(57)【要約】【課題】気相と第１電極とが接触したのちに放電させてプラズマを発生させることにより、第１電極近傍でのジュール熱による装置への損傷を抑制できる液体処理装置及び方法を提供する。【解決手段】第１電極３０と第２電極３１との間の測定した電気抵抗値が、被処理液体Ｌ１が旋回する前の第１電極と第２電極との間の電気抵抗値よりも大きくなったときに、放電を開始することにより、気相Ｇと第１電極３０の接触を検出した上で、プラズマＰを発生させることができる。よって、第１電極近傍でのジュール熱による装置への損傷を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に形状が棒状である第１電極が配置され、他端側に第２電極が配置された断面形状が円形である筒状の処理槽に、前記処理槽の前記円形筒状の接線方向から被処理液体を前記処理槽内に導入することにより前記処理槽内で前記被処理液体を旋回させて前記被処理液体の旋回流中に気相を発生させ、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して放電することにより前記気相中にプラズマを発生させて前記被処理液体を処理する液体処理方法において、
前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値を測定し、
前記第１電極と前記第２電極との間の前記測定した電気抵抗値が、前記被処理液体が旋回する前の前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値よりも大きくなったときに、放電を開始する液体処理方法。
【請求項２】
前記被処理液の前記旋回流が発生する前の前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値よりも、前記第１電極と前記第２電極との間の前記測定した電気抵抗値が５％以上高くなったときに放電を開始する、請求項１に記載の液体処理方法。
【請求項３】
前記被処理液の前記旋回流が発生する前の前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値よりも、前記第１電極と前記第２電極との間の前記測定した電気抵抗値が３４％以上高くなったときに放電を開始する、請求項１に記載の液体処理方法。
【請求項４】
前記被処理液の前記旋回流が発生する前の前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値よりも、前記第１電極と前記第２電極との間の前記測定した電気抵抗値が２００％以上高くなったときに放電を開始する、請求項１に記載の液体処理方法。
【請求項５】
前記第１電極の直径を前記気相の直径よりも小さくする、請求項３に記載の液体処理方法。
【請求項６】
断面形状が円形である筒状の処理槽と、
前記処理槽の一端側に配置されて形状が棒状の第１電極と、
前記処理槽の他端側に配置される第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電源とを備えるとともに、
前記処理槽は、前記処理槽の前記円形筒状の接線方向から被処理液体を前記処理槽内に導入することにより前記処理槽内で前記被処理液体を旋回させて前記被処理液体の旋回流中に気相を発生させる液体導入口を有する液体処理装置において、
前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定部と、
前記電気抵抗値測定部で測定した前記電気抵抗値に基づいて放電を開始する制御部とを備える液体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を電気化学的に処理する液体処理方法及び液体処理装置に関する。より詳細には、本発明は、液体中でプラズマを発生させ、液体に含まれる汚濁物質又は菌がプラズマに直接触れることによる分解及び殺菌作用と、プラズマ放電により発生する紫外線及びラジカルなどによる分解及び殺菌作用とを同時に起こして、液体を処理する液体処理方法及び液体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に、特許文献１に記載されている従来の液体処理装置の例を示す。液体処理装置１００は、装置本体１１０、液体供給部１５０、配管１５１、貯留槽１９０、及び電源１６０を備えている。装置本体１１０は、処理槽１１２、導入部１１５、排出部１１７、第１電極１３０、及び第２電極１３１を備えている。
