JPWO2014185051A1 - 液体処理装置、液体処理方法及びプラズマ処理液 - Google Patents

Abstract

プラズマを効率良く発生させ、短時間で液体の処理をすることが可能な液体処理装置、液体処理方法及びそのプラズマ処理された液体を提供する。本開示の液体処理装置は、第１の電極と、被処理液中に配置される第２の電極と、空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記被処理液に接する位置に開口部を有する絶縁体と、前記絶縁体の前記開口部近傍でプラズマが発生するように、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電源と、前記電源が電圧を印加する前に、液体を前記空間に供給する供給装置と、を備える。

Description

本開示は、液中においてプラズマを生成することで液体の処理、特に水を処理するプラズマ処理装置、液体処理方法及びプラズマ処理液に関する。

従来の液体処理装置としては、高電圧パルス放電を用いたものがある（例えば、特許文献１参照。）。図８は、従来の液体処理装置（殺菌装置）の構成図である。図８に示す殺菌装置１は、棒状の高電圧電極２と板状の接地電極３とを対とする放電電極６で構成されている。高電圧電極２は、先端部２ａの端面を除いて絶縁体４で被覆されて、高電圧電極部５を形成している。また、高電圧電極２の先端部２ａと接地電極３とは、所定の電極間隔を設けて、処理槽７内で被処理液８に浸漬された状態で対向配置されている。さらに、高電圧電極２と接地電極３とは、高電圧パルスを発生する電源９に接続されている。両方の電極間に２〜５０ｋＶ、１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの負極性の高電圧パルスを印加し放電を行う。そのエネルギーによる水の蒸発、および衝撃波に伴う気化により、水蒸気からなる気泡１０が発生する（瞬間沸騰現象）。また、高電圧電極２付近で生成されるプラズマによりＯＨ、Ｈ、Ｏ、Ｏ_２ ^-、Ｏ^-、Ｈ_２Ｏ_２を発生させ、微生物や細菌を殺菌する。

従来の別の液体処理装置では、管型電極から気体を処理槽内に供給し、電極間に被処理液と気泡が介在した状態を作り、電極間に高電圧パルスを印加してプラズマを発生させ、液体の処理を行っている（例えば、特許文献２参照。）。この別の液体処理装置では、電極間に印加される高電圧パルスが、低い電圧であってもプラズマを発生させて液体を処理することができ、消費電力量を低減することが可能となっている。また、液体中に一連のパルス状電気アーク発生電極を配置して、電極の一つを通ってガスを注入することにより液体内のアークを促進する液体汚染物除去装置が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

特許第４７８４６２４号明細書 特許第４０４１２２４号明細書 特許第３９８３２８２号明細書

しかしながら、上記した従来の構成の装置においては、プラズマの発生効率が低く、液体の処理に長い時間がかかるという問題があった。

したがって、本開示は、前記従来の課題を解決するものであり、プラズマを効率良く発生させ、短時間で液体を処理する液体処理装置、液体処理方法及びそのプラズマ処理された液体を提供することを目的とする。

本開示に係る液体処理装置は、
第１の電極と、
被処理液中に配置される第２の電極と、
空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記被処理液に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
前記絶縁体の前記開口部近傍でプラズマが発生するように、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電源と、
前記電源が電圧を印加する前に、液体を前記空間に供給する供給装置と、
を備える。

上記の概括的かつ特定の態様は、液体処理装置、液体処理方法並びに液体処理装置及び液体処理方法の任意の組み合わせにより実現してもよい。

本開示に係る液体処理装置、液体処理方法及びそのプラズマ処理された液体によれば、プラズマを効率良く発生させ、短時間で液体を処理することができる。

本開示の実施の形態１に係る液体処理装置の全体構成を示す概略図である。 本開示の実施の形態１における第１の金属電極の周辺の電極構成を示す断面図である。 本開示の実施の形態１における別の第１の金属電極の周辺の電極構成を示す断面図である。 本開示の実施の形態１における第１の金属電極と絶縁体との間に形成される空間が気体で満たされた状態を示す図である。 本開示の実施の形態１における第１の金属電極と絶縁体との間に形成される空間が液体で満たされた状態を示す図である。 本開示の実施の形態１におけるプラズマ処理液中に含まれるＮＯ_３ ⁻濃度の時間依存性を示す図である。 本開示の実施の形態１におけるプラズマ処理液中に含まれるＣＨ_３ＣＯＯ⁻濃度の時間依存性を示す図である。 従来の高電圧パルス放電を用いた殺菌装置の全体構成を示す概略図である。

本開示の第１の態様に係る液体処理装置は、
第１の電極と、
被処理液中に配置される第２の電極と、
空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記被処理液に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
前記絶縁体の前記開口部近傍でプラズマが発生するように、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電源と、
前記電源が電圧を印加する前に、液体を前記空間に供給する供給装置と、
を備える。

このような構成により、従来の装置と比べて、効率良くプラズマを生成することができるとともに長寿命のＯＨラジカルを生成できるため、短時間で被処理液の処理をすることができる。また、供給装置から供給される液体によって、プラズマにより生成される生成物を制御することができ、その生成物によって効率良くかつ短時間で被処理液中の物質を分解することができる。

本開示の第２の態様に係る液体処理装置においては、前記第１の態様における前記供給装置が前記液体を前記空間に供給し、前記空間を液体で満たした状態を形成した後、
前記電源が前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記空間内の前記液体を気化して気体を発生させ、前記絶縁体の前記開口部から前記被処理液中に前記気体が放出されるときに放電することにより、前記プラズマを発生させる。

このような構成により、第１の金属電極と絶縁体との間に形成される空間が液体で満たされるため、空間内の空気を除去することができる。その結果、空間内を空気で満たした場合に比べて、プラズマにより生成される窒素化合物の量を少なくすることができる。即ち、供給装置から供給する液体、例えば被処理液を用いることにより、プラズマによって生成される窒素化合物の量を制御することができる。このように、生成される窒素化合物を少なくすることによって、プラズマのエネルギーが窒素化合物を生成する工程に消費されず、効率良くＯＨラジカルを生成することができる。その結果、短時間で被処理液を処理することができる。

本開示の第３の態様に係る液体処理装置は、
第１の電極と、
被処理液中に配置される第２の電極と、
空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記被処理液に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
前記絶縁体の前記開口部近傍でプラズマが発生するように、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電源と、
前記電源が電圧を印加する前に、気体を前記空間に供給する供給装置と、
を備え、
前記供給装置が前記気体を前記空間に供給して、前記空間を気体で満たした状態を形成した後、
前記電源が前記第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によって、前記絶縁体の前記開口部から前記被処理液中に前記気体が放出されるときに放電することにより、前記プラズマを発生させる。

