JP6653475B2 - Liquid treatment equipment - Google Patents

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Description

本開示は、プラズマを利用した液体処理装置に関する。   The present disclosure relates to a liquid processing apparatus using plasma.

従来、液体の浄化又は殺菌などにプラズマを利用する技術が知られている。例えば、特許文献1及び特許文献2には、液体中に気体を供給し、供給した気体内でプラズマを生成する液体処理装置が記載されている。   BACKGROUND ART Conventionally, a technique using plasma for purifying or sterilizing a liquid has been known. For example, Patent Literatures 1 and 2 disclose a liquid processing apparatus that supplies a gas into a liquid and generates plasma in the supplied gas.

特開2015−33694号公報JP-A-2015-33694 特開2015−136644号公報JP 2015-136644 A

しかしながら、上記従来の液体処理装置では、プラズマが不安定化するという問題がある。   However, in the above-mentioned conventional liquid processing apparatus, there is a problem that the plasma becomes unstable.

そこで、本開示は、プラズマを安定して生成することができる液体処理装置を提供する。   Therefore, the present disclosure provides a liquid processing apparatus capable of stably generating plasma.

上記課題を解決するため、本開示の一態様に係る液体処理装置は、被処理液内に少なくとも一部が配置された第1の電極及び第2の電極と、前記第1の電極の側面を、空間を介して囲むように配置され、前記被処理液に接する端面に開口が設けられた筒状の第1の絶縁体と、前記第1の絶縁体内に気体を供給することで、前記開口を介して前記気体を前記被処理液中に放出する気体供給装置と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加することで、プラズマを発生させる電源とを備え、前記第1の電極の側面と前記第1の絶縁体の内側面との間の距離である第1の距離は、1mm以上である。   In order to solve the above problem, a liquid processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure includes a first electrode and a second electrode at least partially disposed in a liquid to be processed, and a side surface of the first electrode. A first cylindrical insulator, which is disposed so as to surround through a space, and has an opening at an end surface in contact with the liquid to be treated, and a gas supplied to the first insulator, whereby the opening is formed. A gas supply device that discharges the gas into the liquid to be processed through a gas supply device, and a power supply that generates plasma by applying a voltage between the first electrode and the second electrode, A first distance, which is a distance between a side surface of the first electrode and an inner side surface of the first insulator, is 1 mm or more.

本開示によれば、プラズマを安定して生成することができる液体処理装置を提供することができる。   According to the present disclosure, it is possible to provide a liquid processing apparatus capable of stably generating plasma.

図1は、絶縁体に付着した析出物を絶縁体の開口側から観察した結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a result of observing a deposit attached to an insulator from an opening side of the insulator. 図2は、図1に示す絶縁体に付着した析出物の分析結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an analysis result of a deposit attached to the insulator shown in FIG. 図3は、実施の形態1に係る液体処理装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the liquid processing apparatus according to the first embodiment. 図4Aは、実施の形態1に係る第1の電極の一例を示す断面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating an example of the first electrode according to Embodiment 1. 図4Bは、実施の形態1に係る第1の電極の別の例を示す断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating another example of the first electrode according to Embodiment 1. 図5は、実施の形態1に係る第2の電極の一例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of the second electrode according to the first embodiment. 図6は、実施の形態1に係る第1の電極及び絶縁体を開口側から観察した結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a result of observing the first electrode and the insulator according to the first embodiment from the opening side. 図7は、実施の形態1に係る第1の電極と絶縁体との間の距離と、第1の電極の端面の後退量とに対するプラズマの安定性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the stability of plasma with respect to the distance between the first electrode and the insulator and the amount of retreat of the end face of the first electrode according to the first embodiment. 図8は、図7に示す距離が1.1mmで、かつ、後退量が4mmの場合の第1の電極及び絶縁体を開口側から観察した結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a result of observing the first electrode and the insulator from the opening side when the distance shown in FIG. 7 is 1.1 mm and the amount of retreat is 4 mm. 図9は、実施の形態1に係る第1の電極の端面の後退量と、気流量とに対するプラズマの安定性を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the stability of plasma with respect to the amount of retreat of the end face of the first electrode and the air flow rate according to the first embodiment. 図10Aは、図9に示す後退量が4mmで、かつ、気流量が0.3L/minの場合の第1の電極及び絶縁体を側方から観察した結果を示す図である。FIG. 10A is a diagram showing a result of observing the first electrode and the insulator from the side when the retreat amount shown in FIG. 9 is 4 mm and the air flow rate is 0.3 L / min. 図10Bは、図9に示す後退量が4mmで、かつ、気流量が1.0L/minの場合の第1の電極及び絶縁体を側方から観察した結果を示す図である。FIG. 10B is a diagram showing a result of observing the first electrode and the insulator from the side when the retreat amount shown in FIG. 9 is 4 mm and the air flow rate is 1.0 L / min. 図11は、実施の形態2に係る液体処理装置の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a liquid processing apparatus according to the second embodiment. 図12は、実施の形態2に係る液体処理装置の第2の絶縁体を側方から観察した結果を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a result of observing the second insulator of the liquid processing apparatus according to the second embodiment from the side. 図13は、実施の形態2に係る液体処理装置の第1の絶縁体を側方から観察した結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a result of observing the first insulator of the liquid processing apparatus according to Embodiment 2 from the side. 図14は、実施の形態2に係る第1の電極と第2の絶縁体との間の第2の距離と、第2の絶縁体の内側面に生じる電界値との関係をシミュレートした結果を示す図である。FIG. 14 shows a result of simulating the relationship between the second distance between the first electrode and the second insulator according to the second embodiment and the electric field value generated on the inner surface of the second insulator. FIG. 図15は、実施の形態3に係る液体処理装置の構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a liquid processing apparatus according to the third embodiment. 図16は、実施の形態3に係る第1の電極及び絶縁体の一例を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating an example of a first electrode and an insulator according to Embodiment 3. 図17は、実施の形態3に係る第1の電極及び絶縁体を先端側から見たときの正面図である。FIG. 17 is a front view of the first electrode and the insulator according to the third embodiment when viewed from the distal end side. 図18は、実施の形態3の比較例に係る絶縁体の近傍の気液界面の位置をシミュレートした結果を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a result of simulating a position of a gas-liquid interface near an insulator according to a comparative example of the third embodiment. 図19は、図18と同じシミュレーションにおける気体の流速分布を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a gas flow velocity distribution in the same simulation as FIG. 図20は、実施の形態3に係る絶縁体の近傍の気液界面の位置をシミュレートした結果を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing the result of simulating the position of the gas-liquid interface near the insulator according to the third embodiment. 図21は、図20と同じシミュレーションにおける気体の流速分布を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a gas flow velocity distribution in the same simulation as FIG. 図22は、実施の形態3の変形例に係る液体処理装置の第1の電極及び絶縁体の近傍を示す断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing the vicinity of a first electrode and an insulator of a liquid processing apparatus according to a modification of the third embodiment.

(本開示に係る一態様を得るに至った経緯)
本願発明者は、特許文献1に記載された液体処理装置を用いて水道水を処理した場合、放電を開始して3分程度で放電が不安定化することを確認した。また、放電を開始して5分後には、絶縁体の開口付近に析出物が付着していることを目視で確認した。
(History leading to obtaining one embodiment according to the present disclosure)
The inventor of the present application has confirmed that when tap water is treated using the liquid treatment apparatus described in Patent Document 1, the discharge becomes unstable within about 3 minutes after the start of the discharge. Five minutes after the start of the discharge, it was visually confirmed that the deposit was attached near the opening of the insulator.

図1は、絶縁体50xに付着した析出物90xを絶縁体50xの開口側から観察した結果を示す図である。図1において、白又は灰色の所定幅の略円環が絶縁体50xの概略形状を示している。第1の電極30xは、絶縁体50xの開口よりも奥に位置しているために、図1に示す画像には撮影されなかった。このため、第1の電極30xを開口側から見たときの概略形状を白色の破線の円形で示している。これらは、後述する図6及び図8においても同様である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a result of observing a precipitate 90x attached to the insulator 50x from the opening side of the insulator 50x. In FIG. 1, a white or gray substantially circular ring having a predetermined width indicates a schematic shape of the insulator 50x. Since the first electrode 30x is located behind the opening of the insulator 50x, it was not photographed in the image shown in FIG. For this reason, the schematic shape of the first electrode 30x when viewed from the opening side is indicated by a white broken circle. These are the same in FIGS. 6 and 8 described later.

絶縁体50xの内径が1mmであり、第1の電極30xの外径が0.8mmである。したがって、第1の電極30xの側面と絶縁体50xの内側面との距離、すなわち、空間52xの幅d1は、0.1mmである。この場合、図1に示すように、絶縁体50xの開口付近の内側面に析出物90xが付着していることが分かる。   The inner diameter of the insulator 50x is 1 mm, and the outer diameter of the first electrode 30x is 0.8 mm. Therefore, the distance between the side surface of the first electrode 30x and the inner side surface of the insulator 50x, that is, the width d1 of the space 52x is 0.1 mm. In this case, as shown in FIG. 1, it can be seen that the precipitate 90x is attached to the inner surface near the opening of the insulator 50x.

図2は、図1に示す絶縁体50xに付着した析出物90xの分析結果を示す図である。具体的には、図2は、析出物90xをSEM(Scanning Electron Microscope)のEDX(Energy Dispersive X−ray)分析によって分析した結果を示している。図2において、横軸は、特性X線のエネルギーであり、縦軸は、その強度(カウント値)である。   FIG. 2 is a diagram showing an analysis result of the precipitate 90x attached to the insulator 50x shown in FIG. Specifically, FIG. 2 shows the result of analyzing the precipitate 90x by EDX (Energy Dispersive X-ray) analysis using a scanning electron microscope (SEM). In FIG. 2, the horizontal axis is the energy of the characteristic X-ray, and the vertical axis is its intensity (count value).

図2に示すように、析出物90xは、シリコン酸化物(SiO)の化合物であることが分かる。本願発明者は、析出物90xが絶縁体50xの内側面に付着する要因を以下の通りに検討した。 As shown in FIG. 2, it can be seen that the precipitate 90x is a compound of silicon oxide (SiO x ). The inventor of the present application has studied the factors that cause the deposit 90x to adhere to the inner surface of the insulator 50x as follows.

図1に示す第1の電極30xと絶縁体50xとでは、空間52xの幅d1が約0.1mmである。つまり、第1の電極30xと絶縁体50xとが近いために、第1の電極30xと絶縁体50xとの間に誘電体バリア放電又は沿面放電が発生する。これらの放電によって生成されるプラズマに、絶縁体50xの表面が曝されることで、水道水に含まれるシリカが絶縁体50xの内側面に析出したと考えられる。つまり、析出物90xは、水道水中に含まれるシリカが析出して形成された物質であると考えられる。   In the first electrode 30x and the insulator 50x shown in FIG. 1, the width d1 of the space 52x is about 0.1 mm. That is, since the first electrode 30x and the insulator 50x are close to each other, a dielectric barrier discharge or a creeping discharge occurs between the first electrode 30x and the insulator 50x. It is considered that the silica included in the tap water was deposited on the inner surface of the insulator 50x by exposing the surface of the insulator 50x to the plasma generated by these discharges. That is, the precipitate 90x is considered to be a substance formed by precipitation of silica contained in tap water.

析出物90xが開口付近に形成された場合、析出物90xと第1の電極30xとの間で放電が発生する。このため、第1の電極30xと第2の電極(図示せず)との間に発生する放電に使用される電圧が変化してしまい、プラズマが不安定化する。   When the deposit 90x is formed in the vicinity of the opening, discharge occurs between the deposit 90x and the first electrode 30x. Therefore, the voltage used for the discharge generated between the first electrode 30x and the second electrode (not shown) changes, and the plasma becomes unstable.

そこで、上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る液体処理装置は、被処理液内に少なくとも一部が配置された第1の電極及び第2の電極と、前記第1の電極の側面を、空間を介して囲むように配置され、前記被処理液に接する端面に開口が設けられた筒状の第1の絶縁体と、前記第1の絶縁体内に気体を供給することで、前記開口を介して前記気体を前記被処理液中に放出する気体供給装置と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加することで、プラズマを発生させる電源とを備え、前記第1の電極の側面と前記第1の絶縁体の内側面との距離は、1mm以上である。   Therefore, in order to solve the above problem, a liquid processing apparatus according to one embodiment of the present disclosure includes a first electrode and a second electrode at least partially disposed in a liquid to be processed, and the first electrode A first insulator having a cylindrical shape, which is disposed so as to surround the side surface of the first insulator via a space, and provided with an opening at an end face in contact with the liquid to be treated, and supplying gas into the first insulator. A gas supply device that releases the gas into the liquid to be processed through the opening, and a power supply that generates plasma by applying a voltage between the first electrode and the second electrode. The distance between the side surface of the first electrode and the inner surface of the first insulator is 1 mm or more.

これにより、第1の電極の側面と第1の絶縁体の内側面との距離が1mm以上で離れているので、第1の電極と第1の絶縁体との間で誘電体バリア放電又は沿面放電などが発生しにくくなる。このため、これらの放電が発生した場合に生じるプラズマによって第1の絶縁体の表面が曝されることが少なくなるので、第1の絶縁体の内側面にシリカなどの析出物が付着するのが抑制される。   As a result, the distance between the side surface of the first electrode and the inner side surface of the first insulator is 1 mm or more, so that dielectric barrier discharge or creeping between the first electrode and the first insulator is possible. Discharge and the like hardly occur. For this reason, the surface of the first insulator is less exposed to the plasma generated when these discharges occur, so that deposits such as silica adhere to the inner surface of the first insulator. Is suppressed.

また、例えば、前記第1の距離は、1mm以上3mm以下でもよい。   Further, for example, the first distance may be 1 mm or more and 3 mm or less.

これにより、第1の電極の側面と第1の絶縁体の内側面との距離が3mm以下で離れすぎていないので、供給した気体によって第1の電極を覆いやすくなる。したがって、本開示の一態様に係る液体処理装置は、放電が安定し、プラズマを安定して生成することができる。   Accordingly, since the distance between the side surface of the first electrode and the inner side surface of the first insulator is not more than 3 mm and is not too far, the supplied gas can easily cover the first electrode. Therefore, the liquid processing apparatus according to an aspect of the present disclosure can stably discharge and generate plasma stably.

また、例えば、前記第1の電極の前記端面は、前記第1の絶縁体の前記開口から0mm以上3mm以下、後退又は突出していてもよい。   Further, for example, the end face of the first electrode may be recessed or protruded from the opening of the first insulator by 0 mm or more and 3 mm or less.

これにより、第1の電極の端面と気液界面との間で放電が発生しやすくなり、第1の電極と第1の絶縁体との間での放電の発生を抑制することができる。したがって、シリカなどの析出物の発生を抑制することができるので、本開示の一態様に係る液体処理装置は、放電がより安定し、プラズマをより安定して生成することができる。   Accordingly, a discharge is easily generated between the end surface of the first electrode and the gas-liquid interface, and the generation of a discharge between the first electrode and the first insulator can be suppressed. Therefore, since generation of a precipitate such as silica can be suppressed, the liquid processing apparatus according to one embodiment of the present disclosure can more stably discharge and generate plasma more stably.

また、供給する気体の流量によって第1の電極と気液界面との間で発生する放電の体積を制御することができる。このため、例えば、本開示の一態様に係る液体処理装置では、前記気体供給装置が供給する気体の流量は、0.5L/min以上であってもよい。   Further, the volume of discharge generated between the first electrode and the gas-liquid interface can be controlled by the flow rate of the supplied gas. Therefore, for example, in the liquid processing apparatus according to an aspect of the present disclosure, the flow rate of the gas supplied by the gas supply device may be 0.5 L / min or more.

これにより、気体の流量が多い程、放電が第1の絶縁体の内側面に向かって拡がるのを抑制することができるので、第1の絶縁体の表面がプラズマに曝されにくくなる。したがって、シリカなどの析出物の発生を抑制することができるので、本開示の一態様に係る液体処理装置は、放電がより安定し、プラズマをより安定して生成することができる。   Thus, the larger the flow rate of the gas, the more the discharge can be suppressed from spreading toward the inner surface of the first insulator, so that the surface of the first insulator is less likely to be exposed to plasma. Therefore, since generation of a precipitate such as silica can be suppressed, the liquid processing apparatus according to one embodiment of the present disclosure can more stably discharge and generate plasma more stably.

また、例えば、前記第1の電極は、長尺の円柱状の電極部を有し、前記第1の絶縁体は、前記電極部の側面を囲む長尺の円筒体であり、前記電極部と前記第1の絶縁体とは、同軸上に配置されていてもよい。   Further, for example, the first electrode has a long columnar electrode portion, and the first insulator is a long cylinder surrounding a side surface of the electrode portion, and The first insulator may be arranged coaxially.

これにより、電極部と第1の絶縁体との間には、幅が均一の空間が形成されているので、第1の絶縁体の表面がプラズマに曝されにくくなる。また、空間内を流れる気体の量を均等にすることができるので、本開示の一態様に係る液体処理装置は、プラズマをより安定して生成することができる。   Thus, since a space having a uniform width is formed between the electrode portion and the first insulator, the surface of the first insulator is less likely to be exposed to plasma. Further, since the amount of gas flowing in the space can be equalized, the liquid processing apparatus according to one embodiment of the present disclosure can generate plasma more stably.

