(57)【要約】【課題】プラズマを安定して生成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、第１の電極３０と、反応槽１０内に少なくとも一部が配置された第２の電極４０と、第１の電極３０の側面を、空間を介して囲み、液体２に接する第１の端面５３に第１の開口５２を有する筒状の第１の絶縁体５０と、第１の絶縁体５０の内側で第１の電極３０の側面を囲む筒状の第２の絶縁体６０と、空間内に気体３を供給することで、第１の開口５２を介して気体３を液体２中に放出する気体供給ポンプ７０と、第１の電極３０と第２の電極４０との間に電圧を印加することで、プラズマ４を発生させる電源９０とを備える。第２の絶縁体６０は、第１の絶縁体５０と空間５１を介して配置される。気体供給ポンプ７０を用いて空間内に気体３を供給することにより、第１の電極３０及び第２の絶縁体６０の各々の反応槽１０内に位置する部分が、気体３に覆われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯めるための容器と、
第１の電極と、
前記容器内に少なくとも一部が配置された第２の電極と、
前記第１の電極の側面を、第１の空間を介して囲み、前記液体に接する端面に第１の開口を有する筒状の第１の絶縁体と、
前記第１の絶縁体の内側で前記第１の電極の側面を囲む筒状の第２の絶縁体と、
前記第１の空間内に気体を供給することで、前記第１の開口を介して前記気体を前記液体中に放出する気体供給装置と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することで、プラズマを発生させる電源とを備え、
前記第２の絶縁体は、前記第１の絶縁体と第２の空間を介して配置され、
前記気体供給装置を用いて前記第１の空間内に前記気体を供給することにより、前記第１の電極のうち前記容器内に位置する部分及び前記第２の絶縁体のうち前記容器内に位置する部分が、前記気体に覆われる、
液体処理装置。
【請求項２】
前記第１の電極の少なくとも一部は、前記液体の液面より下方に位置している、
請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項３】
前記第１の電極の端面及び前記第２の絶縁体の端面は、前記第１の開口から前記第１の空間の内部に向かって後退している、
請求項１又は２に記載の液体処理装置。
【請求項４】
前記第１の電極は、円柱部を含み、
前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体はそれぞれ、前記円柱部の側面を囲み、
前記円柱部、前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体は、同軸上に配置されている、
請求項１から３のいずれかに記載の液体処理装置。
【請求項５】
前記第２の絶縁体は、前記第１の電極の側面を、第３の空間を介して囲み、前記第２の絶縁体の端面に第２の開口を有する、
請求項１から４のいずれかに記載の液体処理装置。
【請求項６】
前記第１の電極の端面は、前記第２の開口から前記第３の空間の内部に向かって後退している、
請求項５に記載の液体処理装置。
【請求項７】
前記第１の電極の端面は、前記第２の開口から突出している、
請求項５に記載の液体処理装置。
【請求項８】
前記気体供給装置は、前記第２の空間を通して、前記気体を前記液体中に放出する、
請求項１から７のいずれかに記載の液体処理装置。
【請求項９】
前記気体供給装置は、前記第２の空間及び前記第３の空間を通して、前記気体を前記液体中に放出する、
請求項５に記載の液体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマを利用した液体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体の浄化又は殺菌などにプラズマを利用する技術が知られている。例えば、特許文献１には、液体中に気体を供給し、供給した気体内でプラズマを生成する液体処理装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７９６１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の液体処理装置では、プラズマが不安定化するという問題がある。
【０００５】
そこで、本開示は、プラズマを安定して生成することができる液体処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る液体処理装置は、液体を貯めるための容器と、第１の電極と、前記容器内に少なくとも一部が配置された第２の電極と、前記第１の電極の側面を、第１の空間を介して囲み、前記液体に接する端面に第１の開口を有する筒状の第１の絶縁体と、前記第１の絶縁体の内側で前記第１の電極の側面を囲む筒状の第２の絶縁体と、前記第１の空間内に気体を供給することで、前記第１の開口を介して前記気体を前記液体中に放出する気体供給装置と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することで、プラズマを発生させる電源とを備える。前記第２の絶縁体は、前記第１の絶縁体と第２の空間を介して配置される。前記気体供給装置を用いて前記第１の空間内に前記気体を供給することにより、前記第１の電極のうち前記容器内に位置する部分及び前記第２の絶縁体のうち前記容器内に位置する部分が、前記気体に覆われる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、プラズマを安定して生成することができる液体処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】絶縁体に付着した析出物の分析結果を示す図である。
