JP2025505995A - プラズマ活性化液体を生成する装置、洗浄及び／又は殺菌のため機器及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明はプラズマ活性化液体を生成する装置に関し、装置は：
第１平坦電極（１）及び第２平坦電極（２）であって、
第１平坦電極（１）及び第２平坦電極（２）は放電空間（３）を介して互いに分離されている、第１平坦電極（１）及び第２平坦電極（２）と、
第１平坦電極（１）と第２平坦電極（２）との間に電圧を印加し、したがって、
第１平坦電極（１）と第２平坦電極（２）との間の放電空間（３）内で電気放電が点火されるように、設計された電圧源（４）と、
放電空間（３）内で電気放電が点火されるときに、電気放電に曝される液体膜（７）を放電空間（３）内で形成するように、液体を放電空間（３）に供給するように設計された、液体供給部（５）と、を備える。
さらなる態様は、かかる装置を有する機器、及び、本装置を使用する、洗浄及び／又は殺菌のための方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ活性液体を生成する装置、そのような装置を含む機器、及び洗浄及び／又は殺菌のための方法に関する。

ガス状プラズマの化学反応性とエネルギーを水又は他の液体に伝達することは、顕著で一過性の広域スペクトルの生物活性を有する液体を生成できる技術的アプローチである。水を液体として使用する場合、このプロセスはいわゆるプラズマ活性水（ＰＡＷ）を生成することができる。ＰＡＷの特性により、水処理、表面洗浄、生物医学など、幅広いバイオテクノロジー用途で環境に優しいソリューションとなる。ＰＡＷの特性は、さまざまな家庭用機器（Ｈａｕｓｈａｌｔｓｇｅｒａｅｔｅ）にも活用できる。

しかしながら、プラズマ活性化液体を生成するための当該技術分野で知られているシステムは、非常に複雑であることが多く、また、処理液と処理ガスの混合比及びドージングを容易かつ確実に設定することができない。その結果、これらのシステムは運転が不安定になることが多い。例えば、ＵＳ ２００４／００７６５４３ Ａ１には、プラズマ処理水を使用するシステムが示されている。

本発明が解決しようとする課題は、従来技術の少なくとも１つの欠点を克服することである。さらなる課題は、洗浄及び／又は殺菌のための有利な方法を開示することである。

課題は、独立請求項の対称によって解決される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態及びさらなる発展に関する。

プラズマ活性化液体又はプラズマ活性化流体（Ｐｌａｓｍａ－ａｋｔｉｖｉｅｒｔｅｎ Ｆｌｕｅｓｓｉｇｋｅｉｔ）を生成するための装置が提案されており、本装置は、第１平坦電極及び第２平坦電極を備え、第１平坦電極及び前記第２平坦電極は放電空間を介して互いに分離されている。本装置はまた、電圧源を備える、電圧源は、第１平坦電極と第２平坦電極との間に電圧を印加し、したがって、第１平坦電極と第２平坦電極との間の放電空間内で電気放電が点火されるように、設計されている。本装置は、放電空間内で電気放電が点火されるときに、電気放電に曝される液体膜を放電空間内で形成するように、液体を放電空間に供給するように設計された、液体供給部を備える。

液体膜は、平坦電極のうちの１つ、又は放電空間内に配置された物体上に形成されることができる。ここで、液体膜という用語は、表面を濡らす液体の薄く連続した層を表すために使用される。液体膜は、その流動特性において、かさばった又は塊状の液体（ｖｏｌｕｍｉｎｏｅｓｅｎ Ｆｌｕｅｓｓｉｇｋｅｉｔ）とは異なることがある。液体の厚さが１ｍｍ以下の場合、液体膜と表現することができる。

放電空間内での放電の際に、放電空間内のガス、例えばオゾン、ＮＯｘ及び／又は過酸化物中の種が活性化される。これらの活性化された種は液体膜に放出され、これにより液体膜中の液体はプラズマ活性化される。

液体膜は、塊状の液体と比較して、放電空間内で放電に曝される、非常に大きな表面積を有するため、プラズマ活性化液体を生成するための装置で使用するのに特に適している。放電空間内での放電の際に、放電によって誘導されるプラズマ化学と液体膜へのエネルギー伝達が、液体膜の大きな表面積で起こる。

放電空間内での放電の際に、液体膜とガスとの界面で活性化種の交換が起こり、放電によりガス中で活性化種が発生する。液体膜は大きい表面積を有するため、活性化種の交換は高い交換レートで行われる。活性種の間の高い交換レートは、装置の効率が高いことと同義である。液体膜の使用は、高濃度の活性種を含むプラズマ活性化液体を短時間で生成することを可能にする。液体膜の厚さが薄いため、液体内の拡散限界交換レートが高く、活性種の新たな平衡が液体内で迅速に確立される。