【０００３】
図１０は、液体処理装置１００が動作している状態を示す図である。処理槽１１２は円筒状になっており、円筒の接線方向に設けられた導入部１１５から、液体(例えば水)Ｌ５を導入することで、旋回流Ｆ５を発生させる。旋回流Ｆ５によって処理槽１１２の中心軸Ｘ５の近傍の圧力が飽和水蒸気圧以下に低下し、中心軸Ｘ５付近において液体Ｌ５の一部が気化した水蒸気が発生することで、気相Ｇ５が生成される。第１電極１３０と第２電極１３１との間に高電圧を印加することで、気相Ｇ５にプラズマ放電を発生させる。このとき、プラズマが液体Ｌ５に直接触れることで、液体Ｌ５中に含まれる汚濁物質等が分解処理される。同時に、例えば、ヒドロキシルラジカル（ＯＨラジカル）及び過酸化水素等の酸化力を持つ成分が生成され、それらの成分が液体中に含まれる汚濁物質等と反応することでも、分解処理が進展する。液体Ｌ５中にプラズマが発生することにより生成されるラジカルの中でも、特にＯＨラジカルは高い酸化力を有することが知られており、液体Ｌ５中に溶解している難分解性有機化合物を分解処理することが可能である。さらに、排出部１１７付近の酸化成分を含んだ気相Ｇ５は、貯留槽１９０内の液体Ｌ５の抵抗を受ける事でせん断され、酸化成分を含有した気泡Ｂ５を生じる。処理液Ｌ６には、ＯＨラジカル及び過酸化水素などの酸化成分だけでなく、気泡Ｂも含まれるため、液体Ｌ５中に含まれる汚濁物質等をより効率的に分解することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７-２２５９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の液体処理装置では、気相Ｇ５が第１電極１３０に接しているかを検知できず、液体Ｌ５の粘性が高い場合又は液体Ｌ５の供給量が不足する場合には、気相Ｇ５の生成が不十分となり、気相Ｇ５が第１電極１３０に接する面積が小さくなる。もしくは、気相Ｇ５が第１電極１３０に接しないことがある。この状態で、第１電極１３０と第２電極１３１との間に高電圧を印加すると、液体Ｌ５に流れる漏れ電流が大きくなってしまう。漏れ電流が大きくなることで、ジュール熱が大きくなり、特に固体と液体の界面である第１電極１３０の右端部１３０１近傍において、電圧降下が大きいため、ジュール熱が大量に発生しやすく、第１電極１３０もしくは処理槽１１２が損傷する課題が発生する。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑み、気相と第１電極とが接触したのちに放電させてプラズマを発生させることにより、第１電極近傍でのジュール熱による装置への損傷を抑制できる液体処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の１つの態様にかかる液体処理方法は、
一端側に形状が棒状である第１電極が配置され、他端側に第２電極が配置された断面形状が円形である筒状の処理槽に、前記処理槽の前記円形筒状の接線方向から被処理液体を前記処理槽内に導入することにより前記処理槽内で前記被処理液体を旋回させて前記被処理液体の旋回流中に気相を発生させ、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して放電することにより前記気相中にプラズマを発生させて前記被処理液体を処理する液体処理方法において、
前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値を測定し、
前記第１電極と前記第２電極との間の前記測定した電気抵抗値が、前記被処理液体が旋回する前の前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値よりも大きくなったときに、放電を開始する。
【０００８】
本発明の別の態様にかかる液体処理装置は、
断面形状が円形である筒状の処理槽と、
前記処理槽の一端側に配置されて形状が棒状の第１電極と、