【図２】実施の形態に係る液体処理装置の構成を示す図である。
【図３】比較例に係る液体処理装置の電極部の構成を示す図である。
【図４】図３に示す比較例に係る液体処理装置の電極部の電位分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】実施の形態に係る液体処理装置における電気的な接続を示すチャート図である。
【図６Ａ】液体の等価回路の一例を示す図である。
【図６Ｂ】液体の等価回路の別の一例を示す図である。
【図７】実施例に係る液体処理装置の電極部の構成を示す図である。
【図８】図７に示す実施例に係る液体処理装置の電極部の電位分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】実施例と比較例との各々に係る第１の絶縁体の内側面の電位分布を示す図である。
【図１０】実施例と比較例との各々に係る保持部の内側面の電界分布を示す図である。
【図１１】変形例に係る液体処理装置の電極部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本開示に係る一態様を得るに至った経緯）
本願発明者は、特許文献１に記載された液体処理装置を用いて被処理液である水道水を処理した場合、放電を開始して３分程度で放電が不安定化することを確認した。また、放電を開始して５分後には、絶縁体の開口付近に析出物が付着していることを目視で確認した。
【００１０】
図１は、絶縁体に付着した析出物の分析結果を示す図である。具体的には、図１は、析出物をＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ）分析によって分析した結果を示している。図１において、横軸は、特性Ｘ線のエネルギーであり、縦軸は、その強度（カウント値）である。
【００１１】
図１に示すように、析出物は、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）の化合物であることが分かる。本願発明者は、析出物が絶縁体の内側面に付着する要因を以下の通りに検討した。
【００１２】
特許文献１に記載された液体処理装置では、第１の電極と絶縁体との間隔が約０．１ｍｍと近く、強い電界が発生するために、第１の電極と絶縁体との間に放電が発生する。また、特許文献１に記載された第１の電極のように、開口部を有する筒状の絶縁体に囲まれた電極に対して高い電圧を印加した場合、絶縁体の開口部近傍の被処理液の気液界面には、気液界面に生じている電界に応じて、マクスウェル（Ｍａｘｗｅｌｌ）応力が掛かる。これによって、絶縁体の開口部から内側面を伝って被処理液が絶縁体の内側へ浸入する、電気浸透が生じる。前述の放電によって生成されるプラズマに、被処理液で濡れた状態の絶縁体の内側面が曝されることで、被処理液に含まれるシリカが絶縁体の内側面に析出したと考えられる。つまり、析出物は、被処理液中に含まれるシリカが析出して形成された物質であると考えられる。
【００１３】
析出物が開口付近に形成された場合、析出物と第１の電極との間で放電が発生する。このため、第１の電極と被処理液との間に発生する放電が不安定化する。
【００１４】
そこで、本開示の一態様に係る液体処理装置は、液体を貯めるための容器と、第１の電極と、前記容器内に少なくとも一部が配置された第２の電極と、前記第１の電極の側面を、第１の空間を介して囲み、前記液体に接する端面に第１の開口を有する筒状の第１の絶縁体と、前記第１の絶縁体の内側で前記第１の電極の側面を囲む筒状の第２の絶縁体と、前記第１の空間内に気体を供給することで、前記第１の開口を介して前記気体を前記液体中に放出する気体供給装置と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することで、プラズマを発生させる電源とを備える。前記第２の絶縁体は、前記第１の絶縁体と第２の空間を介して配置される。前記気体供給装置を用いて前記第１の空間内に前記気体を供給することにより、前記第１の電極のうち前記容器内に位置する部分及び前記第２の絶縁体のうち前記容器内に位置する部分が、前記気体に覆われる。
【００１５】
ここで、第２の絶縁体は、第１の電極の側面と接触していてもよい。
【００１６】
本態様によれば、第２の絶縁体が液体に接していないので、第２の絶縁体の内側面にシリカなどの物質を含んだ液体が浸入しにくく、第１の電極と第２の絶縁体の内側面との間で放電が発生しても、液体中の物質が析出しにくい。また、第２の絶縁体が液体に接していないので、第２の絶縁体には液体から直接バイアスが印加されておらず、第１の電極と第２の絶縁体との間の電位差が小さい。このため、放電は、第１の電極の端面と気液界面との間で起こりやすく、第１の電極と第２の絶縁体との間では起こりにくい。したがって、放電によって生成されるプラズマが第２の絶縁体の内側面と接触しにくくなるので、シリカなどの析出物が第２の絶縁体の内側面に付着するのを抑制できる。
【００１７】
また、第１の絶縁体の端面が液体に接しているので、端面から内側面に液体が浸入する恐れがある。しかしながら、第１の電極と第１の絶縁体との間に第２の絶縁体があることで、第１の電極と第１の絶縁体との間の放電が起こりにくく、第１の絶縁体の内側面にシリカなどが析出しにくい。また、第１の絶縁体は第２の絶縁体の外に配置されているので、液体が第１の絶縁体の内側面へ浸入する原因となる電界が小さくなる。したがって、第１の絶縁体の内側面への液体の電気浸透が抑えられて、液体中の物質の析出が抑制される。
