WO2016152745A1

WO2016152745A1 - 水処理装置、水処理方法、殺菌水生成装置及び殺菌水生成方法

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Publication number: WO2016152745A1
Application number: PCT/JP2016/058610
Authority: WO
Inventors: 横山貴士; 丹下正次; 清水秀樹
Original assignee: 日本碍子株式会社
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2016-09-29
Also published as: EP3272715A4; US20180002203A1; JPWO2016152745A1; EP3272715A1

Abstract

本発明は、水処理装置、水処理方法、殺菌水生成装置及び殺菌水生成方法に関する。本発明は、第１電極（１２Ａ）及び第２電極（１２Ｂ）と、ガス（１４）が導入され、第１電極（１２Ａ）及び第２電極（１２Ｂ）間に発生したプラズマ（２６）により生成された活性種を水（１６）中に導入するセラミック構造体（１８）と、を有し、第１電極（１２Ａ）及び第２電極（１２Ｂ）の少なくとも一方の電極とセラミック構造体（１８）とが一体化されている。

Description

水処理装置、水処理方法、殺菌水生成装置及び殺菌水生成方法

　本発明は、水処理装置、水処理方法、殺菌水生成装置及び殺菌水生成方法に関する。

　従来の水処理装置として、例えば特開２０１３－１２８９０９号公報、特許第５２０４０６１号公報及び特許第５４６４６９２号公報に記載された装置がある。

　特開２０１３－１２８９０９号公報記載の水処理装置は、水中へのプラズマ導入部に、複数の開口部を設け、水中へ導入する気体の圧力流量を制御することで均一な泡を複数の開口部へ供給する。泡発生部と水中に電圧を印加し、水中で発生した泡中で放電を起こし、泡中でプラズマを発生させる。

　特許第５２０４０６１号公報記載の実施例３及び５に記載された水処理装置は、泡発生部と水中に電圧を印加し、水中で発生した泡中で放電を起こし、泡中でプラズマを発生させるようにしている。

　特許第５４６４６９２号公報記載の水処理装置は、オリフィスに導入した被処理水に沸騰現象により発生するキャビテーション中にプラズマを発生させるようにしている。

　しかしながら、特開２０１３－１２８９０９号公報、特許第５２０４０６１号公報及び特許第５４６４６９２号公報に記載の水処理装置は、水中の気泡中に放電を起こすため、放電ギャップ中に水の誘電率が加わり、大きな電力が必要になる。これはエネルギー効率の低下をもたらす。

　また、水中の気泡中に放電を起こすことで、気泡形状が安定せず、水中へのプラズマにより生成された活性種の溶解効率が悪くなり、それに伴い、殺菌効率や処理効率も悪くなる。

　本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、プラズマ発生のエネルギー効率の向上と、水中へのプラズマにより生成された活性種の溶解効率の向上とを図ることができる水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。

　また、本発明の他の目的は、プラズマ発生のエネルギー効率の向上と、水中へのプラズマにより生成された活性種の溶解効率の向上とを図ることができ、殺菌効果のある活性種を水中で多量に生成することができる殺菌水生成装置及び殺菌水生成方法を提供することにある。

　なお、活性種とは、プラズマ発生部位で生成される殺菌効果作用を有する物質であり、例えば過酸化水素水やオゾンといった化学物質や、イオン、ラジカルが挙げられる。

［１］　第１の本発明に係る水処理装置は、第１電極及び第２電極と、ガスが導入され、前記第１電極及び前記第２電極間に発生したプラズマにより生成された活性種を水中に導入するセラミック構造体と、を有し、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の電極と前記セラミック構造体とが一体化されていることを特徴とする。

［２］　第１の本発明において、前記一方の電極が前記セラミック構造体と一体化され、前記一方の電極は、格子状を有し、前記セラミック構造体は、前記水中に配置される一方の主面と、該一方の主面と対向する他方の主面とを有する板状を有し、且つ、前記一方の電極の少なくとも格子に対応した個所に貫通孔を有し、前記第１電極及び前記第２電極の他方の電極は、針状を有し、その先端が前記セラミック構造体の貫通孔に向いて配置され、前記ガスは、前記セラミック構造体の前記他方の主面から前記一方の主面に向かう方向に供給されてもよい。