ところで、所定の流路内を気体が進行する場合において、気体の流路幅が変化した場合には、気体の流速が局所的に変化し、当該変化によって旋回流が発生する。第1の絶縁体の内部で旋回流が発生した場合、第1の絶縁体の開口を介して液体を第1の絶縁体内に引き入れてしまい、第1の電極の絶縁性を確保することができなくなる。   By the way, in the case where the gas advances in the predetermined flow path, when the flow path width of the gas changes, the flow velocity of the gas locally changes, and the change causes a swirling flow. When a swirling flow is generated inside the first insulator, the liquid is drawn into the first insulator through the opening of the first insulator, and the insulating property of the first electrode can be secured. Disappears.

これに対して、本開示の一態様に係る液体処理装置では、例えば、前記第1の電極は、長尺の円柱状の電極部と、前記電極部の後端側に設けられ、前記電極部を支持する支持部であって、前記電極部より太い円柱状の支持部とを有し、前記支持部には、前記気体供給装置が供給する気体を通過させる気体供給孔が設けられ、前記気体供給孔の開口幅と前記第1の絶縁体の内径とは、略同一であってもよい。   On the other hand, in the liquid processing apparatus according to an aspect of the present disclosure, for example, the first electrode is provided on a long columnar electrode portion and a rear end side of the electrode portion, and the electrode portion A support portion having a columnar support thicker than the electrode portion, wherein the support portion is provided with a gas supply hole through which gas supplied by the gas supply device passes, and The opening width of the supply hole and the inner diameter of the first insulator may be substantially the same.

これにより、気体供給装置が供給する気体が気体供給孔を介して第1の絶縁体の内部に進入する場合に、気体供給孔と第1の絶縁体との間で気体の流路幅を略均一にすることができる。このため、第1の絶縁体の内部で気体の旋回流が発生するのを抑制することができ、プラズマをより安定して生成することができる。   Thereby, when the gas supplied by the gas supply device enters the inside of the first insulator through the gas supply hole, the gas flow width between the gas supply hole and the first insulator is substantially reduced. It can be uniform. For this reason, generation of a swirling flow of gas inside the first insulator can be suppressed, and plasma can be more stably generated.

また、例えば、前記第1の絶縁体の後端側に設けられた、前記気体供給装置が供給する気体を前記第1の絶縁体の内部に導入するための導入口を備え、前記導入口を通過するときの前記気体の流入方向は、前記第1の絶縁体の軸方向に交差してもよい。   Further, for example, an inlet is provided on a rear end side of the first insulator for introducing a gas supplied by the gas supply device into the inside of the first insulator. The flow direction of the gas when passing the gas may intersect the axial direction of the first insulator.

これにより、導入口から導入された気体は、軸方向に交差する方向に進行して第1の絶縁体の内側面などに当たった後、第1の絶縁体の内部を軸方向に沿って進行する。このように、内側面などによって一度進行方向が変更されることで、第1の絶縁体の開口近傍では、軸方向に沿って安定した流速で気体を流すことができる。したがって、第1の絶縁体の内部で気体の旋回流が発生するのを抑制することができ、プラズマをより安定して生成することができる。   Thus, the gas introduced from the inlet proceeds in a direction intersecting with the axial direction and hits the inner surface of the first insulator, and then travels along the inside of the first insulator along the axial direction. I do. As described above, once the traveling direction is changed by the inner surface or the like, the gas can flow at a stable flow velocity along the axial direction near the opening of the first insulator. Therefore, the generation of the swirling flow of the gas inside the first insulator can be suppressed, and the plasma can be more stably generated.

また、例えば、開口幅が前記第1の絶縁体と略同一の有底筒体部をさらに備え、前記有底筒体部は、前記第1の絶縁体と同軸上に位置するように、前記第1の絶縁体の後端側に接続され、前記導入口は、前記有底筒体部の側壁に設けられ、前記導入口を通過するときの前記気体の流入方向は、前記第1の絶縁体の軸方向に略直交してもよい。   In addition, for example, an opening width is further provided with a bottomed cylindrical body part substantially the same as the first insulator, and the bottomed cylindrical body part is coaxial with the first insulator, The inlet is connected to a rear end side of the first insulator, the inlet is provided on a side wall of the bottomed cylindrical body, and a flowing direction of the gas when passing through the inlet is the first insulating. It may be substantially perpendicular to the axial direction of the body.

これにより、導入口から導入された気体は、軸方向に直交する方向に進行して有底筒体部の側壁などに当たった後、第1の絶縁体の内部を軸方向に沿って進行する。このように、側壁などによって一度進行方向が変更されることで、第1の絶縁体内では、軸方向に沿って安定した流速で気体を流すことができる。したがって、第1の絶縁体の内部で気体の旋回流が発生するのを抑制することができ、プラズマをより安定して生成することができる。   Thereby, the gas introduced from the introduction port travels in a direction orthogonal to the axial direction and hits the side wall of the bottomed tubular body, and then travels inside the first insulator along the axial direction. . As described above, once the traveling direction is changed by the side wall or the like, the gas can flow at a stable flow rate along the axial direction in the first insulator. Therefore, the generation of the swirling flow of the gas inside the first insulator can be suppressed, and the plasma can be more stably generated.

また、筒状の第1の絶縁体によって空間を介して囲まれた第1の電極に電圧を印加した場合、第1の絶縁体の開口の近傍の気液界面(気体と被処理液との界面)には、当該界面に生じている電界の強度に応じて、マクスウェル(Maxwell)応力が掛かる。このため、被処理液が、第1の絶縁体の開口から内側面を伝って浸入する。この結果、第1の絶縁体の内部に浸入した被処理液が第1の電極の根元に到達して接触した場合、電極間での短絡、又は、放電の不安定化が発生する。   In addition, when a voltage is applied to the first electrode surrounded by the first cylindrical insulator via a space, a gas-liquid interface (a gas-liquid interface) near the opening of the first insulator is formed. A Maxwell stress is applied to the interface according to the intensity of the electric field generated at the interface. Therefore, the liquid to be treated permeates along the inner surface from the opening of the first insulator. As a result, when the liquid to be treated that has entered the inside of the first insulator reaches the base of the first electrode and comes into contact therewith, a short circuit between the electrodes or unstable discharge occurs.

そこで、本開示の一態様に係る液体処理装置では、例えば、前記第1の電極の側面を、空間を介して囲むように配置される筒状の第2の絶縁体をさらに備え、前記第2の絶縁体は、前記第1の絶縁体の後端側に、当該第2の絶縁体と前記第1の絶縁体との各々の内部が連通するように接続され、前記第1の電極の側面と前記第2の絶縁体の内側面との間の距離である第2の距離は、前記第1の距離よりも大きくてもよい。   Therefore, in the liquid processing apparatus according to an aspect of the present disclosure, for example, the liquid processing apparatus further includes a cylindrical second insulator disposed so as to surround a side surface of the first electrode via a space. Is connected to the rear end of the first insulator so that the inside of each of the second insulator and the first insulator communicates with each other, and the side surface of the first electrode A second distance, which is a distance between the first insulator and the inner surface of the second insulator, may be greater than the first distance.

これにより、第2の絶縁体の内側面と第1の電極との間に生じる電界は、第1の絶縁体の内側面と第1の電極との間に生じる電界より小さいので、第1の絶縁体の内部に浸入した被処理液は、第2の絶縁体の内部には浸入しにくくなる。したがって、第1の電極の根元にまで到達することを抑制することができるので、電極間での短絡、又は、放電の不安定化の発生を抑制することができる。よって、本開示の一態様に係る液体処理装置によれば、プラズマをより安定して生成することができる。   Accordingly, the electric field generated between the inner surface of the second insulator and the first electrode is smaller than the electric field generated between the inner surface of the first insulator and the first electrode. The treatment liquid that has entered the inside of the insulator is less likely to enter the inside of the second insulator. Therefore, it is possible to suppress reaching to the root of the first electrode, and thus it is possible to suppress occurrence of a short circuit between the electrodes or instability of discharge. Therefore, according to the liquid processing apparatus according to an aspect of the present disclosure, plasma can be more stably generated.

また、例えば、前記第2の距離は、前記電源が印加する電圧の値に応じて決定される距離であって、前記電圧によって前記第2の絶縁体の内側面に生じる電界が所定の値以下となる距離であってもよい。   Further, for example, the second distance is a distance determined according to a value of a voltage applied by the power supply, and an electric field generated on an inner surface of the second insulator by the voltage is equal to or less than a predetermined value. The distance may be as follows.

これにより、第1の電極及び第2の電極間に印加される電圧に応じて第2の絶縁体を適切な大きさに設計することができる。したがって、例えば、必要以上に大きな第2の絶縁体を用いることを回避できるので、液体処理装置の小型化、軽量化及び低コスト化を実現することができる。   Accordingly, the second insulator can be designed to have an appropriate size according to the voltage applied between the first electrode and the second electrode. Therefore, for example, use of an unnecessarily large second insulator can be avoided, so that the liquid processing apparatus can be reduced in size, weight, and cost.

また、例えば、前記第1の電極と前記第2の電極との間に印加される前記電圧の値は、5kV以下であり、前記第2の距離は、2.6mm以上であってもよい。   Also, for example, the value of the voltage applied between the first electrode and the second electrode may be 5 kV or less, and the second distance may be 2.6 mm or more.

これにより、印加電圧が5kV以下である場合に、第2の絶縁体の内部への被処理液の浸入を抑制することができる。   Thereby, when the applied voltage is 5 kV or less, the intrusion of the liquid to be treated into the inside of the second insulator can be suppressed.

また、例えば、前記第1の電極と前記第2の電極との間に印加される前記電圧の値は、5kV以上であり、前記第2距離は、5mm以上であってもよい。   Further, for example, the value of the voltage applied between the first electrode and the second electrode may be 5 kV or more, and the second distance may be 5 mm or more.

これにより、印加電圧が5kV以上である場合に、第2の絶縁体の内部への被処理液の浸入を抑制することができる。   Thus, when the applied voltage is 5 kV or more, it is possible to suppress the intrusion of the liquid to be processed into the inside of the second insulator.

また、例えば、前記第1の電極は、長尺の円柱状の電極部を有し、前記第1の絶縁体は、前記電極部の先端側の側面を囲む円筒体であり、前記第2の絶縁体は、前記電極部の後端側の側面を囲む筒体であり、前記電極部、前記第1の絶縁体及び前記第2の絶縁体は、同軸上に配置されていてもよい。また、例えば、前記第2の絶縁体は、円筒体又は角筒体であってもよい。   Further, for example, the first electrode has a long columnar electrode portion, the first insulator is a cylindrical body surrounding a tip side surface of the electrode portion, and The insulator may be a cylindrical body that surrounds a side surface on the rear end side of the electrode unit, and the electrode unit, the first insulator, and the second insulator may be coaxially arranged. Further, for example, the second insulator may be a cylindrical body or a rectangular cylindrical body.

これにより、電極部と第1の絶縁体との間、及び、電極部と第2の絶縁体のとの間の各々には、それぞれに幅が均一の空間が形成されているので、それぞれに生じる電界の強度を均一にすることができる。したがって、局所的に電界が強くなる部分などが生じにくくなるので、第2の絶縁体の内部に被処理液が浸入するのを抑制することができる。したがって、本開示の一態様に係る液体処理装置は、プラズマをより安定して生成することができる。   As a result, a space having a uniform width is formed between the electrode portion and the first insulator and between the electrode portion and the second insulator. The intensity of the generated electric field can be made uniform. Therefore, a portion where the electric field is locally strong is less likely to be generated, so that the liquid to be treated can be suppressed from entering the inside of the second insulator. Therefore, the liquid processing apparatus according to an aspect of the present disclosure can generate plasma more stably.

また、例えば、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体とは、それぞれ異なる材料で構成されていてもよい。   Further, for example, the first insulator and the second insulator may be made of different materials.

これにより、第1の絶縁体及び第2の絶縁体の各々の加工性を高めることができる。したがって、例えば、第1の絶縁体及び第2の絶縁体の各々を精密に形成することができるので、液体処理装置の信頼性を高めることができる。   Thereby, the workability of each of the first insulator and the second insulator can be improved. Therefore, for example, since each of the first insulator and the second insulator can be formed precisely, the reliability of the liquid processing apparatus can be improved.

また、例えば、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体とは、互いに同一の材料で一体に構成されていてもよい。   Further, for example, the first insulator and the second insulator may be integrally formed of the same material.

これにより、部品点数を削減することができるので、液体処理装置を軽量化することができる。また、液体処理装置の製造方法において、部品の組み立て工程の工程数を削減することができるので、低コスト化を実現することができる。   Thus, the number of parts can be reduced, and the weight of the liquid processing apparatus can be reduced. Further, in the manufacturing method of the liquid processing apparatus, the number of steps of assembling parts can be reduced, so that cost reduction can be realized.

以下では、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the drawings.

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   Each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and do not limit the present disclosure. In addition, among the components in the following embodiments, components not described in the independent claims indicating the highest concept are described as arbitrary components.

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。   In addition, each drawing is a schematic diagram, and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, for example, the scales and the like do not always match in each drawing. Further, in each of the drawings, substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and redundant description will be omitted or simplified.

(実施の形態1)
[1−1.概要]
まず、実施の形態に係る液体処理装置の概要について、図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態に係る液体処理装置1の構成を示す図である。
(Embodiment 1)
[1-1. Overview]
First, an outline of the liquid processing apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the liquid processing apparatus 1 according to the present embodiment.

図3に示すように、液体処理装置1は、液体2内に供給された気体3中でプラズマ4を生成する。液体2内に供給された気体3は、気泡として液体2内に存在する。気体3による気泡は、気液界面が液体2内で閉じていてもよく、あるいは、外部空間と連通していてもよい。   As shown in FIG. 3, the liquid processing apparatus 1 generates a plasma 4 in a gas 3 supplied into a liquid 2. The gas 3 supplied into the liquid 2 exists in the liquid 2 as bubbles. The gas-liquid interface of the gas bubbles caused by the gas 3 may be closed in the liquid 2 or may be in communication with the external space.

液体2は、液体処理装置1による処理対象となる被処理液である。液体2は、例えば水道水又は純水などの水又は水溶液である。液体処理装置1は、液体2内でプラズマ4を生成することで、液体2に活性種(反応種)を発生させる。活性種には、例えば、ヒドロキシルラジカル(OH)、水素ラジカル(H)、酸素ラジカル(O)、スーパーオキシドアニオン(O )、一価酸素イオン(O)又は過酸化水素(H)などが含まれる。 The liquid 2 is a target liquid to be processed by the liquid processing apparatus 1. The liquid 2 is, for example, water such as tap water or pure water or an aqueous solution. The liquid processing apparatus 1 generates an active species (reactive species) in the liquid 2 by generating a plasma 4 in the liquid 2. The active species include, for example, hydroxyl radical (OH), hydrogen radical (H), oxygen radical (O), superoxide anion (O 2 ), monovalent oxygen ion (O ), or hydrogen peroxide (H 2 O). 2 ) and the like.

発生した活性種が液体2に含まれる被分解物質などを分解するので、液体処理装置1は、液体2を殺菌することができる。あるいは、活性種を含む液体2(すなわち、プラズマ処理された液体2)を用いて他の液体又は気体を殺菌することができる。プラズマ処理された液体2は、殺菌に限らず、その他の様々な目的に用いることができる。   Since the generated active species decomposes substances to be decomposed included in the liquid 2, the liquid processing apparatus 1 can sterilize the liquid 2. Alternatively, the liquid 2 containing the active species (ie, the plasma-treated liquid 2) can be used to sterilize another liquid or gas. The plasma-treated liquid 2 can be used not only for sterilization but also for various other purposes.

[1−2.構成]
次に、本実施の形態に係る液体処理装置1の構成について説明する。
[1-2. Constitution]
Next, the configuration of the liquid processing apparatus 1 according to the present embodiment will be described.

図3に示すように、液体処理装置1は、処理槽10と、反応槽15と、配管部20と、第1の電極30と、第1の保持部35と、第2の電極40と、第2の保持部45と、絶縁体50と、気体供給ポンプ60と、液体供給ポンプ70と、電源80とを備える。以下では、液体処理装置1が備える各構成要素について詳細に説明する。   As shown in FIG. 3, the liquid processing apparatus 1 includes a processing tank 10, a reaction tank 15, a pipe section 20, a first electrode 30, a first holding section 35, a second electrode 40, A second holding unit 45, an insulator 50, a gas supply pump 60, a liquid supply pump 70, and a power supply 80 are provided. Hereinafter, each component included in the liquid processing apparatus 1 will be described in detail.

[1−2−1.処理槽]
処理槽10は、液体2を溜めるための容器である。処理槽10の外形形状は、例えば、直方体、円柱又は球体など、いかなるものでもよい。処理槽10は、例えば、開放部を備えた貯液タンクでもよく、あるいは、上部が開放されたトレイなどでもよい。
[1-2-1. Processing tank]
The processing tank 10 is a container for storing the liquid 2. The outer shape of the processing tank 10 may be any shape such as a rectangular parallelepiped, a column, or a sphere. The processing tank 10 may be, for example, a liquid storage tank having an open portion, or a tray having an open upper portion.

処理槽10には、配管部20が接続されている。具体的には、処理槽10は、配管部20を介して反応槽15と接続されている。配管部20には、液体供給ポンプ70が接続されており、処理槽10、反応槽15及び配管部20の間で液体2が循環される。   A piping section 20 is connected to the processing tank 10. Specifically, the processing tank 10 is connected to the reaction tank 15 via a piping section 20. A liquid supply pump 70 is connected to the pipe section 20, and the liquid 2 is circulated between the processing tank 10, the reaction tank 15 and the pipe section 20.