前記処理槽の他端側に配置される第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電源とを備えるとともに、
前記処理槽は、前記処理槽の前記円形筒状の接線方向から被処理液体を前記処理槽内に導入することにより前記処理槽内で前記被処理液体を旋回させて前記被処理液体の旋回流中に気相を発生させる液体導入口を有する液体処理装置において、
前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定部と、
前記電気抵抗値測定部で測定した前記電気抵抗値に基づいて放電を開始する制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の前記態様にかかる液体処理方法及び装置によれば、前記第１電極と前記第２電極との間の前記測定した電気抵抗値が、前記被処理液体が旋回する前の前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値よりも大きくなったときに、放電を開始することにより、漏れ電流が少ないために、第１電極近傍で発生するジュール熱を抑制でき、ジュール熱による装置への損傷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１にかかる液体処理装置の構成を示す側面断面図
【図２】本発明の実施形態１にかかる装置本体の側面断面図
【図３】図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線における断面図
【図４】処理槽の内部に旋回流が発生しており、電圧を印加していない状態を示す側面断面図
【図５】処理槽の内部に旋回流が発生しており、電圧を印加した状態を示す側面断面図
【図６】液体供給量を変化させた際の電極間の電気抵抗値を示す図
【図７】本発明の実施形態２にかかる装置本体の側面断面図
【図８】本発明の実施形態２での液体供給量を変化させた際の電極間の電気抵抗値を示す図
【図９】従来の液体処理装置の側面断面図
【図１０】従来の液体処理装置の処理槽の内部に旋回流が発生しており、電圧を印加した状態を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施形態１］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係る液体処理装置１を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
【００１２】
［全体構成］
まず、液体処理装置１の全体構成について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態１にかかる液体処理装置１の構成を示す側面断面図である。以下の図では、矢印Ｆは液体処理装置１の前方向を示し、矢印Ｂは後方向を示す。矢印Ｕは上方向を示し、矢印Ｄは下方向を示す。矢印Ｒは後方向から見て右方向、矢印Ｌは後方向から見て左方向を示す。
【００１４】
液体処理装置１は、少なくとも、処理槽１２と、第１電極３０と、第２電極３１と、電源６０とを備えるとともに、さらに、電気抵抗値測定部７０と、制御部８０とを備えている。より具体的には、図１に示す液体処理装置１は、貯留槽９０に接続されている状態を示している。液体処理装置１は、液体中で放電することによって液体を処理する。本実施形態１では、液体の例として、汚濁物質が溶解した水溶液を処理する場合について説明する。貯留槽９０には、液体処理装置１で処理された処理液が貯溜される。
【００１５】
液体処理装置１は、装置本体１０、液体供給部５０、電源６０、電気抵抗値測定部７０、制御部８０、貯留槽９０を備えている。装置本体１０は、処理槽１２、液体導入口の一例として機能する導入部１５、排出部１７、絶縁体５３で被覆された第１電極３０、及び第２電極３１を備えている。
【００１６】
処理槽１２は、内部に導入された液体（例えば、水）Ｌ１を処理している部分である。処理槽１２の正面断面形状は円形である（図３参照）。
【００１７】
導入部１５は、処理槽１２に液体を導入する。
【００１８】
