(57)【要約】【課題】プラズマを利用して効果的に水処理を行うことを可能にする水質制御装置及び水質制御方法を提供する。【解決手段】水質制御装置は、流路１と、一対の電極３ａ、３ｂと、一対の電極３ａ、３ｂ間に電圧を印加してプラズマ放電を生起させ、被処理水１５を連続的にプラズマ処理させる電源１３と、流路１の、一対の電極３ａ、３ｂよりも下流側に配置され、被処理水１５の過酸化水素濃度を測定する過酸化水素濃度センサ２９と、過酸化水素濃度センサ２９によって測定された被処理水１５の過酸化水素濃度の変化からプラズマ処理性能の変化を検出するとともに、被処理水１５の過酸化水素濃度に応じて電源１３の出力を制御する制御部３１とを備えている。【選択図】図２
2014113517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を通水させる流路と、
前記流路内に配置された一対の電極と、
前記一対の電極間に電圧を印加してプラズマ放電を生起させ、前記被処理水を連続的にプラズマ処理させる電源と、
前記流路の、前記一対の電極よりも下流側に配置され、前記被処理水の過酸化水素濃度を測定する過酸化水素濃度センサと、
前記過酸化水素濃度センサによって測定された前記被処理水の過酸化水素濃度の変化からプラズマ処理性能の変化を検出するとともに、前記被処理水の過酸化水素濃度に応じて前記電源の出力を制御する制御部とを備えている水質制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水質制御装置において、
前記制御部は、少なくともプラズマ処理された前記被処理水の過酸化水素濃度が、前記被処理水のプラズマ処理性能と相関する範囲内で前記電源の出力制御を行うことを特徴とする水質制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水質制御装置において、
前記制御部は、過酸化水素濃度の測定値とあらかじめ得られている標準値との差が所定の範囲を超えた場合に電源の出力を変化させることを特徴とする水質制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の水質制御装置において、
前記過酸化水素濃度センサは、前記流路に取り外し自在な状態で配置されていることを特徴とする水質制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の水質制御装置において、
前記一対の電極の少なくとも一方の位置を調節するアクチュエータと、
前記一対の電極の電極間距離を示す情報に基づいて、前記アクチュエータの動作を制御することで、前記一対の電極の電極間距離を所定の範囲内に維持する制御回路とをさらに備えていることを特徴とする水質制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水質制御装置において、
前記流路のうち、前記一対の電極よりも上流側の位置に設けられ、前記被処理水の導電率を測定する導電率センサと、
前記一対の電極の電極間インピーダンスを測定するインピーダンスセンサとをさらに備え、
前記制御回路は、前記導電率センサから出力された測定結果と、前記インピーダンスセンサから出力された測定結果とを受けて前記電極間距離を示す情報を算出し、算出された前記電極間距離が前記所定の範囲を外れる場合には、前記アクチュエータを介して電極位置を調節することを特徴とする水質制御装置。
【請求項７】
請求項５に記載の水質制御装置において、
前記流路のうち、前記一対の電極よりも上流側の位置に設けられ、前記被処理水の導電率を測定する導電率センサと、
前記一対の電極間で生起されるプラズマ放電の放電光の強度を測定する発光分光センサとをさらに備え、
前記制御回路は、前記導電率センサから出力された測定結果と、前記発光分光センサから出力された測定結果とを受けて前記電極間距離を示す情報を算出し、算出された前記電極間距離が前記所定の範囲を外れる場合には、前記アクチュエータを介して電極位置を調節することを特徴とする水質制御装置。
【請求項８】
請求項５〜７のうちいずれか１つに記載の水質制御装置において、
前記電極間距離が前記所定の範囲内にある場合であって、前記制御部がプラズマ処理性能の低下を検出した場合、前記制御部は前記電源の出力電圧を上昇させ、
前記電極間距離が前記所定の範囲を外れている場合であって、前記制御部がプラズマ処理性能の低下を検出した場合、前記制御部は前記電源の出力電圧を変化させず、前記制御回路は前記アクチュエータを介して電極位置を調節することを特徴とする水質制御装置。