処理槽10は、例えば、耐酸性の樹脂材料などで形成される。例えば、処理槽10は、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、シリコンゴム、ポリ塩化ビニル、ステンレス又はセラミックなどから形成される。   The processing tank 10 is formed of, for example, an acid-resistant resin material. For example, the processing tank 10 is formed of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene, silicon rubber, polyvinyl chloride, stainless steel, ceramic, or the like.

[1−2−2.反応槽]
反応槽15は、内部に第1の電極30及び第2の電極40が配置された槽である。具体的には、反応槽15の側壁を貫通するように第1の電極30及び第2の電極40が配置されている。反応槽15内には、液体2が満たされている。反応槽15内では、気体供給ポンプ60が供給した気体3(気泡)内で、第1の電極30及び第2の電極40間で放電させることにより、プラズマ4が生成される。
[1-2-2. Reaction tank]
The reaction tank 15 is a tank in which the first electrode 30 and the second electrode 40 are arranged. Specifically, the first electrode 30 and the second electrode 40 are arranged so as to penetrate the side wall of the reaction tank 15. The reaction tank 15 is filled with the liquid 2. In the reaction tank 15, the plasma 4 is generated by discharging between the first electrode 30 and the second electrode 40 in the gas 3 (bubbles) supplied by the gas supply pump 60.

反応槽15の外形形状は、例えば直方体、円柱又は球体など、いかなるものでもよい。反応槽15は、例えば、開放部を備えた貯液タンクでもよく、あるいは、上部が開放されたトレイでもよい。また、反応槽15は、配管部20の一部でもよい。   The external shape of the reaction tank 15 may be any shape such as a rectangular parallelepiped, a column, or a sphere. The reaction tank 15 may be, for example, a liquid storage tank having an opening, or a tray having an open top. Further, the reaction tank 15 may be a part of the piping section 20.

反応槽15は、例えば、耐酸性の樹脂材料で形成される。例えば、反応槽15は、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、シリコンゴム、ポリ塩化ビニル、ステンレス又はセラミックなどから形成される。   The reaction tank 15 is formed of, for example, an acid-resistant resin material. For example, the reaction tank 15 is formed of a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene, silicon rubber, polyvinyl chloride, stainless steel, ceramic, or the like.

[1−2−3.配管部]
配管部20は、液体2の流路を形成するための配管である。配管部20は、例えば、パイプ、チューブ又はホースなどの管状の部材から形成される。配管部20は、耐酸性の樹脂材料などから形成される。例えば、配管部20は、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、シリコンゴム、ポリ塩化ビニル、ステンレス又はセラミックなどから形成される。
[1-2-3. Piping section]
The pipe section 20 is a pipe for forming a flow path of the liquid 2. The piping unit 20 is formed from a tubular member such as a pipe, a tube, or a hose. The pipe section 20 is formed from an acid-resistant resin material or the like. For example, the pipe section 20 is formed of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene, silicon rubber, polyvinyl chloride, stainless steel, ceramic, or the like.

本実施の形態では、配管部20は、処理槽10と液体供給ポンプ70とを接続し、液体供給ポンプ70と反応槽15とを接続し、反応槽15と処理槽10とを接続している。このように、配管部20は、処理槽10、液体供給ポンプ70、反応槽15、処理槽10をこの順で接続し、液体2の循環経路を形成している。なお、図3において、配管部20に沿って描かれた実線の矢印は、液体2が流れる方向(循環方向)を示している。   In the present embodiment, the pipe section 20 connects the processing tank 10 and the liquid supply pump 70, connects the liquid supply pump 70 and the reaction tank 15, and connects the reaction tank 15 and the processing tank 10. . As described above, the piping unit 20 connects the processing tank 10, the liquid supply pump 70, the reaction tank 15, and the processing tank 10 in this order, and forms a circulation path of the liquid 2. In FIG. 3, solid arrows drawn along the pipe section 20 indicate directions in which the liquid 2 flows (circulation directions).

[1−2−4.第1の電極]
図4Aは、本実施の形態に係る第1の電極30の一例を示す断面図である。具体的には、図4Aは、第1の電極30の長軸を通る断面を示している。図4Aに示すように、第1の電極30は、電極部31と、ネジ部32とを備える。
[1-2-4. First electrode]
FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating an example of the first electrode 30 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 4A shows a cross section passing through the long axis of the first electrode 30. As shown in FIG. 4A, the first electrode 30 includes an electrode part 31 and a screw part 32.

第1の電極30は、プラズマ4を生成するための一対の電極の一方である。第1の電極30は、反応電極として用いられ、周囲にプラズマ4が生成される。   The first electrode 30 is one of a pair of electrodes for generating the plasma 4. The first electrode 30 is used as a reaction electrode, and a plasma 4 is generated around the first electrode 30.

電極部31は、第1の電極30の先端側に設けられた長尺の円柱状の電極部である。電極部31の直径は、プラズマ4が生成可能であればよく、例えば2mm以下である。ここでは、一例として、電極部31の直径は0.8mmである。   The electrode portion 31 is a long columnar electrode portion provided on the tip side of the first electrode 30. The diameter of the electrode portion 31 may be any as long as the plasma 4 can be generated, and is, for example, 2 mm or less. Here, as an example, the diameter of the electrode portion 31 is 0.8 mm.

電極部31は、例えばタングステンから形成されるが、これに限定されない。電極部31は、アルミニウム、鉄若しくは銅又はこれらの合金などの金属材料から形成されてもよい。   The electrode unit 31 is formed of, for example, tungsten, but is not limited to this. The electrode unit 31 may be formed from a metal material such as aluminum, iron, copper, or an alloy thereof.

第1の電極30は、液体2内に少なくとも一部が配置されている。具体的には、第1の電極30の電極部31が、反応槽15内に配置されて、液体2に接触する。電極部31は、図4Aに示すように、空間52を介して絶縁体50に囲まれている。なお、気体供給ポンプ60によって気体3が供給された場合には、供給された気体3が空間52を満たすので、電極部31は、供給された気体3に覆われて液体2には接触しない。   The first electrode 30 is at least partially disposed in the liquid 2. Specifically, the electrode portion 31 of the first electrode 30 is disposed in the reaction tank 15 and contacts the liquid 2. The electrode portion 31 is surrounded by an insulator 50 via a space 52 as shown in FIG. 4A. When the gas 3 is supplied by the gas supply pump 60, the supplied gas 3 fills the space 52, so that the electrode portion 31 is covered with the supplied gas 3 and does not contact the liquid 2.

本実施の形態では、電極部31と絶縁体50とは、同軸上に配置されている。電極部31と絶縁体50との間には、全周に亘って空間52が設けられている。すなわち、空間52は、幅d1が略均一の円筒状の空間である。幅d1は、第1の電極30の側面と絶縁体50の側面との距離である第1の距離であり、1mm以上である。幅d1は、例えば、1mm以上3mm以下でもよい。   In the present embodiment, the electrode section 31 and the insulator 50 are coaxially arranged. A space 52 is provided between the electrode portion 31 and the insulator 50 over the entire circumference. That is, the space 52 is a cylindrical space having a substantially uniform width d1. The width d1 is a first distance that is a distance between the side surface of the first electrode 30 and the side surface of the insulator 50, and is 1 mm or more. The width d1 may be, for example, 1 mm or more and 3 mm or less.

ネジ部32は、電極部31を支持する金属製の部材である。具体的には、電極部31は、ネジ部32に圧入されることで固定されている。ネジ部32は、電極部31と電気的に接続されており、電源80から受けた電力を電極部31に伝える。   The screw part 32 is a metal member that supports the electrode part 31. Specifically, the electrode portion 31 is fixed by being pressed into the screw portion 32. The screw portion 32 is electrically connected to the electrode portion 31 and transmits power received from the power supply 80 to the electrode portion 31.

ネジ部32は、電極部31の後端側に設けられた円柱状の支持部である。ネジ部32の直径は、電極部31の直径より大きく、例えば、3mmである。例えば、ネジ部32は、ステンレス、鉄などの、加工が容易な金属材料を用いて形成される。   The screw part 32 is a cylindrical support part provided on the rear end side of the electrode part 31. The diameter of the screw part 32 is larger than the diameter of the electrode part 31, for example, 3 mm. For example, the screw portion 32 is formed using a metal material that is easy to process, such as stainless steel or iron.

ネジ部32は、第1の保持部35に保持されている。具体的には、ネジ部32の外側面には雄ねじが設けられている。当該雄ねじが、第1の保持部35に設けられた雌ねじと螺合することで、ネジ部32は、第1の保持部35に保持されている。   The screw part 32 is held by the first holding part 35. Specifically, a male screw is provided on the outer surface of the screw portion 32. The screw portion 32 is held by the first holding portion 35 by screwing the male screw with a female screw provided on the first holding portion 35.

ネジ部32には、気体供給ポンプ60に接続された貫通孔34が設けられている。貫通孔34は、空間52と連通している。このため、気体供給ポンプ60から供給された気体3は、貫通孔34及び空間52を介して、絶縁体50の開口51から反応槽15に溜められた液体2内に放出される。   The screw portion 32 is provided with a through hole 34 connected to the gas supply pump 60. The through hole 34 communicates with the space 52. Therefore, the gas 3 supplied from the gas supply pump 60 is discharged from the opening 51 of the insulator 50 into the liquid 2 stored in the reaction tank 15 through the through hole 34 and the space 52.

本実施の形態では、図4Aに示すように、ネジ部32には、2つの貫通孔34が設けられている。これにより、貫通孔34での気体3の圧損が抑制される。なお、貫通孔34の数は、1つのみ又は3以上でもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the screw portion 32 is provided with two through holes 34. Thereby, the pressure loss of the gas 3 in the through hole 34 is suppressed. The number of the through holes 34 may be only one or three or more.

図4Aに示すように、第1の電極30の端面33は、開口51より後退している。このときの後退量d2は、第1の電極30の端面33の近傍に発生するプラズマ4と絶縁体50の内側面との接触が抑制される範囲である。具体的には、第1の電極30の端面33の後退量d2は、0mm以上3mm以下である。   As shown in FIG. 4A, the end face 33 of the first electrode 30 is recessed from the opening 51. At this time, the retreat amount d2 is a range in which the contact between the plasma 4 generated near the end face 33 of the first electrode 30 and the inner surface of the insulator 50 is suppressed. Specifically, the retreat amount d2 of the end face 33 of the first electrode 30 is 0 mm or more and 3 mm or less.

後退量d2は、ネジ部32を軸周りに回転させることで調整することができる。ネジ部32が回転することで、電極部31とネジ部32とが連動して、第1の保持部35に固定された絶縁体50に対して、軸方向に移動する。これにより、端面33の位置を可変にすることができる。例えば、図4Bに示すように、第1の電極30の端面33は、開口51より突出していてもよい。   The retreat amount d2 can be adjusted by rotating the screw portion 32 around the axis. The rotation of the screw portion 32 causes the electrode portion 31 and the screw portion 32 to move in the axial direction relative to the insulator 50 fixed to the first holding portion 35 in conjunction with each other. Thereby, the position of the end face 33 can be made variable. For example, as shown in FIG. 4B, the end face 33 of the first electrode 30 may protrude from the opening 51.

図4Bは、本実施の形態の第1の電極30の別の一例を示す断面図である。このときの突出量d3は、気体供給ポンプ60によって供給された気体3内に収まる範囲である。具体的には、第1の電極30の端面33の突出量d3は、0mm以上3mm以下である。   FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating another example of the first electrode 30 of the present embodiment. The projection amount d3 at this time is a range that can be accommodated in the gas 3 supplied by the gas supply pump 60. Specifically, the protrusion amount d3 of the end face 33 of the first electrode 30 is 0 mm or more and 3 mm or less.

[1−2−5.第1の保持部]
第1の保持部35は、第1の電極30を保持するための部材である。本実施の形態では、第1の保持部35は、第1の電極30と絶縁体50とを保持し、反応槽15の所定の位置に取り付ける。
[1-2-5. First holding unit]
The first holding unit 35 is a member for holding the first electrode 30. In the present embodiment, the first holding unit 35 holds the first electrode 30 and the insulator 50 and attaches the first electrode 30 and the insulator 50 to a predetermined position of the reaction tank 15.

第1の保持部35には、雌ねじが設けられている。雌ねじは、第1の電極30のネジ部32の雄ねじと螺合する。これにより、ネジ部32を軸周りに回転させることで、第1の保持部35に対して、軸方向に第1の電極30の位置を調整することができる。絶縁体50は、第1の保持部35又は反応槽15に固定されているので、絶縁体50の開口51に対する第1の電極30の端面33の位置を調整することができる。すなわち、第1の電極30の端面33の後退量d2又は突出量d3を調整することができる。   The first holding portion 35 is provided with a female screw. The female screw is screwed with the male screw of the screw portion 32 of the first electrode 30. Thus, by rotating the screw portion 32 around the axis, the position of the first electrode 30 in the axial direction with respect to the first holding portion 35 can be adjusted. Since the insulator 50 is fixed to the first holder 35 or the reaction tank 15, the position of the end face 33 of the first electrode 30 with respect to the opening 51 of the insulator 50 can be adjusted. That is, the retreat amount d2 or the protrusion amount d3 of the end face 33 of the first electrode 30 can be adjusted.

[1−2−6.第2の電極]
図5は、本実施の形態に係る第2の電極40を示す断面図である。具体的には、図5は、第2の電極40の長軸を通る断面を示している。図5に示すように、第2の電極40は、電極部41と、ネジ部42とを備える。
[1-2-6. Second electrode]
FIG. 5 is a sectional view showing the second electrode 40 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 5 shows a cross section passing through the long axis of the second electrode 40. As shown in FIG. 5, the second electrode 40 includes an electrode part 41 and a screw part 42.

第2の電極40は、プラズマ4を生成するための一対の電極の他方である。第2の電極40は、液体2内に少なくとも一部が配置されている。具体的には、第2の電極40の電極部41が、反応槽15内に配置されて、液体2に接触する。   The second electrode 40 is the other of the pair of electrodes for generating the plasma 4. The second electrode 40 is at least partially disposed in the liquid 2. Specifically, the electrode portion 41 of the second electrode 40 is arranged in the reaction tank 15 and contacts the liquid 2.

電極部41は、第2の電極40の先端側に設けられた長尺の円柱状の電極部である。電極部41のサイズ及び材料は、第1の電極30の電極部31と同じであるが、異なっていてもよい。   The electrode portion 41 is a long cylindrical electrode portion provided on the tip side of the second electrode 40. The size and material of the electrode portion 41 are the same as those of the electrode portion 31 of the first electrode 30, but may be different.

ネジ部42は、電極部41を支持する金属製の部材である。具体的には、電極部41は、ネジ部42に圧入されることで固定されている。ネジ部42は、電極部41と電気的に接続されており、電源80から受けた電力を電極部41に伝える。   The screw part 42 is a metal member that supports the electrode part 41. Specifically, the electrode part 41 is fixed by being press-fitted into the screw part 42. The screw portion 42 is electrically connected to the electrode portion 41 and transmits the power received from the power supply 80 to the electrode portion 41.

ネジ部42は、第2の電極40の後端側に設けられた円柱状の支持部である。ネジ部42の直径は、電極部41の直径より大きく、例えば、3mmである。例えば、ネジ部42は、ステンレス、鉄などの、加工が容易な金属材料を用いて形成される。   The screw portion 42 is a columnar support provided on the rear end side of the second electrode 40. The diameter of the screw portion 42 is larger than the diameter of the electrode portion 41, for example, 3 mm. For example, the screw portion 42 is formed using a metal material that is easy to process, such as stainless steel or iron.

ネジ部42は、第2の保持部45に保持されている。具体的には、ネジ部42の外側面には雄ねじが設けられている。当該雄ねじが第2の保持部45に設けられた雌ねじと螺合することで、ネジ部42は、第2の保持部45に保持されている。   The screw part 42 is held by a second holding part 45. Specifically, a male screw is provided on the outer surface of the screw portion 42. The screw portion 42 is held by the second holding portion 45 by screwing the male screw with a female screw provided on the second holding portion 45.

[1−2−7.第2の保持部]
第2の保持部45は、第2の電極40を保持するための部材である。本実施の形態では、第2の保持部45は、第2の電極40を保持し、反応槽15の所定の位置に取り付ける。
[1-2-7. Second holding unit]
The second holding unit 45 is a member for holding the second electrode 40. In the present embodiment, the second holding unit 45 holds the second electrode 40 and attaches the second electrode 40 to a predetermined position of the reaction tank 15.

第2の保持部45には、雌ねじが設けられている。雌ねじは、第2の電極40のネジ部42の雄ねじと螺合する。これにより、反応槽15内に位置する電極部41の位置を調整することができる。   The second holding portion 45 is provided with a female screw. The female screw is screwed with the male screw of the screw portion 42 of the second electrode 40. Thereby, the position of the electrode part 41 located in the reaction tank 15 can be adjusted.

[1−2−8.絶縁体(第1の絶縁体)]
絶縁体50は、第1の電極30の側面を、空間52を介して囲むように配置された第1の絶縁体の一例である。絶縁体50は、液体2に接する端面53に開口51が設けられた筒状の絶縁体である。本実施の形態では、絶縁体50は、第1の電極30の電極部31の側面を囲む長尺の円筒体である。
[1-2-8. Insulator (first insulator)]
The insulator 50 is an example of a first insulator arranged so as to surround the side surface of the first electrode 30 via the space 52. The insulator 50 is a cylindrical insulator provided with an opening 51 at an end face 53 in contact with the liquid 2. In the present embodiment, the insulator 50 is a long cylinder surrounding the side surface of the electrode portion 31 of the first electrode 30.