処理槽１２は、処理槽１２の液体Ｌ１の旋回軸Ｘ１（図２参照）沿いの一端側が断面形状が円形である円柱状の処理室を有している。処理槽１２の一端には導入部１５が配置され、処理槽１２の他端には排出部１７が配置されている。導入部１５は、処理槽１２に液体Ｌ１を処理槽１２の中心軸Ｘ１と直交する円形の断面形状の接線方向から液体を導入する。導入部１５は、第１配管５１を介して液体供給部５０に連通している。排出部１７は、処理槽１２で処理された処理液Ｌ２を処理槽１２から排出させる。排出部１７は、貯留槽９０の取り入れ口９１に接続されている。排出部１７から排出された処理液Ｌ２は、貯留槽９０に貯溜される。処理槽１２の材質は絶縁体でもよいし、導体でもよい。導体の場合には、各電極３０，３１との間に絶縁体を介在する必要がある。排出部１７の開口の内径は、後述する開口部３１１の円の径寸法と同じか、それ以上とする。
【００１９】
絶縁体５３で被覆された第１電極３０は、棒状であり、処理槽１２の内部に配置されている。
【００２０】
第２電極３１は、排出部１７の近傍に配置されている。第１電極３０は電源６０が接続されており、第２電極３１は接地されている。一例として、図１では、第２電極３１は、処理槽１２の排出部１７が形成された壁面の外側、具体的には、貯留槽９０と処理槽１２との間に固定されている。第２電極３１は、中心に貫通した円形の開口部３１１が形成されている。
【００２１】
第１電極３０は、電源６０が接続されており、第２電極３１は接地されている。第１電極３０及び第２電極３１には、電源６０により高電圧のパルス電圧が印加される。
【００２２】
液体供給部５０は、一例として、処理槽１２内に液体（例えば、水）を供給するポンプである。液体供給部５０は、配管５１に接続されている。配管５１の一端は導入部１５に接続されており、配管５１の他端は、液体供給源（例えば、水タンク８８又は水道）又は貯留槽９０の処理液を含んだ貯留水を循環できる形に接続されている（図１の一点鎖線の循環用配管８７などを参照）。
【００２３】
電源６０は、第１電極３０と第２電極３１との間に数ｋＶの正もしくは負の高電圧のパルス電圧を印加する。電源６０は、正のパルス電圧と負のパルス電圧とを交互に印加する、いわゆるバイポーラパルス電圧を印加することもできる。
【００２４】
電気抵抗値測定部７０は、第１電極３０と第２電極３１とに配線でそれぞれ接続されており、第１電極３０と第２電極との間の電気抵抗値を、例えば所定時間毎（一例として５秒毎）に測定する。電気抵抗値測定部７０は、測定した電気抵抗値を電気抵抗値測定部７０から制御部８０に出力する。電気抵抗値測定部７０は、少なくとも、液体Ｌ１が旋回する前の第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値を基準電気抵抗値として測定する。一例として、第１電極３０と第２電極３１との間が液体Ｌ１で満たされているときの第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値が、電気抵抗値測定部７０で基準電気抵抗値として測定されて、制御部８０に出力されている。ここで、第１電極３０と第２電極３１との間が液体Ｌ１で満たされているときの検出例としては、ポンプ又は水道で液体供給する場合、第１電極３０と第２電極３１との間が液体Ｌ１で満たされているときの時間を予め測定しておき、その時間以上になれば、第１電極３０と第２電極３１との間が液体Ｌ１で満たされているときである、として検出すればよい。後述するように、制御部８０での制御の下に、電源６０から高電圧のパルス電圧が第１電極３０と第２電極３１との間に印加されている際には、電気抵抗値測定部７０は、第１電極３０と第２電極３１との接続を解除し、第１電極３０と第２電極３１と電気的につながっていない状態となるように動作する。
【００２５】
制御部８０は、液体供給部５０と電源６０と電気抵抗値測定部７０と配線でそれぞれ接続されて、それぞれの装置を動作制御している。制御部８０の内部には、情報記録部８１と流量調整部８２と電圧印加指示部８３とを備えている。
【００２６】
