid 803, but also the generation efficiency of the plasma 805 is low and it takes a long time to sterilize the liquid 803. there were.

そこで、印加電圧を低くしつつプラズマの発生効率を向上させるために、両電極間に外部より導入した気体を介在させるようにした液体処理装置が知られている(特許文献1参照)。特許文献1に記載の液体処理装置(図16)では、アノード電極901とカソード電極902との間に被処理液903とともに気体904(例えば、酸素)を介在させた上で、両電極901,902間にパルス電圧を印加する。パルス電圧の印加により、気体904内にプラズマが発生し、液体803に対してプラズマ処理を行って殺菌する。特許文献1に記載の液体処理装置によれば、気体を介在させない場合よりも印加電圧を低減させることができ、かつ、プラズマを効率良く発生させて被処理液903の殺菌を行うことができる。   Therefore, a liquid processing apparatus is known in which a gas introduced from the outside is interposed between both electrodes in order to improve the plasma generation efficiency while lowering the applied voltage (see Patent Document 1). In the liquid processing apparatus described in Patent Document 1 (FIG. 16), a gas 904 (for example, oxygen) is interposed between an anode electrode 901 and a cathode electrode 902 together with a liquid to be processed 903, and then both electrodes 901 and 902 are interposed. A pulse voltage is applied between them. By applying the pulse voltage, plasma is generated in the gas 904, and the liquid 803 is sterilized by plasma treatment. According to the liquid processing apparatus described in Patent Document 1, the applied voltage can be reduced as compared with the case where no gas is interposed, and the liquid 903 to be processed can be sterilized by generating plasma efficiently.

このような液体処理装置で処理した処理液を植物栽培用の培養液が入った槽などに供給すれば、除菌された水で植物を育成できる装置が考えられる。   An apparatus that can grow plants with sterilized water can be considered by supplying a treatment liquid treated with such a liquid treatment apparatus to a tank containing a culture medium for plant cultivation.

特許第4041224号公報Japanese Patent No. 40412224

しかしながら、前記従来の液体処理装置では、プラズマの発生効率が低く、液体の処理に長い時間がかかり浄化能力言い換えれば殺菌能力が弱まるとともに、空気導入により放電が安定しないといった課題がある。   However, the conventional liquid processing apparatus has a problem that the generation efficiency of plasma is low, and it takes a long time to process the liquid.

本発明は、このような点に鑑み、プラズマを効率良く発生させて液体を迅速に殺菌できて液体の処理時間が短縮でき、殺菌能力が高まるとともに、空気導入不要で放電が安定する、液体処理装置を提供することを目的とする。   In view of these points, the present invention is a liquid treatment that can efficiently sterilize a liquid by efficiently generating plasma, shorten the liquid treatment time, increase the sterilization ability, and stabilize discharge without introducing air. An object is to provide an apparatus.

本発明の1つの態様にかかる液体処理装置は、
導入部から導入される液体を中心軸周りに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とともに、前記導入部から導入された前記液体を、前記導入部との間で旋回させて前記旋回流を発生させたのち処理液として排出する排出部を有する処理槽と、
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て前記液体を殺菌して前記処理液とするとともに改質成分を前記処理液中に生成する電源と、
前記処理槽の前記排出部の開口より大きい縦断面積を有するマイクロバブル発生室を有し、前記マイクロバブル発生室内で前記処理槽の前記排出部から前記処理液を排出することでマイクロバブル又はナノバブルを生成し、前記生成したマイクロバブル又はナノバブルを前記処理液の中に拡散させるマイクロバブル発生部と、
植物栽培用の培養液を保持して前記マイクロバブル発生部から供給される前記処理液で前記培養液を殺菌するとともに、殺菌した被処理水を、少なくとも前記液体の一部として、前記処理槽に向けて排出する被処理槽と、
前記処理槽の前記導入部から前記処理槽内に導入した前記液体を、前記処理槽と前記被処理槽との間で前記マイクロバブル発生部を介して循環可能とする循環ポンプとを備えて、
前記液体により前記導入部と前記排出部との間で形成された前記旋回流の前記気相に前記プラズマを発生させて、前記液体を殺菌するとともに前記改質成分を生成し、生成した改質成分が前記処理液に溶解して前記処理液中に分散し、この処理液を前記マイクロバブル発生部を介して前記被処理槽に導入して前記培養液を殺菌したのち排出される前記被処理水を前記ポンプにより前記処理槽に少なくとも前記液体の一部として導入する。
A liquid processing apparatus according to one aspect of the present invention includes:
By rotating the liquid introduced from the introduction part around the central axis, a gas phase is generated in the vicinity of the rotation center of the swirling flow of the liquid, and the liquid introduced from the introduction part is exchanged with the introduction part. A treatment tank having a discharge part that is swirled between to generate the swirl flow and then discharged as a treatment liquid;
A first electrode that is at least partially disposed in the processing tank and contacts the liquid in the processing tank;
A second electrode arranged to contact the liquid in the treatment tank;
A voltage is applied between the first electrode and the second electrode to generate plasma in the gas phase to sterilize the liquid to form the treatment liquid and generate a modified component in the treatment liquid. Power supply,
A microbubble generating chamber having a vertical cross-sectional area larger than the opening of the discharge portion of the processing tank, and microbubbles or nanobubbles are discharged by discharging the processing liquid from the discharge portion of the processing tank in the microbubble generating chamber. A microbubble generating unit for generating and diffusing the generated microbubbles or nanobubbles in the treatment liquid;
While holding the culture solution for plant cultivation and sterilizing the culture solution with the treatment solution supplied from the microbubble generator, the sterilized water to be treated is at least part of the liquid in the treatment tank. A tank to be discharged,
A circulation pump capable of circulating the liquid introduced from the introduction part of the treatment tank into the treatment tank through the microbubble generator between the treatment tank and the treatment tank;
The plasma is generated in the gas phase of the swirling flow formed between the introduction part and the discharge part by the liquid to sterilize the liquid and generate the reforming component, and the generated reforming The component to be treated is dissolved in the treatment solution and dispersed in the treatment solution, and the treatment solution is discharged after sterilizing the culture solution by introducing the treatment solution into the treatment tank through the microbubble generator. Water is introduced into the treatment tank by the pump as at least part of the liquid.

本発明の前記態様にかかる液体処理装置によれば、旋回流中で液体を気化させ、生成された気相にパルス電圧を印加してプラズマを発生させて液体を殺菌できるとともに、殺菌作用を有する改質成分を持つ処理液を生成できる。電圧印加により液体を気化させる必要がないため、少ない電力でプラズマを効率良く発生させることができ、液体及び被処理水の殺菌を効率良く、迅速に行うことができて処理時間が短縮でき、殺菌能力が高まる。また、外部から空気を導入することなく液体及び被処理水の殺菌処理を行うため、放電が安定するとともに、有害物質である亜硝酸の生成を抑制することができる。   According to the liquid processing apparatus according to the aspect of the present invention, the liquid can be sterilized by vaporizing the liquid in a swirling flow, applying a pulse voltage to the generated gas phase to generate plasma, and sterilizing the liquid. A treatment liquid having a reforming component can be generated. Since there is no need to vaporize the liquid by applying voltage, plasma can be generated efficiently with low power, and liquid and water to be treated can be sterilized efficiently and quickly, reducing the processing time and sterilizing. Ability increases. In addition, since the liquid and the water to be treated are sterilized without introducing air from the outside, the discharge is stabilized and the production of nitrous acid, which is a harmful substance, can be suppressed.

本発明の実施形態1にかかる液体処理装置の液体処理部の構成を示す側面断面図Side surface sectional drawing which shows the structure of the liquid processing part of the liquid processing apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 装置本体の側面断面図Side cross-sectional view of the device body 図2の3―3線における断面図Sectional view along line 3-3 in FIG. 処理槽の内部に旋回流が発生しており、電圧を印加していない状態を示す側面断面図Side surface sectional view showing a state where a swirl flow is generated inside the processing tank and no voltage is applied 図4の5−5線における断面図Sectional view taken along line 5-5 in FIG. 処理槽の内部に旋回流が発生しており、電圧を印加した状態を示す側面断面図Side surface sectional view showing a state where a swirl flow is generated inside the treatment tank and a voltage is applied 図6Aの気相中にプラズマが発生した状態の部分拡大図FIG. 6A is a partially enlarged view showing a state where plasma is generated in the gas phase. 液体処理装置のマイクロバブル発生部でマイクロバブル等を生成している状態の側面断面図Side sectional view of a state where microbubbles are generated in the microbubble generator of the liquid processing apparatus 液体処理装置の全体構成を示す説明図Explanatory drawing which shows the whole structure of a liquid processing apparatus. 本発明の実施形態2にかかる液体処理装置の全体構成を示す説明図Explanatory drawing which shows the whole structure of the liquid processing apparatus concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3にかかる液体処理装置の全体構成を示す説明図Explanatory drawing which shows the whole structure of the liquid processing apparatus concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4にかかる液体処理装置の全体構成を示す説明図Explanatory drawing which shows the whole structure of the liquid processing apparatus concerning Embodiment 4 of this invention. 装置本体の変形例を示す側面断面図Side sectional view showing a modified example of the apparatus main body 装置本体の変形例を示す側面断面図Side sectional view showing a modified example of the apparatus main body 装置本体の変形例を示す側面断面図Side sectional view showing a modified example of the apparatus main body 図9Aとは異なる装置本体の変形例を示す側面断面図Side surface sectional view which shows the modification of an apparatus main body different from FIG. 9A 装置本体の変形例を示す側面断面図Side sectional view showing a modified example of the apparatus main body 装置本体の変形例を示す側面断面図Side sectional view showing a modified example of the apparatus main body 装置本体の変形例を示す側面断面図Side sectional view showing a modified example of the apparatus main body 装置本体の変形例を示す側面断面図Side sectional view showing a modified example of the apparatus main body 装置本体の変形例を示す側面断面図Side sectional view showing a modified example of the apparatus main body 装置本体の変形例においてマイクロバブル発生部の一部に銅材を配置した側面断面図Side surface sectional view in which a copper material is arranged in a part of the microbubble generating part in a modification of the apparatus main body 従来の液体処理装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a conventional liquid processing apparatus 気体導入装置を備える従来の液体処理装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a conventional liquid processing apparatus provided with a gas introduction device

[実施形態1]
以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係る、液体処理部100を有する液体処理装置101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。
[Embodiment 1]
Hereinafter, a liquid processing apparatus 101 having a liquid processing unit 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. In addition, in order to make the explanation easy to understand, in the drawings referred to below, the configuration is shown in a simplified or schematic manner, or some components are omitted. Further, the dimensional ratio between the constituent members shown in each drawing does not necessarily indicate an actual dimensional ratio.

