WO2012108235A1 - プラズマ発生装置、当該プラズマ発生装置を用いた洗浄浄化装置および小型電器機器 - Google Patents

プラズマ発生装置、当該プラズマ発生装置を用いた洗浄浄化装置および小型電器機器 Download PDF

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WO2012108235A1
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gas
liquid
electrode
storage unit
plasma generator
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PCT/JP2012/050890
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斎藤 亮彦
渉 実松
憲二 成田
昌治 町
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パナソニック株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32018Glow discharge
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/2406Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B13/00Accessories or details of general applicability for machines or apparatus for cleaning

Definitions

  • the present invention relates to a plasma generation device, a cleaning and purification device using the plasma generation device, and a small-sized appliance.
  • this invention aims at obtaining the plasma generator which can improve safety
  • a liquid storage unit for storing a liquid containing water, a gas storage unit for storing a gas, and a gas passage for guiding the gas in the gas storage unit to the liquid storage unit are formed.
  • a second electrode disposed so as to contact the liquid in the liquid storage unit, and oxygen in a mode in which the gas of the gas storage unit is pressure-fed to the liquid storage unit through the gas passage;
  • a predetermined voltage is applied between the first electrode and the second electrode in a state where the gas supply unit for supplying a gas to the gas storage unit, and the second electrode is grounded, and the first electrode and the first electrode are By introducing a discharge between the two electrodes, the gas is introduced into the gas storage unit And summarized in that it includes a plasma power supply unit for plasma gas that, the.
  • a plurality of the gas passages are formed in the partition wall.
  • the first electrode is disposed so as to be approximately equidistant to the plurality of gas passages.
  • a fourth feature of the present invention is summarized as the first electrode is a single structure.
  • the first electrode which is the one structural body, is closely disposed on the gas containing portion side of the partition wall.
  • the first electrode is disposed on the central axis of the gas passage so as to face the gas passage.
  • a seventh feature of the present invention is a cleaning and purifying apparatus provided with the above-mentioned plasma generating apparatus.
  • An eighth feature of the present invention is summarized as a small-sized appliance including the plasma generator.
  • the gist of the ninth feature of the present invention is a small-sized electric appliance provided with the cleaning and purifying apparatus.
  • a predetermined voltage is applied between the first electrode and the second electrode in a state where the second electrode is grounded. Therefore, even if the user or the like accidentally touches the liquid or the second electrode, the user or the like can be prevented from receiving an electric shock. That is, according to the plasma generator concerning this invention, safety can be raised more.
  • the cleaning and purifying apparatus and the small-sized appliance can be obtained which can further improve the safety.
  • FIG. 1 It is a figure including a partial section showing typically the composition of the plasma generation device concerning the 2nd modification of a 1st embodiment of the present invention. It is a figure including the partial cross section which shows typically the structure of the plasma generator concerning the 3rd modification of 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows typically the arrangement
  • FIG. 1 It is a figure including the partial cross section which shows typically the structure of the plasma generator concerning the 6th modification of 1st Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the specific example of the small sized electric equipment provided with the plasma generator concerning 2nd Embodiment of this invention. It is a sectional side view of the small sized electric equipment shown in FIG. It is a figure including the partial section which shows the plasma generator concerning a 2nd embodiment of the present invention typically. It is AA sectional drawing of FIG. It is a figure including a partial section showing typically the composition of the cleaning purification device concerning a 3rd embodiment of the present invention. It is a sectional side view which shows the small sized electric equipment concerning 4th Embodiment of this invention.
  • the plasma generator 1 includes a substantially cylindrical case member 2.
  • the shape of the case member is not limited to the cylindrical shape, and may be, for example, a rectangular cylindrical shape.
  • a ceramic member 3 is disposed inside the case member 2, and the internal space of the case member 2 is vertically divided by the ceramic member 3.
  • the upper region of the ceramic member 3 in the internal space of the case member 2 is the liquid storage portion 4 for storing the liquid containing water (see FIGS. 3 and 4), and the lower side.
  • the region is a gas storage unit 5 for storing gas.
  • the ceramic member 3 corresponds to a partition that separates the liquid storage portion 4 and the gas storage portion 5.
  • a gas introduction port 9 is provided at the lower part of the side wall 2b of the case member 2 for communicating the gas storage portion 5 with the outside, and a pipe (gas introduction path) 10 is inserted through the gas introduction port 9 ing.
  • the gas storage unit 5 and the gas supply unit 11 are connected via the pipe 10.
  • a gas containing at least oxygen (O 2) is supplied from the gas supply unit 11 into the gas storage unit 5.
  • a gas passage 3 a is formed in the ceramic member 3, and the gas or the like introduced into the gas storage unit 5 from the gas supply unit 11 is sent out into the liquid storage unit 4 through the gas passage 3 a.
  • the gas supply unit 11 supplies the gas containing at least oxygen to the gas storage unit 5 in a mode in which the gas of the gas storage unit 5 is pressure-fed to the liquid storage unit 4 via the gas passage 3a.
  • the hole diameter of the gas passage 3a is about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, so that the liquid 17 contained in the liquid container 4 does not leak from the gas passage 3a into the gas container 5. ing.
  • the plasma generation device 1 is separated from the first electrode 12 disposed in the gas storage unit 5 and the first electrode 12, and at least a portion on the side to be paired with the first electrode 12 (first electrode 12 And a second electrode 13 disposed to come into contact with the liquid 17 in the liquid storage unit 4).
  • the substantially spherical first electrode 12 and the substantially spherical second electrode 13 are respectively disposed in the gas storage unit 5 and the liquid storage unit 4.
  • the substantially spherical first electrode 12 is disposed in the vicinity of the gas passage 3 a in the gas containing portion 5 of the ceramic member 3 as shown in FIG. 1.
  • the surface of the first electrode 12 is covered with a dielectric (not shown).
  • the second electrode 13 is in contact with the liquid 17 in the liquid storage portion 4 so that at least a portion on the side to be paired with the first electrode 12 (surface that causes a discharge to occur between the first electrode 12 and the surface).
  • the second electrode 13 is disposed at an end of the liquid storage unit 4 on the side of the case member 2.
  • the first electrode 12 is disposed in the gas storage unit 5 so that the first electrode 12 does not contact the liquid 17 introduced into the liquid storage unit 4.
  • the first electrode 12 and the second electrode 13 are electrically connected to the plasma power supply unit 15 (see FIG. 1) through the lead wires 14, respectively.
  • the first electrode 12 and the second electrode 13 A predetermined voltage is applied in the meantime.
  • a predetermined voltage is applied between the first electrode 12 and the second electrode 13 in a state where the second electrode 13 is grounded.
  • a gas containing oxygen is supplied to the gas storage unit 5 in a mode in which the gas of the gas storage unit 5 is pressure-fed to the liquid storage unit 4 through the gas passage 3a (a step of supplying the gas).
  • a gas containing oxygen based on air (flow rate of about 0.01 L / min to 1.0 L / min (10 cc / min to 1000 cc / min)) 11 is fed to the gas storage unit 5 through the pipe 10.
  • the pressure for feeding the gas is about 0.0098 MPa to 0.49 MPa (0.1 kgf / cm 2 to 5 kgf / cm 2).
  • the gas supply unit 11 has a function of supplying a gas (air) in the atmosphere.
  • the gas supply flow rate is controlled by a flow rate control unit (not shown) provided in the gas supply unit 11.
  • the gas supply unit 11 has a function capable of supplying not only gases in the atmosphere but also other types of gases (for example, gases having different oxygen concentrations), and an air type control unit is provided.
  • gases for example, gases having different oxygen concentrations
  • an air type control unit is provided.
  • One or more kinds of gases may be selectively supplied.
  • the pressure of the gas storage unit 5 is approximately 0.11 MPa to 0.59 MPa (1.1 kgf / cm2 to 6 kgf / cm2) because the pressure of the gas storage unit 5 is approximately atmospheric pressure. And become positive pressure. As described above, by setting the gas storage unit 5 to a positive pressure, a flow of gas from the gas storage unit 5 to the liquid storage unit 4 via the gas passage 3 a is formed. The positive pressure of the gas storage unit 5 also suppresses leakage of the liquid 17 stored in the liquid storage unit 4 from the gas passage 3 a into the gas storage unit 5.
  • a predetermined voltage is applied between the first electrode 12 and the second electrode 13 by the plasma power supply unit 15.
  • the voltage to be applied is preferably a voltage (power: about 10 W to about 100 W) that enables glow discharge under atmospheric pressure.
  • a plasma is generated by generating a potential difference in the gas in the bubble 16 (the gas in the vicinity of the gas-liquid interface in the liquid 17 of the liquid storage unit 4).
  • a potential difference in the vicinity of the gas-liquid interface where the hydroxyl radical is likely to be generated near the open end 3c of the gas passage 3a facing the liquid 17
  • more ozone, hydroxy radical, etc. can be generated become.
  • the bubbles 16 in the vicinity of the open end 3c of the gas passage 3a facing the liquid 17 not only the bubbles 16 in the vicinity of the open end 3c of the gas passage 3a facing the liquid 17 but also the bubbles 16 delivered to the liquid storage unit 4 can generate ozone, hydroxy radicals and the like.
  • the ozone, the hydroxy radical and the like generated in this manner are sent to the liquid storage unit 4 along with the flow of the gas described above.
  • the bubbles 16 containing hydroxy radicals and the like are sheared from the ceramic member (partition wall) 3 and released into the liquid 17 by the flow of the liquid 17 in the liquid container 4 (bubble releasing step) .
  • the flow of the liquid 17 (see the arrow 18 in FIGS. 3 and 4) is generated by the introduction of the liquid 17. As shown in FIG. 4, when the liquid 17 flowing in the direction of the arrow 18 hits the growing bubble 16, the flow of the liquid 17 acts on the bubble 16 as a shear force, and the bubble 16 is released from the open end 3c into the liquid 17.
  • the bubbles 16 released into the liquid 17 are fine bubbles, they are diffused to the corners of the liquid 17 without being immediately released into the atmosphere. Then, a part of the diffused fine bubbles 16 is easily dissolved in the liquid 17. At this time, the ozone contained in the bubble 16 dissolves in the liquid 17, so that the ozone concentration of the liquid is rapidly increased.
  • Such ozone and hydroxy radicals which contribute to the decomposition of organic substances and the like are not persistent such as chlorine and disappear with time, so they are also environmentally friendly substances.
  • the first electrode 12 is disposed in the gas storage unit 5, and the second electrode 13 is at least paired with the first electrode 12. (The surface that generates a discharge with the surface of the first electrode 12) is disposed in contact with the liquid in the liquid storage unit 4.
  • the discharge can be generated between the first electrode 12 and the second electrode 13 without being greatly affected by the electric resistance of the liquid 17, the gas can be converted into plasma more reliably. It becomes possible to produce ozone, radicals, etc. in large quantities more stably.