このような構成により、効率良くプラズマを発生させることができる。また、供給装置から供給する気体によって、プラズマにより生成される生成物を被処理液に応じて制御することができる。例えば、供給装置から供給する気体としてＨｅ、Ｏ_２を用いた場合、生成物としてＨ_２Ｏ_２を生成することができる。このように、被処理液中の分解したい物質に応じた生成物を生成できるため、短時間で被処理液を処理することができる。

本開示の第４の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜３のいずれかの態様における前記第１の電極を保持し、前記絶縁体と接続される保持ブロックをさらに備え、
前記保持ブロックは、前記第１の電極をシールする構造を有している。

このような構成により、保持ブロックと第１の電極とを接続する接続部において、空間内から液体又は気体が外部に漏れるのを抑制することができる。その結果、絶縁体の開口部のみから気体を放出することができるため、確実に絶縁体の開口部に存在する気体内でプラズマを発生させ、効率良くかつ短時間で被処理液を処理することができる。

本開示の第５の態様に係る液体処理装置においては、前記第４の態様における前記保持ブロックは、前記第１の電極と前記絶縁体との間に形成された前記空間と前記供給装置を接続する流路を備えている。

このような構成により、保持ブロックに供給装置を取り付けることができ、流路を介して容易に液体又は気体を第１の電極と絶縁体との間の空間に供給することができる。また、保持ブロックは、加工しやすい材料で形成することができるため、流路を設けるための加工コストを抑えることができる。

本開示の第６の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜５のいずれかの態様における前記第１の電極は、前記第１の電極と前記絶縁体との間に形成された前記空間と前記供給装置を接続する流路を内部に備えている。

このような構成により、第１の電極に供給装置を取り付けることができ、流路を介して容易に液体又は気体を第１の電極と絶縁体との間の空間に供給することができる。

本開示の第７の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜６のいずれかの態様における前記絶縁体の前記開口部は、開口方向が前記絶縁体の側面に対して垂直上方向となるように設けられている。

このような構成により、開口部付近における気泡の泡詰まりを抑制することができるので、効率良くプラズマを発生させることができる。

本開示の第８の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜７のいずれかの態様における前記絶縁体の前記開口部は、前記絶縁体に複数設けられている。

このような構成により、複数の開口部からプラズマを発生させることができるので、さらに効率良くプラズマを発生させることができる。

本開示の第９の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜８のいずれかの態様における前記被処理液が溜められる第１の槽をさらに備えている。

このような構成により、さらに使い勝手の良い液体処理装置を提供することができる。

本開示の第１０の態様に係る液体処理装置においては、前記第９の態様における前記第１の槽と、循環ポンプ及び配管で接続する、第２の槽をさらに備えている。

このような構成により、液体処理装置で処理できる被処理液の容量をさらに大きくすることができる。

本開示の第１１の態様に係る液体処理装置においては、前記第１０の態様における前記第２の槽は、接地されている。

このような構成により、本開示の液体処理装置は、感電を抑制することができる。

本開示の第１２の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜１１のいずれかの態様における液体処理装置を備える、洗浄または浄化機能付システム。

このような構成により、本開示の液体処理装置を備える、洗浄または浄化機能付システムにおいて、効率良く短時間で被処理液の処理を行うことができる。

本開示の第１３の態様に係る液体処理方法は、
第１の電極と、前記第１の電極を囲むように設けられ、被処理液に接するように開口部を備える絶縁体との間で形成される空間に液体を供給した後、
前記第１の電極と、前記被処理液中に配置される第２の電極との間に電圧を印加して前記絶縁体の開口部でプラズマを発生させる、液体処理方法。

このような構成により、効率良くプラズマを生成することができるとともに長寿命のＯＨラジカルを生成できるため、短時間で被処理液の処理をすることができる。また、第１の電極と絶縁体とで形成される空間に液体を供給することによって、プラズマにより生成される生成物を制御することができる。その結果、被処理水に応じて生成物を生成することができるため、効率良く被処理液中の物質を分解することができる。

本開示の第１４の態様に係る液体処理方法においては、前記第１３の態様における前記空間に前記液体を供給して、前記空間を液体で満たした状態を形成した後、
前記第１の電極と、前記被処理液中に配置される第２の電極との間に電圧を印加して前記空間内の前記液体を気化させて気体を生成し、前記気体が前記絶縁体に設けた開口部から被処理液中に放出されるときに前記気体内で放電することにより、前記気体内に前記プラズマを発生させる。

このような構成により、効率良くプラズマを生成することができるとともに長寿命のＯＨラジカルを生成できるため、短時間で被処理液の処理をすることができる。また、第１の電極と絶縁体との間に形成される空間が液体で満たされるため、空間内の空気を除去することができる。その結果、空間内を空気で満たした場合に比べて、プラズマにより生成される窒素化合物の量を少なくすることができる。即ち、本開示の液体処理方法によりプラズマによって生成される窒素化合物の量を制御することができる。

本開示の第１５の態様に係る液体処理方法は、
第１の電極と、前記第１の電極を囲むように設けられ、被処理液に接するように開口部を備える絶縁体との間で形成される空間に気体を供給して、前記空間を気体で満たした状態を形成した後、
前記第１の電極と、前記被処理液中に配置される第２の電極との間に電圧を印加することによって、前記気体が前記絶縁体に設けた開口部から前記被処理液中に放出されるときに前記気体内で放電することにより、前記気体内に前記プラズマを発生させる。

このような構成により、効率良くプラズマを生成することができるとともに長寿命のＯＨラジカルを生成できるため、短時間で被処理液の処理をすることができる。また、プラズマにより生成される生成物を制御することができ、その生成物によって効率良く被処理液中の物質を分解することができる。例えば、気体としてＨｅ、Ｏ_２を用いた場合、生成物としてＨ_２Ｏ_２を生成することができる。その結果、短時間で被処理液を分解することができる。

本開示の第１６の態様に係るプラズマ処理液は、
第１の電極と、
被処理液中に配置される第２の電極と、
空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、被処理液に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
前記絶縁体の前記開口部近傍でプラズマが発生するように、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電源と、
前記電源が電圧を印加する前に、気体を前記空間に供給する供給装置と、
を備えた液体処理装置によって処理された液体であって、
ＮＯ_３ ⁻生成速度が８×１０^−５ｇ／（ｍｉｎ・Ｗ）以下、かつＯＨラジカル生成速度が１×１０^−８ｍｏｌ／（ｍｉｎ・Ｗ）以上で処理されている。

このように構成されたプラズマ処理液においては、通電（放電）停止後も長寿命のＯＨラジカルが存在し続ける。その結果、効率良くかつ短時間で被処理液を分解することができる。

