(57)【要約】【課題】装置構成を簡素化することができる液体処理装置を提供する。【解決手段】液体処理装置１は、電子放出素子４と、第１電源７と、第２電源９とを備える。電子放出素子４は、水Ｗに対して対向配置される第１電極４ａを有する。第１電源７は、電子放出素子４に駆動電圧を印加することで第１電極４ａから電子を放出させる。第２電源９は、第１電極４ａと水Ｗとの間に回収電圧を印加する。液体処理装置１は、駆動電圧を制御することで、水Ｗに添加される物質を制御することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に対して対向配置される電極を有する電子放出素子と、
前記電子放出素子に駆動電圧を印加することで前記電極から電子を放出させる第１電圧付与部と、
前記電極と前記液体との間に回収電圧を印加する第２電圧付与部と
を備える、液体処理装置。
【請求項２】
前記駆動電圧を制御することで、前記液体に添加される物質を制御する、請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項３】
前記駆動電圧の値は２０ボルト以下である、請求項１又は請求項２に記載の液体処理装置。
【請求項４】
前記駆動電圧の値は２２ボルト以上である、請求項１又は請求項２に記載の液体処理装置。
【請求項５】
前記液体を流れる電流を計測する電流計測部と、
前記電流計測部の計測結果に基づいて、前記液体を流れる電荷量である回収電荷量を算出する算出部と、
前記回収電荷量を制御する制御部と
をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液体処理装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記回収電荷量を制御することで、前記液体に添加される物質の濃度を制御する、請求項５に記載の液体処理装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記算出部により算出された前記回収電荷量と、前記回収電荷量の目標値との比較結果に基づいて、前記液体に添加される物質の濃度を制御する、請求項５又は請求項６に記載の液体処理装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記電子放出素子に対する前記駆動電圧の印加時間を制御することで前記回収電荷量を制御する、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の液体処理装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記回収電圧を制御することで前記回収電荷量を制御する、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の液体処理装置。
【請求項１０】
前記駆動電圧は、交流電圧であり、
前記制御部は、前記駆動電圧のデューティ比を制御することで前記回収電荷量を制御する、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の液体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水を処理して殺菌水を生成する液体処理装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の液体処理装置は、まず、第１電極と第２電極との間に電圧を印加した後、第１電極と第２電極との間にプラズマを発生させる。そして、特許文献１に記載の液体処理装置は、プラズマを水に供給することで殺菌水を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２０１６／１５１９７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、アーク放電を利用してプラズマが生成される場合、発熱の問題がある。アーク放電による過熱を抑制するためには冷却機能を有する装置を別途設けなければならないので、装置構成が複雑化する。
【０００５】
また、プラズマとして大気圧プラズマが用いられる場合、酸素及びアルゴンのような空気以外のガスを用意して、ガスを送る機構を設けなければならないので、装置構成が複雑化する。