[全体構成]
液体処理装置101は、少なくとも、マイクロバブル発生部90を有する液体処理部100と、植物栽培用の培養液42を保持する被処理槽41とを備えている(図6D参照)。液体処理部100は、殺菌処理を行うとともに被処理槽41での殺菌処理で使用する処理液L2を生成する装置として機能する。
[overall structure]
The liquid processing apparatus 101 includes at least a liquid processing unit 100 having a microbubble generating unit 90 and a processing tank 41 that holds a culture solution 42 for plant cultivation (see FIG. 6D). The liquid processing unit 100 functions as a device that performs a sterilization process and generates a processing liquid L2 used in the sterilization process in the tank 41 to be processed.

まず、実施形態1にかかる液体処理装置101の液体処理部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にかかる液体処理部100の構成を示す側面断面図である。以下の図では、矢印Fは液体処理部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。   First, the overall configuration of the liquid processing unit 100 of the liquid processing apparatus 101 according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a liquid processing unit 100 according to Embodiment 1 of the present invention. In the following drawings, the arrow F indicates the forward direction of the liquid processing unit 100, and the arrow B indicates the backward direction. Arrow U indicates the upward direction, and arrow D indicates the downward direction. The arrow R indicates the right direction when viewed from the rear direction, and the arrow L indicates the left direction when viewed from the rear direction.

液体処理部100は、液体の中で放電することによって、液体を殺菌するとともに改質成分を生成し、生成した改質成分を液体の中に分散させることで処理液を生成する。本実施形態1では、液体の例として後述する被処理槽41から排出される被処理水L1の殺菌処理を行うとともに、被処理槽41での殺菌処理に使用するため、被処理水L1を改質して改質成分としてOHラジカル又は過酸化水素等の改質成分を含んだ処理液L2を生成する場合について説明する。ここで、被処理水L1とは、後述する被処理槽41に保持された培養液42が処理液L2で殺菌されて被処理槽41からそれぞれ排出される液体と、培養液42と、処理液L2となどを含む液体であって、循環用配管81及び配管51を通して液体供給部50で処理槽12に導入される液体を意味する。   The liquid processing unit 100 sterilizes the liquid by discharging in the liquid, generates a modified component, and generates a processing liquid by dispersing the generated modified component in the liquid. In the first embodiment, the water to be treated L1 discharged from the tank 41 to be described later is sterilized as an example of the liquid, and the water to be treated L1 is modified for use in the sterilization treatment in the tank 41 to be treated. A case will be described in which a treatment liquid L2 containing a reforming component such as OH radical or hydrogen peroxide is generated as a reforming component. Here, the to-be-treated water L1 is a liquid in which a culture liquid 42 held in a to-be-treated tank 41 to be described later is sterilized with the treatment liquid L2 and discharged from the to-be-treated tank 41, the culture liquid 42, and the treatment liquid. It means a liquid containing L2 and the like and introduced into the processing tank 12 by the liquid supply unit 50 through the circulation pipe 81 and the pipe 51.

液体処理部100は、少なくとも、処理槽12と、第1電極30と、第2電極31と、電源60とを備えている。より具体的には、液体処理部100は、装置本体10、液体供給部50、マイクロバブル発生部90、および電源60を備えている。装置本体10は、処理槽12、導入部15、排出部17、第1電極30、および第2電極31を備えている。   The liquid processing unit 100 includes at least a processing tank 12, a first electrode 30, a second electrode 31, and a power source 60. More specifically, the liquid processing unit 100 includes an apparatus main body 10, a liquid supply unit 50, a microbubble generation unit 90, and a power source 60. The apparatus main body 10 includes a processing tank 12, an introduction unit 15, a discharge unit 17, a first electrode 30, and a second electrode 31.

処理槽12は、内部に導入された被処理水L1をプラズマにより、液体L1を殺菌するとともに改質成分(例えば、OHラジカル又は過酸化水素等)を生成して処理液L2を生成させる部分である。処理槽12の材質は絶縁体でもよいし、導体でもよい。導体の場合には、各電極30,31との間に絶縁体を介在する必要がある。前記改質成分がマイクロバブル発生部90に排出される際に、改質成分が被処理水L1に分散され、処理液L2が生成される。   The treatment tank 12 is a portion that sterilizes the liquid L1 with plasma of the water to be treated L1 introduced therein and generates a modified component (for example, OH radical or hydrogen peroxide) to produce the treatment liquid L2. is there. The material of the treatment tank 12 may be an insulator or a conductor. In the case of a conductor, an insulator needs to be interposed between the electrodes 30 and 31. When the reforming component is discharged to the microbubble generator 90, the reforming component is dispersed in the water to be treated L1, and the treatment liquid L2 is generated.

処理槽12の内壁の正面断面形状は円形である(図3参照)。言い換えれば、処理槽12は、処理槽12の被処理水L1の旋回軸X1沿いの一端側が閉口した断面形状が円形である円柱状の処理室を有している。導入部15は、処理槽12の一端に配置されて、処理槽12に被処理水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に導入された被処理水L1と処理槽12で生成された改質成分を処理槽12からマイクロバブル発生部90に排出させる。本実施形態1では、排出部17は、マイクロバブル発生部90の処理液供給口91に接続されている。   The front sectional shape of the inner wall of the treatment tank 12 is circular (see FIG. 3). In other words, the treatment tank 12 has a cylindrical treatment chamber having a circular cross-sectional shape in which one end side of the treated water L1 of the treatment tank 12 along the turning axis X1 is closed. The introduction unit 15 is disposed at one end of the treatment tank 12 and introduces the water to be treated L1 into the treatment tank 12 from a tangential direction of a circular cross-sectional shape orthogonal to the central axis X1 of the treatment tank 12. The introduction unit 15 communicates with the liquid supply unit 50 via the pipe 51. The discharge part 17 is arrange | positioned at the other end of the processing tank 12, and discharge | releases the to-be-processed water L1 introduced into the processing tank 12, and the modification | reformation component produced | generated by the processing tank 12 from the processing tank 12 to the microbubble generation part 90. Let In the first embodiment, the discharge unit 17 is connected to the processing liquid supply port 91 of the microbubble generating unit 90.

第1電極30は、処理槽12の一端の内部に配置されている。第1電極30は、処理槽12の一端の内壁の中央から処理槽12内に、長手方向沿いに突出配置されている。   The first electrode 30 is disposed inside one end of the processing tank 12. The first electrode 30 is disposed so as to protrude along the longitudinal direction from the center of the inner wall at one end of the processing tank 12 into the processing tank 12.

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。   The second electrode 31 is disposed outside the wall at the other end of the processing tank 12 and is disposed in the vicinity of the discharge unit 17.

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。   The first electrode 30 is connected to a power source 60, and the second electrode 31 is grounded. A high voltage pulse voltage is applied to the first electrode 30 and the second electrode 31 by the power supply 60. The material of the first electrode 30 is, for example, tungsten.

液体供給部50は、一例として、処理槽12内に被処理水L1を供給するポンプである。ポンプ50は、配管51に接続されている。配管51の一端は、処理槽12の一端の内壁近傍に配置された内側開口としての導入部15に接続されており、配管51の他端は図示しない液体供給源(例えば、水タンク80)又は被処理槽41と接続されて、マイクロバブル発生部90の処理液L2を含んだ被処理槽41からの被処理水L1を、処理槽12と被処理槽41との間でマイクロバブル発生部90を介して循環できる形に接続されている(図1の一点鎖線の循環用配管81などを参照)。   The liquid supply part 50 is a pump which supplies the to-be-processed water L1 in the process tank 12, as an example. The pump 50 is connected to the pipe 51. One end of the pipe 51 is connected to an introduction portion 15 as an inner opening disposed in the vicinity of the inner wall of one end of the treatment tank 12, and the other end of the pipe 51 is a liquid supply source (for example, a water tank 80) (not shown) or The microbubble generating unit 90 is connected between the processing tank 12 and the processing tank 41 to be processed water L1 from the processing tank 41 containing the processing liquid L2 of the microbubble generating unit 90 connected to the processing tank 41. Are connected in such a way that they can be circulated (see, for example, the circulation pipe 81 shown by the one-dot chain line in FIG. 1).

電源60は、第1電極30と第2電極31との間に高電圧のパルス電圧を印加する。電源60は、正のパルス電圧と負のパルス電圧とを交互に印加する、いわゆるバイポーラーパルス電圧を印加することができる。   The power source 60 applies a high voltage pulse voltage between the first electrode 30 and the second electrode 31. The power supply 60 can apply a so-called bipolar pulse voltage that alternately applies a positive pulse voltage and a negative pulse voltage.