また、液体膜の液体がプラズマ活性化される、プラズマ活性化液体を生成する装置に液体膜を用いることで、複雑な構造が少ないシンプルな装置の設計が可能となる。液体の供給及び必要に応じて液体の吐出を相応に調整することにより、液体を容易に投与する（ｄｏｓｉｅｒｔ）ことができる。同様に、ガス供給及びガス吐出の流量（Ｆｌｉｅｓｓｒａｔｅ）を調整することにより、使用するガスを投与することができる。このようにして、放電空間内の液体とガスの混合比を所期のように制御することができる。プラズマ活性化ガス中及びラズマ活性化液体中の出力化学量論は、シンプルでロバストな投与システムによって容易に制御することができる。放電空間内のプロセス全体の温度を選択することにより、気相中の液体の蒸気圧を調整することができ、その結果、エネルギー供給下で生成される化学種の組成を変化させることができる。温度、液体の流量、ガスの流量などの容易に調整可能なパラメータは、液体のプラズマ活性化をコントロールし、生成される活性化種のタイプを制御することが可能となる。

電極は、その表面で放電を引き起こすように設計されている場合、「平坦（ｆｌａｅｃｈｉｇ）」と表現することができる。平坦電極は、電圧を印加することができる実質的に二次元の表面を有することができる。平坦電極は平板（ｐｌａｎａｒ）であることができ、したがって実質的に１つの平面に配置することができる。しかし、平坦電極は、平板ではなく、三次元体の表面、例えば円筒の表面を形成する表面を有することもできる。平坦電極は、その上に液体膜を形成できる面を有する。

好ましくは、液体膜の厚さは０．２ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下である。液体膜の厚さは５０ｎｍと０．２ｍｍとの間、好ましくは１００ｎｍと０．１ｍｍとの間であることができる。

また、厚さが５０ｎｍ未満の液体膜では、液体膜に開口が生じやすくなり、液体膜が平坦電極のうちの１つ又は他の物体を連続的に又は一貫して（ｄｕｒｃｈｇａｅｎｇｉｇ）覆わず、放電ムラが生じるおそれがある。放電ムラは、装置を損傷したり、装置の寿命を短くしたりするおそれがある。好ましくは、少なくとも５０ｎｍの厚さの液体膜を使用することにより、これを回避することができる。

厚さが０．２ｍｍ以下の液体膜の場合、液体膜の体積に対する表面積の割合が十分に大きいため、液体膜と放電空間内のガスとの界面における活性種の交換が高い効率で行われる。また、０．２ｍｍ以下の小さい液体膜の厚さによれば、液体中での拡散制限交換レート（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｓｌｉｍｉｔｉｅｒｔｅ Ａｕｓｔａｕｓｃｈｒａｔｅ）が高く、液体中で活性種の新たな平衡を速やかに確立することができる。

液体膜が１００ｎｍから０．１ｍｍの好ましい範囲の厚さ有すると、濡れ性の悪い（ｓｃｈｌｅｃｈｔ ｂｅｎｅｔｚｂａｒｅｎ）基材上でも液体膜の開口の形成が排除され、プラズマ活性化の効率が非常に高くなる。

第１平坦電極は、放電空間に面する（ｄｅｍ Ｅｎｔｌａｄｕｎｇｓｒａｕｍ ｚｕｇｅｗａｎｄｔ）誘電層を有することができる。代替的又は付加的に、第２平坦電極は、放電空間に面する誘電体層を有することができる。２つの平坦電極の少なくとも一方が誘電体層を有する場合、放電は誘電バリア放電として点火される。

誘電層は、液体膜が配置された平坦電極を覆うことができる。その結果、液体膜が平坦電極の導電性コンタクト面と直接コンタクトするのを回避することができる。代替的又は付加的に、誘電層は、平坦電極のうちの、液体膜が配置されていない方を覆うことができる。誘電層は、放電時の燃焼挙動（Ｂｒｅｎｎｖｅｒｈａｌｔｅｎ）を最適化することができる。

第１平坦電極の誘電層及び／又は第２平坦電極の誘電層は、多孔質及び／又は粗面（ｒａｕ）であることができる。多孔質層及び粗面層は、液体との良好な濡れ性を特徴とする。特に、液体膜は誘電層上に生成されることができる。層の多孔質又は粗面特性によって、層上に液体膜が残ることを確実にし、プラズマで活性化されることができる。層の粗さ又は多孔性は、電極が良好な濡れ性を有することを保証し、液体の均質な投与及び連続的な液体膜を形成するための液体の分配を容易にする。粗面電極及び／又は多孔質電極の良好な濡れ特性により、液相と気相の明確な分離が常に保証される。

多孔質層は小さい空洞を有することができる。層はここで、層の空洞容積が層の総容積の少なくとも５％、好ましくは総容積の１０％、特に総容積の２０％である場合、多孔質とみなすことができる。層の表面に平面でない（ｕｎｅｂｅｎ）場合、層は粗面（ｒａｕ）とみなされる。したがって、層の表面は、層の表面積を増大させて液体膜の形成を促進する、微視的な窪み及び微視的な隆起を有することができる。