［３］　この場合、前記一方の電極は、前記セラミック構造体の内部又は表面に配置されてもよい。

［４］　第１の本発明において、前記セラミック構造体は、前記水中に配置される一方の主面と、該一方の主面と対向する他方の主面と、側面とを有する柱状を有し、前記第１電極及び前記第２電極は、前記セラミック構造体の側面に互いに対向して配置されて、前記セラミック構造体と一体化され、前記ガスは、前記セラミック構造体の前記他方の主面から前記一方の主面に向かう方向に供給されてもよい。

［５］　この場合、前記第１電極及び前記第２電極は、前記セラミック構造体の内部又は表面に配置されて、前記セラミック構造体と一体化されてもよい。

［６］　第１の本発明において、前記セラミック構造体は、柱状を有し、且つ、前記ガスが供給される一方の主面と、該一方の主面と対向し、同じく前記ガスが供給される他方の主面と、前記水中に配置される側面とを有し、前記一方の電極は、柱状を有し、且つ、前記セラミック構造体の軸方向に沿って配置され、前記第１電極及び前記第２電極の他方の電極は、格子状を有し、且つ、前記一方の電極を囲むように、前記セラミック構造体に配置されてもよい。

［７］　この場合、前記一方の電極は、前記セラミック構造体の内部に配置され、前記他方の電極は、前記セラミック構造体の内部又は表面に配置されて、前記一方の電極及び前記他方の電極は、前記セラミック構造体と一体化されてもよい。

［８］　第１の本発明において、前記セラミック構造体は、柱状を有し、且つ、前記ガスが供給される一方の主面と、該一方の主面と対向し、前記水中に配置される他方の主面と、一部が前記水中に配置される側面とを有し、前記セラミック構造体は、前記一方の主面から前記他方の主面に向けて複数の穴が形成され、前記一方の電極は、それぞれ棒状を有し、且つ、前記穴内に配置され、前記第１電極及び前記第２電極の他方の電極は、前記セラミック構造体のうち、前記穴の底部と前記他方の主面との間に配置されてもよい。

［９］　第１の本発明において、前記第１電極及び前記第２電極が前記セラミック構造体と一体化され、前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ一方向に延びる棒状を有し、且つ、それぞれ互い違いに、前記一方向と直交する方向に配列され、前記セラミック構造体は、前記水中に配置される一方の主面と、該一方の主面と対向する他方の主面とを有する板状を有し、且つ、前記第１電極と前記第２電極の間に複数の貫通孔を有し、前記ガスは、前記セラミック構造体の前記他方の主面から前記一方の主面に向かう方向に供給されてもよい。

［１０］　この場合、前記第１電極及び前記第２電極は、前記セラミック構造体の内部又は表面に配置されて、前記セラミック構造体と一体化されてもよい。

［１１］　第１の本発明において、前記セラミック構造体は、前記水中に配置される一方の主面と、該一方の主面と対向する他方の主面と、側面とを有する柱状を有し、且つ、前記他方の主面から前記一方の主面にかけて貫通する複数の貫通孔を有し、前記第１電極及び前記第２電極は、前記セラミック構造体の側面に互いに対向して配置されて、前記セラミック構造体と一体化され、前記ガスは、前記セラミック構造体の前記他方の主面から前記一方の主面に向かう方向に供給されてもよい。

［１２］　この場合、前記第１電極及び前記第２電極は、前記セラミック構造体の内部又は表面に配置されて、前記セラミック構造体と一体化されてもよい。

［１３］　第２の本発明に係る水処理方法は、上述した第１の本発明に係る水処理装置を使用して水処理を行うことを特徴とする。

［１４］　第３の本発明に係る殺菌水生成装置は、第１電極及び第２電極と、ガスが導入され、前記第１電極及び前記第２電極間に発生したプラズマにより生成された活性種を水中に導入して、前記水中で活性種を生成するセラミック構造体と、を有し、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の電極と前記セラミック構造体とが一体化されていることを特徴とする。

［１５］　第４の本発明に係る殺菌水生成方法は、上述した第３の本発明に係る殺菌水生成装置を使用して殺菌水を生成することを特徴とする。

　本発明に係る水処理装置及び水処理方法によれば、プラズマ発生部位と、発生したプラズマを水中へ導入する部位とを一体化することができる。その結果、プラズマの発生を気体中で行うことができ、従来のような大きな電力が不要となり、エネルギー効率を向上させることができる。また、プラズマの発生とプラズマにより生成された活性種の水中への溶解を瞬時に行うことができるため、発生したプラズマにより生成された活性種を失活することなく、水中に溶解させることができ、活性種の溶解効率を向上させることができる。