  • a predetermined voltage is applied between the first electrode 12 and the second electrode 13 in a state where the second electrode 13 is grounded. Therefore, even if the user or the like accidentally touches the liquid or the second electrode, the user or the like can be prevented from receiving an electric shock.
  • the safety can be further enhanced.
  • the liquid 17 is introduced into the liquid storage unit 4, and the first electrode 12 that generates plasma in the gas storage unit 5 defined by the ceramic member 3 is disposed. Therefore, the first electrode 12 does not contact the liquid 17 at all, and is not affected by the electric resistance of the liquid 17. Thereby, a discharge can be stably generated between the first electrode 12 and the second electrode 13, and the gas containing oxygen introduced into the gas storage unit 5 is surely plasmified, and water and oxygen are generated. Thus, ozone or hydroxy radicals can be stably generated.
  • the gas containing portion 5 is made positive pressure by introducing the gas containing oxygen into the gas containing portion 5, and the gas from the gas containing portion 5 to the liquid containing portion 4 via the gas passage 3 a Forming a flow. Then, ozone, hydroxy radicals and the like are generated in the bubbles 16 growing at the open end 3 c facing the liquid 17 of the gas passage 3 a in accordance with the flow of the gas.
  • ozone, a hydroxy radical, and the like are generated in the gas in the bubble 16 (the gas near the gas-liquid interface in the liquid 17 of the liquid storage unit 4). Then, a gas containing ozone, a hydroxy radical or the like is diffused into the liquid 17 as fine bubbles 16. As a result, after ozone and various radicals are generated, the ozone and various radicals can be efficiently sent into the liquid 17 in a very short time before these disappear.
  • the fine bubbles 16 containing ozone and various radicals diffuse into the liquid 17, whereby the ozone concentration of the liquid 17 is increased, and the bubbles 16 are adsorbed to the organic substance or the like contained in the liquid 17.
  • organic matter, bacteria and the like can be efficiently decomposed by ozone dissolved in the liquid 17 and various radicals contained in the adsorbed bubbles 16.
  • the plasma power supply unit 15 includes a voltage control unit that controls the voltage applied between the first electrode 12 and the second electrode 13, the liquid 17 may be interposed between the first electrode 12 and the second electrode 13. Therefore, the discharge can be stably generated regardless of the fluctuation of the electric resistance of the
  • the gas supply unit 11 includes an air type control unit that controls the type of gas, it is possible to adjust the generation amount of ozone, hydroxy radical, and the like.
  • the gas supply unit 11 has a function of supplying air in the atmosphere, the gas can be more easily supplied.
  • the plasma generator 1A according to the present modification basically has the same configuration as the plasma generator 1 according to the first embodiment. That is, the plasma generating apparatus 1A includes the case member 2, and the space of the case member 2 is vertically divided by the ceramic member (partition wall portion) 3 disposed inside the case member 2.
  • the upper region of the ceramic member 3 in the internal space of the case member 2 is a liquid storage portion 4 for storing the liquid 17 containing water, and the lower region is a gas storage portion 5 for storing gas. It has become.
  • the point that the plasma generation device 1A according to the present modification is mainly different from the plasma generation device 1 of the first embodiment is that a plurality of gas passages 3a are formed in the partition 3 as shown in FIG. It is.
  • FIG. 5 shows that three gas passages 3a are formed in the partition wall 3, two or four or more gas passages 3a may be provided.
  • the plasma generator 1B according to this modification basically has the same configuration as the plasma generator 1 according to the first embodiment. That is, the plasma generating apparatus 1B includes the case member 2, and the space of the case member 2 is vertically divided by the ceramic member (partition wall portion) 3 disposed inside the case member 2.
  • the upper region of the ceramic member 3 in the internal space of the case member 2 is a liquid storage portion 4 for storing the liquid 17 containing water, and the lower region is a gas storage portion 5 for storing gas. It has become.
  • the difference of the plasma generator 1B according to the present modification from the plasma generator 1 of the first embodiment is that, as shown in FIG. 6, a plurality of gas passages 3a are formed in the partition 3 (this modification In this case, three) are formed, and one or more first electrodes (three in this modification) 12 are disposed.
  • the three first electrodes 12 are arranged such that the distances D to the opening end of the gas passage 3a on the gas storage unit 5 side are substantially the same.
  • a plurality of gas passages 3a are formed in the partition wall 3, and one or more of the first electrodes 12 are disposed such that the distances D to the respective gas passages 3a are substantially the same. Therefore, voltages can be applied to a plurality of bubbles at a plurality of locations. That is, discharge can be generated in the vicinity of the open end 3c facing the liquid 17 of each gas passage 3a. As a result, the amount of plasma generation can be increased, and ozone, radicals, etc. can be generated in large quantities. Note that arranging the first electrode 12 so that the distances D to the respective gas passages 3a are substantially the same prevents the occurrence of discharge from being biased to any of the plurality of gas passages 3a. Can.
  • the plasma generator 1C according to the present modification basically has the same configuration as the plasma generator 1 according to the first embodiment. That is, the plasma generating apparatus 1C includes the case member 2, and the space of the case member 2 is vertically divided by the ceramic member (partition wall portion) 3 disposed inside the case member 2.
  • the upper region of the ceramic member 3 in the internal space of the case member 2 is a liquid storage portion 4 for storing the liquid 17 containing water, and the lower region is a gas storage portion 5 for storing gas. It has become.
  • the point that the plasma generating apparatus 1C according to the present modification is mainly different from the plasma generating apparatus 1 according to the first embodiment described above is that as shown in FIG. In this case, the three electrodes are formed, and the first electrode 12 which is one structural body is disposed.
  • the first electrode 12 is formed as a substantially plate-like one structure, and the surface of the first electrode 12 faces the opening end of the gas passage 3a on the gas containing portion 5 side. It is arrange
  • the manufacture becomes easy and the cost can be reduced.
  • the plasma generator 1D according to the present modification has basically the same configuration as the plasma generator 1 according to the first embodiment. That is, the plasma generation device 1D includes the case member 2, and the space of the case member 2 is vertically divided by the ceramic member (partition wall portion) 3 disposed inside the case member 2.
  • the upper region of the ceramic member 3 in the internal space of the case member 2 is a liquid storage portion 4 for storing the liquid 17 containing water, and the lower region is a gas storage portion 5 for storing gas. It has become.
  • the difference of the plasma generator 1D according to the present modification from the plasma generator 1 of the first embodiment is that, as shown in FIG. 8, a plurality of gas passages 3a are formed in the partition 3 (this modification In this case, the three electrodes are formed, and the first electrode 12 which is one structural body is disposed.
  • a spherical first electrode 12 which is a single structural body is disposed substantially at the center of the partition 3 having at least a part of a substantially spherical shell shape.
  • the distance D from the first electrode 12 to the opening end on the gas containing portion 5 side of the gas passage 3a is substantially the same. It is supposed to be Even when the rod-like or spherical first electrode 12 is disposed along the central axis of the cylindrical partition 3, the distance from the first electrode 12 to the opening end of the gas passage 3 a on the gas containing portion 5 side The distance D can be made substantially the same.
  • the above-described modification can also provide the same operation and effect as the third modification.
  • the plasma generator 1E according to the present modification basically has the same configuration as the plasma generator 1 according to the first embodiment. That is, the plasma generating apparatus 1E includes the case member 2, and the space of the case member 2 is vertically divided by the ceramic member (partition wall portion) 3 disposed inside the case member 2.
  • the upper region of the ceramic member 3 in the internal space of the case member 2 is a liquid storage portion 4 for storing the liquid 17 containing water, and the lower region is a gas storage portion 5 for storing gas. It has become.
  • the main difference between the plasma generator 1E according to the present modification and the plasma generator 1 of the first embodiment is that, as shown in FIGS. 9 and 10, the first electrode 12 which is one structural body. Is closely arranged on the gas containing portion 5 side of the partition 3.
  • the electrode is plated on the side of the partition wall 3 on the gas containing portion 5 side, and then a deep counterbore hole is formed concentrically with the gas passage 3a at a portion corresponding to the gas passage 3a.
  • a deep counterbore hole is formed concentrically with the gas passage 3a at a portion corresponding to the gas passage 3a.
  • gas passage 3a and the deep counterbore in a substantially truncated cone shape (taper shape).
  • the 1st electrode 12 which is one structure body is provided by formation of plating and a deep counterbore, the 1st electrode 12 can be manufactured easily.
  • the plasma generator 1F according to the present modification basically has the same configuration as the plasma generator 1 according to the first embodiment. That is, the plasma generating apparatus 1F includes the case member 2, and the space of the case member 2 is divided up and down by the ceramic member (partition wall portion) 3 disposed inside the case member 2.
  • the upper region of the ceramic member 3 in the internal space of the case member 2 is a liquid storage portion 4 for storing the liquid 17 containing water, and the lower region is a gas storage portion 5 for storing gas. It has become.
  • the main difference between the plasma generator 1E according to the present modification and the plasma generator 1 of the first embodiment is that, as shown in FIG. 11, the first electrode 12 is on the central axis of the gas passage 3a. And the gas passage 3a.
  • the 1st electrode 12 and the gas passage 3a show one thing in FIG. 11, the 1st electrode 12 and the gas passage 3a may have more than one.
  • the first electrode 12 is disposed on the central axis of the gas passage 3a so as to face the gas passage 3a, it is possible to generate plasma in the shortest path. As a result, unnecessary electrodes can be reduced and cost can be reduced. In addition, by generating plasma in the shortest path, the distance from the first electrode 12 to the gas-liquid interface can be shortened, so that the voltage value (potential difference between the first and second electrodes) can be reduced. Can be reduced, and power saving of the device can be achieved.
  • a cleaning and purifying apparatus 40 as a small-sized appliance shown in FIGS. 12 to 15 is for cleaning the head portion (target to be cleaned) 51 of an electric razor 50 which is a kind of hair removing device.
  • the cleaning and purifying apparatus 40 has a housing 41 having an opening 41a for inserting the electric razor 50 with the head 51 facing downward, and the head 51 inserted through the opening 41a. And a receiving tray 42.
  • the cleaning and purifying apparatus 40 further includes a tank 43 for storing liquid, an overflow portion 44 communicated with the receiving tray 42, and a pump 45 for circulating and supplying the liquid in the tank 43 to the liquid inlet 7. Furthermore, a cartridge 46 having a filter 46a for filtering the liquid, an on-off valve 47 for controlling the airtight state in the tank 43, and a circulation path for circulating the liquid are provided.