液体供給部は、液体が放電空間に面する第１平坦電極の表面上に液体膜を形成するように、液体を放電空間に供給するように設計されることができる。好ましくは、第１平坦電極のこの表面は、誘電層によって形成される。電極上に液体膜を形成することにより、液体膜の大きな表面が直接放電に曝される、シンプルで複雑さの少ない装置を構成することができる。

第１平坦電極は、多孔質材料の輸送層を有することができる。輸送層は、放電空間に面する第１平坦電極の表面を形成することができる。輸送層の多孔質材料は誘電性であることができる。液体は、輸送層内を移動することも、輸送層の表面に液体膜を形成することもできる。輸送層は、毛細管力によって液体が輸送層内で移動できるように、高い多孔性を有する。

好ましくは、液体供給部は、液体が輸送層を介して移動し、輸送層の表面に液体膜を形成するように、輸送層に液体を供給するように設計される。液体を第１電極の表面に直接塗布せず、輸送層に導入するこのような液体供給部を使用することは、液体の特に正確な投与を可能にする。液体は、液体供給部を介して連続的に再投与（ｎａｃｈｄｏｓｉｅｒｔ）されることができるので、一定の厚さの液体膜を輸送層の表面に維持することができる。

放電空間内には、第１平坦電極及び第２平坦電極からそれぞれギャップを介して分離された多孔質体を配置することができる。液体供給部は、多孔質体の表面に液体膜を生成するように設計されることができる。従って、電極自体には多孔質膜は生成されない。また、第１電極と多孔質体との間のギャップ内の液体膜と、第２電極と多孔質体との間のギャップ内の液体膜とを、それぞれプラズマ活性化することができる。このように追加の多孔質体を使用することにより、本実施形態では１つの放電空間でより多くのプラズマ活性液体を生成することができる。

一実施形態では、放電空間内に、第１平坦電極と第２平坦電極とからそれぞれギャップを介して分離された多孔質体が配置されることができ、液体供給部は、第１平坦電極に面する、多孔質体の表面に液体膜を生成し、第２平坦電極に面する、多孔質体の表面にさらなる液体膜を生成するように設計されており、第１平坦電極及び第２平坦電極上には液体膜が生成されない。多孔質体は、第１電極と第２電極との間のギャップ内に配置されることができる。

装置は、放電空間内に配置される反応チャンバを有することができる。反応チャンバは、プラズマ活性化液体を放出するように設計された液体取出部を有することができる。液体取出部は、例えば弁であることができる。液体取出部は、コントロールされた方法で反応チャンバからプラズマ活性化液体を取り出すことを可能にできる。

装置は、液体を収容する液体リザーバを有することができる。液体供給部は、液体を液体リザーバから取り出し放電空間に供給するように設計されることができ、装置は、液体を反応チャンバから液体リザーバ内に戻すように設計された液体戻りチャネルを有する。このようにして、液体を循環路内で使用し、複数回活性化することができる。さらに、プラズマ活性化液体を液体リザーバ内に蓄積することもできる。プラズマ活性化液体は、生産場所と使用場所を異ならせることができる。生成後すぐに使用する必要はなく、活性化液体を保存し、後に使用することもできる。プラズマ活性液体は、数ヶ月にわたって抗菌効果（ａｎｔｉｂａｋｔｅｒｉｅｌｌｅ Ｗｉｒｋｕｎｇ）を維持する。

装置はガスリザーバを有することができ、ガス供給部は、ガスをガスリザーバから取り出し、反応チャンバに供給するように設計されている。装置は、放電空間内のガスを放電の際に活性化するように設計されている。ガスはガスリザーバと反応チャンバとの間で循環され、複数回活性化させることができる。このようにして活性化ガスをガスリザーバに蓄積することができる。

反応チャンバには、活性化ガスを放出するように設計されたガス取出部を設けることができる。活性化ガスは、例えば洗浄又は殺菌に使用することができる。

装置は、反応チャンバからガスリザーバに活性化ガスを戻すように設計された再循環チャネルを有することができる。

液体リザ―バ及びガスリザーバは、互いに接続されることができ、再循環チャネルの出口は液体リザーバ内に配置されることができ、したがって、再循環チャネルの出口において放出される活性化ガスは液体を介して液体リザーバ内で流れる。例えば、活性化ガスは気泡の形で放出されることができる。液体リザーバ内の液体中を通って流れるとき、活性化ガスはその活性種の少なくとも一部を液体中に放出することができ、その結果、活性種で富化（ａｎｇｅｒｅｉｃｈｅｒｔ）される。

第１平坦電極及び第２平坦電極は平面であることも円筒対称であることもできる。第１平坦電極又は第２平坦電極が円筒対称の場合、それぞれの電極は円筒の表面を形成する。これは、中空円筒の内面でも外面でもよい。