【０００６】
本発明は、装置構成を簡素化することができる液体処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の局面によれば、液体処理装置は、電子放出素子と、第１電圧付与部と、第２電圧付与部とを備える。前記電子放出素子は、液体に対して対向配置される電極を有する。前記第１電圧付与部は、前記電子放出素子に駆動電圧を印加することで前記電極から電子を放出させる。前記第２電圧付与部は、前記電極と前記液体との間に回収電圧を印加する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液体処理装置の装置構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る液体処理装置を示す模式図である。
【図２】電子放出素子を示す模式図である。
【図３】液体処理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は、電子放出素子の第１電極から電子が放出されている状態を示す図である。（ｂ）は、放出空間内でイオン物質が生成された状態を示す図である。（ｃ）は、処理液が生成された状態を示す図である。
【図５】第１の実験の結果を示す表である。
【図６】第２の実験の結果を示すグラフである。
【図７】第３の実験の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態である液体処理装置１について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００１１】
図１を参照して、本発明の実施形態に係る液体処理装置１について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る液体処理装置１を示す模式図である。
【００１２】
液体処理装置１は、空気中に電子を放出することで処理液を生成する。処理液は、液体に対象物質が溶解した物質を示す。対象物質は、例えば、ラジカル、又は、イオンである。対象物質は、例えば、亜硝酸イオン、過酸化水素、及び、オゾンのうちの少なくとも１つを含む。
【００１３】
対象物質は、本発明の、液体に添加される物質の一例である。
【００１４】
図１に示すように、液体処理装置１は、容器２と、蓋３と、電子放出素子４と、第１駆動電極５と、第２駆動電極６と、第１電源７と、回収電極８と、第２電源９と、電流計１０とを備える。
【００１５】
容器２には、水Ｗが収容される。水Ｗは、例えば、イオン交換水である。水Ｗは、本発明の液体の一例である。
【００１６】
容器２に収容される液体は水Ｗに限定されない。容器２に収容される液体は、対象物質が溶解可能な液体であればよい。容器２に収容される液体は、例えば、細胞用の培養液でもよい。
【００１７】
容器２は、上部に開口部２ａが形成された中空の部材である。容器２の内側には、内部空間２ｂが形成される。容器２の内部空間２ｂは、開口部２ａを介して容器２の外部と連通する。容器２の内部空間２ｂには、水Ｗが収容される。
【００１８】
容器２は、例えば、樹脂、ガラス、又は金属により形成される。容器２の内面は、絶縁性を有する材料により覆われることが好ましい。容器２の内面は、内部空間２ｂを形成する面を示す。容器２に収容される液体が発熱する場合、容器２の下部にヒートシンクのような放熱部材、又は、ペルティエ素子を有する冷却機構を設けてもよい。
【００１９】
蓋３は、容器２の開口部２ａに取り付けられる。蓋３は、内部空間２ｂの上部に配置される。蓋３は、内部空間２ｂを閉塞する。蓋３には、電子放出素子４が取り付けられる。
【００２０】
蓋３のうち電子放出素子４と接触する面は絶縁性を有する材料により形成されることが好ましい。その結果、電子放出素子４から電流が漏れることを抑制できる。
【００２１】
電子放出素子４が通電されることで、電子放出素子４が発熱することがある。従って、蓋３は、耐熱性を有する材料により形成されることが好ましい。
【００２２】
蓋３は、耐熱性と絶縁性とを有する絶縁性樹脂により形成されてもよい。この場合、蓋３は、例えば、フェノール樹脂及びエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、又は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）により形成されてもよい。