【００１８】
したがって、本開示の一態様に係る液体処理装置は、プラズマを安定して生成することができる。
【００１９】
また、例えば、本開示の一態様に係る液体処理装置では、前記第１の電極の少なくとも一部は、前記液体の液面より下方に位置していてもよい。
【００２０】
これにより、気体が供給されない場合には、第１の電極は液体と接触する位置に配置されている。つまり、第１の電極は液体に近い位置に配置されているので、液体に接触するようにプラズマを生成することができる。このため、プラズマによって発生した活性種が液体中に広がりやすくなるので、液体処理の効率を高めることができる。
【００２１】
また、例えば、本開示の一態様に係る液体処理装置では、前記第１の電極の端面及び前記第２の絶縁体の端面は、前記第１の開口から前記第１の空間の内部に向かって後退していてもよい。
【００２２】
これにより、第１の電極及び第２の絶縁体と液体との距離を大きくすることができるので、第２の絶縁体の内側面に液体が浸入しにくくなる。したがって、液体中の物質が析出しにくくなり、プラズマをより安定して生成することができる。
【００２３】
また、例えば、本開示の一態様に係る液体処理装置では、前記第１の電極は、円柱部を含み、前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体はそれぞれ、前記円柱部の側面を囲み、前記円柱部、前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体は、同軸上に配置されていてもよい。
【００２４】
これにより、第１の電極の周りの電位分布を安定させることができる。具体的には、局所的に強い電界が発生しにくくなる。したがって、液体中の物質が析出しにくくなり、プラズマをより安定して生成することができる。
【００２５】
また、例えば、本開示の一態様に係る液体処理装置では、前記第２の絶縁体は、前記第１の電極の側面を、第３の空間を介して囲み、前記第２の絶縁体の端面に第２の開口を有していてもよい。
【００２６】
また、例えば、本開示の一態様に係る液体処理装置では、前記第１の電極の端面は、前記第２の開口から前記第３の空間の内部に向かって後退していてもよい。
【００２７】
これにより、第１の電極の端面が第２の絶縁体の開口から後退しているので、第１の電極の端面と第１の絶縁体との間での放電が起こりにくくなる。このため、第１の絶縁体の内側面に液体が浸入したとしても、浸入した液体がプラズマに曝されにくい。したがって、液体中の物質が析出しにくくなり、プラズマをより安定して生成することができる。
【００２８】
なお、本開示の一態様に係る液体処理装置において、第１の絶縁体の内径を大きくした場合、第１の絶縁体の内側面の開口近傍での電界が小さくなる。このため、第１の絶縁体の内径を大きくすることで、第１の絶縁体の内側面に液体が浸入しにくくなり、液体中の物質の析出を抑えることができる。
【００２９】
一方で、第１の絶縁体の内径を大きくした場合には、第１の絶縁体の内部空間を気体で満たすために気体の供給量及び流速が大きくなる。このため、気液界面が第１の電極の端面から遠ざかり、放電が起きにくくなる恐れがある。
【００３０】
これに対して、例えば、本開示の一態様に係る液体処理装置では、前記第１の電極の端面は、前記第２の開口から突出していてもよい。
【００３１】
これにより、第１の電極の端面と気液界面とを近づけることができるので、放電が起きやすくなり、プラズマを安定して生成することができる。
【００３２】
また、例えば、本開示の一態様に係る液体処理装置では、前記気体供給装置は、前記第２の空間を通して、前記気体を前記液体中に放出してもよい。
【００３３】
これにより、第１の電極を覆うように気体を導入し、安定した気液界面を形成することができる。気液界面が安定することで放電が安定し、プラズマをより安定して生成することができる。
【００３４】
また、例えば、本開示の一態様に係る液体処理装置では、前記第２の空間及び前記第３の空間を通して、前記気体を前記液体中に放出してもよい。
【００３５】
これにより、第１の電極に沿って気体が流れるので、気体が第１の電極の放熱を行うことができる。第１の電極に熱が溜まりにくくなるので、第１の電極の電位分布が安定し、放電が安定する。よって、プラズマをより安定して生成することができる。
【００３６】
以下では、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３７】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３８】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００３９】
（実施の形態）
［１．概要］
まず、実施の形態に係る液体処理装置の概要について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る液体処理装置１の構成を示す図である。図２は、液体処理装置１の反応槽１０、電極部２０及び第２の電極４０などの主要部の断面を模式的に示している。
【００４０】
図２に示すように、液体処理装置１は、液体２内に供給された気体３中でプラズマ４を生成する。液体２内に供給された気体３は、気泡として液体２内に存在する。気体３による気泡は、気液界面が液体２内で閉じていてもよく、あるいは、外部空間と連通していてもよい。
【００４１】
液体２は、液体処理装置１による処理対象となる被処理液である。液体２は、例えば、水道水若しくは純水などの水、又は水溶液である。
【００４２】