液体は、自由対流を利用してのみ装置内で移動させることができる。例えば、この装置は能動的なポンプ要素を省き、毛管力と重力だけで液体を移動させることができる。これにより、装置はエネルギー効率の高い方法で作動する。

液体膜が第１平坦電極上又は第２平坦電極上に生成される場合、液体膜はそれぞれの電極を冷却することができる。したがって、放電空間の過熱を回避することができる。さらに、放電空間に供給する前に冷却機構によって液体を冷却することもできる。

さらなる態様は、プラズマ活性化液体を生成するための上述の装置を有する機器に関する。この機器は、家庭用機器、例えば、床ケア機器、掃除ロボット、コーヒーメーカー、食器洗い機又は乾燥機であることができる。あるいは、他の機器、例えば、水処理機器又は生物医学で使用される医療機器とすることもできる。

さらなる態様は、洗浄及び／又は殺菌のための方法に関する。本方法において、プラズマ活性化液体及び／又はプラズマ活性化ガスは、上述の装置を用いて生成することができ、液体及び／又はガスは、洗浄及び／又は殺菌のために使用される。

以下では、図を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。

図１は、プラズマ活性液体を生成する装置の第１の実施形態例を示す図である。 図２は、この装置の第２の実施形態例を示す図である。 図３は、この装置の第３の実施形態例を示す図である。 図４は、この装置の第４の実施形態例を示す図である。 図５は、この装置の第５の実施形態例を示す図である。

図１は、プラズマ活性化液体を生成する装置の第１の実施例を示す。この装置は、第１平坦電極１と第２平坦電極２を有する。この２つの平坦電極は、放電空間３によって互いに隔てられている。

さらに、この装置は電圧源４を備えており、この電圧源４は第１平坦電極１及び第２平坦電極２に接続されている。電圧源４は、両平坦電極１、２の間に電圧を印加するように設計されている。電圧は交流電圧又はパルス電圧であることができる。電圧源４が両平坦電極１、２間に電圧を印加すると、放電空間３内で両平坦電極１、２間に、放電を点火するのに十分な電界強度を有する電界が形成される。

この装置は、放電空間３に液体を供給する液体供給部５を備えている。液体は、例えば、水又は他のプロセス液体であることができる。図１に示す実施形態例では、液体は液体供給部５から第１平坦電極１の表面６の第１端部に塗布される。液体は第１平坦電極１の表面６に沿って流れ、第１平坦電極１の表面６上に液体膜７を形成する。

第１平坦電極１の表面６の、第１の端部とは反対側の第２端部には、液体取出部８が設けられている。液体取出部８では、第１平坦電極１から液体を取り出すことができる。液体供給部５と液体取出部８との間で、液体は液体膜７として放電空間３を通って流れる。放電空間３において液体は放電に曝され、それによりプラズマ活性化される。

第１平坦電極１は、導電性コンタクト面１ａと誘電層１ｂを有する。導電性コンタクト面１ａは金属表面とすることができる。導電性コンタクト面１ａは電圧源４に接続されており、電圧源４によって導電性コンタクト面１ａに電位を印加することができる。

誘電層１ｂは、放電空間３に面する第１平坦電極１の表面６を誘電層が形成するように、導電性コンタクト面１ａを覆う。誘電層の表面６には液体膜７が形成される。放電の際に、誘電層１ｂはバリアとして働き、放電は誘電バリア放電（ＤＢＤ）として点火される。

誘電層１ｂは、好ましくは粗面及び／又は多孔質である。粗面及び／又は多孔質層は、液体との良好な濡れ性を特徴とする。誘電層１ｂの粗面及び／又は多孔質の設計は、液体膜７が誘電層上に形成されることができること、及び誘電層が液体で濡れたままであることを保証する。

第２平坦電極２は導電性コンタクト面２ａを有し、このコンタクト面は電圧源４に接続されている。第２平坦電極２の導電性コンタクト面２ａは誘電層で覆われていない。

この装置はまた、ガス供給部９及びガス取出部１０を備えている。ガスはガス供給部９から放電空間３に導入され、ガス取出部１０から放電空間３から引き出される。ガス供給部からガス取出部へのガスの流れ方向は、液体供給部５から液体取出部８への液体の流れ方向と逆にすることができる。ガスは空気又は他のプロセスガスであることができる。

放電空間３内の放電により、放電空間３内のガス中に化学種、例えばオゾン、ＮＯｘ又は過酸化物が発生する。液体膜７の界面はガスと接触しており、界面でガスの気相から発生した化学種を吸収する。ガスは放電により生成種で富化され、液体膜との交換により蒸気、例えば水蒸気を吸収することもできる。

化学種が濃縮された液体膜７の液体は、プラズマ活性化液体となる。ガスも化学種と水蒸気に富み、したがって同様にプラズマ活性化される。このようにして、この装置は、プラズマ活性化液体とプラズマ活性化ガスを生成する。