絶縁体50の内径は、電極部31の外径より大きい。また、電極部31と絶縁体50とが同軸上に配置されている。このため、空間52は、電極部31の全周に亘って円筒状に形成される。空間52によって、電極部31は、絶縁体50に接触しない。例えば、絶縁体50の内径が3mmであり、電極部31の外径が0.8mmである。これにより、空間52の幅d1は、1.1mmとなる。   The inner diameter of the insulator 50 is larger than the outer diameter of the electrode part 31. Further, the electrode section 31 and the insulator 50 are coaxially arranged. Therefore, the space 52 is formed in a cylindrical shape over the entire circumference of the electrode unit 31. Due to the space 52, the electrode portion 31 does not contact the insulator 50. For example, the inner diameter of the insulator 50 is 3 mm, and the outer diameter of the electrode part 31 is 0.8 mm. Thereby, the width d1 of the space 52 becomes 1.1 mm.

空間52に供給された気体3は、開口51を介して反応槽15内の液体2中へ放出される。放出された気体3は、気泡となって液体2中に拡散される。このとき、開口51が、気泡の大きさの上限を決定する機能を有する。   The gas 3 supplied to the space 52 is released into the liquid 2 in the reaction tank 15 through the opening 51. The released gas 3 is diffused into the liquid 2 as bubbles. At this time, the opening 51 has a function of determining the upper limit of the size of the bubble.

絶縁体50は、例えば、アルミナセラミックから構成される。あるいは、絶縁体50は、マグネシア、ジルコニア、石英又は酸化イットリウムなどから構成されてもよい。   The insulator 50 is made of, for example, alumina ceramic. Alternatively, the insulator 50 may be made of magnesia, zirconia, quartz, yttrium oxide, or the like.

なお、絶縁体50は、円筒体に限らず角筒体でもよい。また、絶縁体50は、第1の保持部35に保持されているが、反応槽15の壁面に固定されていてもよい。また、絶縁体50と第1の保持部35との間隙、又は、絶縁体50と反応槽15の壁面との間隙は、エポキシ接着剤などの接着剤により埋められていてもよい。これにより、間隙から液体2が絶縁体50の内部へ浸透し、放電が不安定化することを抑制することができる。   The insulator 50 is not limited to a cylindrical body, but may be a rectangular cylindrical body. Further, the insulator 50 is held by the first holding portion 35, but may be fixed to the wall surface of the reaction tank 15. Further, a gap between the insulator 50 and the first holding portion 35 or a gap between the insulator 50 and the wall surface of the reaction tank 15 may be filled with an adhesive such as an epoxy adhesive. Accordingly, it is possible to prevent the liquid 2 from penetrating into the insulator 50 from the gap and destabilizing the discharge.

[1−2−9.気体供給ポンプ]
気体供給ポンプ60は、絶縁体50内に気体3を供給することで、開口51を介して液体2内へ気体3を放出する気体供給装置の一例である。気体供給ポンプ60は、例えば、第1の電極30のネジ部32に接続されている。気体供給ポンプ60は、例えば、周囲の空気を取り込んで、ネジ部32の貫通孔34を介して空間52に気体3を供給する。なお、気体供給ポンプ60は、空気に限らず、アルゴン、ヘリウム、窒素ガス又は酸素ガスなどを供給してもよい。
[1-2-9. Gas supply pump]
The gas supply pump 60 is an example of a gas supply device that discharges the gas 3 into the liquid 2 through the opening 51 by supplying the gas 3 into the insulator 50. The gas supply pump 60 is connected to, for example, the screw portion 32 of the first electrode 30. The gas supply pump 60 takes in, for example, ambient air and supplies the gas 3 to the space 52 via the through hole 34 of the screw portion 32. The gas supply pump 60 may supply not only air but also argon, helium, nitrogen gas, oxygen gas, or the like.

本実施の形態では、気体供給ポンプ60が供給する気体3の流量は、0.5L/min以上である。気体供給ポンプ60が気体3を供給した場合、気体3が空間52内に溜まった液体2を開口51から押し出して、電極部31を気体3が覆う。気体3は、開口51を介して反応槽15内の液体2中へ放出される。   In the present embodiment, the flow rate of the gas 3 supplied by the gas supply pump 60 is 0.5 L / min or more. When the gas supply pump 60 supplies the gas 3, the gas 3 pushes out the liquid 2 stored in the space 52 from the opening 51, and the gas 3 covers the electrode unit 31. The gas 3 is released into the liquid 2 in the reaction tank 15 through the opening 51.

[1−2−10.液体供給ポンプ]
液体供給ポンプ70は、配管部20を介して、処理槽10と反応槽15との間で液体2を循環させる液体供給装置の一例である。本実施の形態では、液体供給ポンプ70は、配管部20の途中に配置されている。
[1-2-10. Liquid supply pump]
The liquid supply pump 70 is an example of a liquid supply device that circulates the liquid 2 between the processing tank 10 and the reaction tank 15 via the piping unit 20. In the present embodiment, the liquid supply pump 70 is arranged in the middle of the piping section 20.

[1−2−11.電源]
電源80は、第1の電極30と第2の電極40との間に電圧を印加することで、プラズマ4を生成する。具体的には、電源80は、第1の電極30と第2の電極40との間にパルス電圧又は交流電圧を印加する。
[1-2-11. Power supply]
The power supply 80 generates the plasma 4 by applying a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40. Specifically, the power supply 80 applies a pulse voltage or an AC voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40.

例えば、印加する電圧は、2kV〜50kV/cm、1Hz〜100kHzの正極性の高電圧パルスである。電圧波形は、例えば、パルス状、正弦半波形及び正弦波形のいずれでもよい。また、第1の電極30と第2の電極40との間に流れる電流値は、例えば、1mA〜3Aである。ここでは、一例として、電源80は、周波数が30kHzで、ピーク電圧が4kVの正のパルス電圧を印加する。   For example, the voltage to be applied is a positive high voltage pulse of 2 kV to 50 kV / cm, 1 Hz to 100 kHz. The voltage waveform may be, for example, any of a pulse shape, a half sine waveform, and a sine waveform. The value of the current flowing between the first electrode 30 and the second electrode 40 is, for example, 1 mA to 3 A. Here, as an example, the power supply 80 applies a positive pulse voltage having a frequency of 30 kHz and a peak voltage of 4 kV.

[1−3.動作]
続いて、本実施の形態に係る液体処理装置1の動作について説明する。
[1-3. motion]
Subsequently, an operation of the liquid processing apparatus 1 according to the present embodiment will be described.

本実施の形態に係る液体処理装置1では、液体供給ポンプ70が液体2を循環させながら、気体供給ポンプ60が気体3を供給する。気体供給ポンプ60によって供給された気体3は、ネジ部32の貫通孔34を介して空間52に供給される。気体3が供給される前に空間52を満たしていた液体2は、開口51を介して、反応槽15内の液体2中に放出される。例えば、気体3の流量は、0.8L/minである。気体3は、空間52を満たすことで第1の電極30の電極部31を覆う。   In the liquid processing apparatus 1 according to the present embodiment, the gas supply pump 60 supplies the gas 3 while the liquid supply pump 70 circulates the liquid 2. The gas 3 supplied by the gas supply pump 60 is supplied to the space 52 through the through hole 34 of the screw portion 32. The liquid 2 filling the space 52 before the supply of the gas 3 is discharged into the liquid 2 in the reaction tank 15 through the opening 51. For example, the flow rate of the gas 3 is 0.8 L / min. The gas 3 covers the electrode portion 31 of the first electrode 30 by filling the space 52.

また、電源80は、第1の電極30と第2の電極40との間に電圧を印加する。例えば、周波数が30kHz、ピーク電圧が4kVの正のパルス電圧を印加する。これにより、第1の電極30の端面33から第1の電極30を覆う気体3(気泡)内で放電が発生し、プラズマ4が生成される。プラズマ4によって活性種が生成され、生成された活性種は、液体2に取り込まれる。液体2は循環しているので、活性種が液体2の全体に行き渡らせることができる。   The power supply 80 applies a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40. For example, a positive pulse voltage having a frequency of 30 kHz and a peak voltage of 4 kV is applied. As a result, a discharge is generated in the gas 3 (bubble) covering the first electrode 30 from the end face 33 of the first electrode 30, and the plasma 4 is generated. Active species are generated by the plasma 4, and the generated active species is taken into the liquid 2. Since the liquid 2 is circulating, the active species can be distributed throughout the liquid 2.

[1−4.効果など]
[1−4−1.第1の電極と絶縁体との間の距離(幅d1)がプラズマに与える影響]
本実施の形態に係る液体処理装置1では、第1の電極30の側面と絶縁体50の内側面との距離は、1mm以上であり、例えば3mm以下である。
[1-4. Effects etc.]
[1-4-1. Effect of distance (width d1) between first electrode and insulator on plasma]
In the liquid processing apparatus 1 according to the present embodiment, the distance between the side surface of the first electrode 30 and the inner side surface of the insulator 50 is 1 mm or more, for example, 3 mm or less.

このように、液体処理装置1では、第1の電極30の外側面と絶縁体50の内側面との距離(すなわち、空間52の幅d1)が1mm以上であって、離れている。このため、絶縁体50と第1の電極30との間における誘電体バリア放電及び沿面放電が発生しにくくなる。したがって、これらの放電によって生成されるプラズマに、絶縁体50の表面が曝されにくくなるため、シリカが絶縁体50の内側面に析出することが抑制される。   As described above, in the liquid processing apparatus 1, the distance between the outer surface of the first electrode 30 and the inner surface of the insulator 50 (that is, the width d1 of the space 52) is 1 mm or more and is distant. Therefore, a dielectric barrier discharge and a creeping discharge between the insulator 50 and the first electrode 30 are less likely to occur. Therefore, the surface of the insulator 50 is less likely to be exposed to the plasma generated by these discharges, so that the deposition of silica on the inner surface of the insulator 50 is suppressed.

図6は、本実施の形態に係る第1の電極30及び絶縁体50を開口51側から観察した結果を示す図である。具体的には、図6は、液体2として、シリカの濃度が72ppmの水500ccを用いて、電源80が第1の電極30と第2の電極40との間に電圧を1時間印加した後、開口51を観察した結果を示している。なお、図6において、第1の電極30の端面33が部分的に撮影されて、破線の円形の中央付近に白い部分が写っている。   FIG. 6 is a diagram showing a result of observing the first electrode 30 and the insulator 50 according to the present embodiment from the opening 51 side. Specifically, FIG. 6 shows that after using 500 cc of water having a silica concentration of 72 ppm as the liquid 2, the power supply 80 applies a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40 for one hour. , An opening 51 is shown. In FIG. 6, the end face 33 of the first electrode 30 is partially photographed, and a white portion is shown near the center of the dashed circle.

本実施の形態に係る液体処理装置1では、図6に示すように、絶縁体50の開口51付近の内側面には、析出物は見られない。なお、仮に微量の析出物が絶縁体50の内側面に付着したとしても、幅d1が1mm以上であるため、放電の不安定化は起こりにくい。   In the liquid processing apparatus 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, no precipitate is seen on the inner side surface near the opening 51 of the insulator 50. Even if a small amount of precipitate adheres to the inner surface of the insulator 50, the instability of discharge hardly occurs because the width d1 is 1 mm or more.

また、液体処理装置1では、幅d1が3mm以下であって離れすぎていない。このため、空間52に供給した気体3によって電極部31を覆いやすくなるので、気液界面の形状などが安定しやすくなって、放電が安定する。   In the liquid processing apparatus 1, the width d1 is 3 mm or less and is not too far. For this reason, the gas 3 supplied to the space 52 can easily cover the electrode portion 31, so that the shape of the gas-liquid interface is easily stabilized, and the discharge is stabilized.

以上のように、本実施の形態に係る液体処理装置1は、放電が安定しプラズマ4を安定して生成することができる。   As described above, the liquid processing apparatus 1 according to the present embodiment can stably discharge and generate the plasma 4 stably.

[1−4−2.後退量d2がプラズマに与える影響]
続いて、第1の電極30の側面と絶縁体50の内側面との間の距離(幅d1)と、第1の電極30の端面33の開口51からの後退量d2との関係について説明する。
[1-4-2. Influence of retreat d2 on plasma]
Next, the relationship between the distance (width d1) between the side surface of the first electrode 30 and the inner surface of the insulator 50 and the amount d2 of retreat from the opening 51 of the end surface 33 of the first electrode 30 will be described. .

ここでは、液体2として、シリカの濃度が88ppmの水500ccを用いて、電源80が第1の電極30と第2の電極40との間に電圧を1時間印加した後、放電が不安定化するか否かを観察した。なお、気体供給ポンプ60が供給する気体3の流量は1.0L/minとし、絶縁体50の内径は3mmとし、第1の電極30の電極部31の径及び端面33の位置を変えて、幅d1及び後退量d2の組み合わせ毎に観察した。観察した結果を図7に示す。   Here, 500 cc of water having a silica concentration of 88 ppm is used as the liquid 2, and after the power supply 80 applies a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40 for 1 hour, the discharge becomes unstable. It was observed whether to do. The flow rate of the gas 3 supplied by the gas supply pump 60 was set to 1.0 L / min, the inner diameter of the insulator 50 was set to 3 mm, and the diameter of the electrode portion 31 of the first electrode 30 and the position of the end face 33 were changed. Observation was made for each combination of the width d1 and the receding amount d2. The result of the observation is shown in FIG.

図7は、本実施の形態に係る第1の電極30と絶縁体50との間の距離(幅d1)と、第1の電極30の端面33の後退量d2とに対するプラズマ4の安定性を示す図である。図7において、横軸が幅d1であり、縦軸が後退量d2である。また、丸印(○)は、シリカの析出量が極微量であり、放電が安定していたことを示している。バツ印(×)は、シリカが析出し、放電が不安定化していたことを示している。なお、目視において放電による光が点滅していた場合に、放電が不安定化していると判断し、放電による光が所定の輝度で継続して確認できた場合に、放電が安定していると判断した。   FIG. 7 shows the stability of the plasma 4 with respect to the distance (width d1) between the first electrode 30 and the insulator 50 and the retreat amount d2 of the end face 33 of the first electrode 30 according to the present embodiment. FIG. In FIG. 7, the horizontal axis is the width d1, and the vertical axis is the retreat amount d2. Further, a circle ()) indicates that the amount of precipitated silica was extremely small and the discharge was stable. Crosses (x) indicate that silica was precipitated and the discharge was unstable. In addition, when the light due to the discharge is blinking visually, it is determined that the discharge is unstable, and when the light due to the discharge can be continuously confirmed at a predetermined luminance, it is determined that the discharge is stable. It was judged.

図7に示すように、幅d1が1mmより小さい場合(具体的には約0.1mm及び0.3mm)、後退量d2に関わらず、放電は安定しなかった。幅d1が1.1mmである場合には、後退量d2が2mm及び3mmのとき、シリカの析出は見られず、放電が安定した。   As shown in FIG. 7, when the width d1 was smaller than 1 mm (specifically, about 0.1 mm and 0.3 mm), the discharge was not stable regardless of the receding amount d2. When the width d1 was 1.1 mm, when the receding amount d2 was 2 mm and 3 mm, no precipitation of silica was observed, and the discharge was stabilized.

一方で、図8に示すように、幅d1が1.1mmであっても、後退量d2が4mmのとき、シリカの析出物90xが見られ、放電は安定しなかった。なお、図8は、図7に示す幅d1が1.1mmで、かつ、後退量d2が4mmの場合の第1の電極30及び絶縁体50を開口51側から観察した結果を示す図である。   On the other hand, as shown in FIG. 8, even when the width d1 was 1.1 mm, when the receding amount d2 was 4 mm, a precipitate 90x of silica was observed, and the discharge was not stable. FIG. 8 is a diagram showing a result of observing the first electrode 30 and the insulator 50 from the opening 51 side when the width d1 shown in FIG. 7 is 1.1 mm and the retreat amount d2 is 4 mm. .

以上のことから、本実施の形態に係る液体処理装置1では、第1の電極30の端面33は、絶縁体50の開口51から0mm以上3mm以下、後退している。   As described above, in the liquid processing apparatus 1 according to the present embodiment, the end surface 33 of the first electrode 30 is recessed from the opening 51 of the insulator 50 by 0 mm or more and 3 mm or less.

これにより、第1の電極30の端面33と気液界面との間で放電が発生しやすくなり、第1の電極30と絶縁体50との間での放電の発生を抑制することができる。したがって、シリカなどの析出物90xの発生を抑制することができるので、液体処理装置1は、放電がより安定し、プラズマ4をより安定して生成することができる。   Accordingly, a discharge is easily generated between the end surface 33 of the first electrode 30 and the gas-liquid interface, and the generation of a discharge between the first electrode 30 and the insulator 50 can be suppressed. Therefore, since the generation of the precipitate 90x such as silica can be suppressed, the liquid processing apparatus 1 can more stably discharge and generate the plasma 4 more stably.

なお、図7に示すように、幅d1が2.6mmで、かつ、後退量d2が3mmの場合、シリカの析出は見られず、放電が安定した。このため、上述したように、幅d1が3mm以下であれば、プラズマ4を安定して生成することができる。なお、図示しないが、幅d1が3mmより大きい場合は、気液界面の形状が安定せずに、放電が安定しなかった。   As shown in FIG. 7, when the width d1 was 2.6 mm and the receding amount d2 was 3 mm, no precipitation of silica was observed and the discharge was stabilized. Therefore, as described above, if the width d1 is 3 mm or less, the plasma 4 can be generated stably. Although not shown, when the width d1 was larger than 3 mm, the shape of the gas-liquid interface was not stable, and the discharge was not stable.