マイクロバブル発生部90は、マイクロバブル発生室90f内で液体処理部100から排出される改質成分をせん断し、改質成分を内包したマイクロバブル又はナノバブルを生成し、水の中に拡散させる槽である。具体的には、マイクロバブル発生部90は、処理槽12の排出部17の開口断面積より大きい断面積のマイクロバブル発生室90fを内部に有して、排出部17からマイクロバブル発生部90内に排出された改質成分をマイクロバブル発生部90でせん断し、改質成分を内包したマイクロバブル、又は、マイクロバブル及びナノバブルをマイクロバブル発生部90内で生成して、水の中に拡散させる。よって、マイクロバブル発生部90はマイクロバブル生成槽として機能する。マイクロバブル発生部90としては、少なくとも、処理槽12の排出部17の開口の内径寸法の倍以上の内径又は一辺を確保することにより、殺菌を確実に行える処理液L2をマイクロバブル発生部90で確実に生成することができる。   The microbubble generating unit 90 is a tank that shears the modified component discharged from the liquid processing unit 100 in the microbubble generating chamber 90f, generates microbubbles or nanobubbles containing the modified component, and diffuses them into water. It is. Specifically, the microbubble generation unit 90 has a microbubble generation chamber 90f having a cross-sectional area larger than the opening cross-sectional area of the discharge unit 17 of the processing tank 12 inside, and the microbubble generation unit 90 is disposed inside the microbubble generation unit 90 from the discharge unit 17. The modified component discharged in the tube is sheared by the microbubble generating unit 90, and microbubbles containing the modified component, or microbubbles and nanobubbles are generated in the microbubble generating unit 90 and diffused in water. . Therefore, the microbubble generating unit 90 functions as a microbubble generating tank. As the microbubble generator 90, at least the inner diameter or one side of the opening of the discharge section 17 of the treatment tank 12 is secured, so that the processing liquid L <b> 2 that can sterilize reliably can be obtained by the microbubble generator 90. It can be generated reliably.

マイクロバブル発生部90は、図6Dに示すように、例えば処理槽側の側壁の中央に配置されて処理槽12の排出部17に接続される処理液供給口91と、処理槽側とは反対側の側壁の処理液供給口91と同様な中央に配置された処理液排出口90bとを有している。マイクロバブル発生室90fとしては、少なくとも、処理槽12の排出部17の開口より大きい縦断面積を有している。さらに、好ましくは、マイクロバブル発生室90fとして、処理槽12の処理室の縦断面積よりも小さくして、処理液L2をマイクロバブル発生部90から被処理槽41に早く供給できるようにしている。なお、図1〜図6Cなどでは、理解しやすくするため、処理槽12に対してマイクロバブル発生部90の大きさを誇張して図示しているが、実際の大きさ比率は図6D〜図6Fが正しく、他の図では、マイクロバブル発生部90の大きさを拡張して図示している。   As shown in FIG. 6D, the microbubble generating unit 90 is disposed at the center of the side wall on the processing tank side and connected to the discharge part 17 of the processing tank 12, for example, and is opposite to the processing tank side. It has a processing liquid discharge port 90b disposed in the center similar to the processing liquid supply port 91 on the side wall. The microbubble generation chamber 90f has at least a vertical cross-sectional area larger than the opening of the discharge portion 17 of the processing tank 12. Further, preferably, the microbubble generation chamber 90f is made smaller than the vertical cross-sectional area of the processing chamber of the processing tank 12, so that the processing liquid L2 can be supplied from the microbubble generating unit 90 to the processing tank 41 quickly. In FIG. 1 to FIG. 6C and the like, the size of the microbubble generating unit 90 is exaggerated with respect to the processing tank 12 for easy understanding, but the actual size ratio is shown in FIG. 6F is correct, and in other drawings, the size of the microbubble generator 90 is expanded.

このようなマイクロバブル発生部90では、処理槽12中の気相GにプラズマPを発生させて、被処理水L1を殺菌するとともに改質成分を生成する。生成した改質成分が、液体に溶解して液体中に分散して処理液L2を生成し、生成した処理液L2が、処理槽12の排出部17からマイクロバブル発生部90の処理液供給口91を経てマイクロバブル発生部90内に排出されたのち、マイクロバブル発生部90の処理液排出口90bから排出される。   In such a microbubble generating unit 90, plasma P is generated in the gas phase G in the processing tank 12 to sterilize the water to be treated L1 and generate a reforming component. The generated reforming component is dissolved in the liquid and dispersed in the liquid to generate the processing liquid L2. The generated processing liquid L2 is supplied from the discharge unit 17 of the processing tank 12 to the processing liquid supply port of the microbubble generation unit 90. After being discharged into the microbubble generator 90 through 91, it is discharged from the processing liquid outlet 90 b of the microbubble generator 90.

図6Dでは、配管51は、被処理槽41に連結されて、循環用配管81の一部を構成している。被処理槽41の被処理水L1が循環用配管81及びポンプ50を介して導入部15から処理槽12内に供給され、処理槽12の排出部17から処理液L2が排出され、排出された処理液L2がマイクロバブル発生部90に処理液供給口91から導入され、さらに、処理液L2がマイクロバブル発生部90の処理液排出口90bから排出されて、被処理槽41に供給され、さらに被処理槽41から排出されて処理槽12にポンプ50を介して導入されることにより、液体が処理槽12とマイクロバブル発生部90と被処理槽41との間で循環するように構成されている。   In FIG. 6D, the pipe 51 is connected to the processing tank 41 and constitutes a part of the circulation pipe 81. The treated water L1 in the treated tank 41 is supplied into the treatment tank 12 from the introduction unit 15 via the circulation pipe 81 and the pump 50, and the treatment liquid L2 is discharged from the discharge unit 17 of the treatment tank 12 and discharged. The processing liquid L2 is introduced into the microbubble generation unit 90 from the processing liquid supply port 91, and the processing liquid L2 is discharged from the processing liquid discharge port 90b of the microbubble generation unit 90 and supplied to the processing tank 41. The liquid is circulated among the processing tank 12, the microbubble generator 90, and the processing tank 41 by being discharged from the processing tank 41 and introduced into the processing tank 12 via the pump 50. Yes.

このような液体処理部100の他に、液体処理装置101としては、被処理槽41をさらに備えている。   In addition to the liquid processing unit 100, the liquid processing apparatus 101 further includes a processing tank 41.

被処理槽41は、植物を栽培するための培養液42を保持しており、マイクロバブル発生部90から処理液L2が供給されて、培養液42を殺菌できるようにしている。   The to-be-treated tank 41 holds a culture solution 42 for cultivating plants, and the treatment solution L2 is supplied from the microbubble generating unit 90 so that the culture solution 42 can be sterilized.

[装置本体]
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。
[Device main unit]
Next, the apparatus main body 10 will be described in detail. FIG. 2 is a side sectional view of the apparatus main body 10.

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。   The processing tank 12 has a first inner wall 21, a second inner wall 22, and a third inner wall 23. The first inner wall 21 is a cylindrical wall portion. The second inner wall 22 is provided at the left end portion of the first inner wall 21 in FIG. The third inner wall 23 is provided at the right end of the first inner wall 21 in FIG. The second inner wall 22 and the third inner wall 23 are substantially circular in a side view. The first inner wall 21, the second inner wall 22, and the third inner wall 23 form a substantially cylindrical accommodation space 83 inside the processing tank 12. The central axis of the first inner wall 21, that is, the virtual central axis of the substantially cylindrical accommodation space 83 configured inside the processing tank 12 is defined as an axis X <b> 1.

第2内壁22には、収容空間83内に突出した円筒状の電極支持筒24が中央に設けられている。電極支持筒24は、筒状であり右方に延びている。電極支持筒24は、その中心軸が第1内壁21の中心軸X1と一致するように配置されている。電極支持筒24の内側には、絶縁体53を介して第1電極30が支持されている。第1電極30は棒状であり、絶縁体53は第1電極30の周囲に配置されている。このため、第1電極30は、長手方向の軸が第1内壁21の中心軸X1と一致するように配置されている。第1電極30の右端部301の内側端面と、絶縁体53の内側端面と、電極支持筒24の内側端面241とは、ほぼ同じ面内に配置されるように構成されている。   The second inner wall 22 is provided with a cylindrical electrode support cylinder 24 projecting into the accommodation space 83 at the center. The electrode support cylinder 24 is cylindrical and extends rightward. The electrode support cylinder 24 is arranged such that its central axis coincides with the central axis X <b> 1 of the first inner wall 21. The first electrode 30 is supported inside the electrode support cylinder 24 via an insulator 53. The first electrode 30 has a rod shape, and the insulator 53 is disposed around the first electrode 30. For this reason, the first electrode 30 is arranged such that the longitudinal axis thereof coincides with the central axis X <b> 1 of the first inner wall 21. The inner end surface of the right end portion 301 of the first electrode 30, the inner end surface of the insulator 53, and the inner end surface 241 of the electrode support cylinder 24 are configured to be disposed in substantially the same plane.

導入部15は、装置本体10を貫通しており、一方の開口端151が第1内壁21に形成されている。導入部15は、側面視では、第2内壁22に隣接した位置に配置されている。また、図3は、図2の3―3線における断面図である。導入部15は、第1内壁21の壁面に配置されている。   The introduction portion 15 penetrates the apparatus main body 10, and one open end 151 is formed on the first inner wall 21. The introduction portion 15 is disposed at a position adjacent to the second inner wall 22 in a side view. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. The introduction part 15 is disposed on the wall surface of the first inner wall 21.

排出部17は、第3内壁23の中央部を貫通している。排出部17は、その中心軸が第1内壁21の中心軸X1と一致するように形成されている。   The discharge part 17 penetrates the central part of the third inner wall 23. The discharge portion 17 is formed such that its central axis coincides with the central axis X1 of the first inner wall 21.

第2電極31は、板状の金属部材であり、中央部に開口部311が形成されている。開口部311は円形であり、その中心が第1内壁21の中心軸X1と一致するように形成されている。   The 2nd electrode 31 is a plate-shaped metal member, and the opening part 311 is formed in the center part. The opening 311 is circular and is formed so that the center thereof coincides with the central axis X <b> 1 of the first inner wall 21.