  • the circulation path includes a pipe (liquid introduction path) 21 for introducing the liquid stored in the tank 43 into the pan 42, a path 23 (discharge path) for guiding the liquid discharged from the pan 42 to the cartridge 46, and an overflow portion 44. And a path 25 for guiding the liquid discharged from the cartridge 46 to the pump 45, and a path 26 for guiding the liquid delivered from the pump 45 to the tank 43. There is. In addition, an open / close valve 47 is connected to the tank 43 via an airtight path 27. Each component will be described below.
  • the housing 41 has a stand portion 41b at its rear portion to be in contact with the grip portion 52 of the electric razor 50, and holds the electric razor 50 inserted from the opening 41a together with the receiving tray 42.
  • a contact member 41c for detecting that the electric razor 50 is attached to the cleaning and purifying apparatus 40 is provided on the front surface of the stand portion 41b.
  • the contact member 41c detects the attachment of the electric shaver 50 by contact with the terminal 52a provided on the rear surface of the grip 52.
  • Various control signals and drive powers are sent to the electric shaver 50 along with such detection function. Has a function to output
  • a fan 48 for drying the head portion 51 after cleaning is accommodated.
  • a ventilation window 41d for the fan 48 On the front surface of the housing 41, a ventilation window 41d for the fan 48, an operation button 41e for performing a cleaning operation, a lamp 41f for displaying an operation state, and the like are provided.
  • the rear surface side of the housing 41 is a mounting portion for mounting the tank 43, and has connection ports 41g, 41h, 41i connected to the ports 43a, 43b, 43c of the tank 43.
  • the connection port 41 g is connected to the pipe (liquid introduction path) 21, the connection port 41 h is connected to the path 26, and the connection port 41 i is connected to the airtight path 27.
  • the receiving tray 42 has a concave shape along the shape of the head portion 51, and a through hole 42b is formed in the bottom wall portion. And the plasma generator 1 is provided in the back side of a bottom wall part so that the liquid storage part 4 may connect with the interior space of the receiving tray 42 through the said through-hole 42b.
  • the plasma generating device 1 is provided such that the liquid storage unit 4 communicates with the internal space of the receiving tray 42, and the internal space of the receiving tray 42 also functions as the liquid storage unit 4 of the plasma generating device 1.
  • the liquid in the liquid storage unit 4 can be more smoothly discharged from the passage 23 (discharge passage) by forming, for example, a drainage groove or the like in the tray 42.
  • a ring-shaped sealing material 6 for closing the gap between the case member 2 and the ceramic member 3 is mounted at the outer peripheral end of the liquid storage portion 4 of the plasma generator 1. The internal liquid 17 is prevented from leaking out into the gas storage portion 5 from the gap between the case member 2 and the ceramic member 3 (see FIG. 14).
  • a heater 49 is provided on the bottom wall rear side of the tray 42 (see FIG. 15). The heater 49 dries the head unit 51 in conjunction with the fan 48.
  • the overflow part 44 is provided ahead of the saucer 42, and the saucer 42 and the overflow part 44 are integrally formed in this embodiment.
  • the inlet of the overflow portion 44 is in communication with the receptacle 42 and the outlet is in communication with the passage 24.
  • the path 24 leads from the outlet of the overflow portion 44 to the cartridge 46 through a relay port 42 a provided at the rear of the tray 42.
  • the tank 43 has a discharge port 43a, an inflow port 43b, and a vent 43c for opening the airtight state on the front surface, and the liquid discharge from the discharge port 43a is controlled by opening and closing the vent 43c. .
  • the tank 43 is detachably provided on the rear surface side of the housing 41, and in the state of being attached to the housing 41, the discharge port 43a is connected to the connection port 41g, and the liquid stored in the tank 43 is piped (liquid introduction path) 21 Can be introduced into the saucer 42.
  • the inflow port 43b is connected to the connection port 41h and is connected to the delivery port 45a of the pump 45 by the path 26, and the vent 43c is connected to the connection port 41i and is connected to the on-off valve 47 by the airtight path 27. .
  • the cartridge 46 is a substantially box-like body in which the filter 46a is housed, and has an inlet 46b at the top and an outlet 46c at the front.
  • the cartridge 46 is detachably provided at the lower rear of the housing 41, and in the case of the mounted body to the housing 41, the inflow port 46b is connected to the discharge port 41k by the path 23 (discharge path) It is connected to the outlet of the overflow portion 44 by 24.
  • the outlet 46 c is connected to the suction port 45 b of the pump 45 by the path 25.
  • a liquid is introduced from the tank 43 into the pan 42 and the liquid storage unit 4 of the plasma generator 1 through the pipe (liquid introduction path) 21.
  • a gas of a predetermined flow rate containing air as a base and containing oxygen is fed into the gas storage unit 5 from the gas supply unit 11 through the pipe (gas introduction passage) 10, and the gas storage unit 5 is brought into a positive pressure state.
  • a flow of gas from the gas storage unit 5 to the liquid storage unit 4 via the gas passage 3a is formed.
  • a predetermined voltage is applied between the first electrode 12 and the second electrode 13 to generate a discharge between the first electrode 12 and the second electrode 13.
  • this discharge discharge between the surface of the first electrode 12 in contact with the gas and the surface of the second electrode 13 in contact with the liquid
  • plasma is generated in the region of the gas in the liquid 17 of the liquid container 4 Ozone, hydroxy radicals and the like are generated by oxygen contained in water and gas contained in the liquid 17 (see FIG. 4).
  • generated ozone and various radicals will be sent out in the liquid stored in the liquid accommodating part 4 and the receiving tray 42 with the flow of the gas mentioned above.
  • the growing bubbles are released into the liquid from the open end 3c as the bubbles 16 miniaturized by the refining means, and the fine bubbles 16 released into the liquid diffuse to every corner of the liquid. That is, the generated cleaning liquid is supplied to the head unit 51 as the cleaning target unit 30. Then, the organic matter or the like attached to the head portion 51 can be efficiently decomposed by the ozone or the radical dissolved in the liquid (cleaning liquid), the ozone or the radical contained in the bubble 16 or the like.
  • the cleaning and purifying apparatus (small electric device) 40 includes the above-described plasma generator 1. That is, in the cleaning and purifying apparatus (small-sized appliance) 40 according to the present embodiment, a predetermined voltage is applied between the first electrode 12 and the second electrode 13 in a state where the second electrode 13 is grounded. . Therefore, even if the user or the like accidentally touches the liquid 17 or the second electrode 13, the user or the like can be prevented from receiving an electric shock. This is particularly effective when the second electrode 13 is disposed so as to be exposed to the outside as in the present embodiment.
  • the small-sized electric appliance which can raise safety more can be obtained.
  • the cleaning and purifying apparatus 20 includes a plasma generating apparatus 1G as shown in FIG.
  • the plasma generator 1G basically has the same configuration as the plasma generator 1 according to the first embodiment. That is, the plasma generating apparatus 1G includes the case member 2, and the space of the case member 2 is divided up and down by the ceramic member (partition wall portion) 3 disposed inside the case member 2.
  • the upper region of the ceramic member 3 in the internal space of the case member 2 is a liquid storage portion 4 for storing the liquid 17 containing water, and the lower region is a gas storage portion 5 for storing gas. It has become.
  • a ring-shaped sealing material 6 for closing the gap between the case member 2 and the ceramic member 3 is attached to the outer peripheral end of the liquid storage portion 4, and the liquid 17 in the liquid storage portion 4 is attached to the case member 2. It does not leak into the gas storage unit 5 from the gap with the ceramic member 3.
  • the plasma generating apparatus 1G has a liquid introduction port 7 for introducing the liquid 17 into the liquid storage 4 in the top wall 2a of the case member 2 (the wall on the liquid storage 4 side) 2a.
  • the present embodiment is mainly different from the plasma generator 1 according to the first embodiment in that the liquid discharge port 8 for delivering the liquid 17 introduced into the liquid storage unit 4 to the outside is provided.
  • the liquid 17 whose processing has been completed is introduced from the object to be cleaned 30 into the liquid storage unit 4 into the liquid introduction port 7 of the case member 2 that accommodates the ceramic member 3.
  • a pipe (liquid introduction path) 21 is connected.
  • a pipe (liquid discharge path) 22 for sending the liquid in the liquid storage unit 4 to the to-be-cleaned processing unit 30 is connected to the liquid discharge port 8.
  • a gas of a predetermined flow rate containing air as a base and containing oxygen is fed from the gas supply unit 11 into the gas storage unit 5 through the pipe (gas introduction passage) 10. Then, the gas containing portion 5 is brought into a positive pressure state, and a flow of gas from the gas containing portion 5 to the liquid containing portion 4 via the gas passage 3 a is formed.
  • the liquid 17 whose processing has been completed from the to-be-cleaned processing unit 30 is introduced from the pipe (liquid introduction passage) 21 to the liquid storage unit 4 through the liquid introduction port 7.
  • the fine bubbles 16 released into the liquid diffuse to every corner of the liquid. At this time, a part of the diffused fine bubbles 16 is easily dissolved in the liquid 17 together with the ozone, the hydroxyl radical, etc. contained in the bubbles 16, and the ozone concentration rises. Further, some of the bubbles 16 easily adsorb to the organic matter or the like contained in the liquid 17 in the state of containing ozone, hydroxy radicals and the like. Furthermore, a minute organic substance is adsorbed to a part of the bubble 16.
  • the organic matter or the like in the liquid 17 is efficiently decomposed by ozone or radicals dissolved in the liquid 17, ozone or radicals contained in the bubbles 16 adsorbed on the organic matter or the like. Then, the liquid 17 in which the organic matter or the like is decomposed and purified is returned from the liquid discharge port 8 to the to-be-cleaned processing unit 30 through the pipe (liquid discharge path) 22 and used again.
  • usage aspect A which wash
  • the washing and purifying apparatus 20 showed in addition to this, for example in the said 2nd Embodiment.
  • a mode of use (usage mode B) in which the liquid 17 in which fine air bubbles are diffused is supplied to a predetermined apparatus as a cleaning liquid is also possible.
  • the cleaning and purifying apparatus 20 operates as follows.
  • the fine bubbles 16 including ozone and hydroxy radicals are diffused, and the ozone and radicals contained in the fine bubbles 16 are dissolved. At this time, a minute organic substance is adsorbed to a part of the bubble 16.
  • the liquid 17 is supplied to the portion to be cleaned 30 as a cleaning liquid.
  • organic substances and the like are efficiently decomposed by ozone or radicals dissolved in the liquid 17 and ozone or radicals contained in the bubbles 16 adsorbed to the organic substances and the like.
  • the cleaning and purifying apparatus can be applied to purification of various liquids such as hot water, rain water, sewage, and sewage stored in a bath.
  • the cleaning and purifying apparatus can be used as a washing
  • the present invention can be widely applied to industries such as cleaning of food and cleaning in manufacturing processes of industrial products.