本開示の第１７の態様に係るプラズマ処理液は、
液中プラズマによって処理された液体であって、
ＮＯ_３ ⁻生成速度が８×１０^−５ｇ／（ｍｉｎ・Ｗ）以下、かつＯＨラジカル生成速度が１×１０^−８ｍｏｌ／（ｍｉｎ・Ｗ）以上で処理されている。

このように構成されたプラズマ処理液においては、通電（放電）停止後も長寿命のＯＨラジカルが存在し続ける。その結果、効率良くかつ短時間で被処理液を分解することができる。

本開示の第１８の態様に係るプラズマ処理液においては、前記第１６又は１７の態様における前記プラズマ処理液は、ＣＨ_３ＣＯＯＨの分解速度が１．３×１０^−９ｇ／（ｍｉｎ・Ｗ）以上である。

このように構成されたプラズマ処理液においては、通電（放電）停止後も長寿命のＯＨラジカルが存在し続ける。その結果、効率良くかつ短時間で被処理液を分解することができる。

（本開示に係る一形態を得るに至った経緯）
前述の「背景技術」の欄で説明したように、図８に示す特許文献１の殺菌装置においては、瞬間沸騰現象を用いて瞬間的に液体を気化し、互いに対向させて配置した棒状の高電圧電極２と板状の接地電極３との間で放電することにより、プラズマを発生させていた。しかし、瞬間沸騰現象を起こすためには、液体を気化させるエネルギーを加える必要があるため、効率良くプラズマを発生させることができず、液体の処理に長い時間がかかるという課題を有していた。

また、特許文献２又は特許文献３の装置においては、プラズマを発生させるために液体内に気体を供給することにより、液体中に気泡を生成し、電極間に高電圧を印加することで、気泡内で放電することによりプラズマを発生させている。しかし、特許文献２又は特許文献３の装置では、プラズマにより生成される生成物（電子、イオン、又はラジカルなど）が処理すべき液体（被処理液）内に含まれる物質に対応して生成されず、効率良く液体処理をすることができないという課題があった。

そこで、本発明者らは、第１の金属電極と絶縁体との間に形成された空間に、プラズマにより生成される生成物を制御する流体を供給する供給装置を有する構成を見出し、本開示に至った。この構成では、供給装置から第１の金属電極と絶縁体との間の空間に流体を供給して、処理すべき液体（被処理液）に応じてプラズマにより生成される生成物を制御することができる。その結果、効率良く短時間で液体処理を行うことができる。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（実施の形態１）
［全体構成］
本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００の全体構成について説明する。
図１は、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、実施の形態１に係る液体処理装置１００は、第１の金属電極１０１と、第２の金属電極１０２と、絶縁体１０３と、電源１０４と、供給装置１０５を備えている。実施の形態１に係る液体処理装置１００は、さらに第１の槽１０６と第２の槽１０７を備えてもよい。以下の実施の形態１においては、第１の槽１０６と第２の槽１０７を備え、第１の槽１０６と第２の槽１０７が、循環ポンプ１０８と配管１０９で接続された液体処理装置１００について説明する。

図１に示すように、第１の槽１０６と第２の槽１０７は、処理される液体（被処理液）１１０で満たされ、循環ポンプ１０８と配管１０９で接続されている。第１の槽１０６の１つの壁には、当該壁を貫通する第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２が配置されている。そして、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２のそれぞれの一部は、第１の槽１０６内の被処理液１１０中に位置している。第１の金属電極１０１の周囲に、空間１１１が形成されるように、開口部１１２を有する絶縁体１０３、第１の金属電極１０１を保持する保持ブロック１１３が配置されている。保持ブロック１１３の内部には流路１１４が設けられており、この流路１１４を介して供給装置１０５と空間１１１が接続されている。また、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２との間には、高電圧を印加して絶縁体１０３の開口部１１２で放電し、プラズマ１１５を発生させるための電源１０４が配置されている。このように、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００は、供給装置１０５によって第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間の空間１１１に、プラズマ１１５により生成される生成物を制御する流体を供給する構成となっている。

［電極構成］
次に、実施の形態１に係る液体処理装置１００における第１の金属電極１０１の周辺の電極構成について説明する。実施の形態１における第１の金属電極１０１の周辺の電極は、第１の金属電極１０１、絶縁体１０３、供給装置１０５、保持ブロック１１３で構成されている。

図２は、実施の形態１における第１の金属電極１０１の周辺の電極構成の断面図である。図２に示すように、第１の金属電極１０１の周囲には、空間１１１を形成するように絶縁体１０３が配置されている。絶縁体１０３は、第１の槽１０６内部と空間１１１を連通するように少なくとも１つの開口部１１２を有している。また、絶縁体１０３の端部には、第１の金属電極１０１を保持する保持ブロック１１３を設けている。保持ブロック１１３には、流体を供給する供給装置１０５と空間１１１とを接続する流路１１４を設けている。なお、図２においては、例示として、保持ブロック１１３内に直角に曲がる流路１１４を設けているが、これに限定されない。流路１１４は、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間の空間１１１に供給装置１０５から流体を供給できる形状であればよい。

図３は、実施の形態１における別の第１の金属電極１０１の周辺の電極構成の断面図である。図３に示すように、第１の金属電極１０１は、第１の金属電極１０１内部に流路１１４を設けてもよい。例えば、第１の金属電極１０１は、開口端を有する中空状であってもよい。そして、第１の金属電極１０１の端部に供給装置１０５を接続して、供給装置１０５から第１の金属電極１０１の流路１１４を介して、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間の空間１１１に流体を供給してもよい。

このように、実施の形態１の電極構成では、供給装置１０５が、保持ブロック１１３又は第１の金属電極１０１に設けた流路１１４を介して第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間の空間１１１に流体を供給する構成となっている。このような構成により、例えば、第１の槽１０６の外部に設けられた供給装置１０５から容易に第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間の空間１１１に流体を供給できる。また、図２に示す電極構成では、保持ブロック１１３に加工しやすい部材を用いることができ、流路１１４を設けるための加工コストを抑えることができる。