[動作]
次に、液体処理部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。
[Operation]
Next, the operation of the liquid processing unit 100 will be described. In the following, for convenience of explanation, a state in which a gas phase is generated inside the processing tank 12 (FIGS. 4 and 5), and a state in which a pulse voltage is applied to the generated gas phase G to generate plasma P (FIG. 6A). And FIG. 6B) will be described separately. FIG. 4 is a side cross-sectional view showing a state in which a swirling flow F1 is generated inside the processing tank 12 and no pulse voltage is applied.

まず、図4に示すように、ポンプ50で被処理槽41の被処理水L1を吸い込んで、導入部15から処理槽12に被処理水L1が所定の圧力で導入される。すると、被処理水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。   First, as shown in FIG. 4, the water to be treated L1 in the tank 41 to be treated is sucked by the pump 50, and the water to be treated L1 is introduced from the introduction unit 15 into the treatment tank 12 at a predetermined pressure. Then, the to-be-processed water L1 moves toward the right side of FIG. 4 from the introduction part 15 along with the 1st inner wall 21, generating the swirling flow F1. The swirl flow F <b> 1 that moves to the right in FIG. 4 while swiveling moves toward the discharge unit 17.

旋回流F1により、第1内壁21の中心軸X1付近の圧力が飽和水蒸気圧以下に低下し、被処理水L1の一部が気化した水蒸気が発生することで、気相Gが第1内壁21の中心軸X1付近に生成される。気相Gは、旋回中心付近、具体的には、第1電極30の右端部301から第1内壁21の中心軸X1に沿って、第2電極31の開口部311の付近まで発生する。また、気相Gは、接している旋回流F1により、旋回流F1と同方向に旋回している。旋回している気相Gは、排出部17の近傍でマイクロバブル発生部90内の水の抵抗を受ける事で、マイクロバブル又はナノバブルにせん断され、排出部17から、排出部17に接続されたマイクロバブル発生部90の処理液供給口91を介してマイクロバブル発生部90に拡散される。   Due to the swirling flow F1, the pressure in the vicinity of the central axis X1 of the first inner wall 21 is reduced to the saturated water vapor pressure or less, and water vapor in which a part of the treated water L1 is vaporized is generated. Is generated near the central axis X1. The gas phase G is generated near the turning center, specifically, from the right end 301 of the first electrode 30 to the vicinity of the opening 311 of the second electrode 31 along the central axis X1 of the first inner wall 21. The gas phase G is swirled in the same direction as the swirling flow F1 by the swirling flow F1 in contact therewith. The swirling gas phase G is sheared into microbubbles or nanobubbles by receiving the resistance of water in the microbubble generating unit 90 in the vicinity of the discharging unit 17, and is connected from the discharging unit 17 to the discharging unit 17. It is diffused into the microbubble generator 90 via the processing liquid supply port 91 of the microbubble generator 90.

図5は、図4の5−5線における断面図である。図4で説明したように、導入部15から処理槽12に被処理水L1が所定の圧力で導入されると、被処理水L1は、第1内壁21に沿った図5の右回りの旋回流F1を発生させる。被処理水L1が処理槽12の内部で旋回することで、旋回流F1の中心付近、つまり第1内壁21の中心軸X1付近の圧力が飽和水蒸気圧以下に低下し、第1内壁21の中心軸X1付近において被処理水L1の一部が気化した水蒸気が発生することで、気相Gが生成される。   5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. As described with reference to FIG. 4, when the water to be treated L1 is introduced into the treatment tank 12 from the introduction unit 15 at a predetermined pressure, the water to be treated L1 turns clockwise along the first inner wall 21 in FIG. 5. A flow F1 is generated. As the treated water L1 swirls inside the treatment tank 12, the pressure near the center of the swirling flow F1, that is, the pressure near the central axis X1 of the first inner wall 21, drops below the saturated water vapor pressure, and the center of the first inner wall 21 is reached. A vapor phase G is generated by the generation of water vapor in which a part of the treated water L1 is vaporized in the vicinity of the axis X1.

図6A及び図6B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た状態を示す側面断面図である。図6Aに示すように、被処理水L1が気化した気相Gが、第1電極30の近傍から第2電極31の付近まで発生されている状態で、電源60により、第1電極30と第2電極31との間に高電圧のパルス電圧を印加する。図6Bは、気相G中にプラズマPが発生している状態を示す拡大図である。第1電極30と第2電極31とは、高電圧のパルス電圧が印加されると、気相G内にプラズマPが発生し、液体L1が殺菌されるとともに、改質成分として水由来のラジカル(OHラジカル等)又は化合物(過酸化水素等)又はイオンを生成する。前記改質成分を含んだ気相Gは、周辺にある旋回流F1により、旋回流F1と同方向に旋回する。前記改質成分を含んだ気相Gが旋回することにより、前記改質成分の一部が、旋回流F1側へ溶解することで、被処理水L1の中に改質成分が分散する。加えて、排出部17付近の前記改質成分を含んだ気相Gは、マイクロバブル発生部90内の処理液L2の抵抗を受ける事でせん断され、改質成分を含有した気泡BAを生じる。また、マイクロバブル発生部90内に処理液を供給されることで、負圧である気相Gに空気が混入することを防いでいる。この様に、プラズマPにより生成した改質成分が気泡状態もしくは処理液L2の中に溶け込んだ状態で、処理液L2処理液L2がマイクロバブル発生部90に供給される。   6A and 6B are side cross-sectional views showing a state in which a swirling flow F1 is generated inside the processing tank 12 and a pulse voltage is applied. As shown in FIG. 6A, in a state where the vapor phase G in which the water to be treated L1 is vaporized is generated from the vicinity of the first electrode 30 to the vicinity of the second electrode 31, the power source 60 and the first electrode 30 A high voltage pulse voltage is applied between the two electrodes 31. FIG. 6B is an enlarged view showing a state where plasma P is generated in the gas phase G. FIG. When a high pulse voltage is applied to the first electrode 30 and the second electrode 31, a plasma P is generated in the gas phase G, the liquid L1 is sterilized, and a radical derived from water as a reforming component (OH radicals etc.) or compounds (hydrogen peroxide etc.) or ions are generated. The gas phase G containing the reforming component is swirled in the same direction as the swirling flow F1 by the swirling flow F1 in the vicinity. When the gas phase G containing the reforming component is swirled, a part of the reforming component is dissolved to the swirling flow F1, whereby the reforming component is dispersed in the water to be treated L1. In addition, the gas phase G containing the reforming component in the vicinity of the discharge unit 17 is sheared by receiving the resistance of the treatment liquid L2 in the microbubble generating unit 90, and generates bubbles BA containing the reforming component. In addition, the processing liquid is supplied into the microbubble generator 90, thereby preventing air from being mixed into the gas phase G, which is a negative pressure. In this manner, the processing liquid L2 and the processing liquid L2 are supplied to the microbubble generator 90 in a state where the reforming component generated by the plasma P is in a bubble state or dissolved in the processing liquid L2.

マイクロバブル発生部90に供給された処理液L2は、被処理槽41に供給される。   The processing liquid L2 supplied to the microbubble generating unit 90 is supplied to the processing tank 41.

被処理槽41内の培養液42に処理液L2が接触すると、処理液L2中のOHラジカル又は過酸化水素により培養液42が殺菌される。殺菌された培養液42及び処理液L2などは、その一部が被処理槽41から排出され、被処理水L1として処理槽12にポンプ50を介して導入され、液体として、処理槽12からマイクロバブル発生部90及び被処理槽41を介して再び処理槽12に循環することになる。   When the treatment liquid L2 comes into contact with the culture liquid 42 in the treatment tank 41, the culture liquid 42 is sterilized by OH radicals or hydrogen peroxide in the treatment liquid L2. A part of the sterilized culture liquid 42 and the processing liquid L2 is discharged from the processing tank 41, introduced into the processing tank 12 as the processing target water L1 through the pump 50, and is converted into liquid from the processing tank 12 as a liquid. It will circulate again to the processing tank 12 through the bubble generation part 90 and the to-be-processed tank 41. FIG.

なお、図6Dの液体処理装置101では、液検出センサー49と、処理液制御部48とをさらに備えている。   The liquid processing apparatus 101 in FIG. 6D further includes a liquid detection sensor 49 and a processing liquid control unit 48.

液検出センサー49は、被処理槽41と処理槽12との間、詳しくは被処理槽41とポンプ50との間に配置されて、被処理槽41から処理槽12に導入される被処理水L1の液量もしくは液圧を検出するセンサーである。   The liquid detection sensor 49 is disposed between the processing tank 41 and the processing tank 12, more specifically, between the processing tank 41 and the pump 50, and water to be processed introduced from the processing tank 41 to the processing tank 12. It is a sensor that detects the liquid amount or pressure of L1.

処理液制御部48は、液検出センサー49での検出結果を基に電源60及びポンプ50をそれぞれ独立して駆動制御して、先の動作を達成できるように制御している。この処理液制御部48により、処理槽12全体が液体で満たされた状態になってから放電を行い、処理槽12全体が液体で満たされていない状態では放電しないように制御することができる。これにより、放電の安定化を、より確実に達成することができる。   The processing liquid control unit 48 controls the power supply 60 and the pump 50 independently based on the detection result of the liquid detection sensor 49 so as to achieve the previous operation. By this processing liquid control unit 48, it is possible to perform discharge after the entire processing tank 12 is filled with the liquid, and control so as not to discharge when the entire processing tank 12 is not filled with the liquid. Thereby, stabilization of discharge can be achieved more reliably.