【請求項９】
請求項５〜８のうちいずれか１つに記載の水質制御装置において、
前記電極間距離の前記所定の範囲は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする水質制御装置。
【請求項１０】
請求項５〜９のうちいずれか１つに記載の水質制御装置において、
前記アクチュエータは、前記一対の電極の両方の位置を調節することを特徴とする水質制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の水質制御装置により前記被処理水のプラズマ処理を行う、水質制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示された技術は、水質制御装置及び水質制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流路内に被処理水を流した状態で、流路内に設置された電極間にプラズマ放電を生起させることで、水の殺菌や、水中の有機物を分解して水の浄化を行う技術が知られている。この技術では、プラズマ放電によって生じるヒドロキシラジカル（ＯＨラジカル）等によって水の殺菌をしたり、水中の有機物を分解したりすることができる。
【０００３】
しかし、被処理水の水質が変化すると導電率等が変化して電極間に印加される電圧値が変動する。電極間の電圧が変化すると、プラズマ放電の発生が不安定になり、結果として水の浄化を効果的に行うことができなくなる。
【０００４】
特許文献１には、プラズマ放電を用いて液体を処理する際に、被処理液の導電率又はインピーダンス等を検知して電源の出力を制御する技術が開示されている。また、特許文献２には、電極対間にパルス放電を生じさせて浴水中に発生した汚染物を分解処理する技術が開示されている。同特許文献では、追いだき配管内に汚れ量を検知するセンサが設けられており、汚れ量がしきい値を超える場合には、電極間にパルス電圧を印加し、汚れ量がしきい値以下の場合には、パルス電圧の印加を停止する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８４４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７９２０６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２９９１号公報
【特許文献４】特開２００２−１５９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本願発明者が独自に検討したところ、被処理液の導電率又はインピーダンスを検知して電源出力を制御する特許文献１に記載の技術、被処理水の汚れ量を検知して電源の制御を行う特許文献２記載の技術のいずれを用いた場合でも、被処理液（被処理水）の性質が変化した場合に高いプラズマ処理能力を維持できない場合があることが分かった。
【０００７】
また、本願発明者は、プラズマ処理の積算時間が長くなると、プラズマ処理の殺菌性能及び有機物分解性能が低下し、最終的には放電が発生しなくなることに気づいた。そして、独自に検討を行った結果、プラズマ電極が放電の影響で摩耗し、電極間距離が徐々に大きくなることが、プラズマ処理の性能が低下する大きな原因になっていることが判明した。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、プラズマを利用して効果的に水処理を行うことを可能にする水質制御装置及び水質制御方法を提供することを目的とする。なお、本発明は、上記課題の少なくとも一方を解決することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一実施形態に係る水質制御装置は、被処理水を通水させる流路と、前記流路内に配置された一対の電極と、前記一対の電極間に電圧を印加してプラズマ放電を生起させ、前記被処理水を連続的にプラズマ処理させる電源と、前記流路の、前記一対の電極よりも下流側に配置され、前記被処理水の過酸化水素濃度を測定する過酸化水素濃度センサと、前記過酸化水素濃度センサによって測定された前記被処理水の過酸化水素濃度の変化からプラズマ処理性能の変化を検出するとともに、前記被処理水の過酸化水素濃度に応じて前記電源の出力を制御する制御部とを備えている。
【００１０】