次に、実施の形態１における各構成部品について説明する。
＜第１の金属電極＞
第１の金属電極１０１は、被処理液１１０で満たされた第１の槽１０６内に少なくとも一部が配置されている。また、第１の金属電極１０１は、保持ブロック１１３によって保持されている。実施の形態１における第１の金属電極１０１は、直径０．９５ｍｍの円柱形状を有している。これは、第１の金属電極１０１の一例としての直径及び形状である。第１の金属電極１０１の直径は、プラズマ１１５が発生する直径であればよく、２ｍｍ以下であってもよい。また、第１の金属電極１０１の形状は、円柱形状に限定されず、例えば、直方体又は面状の形状などの任意の形状としてもよい。第１の金属電極１０１は、例えば、鉄、タングステン、銅、アルミニウム、白金、又はそれらの金属から選ばれる１又は複数の金属を含む合金などの材料から形成されていてもよい。さらに、第１の金属電極１０１の表面の一部に、導電性物質を添加することによって１〜３０Ωｃｍの電気抵抗率を有する酸化イットリウムの溶射を行ってもよい。酸化イットリウムの溶射により、電極寿命が長くなるという効果が得られる。なお、実施の形態１では、第１の金属電極１０１は、第１の槽１０６に配置される構成を説明したが、第１の金属電極１０１の位置は、これに限定されない。また、実施の形態１では、第１の金属電極１０１は、金属材料から成る電極を用いているが、これに限定されない。金属材料以外の材料、例えば、炭素などから成る第１の電極を用いてもよい。

また、図３に示す電極構成のように、第１の金属電極１０１に供給装置１０５から供給される流体が流れる流路１１４を設けてもよい。例えば、第１の金属電極１０１は、開口端を有する中空状であってもよい。

＜第２の金属電極＞
第２の金属電極１０２もまた、被処理液１１０で満たされた第１の槽１０６内に少なくとも一部が配置されている。第２の金属電極１０２は、配置される位置に制限はなく、第１の槽１０６のいずれかの位置に配置されればよい。第２の金属電極１０２は、導電性の金属材料から形成されていればよい。例えば、第１の金属電極１０１と同様に、鉄、タングステン、銅、アルミニウム、白金、又はそれらの金属から選ばれる１又は複数の金属を含む合金などの材料から形成されていてもよい。なお、実施の形態１では、第２の金属電極１０２は、第１の槽１０６に配置される構成を説明したが、第２の金属電極１０２の位置は、これに限定されない。例えば、第２の金属電極１０２は、少なくとも一部が被処理液１１０中に配置されていればよい。また、実施の形態１では、第２の金属電極１０２は、金属材料から成る電極を用いているが、これに限定されない。金属材料以外の材料、例えば、炭素などから成る第２の電極を用いてもよい。

＜絶縁体＞
絶縁体１０３は、第１の金属電極１０１の周囲に空間１１１を形成するように配置されている。また、絶縁体１０３には、第１の槽１０６内部と空間１１１を連通する開口部１１２を設けている。即ち、絶縁体１０３は、空間１１１を介して第１の金属電極１０１を囲むように設けられ、被処理液１１０に接する位置に開口部１１２を有している。被処理液１１０に接する位置は、例えば、被処理液１１０中に配置される（浸漬される）絶縁体１０３の部分であればよい。開口部１１２は、第１の槽１０６内の被処理液１１０中に気泡１１６を発生させる機能を有する。実施の形態１における絶縁体１０３は、一例として、内径１ｍｍで外径２ｍｍの円筒形状を有し、直径０．７ｍｍの開口部１１２を１つ設けている。絶縁体１０３は、上記した大きさ又は形状に限定されず、第１の金属電極１０１の周囲に空間１１１を形成できるのであれば、任意の大きさ又は形状にしてもよい。例えば、実施の形態１における開口部１１２の直径は、０．７ｍｍとしているが、これに限定されるものではなく、２ｍｍ以下で任意の大きさであってもよい。また、開口部１１２は、複数あってもよい。開口部１１２の位置は、特に制限はないが、例えば、絶縁体１０３の側面に対して垂直上方向（図示上方向）に設けることができる。このように、開口部１１２の開口方向を上向きにすることによって、開口部１１２において発生する気泡１１６の泡詰まりを防止することができる。また、開口部１１２は、絶縁体１０３の端面に設けてもよい。絶縁体１０３は、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、絶縁性のプラスチック、ガラス、及び石英などの材料から形成されていてもよい。

＜電源＞
電源１０４は、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２との間に配置されている。電源１０４は、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２との間にパルス電圧又は交流電圧を印加できる。電圧波形は、例えば、パルス状、正弦半波形、又は正弦波状のいずれかであってもよい。

＜供給装置＞
供給装置１０５は、図２又は図３に示されるように、保持ブロック１１３又は第１の金属電極１０１に設けている。供給装置１０５は、保持ブロック１１３又は第１の金属電極１０１に設けた流路１１４を介して、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間に形成される空間１１１に流体を供給する。流体とは、プラズマ１１５により生成される生成物を制御する液体又は気体である。液体は、例えば、水道水、被処理液１１０などである。気体は、例えば、Ｈｅ、Ｏ_２、空気などである。これらの液体又は気体は、被処理液１１０中に含まれる物質に応じた生成物を生成するために、任意に選択されるものである。供給装置１０５は、図２又は図３に示すシリンジの他に、例えば、ポンプなどを用いることもできる。

＜第１の槽＞
第１の槽１０６は、被処理液１１０を溜めるために用いられる。第１の槽１０６と第２の槽１０７の容積は、合算で約６００ミリリットルである。第１の槽１０６内の被処理液１１０は、前述したように、循環ポンプ１０８と配管１０９により循環される。被処理液１１０の循環速度は、プラズマ１１５による被分解物の分解速度と第１の槽１０６の容積から適切な値に設定される。

＜第２の槽＞
第２の槽１０７は、例えば、循環ポンプ１０８と配管１０９を介して第１の槽１０６と接続されている。第２の槽１０７は、例えば、水浄化装置、空調機、加湿器、洗濯機、電気剃刀洗浄器、又は食器洗浄器などに用いることができる。第２の槽１０７は、感電を抑制するために接地されていてもよい。

＜保持ブロック＞
保持ブロック１１３は、絶縁体１０３の一方の端部と接続されている。また、保持ブロック１１３は、第１の金属電極１０１を保持している。保持ブロック１１３は、第１の金属電極１０１との接続部分において、供給装置１０５から空間１１１内に供給された流体が漏れないように、シールする構造を有していてもよい。例えば、保持ブロック１１３に、第１の金属電極１０１をネジ止めする構造としてもよい。シール構造は、これに限定されるものではなく、任意の構造とすることができる。

また、図２に示すように、保持ブロック１１３の内部に流路１１４を設けてもよい。このような構成により、供給装置１０５から保持ブロック１１３に設けた流路１１４を介して流体を空間１１１に供給してもよい。

＜液体処理方法＞
実施の形態１に係る液体処理装置１００を用いた液体処理方法について説明する。
液体処理を開始する前に、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間に形成された空間１１１に、流路１１４を介して、供給装置１０５からプラズマ１１５により生成される生成物を制御する流体を供給する。以下、供給装置１０５から供給する流体が液体である場合と気体である場合に分けて説明する。