電気抵抗値測定部７０から第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値が制御部８０に出力され、情報記録部８１に記憶されている。情報記録部８１には、少なくとも、液体Ｌ１が旋回する前の第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値を基準電気抵抗値として記憶し、具体的には例えば、第１電極３０と第２電極３１との間が液体Ｌ１で満たされているときの第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値が、基準電気抵抗値として記憶されている。
【００２７】
流量調整部８２では、情報記録部８１に記録されている基準電気抵抗値を基に、記録された基準電気抵抗値と電気抵抗値測定部７０で測定した電気抵抗値とを比較した結果により、制御部８０で液体供給部５０の印加電圧もしくは電流を変化させ、液体供給部５０の流量を増加又は減少させて流量調整する。
【００２８】
また、電圧印加指示部８３は、電気抵抗値測定部７０で測定した電気抵抗値が、第１電極３０と第２電極３１との間が液体Ｌ１で満たされているときに測定されかつ情報記録部８１に記録された基準電気抵抗値よりも所定割合だけ大きくなったか否かを判定する。もし、測定した電気抵抗値が、情報記録部８１に記録された基準電気抵抗値よりも所定割合だけ大きくなったと電圧印加指示部８３で判定したとき、流量調整部８２からの指示により、液体供給部５０の電流もしくは電圧を保つことで、液体Ｌ１の流量を一定に保たせる。その状態で、さらに、電圧印加指示部８３から電源６０へ電圧印加を制御部８０で指示することで、放電が開始される。測定した電気抵抗値が、情報記録部８１に記録された基準電気抵抗値よりも所定割合だけ大きくなっていないと電圧印加指示部８３で判定したとき、所定割合だけ大きくなるまで待機する。待機するときは、所定時間の間、待機し、所定時間後でも所定割合だけ大きくならないと判定したときは、放電開始処理を停止する。
【００２９】
［装置本体］
次に、装置本体１０について詳細に説明する。図２は、装置本体１０の側面断面図である。
【００３０】
処理槽１２は、第１内壁２１、第２内壁２２、及び第３内壁２３を有している。第１内壁２１は、筒状の壁部である。第２内壁２２は、第１内壁２１の第１端部例えば図２の左端部に設けられている。第３内壁２３は、第１内壁２１の第２端部例えば図２の右端部に設けられている。第２内壁２２及び第３内壁２３は、側面視では略円形である。第１内壁２１、第２内壁２２、及び第３内壁２３により、処理槽１２の内部には、略円柱状の収容空間８９が構成されている。第１内壁２１の中心軸、つまり、処理槽１２の内部に構成される略円柱状の収容空間８９の仮想の中心軸を中心軸Ｘ１とする。
【００３１】
第２内壁２２には、電極支持筒２４が設けられている。電極支持筒２４は、筒状であり図２の右方（第３内壁側）に延びている。電極支持筒２４は、その中心軸が中心軸Ｘ１と一致するように配置されている。電極支持筒２４の内側には、絶縁体５３を介して第１電極３０が支持されている。
【００３２】
第１電極３０の形状は棒状であり、絶縁体５３は第１電極３０の周囲に配置されている。第１電極３０は、長手方向の軸が中心軸Ｘ１と一致するように配置されている。
【００３３】
導入部１５は、装置本体１０を貫通しており、一方の開口端１６が第１内壁２１に形成されている。導入部１５は、側面視では、第２内壁２２に隣接した位置に配置されている。また、図３は、図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線における断面図である。導入部１５は、第１内壁２１の壁面に配置されている。
【００３４】
排出部１７は、第３内壁２３の例えば中央部を貫通している。排出部１７は、その中心軸が中心軸Ｘ１と一致するように形成されている。
【００３５】
第２電極３１は、板状の金属部材であり、中央部に開口部３１１が貫通して形成されている。開口部３１１は円形であり、その中心が第１内壁２１の中心軸Ｘ１と一致するように形成されている。
【００３６】
［動作］
次に、液体処理装置１の動作について説明する。以下では、説明の便宜上、処理槽１２の内部に気相Ｇを発生させる状態（図４）と、電源６０から気相Ｇにパルス電圧を印加してプラズマＰを発生させる状態（図５）を別図に分けて説明する。図４は、処理槽１２の内部に旋回流Ｆ１が発生しており、パルス電圧を印加していない状態を示す側面断面図である。
【００３７】