  • the cleaning and purifying apparatus 20 is provided with the above-described plasma generator 1G. Therefore, it is possible to obtain the cleaning and purifying apparatus 20 capable of further enhancing the safety.
  • the cleaning and purifying apparatus 40H as a small-sized appliance shown in FIG. 17 is for cleaning the head portion 51 of the electric shaver 50 which is a kind of hair removing device. That is, the cleaning and purifying apparatus 40H is a cleaning and purifying apparatus used as the usage mode B described above. In this case, the head 51 of the electric razor 50 corresponds to the cleaning target 30.
  • the cleaning and purifying apparatus 40H has substantially the same configuration as the cleaning and purifying apparatus 40 according to the second embodiment, and a case 41 having an opening 41a for inserting the electric razor 50 with the head portion 51 directed downward. And a receptacle 42 for receiving the head 51 inserted through the opening 41a (see FIG. 17).
  • the cleaning and purifying apparatus 40H further includes a tank 43 for storing liquid, an overflow portion 44 in communication with the receiving tray 42, and a pump 45 for circulating and supplying the liquid in the tank 43 to the liquid inlet 7. Furthermore, a cartridge 46 having a filter 46a for filtering the liquid, an on-off valve 47 for controlling the airtight state in the tank 43, and a circulation path for circulating the liquid are provided.
  • the circulation path includes a pipe (liquid introduction path) 21 for guiding the liquid stored in the tank 43 to the liquid inlet 7, and a pipe (liquid discharge path) 22 for receiving the liquid discharged from the liquid outlet 8 to the pan 42.
  • the path 23 discharge path for guiding the liquid discharged from the tray 42 to the cartridge 46, the path 24 for guiding the liquid discharged from the overflow portion 44 to the cartridge 46, and the liquid discharged from the cartridge 46 to the pump 45 It comprises a path 25 and a path 26 for leading the liquid delivered from the pump 45 to the tank 43.
  • the receiving tray 42 has a concave shape along the shape of the head portion 51, and a plasma generator 1G is provided on the back surface side of the bottom wall portion.
  • a plasma generator 1G is provided on the back surface side of the bottom wall portion.
  • an arm is provided on the back side of the bottom wall, and the plasma generator 1G is attached swingably by the arm so that the position generator can adjust so that the plasma generator 1G is disposed horizontally. It is possible. By so doing, it is possible to always arrange the plasma generator 1 G horizontally, and to generate plasma more stably.
  • the plasma generator 1 G has a liquid inlet 7 connected to a pipe (liquid introduction path) 21 and a liquid outlet 8 connected to a pipe (liquid discharge path) 22.
  • the bottom wall of the tray 42 is provided with a supply port 41 j connected to the pipe (liquid discharge path) 22 and a discharge port 41 k connected to the path 23.
  • the overflow part 44 is provided ahead of the saucer 42, and the saucer 42 and the overflow part 44 are integrally formed in this embodiment.
  • the inlet of the overflow portion 44 is in communication with the receptacle 42 and the outlet is in communication with the passage 24.
  • the path 24 leads from the outlet of the overflow portion 44 to the cartridge 46 through a relay port 42 a provided at the rear of the tray 42.
  • the tank 43 has a discharge port 43a, an inflow port 43b, and a vent 43c for opening the airtight state on the front surface, and the liquid discharge from the discharge port 43a is controlled by opening and closing the vent 43c. .
  • the tank 43 is detachably provided on the rear surface side of the housing 41, and in the state of attachment to the housing 41, the discharge port 43a is connected to the connection port 41g, and the liquid (plasma introduction path) 21 of the plasma generator 1 It is connected to the inlet 7 and the inlet 43b is connected to the connection port 41h and connected to the delivery port 45a of the pump 45 by the path 26 and the vent 43c is connected to the connection port 41i and the on-off valve 47 by the airtight path 27. It is connected.
  • the cleaning liquid generated by diffusing the fine bubbles 16 containing ozone, hydroxy radicals, etc. into the liquid introduced from the tank 43 to the plasma generator 1 G is supplied from the supply port 41 j into the receptacle 42. It will be supplied. That is, the generated cleaning liquid is supplied to the head unit 51 as the cleaning target unit 30. Then, the organic matter or the like attached to the head portion 51 can be efficiently decomposed by the ozone or the radical dissolved in the liquid (cleaning liquid), the ozone or the radical contained in the bubble 16 or the like.
  • the cleaning and purifying apparatus (small electric device) 40H is provided with the above-described plasma generator 1G. Therefore, it is possible to obtain a small electronic device that can further enhance the safety.
  • the plasma can be further stabilized.
  • the shape of the case member 2 the shape of the plasma generator 1G and to be a cleaning and purifying apparatus (small electric appliance) using the plasma generator having the configuration of the plasma generators 1A to 1F.
  • the ceramic member is illustrated as the partition portion in which the gas passage is formed, but the material of the partition portion is not limited to the ceramic member.
  • this member may be subjected to photoengraving and etching to form micropores having a pore diameter of about 1 ⁇ m to about 10 ⁇ m. It is possible. At this time, a plurality of gas passages may be provided.