＜供給する流体が液体である場合＞
供給する流体が液体である場合について説明する。
供給装置１０５から供給する流体が液体である場合、空間１１１内が液体で満たされた状態となるよう、供給装置１０５は、流路１１４を介して空間１１１に液体を供給する。即ち、電源１０４が第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２との間に電圧を印加する前に、空間１１１内を液体で満たした状態を形成する。空間１１１内を液体で満たした状態とは、空間１１１内が供給装置１０５から供給された液体で満たされた状態に限らず、供給装置１０５から供給された液体と、第１の槽１０６の被処理液１１０とが混在した液体で満たされた状態も含む。

電源１０４によって第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２との間に電圧を印加する。

第１の金属電極１０１から投入された電力により、空間１１１内の液体の温度が上昇する。この温度上昇により、空間１１１内の液体が気化し、気体が発生する。発生した気体は、空間１１１内で集合して、空間１１１内部の圧力と第１の槽１０６の圧力との圧力差によって絶縁体１０３に設けた開口部１１２から第１の槽１０６内の被処理液１１０へ放出される。

この気体が開口部１１２を通るとき、気体によって開口部１１２付近の液体が気体に置き換わり、液体によって導通していた第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２が絶縁される。このとき、開口部１１２に存在する気体に電源１０４からの高電圧が印加されて、電界集中により放電が生じる。その結果、開口部１１２に存在する気体内でプラズマ１１５が発生する。一度プラズマ１１５が発生すると、継続的かつ連続的にプラズマ１１５が生成され、プラズマ１１５を内包した気体が絶縁体１０３の開口部１１２から第１の槽１０６内の被処理液１１０中に向かって放出される。このプラズマ１１５は、絶縁体１０３の開口部１１２から第１の槽１０６の被処理液１１０中に張り出した状態となる。即ち、実施の形態１では、絶縁体１０３の開口部１１２でプラズマ１１５が発生した状態となる。

さらに、開口部１１２から張り出したプラズマ１１５を内包する気体から一部が分離し、複数の気泡１１６が発生する。この気泡１１６が第１の槽１０６内の被処理液１１０中に拡散される。複数の気泡１１６は、プラズマ１１５により生成された電子、イオン、又はラジカルを内包している。そして、複数の気泡１１６によって、被処理液１１０を除菌する及び／又は被処理液１１０中に含まれる化学物質を分解する。なお、複数の気泡１１６に内包される電子、イオン、又はラジカルの生成は、供給装置１０５によって供給する液体（流体）によって制御することができる。

＜供給する流体が気体である場合＞
次に、供給する流体が気体である場合について説明する。
供給装置１０５から供給する流体が気体である場合、空間１１１内が気体で満たされた状態となるよう、供給装置１０５は、流路１１４を介して空間１１１に気体を供給する。即ち、電源１０４が第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２との間に電圧を印加する前に、空間１１１内を気体で満たした状態を形成する。空間１１１内を気体で満たした状態とは、供給装置１０５から供給される気体で満たされた状態に限らず、供給装置１０５から供給される気体、最初から空間１１１内に存在した気体など（例えば、空気又は被処理液１１０が気化することによって発生した気体）が混在した気体で満たされた状態も含む。

電源１０４によって第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２との間に電圧を印加する。

開口部１１２に存在する気体に電源１０４からの高電圧が印加されて、気体内で電界集中により放電が生じる。その結果、気体内でプラズマ１１５が発生する。一度プラズマ１１５が発生すると、継続的かつ連続的にプラズマ１１５が生成され、プラズマ１１５を内包した気体が絶縁体１０３の開口部１１２から第１の槽１０６内の液体１１０に向かって放出される。このプラズマ１１５は、絶縁体１０３の開口部１１２から第１の槽１０６の被処理液１１０中に張り出した状態となる。即ち、実施の形態１では、絶縁体１０３の開口部１１２近傍でプラズマ１１５が発生した状態となる。開口部１１２近傍とは、開口部１１２及び開口部１１２から被処理液１１０中に延在する気体内の領域を意味する。

さらに、開口部１１２から張り出したプラズマ１１５を内包する気体から一部が分離し、複数の気泡１１６が発生する。この気泡１１６が第１の槽１０６内の被処理液１１０中に拡散される。複数の気泡１１６は、プラズマ１１５により生成された電子、イオン、又はラジカルを内包している。そして、複数の気泡１１６によって、被処理液１１０を除菌する及び／又は被処理液１１０中に含まれる化学物質を分解する。なお、複数の気泡１１６に内包される電子、イオン、又はラジカルの生成は、供給装置１０５によって供給する気体（流体）によって制御することができる。

［効果（生成物及び分解速度）］
本開示の実施の形態１の液体処理装置１００における効果（生成物及び分解速度）について説明する。実施の形態１に係る液体処理装置１００において、被処理液１１０を処理する前に第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間に形成された空間１１１を空気１１７で満たした場合と被処理液１１０で満たした場合について説明する。なお、空間１１１を供給装置１０５から供給した空気１１７で満たした場合を実施例１、空間１１１を供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たした場合を実施例２として説明する。また、参考として、電源消費電力による生成物の差異についても参考例１及び２を用いて説明する。

実施例１及び２について説明する。
＜実施例１＞
実施例１は、図１に示す実施の形態１における液体処理装置１００において、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間に形成される空間１１１を供給装置１０５から供給した空気１１７で満たした状態で液体処理を行った。図４は、実施の形態１における第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間に形成される空間１１１を供給装置１０５から供給した空気１１７で満たした状態を示す。図４に示すように、実施例１は、空間１１１を供給装置１０５から供給した空気１１７で満たされた状態とした。実施例１の被処理液１１０は、ＣＨ_３ＣＯＯＨ濃度を１ｐｐｍ、導電率を１９．２ｍＳ／ｍとした。実施例１は、電源１０４によって電源消費電力３００Ｗ、パルス幅１μｓ、周波数３０ｋＨｚのパルス電圧を印加した。

＜実施例２＞
実施例２は、空間１１１を供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たした状態で液体処理を行った。図５は、実施の形態１における第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間に形成される空間１１１を供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たした状態を示す。図５に示すように、実施例２は、空間１１１を供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たし、空気が除去された状態とした。なお、その他の条件は実施例１と同じである。

参考例１及び２について説明する。
＜参考例１＞
参考例１は、実施例１と比べて電源消費電力が３０Ｗである点が異なる。その他の条件は、実施例１と同じである。即ち、参考例１は、図４に示すように空間１１１を供給装置１０５から供給した空気１１７で満たした状態で、電源１０４により電源消費電力３０Ｗ、パルス幅１μｓ、周波数３０ｋＨｚのパルス電圧を印加した。参考例１の被処理液１１０は、実施例１及び実施例２と同様にＣＨ_３ＣＯＯＨ濃度を１ｐｐｍ、導電率を１９．２ｍＳ／ｍとした。