まず、制御部８０での制御の下に、図４に示すように、水道水からポンプ５０などを介するか、又は、ポンプ５０で貯留槽９０の液体Ｌ１を吸い込んで、導入部１５から処理槽１２に液体（例えば、水）Ｌ１が所定の圧力で導入されると、液体Ｌ１は、第１内壁２１に沿って旋回流Ｆ１を発生させながら導入部１５から図４の右方に向けて移動する。旋回しながら図４の右方に移動した旋回流Ｆ１は、排出部１７に向けて移動する。
【００３８】
旋回流Ｆ１により、処理槽１２の中心軸Ｘ１付近の圧力が飽和水蒸気圧以下に低下し、液体Ｌ１の一部が気化して気相Ｇが、第１電極３０と第２電極３１の開口部３１１との間の空間の第１内壁２１の中心軸Ｘ１付近に生成される。気相Ｇは、旋回中心付近、具体的には、第１電極３０の内端すなわち図４の右端部３０１から中心軸Ｘ１に沿って、第２電極３１の開口部３１１を通って排出部１７まで発生する。すなわち、気相Ｇは、第２電極３１の中央の開口部３１１内に入るように、右端部３０１から延在している。
【００３９】
気相Ｇは、接している旋回流Ｆ１により、旋回流Ｆ１と同方向に旋回している。旋回している気相Ｇは、排出部１７の近傍で貯留槽９０内の液体の抵抗を受ける事で、マイクロバブル又はウルトラファインバブル（ナノバブル）にせん断され、排出部１７から、排出部１７に接続された取り入れ口９１を介して貯留槽９０に拡散される。
【００４０】
図５は、処理槽１２の内部に旋回流Ｆ１が発生しており、制御部８０での制御の下に電源６０からパルス電圧を印加した状態を示す側面断面図である。図５に示すように、液体Ｌ１が気化した気相Ｇが第１電極３０から排出部１７まで発生している状態で、制御部８０での制御の下に電源６０により、第１電極３０と第２電極３１との間に高電圧のパルス電圧を印加する。第１電極３０と第２電極３１とは、高電圧のパルス電圧が印加されると、気相Ｇ内にプラズマＰが発生し、ラジカル（ＯＨラジカル等）又はイオンを生成する。そのラジカル又はイオンは、気相Ｇから旋回流Ｆ１側へ溶解することで、液体Ｌ１中に溶解している汚濁物質を分解処理する。加えて、排出部１７付近の気相Ｇ内のプラズマＰは、貯留槽９０内の液体Ｌ１の抵抗を受ける事でＯＨラジカル等を含有した大量の気泡Ｂを生じる。この様に、プラズマＰにより発生したＯＨラジカル等により処理され、ＯＨラジカル等を含有した気泡Ｂを含んだ状態の処理液Ｌ２が、排出部１７から貯留槽９０に向けて排出される。
【００４１】
つまり、プラズマＰによって生成されたＯＨラジカル等は、直接もしくは気泡Ｂ内から貯留槽９０内の処理液Ｌ２に溶解する。そして、一定時間が経過すると、比較的安定な過酸化水素に変質する。なお、高電圧のパルス電圧の印加によって生成したプラズマＰは、電圧の印加を停止すると消失する。
【００４２】
なお、プラズマ放電が発生する際には、同時に紫外線が発生する。発生した紫外線が汚濁物質又は菌に照射されると、分解及び殺菌作用を発揮することができる。また、処理液中に発生した過酸化水素水に紫外線が照射されることで、前記したようにＯＨラジカルが発生し、これによっても分解及び殺菌作用が発揮される。
【００４３】
次に、本発明の実施形態１にかかる液体処理装置１における、制御部８０による制御方法について説明する。
【００４４】
まず、制御部８０では、第１電極３０と第２電極３１との間が液体Ｌ１で満たされている状態での電気抵抗値測定部７０から出力される電気抵抗値を、基準電気抵抗値として情報記録部８１に記録する。
【００４５】
次に、流量調整部８２からの指示により、液体供給部５０の電流もしくは電圧を増加させることで、液体Ｌ１の流量を増加させていく。液体Ｌ１の流量が増加することにより、旋回流Ｆ１の旋回速度が大きくなり、気相Ｇが形成される。第１電極３０と第２電極３１との間に気相Ｇが介在することで、液体よりも気体のほうが電気抵抗値は大きくなるため、第１電極３０と第２電極３１との間の抵抗値は高くなる。この状態での電気抵抗値測定部７０から出力される電気抵抗値が、情報記録部８１に記録されている基準電気抵抗値よりも所定の割合だけ大きくなったと電圧印加指示部８３で判定された際に、流量調整部８２からの指示により、液体供給部５０の電流もしくは電圧を保つことで、液体Ｌ１の流量を一定に保たせる。その状態で、電圧印加指示部８３から電源６０へ電圧印加を指示することで、放電が開始される。
【００４６】