【００２３】
蓋３は、熱伝導性が良好な金属の表面を絶縁処理した部材で構成されてもよい。熱伝導性が良好な金属は、例えば、アルミニウムである。絶縁処理は、例えば、アルマイト処理である。また、蓋３は、窒化アルミナのような熱伝導性が良好なセラミックで構成されてもよい。
【００２４】
電子放出素子４は、電子を放出する。電子放出素子４は、第１電極４ａと、第２電極４ｂとを有する。
【００２５】
第１電極４ａは、本発明の電極の一例である。
【００２６】
第１電極４ａは、導電性を有する。第１電極４ａは、水Ｗに対して対向配置される。第１電極４ａは、水Ｗから離間した場所に位置しており、水Ｗの上方に配置される。
【００２７】
第２電極４ｂは、導電性を有する。第２電極４ｂは、水Ｗから離間した場所に位置している。第２電極４ｂは、第１電極４ａに対して対向配置され、第１電極４ａの上方に配置される。
【００２８】
第１駆動電極５は、第１電極４ａとの接点を確保するために設けられる。第１駆動電極５は、導電性を有する。第１駆動電極５は、水Ｗから離間した場所に位置している。第１駆動電極５は、第１電極４ａに接続される。接続されることは、通電可能であることを示す。
【００２９】
第１駆動電極５は、所定の金属群を用いて形成されることが好ましい。所定の金属群は、金、白金、銀、銅、及び、タングステンを示す。この場合、第１駆動電極５は、所定の金属群のうちの１種類の金属により形成されてもよい。また、第１駆動電極５は、所定の金属群のうちの２種類以上の金属の合金により形成されてもよい。また、第１駆動電極５は、所定の金属群のうちの１種類以上の金属を用いて表面にメッキ処理を施した部材でもよい。その結果、第１駆動電極５は、高湿な環境下でも第１電極４ａとの接点をより確実に確保することができる。
【００３０】
第２駆動電極６は、第２電極４ｂとの接点を確保するために設けられる。第２駆動電極６は、導電性を有する。第２駆動電極６は、水Ｗから離間した場所に位置している。第２駆動電極６は、第２電極４ｂに接続される。第２駆動電極６は、接地点（基準電位点）に接続される。第２駆動電極６は、第１駆動電極５と同様に、所定の金属群を用いて形成されることが好ましい。
【００３１】
第１電源７は、第１駆動電極５に接続される。第１電源７は、接地点に接続される。第１電源７は、電子放出素子４に駆動電圧を印加する。電子放出素子４に駆動電圧を印加することは、第１電極４ａと第２電極４ｂとの間に電圧を印加することを示す。
【００３２】
駆動電圧は、交流電圧である。交流電圧の周波数は、例えば、１０ヘルツ以上１００００ヘルツ以下である。交流電圧の最大値は、例えば、５ボルト以上５０ボルト以下である。交流電圧の波形は、矩形波である。従って、電子放出素子４に駆動電圧が印加されると、第１電極４ａと第２電極４ｂとの間に間欠的に電位差が形成される。
【００３３】
第１電源７により電子放出素子４に対して印加される駆動電圧のデューティ比は、変更可能である。
【００３４】
第１電源７は、本発明の第１電圧付与部の一例である。
【００３５】
第１電源７は、第１電極４ａの電位が第２電極４ｂの電位よりも高くなるように電子放出素子４に駆動電圧を印加する。第１電源７によりに電子放出素子４に駆動電圧が印加されると、第１電極４ａから放出空間Ｓに電子が放出される。
【００３６】
放出空間Ｓは、第１電極４ａと水Ｗとの間に位置する空間である。放出空間Ｓには、空気が存在する。放出空間Ｓは、容器２の内部空間２ｂ内に形成される。
【００３７】
第１電極４ａから放出される電子の量は、第１電源７によりに電子放出素子４に印加される駆動電圧の値に応じて変化する。駆動電圧の値は、詳細には、交流電圧である駆動電圧の最大値を示す。駆動電圧のデューティ比が一定の場合、駆動電圧の値が大きくなる程、第１電極４ａから放出される電子の量が多くなる。電子の量は、詳細には、単位時間当たりの電子の量を示す。
【００３８】
第１電極４ａから放出される電子の運動エネルギーは、第１電源７によりに電子放出素子４に印加される駆動電圧の大きさに応じて変化する。電子放出素子４に印加される駆動電圧が大きくなる程、第１電極４ａから放出される電子の運動エネルギーが大きくなる。
【００３９】