気体３は、液体処理装置１の外部に存在する空気であるが、これに限らない。気体３は、アルゴン、ヘリウム、窒素又は酸素などの純物質又はこれらの混合物からなる気体でもよい。
【００４３】
液体処理装置１は、気体３内でプラズマ４を生成することで、気体３に活性種、化学種などの反応種を発生させる。反応種には、例えば、ヒドロキシルラジカル（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ）、酸素ラジカル（Ｏ）、スーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）、一価酸素イオン（Ｏ−）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、四酸化二窒素（Ｎ２Ｏ４）、亜硝酸（ＨＮＯ２）、硝酸（ＨＮＯ３）、ペルオキシナイトライド（ＯＮＯＯＨ）などが含まれる。発生した反応種は、液体２から蒸発した物質、及び、気液界面５に存在する物質と反応し、これらの物質を、異なる物質へと分解又は合成する。また、プラズマ４によって気体３の温度が高温になる場合には、気体３中に気化した物質は、燃焼反応によっても分解される。
【００４４】
さらに、気体３中に発生した反応種は、気液界面５を介して、液体２に溶解又は水和するなどして取り込まれる。このため、プラズマによって発生する反応種には、上述した反応種に加えて、亜硝酸イオン（ＮＯ２−）、硝酸イオン（ＮＯ３−）なども含まれる。
【００４５】
発生した反応種が、液体２に含まれる被分解物質などを分解するので、液体処理装置１は、液体２を殺菌することができる。あるいは、反応種を含む液体２（すなわち、プラズマ処理された液体２）を用いて他の液体又は他の気体を殺菌することができる。プラズマ処理された液体２は、反応種の酸化還元力を用いて物質を分解又は合成可能であるため、殺菌に限らず、その他の様々な目的に用いることができる。
【００４６】
［２．構成］
次に、本実施の形態に係る液体処理装置１の構成について説明する。
【００４７】
図２に示すように、液体処理装置１は、反応槽１０と、第１の電極３０と、保持部３５と、第２の電極４０と、第１の絶縁体５０と、第２の絶縁体６０と、気体供給ポンプ７０と、液体供給ポンプ８０と、電源９０とを備える。第１の電極３０、保持部３５、第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０によって電極部２０が構成されている。
【００４８】
以下では、液体処理装置１が備える各構成要素について詳細に説明する。
【００４９】
［２−１．反応槽］
反応槽１０は、液体２を貯めるための容器であり、内部に、第１の電極３０及び第２の電極４０の各々の少なくとも一部が配置されている。反応槽１０の外形形状は、例えば、直方体、円柱又は球体など、いかなるものでもよい。反応槽１０は、例えば、開放部を備えた貯液タンクでもよく、あるいは、上部が開放されたトレイなどでもよい。
【００５０】
反応槽１０内の液体２は、撹拌されると反応速度が上がる。このため、例えば、液体２は、液体供給ポンプ８０を使って反応槽１０内で循環してもよく、スターラーなどを用いて撹拌されてもよい。
【００５１】
なお、図２では、反応槽１０内で液体２が流れる方向を実線の矢印で示している。反応槽１０を出た液体２は、図示しない配管などを介して循環され、再び反応槽１０に流入する。
【００５２】
反応槽１０は、例えば、耐酸性の樹脂材料などで形成される。例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、シリコンゴム、ポリ塩化ビニル、ステンレス、セラミック、アクリルなどから形成される。
【００５３】
また、反応槽１０の内部空間（具体的には、液体２が入れられる空間）には、第１の電極３０及び第２の電極４０の少なくとも一部が配置される。例えば、反応槽１０が閉じた槽であれば、反応槽１０の壁を貫通して第１の電極３０及び第２の電極４０が配置される。
【００５４】
本実施の形態では、反応槽１０内には、液体２が満たされている。反応槽１０内では、気体供給ポンプ７０が第１の絶縁体５０の内部に供給した気体３内で、第１の電極３０と気液界面５との間、あるいは、第１の電極３０と第２の絶縁体６０との間で放電させることにより、プラズマ４が生成される。
【００５５】
［２−２．電極部］
電極部２０は、液体処理装置１が備える一対の電極の一方である第１の電極３０を備える電極ユニットである。電極部２０は、第１の電極３０の近傍にプラズマ４を発生させるために、気体３で第１の電極３０を覆うための構成を備える。具体的には、電極部２０は、第１の電極３０と、保持部３５と、第１の絶縁体５０と、第２の絶縁体６０とを備える。
【００５６】
［２−２−１．第１の電極］
第１の電極３０は、プラズマ４を生成するための一対の電極の一方である。第１の電極３０は、反応用の電極として用いられ、周囲にプラズマ４が生成される。
【００５７】
第１の電極３０は、例えば、長尺の円柱部を有する。本実施の形態では、第１の電極３０は、長尺の円柱体であり、その直径は、プラズマ４が生成可能であればよく、例えば２ｍｍ以下であってもよい。ここでは一例として、第１の電極３０の直径は０．８ｍｍであるとして説明する。なお、端面３３に相当する部分である、第１の電極３０の円柱部の先端は、尖っていてもよい。第１の電極３０の先端部分は、長尺の円錐形状であってもよい。
【００５８】
第１の電極３０は、例えばタングステン、アルミニウム、鉄若しくは銅又はこれらの合金などの金属材料から形成されるが、これに限定されない。
【００５９】