以上説明した本実施形態1によれば、旋回流F1中で被処理水L1を気化させ、生成された気相Gにパルス電圧を印加してプラズマPを発生させて液体である被処理水L1を殺菌するとともに液体から改質成分(液体由来のラジカル又は化合物等)を含む処理液L2を生成する。そのため、気相Gは、ジュール熱によって気化させた気体、もしくは外部から導入した気体によって形成される気相よりも負圧となっており、小さな電圧(すなわち、少ない電力)でプラズマPを発生できるので、処理槽内での液体の殺菌処理が効率良くできる。さらに、ジュール熱によって水を気化させないので、投入するエネルギーが小さくなる。また、外部から気体を導入しないので、気体供給装置が不要となり、液体処理装置101の小型化がしやすくなる。   According to the first embodiment described above, the water to be treated L1 is vaporized in the swirling flow F1, and a plasma voltage P is generated by applying a pulse voltage to the generated gas phase G to generate the plasma P to be treated. And a treatment liquid L2 containing a modifying component (a radical or a compound derived from the liquid) is generated from the liquid. Therefore, the gas phase G has a negative pressure than the gas phase formed by the gas vaporized by Joule heat or the gas introduced from the outside, and the plasma P can be generated with a small voltage (that is, less electric power). Therefore, the sterilization process of the liquid in a processing tank can be performed efficiently. Furthermore, since water is not vaporized by Joule heat, the input energy is reduced. Further, since no gas is introduced from the outside, a gas supply device is not necessary, and the liquid processing apparatus 101 can be easily downsized.

また、ジュール熱によって気化させた気体、もしくは外部から導入した気体によって形成される気相Gは、浮力により一定の形状又は一定の位置で保持することが困難である。しかし、本実施形態1の気相Gは、周りの旋回流F1により、旋回流F1の中心軸X1に集まる方向へ力が加わるので、第1電極30の右端部301の近傍に一定の気相Gを生成することができる。そのため、第1電極30と第2電極31との間に生成される気体の量の時間変化が少なく、プラズマPに必要な電力が変化しにくいので、プラズマPを安定して発生でき、被処理水L1を含む処理槽内での液体の殺菌処理が効率良く迅速にできて液体の処理時間が短縮でき、殺菌能力が高まる。   Further, the gas phase G formed by the gas vaporized by Joule heat or the gas introduced from the outside is difficult to be held in a certain shape or a certain position by buoyancy. However, in the gas phase G of the first embodiment, a force is applied in the direction in which the surrounding swirl flow F1 gathers around the central axis X1 of the swirl flow F1, so that a constant gas phase is present in the vicinity of the right end portion 301 of the first electrode 30. G can be generated. Therefore, since the time change of the amount of gas generated between the first electrode 30 and the second electrode 31 is small and the electric power necessary for the plasma P is difficult to change, the plasma P can be generated stably, and the object to be processed The sterilization treatment of the liquid in the treatment tank containing the water L1 can be efficiently and quickly performed, the treatment time of the liquid can be shortened, and the sterilization ability is enhanced.

また、プラズマPの体積はカソード電極の近傍にある気相の体積以下になるが、ジュール熱により気化させた気体、もしくは外部から導入した気体によって形成される気相Gの形状は、バブル形状なので体積が一定以上になると分裂するため、一定の体積以上のプラズマPを発生させることが困難である。しかし、本実施形態1の気相Gは、旋回流F1の旋回速度を確保できれば、中心軸X1の方向に体積を大きくすることが容易であるため、プラズマPの体積を大きくしやすい。そのため、液体の殺菌処理量及び改質成分の生成量を増加させやすく、液体を迅速に殺菌できる。   The volume of the plasma P is equal to or less than the volume of the gas phase in the vicinity of the cathode electrode, but the shape of the gas phase G formed by the gas vaporized by Joule heat or the gas introduced from the outside is a bubble shape. When the volume exceeds a certain level, it splits, making it difficult to generate plasma P having a certain volume or more. However, since the gas phase G of Embodiment 1 can easily increase the volume in the direction of the central axis X1 if the swirl speed of the swirl flow F1 can be secured, it is easy to increase the volume of the plasma P. Therefore, it is easy to increase the amount of liquid sterilization treatment and the amount of modified component generated, and the liquid can be sterilized quickly.

また、液体が気化する際に体積が膨張するため、衝撃波が発生し、周辺の物体を破壊するキャビテーションが知られている。本実施形態1では、キャビテーションによる破壊が最も強くなるのは、処理槽12の内径が最も小さく、旋回流F1の旋回速度が最も早くなる排出部17である。そのため、気相Gの中でも第1電極30の右端部301は、キャビテーションの破壊が最も強くなる箇所から離れているため、キャビテーションによる第1電極30への影響を小さくなりプラズマPを安定的に発生できる。   Further, since the volume expands when the liquid is vaporized, cavitation is known in which a shock wave is generated and a surrounding object is destroyed. In the first embodiment, the destruction due to cavitation is strongest in the discharge section 17 in which the inner diameter of the treatment tank 12 is the smallest and the swirling speed of the swirling flow F1 is the fastest. Therefore, the right end portion 301 of the first electrode 30 in the gas phase G is away from the location where the destruction of cavitation is strongest, so that the influence of the cavitation on the first electrode 30 is reduced and the plasma P is stably generated. it can.

また、外部から空気を導入することなく被処理水L1の処理を行うため、放電が安定するとともに、空気等の窒素成分を含んだ気体を導入した気相を活用したプラズマで発生する有害な亜硝酸の生成を抑制することができる。さらに、OHラジカル又は過酸化水素等を内包した気泡BAを含んだ処理液L2を生成することができる。   In addition, since the treated water L1 is treated without introducing air from the outside, the discharge is stabilized, and harmful sub- stances generated by plasma utilizing a gas phase in which a gas containing a nitrogen component such as air is introduced. Generation of nitric acid can be suppressed. Furthermore, it is possible to generate the treatment liquid L2 containing bubbles BA enclosing OH radicals or hydrogen peroxide.

[実施形態2]
図6Eに示すように、実施形態2の液体処理装置102として、実施形態1の液体処理装置101に対して追肥装置45をさらに備えている。
[Embodiment 2]
As shown in FIG. 6E, the liquid processing apparatus 102 according to the second embodiment is further provided with a top fertilizer 45 for the liquid processing apparatus 101 according to the first embodiment.

追肥装置45は、マイクロバブル発生部90と被処理槽41との間に配置されて、被処理槽41に供給される処理液L2に対して、カリウムなどの追肥成分を付与するものである。   The top fertilizer 45 is disposed between the microbubble generator 90 and the tank 41 to be treated, and applies a top fertilizer component such as potassium to the processing liquid L2 supplied to the tank 41 to be treated.

このように、処理槽12及びマイクロバブル発生部90の下流側に追肥装置45を配置すれば、処理液L2に加える追肥成分又は複数の追肥成分のバランスが処理槽12での放電で壊れないようにすることができる。すなわち、追肥装置45の上流側で放電を行うため、肥料成分への放電の影響を抑制することができる。   As described above, if the top dressing device 45 is arranged on the downstream side of the processing tank 12 and the microbubble generating unit 90, the balance of the top dressing component or the plurality of top dressing components added to the processing liquid L2 is not broken by the discharge in the processing tank 12. Can be. That is, since the discharge is performed on the upstream side of the top fertilizer 45, the influence of the discharge on the fertilizer component can be suppressed.

[実施形態3]
図6Fに示すように、実施形態3の液体処理装置103として、実施形態2の液体処理装置102に対して電気的特性測定装置46と、追肥制御部47とをさらに備えている。
[Embodiment 3]
As shown in FIG. 6F, the liquid processing apparatus 103 according to the third embodiment further includes an electrical property measuring device 46 and a top fertilizer control unit 47 with respect to the liquid processing apparatus 102 according to the second embodiment.

電気的特性測定装置46は、マイクロバブル発生部90と追肥装置45との間に配置されてマイクロバブル発生部90から供給される処理液L2のpHもしくは電気伝導度を測定する。電気的特性測定装置46により処理液L2のpHもしくは電気伝導度を測定する理由は、放電により成分が変化するため、追肥装置45の直前で測定し、測定結果に基づいて追肥制御部47で追肥装置45により追加する肥料成分を決定して追肥する。   The electrical characteristic measuring device 46 is disposed between the microbubble generating unit 90 and the top fertilizer 45 and measures the pH or electrical conductivity of the treatment liquid L2 supplied from the microbubble generating unit 90. The reason for measuring the pH or electrical conductivity of the treatment liquid L2 by the electrical characteristic measuring device 46 is that the component changes due to discharge, so the measurement is performed immediately before the top fertilizer 45, and the top fertilizer control unit 47 performs top fertilization based on the measurement result. The fertilizer component to be added is determined by the device 45, and additional fertilization is performed.

追肥制御部47は、電気的特性測定装置46の測定結果に基づいて、追肥装置45の追肥動作を制御する。   The top dressing control unit 47 controls the top dressing operation of the top dressing device 45 based on the measurement result of the electrical property measuring device 46.

このような構成によれば、処理液L2のpHもしくは電気伝導度を電気的特性測定装置46で測定して肥料成分をモニタリングし、追肥装置45の制御を行うことで、肥料成分のさらなる安定化が可能である。   According to such a configuration, the fertilizer component is further monitored by measuring the pH or electrical conductivity of the treatment liquid L2 with the electrical property measuring device 46, monitoring the fertilizer component, and controlling the top fertilizer 45. Is possible.