＜参考例２＞
参考例２は、実施例２と比べて電源消費電力が３０Ｗである点が異なる。その他の条件は、実施例２と同じである。即ち、参考例２は、図５に示すように空間１１１を供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たした状態で、電源１０４により電源消費電力３０Ｗ、パルス幅１μｓ、周波数３０ｋＨｚのパルス電圧を印加した。参考例２の被処理液１１０は、実施例１及び実施例２と同様にＣＨ_３ＣＯＯＨ濃度を１ｐｐｍ、導電率を１９．２ｍＳ／ｍとした。

次に、実施例１及び２、参考例１及び２でプラズマ処理（液体処理）されることによって生成された生成物及びその生成量について説明する。
実施例１及び２、参考例１及び２でプラズマ処理された液体（以下、プラズマ処理液）中に含まれる各種イオン濃度を測定するため、イオンクロマトグラフィー（Ｄｉｏｎｅｘ製、ＤＸ−５００）を用いて測定を行った。

図６は、実施例１及び２、参考例１及び２におけるプラズマ処理液中に含まれるＮＯ_３ ⁻濃度の時間依存性を示す。図６に示すように、空間１１１を供給装置１０５から供給した空気１１７で満たした状態で液体処理を行った実施例１のプラズマ処理液では、実施例２と比べて、ＮＯ_３ ⁻濃度が高くなっている。また、実施例１のＮＯ_３ ⁻生成速度は、８×１０^−５ｇ／（ｍｉｎ・Ｗ）以上となっている。一方、空間１１１を供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たした状態で液体処理を行った実施例２のプラズマ処理液では、実施例１と比べて、ＮＯ_３ ⁻濃度が低くなっており、ＮＯ_３ ⁻生成速度が８×１０^−５ｇ／（ｍｉｎ・Ｗ）以下となっている。このことから、空間１１１を供給装置１０５から供給した空気１１７で満たした状態で液体処理を行うと、生成物としてＮＯ_３ ⁻が生成されやすいことがわかる。一方、空間１１１を供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たした状態で液体処理を行うと実施例１に比べてＮＯ_３ ⁻の生成量が少なくなっていることがわかる。これは、実施例１では、空間１１１における空気１１７中に含まれるＮ_２が、プラズマが発生する箇所（プラズマ発生場）において活性化されて窒素化合物を生成する工程に、プラズマのエネルギーが優先的に消費されているからである。なお、実施例２においては、被処理液１１０中に溶解したＮ_２が存在するため、ＮＯ_３ ⁻が生成されているが、被処理液１１０中にＮ_２が溶解していなければ、ＮＯ_３ ⁻は生成されない。

また、電源消費電力３０Ｗでプラズマ処理を行った参考例１及び２については、電源消費電力３００Ｗでプラズマ処理を行った実施例１及び２と比べて、格段にＮＯ_３ ⁻濃度が低くなっていることがわかる。次に、参考例１と参考例２を比べた場合、即ち空間１１１が供給装置１０５から供給した空気１１７で満たされた状態と供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たされた状態を比較する。空間１１１を供給装置１０５から供給した空気１１７で満たした状態（参考例１）の方が、供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たした状態（参考例２）よりＮＯ_３ ⁻濃度が高くなっていることがわかる。このことから、電源消費電力が３０Ｗの場合においても、空間１１１が供給装置１０５から供給した空気１１７で満たされた状態では、空気１１７中に含まれるＮ_２が、プラズマが発生する箇所（プラズマ発生場）において活性化されて窒素化合物を生成する工程に、プラズマのエネルギーが優先的に消費されることがわかる。

次に、実施例１及び２のプラズマ処理液の分解速度について、ＣＨ_３ＣＯＯＨを分解する場合を例として説明する。
図７は、実施例１及び２におけるプラズマ処理液中に含まれるＣＨ_３ＣＯＯ⁻濃度の時間依存性を示す。図７に示すように、実施例１と実施例２を比較すると、空間１１１を供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たした状態の実施例２の方が、ＣＨ_３ＣＯＯ⁻濃度が低くなっていることがわかる。また、図７から実施例２のＣＨ_３ＣＯＯＨの分解速度は、１．３×１０^−９ｇ／ｍｉｎ以上であるのに対し、実施例１のＣＨ_３ＣＯＯＨの分解速度は、１．３×１０^−９ｇ／ｍｉｎ以下であることがわかる。これは、実施例２では、実施例１に比べてプラズマが発生する箇所（プラズマ発生場）においてＮ_２が少ないため、プラズマのエネルギーが窒素化合物を生成する工程に消費されず、プラズマのエネルギーがＣＨ_３ＣＯＯＨの分解反応に効率良く消費されるからである。

以上のように、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間に形成される空間１１１を供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たした状態とすることで、空間１１１から空気１１７を除去できる。これにより、空間１１１に空気１１７がある場合と比べて、プラズマ１１５により生成される窒素化合物が少なくなるように制御できる。その結果、プラズマ１１５のエネルギーが窒素化合物を生成する工程に消費されず、効率的に被処理液１１０中の物質を分解する反応に消費される。

供給装置１０５によって供給する流体をＨｅとした場合について説明する。供給装置１０５によって第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間に形成される空間１１１をＨｅで満たした状態にして液体処理を行うと、プラズマ１１５によりＨ_２Ｏ_２が生成されることがわかった。また、空間１１１をＨｅで満たした場合では、プラズマ処理液中のＨ_２Ｏ_２の生成速度は、空間１１１を供給装置１０５から供給した空気１１７で満たした場合に比べて、約７．５倍になった。このように、供給する流体をＨｅとすることで、Ｈ_２Ｏ_２の生成速度を速くすることができるため、例えば漂白や殺菌を行うのに有益である。

また、供給装置１０５によって供給する流体をＯ_２とした場合について説明する。供給装置１０５によって空間１１１をＯ_２で満たした状態にして液体処理を行うと、プラズマ１１５によりＨ_２Ｏ_２が生成されることがわかった。また、空間１１１をＯ_２で満たした場合、プラズマ処理液中のＨ_２Ｏ_２の生成速度は、空間１１１を供給装置１０５から供給した空気１１７で満たした場合に比べて、約９．２倍になった。このように、供給する流体をＯ_２とすることで、Ｈ_２Ｏ_２の生成速度を速くすることができるため、例えば漂白や殺菌を行うのに有益である。