  • the cleaning and purifying apparatus and the small-sized electric appliance are not limited to those described in the above embodiment, but, for example, an apparatus and the like for purifying water including cleaning and purifying apparatus for electric toothbrush and water purifier and detergent etc. It is possible to apply the invention.
  • the specifications (shape, size, layout, etc.) of the liquid storage unit, the gas storage unit, and other details can be appropriately changed.
  • a plasma generation device capable of further enhancing safety, a cleaning and purification device using the plasma generation device, and a small-sized electric appliance.

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Abstract

 プラズマ発生装置1は、水を含む液体を収容する液体収容部4と、気体を収容する気体収容部5と、気体収容部5中の気体を液体収容部4へ導く気体通路3aが形成され、液体収容部4と気体収容部5とを隔てる隔壁部3と、気体収容部5に配設された第1電極12と、少なくとも第1電極12と対になる側の部分が液体収容部4中の液体17と接触するように配設した第2電極13と、を備えている。そして、第2電極13を接地した状態で第1電極12と第2電極13との間に所定の電圧を印加するようにした。

Description

プラズマ発生装置、当該プラズマ発生装置を用いた洗浄浄化装置および小型電器機器
 本発明は、プラズマ発生装置、当該プラズマ発生装置を用いた洗浄浄化装置および小型電器機器に関する。
 従来より、気泡を含む液中で放電を行うことで気泡にラジカル等を発生させ、液体を改質するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001-9463号公報
 しかしながら、上記従来の技術では、装置の安全性については何ら言及されていない。
 そこで、本発明は、より安全性を高めることのできるプラズマ発生装置、当該プラズマ発生装置を用いた洗浄浄化装置および小型電器機器を得ることを目的とする。
 本発明の第1の特徴は、水を含む液体を収容する液体収容部と、気体を収容する気体収容部と、前記気体収容部中の気体を前記液体収容部へ導く気体通路が形成され、前記液体収容部と前記気体収容部とを隔てる隔壁部と、前記気体収容部に配設された第1電極と、前記第1電極と距離を隔てられ、少なくとも前記第1電極と対になる側の部分が前記液体収容部中の液体と接触するように配設された第2電極と、前記気体収容部の気体を前記気体通路を介して前記液体収容部へ圧送させる態様で、酸素を含む気体を前記気体収容部に供給する気体供給部と、前記第2電極を接地した状態で前記第1電極と前記第2電極との間に所定の電圧を印加して前記第1電極と前記第2電極との間に放電を発生させることにより、前記気体収容部に導入された気体をプラズマ化するプラズマ電源部と、を備えることを要旨とする。
 本発明の第2の特徴は、前記隔壁部に前記気体通路が複数形成されていることを要旨とする。
 本発明の第3の特徴は、前記第1電極は、前記複数の気体通路に対して略等距離となるように配置されていることを要旨とする。
 本発明の第4の特徴は、前記第1電極が1つの構造体であることを要旨とする。
 本発明の第5の特徴は、前記1つの構造体である第1電極は、前記隔壁部の気体収容部側に密着配置されていることを要旨とする。
 本発明の第6の特徴は、前記第1電極は、前記気体通路の中心軸上に当該気体通路と対向するように配置されていることを要旨とする。
 本発明の第7の特徴は、前記プラズマ発生装置を備える洗浄浄化装置であることを要旨とする。
 本発明の第8の特徴は、前記プラズマ発生装置を備える小型電器機器であることを要旨とする。
 本発明の第9の特徴は、前記洗浄浄化装置を備える小型電器機器であることを要旨とする。
 本発明にかかるプラズマ発生装置によれば、第2電極を接地した状態で第1電極と第2電極との間に所定の電圧を印加するようにしている。そのため、万一、使用者等が誤って液体や第2電極に触れてしまった場合であっても、当該使用者等が感電してしまうのを抑制することができる。すなわち、本発明にかかるプラズマ発生装置によれば、より安全性を高めることができる。
 そして、洗浄浄化装置や小型電器機器に上述のプラズマ発生装置を備えさせることで、より安全性を高めることのできる洗浄浄化装置および小型電器機器を得ることができる。
本発明の第1実施形態にかかるプラズマ発生装置の構成を模式的に示す一部断面を含む図である。 本発明の第1実施形態にかかるプラズマ発生装置の第1電極および第2電極に印加する電圧値を示すグラフである。 本発明の第1実施形態にかかるプラズマ発生装置の動作を説明するための一状態を模式的に示す部分拡大断面図である。 図3に示す状態の後の状態を模式的に示す部分拡大断面図である。 本発明の第1実施形態の第1変形例にかかるプラズマ発生装置の構成を模式的に示す一部断面を含む図である。 本発明の第1実施形態の第2変形例にかかるプラズマ発生装置の構成を模式的に示す一部断面を含む図である。 本発明の第1実施形態の第3変形例にかかるプラズマ発生装置の構成を模式的に示す一部断面を含む図である。 本発明の第1実施形態の第4変形例にかかる隔壁部と第1電極との配置関係を模式的に示す図である。 本発明の第1実施形態の第5変形例にかかるプラズマ発生装置の構成を模式的に示す一部断面を含む図である。 本発明の第1実施形態の第5変形例にかかるプラズマ発生装置の隔壁部を気体供給部側からみた裏面図である。 本発明の第1実施形態の第6変形例にかかるプラズマ発生装置の構成を模式的に示す一部断面を含む図である。 本発明の第2実施形態にかかるプラズマ発生装置を備える小型電器機器の具体例を示す斜視図である。 図12に示す小型電器機器の側断面図である。 本発明の第2実施形態にかかるプラズマ発生装置を模式的に示す一部断面を含む図である。 図13のA-A断面図である。 本発明の第3実施形態にかかる洗浄浄化装置の構成を模式的に示す一部断面を含む図である。 本発明の第4実施形態にかかる小型電器機器を示す側断面図である。
 以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
 (第1実施形態)
 本実施形態にかかるプラズマ発生装置1は、略円筒状のケース部材2を備えている。なお、ケース部材の形状は円筒状のものに限らず、例えば、角筒状としてもよい。
 そして、ケース部材2の内側には、図1に示すように、セラミックス部材3が配設されており、このセラミックス部材3によってケース部材2の内部空間が上下に仕切られている。
 本実施形態では、ケース部材2の内部空間のうちセラミックス部材3の上側の領域が、水を含む液体(図3および図4参照)17を収容する液体収容部4となっているとともに、下側の領域が気体を収容する気体収容部5となっている。
 このように、本実施形態では、セラミックス部材3が、液体収容部4と気体収容部5とを隔てる隔壁部に相当している。
 また、ケース部材2の側壁2bの下部には、気体収容部5と外部とを連通する気体導入口9が設けられており、この気体導入口9には配管(気体導入路)10が挿通されている。そして、配管10を介して気体収容部5と気体供給部11とが接続されている。本実施形態では、少なくとも酸素(O2)を含む気体が気体供給部11から気体収容部5内に供給されるようになっている。
 さらに、セラミックス部材3には気体通路3aが形成されており、気体供給部11から気体収容部5内に導入された気体等は、この気体通路3aを経て液体収容部4内へ送り出されることになる。
 このように、本実施形態にかかる気体供給部11は、気体収容部5の気体を気体通路3aを介して液体収容部4へ圧送させる態様で、気体収容部5に少なくとも酸素を含む気体を供給する機能を有している。
 なお、本実施形態では、気体通路3aの孔径を約1μm~10μm程度としており、液体収容部4に収容された液体17が気体通路3aから気体収容部5内に漏れ出ることがないようになっている。
 また、プラズマ発生装置1は、気体収容部5に配設された第1電極12と、第1電極12と距離を隔てられ、少なくとも第1電極12と対になる側の部分(第1電極12の表面との間に放電を生じさせる表面)が液体収容部4中の液体17と接触するように配設された第2電極13と、を備えている。
 具体的には、略球状の第1電極12および略球状の第2電極13をそれぞれ気体収容部5および液体収容部4に配設している。
 略球状の第1電極12は、図1に示すように、セラミックス部材3の気体収容部5内の気体通路3a近傍に配置されている。この第1電極12の表面は、誘電体(図示せず)によって被覆されている。
 また、第2電極13は、少なくとも第1電極12と対になる側の部分(第1電極12の表面との間に放電を生じさせる表面)が液体収容部4中の液体17と接触するように、液体収容部4に配置されている。この第2電極13は、液体収容部4内のケース部材2側端部に配置されている。
 そして、気体収容部5内に第1電極12を配設することで、第1電極12が液体収容部4に導入される液体17に接触しないようにしている。
 一方、第2電極13を液体収容部4内に配設することで、第2電極13の少なくとも第1電極12と対になる側の部分(第1電極12の表面との間に放電を生じさせる表面)が、液体収容部4に導入される液体17に接触するようにしている。
 そして、第1電極12および第2電極13は、それぞれリード線14を介してプラズマ電源部15(図1参照)に電気的に接続されており、この第1電極12と第2電極13との間に所定の電圧が印加されるようになっている。
 ここで、本実施形態では、第2電極13を接地した状態で第1電極12と第2電極13との間に所定の電圧を印加している。
 次に、上述したプラズマ発生装置1の動作ならびにヒドロキシラジカルの生成方法について説明する。
 まず、気体収容部5の気体を気体通路3aを介して液体収容部4へ圧送させる態様で酸素を含む気体を気体収容部5に供給する(気体を供給する工程)。
 本実施形態では、図1に示すように、空気をベースとして酸素を含有した気体(流量約0.01L/min~1.0L/min(10cc/min~1000cc/min))が、気体供給部11から配管10を介して気体収容部5に送り込まれる。このとき、気体を送り込む圧力は、約0.0098MPa~0.49MPa(0.1kgf/cm2~5kgf/cm2)程度とされる。
 このように、気体供給部11は、大気中の気体(空気)を供給する機能を備えている。なお、気体の供給流量は、気体供給部11に設けた図示せぬ流量制御部によって制御されている。また、気体供給部11に、大気中の気体だけでなく他の種類の気体(例えば、酸素濃度が異なる気体)を供給できる機能を持たせるとともに気種制御部を設け、様々な種類の気体のなかから1種類もしくは複数種類の気体を選択的に供給できるようにしてもよい。
 そして、気体が気体収容部5に供給されることで、気体収容部5の圧力は、大気圧にこの圧力が加わって約0.11MPa~0.59MPa(1.1kgf/cm2~6kgf/cm2)程度となり、陽圧状態になる。このように、気体収容部5を陽圧とすることで、気体収容部5から気体通路3aを経て液体収容部4へ向う気体の流れが形成される。なお、気体収容部5を陽圧とすることによっても、液体収容部4に収容された液体17が気体通路3aから気体収容部5内に漏れ出てしまうのが抑制される。
 そして、上述したように酸素を含有した気体を供給することで、図3に示すように、気体通路3aの液体収容部4側(図1の上側)の開口端3cにおいて酸素を含む微細な気泡16が成長する(気泡を成長させる工程)。
 次に、プラズマ電源部15によって、第1電極12と第2電極13との間に所定の電圧が印加される。なお、印加する電圧としては、大気圧のもとにおいてグロー放電を可能にする電圧(パワー:約10W~100W程度)が好ましい。このとき、プラズマ電源部15に電圧制御部を設け、第1電極12と第2電極13との間に印加する電圧を制御するようにするのが好ましい。