次に、本発明の実施形態１に係る液体処理装置１におけるジュール熱による液体処理装置１への損傷を抑制する効果について、測定した電気抵抗値を用いながら説明する。
【００４７】
実施形態１では、形成される気相Ｇの直径は、例えば１ｍｍであり、第１電極３０の直径は気相Ｇの直径に揃えた１ｍｍとしている。例えば、液体Ｌ１の供給量を０Ｌ／ｍｉｎ、１Ｌ／ｍｉｎ、３Ｌ／ｍｉｎ、４Ｌ／ｍｉｎと変化させたときの気相Ｇの発生状況と第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値と放電の状態とを図６に示す。
【００４８】
図６において、液体Ｌ１の供給量が０Ｌ／ｍｉｎと１Ｌ／ｍｉｎでは、気相Ｇは発生せずに、第１電極３０と第２電極３１とは液体Ｌ１を介して電気的につながっている。この状態で、第１電極３０と第２電極３１との間に高電圧を印加してもプラズマＰは発生せずに、投入されたエネルギーはジュール熱に変換され、第１電極３０の損傷につながる。
【００４９】
次に、液体供給量が３Ｌ／ｍｉｎのときでは、図４に示すような気相Ｇが発生する。この状態であれば、第１電極３０と第２電極３１との間に液体より電気抵抗値が高い気相Ｇが介在しているため、第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値は、気相Ｇが発生していない状態よりも高くなっている。数値としては、液体供給量が０Ｌ／ｍｉｎのときの電気抵抗値３８．２ｋΩよりも、液体供給量が３Ｌ／ｍｉｎの電気抵抗値が４０．３ｋΩとなり、(４０．３-３８．２)／３８．２＝０．０５、すなわち、およそ５％高くなっている。この状態で、第１電極３０に高電圧を印加すると図５に示すようなプラズマＰが気相Ｇ中に発生する。
【００５０】
更に、液体供給量を４Ｌ／ｍｉｎに増やすと、第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値は高くなった。数値としては、液体供給量が０Ｌ／ｍｉｎのときの電気抵抗値３８．２ｋΩよりも、液体供給量が４Ｌ／ｍｉｎの電気抵抗値が５１．３ｋΩとなり、(５１．３-３８．２)／３８．２＝０．３４、すなわち、およそ３４％高くなっている。液体供給量が４Ｌ／ｍｉｎのとき、液体供給量が３Ｌ／ｍｉｎよりも電気抵抗値が高くなっている理由は、より気相Ｇの形成がしっかりとなされ、第１電極３０と第２電極３１との間に介在する気相Ｇの割合が大きくなったためと考えられる。この状態で、第１電極３０に高電圧を印加すると、プラズマＰが気相Ｇ中に発生する。
【００５１】
以上より、前記実施形態１によれば、第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値が、液体Ｌ１の旋回流Ｆ１が発生する前、例えば液体供給量０Ｌ／ｍｉｎのとき、の基準電気抵抗値よりも電気抵抗値が高くなった液体供給量のときに、第１電極３０に高電圧を印加して放電を開始するように構成している。このように構成することで、気相Ｇが第１電極１３０に接する面積が小さい状態か、もしくは、気相Ｇが第１電極１３０に接しない状態で、第１電極１３０と第２電極１３１との間に高電圧を印加することが防止できる。この結果、液体Ｌ１に流れる漏れ電流が大きくなることもなく、漏れ電流が大きくなることも防止でき、プラズマＰが発生しない状態でのジュール熱の発生を防ぐことができる。ここで、第１電極３０に高電圧を印加して放電を開始するタイミングの具体的な数値としては、第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値が、液体供給量０Ｌ／ｍｉｎのときの基準電気抵抗値よりも５％以上高くなったときが好ましい。さらに好ましくは、第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値が、液体供給量０Ｌ／ｍｉｎのときの電気抵抗値よりも３４％以上高くなったときが好ましい。
【００５２】
[実施形態２]
本実施形態１では、第１電極３０の直径は、気相Ｇの直径と一致している。しかし、第１電極３０の直径を気相Ｇの直径よりも小さくすることによって、第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値の変化をより大きくし、変化を検出しやすくすることが可能である。