　本発明に係る殺菌水生成装置及び殺菌水生成方法によれば、ガスとして、酸素を含むガス、窒素を含むガス、酸素と窒素の混合ガス、大気等を使用することで、プラズマによって殺菌効果の高い活性種が生成される。その結果、水中に殺菌効果のある活性種が短時間に広範囲に広まり、水中の活性種の濃度を高めることができ、水を例えば殺菌効果の高い殺菌水とすることができる。

図１Ａは第１の実施の形態に係る水処理装置（第１水処理装置）の要部の構成を上面から見て示す平面図であり、図１Ｂは第１水処理装置の要部をｚ方向に切断して示す断面図である。図２Ａは第２の実施の形態に係る水処理装置（第２水処理装置）の要部をｚ方向に切断して示す断面図であり、図２Ｂは角柱状のセラミック構造体と第１電極及び第２電極の配置関係を示す断面図であり、図２Ｃは円柱状のセラミック構造体と第１電極及び第２電極の配置関係を示す断面図である。図３Ａは第３の実施の形態に係る水処理装置（第３水処理装置）の要部を示す斜視図であり、図３Ｂは第３水処理装置の要部をｚ方向に切断して示す断面図である。図４Ａは第４の実施の形態に係る水処理装置（第４水処理装置）の要部をｚ方向に切断して示す断面図であり、図４Ｂはセラミック構造体にスリットを形成した構成を示す断面図であり、図４Ｃは格子状の第２電極を上面から見て示す平面図である。図５Ａは第５の実施の形態に係る水処理装置（第５水処理装置）の要部の構成を上面から見て示す平面図であり、図５Ｂは第５水処理装置の要部をｚ方向に切断して示す断面図である。図６Ａは第６の実施の形態に係る水処理装置（第６水処理装置）の要部をｘ方向に切断して示す断面図であり、図６Ｂは第６水処理装置の要部をｚ方向に切断して示す断面図である。

　以下、本発明に係る水処理装置、水処理方法、殺菌水生成装置及び殺菌水生成方法の実施の形態例を図１Ａ～図６Ｂを参照しながら説明する。

　先ず、第１の実施の形態に係る水処理装置（以下、第１水処理装置１０Ａと記す）は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂと、ガス１４が導入され、且つ、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂ間に発生したプラズマ２６を水１６中に導入するセラミック構造体１８と、を有し、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂの少なくとも一方の電極とセラミック構造体１８とが一体化されて構成されている。

　第１電極１２Ａは、図１Ａに示すように、格子状を有し、セラミック構造体１８と一体化されている。例えば図１Ｂに示すように、第１電極１２Ａをセラミック構造体１８の内部に配置、すなわち、埋め込んでもよいし、図示しないが、セラミック構造体１８の表面に配置してもよい。埋め込む場合は、第１電極１２Ａが一部露出してもよい。

　セラミック構造体１８は、図１Ｂに示すように、水１６中に配置される一方の主面１８ａと、該一方の主面１８ａと対向する他方の主面１８ｂとを有する板状を有し、さらに、第１電極１２Ａの少なくとも格子に対応した個所に貫通孔２０を有する。セラミック構造体１８を構成するセラミックスとしては、多数の開気孔が形成されたセラミックスにて構成してもよいし、緻密性のあるセラミックスにて構成してもよい。

　第２電極１２Ｂは、針状を有し、その先端２２がセラミック構造体１８の貫通孔２０に向いて配置されている。

　ガス１４は、セラミック構造体１８の他方の主面１８ｂから一方の主面１８ａに向かう方向（ｚ方向）に供給される。

　セラミック構造体１８に形成された貫通孔２０の径は１０～１０００μｍが好ましく、第１電極１２Ａから第２電極１２Ｂの先端２２までの最短距離は１０ｍｍ以下が好ましい。また、第１電極１２Ａの径は１０～１０００μｍが好ましい。

　セラミック構造体１８としては、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等を用いることができる。また、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂとしては、銅、鉄、タングステン、ステンレス、白金等を用いることができる。

　ここで、第１水処理装置１０Ａの作用について説明する。先ず、ガス１４を、セラミック構造体１８の他方の主面１８ｂから一方の主面１８ａに向かう方向に供給することで、各貫通孔２０がガス１４を水１６中に噴射するノズルとして機能する。この状態で、例えば第１電極１２Ａを接地し、第２電極１２Ｂにパルス状の電圧（以下、パルス電圧Ｐｖと記す）を印加することで、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂ（先端２２）間の空間でプラズマ２６が発生する。つまり、この空間がプラズマ発生部位２４となる。発生したプラズマ２６は、ガス１４の流れに沿って瞬時に貫通孔２０を通じて水１６中に進入し、水１６中にプラズマ２６により生成された活性種を内包した気泡２８が生成される。すなわち、水１６中にプラズマ２６により生成された活性種が溶解することとなる。