[実施形態4]
図6Gに示すように、実施形態4の液体処理装置104として、実施形態3の液体処理装置103に対して、過酸化水素除去装置55と、過酸化水素除去制御装置56と、過酸化水素濃度測定装置57と、酸素供給部70と、酸素ガス用配管82とをさらに備えている。一例して、追肥装置45から被処理槽41までの間の循環用配管81に、過酸化水素濃度測定装置57と、過酸化水素除去装置55と、酸素供給部70とが直列的に配置されている。過酸化水素除去制御装置56は、過酸化水素除去装置55に接続されている。過酸化水素除去装置55と酸素供給部70との間には、循環用配管81に対して酸素ガス用配管82を並列的に配置している。
[Embodiment 4]
As shown in FIG. 6G, the liquid processing apparatus 104 according to the fourth embodiment is different from the liquid processing apparatus 103 according to the third embodiment in terms of a hydrogen peroxide removal device 55, a hydrogen peroxide removal control device 56, and a hydrogen peroxide concentration. A measuring device 57, an oxygen supply unit 70, and an oxygen gas pipe 82 are further provided. As an example, a hydrogen peroxide concentration measuring device 57, a hydrogen peroxide removing device 55, and an oxygen supply unit 70 are arranged in series in a circulation pipe 81 between the top fertilizer 45 and the tank 41 to be treated. ing. The hydrogen peroxide removal control device 56 is connected to the hydrogen peroxide removal device 55. Between the hydrogen peroxide removing device 55 and the oxygen supply unit 70, an oxygen gas pipe 82 is arranged in parallel with the circulation pipe 81.

過酸化水素は、酸化力により殺菌が可能であることが知られているが、処理液L2に過酸化水素が高濃度で含まれる場合では、酸化力により植物の根にも悪影響を及ぼして植物の成長が抑制されるため、過酸化水素除去装置55により、処理液L2の過酸化水素を除去する。さらに、除去した過酸化水素を分解して発生させた酸素ガスを、酸素ガス用配管82及び酸素供給部70を介して循環用配管81内に供給する。この結果、酸素ガスを処理液L2に導入することで、処理液L2の溶存酸素が上がり、植物の成長促進に繋げることができる。   It is known that hydrogen peroxide can be sterilized by oxidizing power. However, when hydrogen peroxide is contained in the treatment liquid L2 at a high concentration, plant roots are adversely affected by oxidizing power and plant roots. Therefore, the hydrogen peroxide in the processing liquid L2 is removed by the hydrogen peroxide removing device 55. Further, oxygen gas generated by decomposing the removed hydrogen peroxide is supplied into the circulation pipe 81 via the oxygen gas pipe 82 and the oxygen supply unit 70. As a result, by introducing oxygen gas into the treatment liquid L2, the dissolved oxygen in the treatment liquid L2 is increased, which can lead to the promotion of plant growth.

過酸化水素除去装置55による過酸化水素除去方法としては、触媒として二酸化マンガン又は活性炭を使って過酸化水素と反応させることで、過酸化水素を除去してもよい。亜硫酸ナトリウムなどの還元剤を使って過酸化水素を分解することも可能であるが、還元剤を加えることにより処理液L2の組成が変わるため、触媒を用いることが望ましい。過酸化水素除去装置55は、処理槽12と被処理槽41との間に配置される。
過酸化水素濃度測定装置57は、過酸化水素除去装置55と処理槽12との間に配置される。過酸化水素濃度測定装置57が、マイクロバブル発生部90から循環用配管81を介して供給される処理液L2の過酸化水素濃度を測定する。過酸化水素濃度測定装置57で測定した測定値が、予め設定しておいた過酸化水素濃度の値よりも濃いと過酸化水素除去制御装置56で判定した場合に、過酸化水素除去制御装置56が過酸化水素除去装置55を動作制御して、処理液L2から過酸化水素を除去する。このように構成することで、循環用配管81を流れる処理液L2の過酸化水素濃度を調節することができる。一例として、過酸化水素除去制御装置56は、処理液L2の過酸化水素濃度すなわち過酸化水素濃度測定装置57で測定した測定値が1.0ppmよりも濃いと過酸化水素除去制御装置56で判定した場合に、過酸化水素除去装置55を制御して過酸化水素の除去動作を行うことが望ましい。
As a method for removing hydrogen peroxide by the hydrogen peroxide removing device 55, hydrogen peroxide may be removed by reacting with hydrogen peroxide using manganese dioxide or activated carbon as a catalyst. Although it is possible to decompose hydrogen peroxide using a reducing agent such as sodium sulfite, it is desirable to use a catalyst because the composition of the treatment liquid L2 is changed by adding the reducing agent. The hydrogen peroxide removing device 55 is disposed between the processing tank 12 and the processing tank 41.
The hydrogen peroxide concentration measuring device 57 is disposed between the hydrogen peroxide removing device 55 and the processing tank 12. The hydrogen peroxide concentration measuring device 57 measures the hydrogen peroxide concentration of the processing liquid L2 supplied from the microbubble generator 90 via the circulation pipe 81. When the hydrogen peroxide removal control device 56 determines that the measurement value measured by the hydrogen peroxide concentration measurement device 57 is higher than a preset hydrogen peroxide concentration value, the hydrogen peroxide removal control device 56 Controls the operation of the hydrogen peroxide removing device 55 to remove hydrogen peroxide from the treatment liquid L2. By comprising in this way, the hydrogen peroxide concentration of the process liquid L2 which flows through the piping 81 for circulation can be adjusted. As an example, the hydrogen peroxide removal control device 56 determines that the measurement value measured by the hydrogen peroxide concentration of the treatment liquid L2, that is, the hydrogen peroxide concentration measurement device 57, is higher than 1.0 ppm by the hydrogen peroxide removal control device 56. In this case, it is desirable to control the hydrogen peroxide removing device 55 to perform the hydrogen peroxide removing operation.

酸素ガス用配管82は、過酸化水素除去装置55と酸素供給部70との間に配置する。過酸化水素除去装置55で過酸化水素を分解除去して発生させた酸素を、酸素ガス用配管82を通して、酸素供給部70に導入する。   The oxygen gas pipe 82 is disposed between the hydrogen peroxide removing device 55 and the oxygen supply unit 70. Oxygen generated by decomposing and removing hydrogen peroxide by the hydrogen peroxide removing device 55 is introduced into the oxygen supply unit 70 through the oxygen gas pipe 82.

酸素供給部70では、処理液L2に酸素ガスを溶解し、処理液L2の溶存酸素濃度を上げる。酸素供給部70は、例えば処理液L2の中で旋回流を起こし、過酸化水素除去装置55で過酸化水素を分解除去して発生させた酸素を旋回流によって生じる負圧で、処理液L2に酸素ガスを導入できる。このようにすることで、酸素ガス投入用のポンプを新たに設置することなく、処理液L2の溶存酸素濃度を上げることが可能になる。   In the oxygen supply part 70, oxygen gas is melt | dissolved in the process liquid L2, and the dissolved oxygen concentration of the process liquid L2 is raised. For example, the oxygen supply unit 70 causes a swirling flow in the processing liquid L2, and decomposes and removes hydrogen peroxide by the hydrogen peroxide removing device 55 to generate oxygen in the processing liquid L2 with a negative pressure generated by the swirling flow. Oxygen gas can be introduced. By doing in this way, it becomes possible to raise the dissolved oxygen concentration of the process liquid L2, without installing the pump for oxygen gas addition newly.

酸素供給部70は、例えばマイクロナノバブル発生装置又はエアストーンを使用して、微細バブルとして酸素を供給してもよい。特に、バブル径が1μm以下の微細バブルでは、数ヶ月にわたり液中に存在することが知られており、長期にわたって栽培期間中の処理液L2の溶存酸素濃度を上げることができ、植物の成長を促進することができる。   The oxygen supply unit 70 may supply oxygen as fine bubbles using, for example, a micro / nano bubble generator or an air stone. In particular, fine bubbles with a bubble diameter of 1 μm or less are known to exist in the liquid for several months, and the dissolved oxygen concentration of the treatment liquid L2 during the cultivation period can be increased over a long period of time, thereby increasing the growth of the plant. Can be promoted.

このような構成によれば、処理液L2の過酸化水素濃度をモニタリングし、液体処理装置103に対して処理液L2の溶存酸素濃度を上げることができ、植物の成長を促進することが可能である。   According to such a configuration, the hydrogen peroxide concentration of the treatment liquid L2 can be monitored, the dissolved oxygen concentration of the treatment liquid L2 can be increased with respect to the liquid treatment apparatus 103, and plant growth can be promoted. is there.

[変形例]
本実施形態1〜4で説明した液体処理部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1〜4の構造に限定されない。
[Modification]
The configuration of the liquid processing unit 100 described in the first to fourth embodiments is an example, and various modifications can be made. For example, the internal structure of the treatment tank 12 or the position of the first electrode 30 or the second electrode 31 is not limited to the structure of the first to fourth embodiments.

本実施形態1〜4では、処理槽12は単純な円筒形状であったが、断面形状が円形である筒状の処理槽であり、処理槽の片方の端部に処理槽の中心軸上もしくは中心軸の近傍に窄まった穴形状の排出部を有していれば、様々な形状をとることが可能である。例えば、図7に示すように、半径が異なる円筒を組み合わせた処理槽121であっても同様の効果が得られる。図7では、導入部側の半径が排出部側の半径よりも大きくなるように構成している。又は、図8に示す円錐形状の処理槽122であっても同様の効果が得られる。好ましくは、旋回流F1が前方向Fにすべるのを防ぐために、図8に示すように、断面の内径が連続的に小さくなる円錐形状が好ましい。   In the first to fourth embodiments, the processing tank 12 has a simple cylindrical shape, but is a cylindrical processing tank having a circular cross-sectional shape, on the central axis of the processing tank or at one end of the processing tank. As long as it has a hole-shaped discharge portion constricted in the vicinity of the central axis, various shapes can be adopted. For example, as shown in FIG. 7, the same effect can be obtained even in a processing tank 121 in which cylinders having different radii are combined. In FIG. 7, the radius on the introduction part side is configured to be larger than the radius on the discharge part side. Or the same effect is acquired even if it is the cone-shaped process tank 122 shown in FIG. Preferably, in order to prevent the swirl flow F1 from sliding in the forward direction F, as shown in FIG.