本実施の形態では、第１の電極３０の端面３３は、第２の絶縁体６０の第２の開口６２からｄ３の距離分、空間６１の内部に向かって後退している。このときの後退量ｄ３は、第１の電極３０の端面３３と気液界面５との間に放電が起こる範囲である。後退量ｄ３は、印加電圧によるが、例えば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。これによって、第１の電極３０を気体３が覆いやすくなり、結果として、第１の電極３０が液体２に接触することを抑制することができる。
【００６０】
本実施の形態では、第１の電極３０の少なくとも一部は、液体２の液面より下方に位置している。具体的には、第１の電極３０は、液体２の液面の上方から、端面３３が液体２に浸かるように略垂直に差し入れられている。第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０も同様である。第１の電極３０の端面３３は、気体供給ポンプ７０によって気体３が供給されない場合に液体２に接触し、気体３が供給された場合には気体３に覆われることによって液体２に接触しない位置に位置している。
【００６１】
［２−２−２．保持部］
保持部３５は、第１の電極３０を保持するための部材である。本実施の形態では、保持部３５は、第１の電極３０と第１の絶縁体５０と第２の絶縁体６０とを保持し、これらを反応槽１０の所定の位置に取り付ける。保持部３５を構成する材料は、例えば、絶縁体であり、絶縁破壊しにくい材料であるが、これに限らない。例えば、保持部３５は、第１の電極３０と第２の電極４０との間で短絡しなければ他の構成であってもよい。
【００６２】
本実施の形態では、保持部３５は、反応槽１０の一部として機能する。保持部３５には、複数の貫通孔３４が設けられている。複数の貫通孔３４は、気体供給ポンプ７０からの気体を第１の絶縁体５０の内部に送るための気体供給孔である。
【００６３】
複数の貫通孔３４は、第１の絶縁体５０内の空間５１又は空間６１と連通している。具体的には、図２に示すように、複数の貫通孔３４には、空間５１と連通した貫通孔３４ａと、空間６１と連通した貫通孔３４ｂとが含まれている。これにより、気体供給ポンプ７０から、貫通孔３４ａを介して空間５１に気体３が供給され、貫通孔３４ｂを介して空間６１に気体３が供給される。このため、気体供給ポンプ７０から供給された気体３は、貫通孔３４、空間５１及び空間６１を介して、第１の絶縁体５０の第１の開口５２から反応槽１０に溜められた液体２内に放出される。空間５１は本開示における第２の空間に相当し、空間６１は本開示における第３の空間に相当する。空間５１と空間６１との合計が本開示における第１の空間に相当する。
【００６４】
なお、保持部３５には、貫通孔３４ａのみが設けられていてもよい。すなわち、貫通孔３４は、空間５１のみと連通して、気体３は、空間５１のみを通って反応槽１０へ供給されてもよい。この場合においても、第１の電極３０及び第２の絶縁体６０は、供給された気体３に覆われて、液体２に接触しない。
【００６５】
［２−２−３．絶縁体］
第１の絶縁体５０は、第１の電極３０の側面を、空間を介して囲むように配置されている。図２に示すように、第１の絶縁体５０の内側には第２の絶縁体６０が配置されている。これにより、第１の絶縁体５０内の空間は、第２の絶縁体６０によって、第１の絶縁体５０側（外側）の空間５１と第１の電極３０側（内側）の空間６１とに分けられている。
【００６６】
具体的には、第１の絶縁体５０は、第２の絶縁体６０の外側面を、空間５１を介して囲むように配置されている。すなわち、第２の絶縁体６０は、第１の絶縁体５０と空間５１を介して配置されている。第２の絶縁体６０は、第１の絶縁体５０の内側に、第１の電極３０の側面を、空間６１を介して囲むように配置されている。
【００６７】
第１の絶縁体５０は、液体２に接する第１の端面５３に第１の開口５２が設けられた筒状の絶縁体である。第２の絶縁体６０は、第１の端面５３に対応する第２の端面６３に第２の開口６２が設けられた筒状の絶縁体である。第１の端面５３と第２の端面６３とは、同じ側に位置しており、気体３を液体２中に放出する側（すなわち、保持部３５とは反対側）の端面である。
【００６８】
本実施の形態では、第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０はそれぞれ、第１の電極３０の側面を囲む長尺の円筒体である。第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０の各々の幅（厚み）は略均一であり、例えば、０．５ｍｍである。なお、第１の絶縁体５０の幅と第２の絶縁体６０の幅とは、互いに同じでもよく、異なっていてもよい。本実施の形態では、第１の電極３０、第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０は、同軸上に配置されている。具体的には、第１の電極３０の端面３３を正面視した場合に、第１の電極３０を中心として、第１の絶縁体５０と第２の絶縁体６０とが同心円状に配置されている。
【００６９】
本実施の形態においては、第２の絶縁体６０の内径は、第１の電極３０の外径より大きい。空間６１は、第１の電極３０の全周に亘って円筒状に形成される。つまり、第１の電極３０の外側面と第２の絶縁体６０の内側面とは接触していない。空間６１の幅ｄ１は、例えば、第１の電極３０の全周に亘って略均一である。幅ｄ１は、第１の電極３０の外側面と第２の絶縁体６０の内側面との距離であり、例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であるが、これに限らない。
【００７０】