本開示の別の実施形態に係る水質制御装置は、被処理水を通水させる流路と、前記流路内に配置された一対の電極と、前記一対の電極間に電圧を印加してプラズマ放電を生起させ、前記被処理水をプラズマ処理させる電源と、前記一対の電極の少なくとも一方の位置を調節するアクチュエータと、前記一対の電極の電極間距離を示す情報に基づいて、前記アクチュエータの動作を制御することで、前記一対の電極の電極間距離を所定の範囲内に維持する制御回路とを備えている。
【００１１】
本開示の別の実施形態に係る水質制御方法は、上述の水質制御装置により前記被処理水のプラズマ処理を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の一実施形態に係る水質制御装置によれば、プラズマを利用して効果的に水処理を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、処理水の過酸化水素濃度と有機物の分解効率との関係を示す図である。
【図２】図２は、本開示の一実施形態に係る水質制御装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、図２に示す水質制御装置において流路内の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態に係る水質制御装置の効果を示す図である。
【図５】図５は、水質制御装置において、電極間距離と殺菌率との関係を示す図である。
【図６】図６は、電極間距離が所定の範囲内になるように電極位置を調整した場合と調整しなかった場合の水質制御装置において、殺菌率の経時変化をそれぞれ測定した結果を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、図２、２に示す実施形態に係る水質制御装置の第１の変形例を上流側から見た径方向断面図であり、（ｂ）は、当該水質制御装置の軸方向断面図である。
【図８】図８は、図２、２に示す実施形態に係る水質制御装置の第２の変形例を示す図である。
【図９】図９は、水質制御装置において、電極間距離とプラズマ放電により生じる放電光の強度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願発明者は、被処理水の水質が変化によらず安定してプラズマ処理を行うためには、水質の影響を受けずにプラズマ処理の性能変化を正確に検知することが重要であると考えた。そこで、殺菌性能及び有機物の分解性能等の性能を正確に検知できる指標があるか否かを種々検討した。その結果、図１に示すように、プラズマ処理後の被処理水の過酸化水素濃度がプラズマ処理性能と一対一の対応関係を有するとともに、被処理水の導電率やｐＨに比べ、殺菌性能及び有機物の分解性能と極めて高い相関を示すことを見出した。なお、分解効率は、色素（インジゴカーミン）を含む水５Ｌを流路内で循環させてプラズマ処理し、得られた色素分解時間及び投入電力から算出した。
【００１５】
上記知見に基づき、本願発明者は、プラズマ処理後の被処理水の過酸化水素濃度を測定し、その測定結果を用いて電源（高電圧電源）の出力を制御することで、被処理水の水質によらず、プラズマ処理を効果的且つ安定して行えることに想到した。
【００１６】
また、本願発明者は、独自の検討から、水質制御装置を長期間使用した場合に処理性能が劣化する大きな原因の一つが電極の摩耗による電極間距離の変化であることを突き止めた。そこで、さらなる検討の結果、電極間距離を適正な範囲に保つことで、電極の摩耗による性能劣化を大きく低減できることに想到した。なお、電極間距離の制御と過酸化水素濃度センサを用いた電源出力の制御とを併用することで、相乗効果が期待できると考えられた。
【００１７】
（実施形態）
−水質制御装置の構成−
図２は、本開示の一実施形態に係る水質制御装置の構成を示す図であり、図３は、本実施形態に係る水質制御装置において流路内の構成を示す断面図である。本実施形態の水質制御装置は、ポンプ１７を用いて流路１内に送り込まれた被処理水１５を、プラズマ放電によって連続的にプラズマ処理し、プラズマ処理された水（図２に示す処理水１９）を出力する装置である。
【００１８】
図２及び図３に示すように、本実施形態の水処理装置は、被処理水１５を通水させる流路１と、流路１内に配置された一対の電極３ａ、３ｂと、電極３ａ、３ｂ間に電圧を印加してプラズマ放電を生起させ、被処理水１５を連続的にプラズマ処理させる電源１３と、流路１の、一対の電極３ａ、３ｂよりも下流側に配置され、被処理水１５の過酸化水素濃度を測定する過酸化水素濃度センサ２９と、過酸化水素濃度センサ２９によって測定された被処理水１５の過酸化水素濃度の変化からプラズマ処理性能の変化を検出するとともに、被処理水１５の過酸化水素濃度に応じて電源１３の出力を制御する制御部３１とを備えている。