　従来の方法は、水１６中の気泡２８に放電を起こすようにしたため、エネルギー効率や水１６中へのプラズマ２６により生成された活性種の溶解効率が悪くなっていた。しかし、第１水処理装置１０Ａにおいては、プラズマ２６の発生を気体中で行うようにしたので、従来のような大きな電力が不要となり、エネルギー効率を向上させることができる。また、プラズマ２６の発生とプラズマ２６により生成された活性種の水１６中への溶解を瞬時に行うことができるため、発生したプラズマ２６により生成された活性種を失活することなく、水１６中に溶解させることができ、活性種の溶解効率を向上させることができる。

　次に、第２の実施の形態に係る水処理装置（以下、第２水処理装置１０Ｂと記す）について図２Ａ～図２Ｃを参照しながら説明する。

　第２水処理装置１０Ｂは、基本的には、上述した第１水処理装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

　すなわち、セラミック構造体１８は、図２Ａに示すように、多数の開気孔を有するセラミックスにて構成され、水１６中に配置される一方の主面１８ａと、該一方の主面１８ａと対向する他方の主面１８ｂと、側面１８ｃとを有する柱状を有する。セラミック構造体１８の外形形状は、角柱状でもよいし、円柱状、多角柱状でもよい。また、セラミック構造体１８には、その内部に放電を形成するための中空部を設けてもよい。

　第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂは、セラミック構造体１８の側面１８ｃに互いに対向して配置されて、セラミック構造体１８と一体化されている。図２Ｂは、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂを、角柱状のセラミック構造体１８の側面１８ｃに互いに対向して配置した例を示し、図２Ｃは、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂを、円柱状のセラミック構造体１８の側面１８ｃに互いに対向して配置した例を示す。これらの場合において、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂを、セラミック構造体１８の内部に配置してもよいし、表面（側面）に配置されてもよい。埋め込む場合は、第１電極１２Ａや第２電極１２Ｂが一部露出してもよい。第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂは、例えば長方形状の膜状に形成してもよい。

　ここで、第２水処理装置１０Ｂの作用について説明する。先ず、ガス１４を、セラミック構造体１８の他方の主面１８ｂから一方の主面１８ａに向かう方向に供給することで、ガス１４は、セラミック構造体１８中の多数の開気孔を通じて水１６中に流れ込む。すなわち、多数の開気孔がガス１４を水１６中に噴射するノズルとして機能する。この状態で、例えば第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂ間にパルス電圧Ｐｖを印加することで、セラミック構造体１８のうち、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとの間の空間（プラズマ発生部位２４）でプラズマ２６が発生する。プラズマ２６は、ガス１４の流れに沿って瞬時に多数の開気孔を通じて水１６中に進入し、水１６中にプラズマ２６により生成された活性種を内包した気泡２８が生成される。すなわち、水１６中に活性種が溶解することとなる。

　この場合、ガス１４が流れるセラミック構造体１８の開気孔中でプラズマ２６を発生するようにしたので、従来のような大きな電力が不要となり、エネルギー効率を向上させることができる。また、プラズマ２６の発生とプラズマ２６により生成された活性種の水１６中への溶解を瞬時に行うことができるため、プラズマ２６により生成された活性種を失活することなく、水１６中に溶解させることができ、活性種の溶解効率を向上させることができる。

　次に、第３の実施の形態に係る水処理装置（以下、第３水処理装置１０Ｃと記す）について図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明する。

　第３水処理装置１０Ｃは、基本的には、上述した第１水処理装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

　すなわち、セラミック構造体１８は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、多数の開気孔を有するセラミックスにて構成され、柱状を有し、且つ、ガス１４が供給される一方の主面１８ａと、該一方の主面１８ａと対向し、同じくガス１４が供給される他方の主面１８ｂと、水１６中に配置される側面１８ｃとを有する。形状は、円柱状でもよいし、角柱状、多角柱状でもよい。また、セラミック構造体１８には、その内部に放電を形成するための中空部を設けてもよい。

