JP5672526B2 - Discharge device - Google Patents
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Description
本発明は、気液界面近傍で気中放電を発生させることで気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種を発生させる放電装置に関する。 The present invention relates to a discharge device that generates an active species having a bactericidal property derived from gas or liquid by generating an air discharge in the vicinity of a gas-liquid interface.
従来、水中放電を発生させることで水の改質を行うことが提案されている（下記特許文献１参照）。下記特許文献１に記載の放電装置は、水中での放電によりこの水を改質するようになっている。具体的な構成としては、放電容器内の水に非接触状態で対向配置された電極に正負反転の非対称な波形を有する交流パルス電圧を印加し、電位反転の際に誘起されて放電容器内に発生する電場により水中放電を行うようになっている。そして、この構成によって水中での水を改質して高酸化性水を得るようにしている。 Conventionally, it has been proposed to modify water by generating underwater discharge (see Patent Document 1 below). The discharge device described in Patent Document 1 described below modifies this water by discharging in water. As a specific configuration, an AC pulse voltage having an asymmetrical waveform of positive and negative inversion is applied to an electrode that is disposed in contact with water in the discharge vessel in a non-contact state, and induced in the potential inversion to enter the discharge vessel. Underwater discharge is performed by the generated electric field. And by this structure, the water in water is reformed and highly oxidized water is obtained.
ところで、下記特許文献１に記載の放電装置では、印加する電圧を、パルス波形の先行する一方の極性の持続時間を水分子の双極子モーメントの応答に合わせて比較的長くし、それに続く他方の極性への反転時間を、分極磁場の保存のため比較的短い時間で急峻に変化するような非対称波形にすることが必要である。そのため、そのような複雑な電圧波形を作るには、電源装置が大型化するという解決すべき課題があった。 By the way, in the discharge device described in Patent Document 1 below, the voltage to be applied is made relatively long in accordance with the response of the dipole moment of the water molecule, and the duration of the one polarity preceding the pulse waveform is made longer, followed by the other. It is necessary to change the polarity inversion time to an asymmetric waveform that changes sharply in a relatively short time in order to preserve the polarization magnetic field. Therefore, in order to produce such a complicated voltage waveform, there has been a problem to be solved that the power supply device is enlarged.
そこで、下記特許文献２では、簡易な構成で、気体、液体、又は固体の浄化や改質を可能とした放電装置を提供するものとしている。具体的には、交流電源と、交流電源の各端部に接続された電極とを有し、電極のうち一方の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われ、この誘電体と他方の電極との間に液体が介在し、誘電体と液体の液面とが接する部分において誘電体と液体間をその周囲の気体を介して放電させることを特徴としている。 Therefore, Patent Document 2 below provides a discharge device capable of purifying and reforming gas, liquid, or solid with a simple configuration. Specifically, it has an AC power supply and electrodes connected to each end of the AC power supply, and at least a part of one of the electrodes is covered with a dielectric, and the dielectric and the other The liquid is interposed between the electrodes, and the dielectric and the liquid are discharged through the surrounding gas at a portion where the dielectric and the liquid surface are in contact with each other.
上記特許文献２に記載の放電装置は、電極と液体との間に誘電体を介在させて気中放電を行い、空気由来又は水由来の殺菌性を有する活性種としての殺菌ミスト（オゾン（Ｏ3）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）等）を発生させるものであって、簡易な構成で対象物の殺菌を行うことができる極めて有用な技術である。 The discharge device described in Patent Document 2 performs air discharge by interposing a dielectric between an electrode and a liquid, and sterilizing mist (ozone (O) as active species having bactericidal properties derived from air or water. 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), hydroxy radical (.OH), etc.), which is an extremely useful technique that can sterilize an object with a simple configuration.
ところで、空気由来又は水由来の活性種には、活性寿命が比較的短い短命活性種としてのヒドロキシラジカル（・ＯＨ）と、活性寿命が比較的長い長命活性種としてのオゾン（Ｏ3）や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）がある。殺菌性の高さの観点からは、短命活性種の殺菌性が高く優位性があるものの、その殺菌性の高さを担保する活性の高さ故に活性寿命が短いという特徴がある。一方、長命活性種は活性寿命が比較的長く、殺菌性を長く保てるものの、その殺菌性は短命活性種に比較して高いものとはいえない。 By the way, active species derived from air or water include hydroxy radicals (.OH) as a short-lived active species having a relatively short active lifetime, ozone (O 3 ) as a long-lived active species having a relatively long active lifetime, and excess radicals. There is hydrogen oxide (H 2 O 2 ). From the viewpoint of high bactericidal properties, the short-lived active species have a high bactericidal property and have an advantage, but have a feature that the active life is short because of the high activity that ensures the high bactericidal properties. On the other hand, long-lived active species have a relatively long active life and can maintain bactericidal properties for a long time, but their bactericidal properties are not as high as those of short-lived active species.
そこで、これら短命活性種と長命活性種のそれぞれの特徴を生かすように、放電装置において発生させる活性種の発生態様をコントロールできれば、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることができるものと本発明者らは考えたものである。 Therefore, if the generation mode of the active species generated in the discharge device can be controlled so as to take advantage of the characteristics of each of these short-lived active species and long-lived active species, a balance between high bactericidal properties and sustained bactericidal properties can be achieved throughout the discharge period. The present inventors consider that both can be well balanced.
本発明はこのような課題及び知見に基づいてなされたものであり、その目的は、短命活性種と長命活性種のそれぞれの特徴を生かし、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることを可能とする放電装置を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of such problems and findings, and the purpose thereof is to make use of the characteristics of each of the short-lived active species and the long-lived active species, and has high bactericidal and persistent bactericidal properties throughout the discharge period. It is an object of the present invention to provide a discharge device that makes it possible to achieve both of these in a balanced manner.
上記課題を解決するために本発明に係る放電装置は、気液界面近傍で気中放電を発生させることで気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種を発生させる放電装置であって、液体を貯留するための貯水部を有し、底面に立設されることで前記貯水部を形成する側壁の少なくとも一部が誘電性を有する誘電性領域として形成されている貯水槽と、前記側壁を挟んで前記貯水部内に対向するように前記誘電性領域に当接して設けられ、交流電圧が印加可能なように構成されている一対の電極と、前記一対の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、前記貯水部に貯留されている液体の気液界面近傍における気中放電によって発生する、気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種の態様を変化させる活性種変容手段と、を備えている。活性種変容手段は、前記気中放電の放電発光高さが第一の高さとなる第一の放電と、前記気中放電の放電発光高さが第二の高さとなる第二の放電とを交互に発生させるものである。活性種変容手段は、前記第一の高さを前記第二の高さよりも高くすることで、前記第一の放電によって発生する活性種は前記第二の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が短い短命活性種を多く含む一方で、前記第二の放電によって発生する活性種は前記第一の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が長い長命活性種を多く含むように、発生する活性種の態様を変化させる。 In order to solve the above problems, a discharge device according to the present invention is a discharge device that generates an active species having a bactericidal property derived from gas or liquid by generating an air discharge in the vicinity of a gas-liquid interface, A water storage tank having a water storage section for storing, and standing on the bottom surface so that at least a part of the side wall forming the water storage section is formed as a dielectric region having dielectric properties, and sandwiching the side wall A pair of electrodes provided in contact with the dielectric region so as to be opposed to each other in the water storage section and configured to be able to apply an alternating voltage, and voltage applying means for applying a voltage to the pair of electrodes; Active species changing means for changing the mode of active species having gas or liquid-derived bactericidal properties generated by air discharge in the vicinity of the gas-liquid interface of the liquid stored in the water reservoir. The active species changing means includes: a first discharge in which the discharge light emission height of the air discharge is a first height; and a second discharge in which the discharge light emission height of the air discharge is a second height. It is generated alternately. The active species changing means makes the first height higher than the second height, so that the active species generated by the first discharge are more active than the active species generated by the second discharge. The active species generated by the second discharge include many long-lived active species having a longer active lifetime than the active species generated by the first discharge. Change the species aspect.