また、本実施形態1〜4では、第1電極30の形状は、棒電極であったが、第1電極30の右端部301に電解が集中させる形状であれば、この限りではない。例えば、図9Aで示すように、排出部側に向けて尖った円錐形状が付いた板形状の第1電極32でもよい。また、図9Bで示すように、円錐形状の代わりに、排出部側に向けて湾曲するように突出した山形状の凸部32Bが中央部に有する板形状の第1電極32Aでもよい。第1電極32Aでは、発生するプラズマPに最も近い中央部が摩耗しやすいので、単なる平板の電極よりも、当該中央部を処理槽12内に突出させる山形状の凸部32Bを有する電極の方が寿命が長くて好ましい。さらに好ましくは、板形状の第1電極32の代わりに、電極が磨耗した際に、処理槽12内に電極の送り出しが容易な棒電極でもよい。   In the first to fourth embodiments, the shape of the first electrode 30 is a rod electrode. However, the shape is not limited as long as electrolysis concentrates on the right end portion 301 of the first electrode 30. For example, as shown in FIG. 9A, a plate-shaped first electrode 32 with a conical shape sharpened toward the discharge portion side may be used. Further, as shown in FIG. 9B, instead of the conical shape, a plate-shaped first electrode 32A having a mountain-shaped convex portion 32B protruding so as to curve toward the discharge portion side may be used. In the first electrode 32A, since the central portion closest to the generated plasma P is easily worn, an electrode having a mountain-shaped convex portion 32B that projects the central portion into the processing tank 12 is more than a simple plate electrode. Is preferable because of its long life. More preferably, instead of the plate-shaped first electrode 32, a rod electrode that can easily feed the electrode into the treatment tank 12 when the electrode is worn may be used.

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。   Further, as shown in FIG. 10, the same effect can be obtained even if the first electrode 30 and the insulator 53 are attached to the second inner wall 22 without using the electrode support cylinder 24 of the first electrode 30. Preferably, in order to suppress the electrolysis of water or the generation of Joule heat, it is better to cover the first electrode 30 necessary for plasma generation except for the connection portion between the right end 301 and the power source 60 with an insulator.

また、本実施形態1〜4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。   In the first to fourth embodiments, the material of the first electrode 30 is tungsten as an example. However, the material is not particularly limited as long as the material is particularly conductive. Preferably, a metal material capable of causing a Fenton reaction and exhibiting a high bactericidal effect when contacted with hydrogen peroxide in water is preferable. For example, SUS (stainless steel) or copper or copper tungsten is preferable.

本実施形態1〜4では、第2電極31は、排出部17に配置されているが、処理槽12内に接地された第2電極の少なくとも一部が配置されていればこの限りではない。例えば、配置場所に関しては、図11に示すように、棒状の第2電極33として、第1内壁21の中心軸X1の側方に配置するようにしても、同様の効果が得られる。また、図12に示すように、処理槽12外のマイクロバブル発生部90内でかつマイクロバブル発生部90の処理液供給口91近傍に棒状の第2電極33として配置してもよい。また、図13に示すように、筒状の第2電極34として第1内壁21の内側に配置してもよい。また、開口部311は円形としたが、多角形でもよく、さらには、第2電極は、分割された複数の金属部材を組み合わせて構成してもよい。好ましくは、旋回流F1を乱さないために、丸穴を有した板状もしくは円筒形状がよい。また、気相Gと第2電極の間が短いほうが水の抵抗が小さくなりジュール熱を抑制できるため、気相Gと第2電極の間が短くなる排出部17もしくは排出部17近傍に第2電極を配置するほうがよい。   In the first to fourth embodiments, the second electrode 31 is disposed in the discharge unit 17, but this is not limited as long as at least a part of the grounded second electrode is disposed in the treatment tank 12. For example, with respect to the arrangement location, as shown in FIG. 11, the same effect can be obtained by arranging the rod-like second electrode 33 on the side of the central axis X <b> 1 of the first inner wall 21. In addition, as shown in FIG. 12, the rod-shaped second electrode 33 may be disposed in the microbubble generating unit 90 outside the processing tank 12 and in the vicinity of the processing liquid supply port 91 of the microbubble generating unit 90. Further, as shown in FIG. 13, the cylindrical second electrode 34 may be disposed inside the first inner wall 21. The opening 311 is circular, but may be polygonal. Furthermore, the second electrode may be configured by combining a plurality of divided metal members. Preferably, in order not to disturb the swirling flow F1, a plate shape or a cylindrical shape having a round hole is preferable. In addition, the shorter the distance between the gas phase G and the second electrode, the smaller the resistance of the water, and the Joule heat can be suppressed. It is better to arrange the electrodes.

処理槽12に導入される被処理水L1の流量は、処理槽12の形状等に応じて、旋回流F1中に気相Gが発生する流量に設定される。また、第1電極30と第2電極31とに印加されるパルス電圧については、バイポーラではなくモノポーラで印加する場合、又は、電圧、パルス幅、又は周波数等は旋回流F1中に発生した気相GにプラズマPを発生させることができる値に適宜設定することが可能である。   The flow rate of the water to be treated L1 introduced into the treatment tank 12 is set to a flow rate at which the gas phase G is generated in the swirling flow F1 according to the shape of the treatment tank 12 and the like. In addition, the pulse voltage applied to the first electrode 30 and the second electrode 31 is applied in a monopolar rather than bipolar, or the voltage, pulse width, or frequency is a gas phase generated in the swirling flow F1. It is possible to appropriately set a value at which G can generate plasma P.

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。   Furthermore, as long as the effects of the present invention can be obtained, the power supply 60 may be a high-frequency power supply other than the pulse power supply. Preferably, since the pH between the electrodes is biased due to the electrolysis of water, bipolar application capable of alternately exchanging the cathode and the anode is preferable.

マイクロバブル発生部90は槽としているが、旋回流F1をせん断するために、マイクロバブル発生部90内に水を保持できる形状であれば、これに限定されない。例えば、処理液を輸送する配管としてもよい。好ましくは、排出部17を被処理水L1で満たし処理槽12への空気の混入を防ぐために、図14Aに示すように装置本体10は処理液を上向きに排出し、マイクロバブル発生部90は装置本体10の上側にあるほうがよい。   Although the microbubble generator 90 is a tank, the microbubble generator 90 is not limited to this as long as it can hold water in the microbubble generator 90 in order to shear the swirl flow F1. For example, it is good also as piping which conveys a process liquid. Preferably, in order to fill the discharge portion 17 with the water to be treated L1 and prevent air from entering the treatment tank 12, the apparatus main body 10 discharges the treatment liquid upward as shown in FIG. It is better to be on the upper side of the main body 10.

また、マイクロバブル発生部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93を、マイクロバブル発生部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93を、マイクロバブル発生部90とは別部材としてマイクロバブル発生部90内に配置してもよい。要するに、板部材93がマイクロバブル発生部90内の処理液と接触すれば、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。   Moreover, as a material of the material which comprises the microbubble generating part 90, water should just not permeate | transmit. Further, for example, as shown in FIG. 14B, a plate member 93 containing copper or iron that can generate a high sterilizing effect by causing a Fenton reaction with a hydrogen peroxide solution which is one of the reforming components, It can be used for some or all of 90. Further, the plate member 93 may be disposed in the microbubble generating unit 90 as a separate member from the microbubble generating unit 90. In short, when the plate member 93 comes into contact with the treatment liquid in the microbubble generating unit 90, a high sterilizing effect can be exhibited by causing a Fenton reaction with hydrogen peroxide solution which is one of the reforming components.

以上、本発明の実施形態1〜4を説明したが、上述した実施形態1〜4は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態1〜4に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態1〜4を適宜変形して実施することが可能である。   As mentioned above, although Embodiment 1-4 of this invention was demonstrated, Embodiment 1-4 mentioned above is only the illustration for implementing this invention. Therefore, the present invention is not limited to Embodiments 1 to 4 described above, and can be implemented by appropriately modifying Embodiments 1 to 4 described above without departing from the spirit of the present invention.

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。   That is, the effects possessed by any one of the embodiments or the various modifications can be obtained by appropriately combining them. In addition, combinations of the embodiments, combinations of the examples, or combinations of the embodiments and examples are possible, and combinations of features in different embodiments or examples are also possible.

本発明の前記態様にかかる液体処理装置は、液体の中でプラズマを発生させて液体を殺菌するとともに液体から改質成分(液体由来のラジカル又は化合物等)を含む処理液を生成して、生成した処理液の改質成分でも培養液を殺菌することができる。このため、本発明の前記態様にかかる液体処理装置は、水耕栽培での植物育成装置等に利用することが可能である。   The liquid processing apparatus according to the above aspect of the present invention generates plasma by generating a processing liquid containing a modifying component (a radical or a compound derived from a liquid, etc.) from the liquid while generating plasma in the liquid. The culture solution can be sterilized even with the modified component of the treated solution. For this reason, the liquid processing apparatus concerning the said aspect of this invention can be utilized for the plant growing apparatus etc. in hydroponics.