さらに、供給装置１０５によって空間１１１を水道水で満たした状態にして液体処理を行うと、プラズマ１１５によりＨ_２Ｏ_２が生成される。

以上のように、供給装置１０５によって供給する流体を任意の液体又は気体とすることによって、Ｈ_２Ｏ_２等の生成物の生成速度を制御することもできる。

［効果（ＯＨラジカル発生）］
次に、実施例２において液体処理中のＯＨラジカル生成速度について説明する。
実施例２で処理された液体中には、ＯＨラジカルが発生している。実施例２のプラズマ処理液中のＯＨラジカル濃度を、電子スピン共鳴装置（日本電子株式会社、ＪＥＳ−ＦＡ３００）を用いてＥＳＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法によって測定した。ＯＨラジカルをＥＳＲ法によって測定するためには、ＯＨラジカルをＤＭＰＯと呼ばれるスピントラップ剤と結合させる必要がある。今回の測定では、ＤＭＰＯ（５．５−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−１−ｐｙｒｒｏｌｉｎｅ Ｎ−ｏｘｉｄｅ、同仁科学研究所製）を用いた。

実施例２では、パルス電圧を印加してプラズマ１１５が発生し始めてからのＯＨラジカルの時間依存性を測定した。その結果、プラズマ処理（液体処理）中のＯＨラジカル生成速度が１×１０^−８ｍｏｌ／（ｍｉｎ・Ｗ）以上であることがわかった。また、パルス電源を切ってプラズマ１０７が発生しなくなってからの時間依存性を測定した。その結果、ＯＨラジカルの寿命は５分以上あり、１０分程度はあることがわかった。

このように、実施の形態１に係る液体処理装置１００によって液体処理されたプラズマ処理液では、通電（放電）停止後もＯＨラジカルが存在し続けることができる。その結果、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００の通電停止後も被分解物を効率良く分解することができる。

また、上記のように、処理すべき液体（被処理液）１１０中で発生したプラズマ（以下、液中プラズマ）によって処理された液体であって、ＮＯ_３ ⁻生成速度が８×１０^−５ｇ／（ｍｉｎ・Ｗ）以下、かつＯＨラジカル生成速度が１×１０^−８ｍｏｌ／（ｍｉｎ・Ｗ）以上であれば、通電（放電）停止後もＯＨラジカルが存在し続けることができる。その結果、効率的に被処理液１１０中の物質を分解することができる。

以上のように、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００によれば、従来の装置と比べて、効率良くプラズマ１１５を生成することができるとともに、長寿命のＯＨラジカルを生成できるため、短時間で被処理液１１０の処理をすることができる。また、実施の形態１に係る液体処理装置１００は、被処理液１１０を処理する前に、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間の空間１１１にプラズマ１１５により生成される生成物を制御する流体を供給できる構成を有している。この構成により、実施の形態１に係る液体処理装置１００は、液体処理前に空間１１１を供給装置１０５から供給した流体で満たした状態にして、プラズマ１１５により被処理液１１０中の物質に応じた生成物を生成することができる。即ち、実施の形態１に係る液体処理装置１００では、供給装置１０５によって供給する流体によって、プラズマ１１５により生成される生成物を制御することができる。実施の形態１に係る液体処理装置１００は、その生成物によって効率良くかつ短時間で被処理液１１０を処理することができる。

実施の形態１における供給装置１０５から供給する流体を被処理液１１０とした場合、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間に形成される空間１１１が供給装置１０５から供給した被処理液１１０で満たされる。即ち、液体処理の前に空間１１１内の空気が除去された状態とすることができる。その結果、空間１１１内を空気１１７で満たした場合と比べて、プラズマ１１５により生成される窒素化合物の量を少なくすることができる。即ち、供給装置１０５から供給する流体として被処理液１１０を用いた場合、プラズマ１１５によって生成される窒素化合物の量を制御することができる。

実施の形態１における供給装置１０５から供給する流体を気体にした場合、例えば、Ｈｅ、Ｏ_２にした場合、プラズマ１１５によってＨ_２Ｏ_２が生成される。Ｈ_２Ｏ_２は、例えば漂白又は殺菌を行うのに有益である。このように、供給装置１０５から供給する気体を被処理液１１０に応じて任意の気体とすることにより、プラズマ１１５により生成される生成物を制御することができる。その結果、効率良くかつ短時間で被処理液１１０中の物質を分解することができる。

実施の形態１に係る液体処理装置１００は、第１の金属電極１０１を保持し、絶縁体１０３の端部に保持ブロック１１３を有している。さらに、第１の金属電極１０１と保持ブロック１１３の接続部は、シール構造、例えば、ネジ止め構造を有しているのがよい。このような構成により、第１の金属電極１０１と保持ブロック１１３の接続部において、流体が外部に漏れるのを防ぐことができる。また、絶縁体１０３の開口部１１２のみから気体が放出されるようになり、確実に開口部１１２に存在する気体内でプラズマ１１５を発生させることができる。

実施の形態１における流路１１４は、保持ブロック１１３又は第１の金属電極１０１の内部に設けている。この構成により、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間の空間１１１に流路１１４を介して供給装置１０５から流体を容易に供給することができる。また、保持ブロック１１３は、加工が容易な材料で形成することができるため、流路１１４を設けるための加工コストを抑えることができる。

実施の形態１における絶縁体１０３の開口部１１２の開口方向を絶縁体１０３の側面に対して垂直上向方向とすることで、開口部１１２付近で気泡１１６の泡詰まりを防止することができる。さらに、開口部１１２は、絶縁体１０３に複数設けることもできる。その結果、開口部１１２から効率良くプラズマ１１５を発生させることができる。

実施の形態１に係る液体処理装置１００によれば、第１の槽１０６と第２の槽１０７を循環ポンプ１０８と配管１０９で接続することで、大きな容量の被処理液１１０を処理できる。また、第２の槽１０７を接地することで、感電を防止することができる。

実施の形態１における第２の槽１０７を、水浄化装置、空調機、加湿器、洗濯機、電気剃刀洗浄器、食器洗浄器、便器又は水耕栽培用水・養液循環装置等に用いることで、様々な電気製品などに使用することができる。また、実施の形態１の液体処理装置１００を備える、洗浄または浄化機能付システムを実現することもできる。