空間６１が第１の電極３０と第２の絶縁体６０との間に介在することによって、第１の電極３０は、第２の絶縁体６０に接触しない。例えば、第２の絶縁体６０の内径が１ｍｍであり、第１の電極３０の外径が０．８ｍｍである。これにより、空間６１の幅ｄ１は、０．１ｍｍとなる。
【００７１】
第１の絶縁体５０の内径は、第２の絶縁体６０の外径より大きい。空間５１は、第２の絶縁体６０の全周に亘って円筒状に形成される。つまり、第２の絶縁体６０の外側面と第１の絶縁体５０の内側面とは接触していない。空間５１の幅ｄ２は、例えば、第２の絶縁体６０の全周に亘って略均一である。幅ｄ２は、第２の絶縁体６０の外側面と第１の絶縁体５０の内側面との距離であり、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるが、これに限らない。
【００７２】
空間５１が第２の絶縁体６０と第１の絶縁体５０との間に介在することによって、第２の絶縁体６０は、第１の絶縁体５０に接触しない。例えば、第１の絶縁体５０の内径が７ｍｍであり、第２の絶縁体６０の外径が２ｍｍである。これにより、空間５１の幅ｄ２は、２．５ｍｍとなる。
【００７３】
このように、本実施の形態では、第１の電極３０は、二重の筒状の絶縁体によって囲まれている。外側の筒である第１の絶縁体５０の第１の端面５３と外側面の一部とが液体２に接触する。気体供給ポンプ７０によって気体３が供給された場合には、供給された気体３が空間５１と空間６１とを満たすので、第１の電極３０及び第２の絶縁体６０は、供給された気体３に覆われて液体２には接触しない。
【００７４】
空間５１及び空間６１に供給された気体３は、第１の開口５２を介して反応槽１０内の液体２中へ放出される。放出された気体３は、気泡となって液体２中に拡散される。このとき、第１の開口５２が、気泡の大きさの上限を決定する機能を有する。
【００７５】
本実施の形態では、第１の絶縁体５０の第１の端面５３が第２の絶縁体６０の第２の端面６３より突出している。すなわち、また、第２の絶縁体６０の第２の端面６３は、第１の開口５２よりｄ４の距離分、空間５１の内部に向かって後退している。後退量ｄ４は、例えば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。これにより、気体３を第１の絶縁体５０内に保持することができ、第１の電極３０と第２の絶縁体６０とを気体３によって安定して覆うことができる。
【００７６】
第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０はそれぞれ、例えば、アルミナセラミックから構成される。あるいは、第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０はそれぞれ、マグネシア、ジルコニア、石英又は酸化イットリウムなどから構成されてもよい。
【００７７】
なお、第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０はそれぞれ、円筒体でなくてもよく、角筒体でもよい。また、第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０は、保持部３５に保持されているが、反応槽１０の壁面に固定されていてもよい。また、第２の絶縁体６０は、第１の絶縁体５０と共に、保持部３５によって保持されてもよい。
【００７８】
また、第１の絶縁体５０と保持部３５との間隙、又は、第１の絶縁体５０と反応槽１０の壁面との間隙は、エポキシ接着剤などの接着剤により埋めておいてもよい。これにより、間隙から液体２が第１の絶縁体５０の内部である空間５１へ浸透し、放電が不安定化することを抑制することができる。
【００７９】
［２−３．第２の電極］
第２の電極４０は、プラズマ４を生成するための一対の電極の他方である。第２の電極４０は、液体２内に少なくとも一部が配置されている。具体的には、第２の電極４０の一部が、反応槽１０内に配置されて、液体２に接触する。これにより、第２の電極４０から液体２に電圧が印加される。
【００８０】
本実施の形態において、第２の電極４０は長尺の円柱部を有する。第２の電極４０の形状、直径及び材質は、第１の電極３０と同じであるが、これに限らない。第２の電極４０の形状、直径及び材質は、第１の電極３０と異なっていてもよい。
【００８１】
［２−４．気体供給ポンプ］
気体供給ポンプ７０は、第１の絶縁体５０内に気体３を供給することで、第１の開口５２を介して気体３を液体２中に放出する気体供給装置の一例である。具体的には、気体供給ポンプ７０は、貫通孔３４ａ及び３４ｂを介して、第１の絶縁体５０内の空間５１と、第２の絶縁体６０内の空間６１とに気体３を供給する。
【００８２】
貫通孔３４ａを介して空間５１に供給された気体３ａは、第１の絶縁体５０の内側面と第２の絶縁体６０の外側面との間（すなわち、空間５１）を通って、液体２中に放出される。このとき、気体３ａは、第１の電極３０及び第２の絶縁体６０を覆う。これにより、第１の電極３０及び第２の絶縁体６０が液体２と接触するのを抑制することができる。
【００８３】
貫通孔３４ｂを介して空間６１に供給された気体３ｂは、第１の電極３０の側面と第２の絶縁体６０の内側面との間（すなわち、空間６１）を通って、液体２中に放出される。このとき、気体３ｂは、第１の電極３０を覆うだけでなく、第１の電極３０の表面に沿って流れるので、第１の電極３０から熱を奪うことができる。すなわち、気体３ｂは、第１の電極３０の冷却効果を有する。第１の電極３０に熱が溜まりにくくなるので、放電モードがアーク放電に移行されることが抑制され、放電が安定する。これにより、プラズマを安定して生成することができる。
【００８４】