図２は、プラズマ活性液体を生成する装置の第２の実施例を示す。

第２の実施形態例によれば、第１平坦電極１は、導電性コンタクト面１ａと、液体分配器１１と、多孔質輸送層１２とを有し、これらが積層されており、多孔質輸送層１２が放電空間３に面する第１平坦電極１の表面６を形成している。

液体分配器１１は液体供給部５に接続されている。液体供給部５は液体を液体分配器１１に供給し、液体分配器１１を介して液体が多孔質輸送層１２に供給される。液体分配器１１は、液体供給部５によって液体で充填される容積であることができる。最も単純な実施形態では、液体分配器１１は容器である。代替実施形態では、液体分配器１１は、例えば、メアンダ状又はチャネル状の分配器構造を有する構造容積とすることができる。

多孔質輸送構造体１２は、液体分配器１１から毛細管力によって液体を吸い出す。多孔質輸送層１２において、液体は毛細管力によって輸送層１２を介して通り抜けて移動し（ｈｉｎｄｕｒｃｈ ｂｅｗｅｇｔ）、広がって多孔質輸送層１２の表面に液体膜７を形成する。液体は、液体分配器１１を介して連続的に再投与することができる。多孔質輸送構造体の表面６上の液体膜７は、放電空間２内の放電に曝される。その結果、液体膜７は、第１の実施形態例に関連して説明したように、プラズマ活性化される。

図２に示す実施形態例では、第２平坦電極２は誘電層２ｂで被覆されている。誘電層２ｂは、放電空間３に対して誘電バリアを形成し、したがって、放電は誘電体バリア放電として点火される。第１平坦電極１の表面６に形成された液体膜７の液体は、誘電バリア放電によって活性化され、液体取出部で活性化された液体として取り出すことができる。特に、液体は重力によって第１平坦電極１の表面から液体取出部８へ移動することができる。

液体分配器１１内の液体は、第１平坦電極１の導電性コンタクト面１ａと第２平坦電極との間に位置する。つまり、放電の際に、液体分配器１１内の液体が電流経路に存在する。放電が液体によって悪影響を受けないようにするためには、液体が一定の導電性を有することが必要である。

図３は、第３の実施形態例を示す図である。第３の実施形態例は、第２の実施形態例を変更したものであり、第１平坦電極の位置が変更されている。

第３の実施形態例では、第１平坦電極が液体分配器１１と輸送層１２の間に配置されている。第１平坦電極は、液体が液体分配器１１から多孔質輸送層１２へ通過する開口を有する。

第３実施形態例では、放電の際に液体分配器１１内の液体が電流経路に配置されない。従って、第３実施形態例では、使用可能な液体に制限はない。

図４は、第４の実施形態例によるプラズマ活性液体を生成する装置を示す。

第４の実施の形態例は、液体と気体とがそれぞれ回路をなして循環している点が先の実施の形態例と異なる。第４の実施形態例が第１乃至第３の実施形態例とさらに異なる点は、液体膜７が２両平坦電極１、２の一方の表面に形成されているのではなく、放電空間３内に配置され、第１平坦電極１と第２平坦電極２とからそれぞれギャップ１４を介して分離された多孔質体１３上に形成されている点である。

両相違点は、互いに別個に考慮されるべきであり、図１、図２又は図３の実施形態の代替的な実施形態においても個々に設けることができる。特に、液体膜７は、ガス及び／又は液体が循環されることなく、放電空間３内の多孔質体１３上に形成され得る。あるいは、ガス及び／又は液体を循環させ、液体膜７を両平坦電極１，２の一方の表面に形成することもできる。

図４に示す装置は反応チャンバ１５を有する。第１平坦電極１及び第２平坦電極２は反応チャンバ１５内に配置されている。両電極１、２の間の放電空間３も反応チャンバ１５内に配置されている。多孔質体１３は放電空間３内に配置されている。液体供給部５は、多孔質体１３に液体を供給する。このために、例えば、多孔質体１３に液体を滴下することができる。あるいは、液体供給部５は、出口が多孔質体１３に当接するか、又は、多孔質体１３によって囲まれるチューブを有することもできる。

液体は、毛細管力によって、多孔質体１３を介して通り抜け、多孔質体１３の表面に沿って移動し、多孔質体１３の表面に液体膜７を形成する。ここで、放電は、第１平坦電極１と多孔質体１３との間のギャップ１４、及び第２平坦電極２と多孔質体１３との間のギャップ１４で点火される。放電空間３内の放電により、ガス中に化学種、例えばオゾン、ＮＯｘ又は過酸化物が生成される。液体膜とガスとの界面で、化学種及び水蒸気の交換が生じる。これにより、化学種で液体膜が活性化される。同様にガスは化学種及び水蒸気で富化される。