なお、実施の形態１に係る液体処理装置１００は、任意の実施の形態で実施し得るものである。例えば、液体処理方法がある。この液体処理方法によれば、効率良くプラズマ１１５を発生させることができるとともに長寿命のＯＨラジカルを生成できるため、短時間で被処理液１１０の処理をすることができる。さらに、この液体処理方法によれば、供給装置１０５から空間１１１に供給する流体を被処理液１１０に応じて任意の液体又は気体にすることで、プラズマ１１５により生成される生成物を制御することができる。例えば、プラズマ１１５により生成される窒素化合物の量を制御できる。窒素化合物を少なくしたい場合は、供給装置１０５から供給する流体を被処理液１１０とし、窒素化合物を多く生成したい場合は、供給装置１０５から供給する流体を空気１１７とすることもできる。また、Ｈ_２Ｏ_２を生成したい場合は、供給装置１０５から供給する流体としてＨｅ、Ｏ_２を用いることができる。このように、実施の形態１に係る液体処理方法は、被処理液１１０に応じてプラズマ１１５により生成される生成物を制御できるため、短時間で被処理液１１０を処理することができる。

実施の形態１に係る液体処理装置１００及び液体処理方法によって処理された液体（プラズマ処理液）は、通電（放電）停止後においても長寿命のＯＨラジカルが存在し続ける。その結果、効率良くかつ短時間で被処理液１１０を処理することができる。

また、実施の形態１に係る液体処理装置１００によって処理された液体、即ち液体の中で発生したプラズマ（液中プラズマ）によって処理された液体は、通電（放電）停止後においても長寿命のＯＨラジカルが存在し続ける。その結果、効率良くかつ短時間で被処理液１１０を処理することができる。

本開示に係る液体処理装置、及びプラズマ処理液は、プラズマを効率良く発生させながら、プラズマにより生成される生成物の種類を制御することができ、短時間で被処理液の処理をすることが可能であるため、汚水処理などの水浄化装置などとして有用である。

１００ 液体処理装置
１０１ 第１の金属電極
１０２ 第２の金属電極
１０３ 絶縁体
１０４ 電源
１０５ 供給装置
１０６ 第１の槽
１０７ 第２の槽
１０８ 循環ポンプ
１０９ 配管
１１０ 被処理液
１１１ 空間
１１２ 開口部
１１３ 保持ブロック
１１４ 流路
１１５ プラズマ
１１６ 気泡
１１７ 空気

Claims (18)

1. 第１の電極と、
   被処理液中に配置される第２の電極と、
   空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記被処理液に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
   前記絶縁体の前記開口部近傍でプラズマが発生するように、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電源と、
   前記電源が電圧を印加する前に、液体を前記空間に供給する供給装置と、
   を備えた、液体処理装置。
2. 前記供給装置が前記液体を前記空間に供給し、前記空間を液体で満たした状態を形成した後、
   前記電源が前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記空間内の前記液体を気化して気体を発生させ、前記絶縁体の前記開口部から前記被処理液中に前記気体が放出されるときに放電することにより、前記プラズマを発生させる、請求項１に記載の液体処理装置。
3. 第１の電極と、
   被処理液中に配置される第２の電極と、
   空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記被処理液に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
   前記絶縁体の前記開口部近傍でプラズマが発生するように、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電源と、
   前記電源が電圧を印加する前に、気体を前記空間に供給する供給装置と、
   を備え、
   前記供給装置が前記気体を前記空間に供給して、前記空間を気体で満たした状態を形成した後、
   前記電源が前記第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によって、前記絶縁体の前記開口部から前記被処理液中に前記気体が放出されるときに放電することにより、前記プラズマを発生させる、液体処理装置。
4. 前記第１の電極を保持し、前記絶縁体と接続される保持ブロックをさらに備え、
   前記保持ブロックは、前記第１の電極をシールする構造を有している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体処理装置。
5. 前記保持ブロックは、前記第１の電極と前記絶縁体との間に形成された前記空間と前記供給装置を接続する流路を備えた、請求項４に記載の液体処理装置。
6. 前記第１の電極は、前記第１の電極と前記絶縁体との間に形成された前記空間と前記供給装置を接続する流路を内部に備えた、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体処理装置。
7. 前記絶縁体の前記開口部は、開口方向が前記絶縁体の側面に対して垂直上方向となるように設けた、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体処理装置。
8. 前記絶縁体の前記開口部は、前記絶縁体に複数設けた、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体処理装置。
9. 前記被処理液が溜められる第１の槽をさらに備えた、請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体処理装置。
10. 前記第１の槽と、循環ポンプ及び配管で接続する、第２の槽をさらに備えた、請求項９に記載の液体処理装置。
11. 前記第２の槽は、接地されている、請求項１０に記載の液体処理装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の液体処理装置を備える、洗浄または浄化機能付システム。
13. 第１の電極と、前記第１の電極を囲むように設けられ、被処理液に接するように開口部を備える絶縁体との間で形成される空間に液体を供給した後、
    前記第１の電極と、前記被処理液中に配置される第２の電極との間に電圧を印加して前記絶縁体の開口部でプラズマを発生させる、液体処理方法。
14. 前記空間に前記液体を供給して、前記空間を液体で満たした状態を形成した後、
    前記第１の電極と、前記被処理液中に配置される第２の電極との間に電圧を印加して前記空間内の前記液体を気化させて気体を生成し、前記気体が前記絶縁体に設けた開口部から被処理液中に放出されるときに前記気体内で放電することにより、前記気体内に前記プラズマを発生させる、請求項１３に記載の液体処理方法。
15. 第１の電極と、前記第１の電極を囲むように設けられ被処理液に接するように開口部を備える絶縁体との間で形成される空間に気体を供給して、前記空間を気体で満たした状態を形成した後、
    前記第１の電極と、前記被処理液中に配置される第２の電極との間に電圧を印加することによって、前記気体が前記絶縁体に設けた開口部から被処理液中に放出されるときに前記気体内で放電することにより、前記気体内にプラズマを発生させる、液体処理方法。
16. 第１の電極と、
    被処理液中に配置される第２の電極と、
    空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、被処理液に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
    前記絶縁体の前記開口部近傍でプラズマが発生するように、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電源と、
    前記電源が電圧を印加する前に、気体を前記空間に供給する供給装置と、
    を備えた液体処理装置によって処理された液体であって、
    ＮＯ_３ ⁻生成速度が８×１０^−５ｇ／（ｍｉｎ・Ｗ）以下、かつＯＨラジカル生成速度が１×１０^−８ｍｏｌ／（ｍｉｎ・Ｗ）以上で処理された、プラズマ処理液。
17. 液中プラズマによって処理された液体であって、
    ＮＯ_３ ⁻生成速度が８×１０^−５ｇ／（ｍｉｎ・Ｗ）以下、かつＯＨラジカル生成速度が１×１０^−８ｍｏｌ／（ｍｉｎ・Ｗ）以上で処理された、プラズマ処理液。
18. 前記プラズマ処理液は、ＣＨ_３ＣＯＯＨの分解速度が１．３×１０^−９ｇ／（ｍｉｎ・Ｗ）以上である、請求項１６又は１７に記載のプラズマ処理液。

Images