本発明に係る放電装置は、貯水部に貯留されている液体の気液界面近傍における気中放電によって発生する、気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種の態様を変化させる活性種変容手段を備え、活性種変容手段は、気中放電の放電発光高さが第一の高さとなる第一の放電と、気中放電の放電発光高さが第二の高さとなる第二の放電とを交互に発生させるものである。従って、放電発光高さが互いに異なる第一の放電と第二の放電とを交互に発生させることができ、それぞれの放電態様に応じた活性種が生成されるように構成されている。 The discharge device according to the present invention comprises active species changing means for changing the mode of active species having sterilizing properties derived from gas or liquid generated by air discharge in the vicinity of the gas-liquid interface of the liquid stored in the water storage section. The active species changing means includes a first discharge in which the discharge light emission height of the air discharge is a first height, and a second discharge in which the discharge light emission height of the air discharge is a second height. It is generated alternately. Therefore, the first discharge and the second discharge having different discharge light emission heights can be alternately generated, and active species corresponding to the respective discharge modes are generated.
活性種変容手段は、第一の高さが第二の高さよりも高くなるように、第一の放電と第二の放電とを交互に発生させるので、第一の放電と第二の放電とで放電態様の異なる気中放電を発生させることができる。このような放電態様の異なる第一の放電と第二の放電とを交互に発生させることで、第一の放電によって発生する活性種は第二の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が短い短命活性種を多く含む一方で、第二の放電によって発生する活性種は第一の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が長い長命活性種を多く含むように、発生する活性種の態様を変化させることができる。 Since the active species changing means alternately generates the first discharge and the second discharge so that the first height is higher than the second height, the first discharge and the second discharge Thus, air discharges having different discharge modes can be generated. By alternately generating the first discharge and the second discharge having different discharge modes, the active species generated by the first discharge have a shorter active life than the active species generated by the second discharge. While including many short-lived active species, the active species generated by the second discharge include many long-lived active species having a longer active life than the active species generated by the first discharge. Can be changed.
従って、殺菌性の高い短命活性種を多く発生させる第一の放電と、持続性の高い長命活性種を多く発生させる第二の放電とを交互に発生させることで、短命活性種による殺菌力の高いフェーズと、長命活性種による殺菌持続力の高いフェーズとを放電期間全体を通して混在させることができ、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることを可能とする放電装置を提供することができる。 Therefore, by alternately generating a first discharge that generates a large number of short-lived active species with high bactericidal properties and a second discharge that generates a large amount of long-lived active species with high durability, the bactericidal power of the short-lived active species can be reduced. High phases and phases with high sterilization sustainability due to long-lived active species can be mixed throughout the entire discharge period, making it possible to balance both high sterility and sustained sterilization throughout the discharge period. A discharge device can be provided.
また本発明に係る放電装置では、前記活性種変容手段は、前記貯水部に貯留される液体の中央近傍の液面に対する、前記側壁の前記誘電性領域における液面の上昇量を変動させるものであって、当該変動によって、前記第一の高さを前記第二の高さよりも高くすることも好ましい。 Further, in the discharge device according to the present invention, the active species changing means varies the amount of rise of the liquid level in the dielectric region of the side wall with respect to the liquid level near the center of the liquid stored in the water storage section. And it is also preferable to make said 1st height higher than said 2nd height by the said fluctuation | variation.
この好ましい態様では、活性種変容手段は、貯水部に貯留される液体の中央近傍の液面に対する、側壁の誘電性領域における液面の上昇量を変動させるので、側壁の誘電性領域に形成される薄い水膜の高さを変動させることができる。従って、放電が起きる領域における水膜の高さを変動させることで、第一の高さを第二の高さよりも高くすることができる。このように気中放電を発生させるための液体を利用して、第一の放電と第二の放電との放電態様を異ならせることができるので、側壁における液面の上昇量を異ならせるという簡単な構成で、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させた放電装置を提供することができる。 In this preferred embodiment, the active species changing means fluctuates the amount of rise in the liquid level in the dielectric region of the side wall with respect to the liquid level near the center of the liquid stored in the water storage section, so that it is formed in the dielectric region of the side wall. The height of the thin water film can be varied. Therefore, the first height can be made higher than the second height by changing the height of the water film in the region where the discharge occurs. As described above, since the discharge mode of the first discharge and the second discharge can be made different using the liquid for generating the air discharge, it is easy to make the amount of rise of the liquid level on the side wall different. With such a configuration, it is possible to provide a discharge device in which a high sterilization property and a sustained sterilization property are balanced in the entire discharge period.
また本発明に係る放電装置では、前記活性種変容手段は、前記電圧印加手段が前記一対の電極に印加する電圧を制御するものであって、前記一対の電極に印加する電圧を変動させることで、前記誘電性領域における液面の上昇量を変動させることも好ましい。 In the discharge device according to the present invention, the active species changing means controls the voltage applied to the pair of electrodes by the voltage applying means, and varies the voltage applied to the pair of electrodes. It is also preferable to vary the amount of rise in the liquid level in the dielectric region.
この好ましい態様では、一対の電極に印加する電圧を変動させることで、誘電性領域における液面の上昇量を変動させるので、一対の電極に印加する電圧を変動させるという簡易な手法で液面の上昇量を変動させ、第一の放電と第二の放電との放電態様を異ならせることができる。 In this preferred embodiment, since the amount of increase in the liquid level in the dielectric region is changed by changing the voltage applied to the pair of electrodes, the level of the liquid level can be changed by a simple method of changing the voltage applied to the pair of electrodes. The amount of increase can be varied, and the discharge modes of the first discharge and the second discharge can be made different.
また本発明に係る放電装置では、前記活性種変容手段は、前記第一の放電及び前記第二の放電を発生させるために第一の期間継続して前記一対の電極に電圧を印加させ、前記第一の期間の後に第二の期間継続して前記一対の電極への電圧の印加を停止するように前記電圧印加手段を制御するものであって、前記第一の期間と前記第二の期間とが交互に到来するように前記電圧印加手段を制御することも好ましい。 Further, in the discharge device according to the present invention, the active species changing means applies a voltage to the pair of electrodes continuously for a first period in order to generate the first discharge and the second discharge, The voltage application means is controlled to stop the application of voltage to the pair of electrodes continuously for a second period after the first period, and the first period and the second period It is also preferable to control the voltage applying means so that and come alternately.
この好ましい態様によれば、一対の電極に電圧を印加する第一の期間と、一対の電極に電圧を印加しない第二の期間とが交互に到来するようにし、第一の期間において第一の放電と第二の放電とを発生させている。従って、一対の電極への電圧の印加を行ったり停止したりといった簡単な通電制御を行うことで、第一の期間と第二の期間とを交互に到来させ、第一の放電及び第二の放電を簡易に発生させることができる。 According to this preferable aspect, the first period in which the voltage is applied to the pair of electrodes and the second period in which the voltage is not applied to the pair of electrodes alternately come, and the first period in the first period A discharge and a second discharge are generated. Therefore, by performing simple energization control such as applying or stopping voltage application to the pair of electrodes, the first period and the second period are alternately brought into the first period and the second period. Discharge can be easily generated.
また本発明に係る放電装置では、前記活性種変容手段は、前記第一の期間における前記第一の放電が行われている時間と前記第二の放電が行われている時間とが略同一となるように、前記電圧印加手段を制御することも好ましい。 In the discharge device according to the present invention, the active species changing means may be configured such that the time during which the first discharge is performed and the time during which the second discharge is performed in the first period are substantially the same. It is also preferable to control the voltage application means.
この好ましい態様によれば、殺菌性が高い短命活性種が生成される第一の放電が行われている時間と、持続力の高い殺菌性を有する長命活性種が生成される第二の放電が行われている時間とが、略同一となるように通電制御されるので、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることができる。 According to this preferred embodiment, the time during which the first discharge in which a short-lived active species having a high bactericidal property is generated is performed, and the second discharge in which a long-lived active species having a high bactericidal property is generated. Since the energization is controlled so that the time being performed is substantially the same, high sterilization and sustained sterilization can be balanced in the entire discharge period.
また本発明に係る放電装置では、前記活性種変容手段は、前記第一の期間よりも前記第二の期間が長くなるように前記電圧印加手段を制御することも好ましい。 In the discharge device according to the present invention, it is also preferable that the active species changing means controls the voltage applying means so that the second period is longer than the first period.