気体供給ポンプ７０は、例えば周囲の空気を取り込んで、取り込んだ空気を気体３として供給するが、これに限らない。気体供給ポンプ７０は、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素ガス又は酸素ガスなどを気体３として供給してもよい。
【００８５】
気体供給ポンプ７０が供給する気体３の流量は、例えば、０．５Ｌ／ｍｉｎ以上である。本実施の形態に係る液体処理装置１の動作開始時に、空間５１及び空間６１が液体２で満たされている場合、気体供給ポンプ７０によって供給された気体３が空間５１及び空間６１に溜まった液体２を第１の開口５２及び第２の開口６２から押し出して、第１の電極３０を気体３が覆う。気体３は、第１の開口５２を介して反応槽１０内の液体２中へ放出される。このとき、気体供給ポンプ７０から供給された気体３を排気するための開口部を反応槽１０に設けていてもよい。
【００８６】
［２−５．液体供給ポンプ］
液体供給ポンプ８０は、反応槽１０において液体２を循環させる液体供給装置の一例である。なお、スターラーで液体２を撹拌してもよい。
【００８７】
［２−６．電源］
電源９０は、第１の電極３０と第２の電極４０との間に電圧を印加することで、プラズマ４を生成する。具体的には、電源９０は、第１の電極３０と第２の電極４０との間にパルス電圧又は交流電圧を印加する。
【００８８】
例えば、印加する電圧は、２ｋＶから５０ｋＶ、１Ｈｚから１００ｋＨｚの正極性の高電圧パルスであってもよい。また、第１の電極３０と気液界面５との間、または第１の電極３０と第２の絶縁体６０の内側面との間で生じる電界が２ｋＶ／ｃｍから５０ｋＶ／ｃｍとなるように、印加する電圧を決定してもよい。また、電圧波形は、例えば、パルス状、正弦半波形及び正弦波形のいずれでもよい。また、第１の電極３０と第２の電極４０との間に流れる電流値は、例えば、１ｍＡから３Ａである。ここでは、一例として、電源９０は、周波数が３０ｋＨｚで、ピーク電圧が４ｋＶの正のパルス電圧を印加する。
【００８９】
［３．動作］
続いて、本実施の形態に係る液体処理装置１の動作について説明する。
【００９０】
本実施の形態に係る液体処理装置１では、液体供給ポンプ８０が反応槽１０において液体２を循環させながら、気体供給ポンプ７０が気体３を供給する。気体供給ポンプ７０によって供給された気体３は、貫通孔３４を介して空間５１及び空間６１に供給される。気体３の流量は、例えば、１．０Ｌ／ｍｉｎである。気体供給ポンプ７０による気体３の供給により、空間５１と空間６１とは気体３で満たされ、第１の電極３０と第２の絶縁体６０とは、液体２と接触しない状態となる。
【００９１】
また、電源９０は、第１の電極３０が気体３に覆われた状態で、第１の電極３０と第２の電極４０との間に電圧を印加する。例えば、周波数が３０ｋＨｚ、ピーク電圧が４ｋＶの正のパルス電圧を第１の電極３０に印加する。これにより、第１の電極３０の端面３３から第１の電極３０を覆う気体３内で放電が発生し、プラズマ４が生成される。放電は主に、第１の電極３０と気液界面５との間、及び、第１の電極３０と第２の絶縁体６０の内側面との間で発生する。プラズマ４によって化学種又は活性種などの反応種が生成され、液体２に取り込まれる。液体２は循環しているので、化学種又は活性種を液体２の全体に行き渡らせることができる。
【００９２】
［４．効果］
続いて、本実施の形態に係る液体処理装置１の作用効果について、従来の液体処理装置と比較して説明する。以下では、比較例と実施例との各々の電極部に印加される電位のシミュレーションを行った結果について説明する。
【００９３】
図３は、比較例に係る液体処理装置の電極部２０ｘの構造を示す図である。具体的には、図３は、電極部２０ｘの断面の一例を示している。
【００９４】
図３に示すように、電極部２０ｘは、第１の電極３０と、保持部３５と、第１の絶縁体５０ｘとを備える。比較例に係る電極部２０ｘは、第１の絶縁体５０ｘを備え、第２の絶縁体６０を備えていない。すなわち、比較例に係る電極部２０ｘでは、第１の電極３０を取り囲む絶縁体が１つのみである。
【００９５】
ここで、第１の電極３０の直径は、０．８ｍｍである。第１の絶縁体５０ｘの厚さは、０．５ｍｍであり、アルミナセラミックを用いて形成されている。第１の電極３０と第１の絶縁体５０ｘの内側面との距離ｄ５は０．１ｍｍである。第１の電極３０の端面３３と第１の絶縁体５０ｘの第１の開口５２ｘとの距離ｄ６は２ｍｍである。電源９０から第１の電極３０と第２の電極４０との間に高電圧を印加すると、第１の電極３０と気液界面５との間に放電が発生する。
【００９６】
図４は、図３に示す比較例に係る液体処理装置の電極部２０ｘの電位分布のシミュレーション結果を示す図である。図４では、第１の電極３０の中心軸から右半分の電位分布を示している。図４において、横軸及び縦軸はそれぞれ、図３に示すｘ軸及びｙ軸に対応している。すなわち、原点Ｏ（０，０）は、第１の電極３０の端面３３の中心である。ここでは、第１の電極３０に１ｋＶの電位が印加され、かつ、第１の絶縁体５０ｘの第１の開口５２ｘと第１の端面５３ｘと外側面とに液体２を介して０Ｖの電位が印加されているときの電位分布が示されている。
【００９７】
比較例に係る電極部２０ｘでは、第１の電極３０と第１の絶縁体５０ｘの内側面との間の距離が短いので、高電界がかかり、放電が発生する。このとき、第１の絶縁体５０ｘの第１の端面５３ｘは、液体２に接しているので、電気浸透によって液体２が第１の絶縁体５０ｘの第１の端面５３ｘから第１の絶縁体５０ｘの内側面へ浸入する。ここで、例えば、液体２の中にシリカなどの物質が含まれる場合、第１の絶縁体５０ｘの内側面へ浸入した液体２がプラズマ処理されて、シリカなどの物質が析出して、第１の絶縁体５０ｘの内側面又は第１の開口５２ｘへ付着する。