【００５３】
本実施形態２での装置本体１０を図７に示す。発生する気相Ｇの直径は例えば１ｍｍと本実施形態１と同様であるが、本実施形態２での第１電極３０の直径を、発生する気相Ｇの直径よりも小さく、例えば、発生する気相Ｇの直径の半分の０．５ｍｍと小さくしている。この装置で、液体の供給量を０Ｌ／ｍｉｎ、１Ｌ／ｍｉｎ、４Ｌ／ｍｉｎと変化させたときの気相Ｇの発生状況と第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値と放電の状態を図８に示す。気相Ｇが発生する。つまりは、液体供給量が４Ｌ／ｍｉｎのときに、第１電極と第２電極との間の電気抵抗値が、気相Ｇが発生していない状態よりも、大きくなっていることが確認できる。数値としては、液体供給量が０Ｌ／ｍｉｎのときの第１電極と第２電極との間の電気抵抗値３５．１よりも、液体供給量が４Ｌ／ｍｉｎのときの第１電極と第２電極との間の電気抵抗値が１０８．７ｋΩとなり、(１０８．７-３５．１)／３５．１＝２．０９、すなわち、２０９％大きくなっている。これは、第１電極３０の直径を小さくすることで、液体Ｌ１と接する面が減少し、液体Ｌ１を介して、第２電極３１に到達する経路が減少したためと考えられる。
【００５４】
このように、実施形態２によれば、第１電極３０の直径を気相Ｇの直径よりも小さくすることで、液体Ｌ１の旋回流Ｆ１が発生する前の第１電極３０と第２電極３１との間の基準電気抵抗値よりも、第１電極３０と第２電極３１との間の測定した電気抵抗値が２００％以上高くなったときに放電を開始することができる。よって、電気抵抗値の変化量が２００％以上大きくなるため、検出しやすくなり、ジュール熱による装置への損傷をより確実に抑制できる。
【００５５】
以上、説明した本実施形態１，２によれば、漏れ電流が少ないために、第１電極近傍で発生するジュール熱を抑制でき、ジュール熱による装置への損傷を低減できる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態１，２を説明したが、上述した実施形態１，２は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態１，２に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態１，２を適宜変形して実施することが可能である。例えば、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の前記態様にかかる液体処理方法及び液体処理装置は、旋回中でプラズマを発生させることにより、液体に含まれる汚濁物質又は菌がプラズマに直接触れることによる分解、殺菌作用と、プラズマ放電により発生する紫外線、ラジカルなどによる分解、殺菌作用を同時に起こして、液体を処理することが可能であり、殺菌、脱臭、各種の環境改善等に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１      液体処理装置
１０    装置本体
１２    処理槽
１５    導入部
１６    開口端
１７    排出部
２１    第１内壁
２２    第２内壁
２３    第３内壁
２４    電極支持筒
３０    第１電極
３１    第２電極
５０    液体供給部
５１    配管
５３    絶縁体
６０    電源
７０    電気抵抗値測定部
８０    制御部
８１  情報記録部
８２  流量調整部
８３  電圧印加指示部
８７  循環用配管
８８  水タンク
８９  空間
９０    貯留槽
３１１    開口部
Ｌ１    液体
Ｌ２    処理液
Ｂ      気泡
Ｐ      プラズマ
１００    液体処理装置
１１０    装置本体
１１２    処理槽
１１５    導入部
１１７    排出部
１３０    第１電極
１３１    第２電極
１５０    液体供給部
１５１    配管
１６０    電源
１９０    貯留槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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