この好ましい態様によれば、第一の放電及び第二の放電が行われる第一の期間よりも、第二の期間が長くなるように一対の電極への電圧の印加を制御するので、放電の準備期間としての第二の期間を十分に長く確保することができる。従って、第一の期間における第一の放電を十分に行うことができ、必要十分な量の短命活性種を発生させることができる。 According to this preferred aspect, the voltage application to the pair of electrodes is controlled so that the second period is longer than the first period in which the first discharge and the second discharge are performed. The second period as the preparation period can be secured sufficiently long. Therefore, the first discharge in the first period can be sufficiently performed, and a necessary and sufficient amount of short-lived active species can be generated.
本発明によれば、短命活性種と長命活性種のそれぞれの特徴を生かし、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることを可能とする放電装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the discharge device which makes it possible to make balance between high bactericidal property and persistent bactericidal property in the whole discharge period by making use of the characteristics of each of the short-lived active species and long-lived active species. be able to.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
本発明の実施形態に係る放電装置について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る放電装置ＤＡ１の概略構成図である。図１に示されるように、放電装置ＤＡ１は、貯水槽１０と、一対の電極２１及び電極２２と、交流電源ＰＳ（電圧印加手段）と、制御ユニットＣＵ（活性種変容手段）とを備えている。尚、図１を参照しながら説明するに際して、ｘｙ平面が図に沿って広がるように横方向にｘ軸及び縦方向にｙ軸をそれぞれ設定すると共に、図を貫く方向にｚ軸を設定し、それらを適宜用いながら説明する。 A discharge device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a discharge device DA1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the discharge device DA1 includes a water storage tank 10, a pair of electrodes 21 and 22, an AC power source PS (voltage application unit), and a control unit CU (active species transformation unit). Yes. In the description with reference to FIG. 1, the x-axis is set in the horizontal direction and the y-axis is set in the vertical direction so that the xy plane extends along the drawing, and the z-axis is set in the direction penetrating the drawing. Description will be given using these as appropriate.
貯水槽１０は、側壁１０１と、側壁１０２と、底面１０３とを有している。底面１０３は略長方形状の板状部材であって、図１におけるｚｘ平面に沿って配置されている。側壁１０１は、底面１０３の一辺からｙ軸方向に沿って立ち上がるように立設される略長方形状の板状部材である。側壁１０２は、側壁１０１と対向するように配置される側壁であって、側壁１０１が立設されてなる底面１０３の一辺に対向する他辺から、ｙ軸方向に沿って立ち上がるように立設される略長方形状の板状部材である。また、貯水槽１０は、底面１０３の他の辺から立ち上がる側壁を一対有しており、その一対の側壁は側壁１０１と側壁１０２との一端同士及び他端同士を繋ぐように配置されている。このような構成によって、貯水槽１０は直方体形状であって上方が開放された容器を構成し、水Ｗを貯留することが可能な貯水部１００を形成している。 The water storage tank 10 has a side wall 101, a side wall 102, and a bottom surface 103. The bottom surface 103 is a substantially rectangular plate-like member, and is disposed along the zx plane in FIG. The side wall 101 is a substantially rectangular plate-like member that stands up from one side of the bottom surface 103 along the y-axis direction. The side wall 102 is a side wall disposed so as to face the side wall 101, and is erected so as to rise along the y-axis direction from the other side facing the one side of the bottom surface 103 on which the side wall 101 is erected. It is a substantially rectangular plate-shaped member. In addition, the water storage tank 10 has a pair of side walls rising from the other side of the bottom surface 103, and the pair of side walls are arranged so as to connect one end and the other end of the side wall 101 and the side wall 102. With such a configuration, the water storage tank 10 has a rectangular parallelepiped shape and forms a container having an open top, and forms a water storage unit 100 capable of storing water W.
側壁１０１の外側表面には電極２１が密着するように取り付けられており、側壁１０２の外側表面には電極２２が密着するように取り付けられている。本実施形態の場合、側壁１０１及び側壁１０２は誘電性材料によって形成されており、全体として誘電性を有するように構成されている。もっとも、誘電性を有する誘電性領域は電極２１及び電極２２と当接する領域に形成されていれば足りるので、側壁１０１の領域１０１ａ及び側壁１０２の領域１０２ａのみを誘電性材料によって構成することも好ましいものである。電極２１及び電極２２は同形状の金属材料によって構成されており、ｙ軸方向の高さが同一となるように配置されている。 The electrode 21 is attached to the outer surface of the side wall 101 so as to be in close contact, and the electrode 22 is attached to the outer surface of the side wall 102 so as to be in close contact. In the case of this embodiment, the side wall 101 and the side wall 102 are formed of a dielectric material, and are configured to have a dielectric property as a whole. However, since it is sufficient that the dielectric region having dielectric properties is formed in a region in contact with the electrode 21 and the electrode 22, it is also preferable that only the region 101a on the side wall 101 and the region 102a on the side wall 102 are made of a dielectric material. Is. The electrode 21 and the electrode 22 are made of a metal material having the same shape, and are arranged so that the heights in the y-axis direction are the same.
交流電源ＰＳは、高圧の交流電源であって、電極２１と電極２２との間に電圧を印加可能なように、電極２１及び電極２２のそれぞれに接続されている。交流電源ＰＳは、制御ユニットＣＵから出力される指示信号に基づいて、電極２１と電極２２との間に電圧を印加するように構成されている。 The AC power source PS is a high-voltage AC power source and is connected to each of the electrode 21 and the electrode 22 so that a voltage can be applied between the electrode 21 and the electrode 22. The AC power supply PS is configured to apply a voltage between the electrode 21 and the electrode 22 based on an instruction signal output from the control unit CU.
制御ユニットＣＵは、ＣＰＵといった演算装置、ＲＡＭやＲＯＭといった記憶装置、及びリアルタイムクロックやインターバルタイマーといった計時装置を有していると共に、外部と信号の授受をするためのインターフェイスを有している。制御ユニットＣＵは、交流電源ＰＳに対して動作信号を出力する。 The control unit CU includes an arithmetic device such as a CPU, a storage device such as a RAM and a ROM, and a time measuring device such as a real-time clock and an interval timer, and an interface for exchanging signals with the outside. The control unit CU outputs an operation signal to the AC power source PS.
この放電装置ＤＡ１において、貯水部１００内の領域１０１ａ，１０２ａに対応する高さに水面が位置するように水Ｗを貯留し、電極２１と電極２２との間に交流電圧を印加すると、気液界面近傍で気中放電を発生させることができ、気体（空気）又は液体（水）由来の殺菌性を有する活性種を発生させることができる。より具体的には、交流電源ＰＳによって電極２１と電極２２との間に交流電圧を印加すると、領域１０１ａ及び領域１０２ａにおける誘電体と水Ｗの水面とが接する部分において、その周囲の部分の空気Ａを介して放電が生じる。この気中放電によって、空気Ａ中の酸素の一部がオゾン（Ｏ3）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ2 -）といった反応性に富んだ物質である活性種になる。また、それらの活性種が水Ｗと反応したり、あるいは水分子が直接的に放電の作用を受けたりすることで、ヒドロキラジカル（・ＯＨ）や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）といった活性種も生成される。これらの活性種は気体中に漂ったり、液体中に溶け込んだりして、気体中、液体中の物質を酸化（分解）や殺菌をし、気体、液体の浄化、改質が可能となる。また、気体や液体に含まれている臭気物質や汚染物質や黴菌が放電の作用を直接受け、他の物質に変化したり、殺菌されたりすることで、気体、液体の浄化、改質が行われる。 In this discharge device DA1, when water W is stored so that the water surface is located at a height corresponding to the regions 101a and 102a in the water storage section 100 and an AC voltage is applied between the electrode 21 and the electrode 22, Air discharge can be generated in the vicinity of the interface, and active species having bactericidal properties derived from gas (air) or liquid (water) can be generated. More specifically, when an AC voltage is applied between the electrode 21 and the electrode 22 by the AC power source PS, the air in the surrounding portion is in contact with the dielectric in the region 101a and the region 102a and the water surface of the water W. Discharge occurs through A. By this air discharge, a part of oxygen in the air A becomes an active species which is a highly reactive substance such as ozone (O 3 ), oxygen atom (O), superoxide anion (O 2 − ). Moreover, active species such as hydroxyl radicals (.OH) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) can be obtained by the reaction of these active species with water W or the action of water molecules directly on the discharge. Is also generated. These active species drift in the gas or dissolve in the liquid to oxidize (decompose) or sterilize the substance in the gas or liquid, thereby purifying or reforming the gas or liquid. In addition, odorous substances, pollutants, and bacilli contained in gases and liquids are directly affected by the discharge and changed to other substances or sterilized, thereby purifying and reforming gases and liquids. Is called.