　第１電極１２Ａは、柱状を有し、且つ、セラミック構造体１８の内部であって、セラミック構造体１８の軸方向（ｚ方向）に沿って配置されている。図３Ａ及び図３Ｂの例では、セラミック構造体１８の中心部分に第１電極１２Ａを配置した例を示す。第１電極１２Ａはセラミック構造体１８の一方の主面１８ａ及び／又は他方の主面１８ｂから露出させてもよい。この場合も、第１電極１２Ａの外形形状は、円柱状でもよいし、角柱状、多角柱状でもよい。

　第２電極１２Ｂは、格子状を有し、且つ、第１電極１２Ａを囲むように、セラミック構造体１８に配置されている。この場合、セラミック構造体１８の内部に配置してもよいし、表面（側面）に配置されてもよい。埋め込む場合は、第２電極１２Ｂが一部露出してもよい。

　ここで、第３水処理装置１０Ｃの作用について説明する。先ず、ガス１４を、セラミック構造体１８の一方の主面１８ａから他方の主面１８ｂに向かう方向と、他方の主面１８ｂから一方の主面１８ａに向かう方向に供給することで、ガス１４は、セラミック構造体１８中の多数の開気孔を通じ、セラミック構造体１８の側面１８ｃから水１６中に流れ込む。すなわち、多数の開気孔がガス１４を水１６中に噴射するノズルとして機能する。第２電極１２Ｂが格子状となっているため、ガス１４の噴出が第２電極１２Ｂによって阻害されることがほとんどない。

　この状態で、例えば第２電極１２Ｂを接地し、第１電極１２Ａにパルス電圧Ｐｖを印加することで、セラミック構造体１８のうち、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとの間の空間（プラズマ発生部位２４）でプラズマ２６が発生する。プラズマ２６は、ガス１４の流れに沿って瞬時に多数の開気孔を通じて水１６中に進入し、水１６中にプラズマ２６により生成された活性種を内包した気泡２８が生成される。すなわち、水１６中に活性種が溶解することとなる。なお、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂ間にパルス電圧Ｐｖを印加するようにしてもよい。

　この場合も、ガス１４が流れるセラミック構造体１８の開気孔中でプラズマ２６を発生するようにしたので、従来のような大きな電力が不要となり、エネルギー効率を向上させることができる。また、プラズマ２６の発生とプラズマ２６により生成された活性種の水１６中への溶解を瞬時に行うことができるため、プラズマ２６により生成された活性種を失活することなく、水１６中に溶解させることができ、活性種の溶解効率を向上させることができる。

　次に、第４の実施の形態に係る水処理装置（以下、第４水処理装置１０Ｄと記す）について図４Ａ～図４Ｃを参照しながら説明する。

　第４水処理装置１０Ｄは、基本的には、上述した第１水処理装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

　すなわち、セラミック構造体１８は、図４Ａに示すように、多数の開気孔を有するセラミックスにて構成され、柱状を有し、且つ、ガス１４が供給される一方の主面１８ａと、該一方の主面１８ｂと対向し、水１６中に配置される他方の主面１８ｂと、一部が水１６中に配置される側面１８ｃとを有する。形状は、円柱状でもよいし、角柱状、多角柱状でもよい。また、セラミック構造体１８は、一方の主面１８ａから他方に主面１８ｂに向けて複数の穴３０が形成されている。

　複数の第１電極１２Ａは、それぞれ棒状を有し、且つ、それぞれ穴３０内に配置されている。各第１電極１２Ａの形状は、円柱状でもよいし、角柱状、多角柱状でもよい。第２電極１２Ｂは、セラミック構造体１８のうち、穴３０の底部と他方の主面１８ｂとの間に配置されている。第２電極１２Ｂは、例えば矩形状の膜状に形成してもよいし、格子状に形成してもよい。

　ここで、第４水処理装置１０Ｄの作用について説明する。先ず、ガス１４を、セラミック構造体１８の一方の主面１８ａから他方の主面１８ｂに向かう方向に供給することで、ガス１４は、セラミック構造体１８中の複数の穴３０を通じ、セラミック構造体１８の側面１８ｃから水１６中に流れ込む。この場合も、セラミック構造体１８の多数の開気孔がガス１４を水１６中に噴射するノズルとして機能する。この状態で、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂ間にパルス電圧Ｐｖを印加することで、セラミック構造体１８のうち、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとの間、特に、第１電極１２Ａの先端３２と穴３０の底部との間の空間（プラズマ発生部位２４）でプラズマ２６が発生する。プラズマ２６は、ガス１４の流れに沿って瞬時に多数の開気孔を通じて水１６中に進入し、水１６中にプラズマ２６により生成された活性種を内包した気泡２８が生成される。すなわち、水１６中に活性種が溶解することとなる。