液体膜７は多孔質体１３の表面に沿って流れ、重力により多孔質体１３の下に配置された回収容器１６に滴下し、そこにプラズマ活性化された液体が回収される。

反応チャンバ１５は、プラズマ活性化ガス、特にオゾンの無秩序な流出を防止するため、ガス密閉及び液体密閉されている。しかしながら、反応チャンバ１５は、以下に述べるガス及び液体のための入口及び出口を有する。反応チャンバ１５は液体取出部８を有し、この取出部を介してプラズマ活性化液体を回収容器１６から取り出すことができる。取り出された液体は、例えば洗浄、殺菌、活性化などの所望の目的に使用することができる。反応チャンバ１５にはガス取出部１０を有し、活性化ガスを反応チャンバ１５から取り出すことができる。活性化ガスは、洗浄、殺菌、活性化などの目的にも使用できる。

図４に示す装置はまた、液体リザーバ１７とガスリザーバ１８とを有する。ガスリザーバ１８と液体リザーバ１７は、互いに接続することができ、例えば、単一の容器に形成することができる。

本装置は、液体戻りチャネル１９を有し、この液体戻りチャネルを介して、プラズマ活性化液体を収集容器１５から取り出し、液体リザーバ１７に供給することができる。従って、液体は循環路内で移動することができ、それにより、液体はまず液体供給部５によって液体リザーバ１７から取り出され、多孔質体１３に供給される。放電空間３でのプラズマ活性化後、液体は収集容器１５に入り、その後、液体取出部８で取り出されて使用されるか、液体戻りチャネル１９を介して液体リザーバ１７に戻される。このようにして、プラズマ活性化された液体を液体リザーバ１７に収集することができる。

ガスは、再循環チャネル２０を介して反応チャンバ１５から取り出され、ガスリザーバ１８に供給され得る。再循環チャネル２０の出口２１は液体リザーバ１７内に配置することができる。放電空間３からガスリザーバ１８に戻されるガスは、したがって、まずは液体リザーバ１７を通って流れる。例えば、再循環チャネル２０の出口２１は、再循環ガスが気泡の形態で液体中を上昇することを保証する気泡パターンを有することができる。再循環ガスからの活性種の少なくとも一部は、液体中に入り、液体リザーバ１７内の液体を富化する。

ガスは循環路内を案内される。ガスはまずガスリザーバ１８にあり、ガス供給部９によってここから取り出され、放電空間３に供給される。放電空間３では、放電によりガスが活性化される。その後、ガスはガス取出部１０で取り出されるか、又は、放電空間３から再循環チャネル１０を経由してガスリザーバ１８に戻される。

液体循環路及びガス循環路の制御は、差圧によって作動が制御される要素、特にポンプ、バルブ、スロットルによって行われることができる。

ガスリザーバ１８及び液体リザーバ１７はそれぞれ、再投与機構１７ａ、１８ａを備えることができる。新たな、新鮮な液体を、再投与機構１７ａを介して液体リザーバに供給することができる。新たな、新鮮なガスは、再投与機構１８ａを介してガスリザーバ１８に供給することができる。このようにして、液体取出部８を介した液体の取出しと、ガス取出部１０を介したガスの取出しとを平衡させることができる。

循環する液体及びガスの化学組成は、再投入機構１７ａ、１８ａを介して調整することができる。新鮮な非活性化ガスと活性化ガスとの量比を必要に応じて設定することができる。新鮮な非活性化液体と活性化液体の量比も設定できる。

容器内にポンプを配置することもでき、これにより液体が液体リザーバ１７内を循環する。

図５は、第５の実施形態例による装置の断面を示す。第１乃至第４の実施形態例では、平坦電極１、２はそれぞれ平面上に延在する実質的に２次元の面であった。第５の実施形態例では、第１平坦電極１と第２平坦電極２は、それぞれ円筒状に湾曲している。第１平坦電極１は内側円筒を形成し、第２平坦電極は外側円筒を形成し、両円筒は互いに同心に配置される。外側の円筒は内側の円筒を取り囲んでいる。

放電空間３は、第１平坦電極１によって形成された円筒と第２平坦電極２によって形成された円筒との間の空洞に配置されている。放電空間３はリング状又はスリーブ状である。

第５の実施形態例は、第１の実施形態例に基づくものである。液体膜７は、第１の実施形態例に関連して説明したように、放電空間３に面する誘電層１ｂの表面に生成される。両平坦電極１、２がそれぞれ三次元的な円筒状に湾曲しているため、液体膜を形成できる面積が大きくなり、より多くのプラズマ活性液体を生成することができる。

別の実施形態では、第２平坦電極２が内側円筒を形成し、第１の平坦電極１が外側円筒を形成することができる。

さらに、第２の実施形態、第３の実施形態及び第４の実施形態例では、第１平坦電極１及び第２平坦電極２を円筒状に湾曲させることもできる。第１平坦電極１が内側円筒を形成し、第２平坦電極２が外側円筒を形成することもできる。あるいは、第１平坦電極１が外側円筒を形成し、第２平坦電極２が内側円筒を形成することもできる。