また、貯水部１００内の気体が空気の場合、放電により窒素酸化物（ＮＯx）が生成し、それらが水Ｗに溶け込むことで硝酸（ＨＮＯ3）になり、水が酸性水になる（水のｐＨが下がる）効果も期待できる。 Further, when the gas in the water storage part 100 is air, the discharge of nitrogen oxides (NO x) generated by them becomes nitric acid (HNO 3) by blend in water W, water is acidic water (water The effect of lowering the pH can also be expected.
また、気体が空気、液体が水以外の場合でも、それらを形成する分子が放電により解離され、反応性に富んだ物質（例えばラジカル）となり、気体及び液体の浄化、改質が可能となる。更に放電部近傍の誘電体（領域１０１ａ，１０２ａにおける側壁１０１，１０２）も放電の作用を直接受けたり、気体中や液体中で生成した活性種により、付着している物質（例えば汚れ）が除去（浄化）されたり、表面が親水化される等の改質をされる効果もある。このようにして、液体と誘電体との間の気体中で発生する放電により、液体、気体、又は固体の浄化や改質が可能となる。 Even when the gas is other than air and the liquid is other than water, the molecules that form them are dissociated by discharge and become highly reactive substances (for example, radicals), and purification and reforming of the gas and liquid are possible. In addition, the dielectric near the discharge part (side walls 101 and 102 in the regions 101a and 102a) is directly affected by the discharge, and the adhering substance (for example, dirt) is removed by the active species generated in the gas or liquid. There are also effects such as (purification) and modification such as the surface being hydrophilized. In this way, the liquid, gas, or solid can be purified or modified by the discharge generated in the gas between the liquid and the dielectric.
特に本実施形態に係る放電装置ＤＡ１では、一対の電極２１，２２への通電を制御することで、極めて反応性に富み殺菌性の高いヒドロキラジカル（・ＯＨ）といった活性種（短命活性種）と、反応性は比較的穏やかで殺菌力の持続性が高いオゾン（Ｏ3）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ2 -）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）といった活性種（長命活性種）とをバランスよく発生させて、高い殺菌性能の発現と殺菌性能の維持とを両立させている。引き続いて、このように放電装置ＤＡ１を用いて殺菌性を有する活性種を発生させる動作を、図２に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。図２に示す動作は、主に制御ユニットＣＵが主体となって実行するものである。 In particular, in the discharge device DA1 according to the present embodiment, by controlling the energization to the pair of electrodes 21 and 22, an active species (short-lived active species) such as a hydroxyl radical (.OH) that is extremely reactive and highly sterilizable. Active species such as ozone (O 3 ), oxygen atom (O), superoxide anion (O 2 − ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), which have relatively mild reactivity and high bactericidal activity (long life) Active species) in a well-balanced manner to achieve both high sterilization performance and maintenance of sterilization performance. Subsequently, the operation of generating the active species having bactericidal properties using the discharge device DA1 will be described with reference to the timing chart shown in FIG. The operation shown in FIG. 2 is mainly executed by the control unit CU.
図２に示されるように、制御ユニットＣＵは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までと、時刻ｔ３から時刻ｔ５までと、時刻ｔ６から時刻ｔ８までとのそれぞれで、一対の電極２１，２２に通電して電圧を印加する。制御ユニットＣＵは、時刻ｔ１までと、時刻ｔ２から時刻ｔ３までと、時刻ｔ５から時刻ｔ６までと、時刻ｔ８以降とのそれぞれで、一対の電極２１，２２への通電を停止する。本実施形態の場合、時刻ｔ１から時刻２までは２秒、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは１０秒、時刻ｔ３から時刻ｔ５までは２秒、時刻ｔ５から時刻ｔ６までは１０秒、時刻ｔ６から時刻ｔ８までは２秒に設定されている。 As shown in FIG. 2, the control unit CU energizes the pair of electrodes 21 and 22 from time t1 to time t2, from time t3 to time t5, and from time t6 to time t8. Apply voltage. The control unit CU stops energization of the pair of electrodes 21 and 22 at time t1, from time t2 to time t3, from time t5 to time t6, and after time t8. In this embodiment, 2 seconds from time t1 to time 2, 10 seconds from time t2 to time t3, 2 seconds from time t3 to time t5, 10 seconds from time t5 to time t6, and time from time t6. It is set to 2 seconds until t8.
時刻ｔ１までは一対の電極２１，２２には通電していないので、放電装置ＤＡ１は初期状態となっている。水Ｗの状態も、通常の表面張力によって側壁１０１，１０２に沿ってやや上昇している。この状態を、側壁１０１側近傍を拡大して、図３に示す。図３では、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、一対の電極２１，２２に通電した状態を示している。 Since the pair of electrodes 21 and 22 are not energized until time t1, the discharge device DA1 is in an initial state. The state of the water W also slightly rises along the side walls 101 and 102 due to normal surface tension. This state is shown in FIG. 3 by enlarging the vicinity of the side wall 101 side. FIG. 3 shows a state where a pair of electrodes 21 and 22 are energized from time t1 to time t2.
図３に示されるように、水Ｗは、通常の表面張力によって側壁１０１，１０２に沿ってやや上昇している。従って、貯水部１００に貯留される水Ｗの中央近傍の水面ＷＬａよりも、側壁１０１の領域１０１ａにおける水Ｗの水面ＷＬｂはやや上方に位置している。一対の電極２１，２２に電圧を印加した場合の放電は、水Ｗが側壁１０１の領域１０１ａに接している上端（水面ＷＬｂに相当する部分）と領域１０１ａとの間で行われ、放電発光Ｓａが生じる。水Ｗの水面ＷＬａから放電発光Ｓａの上端までの高さは、距離ｄａとなっている。 As shown in FIG. 3, the water W slightly rises along the side walls 101 and 102 due to normal surface tension. Therefore, the water surface WLb of the water W in the region 101a of the side wall 101 is located slightly above the water surface WLa near the center of the water W stored in the water storage unit 100. The discharge when a voltage is applied to the pair of electrodes 21 and 22 is performed between the upper end (the portion corresponding to the water surface WLb) where the water W is in contact with the region 101a of the side wall 101 and the region 101a. Occurs. The height from the water surface WLa of the water W to the upper end of the discharge light emission Sa is a distance da.
図３に示されるような放電発光Ｓａが生じると、その放電発光Ｓａが生じた部分はコロナ処理がされたのと同様に親水性が増大する。その結果、図４に示されるように、水Ｗは、通常の表面張力によって上昇する位置よりも、更に高い位置まで上昇する。図４では、時刻ｔ２から時刻ｔ３において、一対の電極２１，２２への通電を停止した後、時刻ｔ３から時刻ｔ４において、一対の電極２１，２２に通電した状態を示している。貯水部１００に貯留される水Ｗの中央近傍の水面ＷＬａよりも、側壁１０１の領域１０１ａにおける水Ｗの水面ＷＬｃは上方に位置している。水面ＷＬｃと水面ＷＬｂとを比較すると、水面ＷＬｃが水面ＷＬｂよりもかなり上方に位置している。このように水面ＷＬｃがかなり上昇した状態で、一対の電極２１，２２に電圧を印加した場合の放電は、水Ｗが側壁１０１の領域１０１ａに接している上端（水面ＷＬｃに相当する部分）と領域１０１ａとの間で行われ、放電発光Ｓｂが生じる。水Ｗの水面ＷＬａから放電発光Ｓｂの上端までの高さは、距離ｄｂとなっている。 When the discharge light emission Sa as shown in FIG. 3 is generated, the hydrophilicity of the portion where the discharge light emission Sa is generated is increased as in the case where the corona treatment is performed. As a result, as shown in FIG. 4, the water W rises to a higher position than the position where it rises due to normal surface tension. FIG. 4 shows a state in which the pair of electrodes 21 and 22 are energized from time t3 to time t4 after the energization to the pair of electrodes 21 and 22 is stopped from time t2 to time t3. The water surface WLc of the water W in the region 101a of the side wall 101 is located above the water surface WLa near the center of the water W stored in the water storage unit 100. When the water surface WLc and the water surface WLb are compared, the water surface WLc is located considerably above the water surface WLb. When the voltage is applied to the pair of electrodes 21 and 22 in a state where the water surface WLc is considerably raised in this way, the discharge occurs when the water W is in contact with the region 101a of the side wall 101 (the portion corresponding to the water surface WLc). This is performed between the region 101a and the discharge light emission Sb. The height from the water surface WLa of the water W to the upper end of the discharge light emission Sb is a distance db.