 そして、第1電極12と第2電極13に所定の電圧が印加されることで、第1電極12と第2電極13との間には、大気圧あるいはそれ以上の圧力の気体雰囲気のもとで放電が生じる。なお、大気圧のもとでプラズマを生成する技術については、たとえば文献A(岡崎幸子、「大気圧グロー放電プラズマとその応用」、レビュー講演:20th JSPFAnnual Meeting)に報告されている。
 そして、この放電(気体に接触する第1電極12の表面と液体に接触する第2電極13の表面との間における放電)によって、液体収容部4の液体17中の気体の領域においてプラズマが生成され、液体に含まれる水や気体に含まれる酸素によってオゾンやヒドロキシラジカル等が生成される(ヒドロキシラジカルを生成する工程)。
 本実施形態では、気泡16内の気体(液体収容部4の液体17中の気液境界面近傍の気体)に電位差を生じさせてプラズマを生成している。このように、ヒドロキシラジカルが生成されやすい気液境界面の近傍(気体通路3aの液体17に臨む開口端3c近傍)に電位差を生じさせることで、より多くのオゾンやヒドロキシラジカル等を生成できるようになる。なお、本実施形態では、気体通路3aの液体17に臨む開口端3c近傍の気泡16だけでなく、液体収容部4へ送り出された気泡16内でもオゾンやヒドロキシラジカル等を生成することができる。
 こうして生成されたオゾンやヒドロキシラジカル等は、上述した気体の流れに伴って、液体収容部4へ送り出されることになる。
 本実施形態では、液体収容部4内の液体17の流れにより、ヒドロキシラジカル等を含んだ気泡16をセラミックス部材(隔壁部)3からせん断して液体17中に放出させている(気泡放出工程)。
 具体的には、気泡16が成長する液体収容部4では、液体17が導入されることによって液体17の流れ(図3および図4の矢印18参照)が生じている。図4に示すように、矢印18方向に流れる液体17が成長する気泡16にあたると、液体17の流れが気泡16にせん断力として作用し、気泡16は開口端3cから液体17中へ解き放たれる。
 液体17中に解き放たれた気泡16は微細な気泡であるため、大気中に直ぐに放出されることなく液体17の隅々にまで拡散する。そして、拡散した微細な気泡16の一部は液体17中に容易に溶解する。このとき、気泡16に含まれているオゾン等が液体17中に溶解することで、液体のオゾン濃度は一気に上昇することになる。
 また、文献B(高橋正好、「マイクロバブルとナノバブルによる水環境の改善」、アクアネット、2004.6)によれば、通常、オゾンや各種のラジカルを含んだ微細な気泡16はマイナスに帯電していることが多いことが報告されている。そのため、気泡16の他の一部は、液体17中に含まれる有機物、油脂物、染料、たんぱく質、細菌等(図示せず)に容易に吸着する。液体17中の有機物等は、液体17に溶解したオゾンあるいは各種のラジカルや、有機物等に吸着した気泡16に含まれるオゾンあるいは各種のラジカル等によって分解される。
 例えば、ヒドロキシラジカル等は、約120kcal/mol程度の比較的大きなエネルギーを有している。このエネルギーは、窒素原子と窒素原子との二重結合(N=N)、炭素原子と炭素原子との二重結合(C=C)あるいは炭素原子と窒素原子との二重結合(C=N)等の結合エネルギー(~100kcal/mol)を上回るものである。そのため、窒素や炭素等の結合からなる有機物等は、このヒドロキシラジカル等によって容易にその結合が切断されて分解されることになる。このような有機物等の分解に寄与するオゾンやヒドロキシラジカル等は、塩素等のような残留性がなく時間とともに消滅するため、環境に配慮した物質でもある。
 以上説明したように、本実施形態にかかるプラズマ発生装置1では、第1電極12を気体収容部5に配設するとともに、第2電極13を、少なくとも第1電極12と対になる側の部分(第1電極12の表面との間に放電を生じさせる表面)が液体収容部4中の液体と接触するように配設している。
 そして、気体に接触する第1電極12の表面と液体に接触する第2電極13の表面との間に放電を発生させることで、液体収容部4中の液体17内における気体の領域においてプラズマを生成し、液体17に含まれる水および気体に含まれる酸素からヒドロキシラジカルを生成するようにしている。
 このような構成によれば、液体17の電気抵抗による影響をそれほど受けることなく第1電極12と第2電極13との間に放電を生じさせることができるため、気体をより確実にプラズマ化することができ、より安定してオゾンやラジカル等を大量に生成することができるようになる。
 また、本実施形態では、第2電極13を接地した状態で第1電極12と第2電極13との間に所定の電圧を印加するようにしている。そのため、万一、使用者等が誤って液体や第2電極に触れてしまった場合であっても、当該使用者等が感電してしまうのを抑制することができる。
 このように、本実施形態にかかるプラズマ発生装置によれば、より安全性を高めることができる。
 また、本実施形態によれば、液体収容部4に液体17が導入され、セラミックス部材3によって画成された気体収容部5にプラズマを生成する第1電極12が配設されている。そのため、第1電極12は液体17には全く接触せず、液体17の電気抵抗の影響を受けることがなくなる。これにより、第1電極12と第2電極13との間に放電を安定して発生させることができ、気体収容部5に導入された酸素を含む気体が確実にプラズマ化されて、水と酸素からオゾンあるいはヒドロキシラジカル等を安定に生成させることができる。
 また本実施形態によれば、気体収容部5に酸素を含む気体を導入することで、気体収容部5を陽圧にし、気体収容部5から気体通路3aを経て液体収容部4へ向う気体の流れを形成している。そして、この気体の流れに乗って気体通路3aの液体17に臨む開口端3cにおいて成長する気泡16内にオゾンやヒドロキシラジカル等が生成されるようにしている。
 すなわち、本実施形態では、気泡16内の気体(液体収容部4の液体17中の気液境界面近傍の気体)中でオゾンやヒドロキシラジカル等が生成されるようにしている。そして、オゾンやヒドロキシラジカル等を含んだ気体が微細な気泡16として液体17中に拡散されるようにしている。これにより、オゾンや各種のラジカルを発生させた後、これらが消滅する前に極めて短時間で効率的にそのオゾンや各種のラジカルを液体17中に送り込むことができるようになる。
 そして、オゾンや各種のラジカルを含んだ微細な気泡16が液体17中に拡散することによって、液体17のオゾン濃度が高められるとともに液体17中に含まれる有機物等に気泡16が吸着する。これにより、液体17中に溶解したオゾン等や吸着した気泡16に含まれる各種のラジカルによって有機物や細菌等を効率的に分解することができる。
 また、プラズマ電源部15が第1電極12と第2電極13との間に印加する電圧を制御する電圧制御部を備えていれば、第1電極12と第2電極13との間に液体17の電気抵抗の変動に関わらず、安定して放電を発生させることができるようになる。
 また、気体供給部11が、気体の種類を制御する気種制御部を有していれば、オゾンやヒドロキシラジカル等の生成量等の調整を行うことが可能となる。
 このとき、気体供給部11が大気中の空気を供給する機能を有していれば、より簡便に気体を供給することができる。
 また、流量制御部により気体の供給流量を制御するようにすれば、より安定的にプラズマを生成することができる。
 次に、プラズマ発生装置の変形例を説明する。
 (第1変形例)
 本変形例にかかるプラズマ発生装置1Aは、基本的に上記第1実施形態にかかるプラズマ発生装置1と同様の構成をしている。すなわち、プラズマ発生装置1Aは、ケース部材2を備えており、このケース部材2の内側に配設されるセラミックス部材(隔壁部)3によってケース部材2の空間が上下に仕切られている。
 そして、ケース部材2の内部空間のうちセラミックス部材3の上側の領域が、水を含む液体17を収容する液体収容部4となっているとともに、下側の領域が気体を収容する気体収容部5となっている。
 ここで、本変形例にかかるプラズマ発生装置1Aが上記第1実施形態のプラズマ発生装置1と主に異なる点は、図5に示すように、隔壁部3に気体通路3aが複数形成されていることにある。
 なお、図5では、隔壁部3に気体通路3aが3つ形成されたものを示しているが、気体通路3aは2つもしくは4つ以上であってもよい。
 以上の本変形例によっても、上記第1実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
 また、本変形例によれば、隔壁部3に気体通路3aが複数形成しているため、気泡を複数箇所(複数の気体通路3aの液体17に臨む開口端3c近傍)で同時に発生させることができ、プラズマ発生量を増大させることができる。その結果、オゾンやラジカル等を大量に生成することができるようになる。
 (第2変形例)
 本変形例にかかるプラズマ発生装置1Bは、基本的に上記第1実施形態にかかるプラズマ発生装置1と同様の構成をしている。すなわち、プラズマ発生装置1Bは、ケース部材2を備えており、このケース部材2の内側に配設されるセラミックス部材(隔壁部)3によってケース部材2の空間が上下に仕切られている。
 そして、ケース部材2の内部空間のうちセラミックス部材3の上側の領域が、水を含む液体17を収容する液体収容部4となっているとともに、下側の領域が気体を収容する気体収容部5となっている。
 ここで、本変形例にかかるプラズマ発生装置1Bが上記第1実施形態のプラズマ発生装置1と主に異なる点は、図6に示すように、隔壁部3に気体通路3aが複数(本変形例では3つ)形成されているとともに、1つまたは複数の第1電極(本変形例では3つ)12が配置されていることにある。
 さらに、本変形例では、3つの第1電極12が、気体通路3aの気体収容部5側の開口端までの距離Dが略同一となるように配置されている。
 以上の本変形例によっても、上記第1実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
 また、本変形例によれば、隔壁部3に気体通路3aを複数形成するとともに、1つまたは複数の第1電極12を、各気体通路3aまでの距離Dが略同一となるように配置しているため、複数の気泡に対して複数箇所で電圧を印加させることができる。すなわち、各気体通路3aの液体17に臨む開口端3c近傍において、放電を発生させることができる。その結果、プラズマ発生量を増大させることができ、オゾンやラジカル等を大量に生成することができるようになる。なお、各気体通路3aまでの距離Dが略同一となるように第1電極12を配置することで、放電の発生が複数の気体通路3aのうちのいずれかに偏ってしまうのを抑制することができる。
 (第3変形例)
 本変形例にかかるプラズマ発生装置1Cは、基本的に上記第1実施形態にかかるプラズマ発生装置1と同様の構成をしている。すなわち、プラズマ発生装置1Cは、ケース部材2を備えており、このケース部材2の内側に配設されるセラミックス部材(隔壁部)3によってケース部材2の空間が上下に仕切られている。
 そして、ケース部材2の内部空間のうちセラミックス部材3の上側の領域が、水を含む液体17を収容する液体収容部4となっているとともに、下側の領域が気体を収容する気体収容部5となっている。
 ここで、本変形例にかかるプラズマ発生装置1Cが上記第1実施形態のプラズマ発生装置1と主に異なる点は、図7に示すように、隔壁部3に気体通路3aが複数(本変形例では3つ)形成されているとともに、1つの構造体である第1電極12が配置されていることにある。
 具体的には、第1電極12は、略板状の1つの構造体として形成されており、当該第1電極12の表面が、気体通路3aの気体収容部5側の開口端と対向するとともに略平行となるように配置されている。すなわち、本変形例においても、上記第2変形例と同様に、第1電極12は、気体通路3aの気体収容部5側の開口端までの距離Dが略同一となるように配置されている。
 以上の本変形例によっても、上記第1実施形態およびその第2変形例と同様の作用、効果を奏することができる。
 また、本変形例によれば、第1電極12が1つの構造体であるため、製造が容易になる上、コスト削減を図ることができるようになる。
 (第4変形例)
 本変形例にかかるプラズマ発生装置1Dは、基本的に上記第1実施形態にかかるプラズマ発生装置1と同様の構成をしている。すなわち、プラズマ発生装置1Dは、ケース部材2を備えており、このケース部材2の内側に配設されるセラミックス部材(隔壁部)3によってケース部材2の空間が上下に仕切られている。
 そして、ケース部材2の内部空間のうちセラミックス部材3の上側の領域が、水を含む液体17を収容する液体収容部4となっているとともに、下側の領域が気体を収容する気体収容部5となっている。
 ここで、本変形例にかかるプラズマ発生装置1Dが上記第1実施形態のプラズマ発生装置1と主に異なる点は、図8に示すように、隔壁部3に気体通路3aが複数(本変形例では3つ)形成されているとともに、1つの構造体である第1電極12が配置されていることにある。