第４の実施形態例では、この代替実施形態において、多孔質体１３は環状である。環状の多孔質体１３は、円筒を形成する第１平坦電極１と、同じく円筒を形成する第２平坦電極２との間の環状の放電空間３内に配置されている。

ここに示した実施形態の一つによる装置で生成されたプラズマ活性化液体は、様々な用途に使用することができる。例えば、液体を容器に保存し、再生洗浄剤（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｓ Ｐｕｔｚｍｉｔｔｅｌ）として使用することができる。この液体は、洗浄及び殺菌に有益な特性を数ヶ月間保持する。

液体をスプレーボトルに注ぎ、スプレーして使用することができる。スポンジに液体を染み込ませ、スポンジを介して液体を処理すべき表面に塗布することもできる。ディスペンサーや布に含ませて使用することもできる。液体は、乾燥室又は湿潤室で、例えば食器洗浄機（Ｇｅｓｃｈｉｒｒｒｅｉｎｉｇｅｒ）内で、マウス・ノーズピース（Ｍｕｎｄ－Ｎａｓｅ－Ｓｃｈｕｔｚｅｓ）又は歯列矯正具（Ｚａｈｎｓｐａｎｇｅ）を殺菌するために、対象物を洗浄、手入れ又は殺菌するために使用することができる。

本装置は、プラズマ活性化液体を洗浄、殺菌、活性化に使用できる様々な家庭用機器に組み込むことができる。例えば、本装置は、洗浄やカルキ除去のために、床ケア機器、掃除ロボット、コーヒーメーカーに使用することができる。この装置は、プラズマ活性化液体及びプラズマ活性化ガスの有益な特性を利用できるように、食器洗い機（Ｓｐｕｅｌｍａｓｃｈｉｎｅ）、洗濯機、乾燥機に組み込むことができる。

１ 第１平坦電極（erste flaechige Elektrode）
１ａ 導電コンタクト面（leitfaehige Kontaktflaeche）
１ｂ 誘電層（dielektrische Schicht）
２ 第２平坦電極（zweite flaechige Elektrode）
２ａ 導電コンタクト面（leitfaehige Kontaktflaeche）
２ｂ 誘電層（dielektrische Schicht）
３ 放電空間（Entladungsraum）
４ 電圧源（Spannungsquelle）
５ 液体供給部（Fluessigkeitszufuhr）
６ 第１平坦電極の表面（Oberflaeche der ersten flaechigen Elektrode）
７ 液体膜（Fluessigkeitsfilm）
８ 液体取出部（Fluessigkeitsentnahme）
９ ガス供給部（Gaszufuhr）
１０ ガス取出（Gasentnahme）
１１ 液体分配器（Fluidverteiler）
１２ 輸送層（Transportschicht）
１３ 多孔質体（poroeser Koerper）
１４ ギャップ（Spalt）
１５ 反応チャンバ（Reaktionskammer）
１６ 収集容器（Sammelbehaelter）
１７ 液体リザーバ（Fluessigkeitsreservoir）
１７ａ 再投与機構（Nachdosiermechanismus）
１８ ガスリザーバ（Gasreservoir）
１８ａ 再投与機構（Nachdosiermechanismus）
１９ 液体戻りチャネル（Fluessigkeits-Rueckfuehrkanal）
２０ 循環チャネル（Rezirkulationskanal）
２１ アウトレット（Auslass）

Claims (23)