図４に示されるような放電発光Ｓｂが生じる場合、側壁１０１の領域１０１ａに接している水膜は薄くなっているので、放電発光Ｓｂの上下方向（ｙ方向、水Ｗの水面から立ち上がる方向）の長さ（高さ）は、図３に示された放電発光Ｓａの上下方向（ｙ方向、水Ｗの水面から立ち上がる方向）の長さ（高さ）よりも長く（高く）なっている。また、水Ｗの水面ＷＬａから放電発光Ｓｂの上端までの高さである距離ｄｂは、図３に示す水面ＷＬａから放電発光Ｓａの上端までの高さである距離ｄａよりも長くなっている。図４に示されるような放電発光Ｓｂによって、側壁１０１の領域１０１ａに接している水は活性種となるように消費される。従って、図４に示されるような放電発光Ｓｂは短時間で終了し、図３に示されるような放電発光Ｓａに移行する。 When the discharge light emission Sb as shown in FIG. 4 occurs, the water film in contact with the region 101a of the side wall 101 is thin, so the vertical direction of the discharge light emission Sb (the y direction, the direction rising from the water surface of the water W). The length (height) is longer (higher) than the length (height) of the discharge light emission Sa shown in FIG. 3 in the vertical direction (y direction, the direction rising from the water surface of the water W). Further, the distance db that is the height from the water surface WLa of the water W to the upper end of the discharge light emission Sb is longer than the distance da that is the height from the water surface WLa to the upper end of the discharge light emission Sa shown in FIG. By the discharge light emission Sb as shown in FIG. 4, water in contact with the region 101a of the side wall 101 is consumed so as to become active species. Therefore, the discharge light emission Sb as shown in FIG. 4 ends in a short time, and shifts to the discharge light emission Sa as shown in FIG.
本実施形態の場合、時刻ｔ３から時刻ｔ５までの通電期間において、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの１秒間は放電発光Ｓｂが発生し、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの１秒間は放電発光Ｓａが発生している。同様に、時刻ｔ６から時刻ｔ８までの通電期間において、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの１秒間は放電発光Ｓｂが発生し、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの１秒間は放電発光Ｓａが発生している。 In the present embodiment, during the energization period from time t3 to time t5, discharge light emission Sb is generated for one second from time t3 to time t4, and discharge light emission Sa is generated for one second from time t4 to time t5. ing. Similarly, during the energization period from time t6 to time t8, discharge light emission Sb is generated for 1 second from time t6 to time t7, and discharge light emission Sa is generated for 1 second from time t7 to time t8.
ここで、実際の放電発光Ｓａ及び放電発光Ｓｂが起こっている写真を、図５及び図６として示す。図５は、放電発光Ｓａが起きている状態を示し、図６は、放電発光Ｓｂが起きている状態を示している。図５に示されるように、放電発光Ｓａの上下方向（ｙ方向）の長さ（高さ）Ｌｓａは比較的短く且つ均一である。一方、図６に示されるように、放電発光Ｓｂの上下方向（ｙ方向）の長さ（高さ）Ｌｓｂは比較的長く且つ不均一である。従って、放電発光Ｓｂにおいては、水に局所的に大きなエネルギーが付与され、より殺菌性が高く活性寿命が短いヒドロキラジカル（・ＯＨ）といった活性種（短命活性種）が生じているものと考えられる。一方、放電発光Ｓａにおいては、反応性は比較的穏やかで殺菌力の持続性が高いオゾン（Ｏ3）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ2 -）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）といった活性種（長命活性種）が生じているものと考えられる。 Here, photographs of actual discharge light emission Sa and discharge light emission Sb are shown as FIGS. FIG. 5 shows a state where the discharge light emission Sa is occurring, and FIG. 6 shows a state where the discharge light emission Sb is occurring. As shown in FIG. 5, the length (height) Lsa in the vertical direction (y direction) of the discharge light emission Sa is relatively short and uniform. On the other hand, as shown in FIG. 6, the length (height) Lsb in the vertical direction (y direction) of the discharge light emission Sb is relatively long and non-uniform. Therefore, in the discharge luminescence Sb, it is considered that active species (short-lived active species) such as hydroxyl radicals (.OH) having a high bactericidal property and a short active life are generated by locally giving large energy to water. . On the other hand, in the discharge luminescence Sa, ozone (O 3 ), oxygen atom (O), superoxide anion (O 2 − ), hydrogen peroxide (H 2 O) having relatively mild reactivity and high sterilization power persistence. 2 ) Active species (long-lived active species) are considered to have occurred.
続いて、図７に殺菌試験を行った結果を示す。この殺菌試験は、放電装置ＤＡ１に相当する試験用装置と、オゾナイザとを用いて行っている。運転条件は、（運転条件１）連続放電で５分運転、（運転条件２）１０秒通電１０秒通電停止の間欠放電で１０分運転、（運転条件３）２秒通電１０秒通電停止の間欠放電で３０分運転、の３条件で行っている。試験方法は、次のようなステップで行った。ステップ１では、標準寒天培地上に、１０2オーダーとなるように大腸菌を塗布する。ステップ２では、５４Ｌの容量の箱を２つ準備し、一方には放電装置ＤＡ１に相当する試験用装置及び標準寒天培地を配置し、他方にはオゾナイザと標準寒天培地を配置する。ステップ３では、運転条件を、運転条件１に設定し、試験用装置及びオゾナイザを運転する。運転条件を運転条件２，３に変更し、新たな標準寒天培地を配置して同様の運転を行う。ステップ４では、標準寒天培地を取り出して、３７℃で２４時間培養し、殺菌率を測定する。 Subsequently, FIG. 7 shows the results of a sterilization test. This sterilization test is performed using a test device corresponding to the discharge device DA1 and an ozonizer. Operating conditions are as follows: (Operating condition 1) 5-minute operation with continuous discharge, (Operating condition 2) 10-second operation with 10-second energization and 10-second intermittent operation, (Operating condition 3) 2-second energization with 10-second intermittent operation It is performed under three conditions of operation for 30 minutes by discharge. The test method was performed in the following steps. In Step 1, Escherichia coli is applied on a standard agar medium so as to be on the order of 10 2 . In step 2, two boxes with a capacity of 54 L are prepared, one of which is a test device and a standard agar medium corresponding to the discharge device DA1, and the other is an ozonizer and a standard agar medium. In step 3, the operating condition is set to operating condition 1, and the test apparatus and the ozonizer are operated. The operating conditions are changed to operating conditions 2 and 3, and a new standard agar medium is arranged to perform the same operation. In step 4, the standard agar medium is taken out, cultured at 37 ° C. for 24 hours, and the sterilization rate is measured.
このように行った殺菌試験の結果を、横軸にオゾンガスのＣＴ値（ｐｐｍ・ｍｉｎ）縦軸に殺菌率（％）を取って、図７に示すようにプロットする。図７においては、オゾナイザを用いた殺菌試験の内、運転条件１の結果をプロットＰａ１とし、運転条件２の結果をプロットＰａ２とし、運転条件３の結果をプロットＰａ３とする。また、放電装置ＤＡ１に相当する試験用装置を用いた殺菌試験の内、運転条件１の結果をプロットＰｂ１とし、運転条件２の結果をプロットＰｂ２とし、運転条件３の結果をプロットＰｂ３とする。 The results of the sterilization test performed in this way are plotted as shown in FIG. 7, with the horizontal axis representing the CT value (ppm · min) of the ozone gas and the vertical axis representing the sterilization rate (%). In FIG. 7, in the sterilization test using the ozonizer, the result of the operating condition 1 is set as a plot Pa1, the result of the operating condition 2 is set as a plot Pa2, and the result of the operating condition 3 is set as a plot Pa3. Further, in the sterilization test using the test apparatus corresponding to the discharge device DA1, the result of the operating condition 1 is set as a plot Pb1, the result of the operating condition 2 is set as a plot Pb2, and the result of the operating condition 3 is set as a plot Pb3.