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
41 被処理槽
42 培養液
45 追肥装置
46 電気的特性測定装置
47 追肥制御部
48 処理液制御部
49 液検出センサー
50 液体供給部(一例としてポンプ)
51 配管
53 絶縁体
55 過酸化水素除去装置
56 過酸化水素除去制御装置
57 過酸化水素濃度測定装置
60 電源
70 酸素供給部
80 水タンク
81 循環用配管
83 収容空間
90 マイクロバブル発生部
90b 処理液排出口
90f マイクロバブル発生室
91 処理液供給口
93 板部材
100 液体処理部
101,102,103,104 液体処理装置
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 被処理水
L2 処理液
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Apparatus main body 12 Processing tank 15 Introduction | transduction part 17 Discharge part 21 1st inner wall 22 2nd inner wall 23 3rd inner wall 24 Electrode support cylinder 30 1st electrode 31 2nd electrode 32 Plate-shaped 1st electrode 32A A mountain-shaped convex part Plate-shaped first electrode 32B Mountain-shaped convex portion 33 Rod-shaped second electrode 34 Tubular second electrode 41 To-be-treated tank 42 Culture solution 45 Additional fertilizer 46 Electrical characteristics measuring device 47 Additional fertilizer controller 48 Treatment liquid control Part 49 liquid detection sensor 50 liquid supply part (pump as an example)
51 Pipe 53 Insulator 55 Hydrogen peroxide removal device 56 Hydrogen peroxide removal control device 57 Hydrogen peroxide concentration measurement device 60 Power supply 70 Oxygen supply unit 80 Water tank 81 Circulation pipe 83 Storage space 90 Micro bubble generation unit 90b Discharge of processing liquid Exit 90f Microbubble generation chamber 91 Processing liquid supply port 93 Plate member 100 Liquid processing units 101, 102, 103, 104 Liquid processing units 121, 122 Processing tank 151 Open end 241 Inner end surface 301 Right end 311 Opening 801 First electrode 802 Second electrode 803 Liquid 804 Pulsed power supply 805 Plasma 901 Anode electrode 902 Cathode electrode 903 Liquid to be treated 904 Gas B Backward BA Bubble D Downward F Forward F1 Swirl G Gas phase L Leftward L1 as seen from the rear Water L2 Treatment liquid P Plasma R Right direction U from the rear direction Up direction X1 Virtual center axis of a substantially cylindrical accommodation space

Claims (12)

導入部から導入される液体を中心軸周りに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とともに、前記導入部から導入された前記液体を、前記導入部との間で旋回させて前記旋回流を発生させたのち処理液として排出する排出部を有する処理槽と、
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て前記液体を殺菌して前記処理液とするとともに改質成分を前記処理液中に生成する電源と、
前記処理槽の前記排出部の開口より大きい縦断面積を有するマイクロバブル発生室を有し、前記マイクロバブル発生室内で前記処理槽の前記排出部から前記処理液を排出することでマイクロバブル又はナノバブルを生成し、前記生成したマイクロバブル又はナノバブルを前記処理液の中に拡散させるマイクロバブル発生部と、
植物栽培用の培養液を保持して前記マイクロバブル発生部から供給される前記処理液で前記培養液を殺菌するとともに、殺菌した被処理水を、少なくとも前記液体の一部として、前記処理槽に向けて排出する被処理槽と、
前記処理槽の前記導入部から前記処理槽内に導入した前記液体を、前記処理槽と前記被処理槽との間で前記マイクロバブル発生部を介して循環可能とするポンプとを備えて、
前記液体により前記導入部と前記排出部との間で形成された前記旋回流の前記気相に前記プラズマを発生させて、前記液体を殺菌するとともに前記改質成分を生成し、生成した改質成分が前記処理液に溶解して前記処理液中に分散し、この処理液を前記マイクロバブル発生部を介して前記被処理槽に導入して前記培養液を殺菌したのち排出される前記被処理水を前記ポンプにより前記処理槽に少なくとも前記液体の一部として導入する、
液体処理装置。
By rotating the liquid introduced from the introduction part around the central axis, a gas phase is generated in the vicinity of the rotation center of the swirling flow of the liquid, and the liquid introduced from the introduction part is exchanged with the introduction part. A treatment tank having a discharge part that is swirled between to generate the swirl flow and then discharged as a treatment liquid;
A first electrode that is at least partially disposed in the processing tank and contacts the liquid in the processing tank;
A second electrode arranged to contact the liquid in the treatment tank;
A voltage is applied between the first electrode and the second electrode to generate plasma in the gas phase to sterilize the liquid to form the treatment liquid and generate a modified component in the treatment liquid. Power supply,
A microbubble generating chamber having a vertical cross-sectional area larger than the opening of the discharge portion of the processing tank, and microbubbles or nanobubbles are discharged by discharging the processing liquid from the discharge portion of the processing tank in the microbubble generating chamber. A microbubble generating unit for generating and diffusing the generated microbubbles or nanobubbles in the treatment liquid;
While holding the culture solution for plant cultivation and sterilizing the culture solution with the treatment solution supplied from the microbubble generator, the sterilized water to be treated is at least part of the liquid in the treatment tank. A tank to be discharged,
A pump that allows the liquid introduced into the processing tank from the introduction part of the processing tank to be circulated between the processing tank and the processing tank through the microbubble generating unit;
The plasma is generated in the gas phase of the swirling flow formed between the introduction part and the discharge part by the liquid to sterilize the liquid and generate the reforming component, and the generated reforming The component to be treated is dissolved in the treatment solution and dispersed in the treatment solution, and the treatment solution is discharged after sterilizing the culture solution by introducing the treatment solution into the treatment tank through the microbubble generator. Water is introduced into the treatment tank by the pump as at least part of the liquid;
Liquid processing equipment.
前記マイクロバブル発生部と前記被処理槽との間に配置されて、前記被処理槽に供給される前記処理液に対して追肥を行う追肥装置をさらに備える、
請求項1に記載の液体処理装置。
Further comprising a top dressing device that is disposed between the microbubble generator and the tank to be treated and performs top dressing on the processing liquid supplied to the tank to be treated;
The liquid processing apparatus according to claim 1.
前記マイクロバブル発生部と前記追肥装置との間に配置されて前記マイクロバブル発生部から供給される前記処理液のpHもしくは電気伝導度を測定する電気的特性測定装置と、
前記電気的特性測定装置の測定結果に基づいて、前記追肥装置の追肥動作を制御する追肥制御部とをさらに備える、
請求項2に記載の液体処理装置。
An electrical property measuring device that is disposed between the microbubble generating unit and the top fertilizer and that measures the pH or electrical conductivity of the treatment liquid supplied from the microbubble generating unit;
Based on the measurement result of the electrical property measuring device, further comprising a top dressing control unit that controls top dressing operation of the top dressing device,
The liquid processing apparatus according to claim 2.
前記処理槽と前記被処理槽との間に配置されて前記マイクロバブル発生部から供給される前記処理液の過酸化水素濃度を測定する過酸化水素濃度測定装置と、
前記過酸化水素濃度測定装置よりも前記処理液の流路の下流側に配置され、前記処理液から過酸化水素を除去する過酸化水素除去装置と、
前記過酸化水素除去装置に接続され、前記過酸化水素濃度測定装置で測定された前記過酸化水素濃度の測定結果に基づいて、過酸化水素除去動作を制御する、過酸化水素除去制御装置と、
前記過酸化水素除去装置で除去した過酸化水素から発生させた酸素を前記処理液に導入する酸素供給部とをさらに備える、
請求項3に記載の液体処理装置。
A hydrogen peroxide concentration measuring device that is disposed between the processing tank and the processing tank and measures the hydrogen peroxide concentration of the processing liquid supplied from the microbubble generating unit;
A hydrogen peroxide removal device that is disposed on the downstream side of the flow path of the treatment liquid from the hydrogen peroxide concentration measurement device and removes hydrogen peroxide from the treatment liquid;
A hydrogen peroxide removal control device connected to the hydrogen peroxide removal device and controlling a hydrogen peroxide removal operation based on a measurement result of the hydrogen peroxide concentration measured by the hydrogen peroxide concentration measurement device;
An oxygen supply unit that introduces oxygen generated from hydrogen peroxide removed by the hydrogen peroxide removal device into the treatment liquid;
The liquid processing apparatus according to claim 3.
前記被処理槽と前記処理槽の間に配置されて前記処理槽に導入される前記液体の液量もしくは液圧を検出する液検出センサーと、
前記液検出センサーでの検出結果を基に前記電源を制御する処理液制御部とを備える、
請求項1〜4のいずれか1つに記載の液体処理装置。
A liquid detection sensor disposed between the processing tank and the processing tank to detect a liquid amount or a liquid pressure of the liquid introduced into the processing tank;
A treatment liquid control unit for controlling the power supply based on the detection result of the liquid detection sensor,
The liquid processing apparatus as described in any one of Claims 1-4.
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1〜5のいずれか1つに記載の液体処理装置。
The first electrode is disposed so as to be in contact with the gas phase generated in the vicinity of the swirling center of the swirling flow of the liquid, or to be positioned in the vicinity of the gas phase.
The liquid processing apparatus as described in any one of Claims 1-5.
前記処理槽の前記導入部から導入される前記液体は、前記被処理槽から排出された前記被処理水とを含む、
請求項1〜6のいずれか1つに記載の液体処理装置。
The liquid introduced from the introduction part of the treatment tank includes the treated water discharged from the treated tank,
The liquid processing apparatus as described in any one of Claims 1-6.
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7に記載の液体処理装置。
The treatment tank has a cylindrical or frustoconical first inner wall that swirls the liquid supplied from the introduction section to generate the swirling flow,
The first electrode is disposed on or near the central axis of the first inner wall.
The liquid processing apparatus according to claim 7.
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8に記載の液体処理装置。
The first electrode is disposed on one end side near the central axis or the central axis,
The second electrode is disposed on the other end side in the vicinity of the central axis or the central axis,
The introduction portion is disposed on the one end side of the central axis,
The discharge portion is disposed on the other end side of the central axis.
The liquid processing apparatus according to claim 8.
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9に記載の液体処理装置。
The second electrode is a plate-like electrode disposed on a part of the first inner wall on the other end side of the first inner wall around the central axis or so as to surround the entire circumference of the central axis. Is,
The liquid processing apparatus according to claim 9.
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9に記載の液体処理装置。
The second electrode is disposed on a side of the central axis of the first inner wall on the other end side of the first inner wall.
The liquid processing apparatus according to claim 9.
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9に記載の液体処理装置。
The second electrode is a cylindrical electrode disposed so as to surround a part or the entire circumference of the central axis of the first inner wall on the other end side of the first inner wall.
The liquid processing apparatus according to claim 9.
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