1. プラズマ活性化液体を生成する装置であって：
   放電空間（３）を介して互いに分離されている第１平坦電極（１）及び第２平坦電極（２）と、
   前記第１平坦電極（１）と前記第２平坦電極（２）との間に電圧を印加し、したがって、前記第１平坦電極（１）と前記第２平坦電極（２）との間の前記放電空間（３）内で電気放電が点火されるように、設計された電圧源（４）と、
   前記放電空間（３）内で前記電気放電が点火されるときに、前記電気放電に曝される液体膜（７）を前記放電空間（３）内で形成するように、前記液体を前記放電空間（３）に供給するように設計された、液体供給部（５）と、
   を備える、装置。
2. 前記液体は前記液体膜（７）内で前記放電によってプラズマ活性化される、
   請求項１記載の装置。
3. 前記液体膜（７）は５０ｎｍと０．２ｍｍとの間の厚さを有する、
   請求項１又は２記載の装置。
4. 前記第１平坦電極（１）は、前記放電空間（３）に面する誘電層（１ｂ）を有し、及び／又は、
   前記第２平坦電極（２）は、前記放電空間（３）に面する誘電層（２ｂ）を有する、
   請求項１乃至３いずれか１項記載の装置。
5. 前記第１平坦電極（１）の前記誘電層（１ｂ）は、多孔質及び／又は粗面であり、
   前記第２平坦電極（２）の前記誘電層（２ｂ）は、多孔質及び／又は粗面である、
   請求項４記載の装置。
6. 前記液体供給部（５）は、前記液体が前記放電空間（３）に面する前記第１平坦電極の表面に前記液体膜（７）を形成するように、前記液体を供給するように設計されている、
   請求項１乃至５いずれか１項記載の装置。
7. 前記第１平坦電極（１）は、前記放電空間（３）に面する前記第１平坦電極（１）の表面（６）を形成する、多孔質材料の輸送層を有し、
   請求項１乃至６いずれか１項記載の装置。
8. 前記液体供給部（５）は前記輸送層（１２）の液体を供給するように設計されており、したがって、前記液体は前記輸送層（１２）を介して移動し、前記第１平坦電極（１）の前記表面（６）に前記液体膜（７）を形成する、
   請求項７記載の装置。
9. 前記放電空間（３）内に、前記第１平坦電極（１）と前記第２平坦電極（２）とからそれぞれギャップ（１４）を介して分離された多孔質体（１３）が配置されており、
   前記液体供給部（５）は、前記多孔質体の表面に前記液体膜を生成するように設計されている、
   請求項１乃至８いずれか１項記載の装置。
10. 前記放電空間（３）内に、前記第１平坦電極（１）と前記第２平坦電極（２）とからそれぞれギャップ（１４）を介して分離する多孔質体（１３）が配置されており、
    前記液体供給部（５）は、前記第１平坦電極（１）に面する、前記多孔質体（１３）の表面に前記液体膜を生成し、前記第２平坦電極（２）に面する、前記多孔質体（１３）の表面にさらなる液体膜を生成するように設計されており、
    前記第１平坦電極（１）及び前記第２平坦電極（２）上には液体膜が生成されない、
    請求項１乃至８いずれか１項記載の装置。
11. 前記装置は反応チャンバ（１５）を有し、前記反応チャンバ（１５）内には前記放電空間（３）が配置されており、
    前記反応チャンバ（１５）は、プラズマ活性化液体を放出するように設計された液体取出部（８）を有し、
    請求項１乃至１０いずれか１項記載の装置。
12. 前記装置は、前記液体を収容する液体リザーバ（１７）を有し、
    前記液体供給部（５）は、前記液体を前記液体リザーバ（１７）から取り出し、前記液体を前記放電空間に供給するように設計されており、
    前記装置は、前記液体を前記反応チャンバ（１５）から前記液体リザーバ（１７）内に戻すように設計された戻りチャネル（１９）を有する、
    請求項１１記載の装置。
13. 前記装置はガスリザーバ（１８）を有し、
    前記ガスリザーバ（１８）からガスを取り出し、前記ガスを前記反応チャンバ（１５）に供給するように、ガス供給部（９）が設計されており、
    前記装置は、前記放電空間（３）内の前記ガスを前記放電の際に活性化するように設計されている、
    請求項１１又は１２記載の装置。
14. 前記装置は、プラズマ活性化ガスを前記反応チャンバ（１５）から前記ガスリザーバ（１８）に戻すように設計された再循環チャネル（２０）を有する、
    請求項１３記載の装置。
15. 前記液体リザ―バ（１７）及び前記ガスリザーバ（１８）は互いに接続されており、前記再循環チャネル（２０）の出口（２１）は前記液体リザーバ内に配置されており、したがって、前記再循環チャネル（２０）の前記出口において放出されるプラズマ活性化ガスが前記液体リザーバ（１７）内で前記液体を介して流れる、
    請求項１２及び１４記載の装置。
16. 前記反応チャンバ（１５）は、プラズマ活性化ガスを放出するように設計されたガス取出部（１０）を有し、
    請求項１１乃至１５いずれか１項記載の装置。
17. 前記第１平坦電極（１）は、平面又は円筒対称であり、及び／又は、
    前記第２平坦電極（２）は、平面又は円筒対称である、
    請求項１乃至１６いずれか１項記載の装置。
18. 前記装置は能動的ポンプ要素がなく、前記装置内の前記液体は毛細管力及び重力によってのみ移動する、
    請求項１乃至１７いずれか１項記載の装置。
19. 前記液体膜（７）は、前記第１平坦電極（１）及び／又は前記第２平坦電極（２）を冷却する、
    請求項１乃至１８いずれか１項記載の装置。
20. 請求項１乃至１９いずれか１項記載の装置を備える機器。
21. 前記機器は、例えば、床ケア機器、掃除ロボット、コーヒーメーカー、食器洗い機、又は、乾燥器である家庭用機器であるか、又は、
    前記機器は、水処理機器又は医療機器である、
    請求項２０記載の機器。
22. 請求項１乃至１９いずれか１項記載の装置によってプラズマ活性化液体を生成し、
    前記プラズマ活性化液体を洗浄及び／又は殺菌のために使用する、
    方法。
23. 洗浄及び／又は殺菌のための方法であって、
    請求項１乃至１９いずれか１項記載の装置によってプラズマ活性化ガスを生成し、
    前記プラズマ活性化ガスを洗浄及び／又は殺菌のために使用する、
    方法。
    

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