オゾナイザを用いた殺菌試験では、オゾンガスのＣＴ値の増大に比例して、殺菌率が上昇しているので、オゾンガスによる殺菌が主として行われているものと推察される。一方、放電装置ＤＡ１に相当する試験用装置を用いた殺菌試験では、オゾンガスのＣＴ値の増大幅から推測される殺菌率（図中破線）よりも、実際の殺菌率が極めて高くなっている。これは、上述したように、一対の電極２１，２２に印加する電圧を間欠制御することで、極めて反応性に富み殺菌性の高いヒドロキラジカル（・ＯＨ）といった活性種（短命活性種）と、反応性は比較的穏やかで殺菌力の持続性が高いオゾン（Ｏ3）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ2 -）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）といった活性種（長命活性種）とがバランスよく発生し、高い殺菌性能の発現と殺菌性能の維持とを両立させているためであると推察される。 In the sterilization test using an ozonizer, the sterilization rate increases in proportion to the increase in the CT value of ozone gas, so it is assumed that sterilization with ozone gas is mainly performed. On the other hand, in the sterilization test using the test apparatus corresponding to the discharge device DA1, the actual sterilization rate is extremely higher than the sterilization rate (broken line in the figure) estimated from the increase in the CT value of ozone gas. As described above, by intermittently controlling the voltage applied to the pair of electrodes 21 and 22, an active species (short-lived active species) such as a hydroxyl radical (.OH) that is extremely reactive and highly sterilizable, Active species (long-lived activity) such as ozone (O 3 ), oxygen atom (O), superoxide anion (O 2 − ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) with relatively mild reactivity and high bactericidal activity It is speculated that this is because the seeds) are generated in a well-balanced manner, and both the high sterilization performance and the maintenance of the sterilization performance are achieved.
上述した放電装置ＤＡ１では、図４及び図６を参照しながら説明した放電発光Ｓｂを起こさせるために、間欠的に一対の電極２１，２２に電圧を印加する構成を採用したけれども、活性種変容手段としてはこのような態様に限られるものではない。例えば、図４に示したような薄い水膜を形成させて水面ＷＬｃを形成させるため、当該部分に直接水を供給するようにすることも好ましい。このように側壁１０１に薄い水膜を形成するように、直接水を供給可能に構成した放電装置ＤＡ２について、図８を参照しながら説明する。 The above-described discharge device DA1 employs a configuration in which a voltage is intermittently applied to the pair of electrodes 21 and 22 in order to cause the discharge light emission Sb described with reference to FIGS. 4 and 6. The means is not limited to such an embodiment. For example, in order to form a thin water film as shown in FIG. 4 to form the water surface WLc, it is also preferable to supply water directly to the portion. The discharge device DA2 configured to be able to supply water directly so as to form a thin water film on the side wall 101 will be described with reference to FIG.
図８は、変形例としての放電装置ＤＡ２の概略構成を示す図である。放電装置ＤＡ２は、放電装置ＤＡ１に給水管３０（活性種変容手段）と給水弁３０１（活性種変容手段）とを設けたものである。図８に示されるように、貯水槽１０には、給水管３０が設けられている。給水管３０は、貯水部１００に水を供給するための管であって、その上流側は水道管に繋がれている。給水管３０には給水弁３０１が設けられており、この給水弁３０１の開閉によって貯水部１００に注がれる水の量を調整可能なように構成されている。給水弁３０１は電磁弁であって、制御ユニットＣＵから出力される指示信号に基づいてその開度を調整するように構成されている。 FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a discharge device DA2 as a modified example. The discharge device DA2 is provided with a water supply pipe 30 (active species changing means) and a water supply valve 301 (active species changing means) in the discharge device DA1. As shown in FIG. 8, the water storage tank 10 is provided with a water supply pipe 30. The water supply pipe 30 is a pipe for supplying water to the water storage unit 100, and its upstream side is connected to a water pipe. A water supply valve 301 is provided in the water supply pipe 30, and is configured so that the amount of water poured into the water storage unit 100 can be adjusted by opening and closing the water supply valve 301. The water supply valve 301 is an electromagnetic valve, and is configured to adjust the opening degree based on an instruction signal output from the control unit CU.
給水管３０は、側壁１０１側に延びる分岐管３０ａと、側壁１０２側に延びる分岐管３０ａとを有している。給水弁３０１を開いて、分岐管３０ａから側壁１０１に、分岐管３０ｂから側壁１０２に、それぞれ局所的に水を供給することで薄い水膜を形成することができる。その水膜の形成タイミングに合わせて、一対の電極２１，２２に電圧を印加することで、図４に示したような放電発光Ｓｂを行うことが可能なものとなる。 The water supply pipe 30 has a branch pipe 30a extending toward the side wall 101 and a branch pipe 30a extending toward the side wall 102. A thin water film can be formed by opening the water supply valve 301 and supplying water locally from the branch pipe 30a to the side wall 101 and from the branch pipe 30b to the side wall 102. By applying a voltage to the pair of electrodes 21 and 22 in accordance with the formation timing of the water film, the discharge light emission Sb as shown in FIG. 4 can be performed.
上述したように本実施形態に係る放電装置ＤＡ１は、気液界面近傍で気中放電を発生させることで気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種を発生させる放電装置であって、液体を貯留するための貯水部１００を有し、底面１０３に立設されることで貯水部１００を形成する側壁１０１，１０２の少なくとも一部が誘電性を有する誘電性領域１０１ａ，１０２ａとして形成されている貯水槽１０と、側壁１０１，１０２を挟んで貯水部１００内に対向するように誘電性領域１０１ａ，１０２ａに当接して設けられ、交流電圧が印加可能なように構成されている一対の電極２１，２２と、一対の電極２１，２２に電圧を印加する電圧印加手段としての交流電源ＰＳと、貯水部１００に貯留されている液体の気液界面近傍における気中放電によって発生する、気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種の態様を変化させる活性種変容手段として機能する制御ユニットＣＵと、を備えている。また、変形例に係る放電装置ＤＡ１では、活性種変容手段として、制御ユニットＣＵに加えて給水管３０及び給水弁３０１を備えている。 As described above, the discharge device DA1 according to the present embodiment is a discharge device that generates an active species having a bactericidal property derived from gas or liquid by generating an air discharge in the vicinity of the gas-liquid interface, and stores the liquid. The water storage part 100 which has the water storage part 100 for carrying out, and at least one part of the side walls 101 and 102 which form the water storage part 100 by standing upright on the bottom face 103 is formed as dielectric area | region 101a, 102a which has dielectric property A pair of electrodes 21, which are provided in contact with the dielectric regions 101 a and 102 a so as to face the tank 10 and the water storage part 100 across the side walls 101 and 102, and configured to be able to apply an alternating voltage. 22, an AC power supply PS as a voltage applying means for applying a voltage to the pair of electrodes 21 and 22, and an air discharge in the vicinity of the gas-liquid interface of the liquid stored in the water storage unit 100. Generating comprises a control unit CU that functions as an active species transformation means for changing the mode of the active species having a sterilizing property from gas or liquid, the. In addition, the discharge device DA1 according to the modification includes a water supply pipe 30 and a water supply valve 301 in addition to the control unit CU as active species changing means.
活性種変容手段は、気中放電の放電発光高さが第一の高さ（距離ｄｂ、高さ（長さ）Ｌｓｂ）となる第一の放電（放電発光Ｓｂ）と、気中放電の放電発光高さが第二の高さ（距離ｄａ、高さ（長さ）Ｌｓａ）となる第二の放電（放電発光Ｓａ）とを交互に発生させるものである。活性種変容手段は、第一の高さを第二の高さよりも高くすることで、第一の放電によって発生する活性種は第二の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が短い短命活性種を多く含む一方で、第二の放電によって発生する活性種は第一の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が長い長命活性種を多く含むように、発生する活性種の態様を変化させるものである。 The active species changing means includes a first discharge (discharge light emission Sb) in which the discharge light emission height of the air discharge becomes the first height (distance db, height (length) Lsb), and discharge of the air discharge. The second discharge (discharge light emission Sa) having the light emission height of the second height (distance da, height (length) Lsa) is alternately generated. The active species changing means makes the first species higher than the second height, so that the active species generated by the first discharge have a short life activity shorter than the active species generated by the second discharge. While containing many species, the active species generated by the second discharge changes the mode of the generated active species so as to include many long-lived active species having a longer active lifetime than the active species generated by the first discharge. Is.