 具体的には、略球殻状の少なくとも一部を有する隔壁部3の略中心に1つの構造体である球状の第1電極12が配置されている。このように、略球殻状の隔壁部3の略中心に第1電極12を配置することで、第1電極12から気体通路3aの気体収容部5側の開口端までの距離Dが略同一となるようにしている。なお、円筒状の隔壁部3の中心軸に沿うように棒状もしくは球状の第1電極12を配置するようにしても、第1電極12から気体通路3aの気体収容部5側の開口端までの距離Dを略同一とすることができる。
 以上の本変形例によっても、上記第3変形例と同様の作用、効果を奏することができる。
 (第5変形例)
 本変形例にかかるプラズマ発生装置1Eは、基本的に上記第1実施形態にかかるプラズマ発生装置1と同様の構成をしている。すなわち、プラズマ発生装置1Eは、ケース部材2を備えており、このケース部材2の内側に配設されるセラミックス部材(隔壁部)3によってケース部材2の空間が上下に仕切られている。
 そして、ケース部材2の内部空間のうちセラミックス部材3の上側の領域が、水を含む液体17を収容する液体収容部4となっているとともに、下側の領域が気体を収容する気体収容部5となっている。
 ここで、本変形例にかかるプラズマ発生装置1Eが上記第1実施形態のプラズマ発生装置1と主に異なる点は、図9および図10に示すように、1つの構造体である第1電極12を、隔壁部3の気体収容部5側に密着配置させていることにある。
 具体的には、電極を隔壁部3の気体収容部5側に鍍金形成した後、気体通路3aに対応する部位に、当該気体通路3aと同心状に深ザグリ穴を開けることで、第1電極12を形成している。このように、当該気体通路3aと同心状に深ザグリ穴を開けることで、第1電極12から気体通路3aの気体収容部5側の開口端までの距離Dを略同一となるようにしている。
 なお、図9および図10では、気体通路3aより大径の深ザグリ穴を開けたものを例示したが、気体通路3aと同径もしくは気体通路3aより小径の深ザグリ穴を開けるようにしてもよい。
 また、気体通路3aや深ザグリ穴を略円錐台状(テーパ状)に形成とすることも可能である。
 以上の本変形例によっても、上記第1実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
 また、本変形例によれば、鍍金および深ザグリ穴の形成により1つの構造体である第1電極12を設けているため、第1電極12を容易に製造することができる。
 また、1つの構造体である第1電極12を、隔壁部3の気体収容部5側に密着配置させることで、装置の薄型化を図ることができるようになる。
 (第6変形例)
 本変形例にかかるプラズマ発生装置1Fは、基本的に上記第1実施形態にかかるプラズマ発生装置1と同様の構成をしている。すなわち、プラズマ発生装置1Fは、ケース部材2を備えており、このケース部材2の内側に配設されるセラミックス部材(隔壁部)3によってケース部材2の空間が上下に仕切られている。
 そして、ケース部材2の内部空間のうちセラミックス部材3の上側の領域が、水を含む液体17を収容する液体収容部4となっているとともに、下側の領域が気体を収容する気体収容部5となっている。
 ここで、本変形例にかかるプラズマ発生装置1Eが上記第1実施形態のプラズマ発生装置1と主に異なる点は、図11に示すように、第1電極12が、気体通路3aの中心軸上に当該気体通路3aと対向するように配置されていることにある。
 なお、図11では、第1電極12および気体通路3aが1つのものを示しているが、第1電極12および気体通路3aは複数あってもよい。
 以上の本変形例によっても、上記第1実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
 また、本変形例によれば、第1電極12を気体通路3aの中心軸上に当該気体通路3aと対向するように配置しているため、最短経路でプラズマを発生させることができる。その結果、不要な電極を削減することができ、コスト削減を図ることができるようになる。また、最短経路でプラズマを発生させるようにすることで、第1電極12から気液境界面までの距離を短くすることが可能になるため、電圧値(第1および第2電極間の電位差)を小さくすることができ、装置の省電力化を図ることができる。
 (第2実施形態)
 本実施形態では、プラズマ発生装置1を用いた小型電器機器の一例について、図12~15を参照して説明する。以下では、除毛装置としての電気かみそりのヘッド部を洗浄する洗浄浄化装置を例示する。
 図12~15に示す小型電器機器としての洗浄浄化装置40は、除毛装置の一種である電気かみそり50のヘッド部(被洗浄処理対象部)51を洗浄するものである。
 洗浄浄化装置40は、図12~15に示すように、ヘッド部51を下向きにした電気かみそり50を挿入するための開口41aを有した筐体41と、開口41aを通じて挿入されたヘッド部51を受容する受け皿42とを備えている。
 また、洗浄浄化装置40は、液体を貯留するタンク43と、受け皿42に連通されたオーバーフロー部44と、タンク43内の液体を液体導入口7に循環供給するポンプ45と、を備えている。さらに、液体を濾過するフィルタ46aを有したカートリッジ46と、タンク43内の気密状態を制御するための開閉弁47と、液体を循環するための循環経路と、を備えている。
 この循環経路は、タンク43に貯留された液体を受け皿42に導入する配管(液体導入路)21と、受け皿42から排出される液体をカートリッジ46に導く経路23(排出路)と、オーバーフロー部44から排出される液体をカートリッジ46に導く経路24と、カートリッジ46から排出された液体をポンプ45に導く経路25と、ポンプ45から送出される液体をタンク43に導く経路26と、で構成されている。また、タンク43には、気密経路27を介して開閉弁47が接続されている。以下、各構成部品について説明する。
 筐体41は、その後部に電気かみそり50の把持部52と当接するスタンド部41bを有し、開口41aから挿入される電気かみそり50を受け皿42と共に保持するものである。スタンド部41bの前面には、図12に示すように、洗浄浄化装置40に電気かみそり50が装着されたことを検知する接点部材41cが設けられている。接点部材41cは、把持部52背面に設けられた端子52aとの接触により電気かみそり50の装着を検知するものであり、このような検知機能に併せて、電気かみそり50に各種制御信号や駆動電力を出力する機能を持たせている。
 筐体41の前部上方には、洗浄後にヘッド部51を乾燥させるためのファン48を収容している。筐体41前面には、ファン48用の通気窓41dや、洗浄動作を実行するための動作ボタン41e、動作状態を表示するランプ41f等が設けられている。筐体41の後面側は、タンク43を着装する着装部となっており、タンク43の各口43a、43b、43cと連結される連結口41g、41h、41iを有している。連結口41gは配管(液体導入路)21と繋がっており、連結口41hは経路26と繋がっており、連結口41iは気密経路27と繋がっている。
 受け皿42は、ヘッド部51の形状に沿うような凹形状とされており、底壁部には貫通孔42bが形成されている。そして、当該貫通孔42bを介して液体収容部4が受け皿42の内部空間と連通するように、プラズマ発生装置1が底壁部の背面側に設けられている。
 本実施形態では、液体収容部4が受け皿42の内部空間と連通するようにプラズマ発生装置1を設け、受け皿42の内部空間もプラズマ発生装置1の液体収容部4として機能するように構成している。なお、受け皿42に例えば排水溝などを形成することで、液体収容部4内部の液体をよりスムーズに経路23(排出路)から排出できるようにするのが好適である。なお、本実施形態では、プラズマ発生装置1の液体収容部4の外周端部に、ケース部材2とセラミックス部材3との隙間を塞ぐリング状のシール材6が装着されており、液体収容部4内の液体17がケース部材2とセラミックス部材3との隙間から気体収容部5内に漏れ出ないようにしている(図14参照)。
 また、受け皿42の底部壁背面側にはヒータ49が設けられている(図15参照)。このヒータ49は、ファン48と連動してヘッド部51の乾燥を行うものである。
 そして、受け皿42の前方にはオーバーフロー部44が設けられており、本実施形態においては受け皿42とオーバーフロー部44とが一体形成されている。オーバーフロー部44の入口は受け皿42と繋がっており、出口は経路24と繋がっている。経路24は、オーバーフロー部44の出口から、受け皿42後部に設けられた中継口42aを介してカートリッジ46に至る。
 タンク43は、吐出口43aおよび流入口43bと、気密状態を開放するための通気口43cとを前面に有しており、通気口43cの開閉により吐出口43aからの液体吐出が制御されている。タンク43は筐体41後面側に着脱自在に設けられ、筐体41への装着状態では、吐出口43aが連結口41gに連結され、タンク43に貯留された液体を配管(液体導入路)21から受け皿42に導入できるようになっている。また、流入口43bが、連結口41hに連結されて経路26によりポンプ45の送出口45aと繋がり、通気口43cが、連結口41iに連結されて気密経路27により開閉弁47と繋がることとなる。
 カートリッジ46は、フィルタ46aを内部に収容した略箱状体であり、上部に流入口46bを有し、前部に流出口46cを有している。このカートリッジ46は、筐体41の下部後方に着脱自在に設けられており、筐体41への装着状体では、流入口46bが、経路23(排出路)により排出口41kと繋がるとともに、経路24によりオーバーフロー部44の出口と繋がっている。そして、流出口46cが、経路25によりポンプ45の吸入口45bと繋がっている。
 次に、洗浄浄化装置40の動作について説明する。
 まず、タンク43から配管(液体導入路)21を介して受け皿42およびプラズマ発生装置1の液体収容部4内に液体を導入する。
 そして、空気をベースとして酸素を含有した所定流量の気体が、気体供給部11から配管(気体導入路)10を介して気体収容部5内に送り込まれ、気体収容部5が陽圧状態とされて、その気体収容部5から気体通路3aを経て液体収容部4へ向う気体の流れが形成される。
 次に、第1電極12と第2電極13との間に所定の電圧を印加することで、第1電極12と第2電極13との間において放電が生じる。この放電(気体に接触する第1電極12の表面と液体に接触する第2電極13の表面との間における放電)によって、液体収容部4の液体17中の気体の領域においてプラズマが生成され、液体17に含まれる水や気体に含まれる酸素によってオゾンやヒドロキシラジカル等が生成される(図4参照)。
 そして、生成されたオゾンや各種のラジカルは、上述した気体の流れとともに液体収容部4および受け皿42内に貯留された液体中に送り出されることとなる。このとき、成長する気泡は、微細化手段によって微細化された気泡16として開口端3cから液体中へ解き放たれ、液体中に解き放たれた微細な気泡16は液体の隅々にまで拡散する。すなわち、生成された洗浄液は、被洗浄処理対象部30としてのヘッド部51に供給されることとなる。そして、液体(洗浄液)に溶解したオゾンあるいはラジカルや、気泡16に含まれるオゾンあるいはラジカル等によって、ヘッド部51に付着した有機物等を効率的に分解させることができるようになる。
 以上説明したように、本実施形態では、洗浄浄化装置(小型電器機器)40に、上述のプラズマ発生装置1を備えさせている。すなわち、本実施形態にかかる洗浄浄化装置(小型電器機器)40では、第2電極13を接地した状態で第1電極12と第2電極13との間に所定の電圧を印加するようにしている。そのため、万一、使用者等が誤って液体17や第2電極13に触れてしまった場合であっても、当該使用者等が感電してしまうのを抑制することができる。このことは、本実施形態のように第2電極13を外部に露出するように配置した構成とした場合に特に有効である。
 以上より、本実施形態によれば、より安全性を高めることのできる小型電器機器を得ることができる。
 また、プラズマ発生装置1A~1Fにあっても、本実施形態を適用することが可能である。
 (第3実施形態)
 本実施形態では、プラズマ発生装置を用いた洗浄浄化装置の一例について説明する。
 本実施形態にかかる洗浄浄化装置20は、図16に示すように、プラズマ発生装置1Gを備えている。
 プラズマ発生装置1Gは、基本的に上記第1実施形態にかかるプラズマ発生装置1と同様の構成をしている。すなわち、プラズマ発生装置1Gは、ケース部材2を備えており、このケース部材2の内側に配設されるセラミックス部材(隔壁部)3によってケース部材2の空間が上下に仕切られている。
 そして、ケース部材2の内部空間のうちセラミックス部材3の上側の領域が、水を含む液体17を収容する液体収容部4となっているとともに、下側の領域が気体を収容する気体収容部5となっている。