回収電極８は、導電性を有する。回収電極８の形状は、特に限定されない。回収電極８は、水Ｗに接触する。回収電極８の電位は、水Ｗの電位と同じである。
【００４０】
第２電源９は、回収電極８に接続される。第２電源９は、電流計１０を介して接地点に接続される。
【００４１】
第２電源９は、第１電極４ａと水Ｗとの間に回収電圧を印加する。回収電圧は、第２電源９が回収電極８と接地点との間に電圧を印加することで、第１電極４ａと水Ｗとの間に形成される電位差を示す。
【００４２】
回収電圧は、直流電圧である。回収電圧は、例えば、５０ボルト以上２０００ボルト以下の直流電圧である。なお、回収電圧は、交流電圧でもよい。
【００４３】
第２電源９は、本発明の第２電圧付与部の一例である。
【００４４】
水Ｗの電位が第１電極４ａの電位よりも高くなるように、第２電源９が回収電圧を印加する。その結果、第１電極４ａから放出空間Ｓに電子が放出されると、水Ｗと第１電極４ａとの電位差により、電子が水Ｗに向かって移動する。
【００４５】
電流計１０は、水Ｗを流れる電流を計測する。水Ｗを流れる電流は、言い換えれば、回収電極８を流れる電流を示す。理由は、第１電極４ａから放出された電子は、水Ｗに到達すると水Ｗを介して回収電極８へ流れるので、水Ｗを流れる電流を、回収電極８を流れる電流とみなせるからである。
【００４６】
電流計１０は、本発明の電流計測部の一例である。
【００４７】
図１及び図２を参照して、電子放出素子４について説明する。図２は、電子放出素子４を示す模式図である。
【００４８】
図２に示すように、電子放出素子４は、中間層４ｃと、絶縁層４ｄとをさらに有する。
【００４９】
中間層４ｃは、第１電極４ａと、第２電極４ｂとの間に配置される。中間層４ｃは、中間層４ｃが高抵抗になるような所定の体積抵抗率を有する。所定の体積抵抗率は、例えば、１×１０５Ω・ｍ以上、１×１０９Ω・ｍ以下である。
【００５０】
絶縁層４ｄは、第２電極４ｂに設けられる。絶縁層４ｄは、絶縁性を有する材料で形成される。絶縁層４ｄは、第２電極４ｂから第１電極４ａへ流れる電流を遮断する。
【００５１】
電子放出素子４は、例えば、以下の手順で製造される。まず、第２電極４ｂ上に絶縁層４ｄが形成される。そして、第２電極４ｂ上に中間層４ｃが形成される。中間層４ｃは、銀ナノ粒子を分散させたシリコーン樹脂がスプレーにより第２電極４ｂに塗布されることで形成される。そして、中間層４ｃの表面に、例えばスパッタリング装置を用いて第１電極４ａが形成される。その結果、電子放出素子４が製造される。
【００５２】
第２電極４ｂは、例えば、厚み１ｍｍ程度のアルミニウムにより形成される。絶縁層４ｄには、例えば、アルマイト処理が施される。第２電極４ｂに塗布された中間層４ｃの膜厚は、例えば、１μｍ以上２μｍ以下である。第１電極４ａは、例えば、厚み１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の金又は白金により形成される。
【００５３】
図１及び図２に示すように、第１電極４ａの電位が第２電極４ｂの電位よりも高くなるように第１電源７が電子放出素子４に駆動電圧を印加すると、中間層４ｃに電界が生じる。その結果、中間層４ｃに電子が生じて、この電子が第１電極４ａを介して放出される。
【００５４】
次に、図３を参照して、液体処理装置１についてさらに説明する。図３は、液体処理装置１の構成を示すブロック図である。
【００５５】
図３に示すように、液体処理装置１は、入力部１１と、記憶部１２と、制御装置１３とをさらに備える。
【００５６】
入力部１１は、液体処理装置１に対する指示を受け付ける。入力部１１が受け付けた指示は、制御装置１３に送信される。その結果、制御装置１３は、入力部１１が受け付けた指示に従って動作する。
【００５７】
記憶部１２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような主記憶装置（例えば、半導体メモリー）を含み、補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブ）をさらに含んでもよい。主記憶装置及び／又は補助記憶装置は、制御装置１３によって実行される種々のコンピュータープログラムを記憶する。
【００５８】
記憶部１２は、回収電荷量の目標値を示す情報１２ａを記憶する。回収電荷量の目標値は、予め記憶部１２に記憶される。
【００５９】