また、ここでは、後退量d2について示したが、第1の電極30の端面33が開口51から突出している場合も、プラズマ4を安定して生成することができる。これは、端面33と気液界面との間で大部分の放電が発生し、電極部31と絶縁体50の内側面との間での放電が抑制されるためである。   Further, although the retreat amount d2 is described here, the plasma 4 can be stably generated even when the end face 33 of the first electrode 30 projects from the opening 51. This is because most of the discharge occurs between the end surface 33 and the gas-liquid interface, and the discharge between the electrode portion 31 and the inner surface of the insulator 50 is suppressed.

ただし、端面33の突出量d3が3mm以上である場合、端面33を含む電極部31の全体を気体3が覆うのが難しくなり、放電が安定しにくくなる。そのため、突出量d3は、0mm以上3mm以下である場合に、放電が安定し、プラズマ4を安定して生成することができる。なお、例えば、気体3の供給量を多くして電極部31を気体3が安定して覆うことができれば、突出量d3は3mmより大きくてもよい。   However, when the protrusion amount d3 of the end face 33 is 3 mm or more, it is difficult for the gas 3 to cover the entire electrode portion 31 including the end face 33, and the discharge becomes difficult to stabilize. Therefore, when the protrusion amount d3 is equal to or greater than 0 mm and equal to or less than 3 mm, the discharge is stable, and the plasma 4 can be stably generated. For example, if the gas 3 can be stably covered with the gas 3 by increasing the supply amount of the gas 3, the protrusion amount d3 may be larger than 3 mm.

[1−4−3.気体の流量がプラズマに与える影響]
次に、後退量d2と、気体供給ポンプ60が供給する気体3の流量(気流量)との関係について説明する。
[1-4-3. Effect of gas flow rate on plasma]
Next, the relationship between the retreat amount d2 and the flow rate (air flow rate) of the gas 3 supplied by the gas supply pump 60 will be described.

ここでは、図7及び図8で示した場合と同じ条件で、後退量d2及び気流量を変えて、後退量d2及び気流量の組み合わせ毎に放電を観察した。観察した結果を図9に示す。   Here, discharge was observed for each combination of the retreat amount d2 and the air flow rate under the same conditions as those shown in FIGS. 7 and 8 while changing the retreat amount d2 and the air flow rate. The result of the observation is shown in FIG.

図9は、本実施の形態に係る第1の電極30の端面33の後退量d2と、気流量とに対するプラズマ4の安定性を示す図である。図9において、横軸が後退量d2であり、縦軸が気流量である。また、丸印(○)及びバツ印(×)が表す意味は、図7と同様である。なお、ここでは、電極部31と絶縁体50の内側面との距離(幅d1)は、1.1mmである。   FIG. 9 is a diagram showing the stability of the plasma 4 with respect to the retreat amount d2 of the end face 33 of the first electrode 30 and the air flow rate according to the present embodiment. In FIG. 9, the horizontal axis is the retreat amount d2, and the vertical axis is the air flow rate. The meanings of the circles (○) and the crosses (X) are the same as those in FIG. Here, the distance (width d1) between the electrode portion 31 and the inner surface of the insulator 50 is 1.1 mm.

図9に示すように、気流量が0.5L/minである場合、後退量d2が1mm〜3mmの範囲では、シリカの析出が見られず、放電が安定した。後退量d2が4mmの場合、気流量が0.5L/minであるときは、シリカの析出が見られて、放電が不安定化した。一方で、後退量d2が4mmの場合であっても、気流量が1.0L/minであるときには、シリカの析出は見られず、放電が安定化した。   As shown in FIG. 9, when the air flow rate was 0.5 L / min, when the retreat amount d2 was in the range of 1 mm to 3 mm, no precipitation of silica was observed, and the discharge was stabilized. When the retreat amount d2 was 4 mm and the air flow rate was 0.5 L / min, precipitation of silica was observed and the discharge became unstable. On the other hand, even when the retreat amount d2 was 4 mm, when the air flow rate was 1.0 L / min, no precipitation of silica was observed, and the discharge was stabilized.

図10A及び図10Bは、図9に示す後退量d2が4mmの場合の第1の電極30及び絶縁体50を側方から観察した結果を示す図である。具体的には、図10Aは、気流量が0.3L/minの場合を示し、図10Bは、気流量が1.0L/minの場合を示している。   FIGS. 10A and 10B are diagrams showing the results of observing the first electrode 30 and the insulator 50 from the side when the retreat amount d2 shown in FIG. 9 is 4 mm. Specifically, FIG. 10A shows a case where the air flow rate is 0.3 L / min, and FIG. 10B shows a case where the air flow rate is 1.0 L / min.

なお、図10A及び図10Bでは、側方からの観察を容易にするため、絶縁体50の材料として透明な石英を用いた。また、第1の電極30と空間52との位置関係を分かりやすくするために、第1の電極30及び絶縁体50の概略形状を白い実線で示している。   In FIGS. 10A and 10B, transparent quartz is used as a material of the insulator 50 to facilitate observation from the side. In addition, in order to make the positional relationship between the first electrode 30 and the space 52 easy to understand, the outline shapes of the first electrode 30 and the insulator 50 are shown by white solid lines.

図10Aと図10Bとを比較して分かるように、気流量が多い程、プラズマ4は、気体3の流れに沿って流れるので、絶縁体50に向かって(すなわち、横方向に)拡がる量が少なくなる。このように、気体3の流量を調整することで、プラズマ4の発生領域を制御することができる。具体的には、気体3の流量を調整することで、プラズマ4の絶縁体50への暴露量を制御することができる。   As can be seen by comparing FIGS. 10A and 10B, as the gas flow rate increases, the plasma 4 flows along the flow of the gas 3, and therefore, the amount of the plasma 4 spreading toward the insulator 50 (ie, in the lateral direction) increases. Less. As described above, by adjusting the flow rate of the gas 3, the generation region of the plasma 4 can be controlled. Specifically, the amount of exposure of the plasma 4 to the insulator 50 can be controlled by adjusting the flow rate of the gas 3.

以上のことから、本実施の形態に係る液体処理装置1は、気体供給ポンプ60が供給する気体3の流量は、0.5L/min以上である。   From the above, in the liquid processing apparatus 1 according to the present embodiment, the flow rate of the gas 3 supplied by the gas supply pump 60 is 0.5 L / min or more.

これにより、気体3の流量が多い程、絶縁体50の方向へのプラズマ4の拡がりを抑制することができるので、絶縁体50の表面がプラズマ4に曝されにくくなる。したがって、シリカなどの析出物90xの発生を抑制することができるので、液体処理装置1は、放電がより安定し、プラズマ4をより安定して生成することができる。   With this, as the flow rate of the gas 3 increases, the spread of the plasma 4 in the direction of the insulator 50 can be suppressed, so that the surface of the insulator 50 is less likely to be exposed to the plasma 4. Therefore, since the generation of the precipitate 90x such as silica can be suppressed, the liquid processing apparatus 1 can more stably discharge and generate the plasma 4 more stably.

なお、気体3の流量が少ない程、プラズマ4の拡がりが大きくなるが、電極部31の端面33が開口51より突出している場合、プラズマ4が拡がったとしても、プラズマ4は絶縁体50の内側面にはほとんど接触しない。このため、例えば、端面33が開口51より突出している場合、又は、後退量d2が少ない場合は、気体3の流量は0.5L/minより小さくてもよい。   In addition, as the flow rate of the gas 3 is smaller, the spread of the plasma 4 is larger. However, when the end face 33 of the electrode portion 31 protrudes from the opening 51, even if the plasma 4 spreads, the plasma 4 remains inside the insulator 50. Barely touches the sides. Therefore, for example, when the end face 33 protrudes from the opening 51 or when the retreat amount d2 is small, the flow rate of the gas 3 may be smaller than 0.5 L / min.

(実施の形態2)
続いて、実施の形態2について説明する。なお、以下の実施の形態2では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態1と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する場合がある。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described. Note that, in the following Embodiment 2, a description will be made focusing on portions different from Embodiment 1, and description of the same structure, operation, and effect as those in Embodiment 1 may be omitted.

[2−1.構成]
図11は、本実施の形態に係る液体処理装置101の構成を示す図である。図11に示すように、液体処理装置101は、実施の形態1に係る液体処理装置1と比較して、絶縁体50の代わりに、第1の絶縁体150及び第2の絶縁体155を備える点が相違する。また、第1の電極30が反応槽15の下面ではなく、上面に取り付けられている点が相違するが、これに限らない。第1の電極30は、反応槽15の下面又は側面に取り付けられていてもよい。
[2-1. Constitution]
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of the liquid processing apparatus 101 according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the liquid processing apparatus 101 includes a first insulator 150 and a second insulator 155 instead of the insulator 50 as compared with the liquid processing apparatus 1 according to the first embodiment. The points are different. Also, the difference is that the first electrode 30 is attached to the upper surface of the reaction tank 15 instead of the lower surface, but the present invention is not limited to this. The first electrode 30 may be attached to a lower surface or a side surface of the reaction tank 15.

[2−1−1.第1の絶縁体]
第1の絶縁体150は、実施の形態1に係る絶縁体50と略同じで、後端側に第2の絶縁体155が接続されている点が相違する。具体的には、第1の絶縁体150は、第1の電極30の電極部31の全体ではなく、一部のみを囲む筒状の絶縁体である。例えば、第1の絶縁体150は、開口151を有する円筒体であり、空間152を介して、第1の電極30の電極部31の先端(前方端)側の側面を囲んでいる。
[2-1-1. First insulator]
The first insulator 150 is substantially the same as the insulator 50 according to the first embodiment, except that a second insulator 155 is connected to the rear end side. Specifically, the first insulator 150 is a tubular insulator that surrounds not the entire electrode portion 31 of the first electrode 30 but only a part thereof. For example, the first insulator 150 is a cylindrical body having an opening 151, and surrounds the side surface on the tip (front end) side of the electrode portion 31 of the first electrode 30 via the space 152.

第1の絶縁体150は、電極部31と同軸上に配置されている。第1の絶縁体150の内側面と第1の電極30(具体的には、電極部31)の側面との間の距離である第1の距離D1は、実施の形態1に係る空間52の幅d1と同じである。第1の距離D1は、1mm以上である。第1の距離D1は、例えば、1mm以上3mm以下でもよい。   The first insulator 150 is arranged coaxially with the electrode unit 31. The first distance D1, which is the distance between the inner side surface of the first insulator 150 and the side surface of the first electrode 30 (specifically, the electrode portion 31), is the distance D1 of the space 52 according to the first embodiment. It is the same as the width d1. The first distance D1 is 1 mm or more. The first distance D1 may be, for example, 1 mm or more and 3 mm or less.

第1の絶縁体150は、例えば、反応槽15の壁面に固定されている。第1の絶縁体150と反応槽15の壁面との間隙は、エポキシ接着剤などの接着剤により埋められていてもよい。あるいは、第1の絶縁体150は、第2の絶縁体155に固定されて支持されていてもよい。本実施の形態では、第1の絶縁体150の後端側が第2の絶縁体155の先端側に連結されている。   The first insulator 150 is fixed to, for example, a wall surface of the reaction tank 15. The gap between the first insulator 150 and the wall surface of the reaction tank 15 may be filled with an adhesive such as an epoxy adhesive. Alternatively, the first insulator 150 may be fixed and supported by the second insulator 155. In this embodiment, the rear end of the first insulator 150 is connected to the front end of the second insulator 155.

第1の絶縁体150の材料、大きさ及び機能などは、例えば、実施の形態1に係る絶縁体50と同じである。   The material, size, function, and the like of the first insulator 150 are the same as, for example, the insulator 50 according to the first embodiment.

[2−1−2.第2の絶縁体]
第2の絶縁体155は、第1の電極30の側面を、空間156を介して囲むように配置される筒状の絶縁体である。第2の絶縁体155は、第1の絶縁体150の先端側の端面とは反対側に、第2の絶縁体155と第1の絶縁体150との各々の内部が連通するように接続されている。具体的には、第1の絶縁体150の空間152と、第2の絶縁体155の空間156とが連通している。
[2-1-2. Second insulator]
The second insulator 155 is a cylindrical insulator arranged so as to surround the side surface of the first electrode 30 via the space 156. The second insulator 155 is connected to the end of the first insulator 150 opposite to the end face on the distal end side so that the insides of the second insulator 155 and the first insulator 150 communicate with each other. ing. Specifically, the space 152 of the first insulator 150 and the space 156 of the second insulator 155 communicate with each other.

第2の絶縁体155は、第1の電極30の電極部31の後端側の側面を囲む筒体である。なお、電極部31の後端側(又は、先端側)は、気体供給ポンプ60が供給する気体が流れる方向における上流側(又は、下流側)である。つまり、図11では、下方が先端側であり、上方が後端側である。第2の絶縁体155は、第1の絶縁体150が囲む電極部31の部分よりも後端側の部分を囲んでいる。すなわち、第2の絶縁体155は、電極部31の後端側の端面、具体的には、ネジ部32を囲んでいなくてもよい。   The second insulator 155 is a cylindrical body that surrounds a rear end side surface of the electrode portion 31 of the first electrode 30. Note that the rear end side (or the front end side) of the electrode unit 31 is the upstream side (or the downstream side) in the direction in which the gas supplied by the gas supply pump 60 flows. That is, in FIG. 11, the lower side is the front end side, and the upper side is the rear end side. The second insulator 155 surrounds a portion on the rear end side of the electrode portion 31 surrounded by the first insulator 150. That is, the second insulator 155 does not have to surround the end face on the rear end side of the electrode section 31, specifically, the screw section 32.

第1の電極30の側面と第2の絶縁体155の内側面との間の距離である第2の距離D2は、第1の距離D1よりも大きい。第2の距離D2は、第1の電極30と第2の電極40との間に印加される電圧に応じて決定される距離である。すなわち、第2の距離D2は、電源80が印加する電圧に応じて決定される距離である。詳細については、後で説明する。   A second distance D2, which is a distance between the side surface of the first electrode 30 and the inner side surface of the second insulator 155, is larger than the first distance D1. The second distance D2 is a distance determined according to a voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. That is, the second distance D2 is a distance determined according to the voltage applied by the power supply 80. Details will be described later.

第2の絶縁体155は、例えば、円筒体であるが、これに限らない。例えば、第2の絶縁体155は、角筒体でもよい。具体的には、図11に示すように、第2の絶縁体155は、先端側及び後端側の両方が閉じられた円筒体である。第2の絶縁体155の先端側には、第1の絶縁体150の外径に略一致する径を有する円形状の開口が設けられ、当該開口に第1の絶縁体150が連結されている。第2の絶縁体155の後端側には、ネジ部32の外径に略一致する径を有する円形状の開口が設けられ、当該開口にネジ部32が固定されている。ここで、後端側の開口には、ネジ部32の雄ねじに螺合する雌ねじが設けられていてもよい。   The second insulator 155 is, for example, a cylindrical body, but is not limited to this. For example, the second insulator 155 may be a rectangular cylinder. Specifically, as shown in FIG. 11, the second insulator 155 is a cylindrical body having both the front end and the rear end closed. A circular opening having a diameter substantially corresponding to the outer diameter of the first insulator 150 is provided at the tip end side of the second insulator 155, and the first insulator 150 is connected to the opening. . On the rear end side of the second insulator 155, a circular opening having a diameter substantially matching the outer diameter of the screw portion 32 is provided, and the screw portion 32 is fixed to the opening. Here, a female screw to be screwed with the male screw of the screw portion 32 may be provided in the opening on the rear end side.

第2の絶縁体155は、例えば、扁平な筒体であるが、これに限らない。第2の絶縁体155は、電極部31の軸方向において長尺な筒体でもよい。また、第2の絶縁体155は、例えば、内部が空洞の直方体又は立方体などでもよい。   The second insulator 155 is, for example, a flat cylindrical body, but is not limited thereto. The second insulator 155 may be a cylindrical body that is long in the axial direction of the electrode unit 31. Further, the second insulator 155 may be, for example, a rectangular parallelepiped or a cube having a hollow inside.

第2の絶縁体155を構成する部材は、絶縁体であればよく、例えば、PMMA(Polymethyl methacrylate)などのアクリル樹脂、PPS(Polyphenylenesulfide)、PEEK(Polyetheretherketone)、アルミナセラミック、石英、マグネシア、ジルコニアなどで構成されていてもよい。   The member forming the second insulator 155 may be an insulator, for example, acrylic resin such as PMMA (Polymethyl methacrylate), PPS (Polyphenylenesulfide), PEEK (Polyetheretherketone), alumina ceramic, quartz, magnesia, zirconia, etc. May be configured.

なお、第1の絶縁体150と第2の絶縁体155とは、それぞれ異なる材料で構成されていてもよい。あるいは、第1の絶縁体150と第2の絶縁体155とは、互いに同一の材料で一体に構成されていてもよい。   Note that the first insulator 150 and the second insulator 155 may be made of different materials. Alternatively, the first insulator 150 and the second insulator 155 may be integrally formed of the same material.

[2−2.効果など]
以下では、第2の絶縁体155を第1の絶縁体150の後端側に設けたことによる本実施の形態の効果について、本実施の形態に至る経緯も含めて説明する。
[2-2. Effects etc.]
Hereinafter, the effect of the present embodiment by providing the second insulator 155 on the rear end side of the first insulator 150 will be described, including the circumstances leading to the present embodiment.