【００１９】
図２及び図３では、電極３ａ、３ｂが共に針状である例を示しているが、電極形状は特に限定されず、板状やメッシュ状、あるいは円筒のメッシュ状であってもよい。また、電極が板状やメッシュ状である場合、電極３ａ、３ｂは少なくとも一対設けられていればよく、極性が相異なる電極３ａと電極３ｂとが任意の数ずつ交互に配置されていてもよい。
【００２０】
過酸化水素濃度センサ２９は、流路１に取り外し自在な状態で設置されていてもよく、この場合には故障等した際に交換が容易になるので好ましい。
【００２１】
また、本実施形態の水質制御装置は、電極３ａ、３ｂの少なくとも一方の位置を調節するアクチュエータ２５と、電極３ａ、３ｂの電極間距離を示す情報に基づいて、アクチュエータ２５の動作を制御することで、電極３ａ、３ｂの電極間距離を所定の範囲内に維持する制御回路２７とを備えている。なお、電極間距離は、後述のように０．５ｍｍ以上２．０ｍｍの範囲内に制御されることが好ましい。
【００２２】
ここで、電極間距離を示す情報は、電極間距離を表す種々の物理量の測定結果であってもよいし、あらかじめ得られ、メモリ等に格納された電極間距離を推定するための情報であってもよい。例えば、電極３ａ、３ｂの使用時間の積算値と電極間距離との関係をあらかじめ測定して検量線データ（上記の情報）を作成、保存しておき、制御回路２７が電極３ａ、３ｂの使用時間の積算値と検量線とを用いて電極間距離の推定値を算出し、これに基づいて電極間距離を制御してもよい。
【００２３】
本実施形態の水質制御装置では、流路１のうち電極３ａ、３ｂよりも上流側の位置に配置された導電率センサ２１と、電極３ａ、３ｂ間のインピーダンス（抵抗値）を測定するインピーダンスセンサ２３とを備えており、制御回路２７は両センサから受信した測定結果に基づいて電極間距離を算出している。
【００２４】
アクチュエータ２５は、少なくとも一方の電極の位置を調節できるように設けられていればよいが、電極３ａ、３ｂの両方の位置を調節できるように設けられていれば、流路１の中心付近でプラズマ放電を発生させることができるように電極３ａ、３ｂの位置を調節することができるので、より好ましい。電極３ａ、３ｂが針状である場合、アクチュエータ２５は、電極３ａ、３ｂの少なくとも一方を流路１の径方向に移動させることができるようになっている。
【００２５】
また、図２及び図３に示すように、流路１は、内径が小さくなっている絞り部８と、絞り部８の上流側に接続され、絞り部８に向かって内径が減少する絞り部上流領域７と、絞り部８の下流側に接続され、下流に向かって内径が連続的に大きくなる開放部１１とを有していてもよい。
【００２６】
電極３ａ、３ｂは絞り部８又は開放部１１に設けられている。また、絞り部８付近には、吐出口を有し、当該吐出口から開放部１１に向かって泡状の気体１０を供給する気体供給部９が配置されている。絞り部８で流体（被処理水１５）の静圧を大気圧以下にすることができるので、ポンプを用いることなく気体供給部９から被処理水１５中に気体１０を導入することが可能になっている。
【００２７】
電源１３は、電極３ａ、３ｂ間に高電圧を印加できる電源であれば、直流電源であってもよいし、交流電源又はパルス電源であってもよい。電源１３からは、例えば１ｋＶ〜    １０ｋＶ程度の電圧が電極３ａ、３ｂ間に印加される。
【００２８】
電極３ａ、３ｂが針状である場合、電極３ａ、３ｂは絞り部８に設置されていてもよいが、電極３ａ、３ｂがメッシュ状等である場合、電極３ａ、３ｂは、開放部１１のうち気泡５の密度が高い部分（絞り部８の近傍）に設置されることが好ましい。
【００２９】
−過酸化水素濃度センサを用いた水質制御−
本実施形態の水質制御装置では、被処理水１５を連続的にプラズマ放電処理しながら、処理後の被処理水１５（処理水１９）に含まれる過酸化水素の濃度を過酸化水素濃度センサ２９が測定する。一方、本実施形態の水質制御装置において、電極３ａ、３ｂへの印加電圧と、プラズマ処理が良好に実施されている場合の処理水１９に含まれる過酸化水素の濃度との相関データをあらかじめ作成しておき、内部メモリ又は外部メモリ等に保存しておく。
【００３０】
制御部３１は、メモリ等から読み出した上記相関データと、過酸化水素濃度センサ２９から受信した測定結果とを用いてプラズマ処理性能の変化を検出するとともに、電源１３の出力を制御する。