回収電荷量は、水Ｗを流れる電荷量を示す。水Ｗを流れる電荷量は、言い換えれば、回収電極８を流れる電荷量を示す。
【００６０】
制御装置１３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーを含む。制御装置１３は、液体処理装置１の各要素を制御する。具体的には、制御装置１３のプロセッサーは、記憶部１２に記憶されたコンピュータープログラムを実行することにより、第１電源７と、第２電源９と、電流計１０と、入力部１１と、記憶部１２とを制御する。
【００６１】
制御装置１３は、算出部１３ａと、制御部１３ｂとを有する。具体的には、制御装置１３のプロセッサーが、記憶部１２に記憶されたコンピュータープログラムを実行することにより、算出部１３ａ、及び制御部１３ｂとして機能する。
【００６２】
算出部１３ａは、回収電荷量を算出する。算出部１３ａは、電流計１０の計測結果に基づいて、回収電荷量を算出する。算出部１３ａは、例えば、電流計１０の計測値を、電流計１０による電流の計測時間で積分することによって、回収電荷量を算出する。
【００６３】
制御部１３ｂは、第１電源７を制御することで、電子放出素子４（図１参照）に印加される駆動電圧を制御（調整）する。制御部１３ｂは、第１電源７を制御することで、第１電源７により印加される駆動電圧のデューティ比を制御する。制御部１３ｂは、第２電源９を制御することで、回収電圧を制御する。
【００６４】
次に、図１、及び図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照して、処理液Ｙが生成される原理について説明する。
【００６５】
図４（ａ）は、電子放出素子４の第１電極４ａから電子が放出されている状態を示す図である。図１及び図４（ａ）に示すように、第１電源７により電子放出素子４に駆動電圧Ｖ１が印加されることで、第１電極４ａから放出空間Ｓに電子が放出される。放出空間Ｓに放出された電子は、酸素、及び窒素のような空気を構成する物質に衝突する。そして、空気を構成する物質の分子の結合が、電子の運動エネルギーにより破壊される。その結果、イオン物質Ｇや各種ラジカルが生成される。
【００６６】
図４（ｂ）は、放出空間Ｓ内でイオン物質Ｇが生成された状態を示す図である。イオン物質Ｇは、空気中に電子が放出されることで生成され、回収電圧により水Ｗに引き込まれる物質を示す。イオン物質Ｇは、例えば、亜硝酸イオン（ＮＯ2-）、酸化物イオン（Ｏ2-）のような陰イオンやヒドロキシルラジカル等である。
【００６７】
図１及び図４（ｂ）に示すように、第１電極４ａと水Ｗとの間には、第２電源９により回収電圧Ｖ２が印加されている。その結果、第１電極４ａと水Ｗとの間には、電位差が生じている。
【００６８】
水Ｗの電位は、第１電極４ａの電位よりも高い。従って、放出空間Ｓ内で生成されたイオン物質Ｇは、水Ｗと第１電極４ａとの電位差により、水Ｗ中に引き込まれる。
【００６９】
図４（ｃ）は、処理液Ｙが生成された状態を示す図である。図４（ｃ）に示すように、イオン物質Ｇが水Ｗ中に引き込まれることで、水Ｗ中で対象物質Ｃ１が生成される。そして、対象物質Ｃ１が水Ｗに溶解することで、処理液Ｙが生成される。処理液Ｙは、水Ｗと、対象物質Ｃ１とを含む。対象物質Ｃ１は、例えば、亜硝酸イオンと、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）とで構成される。
【００７０】
図１及び図４（ｃ）に示すように、第１電極４ａから放出された電子のうち水Ｗに到達した電子は、回収電極８、第２電源９、及び電流計１０を通じて接地点へ流れる。
【００７１】
次に、図１及び図５を参照して、本願発明者が行った第１の実験について説明する。図５は、本願発明者が行った第１の実験の結果を示す表Ｃである。
【００７２】
表Ｃにおいて、対象物質Ｃ１の濃度Ｃ３は、処理液Ｙ中の対象物質Ｃ１の割合を示す。
【００７３】
図１及び図５に示すように、第１の実験では、電子放出素子４に印加される駆動電圧Ｖ１が変化される毎に、生成された対象物質Ｃ１の種類と、対象物質Ｃ１の濃度Ｃ３と、回収電荷量Ｃ２とが測定された。
【００７４】