[2−2−1.本実施の形態に至る経緯と本実施の形態の主な特徴]
本開示における第1の電極30のように、空間を介して、開口部を有する筒状の絶縁体に囲まれた電極に対してプラズマを生成させるべく高い電圧を印加すると、絶縁体の開口部近傍の被処理液の気液界面には、そこに生じている電界に応じて、マクスウェル(Maxwell)応力が掛かる。これによって、絶縁体の開口部から内側面を伝って被処理液が絶縁体の内側へ浸入する。その結果、絶縁体の内側へ浸入した被処理液が電極の根元まで到達し、短絡、又は、放電が不安定化するという現象が起きる。
[2-2-1. Process leading to the present embodiment and main features of the present embodiment]
As in the first electrode 30 of the present disclosure, when a high voltage is applied through a space to an electrode surrounded by a cylindrical insulator having an opening to generate plasma, the opening of the insulator is reduced. A Maxwell stress is applied to the gas-liquid interface of the liquid to be processed in the vicinity according to the electric field generated there. As a result, the liquid to be treated infiltrates the inside of the insulator along the inner surface from the opening of the insulator. As a result, the liquid to be treated that has entered the inside of the insulator reaches the base of the electrode, causing a phenomenon that a short circuit or discharge becomes unstable.

これに対して、本実施の形態に係る液体処理装置101では、第1の電極30の側面の先端側を筒状の第1の絶縁体150で囲うとともに、第1の電極30の根元側を筒状の第2の絶縁体155で囲った。また、第1の絶縁体150の後端と第2の絶縁体155の先端とを接続した。   On the other hand, in the liquid treatment apparatus 101 according to the present embodiment, the distal end side of the side surface of the first electrode 30 is surrounded by the cylindrical first insulator 150, and the base side of the first electrode 30 is located at the base side. It was surrounded by a cylindrical second insulator 155. Further, the rear end of the first insulator 150 and the front end of the second insulator 155 were connected.

このとき、第1の電極30の側面と第2の絶縁体155の内側面との間の第2の距離D2を、第1の電極30の側面と第1の絶縁体150の内側面との間の第1の距離D1よりも大きく設定する。これによって、第1の絶縁体150の内側面に生じる電界よりも、第2の絶縁体155の内側面に生じる電界の方が小さくなり、第2の絶縁体155の内側面に掛かるマクスウェル応力も小さくなる。そのため、第1の絶縁体150の開口151から浸入した液体2は、第2の絶縁体155の内側へ浸入しづらくなり、液体2が第1の電極30の根元へ到達することを抑制することができる。   At this time, the second distance D2 between the side surface of the first electrode 30 and the inner side surface of the second insulator 155 is defined as the distance between the side surface of the first electrode 30 and the inner side surface of the first insulator 150. The distance is set to be larger than the first distance D1 between them. Thus, the electric field generated on the inner surface of the second insulator 155 is smaller than the electric field generated on the inner surface of the first insulator 150, and the Maxwell stress applied to the inner surface of the second insulator 155 is also reduced. Become smaller. Therefore, the liquid 2 that has entered through the opening 151 of the first insulator 150 is less likely to enter the inside of the second insulator 155, and the liquid 2 is prevented from reaching the root of the first electrode 30. Can be.

このとき、第2の距離D2は、例えば、第1の電極30と第2の電極40との間に印加される電圧の値に応じて決定される距離である。後述する実験結果及びシミュレーション結果から、例えば、電圧の値が5kV以下である場合には、第2の距離D2を2.6mm以上に設定してもよい。また、電圧の値が5kV以上である場合には、第2の距離D2を5.0mm以上に設定してもよい。これにより、第2の絶縁体155の内側面では、電界が十分に緩和される。これにより、第2の絶縁体155の内側面への液体2の浸入に対して高い抑制効果が期待できる。   At this time, the second distance D2 is, for example, a distance determined according to a value of a voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. From the experimental results and simulation results described later, for example, when the voltage value is 5 kV or less, the second distance D2 may be set to 2.6 mm or more. If the value of the voltage is 5 kV or more, the second distance D2 may be set to 5.0 mm or more. Thereby, the electric field is sufficiently relaxed on the inner surface of the second insulator 155. Thereby, a high suppression effect can be expected with respect to infiltration of the liquid 2 into the inner surface of the second insulator 155.

[2−2−2.実験結果]
本実施の形態において、ピーク電圧が5kVの正極性のパルス電圧を第1の電極30と第2の電極40との間に印加し、第1の電極30と液体2との間にプラズマを発生させた場合に、液体2が第1の絶縁体150の内側及び第2の絶縁体155の内側へ浸入するか否かを観察した。このとき、液体2としては、水道水を用いた。
[2-2-2. Experimental result]
In this embodiment, a positive pulse voltage having a peak voltage of 5 kV is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 to generate plasma between the first electrode 30 and the liquid 2. In this case, it was observed whether or not the liquid 2 penetrated into the inside of the first insulator 150 and the inside of the second insulator 155. At this time, tap water was used as the liquid 2.

ここで、比較例として、第1の距離D1及び第2の距離D2を共に1.1mmとして2時間連続で放電を行った。この場合、放電を開始してから約50分後に、第1の絶縁体150及び第2の絶縁体155の内側面に液体2が浸入している様子が確認された。   Here, as a comparative example, the first distance D1 and the second distance D2 were both set to 1.1 mm, and discharge was performed continuously for 2 hours. In this case, it was confirmed that the liquid 2 had penetrated into the inner surfaces of the first insulator 150 and the second insulator 155 about 50 minutes after the start of the discharge.

一方で、第1の距離D1を1.1mmとし、第2の距離D2を2.6mmとした場合でも同様の実験を行った。当該実験の結果を図12及び図13に示す。   On the other hand, the same experiment was performed when the first distance D1 was 1.1 mm and the second distance D2 was 2.6 mm. The results of the experiment are shown in FIGS.

図12は、本実施の形態に係る液体処理装置101の第2の絶縁体155を側方から観察した結果を示す図である。図13は、本実施の形態に係る液体処理装置101の第1の絶縁体150を側方から観察した結果を示す図である。ここで、第1の絶縁体150及び第2の絶縁体155はそれぞれ、内部の様子を視認できるように、透明な石英を用いて形成されている。   FIG. 12 is a diagram illustrating a result of observing the second insulator 155 of the liquid processing apparatus 101 according to the present embodiment from the side. FIG. 13 is a diagram illustrating a result of observing the first insulator 150 of the liquid processing apparatus 101 according to the present embodiment from the side. Here, the first insulator 150 and the second insulator 155 are each formed using transparent quartz so that the inside can be visually recognized.

図12の中央の四角の領域(白色の一点鎖線)は、第2の絶縁体155で囲まれている領域、すなわち、空間156に相当する領域である。空間156の略中央に上下方向に延びる黒い部分が第1の電極30の電極部31を示している。図12の下部において電極部31(図には明確に表れていない)を囲んでいる略矩形の領域(白色の二点鎖線)は、第1の絶縁体150で囲まれている領域、すなわち、空間152に相当する領域である。また、図12の上部において電極部31を囲んでいる部分は、ネジ部32である。   12 is a region surrounded by the second insulator 155, that is, a region corresponding to the space 156. A black portion extending in the vertical direction substantially at the center of the space 156 indicates the electrode portion 31 of the first electrode 30. A substantially rectangular area (white two-dot chain line) surrounding the electrode portion 31 (not clearly shown in the figure) in the lower part of FIG. 12 is an area surrounded by the first insulator 150, that is, This is an area corresponding to the space 152. The portion surrounding the electrode portion 31 in the upper part of FIG.

図12において、空間156の電極部31がはっきりと視認できることから分かるように、空間156には、液体2は浸入していない。一方では、第1の絶縁体150で囲まれている電極部31の先端側をはっきりと視認することができず、液体2が浸入していることが分かる。   In FIG. 12, the liquid 2 has not penetrated into the space 156, as can be seen from the fact that the electrode portion 31 of the space 156 is clearly visible. On the other hand, the tip side of the electrode portion 31 surrounded by the first insulator 150 cannot be clearly seen, indicating that the liquid 2 has penetrated.

図13の中央の上下方向に延びる矩形の領域(円筒状の部分、白色の一点鎖線)が第1の絶縁体150を示している。第1の絶縁体150の中央に沿って上下方向に延びる黒い部分は、第1の電極30の電極部31である。電極部31の下端から下方に延びる白い領域は、放電により発生するプラズマ4である。なお、図13の中央の左右方向に延びる黒いリング状の部分は、第1の絶縁体150を支持する別の部材である。   A rectangular region (cylindrical portion, dashed white line) extending in the vertical direction at the center of FIG. 13 indicates the first insulator 150. The black portion extending vertically along the center of the first insulator 150 is the electrode portion 31 of the first electrode 30. The white area extending downward from the lower end of the electrode part 31 is the plasma 4 generated by the discharge. Note that the black ring-shaped portion extending in the left-right direction at the center of FIG. 13 is another member that supports the first insulator 150.

図12と同様に、第1の絶縁体150内で電極部31がはっきりと視認することが難しいことから、第1の絶縁体150の内部(空間152、白色の二点鎖線)に液体2が侵入していることが分かる。また、図13からは確認が難しいが、第1の絶縁体150の内側面に沿って水滴が付着していることが確認された。   As in FIG. 12, since it is difficult to clearly see the electrode portion 31 inside the first insulator 150, the liquid 2 is filled inside the first insulator 150 (space 152, white two-dot chain line). You can see that it is invading. Although it is difficult to confirm from FIG. 13, it was confirmed that water droplets adhered along the inner side surface of the first insulator 150.

以上のように、第2の距離D2を第1の距離D1より大きくすることで、第1の絶縁体150内に浸入した液体2が、第2の絶縁体155内には浸入していないことが分かる。すなわち、第2の絶縁体155を設けることで、電極部31の根元への液体2の浸入を抑制することができたことが確認された。   As described above, by making the second distance D2 larger than the first distance D1, the liquid 2 that has entered the first insulator 150 does not enter the second insulator 155. I understand. That is, it was confirmed that the provision of the second insulator 155 was able to suppress the infiltration of the liquid 2 into the root of the electrode portion 31.

また、第1の距離D1を2.6mmとして、第2の距離D2を4.6mm、7.1mm、9.6mmの3つの場合の各々について、2時間連続での放電実験を行なった。このとき、第2の距離D2が2.6mm以上の環境では、第2の絶縁体155の内側への液体2の浸入は見られなかった。この結果から、第2の絶縁体155の内側面においては、十分に電界が緩和されていることが分かる。   Further, a discharge experiment was performed for two hours continuously for each of three cases where the first distance D1 was 2.6 mm and the second distance D2 was 4.6 mm, 7.1 mm and 9.6 mm. At this time, in an environment where the second distance D2 is 2.6 mm or more, no infiltration of the liquid 2 into the inside of the second insulator 155 was observed. From this result, it is understood that the electric field is sufficiently reduced on the inner surface of the second insulator 155.

[2−2−3.シミュレーション結果]
ここで、印加電圧と第2の距離D2との関係に関するシミュレーション結果について説明する。具体的には、第1の電極30と第2の電極40との間に5kVの電圧を印加し、第2の距離D2が2.6mmであるときに、第2の絶縁体155の内側面に生じる電界をシミュレーションにより算出すると、1.6×10V/mであった。電界の値が小さい程、マクスウェル応力の値も小さくなるため、少なくとも、1.6×10V/m以下の電界が生じる環境では、第2の絶縁体155の内側へ液体2の浸入は観測されないと考えられる。
[2-2-3. simulation result]
Here, a simulation result regarding the relationship between the applied voltage and the second distance D2 will be described. Specifically, a voltage of 5 kV is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40, and when the second distance D2 is 2.6 mm, the inner surface of the second insulator 155 Was calculated by simulation to find that it was 1.6 × 10 6 V / m. Since the value of the Maxwell stress decreases as the value of the electric field decreases, at least in an environment where an electric field of 1.6 × 10 6 V / m or less is generated, the infiltration of the liquid 2 into the inside of the second insulator 155 is observed. It is not considered.

図14は、本実施の形態に係る第1の電極30と第2の絶縁体155との間の第2の距離D2と、第2の絶縁体155の内側面に生じる電界値との関係をシミュレートした結果を示す図である。具体的には、図14は、第1の電極30と第2の電極40との間への印加電圧が2.5kV、5kV、10kVの3つの場合の各々の静電界シミュレーション結果を示している。また、各プロットは、第2の距離D2が1.1mm、2.6mm、4.9mm、7.1mm、9.6mmの場合を示している。   FIG. 14 shows the relationship between the second distance D2 between the first electrode 30 and the second insulator 155 according to the present embodiment and the electric field value generated on the inner side surface of the second insulator 155. It is a figure showing the result of simulation. Specifically, FIG. 14 shows the results of the electrostatic field simulation in the case where the applied voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40 is 2.5 kV, 5 kV, and 10 kV. . Each plot shows the case where the second distance D2 is 1.1 mm, 2.6 mm, 4.9 mm, 7.1 mm, and 9.6 mm.

図14に示すシミュレーション結果は、第2の絶縁体155の内側面に生じる電界の絶対値が、第2の距離D2に応じてどのように変化するかを表わしている。また、図14の破線は、前述の実験結果に基づき、液体2が第2の絶縁体155の内側面に浸入しないと考えられる電界の閾値(1.6×10V/m)を表わしている。破線より下側であれば、第2の絶縁体155の内部への液体2の浸入を抑制することができる。破線より上側であれば、第2の絶縁体155の内部へ液体2が浸入する恐れがある。 The simulation results shown in FIG. 14 show how the absolute value of the electric field generated on the inner surface of the second insulator 155 changes according to the second distance D2. The dashed line in FIG. 14 represents the threshold value (1.6 × 10 6 V / m) of the electric field at which it is considered that the liquid 2 does not enter the inner surface of the second insulator 155 based on the above-described experimental results. I have. If it is below the broken line, it is possible to prevent the liquid 2 from entering the inside of the second insulator 155. If it is above the broken line, the liquid 2 may enter the second insulator 155.

図14に示すシミュレーション結果から、第2の距離D2を5mm以上に設定することで、印加電圧が10kV及びこれ以下の環境においても、第2の絶縁体155の内側面に生じる電界の大きさを1.6×10V/m以下にすることができる。すなわち、第2の絶縁体155の内部への液体2の浸入を抑制することができる。 From the simulation results shown in FIG. 14, by setting the second distance D2 to 5 mm or more, the magnitude of the electric field generated on the inner surface of the second insulator 155 can be reduced even when the applied voltage is 10 kV or less. It can be 1.6 × 10 6 V / m or less. That is, infiltration of the liquid 2 into the second insulator 155 can be suppressed.

また、印加電圧が5kV以下で大きくない場合には、第2の距離D2を2.6mm以上に設定することで、第2の絶縁体155の内側面に生じる電界の大きさを1.6×10V/m以下にすることができる。 When the applied voltage is 5 kV or less and not large, the magnitude of the electric field generated on the inner surface of the second insulator 155 is set to 1.6 × by setting the second distance D2 to 2.6 mm or more. It can be 10 6 V / m or less.

このように、本実施の形態によれば、第2の距離D2を第1の電極30と第2の電極40との間に印加される電圧の値に応じて設定することで、第2の絶縁体155の内側面に生じる電界を十分緩和できる。その結果、液体2が第2の絶縁体155の内側へ浸入することを抑制し、液体2と第1の電極30との短絡を抑制することができるため、安定なプラズマ生成が可能である。   As described above, according to the present embodiment, the second distance D2 is set according to the value of the voltage applied between first electrode 30 and second electrode 40, whereby the second distance D2 is set. The electric field generated on the inner surface of the insulator 155 can be sufficiently reduced. As a result, it is possible to suppress the liquid 2 from entering the inside of the second insulator 155 and to suppress a short circuit between the liquid 2 and the first electrode 30, so that stable plasma generation is possible.

(実施の形態3)
続いて、実施の形態3について説明する。なお、以下の実施の形態3では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態1と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する場合がある。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment will be described. In the following, the third embodiment will be described focusing on portions different from the first embodiment, and the description of the same structure, operation, and effect as the first embodiment may be omitted.

[3−1.構成]
図15は、本実施の形態に係る液体処理装置201の構成を示す図である。図15に示すように、液体処理装置201は、実施の形態1に係る液体処理装置1と比較して、第1の電極30及び第1の保持部35の代わりに、第1の電極230及び第1の保持部235を備える点が相違する。
[3-1. Constitution]
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a liquid processing apparatus 201 according to the present embodiment. As shown in FIG. 15, the liquid processing apparatus 201 is different from the liquid processing apparatus 1 according to Embodiment 1 in that the first electrode 230 and the first holding unit 35 are replaced with the first electrode 230 and The difference is that a first holding unit 235 is provided.

図16は、本実施の形態に係る第1の電極230及び絶縁体50を示す断面図である。図17は、本実施の形態に係る第1の電極230及び絶縁体50を先端側から見たときの正面図である。なお、図17では、第1の保持部235を示していない。また、図17では、各部材の概略形状を分かりやすくするため、図16で各部材に付した網掛けと同じ網掛けを各部材に付している。   FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating the first electrode 230 and the insulator 50 according to the present embodiment. FIG. 17 is a front view of the first electrode 230 and the insulator 50 according to the present embodiment when viewed from the distal end side. Note that FIG. 17 does not show the first holding unit 235. In FIG. 17, the same hatching as that of each member in FIG. 16 is attached to each member in order to easily understand the schematic shape of each member.