　なお、第２電極１２Ｂを膜状とした場合、発生したプラズマ２６は、セラミック構造体１８の側面１８ｃから水１６中に進入することになる。このとき、複数の第１電極１２Ａのうち、中央部分並びにその近辺にあるプラズマ発生部位２４からのプラズマ２６により生成された活性種は、セラミック構造体１８の側面１８ｃまでの距離が長いため、セラミック構造体１８のサイズによっては、水１６中まで到達しないおそれがある。そこで、例えば図４Ｂに示すように、セラミック構造体１８のうち、隣接するプラズマ発生部位２４間に、セラミック構造体１８の側面１８ｃ（図４Ｂにおいて図示せず）まで延びるスリット３４を設けるようにしてもよい。これにより、中央部分やその近辺に位置するプラズマ発生部位２４からのプラズマ２６により生成された活性種をスリット３４を通じて効率よく水１６中に進入させることができる。

　また、第２電極１２Ｂを膜状ではなく、図４Ｃに示すように、格子状にし、さらに、プラズマ発生部位２４からセラミック構造体１８の他方の主面１８ｂまでの厚みを薄くすることで、発生したプラズマ２６をセラミック構造体１８の側面１８ｃと他方の主面１８ｂを通じて水１６中に進入させることができる。これらの構成を採用することにより、プラズマ２６により生成された活性種の溶解効率をさらに向上させることができる。

　次に、第５の実施の形態に係る水処理装置（以下、第５水処理装置１０Ｅと記す）について図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら説明する。

　第５水処理装置１０Ｅは、基本的には、上述した第１水処理装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

　すなわち、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂは、図５Ａに示すように、それぞれ一方向（ｙ方向）に延びる棒状を有し、且つ、それぞれ互い違いに、一方向と直交する方向（ｘ方向）に配列されている。

　セラミック構造体１８は、図５Ｂに示すように、水１６中に配置される一方の主面１８ａと、該一方の主面１８ａと対向する他方の主面１８ｂとを有する板状を有し、さらに、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂの間に複数の貫通孔２０を有する。セラミック構造体１８を構成するセラミックスとしては、多数の開気孔が形成されたセラミックスにて構成してもよいし、緻密性のあるセラミックスにて構成してもよい。

　第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂは、セラミック構造体１８の内部に配置してもよいし、表面に配置してもよい。内部に配置する場合は、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂが一部露出してもよい。

　ここで、第５水処理装置１０Ｅの作用について説明する。先ず、ガス１４を、セラミック構造体１８の他方の主面１８ｂから一方の主面１８ａに向かう方向に供給することで、各貫通孔２０がガス１４を水１６中に噴射するノズルとして機能する。この状態で、例えば第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂ間にパルス電圧Ｐｖを印加することで、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂ間の空間（貫通孔２０：プラズマ発生部位２４）でプラズマ２６が発生する。プラズマ２６は、ガス１４の流れに沿って瞬時に貫通孔２０を通じて水１６中に進入し、水１６中にプラズマ２６により生成された活性種を内包した気泡２８が生成される。すなわち、水１６中に活性種が溶解することとなる。

　この場合も、ガス１４が流れるセラミック構造体１８の貫通孔２０の気体中でプラズマ２６を発生するようにしたので、従来のような大きな電力が不要となり、エネルギー効率を向上させることができる。また、プラズマ２６の発生とプラズマ２６により生成された活性種の水１６中への溶解を瞬時に行うことができるため、プラズマ２６により生成された活性種を失活することなく、水１６中に溶解させることができ、活性種の溶解効率を向上させることができる。

　この第５水処理装置１０Ｅは、第１水処理装置１０Ａ等と比して構造を簡単にすることができるため、小型化、コスト低減に有利となる。

　次に、第６の実施の形態に係る水処理装置（以下、第６水処理装置１０Ｆと記す）について図６Ａ～図６Ｃを参照しながら説明する。

　第６水処理装置１０Ｆは、基本的には、上述した第２水処理装置１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

　すなわち、セラミック構造体１８は、図６Ｂに示すように、他方の主面１８ｂから一方の主面１８ａにわたって貫通する複数の貫通孔３６を有する。図６Ａの例では、９つの貫通孔３６を形成した例を示す。セラミック構造体１８を構成するセラミックスとしては、第２水処理装置１０Ｂのように多数の開気孔が形成されたセラミックスにて構成してもよいし、緻密性のあるセラミックスにて構成してもよい。その他の構成については、第２水処理装置１０Ｂとほぼ同様の構成を有するため、重複説明を省略する。