本願発明者が行った第１の実験の手順について説明する。まず、本願発明者は、蓋３に電子放出素子４を設置した。そして、本願発明者は、電子放出素子４に印加される駆動電圧Ｖ１の値を１５ボルトに設定した。そして、本願発明者は、１５ボルトの駆動電圧Ｖ１を印加している状態を２０分間保持した。そして、本願発明者は、２０分経過後、水Ｗに溶解している対象物質Ｃ１の種類と、対象物質Ｃ１の濃度Ｃ３とを測定した。さらに、本願発明者は、１５ボルトの駆動電圧Ｖ１を電子放出素子４に２０分間印加したときの回収電荷量Ｃ２を測定した。
【００７５】
また、本願発明者は、駆動電圧Ｖ１の値が２０ボルトのとき、駆動電圧Ｖ１の値が２２ボルトのとき、及び駆動電圧Ｖ１の値が２５ボルトのときの各々においても、駆動電圧Ｖ１の値が１５ボルトのときと同様の手順で実験を行うことによって、対象物質Ｃ１の種類と、対象物質Ｃ１の濃度Ｃ３と、回収電荷量Ｃ２とを測定した。
【００７６】
なお、本願発明者は、第１の実験を行う際、１８ｍＬの水Ｗを用いた。また、本願発明者は、第１の実験を行う際、回収電圧を６００ボルトに設定した。
【００７７】
次に、図５を参照して、本願発明者が行った第１の実験の結果を説明する。
【００７８】
図５に示すように、表Ｃでは、対象物質Ｃ１と、駆動電圧Ｖ１と、回収電荷量Ｃ２と、濃度Ｃ３とが対応付けられている。
【００７９】
表Ｃに示すように、駆動電圧Ｖ１の値が２０ボルトのとき、対象物質Ｃ１として亜硝酸イオンが生成されなかった。駆動電圧Ｖ１の値が２２ボルト、及び２５ボルトの各々のとき、対象物質Ｃ１として亜硝酸イオンが生成された。駆動電圧Ｖ１の値が１５ボルト、２０ボルト、及び２５ボルトの各々のとき、対象物質Ｃ１として過酸化水素が生成された。
【００８０】
従って、駆動電圧Ｖ１の値を２０ボルト以下にすることで、水Ｗに対して過酸化水素を添加させつつ、亜硝酸イオンを略添加させないことができる。また、駆動電圧Ｖ１の値を２２ボルト以上にすることで、水Ｗに亜硝酸イオン及び過酸化水素の両方を添加させることができる。その結果、制御装置１３（図３参照）により駆動電圧Ｖ１の値を制御することで、対象物質Ｃ１の種類を制御することができる。駆動電圧Ｖ１の値を制御することは、詳細には、駆動電圧Ｖ１の値を調整することを示す。
【００８１】
また、駆動電圧Ｖ１の値が大きくなる程、濃度Ｃ３が高くなる。従って、制御装置１３により駆動電圧Ｖ１の値を制御することで、対象物質Ｃ１の濃度Ｃ３を制御することができる。
【００８２】
なお、亜硝酸イオンの濃度Ｃ３は、例えば、イオンクロマトグラフィーを用いて測定される。また、過酸化水素水の濃度Ｃ３は、例えば、パックテストを用いて測定される。
【００８３】
処理液Ｙに亜硝酸イオンが含まれる場合、処理液Ｙを、例えば、植物用の肥料として使用することができる。
【００８４】
処理液Ｙに過酸化水素が含まれる場合、処理液Ｙを、例えば、殺菌剤として使用することができる。また、駆動電圧Ｖ１の値を２０ボルト以下にすることで、過酸化水素を含むが、亜硝酸イオンを略含まない処理液Ｙを生成した場合、窒素系の物質の残留物が略無いクリーンな殺菌剤を生成することができる。
【００８５】
従って、電子放出素子４に駆動電圧Ｖ１を印加し、かつ、第１電極４ａと水Ｗとの間に回収電圧を印加することで、処理液Ｙに所望の機能を持たせることができる。
【００８６】
以上、図５を参照して説明したように、電子放出素子４に駆動電圧Ｖ１を印加し、かつ、第１電極４ａと水Ｗとの間に回収電圧を印加することで、水Ｗを処理することができる。水Ｗを処理することは、水Ｗから特定の機能を有する処理液Ｙを生成することを示す。特定の機能は、例えば、植物用の肥料の機能、及び、殺菌剤の機能のような、水Ｗに追加された機能を示す。
【００８７】
また、液体処理装置１は、プラズマを用いずに、電子放出素子４を用いて水Ｗを処理する。従って、発熱の問題と、空気以外のガスを用意しなければならない問題とが発生することを抑制できる。その結果、液体処理装置１の装置構成を簡素化することができる。また、空気以外のガスを用意しなくても水Ｗを処理することができるので、液体処理装置１のランニングコストを低減することができる。
【００８８】
また、制御部１３ｂは、第１電源７により電子放出素子４に対して印加される駆動電圧Ｖ１を制御することで、水Ｗに添加される対象物質Ｃ１を制御する。本実施形態では、駆動電圧Ｖ１は交流電圧なので、駆動電圧Ｖ１の最大値が制御される。その結果、駆動電圧Ｖ１を調整することで、処理液Ｙに所望の機能を持たせることができる。なお、対象物質Ｃ１を制御することは、対象物質Ｃ１の種類、及び／又は、濃度Ｃ３を制御することを示す。