【００３１】
制御部３１は、過酸化水素濃度の測定値とあらかじめ得られている標準値との差が所定の範囲を超えた場合に電源１３の出力をオン又はオフさせてもよいし、電源１３の出力のオン又はオフを行う代わりに、電源１３が出力する電圧を適宜上昇又は下降させてもよい。
【００３２】
また、電源１３がパルス電源又は交流電源であるときは、処理水１９中の過酸化水素の濃度に応じて電源１３の出力周波数を変更することもできる。
【００３３】
−導電率センサ及びインピーダンスセンサを用いた水質制御−
本実施形態の水質制御装置では、上述の過酸化水素濃度センサを用いた制御とは別個に、あるいは過酸化水素濃度センサを用いた制御とともに、導電率センサ２１とインピーダンスセンサ２３とを用いて電極間距離の制御を行うことができる。
【００３４】
本実施形態の水質制御装置では、例えば、導電率センサ２１の測定値と初期状態での電極３ａ、３ｂの電極間距離とを用いて電極間インピーダンスの基準値を算出しておく。さらに、インピーダンスセンサ２３は、電極３ｂと電極３ａとの間を流れる電流の値を測定することで電極３ａ、３ｂ間のインピーダンスを測定する。制御回路２７は、電極間インピーダンスの基準値と電極間インピーダンスの測定値との差から電極の摩耗度合いを検知し、電極間距離の変化分、及び電極間距離を算出する。
【００３５】
制御回路２７は、算出された電極間距離（又はその変化分）に応じて電極３ａ、３ｂの位置を調節させる旨の指示をアクチュエータ２５に送信する。電極間距離が所定の範囲を外れているときには、アクチュエータ２５が電極３ａ、３ｂを移動させ、電極間距離を所定の範囲内にする。
【００３６】
なお、電極の摩耗量が多くなって電極間距離を調節するのに十分な長さが電極３ａ、３ｂに残されていない場合には、例えば本実施形態の水質制御装置が組み込まれた装置全体を停止させる等によって、本実施形態の水質制御装置の動作を停止させる。
【００３７】
また、例えば制御回路２７によって算出された電極間距離が所定の範囲内にある場合であって、制御部３１がプラズマ処理性能の低下を検出した場合に、制御部３１は電源１３の出力電圧を変化させてもよい。さらに、算出された電極間距離が所定の範囲を外れている場合であって、制御部３１がプラズマ処理性能の低下を検出した場合に、制御部は電源１３の出力を変化させず、制御回路２７はアクチュエータを介して電極３ａ、３ｂの位置を調節してもよい。
【００３８】
このように、過酸化水素濃度センサ２９を用いた電源制御と、導電率センサ２１、インピーダンスセンサ２３及びアクチュエータ２５を用いた電極間距離の制御とを併せて行うことにより、水質制御装置のプラズマ処理性能をより精度良く安定化させることができ、高いレベルのプラズマ処理性能を長時間維持することが可能となる。なお、制御部３１、制御回路２７による具体的な制御方法は以上で説明した例に限定されない。
【００３９】
−本開示に係る水質制御装置及び水質制御方法の効果−
図１に示すように、処理水１９の過酸化水素濃度とプラズマ処理性能とは相関性が非常に高い。本実施形態の水質制御装置では、処理水１９の過酸化水素濃度をプラズマ処理性能の指標として用いているので、被処理水１５の性質変化の影響を受けずにプラズマ処理性能の変化を正確に検出することが可能になっている。特に、処理水１９の過酸化水素濃度が２ｍｇ／Ｌ以上の範囲であれば、プラズマ処理性能の変化をより正確に検出できる。
【００４０】
また、本実施形態の水質制御装置では、処理水１９の過酸化水素濃度をリアルタイムで測定し、電源出力のフィードバック制御を行っているので、装置を長時間稼働した場合であっても高いプラズマ処理能力を維持することが可能となっている。
【００４１】
図４は、本実施形態に係る水質制御装置の効果を示す図である。本試験では、１０４ＣＦＵ／Ｌの大腸菌を含む菌液を被処理水として流路１に流し、連続的にプラズマ処理を行った場合の殺菌率の経時変化を測定した。ここでは、比較対象として、プラズマ処理後の被処理水の導電率を用いて電源出力の制御を行った装置と、プラズマ処理後の被処理水のｐＨを用いて電源出力の制御を行った装置についても殺菌率の経時変化を測定した。なお、いずれの例でも、開放部内で、平板状のメッシュ電極を開放部の軸方向に対して垂直な方向に配置して試験を行った。電極間距離は、１ｍｍとした。
【００４２】
この結果から、被処理水の導電率やｐＨを用いて制御を行った場合には、稼働時間が長くなるにつれプラズマ処理性能が低下するのに対し、本実施形態の水質制御装置では、稼働時間が長くなっても高いプラズマ処理性能を維持できることが確認できた。