本実施形態に係る放電装置ＤＡ１，ＤＡ２は、貯水部１００に貯留されている液体の気液界面近傍における気中放電によって発生する、気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種の態様を変化させる活性種変容手段を備えている。この活性種変容手段として機能する制御ユニットＣＵや給水管３０及び給水弁３０１は、気中放電の放電発光高さが第一の高さ（距離ｄｂ、高さ（長さ）Ｌｓｂ）となる第一の放電（放電発光Ｓｂ、図４及び図６参照）と、気中放電の放電発光高さが第二の高さ（距離ｄａ、高さ（長さ）Ｌｓａ）となる第二の放電（放電発光Ｓａ、図３及び図５参照）とを交互に発生させるものである。従って、放電発光高さが互いに異なる第一の放電と第二の放電とを交互に発生させることができ、それぞれの放電態様に応じた活性種が生成されるように構成されている。 Discharge devices DA1 and DA2 according to the present embodiment change the mode of active species having a bactericidal property derived from gas or liquid generated by air discharge in the vicinity of the gas-liquid interface of the liquid stored in water storage unit 100. Active species change means is provided. The control unit CU, the water supply pipe 30, and the water supply valve 301 functioning as the active species changing means have a first discharge discharge height of the air discharge at a first height (distance db, height (length) Lsb). One discharge (discharge light emission Sb, see FIG. 4 and FIG. 6) and a second discharge in which the discharge light emission height of the air discharge becomes the second height (distance da, height (length) Lsa) ( The discharge light emission Sa (see FIGS. 3 and 5) is alternately generated. Therefore, the first discharge and the second discharge having different discharge light emission heights can be alternately generated, and active species corresponding to the respective discharge modes are generated.
活性種変容手段は、第一の高さ（距離ｄｂ、高さ（長さ）Ｌｓｂ）が第二の高さ（距離ｄａ、高さ（長さ）Ｌｓａ）よりも高くなるように、第一の放電と第二の放電とを交互に発生させるので、第一の放電と第二の放電とで放電態様の異なる気中放電を発生させることができる。このような放電態様の異なる第一の放電と第二の放電とを交互に発生させることで、第一の放電によって発生する活性種は第二の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が短い短命活性種を多く含む一方で、第二の放電によって発生する活性種は第一の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が長い長命活性種を多く含むように、発生する活性種の態様を変化させることができる。 The active species changing means is configured so that the first height (distance db, height (length) Lsb) is higher than the second height (distance da, height (length) Lsa). Since the first discharge and the second discharge are alternately generated, air discharges having different discharge modes can be generated between the first discharge and the second discharge. By alternately generating the first discharge and the second discharge having different discharge modes, the active species generated by the first discharge have a shorter active life than the active species generated by the second discharge. While including many short-lived active species, the active species generated by the second discharge include many long-lived active species having a longer active life than the active species generated by the first discharge. Can be changed.
従って、殺菌性の高い短命活性種を多く発生させる第一の放電と、持続性の高い長命活性種を多く発生させる第二の放電とを交互に発生させることで、ヒドロキラジカル（・ＯＨ）といった短命活性種による殺菌力の高いフェーズと、オゾン（Ｏ3）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ2 -）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）といった長命活性種による殺菌持続力の高いフェーズとを放電期間全体を通して混在させることができ、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることを可能とする放電装置を提供することができる。 Accordingly, by alternately generating a first discharge that generates a large number of short-lived active species having high bactericidal properties and a second discharge that generates a large number of long-lived active species having high sustainability, a hydroxyl radical (.OH) A phase with high bactericidal power due to short-lived active species and long-lived active species such as ozone (O 3 ), oxygen atom (O), superoxide anion (O 2 − ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) A high phase can be mixed throughout the discharge period, and it is possible to provide a discharge device that makes it possible to achieve both high sterilization and sustained sterilization in a balanced manner throughout the discharge period.
また本実施形態に係る放電装置ＤＡ１，ＤＡ２では、活性種変容手段は、貯水部１００に貯留される液体の中央近傍の水面ＷＬａに対する、側壁１０１，１０２の誘電性領域１０１ａ，１０２ａにおける水面ＷＬｃの上昇量を変動させるものであって、当該変動によって、第一の高さを第二の高さよりも高くしている。 Further, in the discharge devices DA1 and DA2 according to the present embodiment, the active species changing means is configured to change the water level WLc in the dielectric regions 101a and 102a of the side walls 101 and 102 with respect to the water level WLa near the center of the liquid stored in the water storage unit 100. The amount of increase is varied, and the first height is made higher than the second height due to the variation.
このように、活性種変容手段は、貯水部１００に貯留される液体の中央近傍の水面ＷＬａに対する、側壁１０１，１０２の誘電性領域１０１ａ，１０２ａにおける水面ＷＬｂ，ＷＬｃの上昇量を変動させるので、側壁１０１，１０２の誘電性領域１０１ａ，１０２ａに形成される薄い水膜の高さを変動させることができる。従って、放電が起きる領域における水膜の高さを変動させることで、第一の高さを第二の高さよりも高くすることができる。このように気中放電を発生させるための液体を利用して、第一の放電と第二の放電との放電態様を異ならせることができるので、側壁１０１，１０２における水面ＷＬｂ，ＷＬｃの上昇量を異ならせるという簡単な構成で、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させた放電装置を提供することができる。 Thus, the active species changing means varies the amount of rise of the water surfaces WLb and WLc in the dielectric regions 101a and 102a of the side walls 101 and 102 with respect to the water surface WLa near the center of the liquid stored in the water storage unit 100. The height of the thin water film formed in the dielectric regions 101a and 102a of the side walls 101 and 102 can be varied. Therefore, the first height can be made higher than the second height by changing the height of the water film in the region where the discharge occurs. As described above, since the discharge mode of the first discharge and the second discharge can be made different using the liquid for generating the air discharge, the amount of increase of the water levels WLb and WLc on the side walls 101 and 102 is increased. Thus, it is possible to provide a discharge device in which high sterilization properties and sustained sterilization properties are balanced in a whole structure with a simple structure of differentiating.
また本実施形態に係る放電装置ＤＡ１では、活性種変容手段は、電圧印加手段としての交流電源ＰＳが一対の電極２１，２２に印加する電圧を制御する制御ユニットＣＵとして構成されており、一対の電極２１，２２に印加する電圧を変動させることで、誘電性領域１０１ａ，１０２ａにおける水面の上昇量を変動させている。 In the discharge device DA1 according to the present embodiment, the active species changing means is configured as a control unit CU that controls the voltage applied to the pair of electrodes 21 and 22 by the AC power source PS as the voltage applying means. By varying the voltage applied to the electrodes 21 and 22, the amount of rise of the water surface in the dielectric regions 101a and 102a is varied.
このように、一対の電極２１，２２に印加する電圧を変動させることで、誘電性領域１０１ａ，１０２ａにおける水面ＷＬｂ，ＷＬｃの上昇量を変動させるので、一対の電極２１，２２に印加する電圧を変動させるという簡易な手法で水面の上昇量を変動させ、第一の放電と第二の放電との放電態様を異ならせることができる。 In this way, by changing the voltage applied to the pair of electrodes 21 and 22, the amount of rise of the water surfaces WLb and WLc in the dielectric regions 101 a and 102 a is changed, so the voltage applied to the pair of electrodes 21 and 22 is changed. The amount of rise of the water surface can be varied by a simple method of varying the discharge mode so that the first discharge and the second discharge can be made different.
また放電装置ＤＡ１では、活性種変容手段としての制御ユニットＣＵは、第一の放電及び第二の放電を発生させるために第一の期間（例えば、図２において時刻ｔ１から時刻ｔ２、時刻ｔ３から時刻ｔ５、時刻ｔ６から時刻ｔ８）継続して一対の電極２１，２２に電圧を印加させ、第一の期間の後に第二の期間（例えば、図２において時刻ｔ２から時刻ｔ３、時刻ｔ５から時刻ｔ６）継続して一対の電極２１，２２への電圧の印加を停止するように交流電源ＰＳを制御するものであって、第一の期間と第二の期間とが交互に到来するように交流電源ＰＳを制御している。 Further, in the discharge device DA1, the control unit CU as the active species changing means has a first period (for example, from the time t1 to the time t2 and from the time t3 in FIG. 2 to generate the first discharge and the second discharge. A voltage is continuously applied to the pair of electrodes 21 and 22 from time t5 to time t8, and after the first period, a second period (for example, from time t2 to time t3 and from time t5 to time in FIG. 2) t6) The AC power supply PS is controlled so as to stop the application of the voltage to the pair of electrodes 21 and 22, and the alternating current is generated so that the first period and the second period come alternately. The power supply PS is controlled.