　ここで、第６水処理装置１０Ｆの作用について説明する。先ず、ガス１４を、セラミック構造体１８の他方の主面１８ｂから一方の主面１８ａに向かう方向に供給することで、ガス１４は、セラミック構造体１８中の複数の貫通孔３６を通じて水１６中に流れ込む。すなわち、複数の貫通孔３６がガス１４を水１６中に噴射するノズルとして機能する。この状態で、例えば第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂ間にパルス電圧Ｐｖを印加することで、セラミック構造体１８のうち、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとの間の各貫通孔３６（プラズマ発生部位２４）でプラズマ２６が発生する。プラズマ２６は、ガス１４の流れに沿って瞬時に複数の貫通孔３６を通じて水１６中に進入し、水１６中にプラズマ２６により生成された活性種を内包した気泡２８が生成される。すなわち、水１６中に活性種が溶解することとなる。

　この場合、ガス１４が流れるセラミック構造体１８の貫通孔３６内でプラズマ２６を発生するようにしたので、従来のような大きな電力が不要となり、エネルギー効率を向上させることができる。また、プラズマ２６の発生とプラズマ２６により生成された活性種の水１６中への溶解を瞬時に行うことができるため、プラズマ２６により生成された活性種を失活することなく、水１６中に溶解させることができ、活性種の溶解効率を向上させることができる。

　上述した第１水処理装置１０Ａ～第６水処理装置１０Ｆにおいて、ガス１４として、酸素を含むガス、窒素を含むガス、酸素と窒素の混合ガス、大気等を使用することで、プラズマ２６によって殺菌効果の高い活性種が生成される。その結果、水１６中に殺菌効果のある活性種が短時間に広範囲に広まり、水１６中の活性種の濃度を高めることができ、水１６を例えば殺菌効果の高い殺菌水とすることができる。つまり、第１水処理装置１０Ａ～第６水処理装置１０Ｆを、殺菌効果の高い殺菌水を生成する第１殺菌水生成装置５０Ａ～第６殺菌水生成装置５０Ｆとして構成することもできる。

　なお、本発明に係る水処理装置、水処理方法、殺菌水生成装置及び殺菌水生成方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims

　第１電極（１２Ａ）及び第２電極（１２Ｂ）と、
　ガス（１４）が導入され、前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）間に発生したプラズマ（２６）により生成された活性種を水（１６）中に導入するセラミック構造体（１８）と、を有し、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）の少なくとも一方の電極と前記セラミック構造体（１８）とが一体化されていることを特徴とする水処理装置。
　請求項１記載の水処理装置において、
　前記一方の電極が前記セラミック構造体（１８）と一体化され、
　前記一方の電極は、格子状を有し、
　前記セラミック構造体（１８）は、前記水（１６）中に配置される一方の主面（１８ａ）と、該一方の主面（１８ａ）と対向する他方の主面（１８ｂ）とを有する板状を有し、且つ、前記一方の電極の少なくとも格子に対応した個所に貫通孔（２０）を有し、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）の他方の電極は、針状を有し、その先端が前記セラミック構造体（１８）の貫通孔（２０）に向いて配置され、
　前記ガス（１４）は、前記セラミック構造体（１８）の前記他方の主面（１８ｂ）から前記一方の主面（１８ａ）に向かう方向に供給されることを特徴とする水処理装置。
　請求項２記載の水処理装置において、
　前記一方の電極は、前記セラミック構造体（１８）の内部又は表面に配置されていることを特徴とする水処理装置。
　請求項１記載の水処理装置において、
　前記セラミック構造体（１８）は、前記水（１６）中に配置される一方の主面（１８ａ）と、該一方の主面（１８ａ）と対向する他方の主面（１８ｂ）と、側面（１８ｃ）とを有する柱状を有し、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）は、前記セラミック構造体（１８）の側面（１８ｃ）に互いに対向して配置されて、前記セラミック構造体（１８）と一体化され、
　前記ガス（１４）は、前記セラミック構造体（１８）の前記他方の主面（１８ｂ）から前記一方の主面（１８ａ）に向かう方向に供給されることを特徴とする水処理装置。
　請求項４記載の水処理装置において、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）は、前記セラミック構造体（１８）の内部又は表面に配置されて、前記セラミック構造体（１８）と一体化されていることを特徴とする水処理装置。
　請求項１記載の水処理装置において、
　前記セラミック構造体（１８）は、柱状を有し、且つ、前記ガス（１４）が供給される一方の主面（１８ａ）と、該一方の主面（１８ａ）と対向し、同じく前記ガス（１４）が供給される他方の主面（１８ｂ）と、前記水（１６）中に配置される側面（１８ｃ）とを有し、
　前記一方の電極は、柱状を有し、且つ、前記セラミック構造体（１８）の軸方向に沿って配置され、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）の他方の電極は、格子状を有し、且つ、前記一方の電極を囲むように、前記セラミック構造体（１８）に配置されていることを特徴とする水処理装置。
　請求項６記載の水処理装置において、
　前記一方の電極は、前記セラミック構造体（１８）の内部に配置され、
　前記他方の電極は、前記セラミック構造体（１８）の内部又は表面に配置されて、
　前記一方の電極及び前記他方の電極は、前記セラミック構造体（１８）と一体化されていることを特徴とする水処理装置。
　請求項１記載の水処理装置において、
　前記セラミック構造体（１８）は、柱状を有し、且つ、前記ガス（１４）が供給される一方の主面（１８ａ）と、該一方の主面（１８ａ）と対向し、前記水（１６）中に配置される他方の主面（１８ｂ）と、一部が前記水（１６）中に配置される側面（１８ｃ）とを有し、
　前記セラミック構造体（１８）は、前記一方の主面（１８ａ）から前記他方の主面（１８ｂ）に向けて複数の穴（３０）が形成され、
　前記一方の電極は、それぞれ棒状を有し、且つ、前記穴（３０）内に配置され、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）の他方の電極は、前記セラミック構造体（１８）のうち、前記穴（３０）の底部と前記他方の主面（１８ｂ）との間に配置されていることを特徴とする水処理装置。
　請求項１記載の水処理装置において、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）が前記セラミック構造体（１８）と一体化され、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）は、それぞれ一方向に延びる棒状を有し、且つ、それぞれ互い違いに、前記一方向と直交する方向に配列され、
　前記セラミック構造体（１８）は、前記水（１６）中に配置される一方の主面（１８ａ）と、該一方の主面（１８ａ）と対向する他方の主面（１８ｂ）とを有する板状を有し、且つ、前記第１電極（１２Ａ）と前記第２電極（１２Ｂ）の間に複数の貫通孔（２０）を有し、
　前記ガス（１４）は、前記セラミック構造体（１８）の前記他方の主面（１８ｂ）から前記一方の主面（１８ａ）に向かう方向に供給されることを特徴とする水処理装置。
　請求項９記載の水処理装置において、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）は、前記セラミック構造体（１８）の内部又は表面に配置されて、前記セラミック構造体（１８）と一体化されていることを特徴とする水処理装置。
　請求項１記載の水処理装置において、
　前記セラミック構造体（１８）は、前記水（１６）中に配置される一方の主面（１８ａ）と、該一方の主面（１８ａ）と対向する他方の主面（１８ｂ）と、側面（１８ｃ）とを有する柱状を有し、且つ、前記他方の主面（１８ｂ）から前記一方の主面（１８ａ）にかけて貫通する複数の貫通孔（３６）を有し、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）は、前記セラミック構造体（１８）の側面（１８ｃ）に互いに対向して配置されて、前記セラミック構造体（１８）と一体化され、
　前記ガス（１４）は、前記セラミック構造体（１８）の前記他方の主面（１８ｂ）から前記一方の主面（１８ａ）に向かう方向に供給されることを特徴とする水処理装置。
　請求項１１記載の水処理装置において、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）は、前記セラミック構造体（１８）の内部又は表面に配置されて、前記セラミック構造体（１８）と一体化されていることを特徴とする水処理装置。
　請求項１～１２のいずれか１項に記載の水処理装置を使用して水処理を行うことを特徴とする水処理方法。
　第１電極（１２Ａ）及び第２電極（１２Ｂ）と、
　ガス（１４）が導入され、前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）間に発生したプラズマ（２６）により生成された活性種を水（１６）中に導入して、前記水（１６）中で活性種を生成するセラミック構造体（１８）と、を有し、
　前記第１電極（１２Ａ）及び前記第２電極（１２Ｂ）の少なくとも一方の電極と前記セラミック構造体（１８）とが一体化されていることを特徴とする殺菌水生成装置。
　請求項１４記載の殺菌水生成装置を使用して殺菌水を生成することを特徴とする殺菌水生成方法。