[3−1−1.第1の電極]
第1の電極230は、図16及び図17に示すように、電極部231と、ネジ部232とを備える。第1の電極230は、プラズマ4を生成するための一対の電極の一方である。第1の電極230は、反応電極として用いられ、周囲にプラズマ4が生成される。
[3-1-1. First electrode]
The first electrode 230 includes an electrode portion 231 and a screw portion 232, as shown in FIGS. The first electrode 230 is one of a pair of electrodes for generating the plasma 4. The first electrode 230 is used as a reaction electrode, and the plasma 4 is generated around the first electrode 230.

電極部231は、第1の電極230の先端側に設けられた長尺の円柱状の電極部である。電極部231の長さ(軸方向)は、例えば、絶縁体50の長さ(軸方向)と同じ、又は、絶縁体50の長さより長い。電極部231は、先端側の端面233が絶縁体50の開口51より後退するように配置された場合に、後端が絶縁体50の後端側の開口54より突出する。例えば、電極部231の長さは、15mm以上30mm以下であるが、これに限らない。   The electrode part 231 is a long cylindrical electrode part provided on the tip side of the first electrode 230. The length (axial direction) of the electrode portion 231 is, for example, the same as the length (axial direction) of the insulator 50 or longer than the length of the insulator 50. When the electrode portion 231 is arranged so that the end surface 233 on the front end side is receded from the opening 51 of the insulator 50, the rear end protrudes from the opening 54 on the rear end side of the insulator 50. For example, the length of the electrode portion 231 is 15 mm or more and 30 mm or less, but is not limited thereto.

ネジ部232は、電極部231の後端側に設けられた、電極部231を支持する支持部の一例である。ネジ部232は、電極部231より太い円柱状の部分である。ネジ部232には、図17に示すように、気体供給孔234が設けられている。   The screw part 232 is an example of a support part provided on the rear end side of the electrode part 231 and supporting the electrode part 231. The screw portion 232 is a columnar portion that is thicker than the electrode portion 231. As shown in FIG. 17, a gas supply hole 234 is provided in the screw portion 232.

気体供給孔234は、気体供給ポンプ60が供給する気体3を通過させる孔である。気体供給孔234は、例えば、ネジ部232を軸方向に貫通する貫通孔である。本実施の形態では、気体供給孔234の開口幅と絶縁体50の内径とは、略同一である。   The gas supply holes 234 are holes through which the gas 3 supplied by the gas supply pump 60 passes. The gas supply hole 234 is, for example, a through hole that passes through the screw portion 232 in the axial direction. In the present embodiment, the opening width of the gas supply hole 234 and the inner diameter of the insulator 50 are substantially the same.

具体的には、気体供給孔234は、図17に示すように、正面視形状がクロス状(十字状)である。なお、クロス状の気体供給孔234の中央に電極部231が圧入されている。これにより、ネジ部232は、電極部231を支持する。気体供給孔234は、正面視において、電極部231を中心とする放射状に形成されている。具体的には、気体供給孔234は、2つの貫通孔234a及び234bが形成されている。2つの貫通孔234a及び234bの各々は、ネジ部232の径方向に長尺の矩形開口を有し、ネジ部232の正面視における中央で直交している。貫通孔234a及び234bの各々の矩形開口の長さが、絶縁体50の内径に一致している。矩形開口の長さは、例えば、ネジ部232の径方向に沿った長さであり、気体供給孔234の開口幅である。矩形開口の幅は、例えば、電極部231の径より短い。   Specifically, as shown in FIG. 17, the gas supply hole 234 has a cross shape (cross shape) in a front view. The electrode portion 231 is press-fitted into the center of the cross-shaped gas supply hole 234. Thereby, the screw part 232 supports the electrode part 231. The gas supply holes 234 are formed radially around the electrode portion 231 in a front view. Specifically, the gas supply hole 234 has two through holes 234a and 234b. Each of the two through holes 234a and 234b has a long rectangular opening in the radial direction of the screw portion 232, and is orthogonal to the center of the screw portion 232 in a front view. The length of each of the rectangular openings of the through holes 234 a and 234 b matches the inner diameter of the insulator 50. The length of the rectangular opening is, for example, the length along the radial direction of the screw portion 232, and is the opening width of the gas supply hole 234. The width of the rectangular opening is, for example, shorter than the diameter of the electrode unit 231.

なお、気体供給孔234の形状は、図示した例に限らない。例えば、気体供給孔234は、1つのみの貫通孔234a及び234bのいずれか一方のみでもよく、3つ以上の貫通孔の組み合わせでもよい。   The shape of the gas supply hole 234 is not limited to the illustrated example. For example, the gas supply hole 234 may be only one of the single through holes 234a and 234b, or may be a combination of three or more through holes.

[3−1−2.第1の保持部]
第1の保持部235は、第1の電極230を保持するための部材である。本実施の形態では、第1の保持部235は、第1の電極230と絶縁体50とを保持し、反応槽15の所定の位置に取り付ける。
[3-1-2. First holding unit]
The first holding unit 235 is a member for holding the first electrode 230. In the present embodiment, the first holding unit 235 holds the first electrode 230 and the insulator 50, and is attached to a predetermined position of the reaction tank 15.

第1の保持部235は、図16に示すように、ネジ部232を保持する。具体的には、第1の保持部235の内側面には雌ねじ(図示せず)が設けられ、ネジ部232の外側面に設けられた雄ねじ(図示せず)に螺合する。   The first holding portion 235 holds the screw portion 232 as shown in FIG. Specifically, a female screw (not shown) is provided on the inner surface of the first holding portion 235, and is screwed to a male screw (not shown) provided on the outer surface of the screw portion 232.

第1の保持部235は、絶縁体50の内径と略同じ内径を有する筒体である。具体的には、図16に示すように、第1の保持部235は、気体供給孔234と、絶縁体50の空間52とに連通する空間236を有する。空間236の内径と空間52の内径とは略一致する。空間236は、気体供給ポンプ60から供給された気体3が流れる流路の一部である。空間236は、気体供給孔234から排出された気体3の流れを安定化させて絶縁体50の空間52に導入する。空間236の軸方向の長さは、特に限定されないが、長い程、気体3の流れを安定化させることができる。   The first holding portion 235 is a cylindrical body having an inside diameter substantially the same as the inside diameter of the insulator 50. Specifically, as shown in FIG. 16, the first holding unit 235 has a space 236 that communicates with the gas supply hole 234 and the space 52 of the insulator 50. The inner diameter of the space 236 and the inner diameter of the space 52 substantially match. The space 236 is a part of a flow path through which the gas 3 supplied from the gas supply pump 60 flows. The space 236 stabilizes the flow of the gas 3 discharged from the gas supply hole 234 and introduces the gas 3 into the space 52 of the insulator 50. The length of the space 236 in the axial direction is not particularly limited, but the longer the space, the more the flow of the gas 3 can be stabilized.

[3−2.効果など]
以下では、気体供給孔234の開口幅を絶縁体50の内径と略一致させたことによる本実施の形態の効果について、本実施の形態に至る経緯も含めて説明する。
[3-2. Effects etc.]
Hereinafter, the effect of the present embodiment by making the opening width of the gas supply hole 234 approximately equal to the inner diameter of the insulator 50 will be described, including the circumstances leading up to the present embodiment.

[3−2−1.本実施の形態に至る経緯]
本開示のように、電極部31の側面と絶縁体50の内側面との距離(空間52の幅d1)を大きくした場合、すなわち、絶縁体50の内径を大きくした場合、絶縁体50の内側へ気流を導入する気体供給孔の大きさが絶縁体50の内径より小さくなることがある。このとき、気体供給孔から供給される気体3の流路幅が、気体供給孔と絶縁体50との接続部分において非連続的に変化する。気体3の流路幅の非連続的な変化に起因して、絶縁体50の内側面付近で気体3の旋回流が生じ、旋回流に巻き込まれた液体2が絶縁体50の内側面を伝って絶縁体50の内部へ浸入してしまう。
[3-2-1. Background to the present embodiment]
As described in the present disclosure, when the distance (the width d1 of the space 52) between the side surface of the electrode unit 31 and the inner side surface of the insulator 50 is increased, that is, when the inner diameter of the insulator 50 is increased, The size of the gas supply hole for introducing the airflow into the insulator 50 may be smaller than the inner diameter of the insulator 50. At this time, the flow width of the gas 3 supplied from the gas supply hole changes discontinuously at the connection portion between the gas supply hole and the insulator 50. Due to the discontinuous change in the flow width of the gas 3, a swirling flow of the gas 3 is generated near the inner surface of the insulator 50, and the liquid 2 entrained in the swirling flow travels along the inner surface of the insulator 50. And enters the inside of the insulator 50.

例えば、図18は、本実施の形態の比較例に係る絶縁体50の近傍の気液界面の位置をシミュレート(数値計算)した結果を示す図である。図19は、図18と同じシミュレーションにおける気体3の流速分布を示す図である。なお、図18及び図19では、説明を分かりやすくするため、ネジ部232x及び絶縁体50が厚みを持たないものとして図示している。後述する図20及び図21についても同様である。   For example, FIG. 18 is a diagram illustrating a result of simulating (numerical calculation) the position of the gas-liquid interface near the insulator 50 according to the comparative example of the present embodiment. FIG. 19 is a diagram showing the flow velocity distribution of the gas 3 in the same simulation as FIG. 18 and 19, the screw portion 232x and the insulator 50 are shown as having no thickness for easy understanding. The same applies to FIGS. 20 and 21 described later.

ここでは、気体供給孔234xの開口幅が0.8mm、絶縁体50の内径が3.0mm、気体供給孔234xから供給される気体3の流量は1.5L/min、液体2(水道水)が反応槽内を循環する流量が1.0[L/min]であるとして数値計算を行なっている。   Here, the opening width of the gas supply hole 234x is 0.8 mm, the inner diameter of the insulator 50 is 3.0 mm, the flow rate of the gas 3 supplied from the gas supply hole 234x is 1.5 L / min, and the liquid 2 (tap water). Are calculated assuming that the flow rate circulating in the reaction tank is 1.0 [L / min].

図18及び図19に示すように、絶縁体50の内側面付近では、旋回流が生じていることが分かる。さらに、この旋回流の発生に応じて、気液界面が絶縁体50の開口51から内側へ入り込んでいることが分かる。   As shown in FIGS. 18 and 19, it can be seen that a swirling flow occurs near the inner surface of the insulator 50. Further, it can be seen that the gas-liquid interface enters the inside of the insulator 50 through the opening 51 in response to the generation of the swirling flow.

絶縁体50の内部に液体2が浸入することで、電極部31と液体2とが接触する恐れがある。このため、第1の電極30と液体2(第2の電極40)との間での短絡の発生、及び、放電の不安定化が起きるという問題がある。   When the liquid 2 enters the inside of the insulator 50, the electrode portion 31 and the liquid 2 may come into contact with each other. For this reason, there is a problem that a short circuit occurs between the first electrode 30 and the liquid 2 (the second electrode 40), and that the discharge becomes unstable.

[3−2−2.本実施の形態に係る主な特徴]
これに対し、本実施の形態に係る液体処理装置201では、図16及び図17に示したように、気体供給孔234の開口幅と絶縁体50の内径とが略同一であることで、絶縁体50の内部に供給する気体3の流速分布が安定し、絶縁体50の開口51で形成する気泡の形状が安定する。
[3-2-2. Main features according to the present embodiment]
On the other hand, in the liquid processing apparatus 201 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 16 and 17, since the opening width of the gas supply hole 234 and the inner diameter of the insulator 50 are substantially the same, The flow velocity distribution of the gas 3 supplied to the inside of the body 50 is stabilized, and the shape of the bubble formed at the opening 51 of the insulator 50 is stabilized.

図20は、本実施の形態に係る絶縁体50の近傍の気液界面の位置をシミュレート(数値計算)した結果を示す図である。図21は、図20と同じシミュレーションにおける気体3の流速分布を示す図である。   FIG. 20 is a diagram showing the result of simulating (numerical calculation) the position of the gas-liquid interface near the insulator 50 according to the present embodiment. FIG. 21 is a diagram showing the flow velocity distribution of the gas 3 in the same simulation as FIG.

このとき、気体供給孔234の開口幅が3.0mm、絶縁体50の内径が3.0mm、気体供給孔234から供給される気体3の流量は1.5L/min、液体2が反応槽15内を循環する流量は1.0L/minであるとして数値計算を行なっている。   At this time, the opening width of the gas supply hole 234 is 3.0 mm, the inner diameter of the insulator 50 is 3.0 mm, the flow rate of the gas 3 supplied from the gas supply hole 234 is 1.5 L / min, and the liquid 2 is supplied to the reaction tank 15. Numerical calculations are performed assuming that the flow rate circulating in the inside is 1.0 L / min.

図20及び図21に示すように、絶縁体50の内側に生じる気体3の流速分布は、均一な分布となっていることが分かる。その結果、図20に示すように、気液界面は、絶縁体50の開口51の近傍に位置しており、絶縁体50の内側へほとんど浸入していないことが分かる。   As shown in FIGS. 20 and 21, it can be seen that the flow velocity distribution of the gas 3 generated inside the insulator 50 is uniform. As a result, as shown in FIG. 20, the gas-liquid interface is located in the vicinity of the opening 51 of the insulator 50 and hardly penetrates into the inside of the insulator 50.

以上のように、本実施の形態に係る液体処理装置201では、絶縁体50の内部に均一な気体3の流速分布が生じるので、液体2が絶縁体50の内部に引き込まれない。このため、液体2と第1の電極30の根元付近とが短絡することを抑制することができるので、安定なプラズマ生成が可能である。   As described above, in the liquid processing apparatus 201 according to the present embodiment, since the uniform flow velocity distribution of the gas 3 is generated inside the insulator 50, the liquid 2 is not drawn into the insulator 50. Therefore, a short circuit between the liquid 2 and the vicinity of the root of the first electrode 30 can be suppressed, and stable plasma generation is possible.

なお、本実施の形態では、絶縁体50の内部にネジ部232が挿入されていてもよい。すなわち、空間236が設けられずに、気体供給孔234を通過した気体3は、空間236を介さずに直接、絶縁体50の空間52に導入される。   In the present embodiment, screw portion 232 may be inserted inside insulator 50. That is, the gas 3 that has passed through the gas supply holes 234 without providing the space 236 is directly introduced into the space 52 of the insulator 50 without passing through the space 236.

[3−3.変形例]
続いて、絶縁体50の内部での旋回流の発生を抑制することができる変形例について、図22を用いて説明する。図22は、本変形例に係る液体処理装置の第1の電極230及び絶縁体50の近傍を示す断面図である。
[3-3. Modification]
Subsequently, a modified example capable of suppressing the generation of the swirling flow inside the insulator 50 will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a cross-sectional view showing the vicinity of the first electrode 230 and the insulator 50 of the liquid processing apparatus according to the present modification.

図22に示すように、本変形例に係る液体処理装置は、第1の電極230のネジ部232の代わりに、有底筒体部332及び導入口335を備える。   As shown in FIG. 22, the liquid processing apparatus according to the present modification includes a bottomed cylindrical body 332 and an inlet 335 instead of the threaded part 232 of the first electrode 230.

有底筒体部332は、絶縁体50と略同一の開口幅を有する有底筒体状の部材である。例えば、有底筒体部332は、空間333と、円形の開口334とを有する有底円筒体である。有底筒体部332は、気体供給ポンプ60が供給する気体3の進行方向を空間333内で変更し、絶縁体50の内部に安定供給するための流路変更部として機能する。   The bottomed tubular body 332 is a bottomed tubular member having substantially the same opening width as the insulator 50. For example, the bottomed cylinder 332 is a bottomed cylinder having a space 333 and a circular opening 334. The bottomed cylindrical body part 332 functions as a flow path changing part for changing the traveling direction of the gas 3 supplied by the gas supply pump 60 in the space 333 and stably supplying the inside of the insulator 50.

有底筒体部332は、絶縁体50の後端側に設けられている。具体的には、有底筒体部332は、絶縁体50と同軸上に位置するように、絶縁体50の後端側に接続されている。有底筒体部332の空間333と、絶縁体50の空間52とは連通している。空間333及び空間52は、気体3の流路を構成する。   The bottomed cylindrical body 332 is provided on the rear end side of the insulator 50. Specifically, the bottomed cylindrical body 332 is connected to the rear end of the insulator 50 so as to be located coaxially with the insulator 50. The space 333 of the bottomed cylindrical body 332 and the space 52 of the insulator 50 communicate with each other. The space 333 and the space 52 constitute a flow path of the gas 3.

例えば、図22に示すように、絶縁体50の後端側の開口54に、有底筒体部332の開口334が接続されている。開口54と開口334とは、同じ形状及び同じ大きさを有する。すなわち、有底筒体部332と絶縁体50とは、流路幅が略均一になるように接続されている。   For example, as shown in FIG. 22, the opening 334 of the bottomed cylindrical body 332 is connected to the opening 54 on the rear end side of the insulator 50. The opening 54 and the opening 334 have the same shape and the same size. That is, the bottomed cylindrical body portion 332 and the insulator 50 are connected so that the flow path width is substantially uniform.