 また、液体収容部4の外周端部には、ケース部材2とセラミックス部材3との隙間を塞ぐリング状のシール材6が装着されており、液体収容部4内の液体17がケース部材2とセラミックス部材3との隙間から気体収容部5内に漏れ出ないようにしている。
 本実施形態にかかるプラズマ発生装置1Gは、ケース部材2の天壁部(液体収容部4側の壁部)2aに、液体収容部4に液体17を導入する液体導入口7が設けられるとともに、液体収容部4内に導入された液体17を外部に送り出す液体排出口8が設けられている点が上記第1実施形態にかかるプラズマ発生装置1と主に異なっている。
 そして、本実施形態にかかる洗浄浄化装置20では、セラミックス部材3を収容するケース部材2の液体導入口7に、被洗浄処理対象部30から処理の完了した液体17を液体収容部4に導入する配管(液体導入路)21が接続されている。また、液体排出口8には、液体収容部4内の液体を被洗浄処理対象部30へ送る配管(液体排出路)22が接続されている。
 次に、上述した洗浄浄化装置20の動作について説明する。
 まず、図16に示すように、空気をベースとして酸素を含有した所定流量の気体が、気体供給部11から配管(気体導入路)10を介して気体収容部5内に送り込まれる。そして、気体収容部5が陽圧状態とされて、その気体収容部5から気体通路3aを経て液体収容部4へ向う気体の流れが形成される。
 このとき、液体収容部4には被洗浄処理対象部30から処理の完了した液体17が配管(液体導入路)21から液体導入口7を経て導入される。
 次に、第2電極13を接地した状態で第1電極12と第2電極13との間に所定の電圧を印加することで、第1電極12と第2電極13との間において放電が生じる。この放電(気体に接触する第1電極12の表面と液体に接触する第2電極13の表面との間における放電)によって、液体収容部4の液体17中の気体の領域においてプラズマが生成され、液体17に含まれる水や気体に含まれる酸素によってオゾンやヒドロキシラジカル等が生成される(図4参照)。
 そして、生成されたオゾンや各種のラジカルは、上述した気体の流れとともに液体収容部4へ送り出されることとなる。このとき、成長する気泡は、上述したように液体17の流れによってせん断され、微細な気泡16として開口端3cから液体中へ解き放たれる。
 液体中に解き放たれた微細な気泡16は液体の隅々にまで拡散する。このとき、拡散した微細な気泡16の一部は、気泡16に含まれていたオゾンやヒドロキシラジカル等とともに容易に液体17中に溶解して、オゾン濃度が上昇する。また、一部の気泡16は、オゾンやヒドロキシラジカル等を含んだ状態で、液体17中に含まれる有機物等に容易に吸着する。さらに、気泡16の一部には、微細な有機物が吸着する。
 こうして、液体17中の有機物等は、液体17に溶解したオゾンあるいはラジカルや、有機物等に吸着した気泡16に含まれるオゾンあるいはラジカル等によって効率的に分解される。そして、有機物等が分解されて浄化された液体17は、液体排出口8から配管(液体排出路)22を経て被洗浄処理対象部30へ戻され、再び使用されることになる。
 なお、上記では、洗浄浄化装置20として、ケース部材2内で液体17を洗浄浄化する使用態様(使用態様A)のものを例示したが、この他に、例えば、上記第2実施形態で示したように、微細な気泡を拡散させた液体17を洗浄液として所定の装置に供給する使用態様(使用態様B)も可能である。
 この場合には、洗浄浄化装置20は、以下のように動作する。
 まず、ケース部材2内に導入された液体17中に、オゾンやヒドロキシラジカル等を含んだ微細な気泡16が拡散されるとともに、微細な気泡16に含まれていたオゾンやラジカルが溶解される。このとき、気泡16の一部には、微細な有機物が吸着する。
 次に、この液体17が洗浄液として被洗浄処理対象部30へ供給される。被洗浄処理対象部30では、有機物等が、液体17に溶解したオゾンあるいはラジカルや、有機物等に吸着した気泡16に含まれるオゾンあるいはラジカル等によって効率的に分解されることになる。
 なお、洗浄浄化装置を使用態様Aとして使用する場合、たとえば浴槽に溜めた湯、雨水、汚水、下水等の各種の液体の浄化に、この洗浄浄化装置を適用することが可能である。また、使用態様Bとして使用する場合、たとえば洗濯機や食器洗い機等の各種家電製品、口内洗浄機等の健康家電製品、トイレ等の衛生機器等に使用する水に洗浄液として使用することができる。また、家電製品等の他に、たとえば食品の洗浄や工業製品の製造工程における洗浄等の産業界へ幅広く適用することができる。
 以上説明したように、本実施形態では、洗浄浄化装置20に上述のプラズマ発生装置1Gを備えさせている。そのため、より安全性を高めることのできる洗浄浄化装置20を得ることができる。
 なお、プラズマ発生装置1A~1Fにあっても、本実施形態を適用することが可能である。
 (第4実施形態)
 本実施形態では、プラズマ発生装置1Gを用いた小型電器機器の一例について、図17を参照して説明する。以下では、除毛装置としての電気かみそりのヘッド部を洗浄する洗浄浄化装置を例示する。
 図17に示す小型電器機器としての洗浄浄化装置40Hは、除毛装置の一種である電気かみそり50のヘッド部51を洗浄するものである。すなわち、洗浄浄化装置40Hは、上述した使用態様Bとして使用する洗浄浄化装置である。この場合、電気かみそり50のヘッド部51が被洗浄処理対象部30に相当する。
 洗浄浄化装置40Hは、上記第2実施形態の洗浄浄化装置40とほぼ同様の構成をしており、ヘッド部51を下向きにした電気かみそり50を挿入するための開口41aを有した筐体41と、開口41aを通じて挿入されたヘッド部51を受容する受け皿42とを備えている(図17参照)。
 また、洗浄浄化装置40Hは、液体を貯留するタンク43と、受け皿42に連通されたオーバーフロー部44と、タンク43内の液体を液体導入口7に循環供給するポンプ45と、を備えている。さらに、液体を濾過するフィルタ46aを有したカートリッジ46と、タンク43内の気密状態を制御するための開閉弁47と、液体を循環するための循環経路と、を備えている。
 この循環経路は、タンク43に貯留された液体を液体導入口7に導く配管(液体導入路)21と、液体排出口8から排出される液体を受け皿42に導く配管(液体排出路)22と、受け皿42から排出される液体をカートリッジ46に導く経路23(排出路)と、オーバーフロー部44から排出される液体をカートリッジ46に導く経路24と、カートリッジ46から排出された液体をポンプ45に導く経路25と、ポンプ45から送出される液体をタンク43に導く経路26と、で構成されている。
 受け皿42は、ヘッド部51の形状に沿うような凹形状とされており、底壁部の背面側にはプラズマ発生装置1Gが設けられている。なお、洗浄浄化装置40Hに、プラズマ発生装置1Gの位置を調整する位置調整部を設けるようにしてもよい。例えば、底壁部の背面側にアーム部を設けるとともに、当該アーム部によりプラズマ発生装置1Gを揺動可能に取り付け、位置調整部によってプラズマ発生装置1Gが水平に配置されるように調整できるようにすることが可能である。こうすれば、プラズマ発生装置1Gを常時水平に配置させることができ、より安定的にプラズマを生成することができるようになる。
 このプラズマ発生装置1Gは、配管(液体導入路)21と繋がった液体導入口7と、配管(液体排出路)22と繋がった液体排出口8と有している。そして、受け皿42の底壁部には、配管(液体排出路)22と繋がった供給口41jが設けられるとともに、経路23と繋がった排出口41kが設けられている。
 そして、受け皿42の前方にはオーバーフロー部44が設けられており、本実施形態においては受け皿42とオーバーフロー部44とが一体形成されている。オーバーフロー部44の入口は受け皿42と繋がっており、出口は経路24と繋がっている。経路24は、オーバーフロー部44の出口から、受け皿42後部に設けられた中継口42aを介してカートリッジ46に至る。
 タンク43は、吐出口43aおよび流入口43bと、気密状態を開放するための通気口43cとを前面に有しており、通気口43cの開閉により吐出口43aからの液体吐出が制御されている。タンク43は筐体41後面側に着脱自在に設けられ、筐体41への装着状態では、吐出口43aが、連結口41gに連結されて配管(液体導入路)21によりプラズマ発生装置1の液体導入口7と繋がり、流入口43bが、連結口41hに連結されて経路26によりポンプ45の送出口45aと繋がり、通気口43cが、連結口41iに連結されて気密経路27により開閉弁47と繋がっている。
 かかる構成とすることで、タンク43からプラズマ発生装置1Gに導入された液体に、オゾンやヒドロキシラジカル等を含んだ微細な気泡16を拡散させて生成した洗浄液が、供給口41jから受け皿42内に供給されることとなる。すなわち、生成された洗浄液は、被洗浄処理対象部30としてのヘッド部51に供給されることとなる。そして、液体(洗浄液)に溶解したオゾンあるいはラジカルや、気泡16に含まれるオゾンあるいはラジカル等によって、ヘッド部51に付着した有機物等を効率的に分解させることができるようになる。
 以上説明したように、本実施形態では、洗浄浄化装置(小型電器機器)40Hに上述のプラズマ発生装置1Gを備えさせている。したがって、より安全性を高めることのできる小型電器機器を得ることができる。
 なお、洗浄浄化装置(小型電器機器)40Hにプラズマ発生装置1Gの位置を調整する位置調整部を設ければ、よりプラズマを安定化させることができるようになる。
 また、ケース部材2の形状をプラズマ発生装置1Gの形状とするとともに、プラズマ発生装置1A~1Fの構成を有するプラズマ発生装置を用いた洗浄浄化装置(小型電器機器)とすることも可能である。
 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
 例えば、上記各実施形態では、気体通路が形成された隔壁部としてセラミックス部材を例示したが、隔壁部の材料は、セラミックス部材に限られるものではない。例えば、気体と液体を隔壁するガラス板などのような適当な部材を用い、この部材に写真製版とエッチングを施すことによって細孔径が約1μm~10μm程度の微細孔を形成したものを用いることも可能である。このとき、複数の気体通路を設けるようにしてもよい。
 また、洗浄浄化装置や小型電器機器も上記実施形態で示したものに限らず、例えば、電動歯ブラシの洗浄浄化装置や浄水装置、洗剤等が含まれた水を排水前に浄化する装置等に本発明を適用することが可能である。
 また、液体収容部や気体収容部、その他細部のスペック(形状、大きさ、レイアウト等)も適宜に変更可能である。
 本発明によれば、より安全性を高めることのできるプラズマ発生装置、当該プラズマ発生装置を用いた洗浄浄化装置および小型電器機器を得ることができる。

Claims (9)

  1.  水を含む液体を収容する液体収容部と、
     気体を収容する気体収容部と、
     前記気体収容部中の気体を前記液体収容部へ導く気体通路が形成され、前記液体収容部と前記気体収容部とを隔てる隔壁部と、
     前記気体収容部に配設された第1電極と、
     前記第1電極と距離を隔てられ、少なくとも前記第1電極と対になる側の部分が前記液体収容部中の液体と接触するように配設された第2電極と、
     前記気体収容部の気体を前記気体通路を介して前記液体収容部へ圧送させる態様で、酸素を含む気体を前記気体収容部に供給する気体供給部と、
     前記第2電極を接地した状態で前記第1電極と前記第2電極との間に所定の電圧を印加して前記第1電極と前記第2電極との間に放電を発生させることにより、前記気体収容部に導入された気体をプラズマ化するプラズマ電源部と、を備えることを特徴とするプラズマ発生装置。
  2.  前記隔壁部に前記気体通路が複数形成されていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ発生装置。
  3.  前記第1電極は、前記複数の気体通路に対して略等距離となるように配置されていることを特徴とする請求項2に記載のプラズマ発生装置。
  4.  前記第1電極が1つの構造体であることを特徴とする請求項1~3のうちいずれか1項に記載のプラズマ発生装置。
  5.  前記1つの構造体である第1電極は、前記隔壁部の気体収容部側に密着配置されていることを特徴とする請求項4に記載のプラズマ発生装置。
  6.  前記第1電極は、前記気体通路の中心軸上に当該気体通路と対向するように配置されていることを特徴とする請求項1~4のうちいずれか1項に記載のプラズマ発生装置。
  7.  請求項1~6のうちいずれか1項に記載のプラズマ発生装置を備えることを特徴とする洗浄浄化装置。
  8.  請求項1~6のうちいずれか1項に記載のプラズマ発生装置を備えることを特徴とする小型電器機器。
  9.  請求項7に記載の洗浄浄化装置を備えることを特徴とする小型電器機器。
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