【００４３】
また、本実施形態の水質制御装置では、電極間距離が適切な範囲内になるよう制御されているので、長期間の使用により電極３ａ、３ｂが摩耗した場合であっても高い処理性能を維持させることが可能である。
【００４４】
図５は、水質制御装置において、電極間距離と殺菌率との関係を示す図である。本試験では、１０４ＣＦＵ／Ｌの大腸菌を含む菌液を被処理水として流路に流し、１時間プラズマ処理を継続した時点での殺菌率を測定した。プラズマ処理前の被処理水の導電率が１．０μＳ／ｃｍ、２２０μＳ／ｃｍ、８３０μＳ／ｃｍのそれぞれの場合について、電極間距離を変化させた場合の殺菌率をそれぞれ測定した。いずれの例でも、平板状のメッシュ電極を開放部の軸方向に対して垂直な方向に配置して試験を行った。
【００４５】
図５に示すように、被処理水の導電率によらず、電極間距離が０．５ｍｍより小さい場合には、火花（スパーク）が発生してしまい、安定してプラズマ放電を生起させることができなかった。また、電極間距離が２．０ｍｍを超える場合には、被処理水の導電率が低い場合（１．０μＳ／ｃｍ）を除き、放電が不安定となった。
【００４６】
以上のことから、本実施形態の水質制御装置において、電極間距離が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下になるよう制御すれば、安定したプラズマ放電処理が可能になることが分かった。
【００４７】
また、図６は、電極間距離が所定の範囲内になるように電極位置を調整した場合と調整しなかった場合の水質制御装置において、殺菌率の経時変化をそれぞれ測定した結果を示す図である。電極は針状とし、開放部の軸方向に対して垂直な方向に対向して配置した。初期の電極間距離は１ｍｍとして試験を行った。
【００４８】
図６に示すように、電極間距離を制御しなかった場合、稼働時間に対してほぼ直線的に殺菌率が低下し、５０時間経過時点で放電を停止した。これは、電極の摩耗によって電極間距離が離れ過ぎたためと考えられる。
【００４９】
これに対し、電極間距離を制御した場合には、処理の開始時と同等の殺菌率を１００時間経過後でも維持できることが分かった。この結果から、本実施形態の水質制御装置においては、電極間距離が０．５ｍｍ以上２．０以下の範囲を外れた場合に電極位置を自動的に調節して電極間距離を当該範囲内にすることで、優れたプラズマ処理性能を長時間維持できることが確認できた。
【００５０】
なお、電極３ａ、３ｂの形状が針状である場合だけでなく、メッシュ状等である場合にも、電極間距離を０．５ｍｍ以上２．０以下の範囲にすることが好ましいと考えられる。
【００５１】
また、本実施形態の水質制御装置において、過酸化水素濃度センサ２９が取り外し自在な状態で流路に設置されていれば、過酸化水素濃度センサ２９が故障等した場合に容易に交換できるので好ましい。
【００５２】
また、アクチュエータ２５は、電極３ａ、３ｂの一方のみの位置を調節することができれば電極間距離を調節できるが、電極３ａ、３ｂの両方の位置を調節できればより好ましい。この構成により、電極３ａ、３ｂ間に流路１（開放部１１）の中心軸を置くことができる。開放部１１の中心軸付近は気泡密度が他の部分よりも高くなっていることから、上述の構成によって、開放部１１の気泡５内でプラズマ放電を効率良く発生させることが可能になる。
【００５３】
なお、過酸化水素濃度センサ２９の表面が汚れた場合には、新品に取り替える他、気体供給部９から流路１内に供給される気泡５によって汚れを物理的に落とすことができる。
【００５４】
−実施形態に係る水質制御装置の第１の変形例−
図７（ａ）は、図２及び図３に示す実施形態に係る水質制御装置の第１の変形例を上流側から見た径方向断面図であり、（ｂ）は、当該水質制御装置の軸方向断面図である。
【００５５】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例に係る水質制御装置は、プラズマ放電を生起させるための電極３ａ、３ｂが平板メッシュ状であり、流路１の軸方向に対して垂直な方向に配置されている点で図２及び図３に示す水質制御装置と異なる。また、電極形状の違いに伴ってアクチュエータ２５の構成も図２及び図３に示す水質制御装置と異なっている。
【００５６】