【００８９】
また、液体処理装置１は、電子放出素子４を用いて水Ｗを処理するので、プラズマを用いて水Ｗを処理する場合に比べて、水Ｗの処理を緩やかに行うことができる。その結果、プラズマを用いて水Ｗを処理する場合に比べて、対象物質Ｃ１の種類、及び濃度Ｃ３を容易に制御することができる。
【００９０】
次に、図１、図６及び図７を参照して、本願発明者が行った第２の実験について説明する。図６は、本願発明者が行った第２の実験の結果を示すグラフＤである。
【００９１】
図１及び図６に示すように、第２の実験では、電圧印加時間と、第１電極４ａと回収電極８との電位差との各々が適宜に変更されて、電圧印加時間と電位差との各々が変更される毎に回収電荷量と、処理液中の対象物質（亜硝酸イオン）の濃度とが測定された。そして、測定結果に基づいて、回収電荷量と、処理液中の対象物質の濃度との関係を示すグラフＤが作成された。
【００９２】
電圧印加時間は、第１電源７により電子放出素子４に駆動電圧が印加された時間を示す。電圧印加時間は、言い換えれば、電子放出素子４が駆動された時間を示す。第２の実験において、電圧印加時間は、１０分から６０分の間で変更された。また、第１電極４ａと回収電極８との電位差は、６００ボルトから１０００ボルトの間で変更された。
【００９３】
グラフＤに示すように、回収電荷量が多くなる程、処理液中の対象物質の濃度が高くなる。従って、回収電荷量と対象物質の濃度との間には相関がある。その結果、制御部１３ｂにより回収電荷量を制御することで、対象物質の濃度を制御することができる。
【００９４】
以下では、制御部１３ｂが回収電荷量を制御するための構成の一例について説明する。
【００９５】
一例では、制御部１３ｂが、第１電源７による電圧印加時間を制御することによって、回収電荷量を制御する。
【００９６】
一例の原理を説明する。電圧印加時間が長くなる程、電子放出素子４から放出される電子の総量が多くなるので、回収電荷量が多くなる。従って、電圧印加時間と回収電荷量との間には相関がある。その結果、電圧印加時間を制御することによって、回収電荷量を制御することができる。
【００９７】
以上のように、制御部１３ｂは、第１電源７による電圧印加時間を制御することによって、回収電荷量を制御する。具体的には、制御部１３ｂは、第１電源７による電圧印加時間を増加させることによって回収電荷量を増加させ、第１電源７による電圧印加時間を減少させることによって回収電荷量を減少させる。また、回収電荷量と対象物質の濃度との間には相関がある。従って、第１電源７による電圧印加時間を制御することによって、対象物質の濃度を所望の濃度にすることができる。
【００９８】
また、第１電源７による電圧印加時間を制御することによって対象物質の濃度を制御するので、第１電源７により電子放出素子４に印加される駆動電圧の値を変更する必要がない。電子放出素子４に印加される駆動電圧の値が変更されない場合、対象物質の種類が変更されない。従って、対象物質の種類を変更することなく、対象物質の濃度を制御することができる。
【００９９】
次に、制御部１３ｂが回収電荷量を制御するための構成の二例について説明する。
【０１００】
二例では、制御部１３ｂが、第２電源９により回収電圧を制御することによって、回収電荷量を制御する。
【０１０１】
二例の原理を説明する。回収電圧が大きくなる程、第１電極４ａと水Ｗとの間の電界が大きくなる。第１電極４ａと水Ｗとの間の電界が大きくなる程、電子放出素子４から放出された電子を水Ｗ中に効率的に引き込むことができるので、回収電荷量が多くなる。従って、回収電圧と、回収電荷量との間には相関がある。その結果、回収電圧を制御することによって、回収電荷量を制御することができる。
【０１０２】
なお、本願発明者は、回収電圧と、回収電荷量との関係を調べるために、第３の実験を行った。図７は、本願発明者が行った第３の実験の結果を示す表Ｅである。
【０１０３】
図７に示すように、表Ｅでは、対象物質Ｃ１と、回収電圧Ｖ２と、回収電荷量Ｃ２と、濃度Ｃ３とが対応付けられている。対象物質Ｃ１は、過酸化水素である。表Ｅに示すように、回収電圧Ｖ２が５６４ボルトのときの回収電荷量Ｃ２は１．０８Ｅ−０３クーロンであり、回収電圧Ｖ２が９９４ボルトのときの回収電荷量Ｃ２が３．９１Ｅ−０３クーロンであった。従って、回収電圧Ｖ２が大きくなる程、回収電荷量Ｃ２が多くなった。