有底筒体部332を構成する材料は、例えば、絶縁体である。具体的には、有底筒体部332は、例えば、PMMA(Polymethyl methacrylate)などのアクリル樹脂、PPS(Polyphenylenesulfide)、PEEK(Polyetheretherketone)、アルミナセラミック、石英、マグネシア、ジルコニアなどで構成されていてもよい。   The material forming the bottomed cylindrical body 332 is, for example, an insulator. Specifically, the bottomed cylindrical body portion 332 may be made of, for example, an acrylic resin such as PMMA (Polymethyl methacrylate), PPS (Polyphenylene sulfide), PEEK (Polyetheretherethertone), alumina ceramic, quartz, magnesia, zirconia, or the like. Good.

導入口335は、気体供給ポンプ60が供給する気体3を絶縁体50の内部に導入するための開口である。導入口335は、絶縁体50の軸方向には直交していない。具体的には、導入口335は、有底筒体部332の側壁に設けられ、絶縁体50の軸方向に略平行である。言い換えると、導入口335を通過するときの気体3の流入方向(すなわち、導入口335に直交する方向)は、軸方向に略直交する。なお、導入口335は、絶縁体50の軸方向に対して傾斜していてもよい。つまり、導入口335を通過するときの気体3の流入方向は、絶縁体50の軸方向に交差していてもよい。   The inlet 335 is an opening for introducing the gas 3 supplied by the gas supply pump 60 into the insulator 50. The inlet 335 is not orthogonal to the axial direction of the insulator 50. Specifically, the inlet 335 is provided on the side wall of the bottomed cylindrical body 332, and is substantially parallel to the axial direction of the insulator 50. In other words, the inflow direction of the gas 3 when passing through the inlet 335 (that is, the direction orthogonal to the inlet 335) is substantially orthogonal to the axial direction. Note that the inlet 335 may be inclined with respect to the axial direction of the insulator 50. That is, the inflow direction of the gas 3 when passing through the inlet 335 may intersect the axial direction of the insulator 50.

導入口335を介して有底筒体部332内に供給された気体3は、有底筒体部332の空間333内で、進行方向が変更されて、絶縁体50に向かって進行する。有底筒体部332の開口334と絶縁体50の後端側の開口54とが同じ形状及び同じ大きさであるので、気体3は、流路幅が非連続的に変化することなく、絶縁体50の内部(空間52)を軸方向に沿って進行し、開口51から液体2内に放出される。   The gas 3 supplied into the bottomed cylindrical body 332 via the inlet 335 changes its traveling direction in the space 333 of the bottomed cylindrical body 332 and proceeds toward the insulator 50. Since the opening 334 of the bottomed cylindrical body 332 and the opening 54 on the rear end side of the insulator 50 have the same shape and the same size, the gas 3 is insulated without a discontinuous change in the flow path width. It travels inside the body 50 (space 52) along the axial direction, and is discharged into the liquid 2 from the opening 51.

このように、絶縁体50の内部で気体3の流路幅の非連続的な変化がないので、絶縁体50の内部に均一な気体3の流速分布を発生させることができる。したがって、絶縁体50の内部に旋回流の発生が抑制されるので、液体2の浸入を抑制することができる。これにより、本変形例に係る液体処理装置によれば、液体2と第1の電極30との短絡を抑制し、安定なプラズマの生成が可能になる。   As described above, since there is no discontinuous change in the flow width of the gas 3 inside the insulator 50, a uniform flow velocity distribution of the gas 3 can be generated inside the insulator 50. Therefore, the generation of the swirling flow inside the insulator 50 is suppressed, so that the inflow of the liquid 2 can be suppressed. Thereby, according to the liquid processing apparatus according to the present modification, a short circuit between the liquid 2 and the first electrode 30 is suppressed, and stable plasma can be generated.

なお、本変形例では、導入口335が、絶縁体50の後端側に設けられた有底筒体部332の側壁に設けられている例について示したが、これに限らない。導入口335は、絶縁体50の側壁を貫通するように設けられていてもよい。すなわち、絶縁体50は、後端側の開口54が塞がれた有底筒体形状を有し、開口54の近傍の側壁に導入口335が設けられていてもよい。これにより、部品点数を削減し、液体処理装置の軽量化及び低コスト化を実現することができる。   In the present modification, the example in which the inlet 335 is provided on the side wall of the bottomed cylindrical body 332 provided on the rear end side of the insulator 50 has been described, but the present invention is not limited to this. The inlet 335 may be provided to penetrate the side wall of the insulator 50. That is, the insulator 50 may have a bottomed cylindrical shape in which the opening 54 on the rear end side is closed, and the inlet 335 may be provided on a side wall near the opening 54. Thus, the number of parts can be reduced, and the weight and cost of the liquid processing apparatus can be reduced.

また、本変形例では、絶縁体50と有底筒体部332とが直接接続されているが、図16に示す構成と同様に、絶縁体50と有底筒体部332との間に、空間236を有する第1の保持部235が設けられていてもよい。この場合、空間333、空間236及び空間52は、互いに径が略同じであり、気体3の流路幅が略一定にすることができる。   Further, in this modification, the insulator 50 and the bottomed cylindrical body 332 are directly connected. However, similarly to the configuration shown in FIG. A first holding unit 235 having a space 236 may be provided. In this case, the space 333, the space 236, and the space 52 have substantially the same diameter, and the flow width of the gas 3 can be made substantially constant.

(他の実施の形態)
以上、1つ又は複数の態様に係る液体処理装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
(Other embodiments)
As described above, the liquid processing apparatus according to one or more aspects has been described based on the embodiments. However, the present disclosure is not limited to these embodiments. Unless departing from the gist of the present disclosure, various modifications conceivable by those skilled in the art are applied to the present embodiment, and forms configured by combining components in different embodiments are also included in the scope of the present disclosure. It is.

例えば、上記の実施の形態では、ネジ部32を回転させることで、電極部31の端面33の位置が可変である場合について説明したが、これに限らない。電極部31と絶縁体50との位置関係は固定されていてもよい。具体的には、第1の保持部35には雌ねじが設けられていなくてもよく、ネジ部32には雄ねじが設けられていなくてもよい。   For example, in the above embodiment, the case where the position of the end face 33 of the electrode unit 31 is variable by rotating the screw unit 32 has been described, but the present invention is not limited to this. The positional relationship between the electrode unit 31 and the insulator 50 may be fixed. Specifically, the first holding portion 35 may not be provided with a female screw, and the screw portion 32 may not be provided with a male screw.

また、例えば、第1の電極30は、電極部31とネジ部32とを備える例について示したが、第1の電極30は、1本の棒状電極(円柱体)でもよい。あるいは、第1の電極30は、角柱状又は平板状の電極でもよい。第2の電極40についても同様である。   In addition, for example, the example in which the first electrode 30 includes the electrode portion 31 and the screw portion 32 has been described, but the first electrode 30 may be a single rod-shaped electrode (cylindrical body). Alternatively, the first electrode 30 may be a prismatic or flat electrode. The same applies to the second electrode 40.

また、液体処理装置1は、第1の保持部35及び第2の保持部45の少なくとも一方を備えずに、第1の電極30及び第2の電極40の少なくとも一方を反応槽15に直接固定してもよい。   Further, the liquid processing apparatus 1 does not include at least one of the first holding unit 35 and the second holding unit 45 and directly fixes at least one of the first electrode 30 and the second electrode 40 to the reaction tank 15. May be.

また、例えば、上記の実施の形態では、処理槽10と反応槽15とを配管部20を介して接続し、液体供給ポンプ70によって液体2を循環させたが、これに限らない。例えば、液体処理装置1は、処理槽10及び配管部20を備えずに、流れていない液体2(例えば静水)中でプラズマ4を発生させてもよい。   Further, for example, in the above-described embodiment, the processing tank 10 and the reaction tank 15 are connected via the pipe unit 20 and the liquid 2 is circulated by the liquid supply pump 70, but the invention is not limited thereto. For example, the liquid processing apparatus 1 may generate the plasma 4 in a non-flowing liquid 2 (for example, still water) without including the processing tank 10 and the pipe unit 20.

また、例えば、上記の実施の形態では、液体2としてシリカを含有する水道水を用いる例について示したが、これに限らない。液体2は、純水でもよく、あるいは、例えばカルシウムなどのミネラル成分を含む液体でもよい。   Further, for example, in the above-described embodiment, an example in which tap water containing silica is used as the liquid 2 has been described, but the present invention is not limited to this. The liquid 2 may be pure water or a liquid containing a mineral component such as calcium.

また、上記の各実施の形態は、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。   In each of the above embodiments, various changes, replacements, additions, omissions, and the like can be made within the scope of the claims or the equivalents thereof.

本開示は、プラズマを安定して生成することができる液体処理装置として利用でき、例えば、殺菌装置、浄化装置などに利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICATION This indication can be utilized as a liquid processing apparatus which can generate | occur | produce plasma stably, and can be utilized for a sterilization apparatus, a purification apparatus, etc., for example.

1、101、201 液体処理装置
2 液体
3 気体
4 プラズマ
10 処理槽
15 反応槽
20 配管部
30、30x、230 第1の電極
31、41、231 電極部
32、42、232、232x ネジ部
33、53、233 端面
34、234a、234b 貫通孔
35、235 第1の保持部
40 第2の電極
45 第2の保持部
50、50x 絶縁体
51、54、151、334 開口
52、52x、152、156、236、333 空間
60 気体供給ポンプ
70 液体供給ポンプ
80 電源
90x 析出物
150 第1の絶縁体
155 第2の絶縁体
234、234x 気体供給孔
332 有底筒体部
335 導入口
1, 101, 201 Liquid processing device 2 Liquid 3 Gas 4 Plasma 10 Processing tank 15 Reaction tank 20 Pipes 30, 30x, 230 First electrodes 31, 41, 231 Electrodes 32, 42, 232, 232x Screw 33, 53, 233 End surfaces 34, 234a, 234b Through holes 35, 235 First holding unit 40 Second electrode 45 Second holding unit 50, 50x Insulators 51, 54, 151, 334 Openings 52, 52x, 152, 156 236, 333 Space 60 Gas supply pump 70 Liquid supply pump 80 Power supply 90x Deposit 150 First insulator 155 Second insulator 234, 234x Gas supply hole 332 Bottomed cylindrical body 335 Inlet

Claims (16)

被処理液内に少なくとも一部が配置された第1の電極及び第2の電極と、
前記第1の電極の側面を、空間を介して囲むように配置され、前記被処理液に接する端面に開口が設けられた筒状の第1の絶縁体と、
前記第1の絶縁体内に気体を供給することで、前記開口を介して前記気体を前記被処理液中に放出する気体供給装置と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加することで、プラズマを発生させる電源とを備え、
前記第1の電極の側面と前記第1の絶縁体の内側面との間の距離である第1の距離は、1mm以上である、
液体処理装置。
A first electrode and a second electrode at least partially disposed in the liquid to be treated;
A cylindrical first insulator disposed so as to surround a side surface of the first electrode via a space, and having an opening provided on an end surface in contact with the liquid to be treated;
A gas supply device that supplies the gas into the first insulator to release the gas into the liquid to be processed through the opening;
A power supply that generates plasma by applying a voltage between the first electrode and the second electrode,
A first distance that is a distance between a side surface of the first electrode and an inner side surface of the first insulator is 1 mm or more.
Liquid treatment equipment.
前記第1の距離は、1mm以上3mm以下である、
請求項1に記載の液体処理装置。
The first distance is 1 mm or more and 3 mm or less;
The liquid processing apparatus according to claim 1.
前記第1の電極の前記端面は、前記第1の絶縁体の前記開口から0mm以上3mm以下、後退又は突出している、
請求項1又は2に記載の液体処理装置。
The end face of the first electrode is 0 mm or more and 3 mm or less, recedes or protrudes from the opening of the first insulator.
The liquid processing apparatus according to claim 1.
前記気体供給装置が供給する気体の流量は、0.5L/min以上である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の液体処理装置。
A flow rate of the gas supplied by the gas supply device is 0.5 L / min or more;
The liquid processing apparatus according to claim 1.
前記第1の電極は、長尺の円柱状の電極部を有し、
前記第1の絶縁体は、前記電極部の側面を囲む長尺の円筒体であり、
前記電極部と前記第1の絶縁体とは、同軸上に配置されている、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の液体処理装置。
The first electrode has a long cylindrical electrode portion,
The first insulator is a long cylindrical body surrounding a side surface of the electrode unit,
The electrode portion and the first insulator are coaxially arranged,
The liquid processing apparatus according to claim 1.
前記第1の電極は、
長尺の円柱状の電極部と、
前記電極部の後端側に設けられ、前記電極部を支持する支持部であって、前記電極部より太い円柱状の支持部とを有し、
前記支持部には、前記気体供給装置が供給する気体を通過させる気体供給孔が設けられ、
前記気体供給孔の開口幅と前記第1の絶縁体の内径とは、略同一である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の液体処理装置。
The first electrode is
A long cylindrical electrode part,
A support portion provided on the rear end side of the electrode portion and supporting the electrode portion, having a columnar support portion thicker than the electrode portion,
The support portion is provided with a gas supply hole through which gas supplied by the gas supply device passes,
The opening width of the gas supply hole and the inner diameter of the first insulator are substantially the same,
The liquid processing apparatus according to claim 1.
前記第1の絶縁体の後端側に設けられた、前記気体供給装置が供給する気体を前記第1の絶縁体の内部に導入するための導入口を備え、
前記導入口を通過するときの前記気体の流入方向は、前記第1の絶縁体の軸方向に交差する、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の液体処理装置。
An inlet provided on a rear end side of the first insulator, for introducing a gas supplied by the gas supply device into the inside of the first insulator;
The inflow direction of the gas when passing through the inlet intersects the axial direction of the first insulator,
The liquid processing apparatus according to claim 1.
開口幅が前記第1の絶縁体と略同一の有底筒体部をさらに備え、
前記有底筒体部は、前記第1の絶縁体と同軸上に位置するように、前記第1の絶縁体の後端側に接続され、
前記導入口は、前記有底筒体部の側壁に設けられ、
前記導入口を通過するときの前記気体の流入方向は、前記第1の絶縁体の軸方向に略直交する、
請求項7に記載の液体処理装置。
An opening width is further provided with a bottomed cylindrical body portion substantially the same as the first insulator,
The bottomed tubular body is connected to a rear end of the first insulator so as to be located coaxially with the first insulator,
The inlet is provided on a side wall of the bottomed cylindrical body,
An inflow direction of the gas when passing through the introduction port is substantially orthogonal to an axial direction of the first insulator.
The liquid processing apparatus according to claim 7.
前記第1の電極の側面を、空間を介して囲むように配置される筒状の第2の絶縁体をさらに備え、
前記第2の絶縁体は、前記第1の絶縁体の後端側に、当該第2の絶縁体と前記第1の絶縁体との各々の内部が連通するように接続され、
前記第1の電極の側面と前記第2の絶縁体の内側面との間の距離である第2の距離は、前記第1の距離よりも大きい、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の液体処理装置。
A cylindrical second insulator disposed so as to surround a side surface of the first electrode via a space,
The second insulator is connected to a rear end side of the first insulator so that the insides of the second insulator and the first insulator communicate with each other,
A second distance, which is a distance between a side surface of the first electrode and an inner side surface of the second insulator, is greater than the first distance.
The liquid processing apparatus according to claim 1.
前記第2の距離は、前記電源が印加する電圧の値に応じて決定される距離であって、前記電圧によって前記第2の絶縁体の内側面に生じる電界が所定の値以下となる距離である、
請求項9に記載の液体処理装置。
The second distance is a distance determined according to a value of a voltage applied by the power supply, and is a distance at which an electric field generated on the inner surface of the second insulator by the voltage is equal to or less than a predetermined value. is there,
The liquid processing apparatus according to claim 9.
前記第1の電極と前記第2の電極との間に印加される前記電圧の値は、5kV以下であり、
前記第2の距離は、2.6mm以上である、
請求項9又は10に記載の液体処理装置。
A value of the voltage applied between the first electrode and the second electrode is 5 kV or less;
The second distance is not less than 2.6 mm;
The liquid processing apparatus according to claim 9.
前記第1の電極と前記第2の電極との間に印加される前記電圧の値は、5kV以上であり、
前記第2の距離は、5mm以上である、
請求項9又は10に記載の液体処理装置。
A value of the voltage applied between the first electrode and the second electrode is 5 kV or more;
The second distance is 5 mm or more;
The liquid processing apparatus according to claim 9.
前記第1の電極は、長尺の円柱状の電極部を有し、
前記第1の絶縁体は、前記電極部の先端側の側面を囲む円筒体であり、
前記第2の絶縁体は、前記電極部の後端側の側面を囲む筒体であり、
前記電極部、前記第1の絶縁体及び前記第2の絶縁体は、同軸上に配置されている、
請求項9〜12のいずれか1項に記載の液体処理装置。
The first electrode has a long cylindrical electrode portion,
The first insulator is a cylindrical body surrounding a side surface on a tip side of the electrode unit,
The second insulator is a cylindrical body surrounding a side surface on a rear end side of the electrode unit,
The electrode unit, the first insulator and the second insulator are coaxially arranged,
The liquid processing apparatus according to claim 9.
前記第2の絶縁体は、円筒体又は角筒体である、
請求項13に記載の液体処理装置。
The second insulator is a cylindrical body or a rectangular cylindrical body,
The liquid processing apparatus according to claim 13.
前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体とは、それぞれ異なる材料で構成されている、
請求項9〜14のいずれか1項に記載の液体処理装置。
The first insulator and the second insulator are made of different materials, respectively.
The liquid processing apparatus according to claim 9.
前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体とは、互いに同一の材料で一体に構成されている、
請求項9〜14のいずれか1項に記載の液体処理装置。
The first insulator and the second insulator are integrally formed of the same material,
The liquid processing apparatus according to claim 9.
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