電極３ａ、３ｂが流路１の軸方向に対して垂直に配置されている場合、アクチュエータ２５はモータを有し、いずれか一方の電極（図７（ａ）では電極３ａ）の位置を調節する構成になっている。この構成では、流路１は上流側に配置され、外側にねじ溝３５が形成された第１の筒状部分と、下流側に配置され、ねじ溝３５と螺合するねじ溝３７が内側に形成された第２の筒状部分とによって形成される。
【００５７】
モータが、第１の筒状部分の外側に形成されたギアと噛み合わされていることによって、当該モータの回転力が第１の筒状部分に伝達され、第１の筒状部分を流路１の軸方向に前進又は後退させることが可能となっている。一方の電極３ｂは第２の筒状部分に固定され、電極３ａは第１の筒状部分に固定される。
【００５８】
この構成によれば、モータの回転力によって筒状部分を回転させることで、ねじ込み式に電極３ａの位置を流路１の軸方向に移動させることができる。これにより、電極間距離を自動的に適切な範囲に維持できるので、被処理水のプラズマ処理能力を長時間高いレベルに維持することが可能となる。
【００５９】
−実施形態に係る水質制御装置の第２の変形例−
図８は、図２及び図３に示す実施形態に係る水質制御装置の第２の変形例を示す図である。同図に示すように、本変形例に係る水質制御装置では、インピーダンスセンサ２３に代えて、プラズマ放電に伴う放電光の強度を測定する発光分光センサ４１が設けられている。発光分光センサ４１は、例えばＯＨラジカルに由来する波長３１０ｎｍ付近の発光を検知することができる。
【００６０】
図９は、水質制御装置において、電極間距離とプラズマ放電により生じる放電光の強度との関係を示す図である。本試験では、電極を平板メッシュ状とし、流路１（開放部１１）の軸方向に対して垂直に配置した。
【００６１】
図９に示す結果から、被処理水の導電率が高い程、放電光の発光強度は小さくなっており、導電率が低い場合を除き、電極間距離が大きくなるにつれて発光強度が減少することが分かった。また、電極間距離と発光強度は、被処理水の導電率が決まれば一対一で対応することも分かった。
【００６２】
従って、被処理水の導電率が一定の場合での電極間距離と発光強度との関係をあらかじめデータとしてとっておき、発光分光センサ４１における測定値をこのデータにあてはめることで、電極間距離をリアルタイムで算出することができる。
【００６３】
このため、電極間距離又は電極間距離の変化を検知した場合に、電極間距離を所定の範囲（例えば０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下）内に自動的に調節することができるようになる。その結果、本変形例に係る水質制御装置においても、図２及び図３に示す水質制御装置と同様に、プラズマ放電が安定に維持され、長時間にわたって殺菌性能及び有機物分解性能を高いレベルで維持することができる。
【００６４】
なお、以上で説明した実施形態及びその変形例に係る水質制御装置は構成の一例であって、各部材の形状、大きさ、部材の配置方向等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００６５】
また、実施形態及びその変形例に係る水質制御装置の構成同士を矛盾しない範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、図８に示す発光分光センサ４１を図７に示す第１の変形例に係る水質制御装置に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上説明したように、本開示の一例に係る水質制御装置及び水質制御方法は、浄水器、機能水機、洗濯機等、水を使用する電化製品や、廃水処理等に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１      流路
３ａ、３ｂ    電極
５      気泡
７      絞り部上流領域
８      絞り部
９      気体供給部
１０      気体
１１      開放部
１３      電源
１５      被処理水
１７      ポンプ
１９      処理水 
２１      導電率センサ
２３      インピーダンスセンサ
２５      アクチュエータ
２７      制御回路
２９      過酸化水素濃度センサ
３１      制御部
３５、３７      ねじ溝
４１      発光分光センサ 
【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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