【０１０４】
以上のように、制御部１３ｂは、回収電圧を制御することによって、回収電荷量を制御する。具体的には、制御部１３ｂは、回収電圧を大きくすることによって回収電荷量を増加させ、回収電圧を小さくすることによって回収電荷量を減少させる。また、回収電圧と対象物質の濃度との間には相関がある。従って、回収電圧を制御することによって、対象物質の濃度を所望の濃度にすることができる。
【０１０５】
また、第２電源９により印加される回収電圧を制御することによって対象物質の濃度を制御するので、第１電源７により電子放出素子４に印加される駆動電圧の値を変更する必要がない。従って、対象物質の種類を変更することなく、対象物質の濃度を制御することができる。
【０１０６】
次に、制御部１３ｂが回収電荷量の制御する構成の三例について説明する。
【０１０７】
三例では、制御部１３ｂが、第１電源７により電子放出素子４に対して印加される駆動電圧のデューティ比を制御することによって、回収電荷量を制御する。
【０１０８】
三例の原理を説明する。デューティ比が大きくなる程、第１電源７により電子放出素子４に印加される駆動電圧（交流電圧）の１周期内において、電子放出素子４に対する電圧の印加時間が長くなる。１周期内の電圧の印加時間が長くなると、１周期毎に電子放出素子４から放出される電子の量が多くなるので、回収電荷量が多くなる。従って、デューティ比と、回収電荷量との間には相関がある。その結果、デューティ比を制御することによって、回収電荷量を制御することができる。
【０１０９】
以上のように、制御部１３ｂは、デューティ比を制御することによって、回収電荷量を制御する。具体的には、制御部１３ｂは、デューティ比を大きくすることによって回収電荷量を増加させ、デューティ比を小さくすることによって回収電荷量を減少させる。また、回収電圧と対象物質の濃度との間には相関がある。従って、デューティ比を制御することによって、対象物質の濃度を所望の濃度にすることができる。
【０１１０】
また、第１電源７により電子放出素子４に印加される駆動電圧のデューティ比を制御することによって対象物質の濃度を制御するので、第１電源７により電子放出素子４に印加される駆動電圧の値を変更する必要がない。従って、対象物質の種類を変更することなく、対象物質の濃度を制御することができる。
【０１１１】
次に、図３を参照して、制御部１３ｂによる対象物質の濃度の制御態様の一例について説明する。
【０１１２】
図３に示すように、制御部１３ｂは、算出部１３ａにより算出された回収電荷量と、記憶部１２に記憶される回収電荷量の目標値との比較結果に基づいて、対象物質の濃度を制御する。その結果、算出部１３ａにより算出された回収電荷量が、回収電荷量の目標値と同じになるように、制御部１３ｂが回収電荷量を制御することで、対象物質の濃度を、回収電荷量の目標値に対応した所望の濃度にすることができる。
【０１１３】
以上、図面（図１〜図７）を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、（１））。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１１４】
（１）本実施形態では、第１電源７により電子放出素子４に印加される駆動電圧は、矩形状の交流電圧である。しかし、本発明はこれに限定されない。駆動電圧は、直流電圧でもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、液体処理装置の分野に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１      液体処理装置
４      電子放出素子
４ａ    第１電極（電極）
７      第１電源（第１電圧付与部）
９      第２電源（第２電圧付与部）
１０    電流計（電流計測部）
１３ａ  算出部
１３ｂ  制御部
Ｖ１    駆動電圧
Ｖ２    回収電圧
Ｗ      水（液体）
【図１】
2020131129.tif 000003
【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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