このように、一対の電極２１，２２に電圧を印加する第一の期間と、一対の電極２１，２２に電圧を印加しない第二の期間とが交互に到来するようにし、第一の期間において第一の放電（放電発光Ｓｂ）と第二の放電（放電発光Ｓａ）とを発生させている。従って、一対の電極２１，２２への電圧の印加を行ったり停止したりといった簡単な通電制御を行うことで、第一の期間と第二の期間とを交互に到来させ、第一の放電及び第二の放電を簡易に発生させることができる。 As described above, the first period in which the voltage is applied to the pair of electrodes 21 and 22 and the second period in which the voltage is not applied to the pair of electrodes 21 and 22 come alternately. The first discharge (discharge light emission Sb) and the second discharge (discharge light emission Sa) are generated. Therefore, by performing simple energization control such as applying or stopping voltage application to the pair of electrodes 21 and 22, the first period and the second period are alternately brought into the first discharge and The second discharge can be easily generated.
また放電装置ＤＡ１では、活性種変容手段としての制御ユニットＣＵは、第一の期間における第一の放電（放電発光Ｓｂ）が行われている時間と第二の放電（放電発光Ｓａ）が行われている時間とが略同一となるように、交流電源ＰＳを制御している。 In the discharge device DA1, the control unit CU serving as the active species changing means performs the first discharge (discharge light emission Sb) during the first period and the second discharge (discharge light emission Sa). The AC power supply PS is controlled so that the time during which the power is kept is substantially the same.
このように、殺菌性が高い短命活性種が生成される第一の放電（放電発光Ｓｂ）が行われている時間と、持続力の高い殺菌性を有する長命活性種が生成される第二の放電（放電発光Ｓａ）が行われている時間とが、略同一となるように通電制御されるので、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることができる。 Thus, the time during which the first discharge (discharge light emission Sb) in which a short-lived active species having high bactericidal properties is generated and the second in which long-lived active species having high bactericidal properties are generated is generated. Since the energization is controlled so that the time during which the discharge (discharge light emission Sa) is performed is substantially the same, high sterilization and sustained sterilization can be balanced in the entire discharge period. .
また放電装置ＤＡ１では、活性種変容手段としての制御ユニットＣＵは、第一の期間（例えば、図２において時刻ｔ１から時刻ｔ２、時刻ｔ３から時刻ｔ５、時刻ｔ６から時刻ｔ８）よりも第二の期間（例えば、図２において時刻ｔ２から時刻ｔ３、時刻ｔ５から時刻ｔ６）が長くなるように交流電源ＰＳを制御している。 Further, in the discharge device DA1, the control unit CU as the active species changing means has a second period (for example, from time t1 to time t2, from time t3 to time t5, and from time t6 to time t8 in FIG. 2). The AC power supply PS is controlled so that the period (for example, time t2 to time t3 and time t5 to time t6 in FIG. 2) becomes longer.
このように、第一の放電及び第二の放電が行われる第一の期間よりも、第二の期間が長くなるように一対の電極２１，２２への電圧の印加を制御するので、放電の準備期間としての第二の期間を十分に長く確保することができる。従って、第一の期間における第一の放電を十分に行うことができ、必要十分な量の短命活性種を発生させることができる。 In this way, the application of voltage to the pair of electrodes 21 and 22 is controlled so that the second period is longer than the first period in which the first discharge and the second discharge are performed. The second period as the preparation period can be secured sufficiently long. Therefore, the first discharge in the first period can be sufficiently performed, and a necessary and sufficient amount of short-lived active species can be generated.
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. For example, the elements included in each of the specific examples described above and their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, and the like are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate. Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is provided can be combined as long as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.
ＤＡ１：放電装置
ＤＡ２：放電装置
１０：電極
２２：電極
３０：給水管
３０ａ：分岐管
３０ｂ：分岐管
１００：貯水部
１０１：側壁
１０１ａ：領域
１０２：側壁
１０２ａ：領域
１０３：底面
３０１：給水弁
Ａ：空気
ＣＵ：制御ユニット
ｄａ：距離
ｄｂ：距離
ＰＳ：交流電源
Ｓａ：放電発光
Ｓｂ：放電発光
Ｗ：水
ＷＬａ：水面
ＷＬｂ：水面
ＷＬｃ：水面
DA1: Discharge device DA2: Discharge device 10: Electrode 22: Electrode 30: Water supply pipe 30a: Branch pipe 30b: Branch pipe 100: Water storage part 101: Side wall 101a: Area 102: Side wall 102a: Area 103: Bottom surface 301: Water supply valve A : Air CU: Control unit da: Distance db: Distance PS: AC power supply Sa: Discharge light emission Sb: Discharge light emission W: Water WLa: Water surface WLb: Water surface WLc: Water surface
Claims (5)
液体を貯留するための貯水部を有し、底面に立設されることで前記貯水部を形成する側壁の少なくとも一部が誘電性を有する誘電性領域として形成されている貯水槽と、
前記側壁を挟んで前記貯水部内に対向するように前記誘電性領域に当接して設けられ、交流電圧が印加可能なように構成されている一対の電極と、
前記一対の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記貯水部に貯留されている液体の気液界面近傍における気中放電によって発生する、気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種の態様を変化させる活性種変容手段と、を備え、
前記活性種変容手段は、
前記気中放電の放電発光高さが第一の高さとなる第一の放電と、前記気中放電の放電発光高さが第二の高さとなる第二の放電とを交互に発生させるものであって、
前記第一の高さを前記第二の高さよりも高くすることで、前記第一の放電によって発生する活性種は前記第二の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が短い短命活性種を多く含む一方で、前記第二の放電によって発生する活性種は前記第一の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が長い長命活性種を多く含むように、発生する活性種の態様を変化させるものであり、
前記第一の放電及び前記第二の放電を発生させるために第一の期間継続して前記一対の電極に電圧を印加させ、前記第一の期間の後に第二の期間継続して前記一対の電極への電圧の印加を停止するように前記電圧印加手段を制御するものであって、前記第一の期間と前記第二の期間とが交互に到来するように前記電圧印加手段を制御することを特徴とする放電装置。 A discharge device that generates an active species having bactericidal properties derived from gas or liquid by generating an air discharge near the gas-liquid interface,
A water storage tank having a water storage section for storing liquid, and a water storage tank in which at least a part of the side wall forming the water storage section is formed as a dielectric region having dielectric properties by being erected on the bottom surface;
A pair of electrodes provided so as to be in contact with the dielectric region so as to face the water storage section across the side wall, and configured to be able to apply an AC voltage;
Voltage applying means for applying a voltage to the pair of electrodes;
Active species changing means for changing the mode of active species having gas or liquid-derived bactericidal properties generated by air discharge in the vicinity of the gas-liquid interface of the liquid stored in the water reservoir,
The active species changing means includes
A first discharge in which the discharge light emission height of the air discharge is a first height and a second discharge in which the discharge light emission height of the air discharge is a second height are alternately generated. There,
By making the first height higher than the second height, the active species generated by the first discharge are short-lived active species having an active life shorter than the active species generated by the second discharge. On the other hand, the active species generated by the second discharge change the mode of the generated active species so that the active species generated by the first discharge include many long-lived active species longer than the active species generated by the first discharge. Is,
In order to generate the first discharge and the second discharge, a voltage is applied to the pair of electrodes continuously for a first period, and after the first period, the pair of electrodes is continuously continued for a second period. Controlling the voltage application means so as to stop the application of voltage to the electrodes, and controlling the voltage application means so that the first period and the second period come alternately. A discharge device characterized by the above.
The discharge according to any one of claims 1 to 3, wherein the active species changing means controls the voltage applying means so that the second period is longer than the first period. apparatus.
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