【００９８】
これに対して、本実施の形態に係る液体処理装置１では、図２に示すように、第１の絶縁体５０と第１の電極３０との間に第２の絶縁体６０が設けられている。このため、距離が近い第１の電極３０と第２の絶縁体６０との間で放電しやすい。このとき、第２の絶縁体６０が液体２と接触していないので、シリカなどの物質を含む液体２が第２の絶縁体６０の内側面へ浸入することが抑制されて、シリカなどの析出が抑制される。
【００９９】
なお、第２の絶縁体６０が液体２と接触しないのは、気体供給ポンプ７０が供給する気体３が、第１の電極３０の端面３３及び第２の絶縁体６０の第２の開口６２の周辺に保持されるからである。このとき、第１の絶縁体５０の第１の端面５３が第２の絶縁体６０の第２の端面６３よりも、例えば１ｍｍから２ｍｍ程度突出している場合、気体３をより保持しやすくなる。
【０１００】
図５は、本実施の形態に係る液体処理装置１における電気的な接続を示すチャート図である。
【０１０１】
図５に示すように、第１の電極３０には、電源９０の一方の端子から電圧Ｖ１が印加され、第２の電極４０には、電源９０の他方の端子から電圧Ｖ２が印加されている。気液界面５の電位は、主に、液体２を介して第２の電極４０によって印加される。第１の絶縁体５０の外側面及び第１の端面５３、並びに、反応槽１０の内壁面などの、液体２が接触している部分の電位も同様に、液体２を介して第２の電極４０によって印加される。
【０１０２】
液体２は、導電性と容量性との２つの性質を持っている。図６Ａ及び図６Ｂはそれぞれ、液体２の等価回路の一例を示す図である。液体２は、例えば、図６Ａに示すように、抵抗Ｒと容量Ｃとの並列回路とみなすことができる。あるいは、液体２は、図６Ｂに示すように、抵抗Ｒ１と容量Ｃ１との並列回路と、抵抗Ｒ２と容量Ｃ２との直列回路との並列回路とみなすことができる。図６Ａ又は図６Ｂにおいて、端子Ｐの電位は、第２の電極４０の電位に相当する。端子Ｑの電位は、液体２が接触している部分の電位に相当する。したがって、第１の絶縁体５０の外側面及び第１の端面５３、並びに、反応槽１０の内壁面などの、液体２と接する部分は、図６Ａ又は図６Ｂに示す端子Ｑの電位となる。
【０１０３】
また、第２の絶縁体６０は、保持部３５によって第１の電極３０と第２の電極４０との間に固定されているので、周辺の液体２、反応槽１０、保持部３５、第１の絶縁体５０、並びに、気体３ａ及び気体３ｂの影響を受けた電位をとる。第２の絶縁体６０と第１の電極３０との間隔が短く、高電界が発生する場合は、第２の絶縁体６０と第１の電極３０との間にも放電が発生する。
【０１０４】
また、図５に示すように、第１の絶縁体５０は、保持部３５を介して第１の電極３０からも電位の影響を受ける。よって、第１の絶縁体５０には、保持部３５を介して第１の電極３０から電位が印加されると同時に、液体２を介して第２の電極４０からも電位が印加されており、第１の絶縁体５０の保持部３５側の端面と第１の絶縁体５０の液体２側の第１の端面５３との間に電位差が生じる。
【０１０５】
図７は、実施例に係る液体処理装置の電極部２０の構成を示す図である。図７に示す実施例に係る電極部２０に対して、図３及び図４で示した比較例に係る電極部２０ｘと同等の条件でシミュレーションを行った。
【０１０６】
図７に示す電極部２０は、比較例に係る電極部２０ｘとシミュレーションの条件を同等にするため、図２に示す電極部２０と比べて、以下の点で相違する。すなわち、保持部３５と第１の絶縁体５０との接続部分が液体２と接触している点が相違する。また、第１の電極３０の端面３３と第２の絶縁体６０の第２の開口６２とが面一である点が相違する。つまり、図７では、第１の電極３０の端面３３の第２の絶縁体６０からの後退量ｄ３が０である場合を示している。
【０１０７】
このとき、第１の電極３０の直径は、０．８ｍｍである。第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０の各々の厚さは、０．５ｍｍであり、それぞれアルミナセラミックを用いて形成されている。第１の電極３０と第２の絶縁体６０の内側面との距離ｄ１は０．１ｍｍである。第２の絶縁体６０の外側面と第１の絶縁体５０の内側面との距離ｄ２は、２．５ｍｍである。第１の電極３０の端面３３と第１の端面５３との距離ｄ７は、２ｍｍである。電源９０から第１の電極３０と第２の電極４０との間に高電圧を印加すると、第１の電極３０と気液界面５との間に放電が発生する。
【０１０８】
図７に示す電極部２０において、第１の絶縁体５０の内部に液体２が浸入する経路が２つ存在する。具体的には、図７の太線の矢印で示すように、第１の開口５２から第１の絶縁体５０の内側面に沿って浸入する経路Ａと、保持部３５と第１の絶縁体５０との境界部分に沿って浸入する経路Ｂとである。経路Ａ及び経路Ｂのいずれの場合においても、経路上で発生する電界が大きい程、電気浸透によって液体２が浸入しやすくなり、電界が小さい程、液体２の浸入を抑制することができる。
【０１０９】
図８は、図７に示す本実施の形態に係る液体処理装置の電極部２０の電位分布のシミュレーション結果を示す図である。図８では、図４と同様に、第１の電極３０の中心軸から右半分の電位分布を示している。図８において、横軸及び縦軸はそれぞれ、図７に示すｘ軸及びｙ軸に対応している。すなわち、原点Ｏ（０，０）は、第１の電極３０の端面３３の中心である。ここでは、第１の電極３０に１ｋＶの電位が印加され、かつ、第１の絶縁体５０の第１の開口５２と第１の端面５３と外側面とに液体２を介して０Ｖの電位が印加されているときの電位分布が示されている。
【０１１０】
図９は、実施例と比較例との各々に係る第１の絶縁体５０及び第１の絶縁体５０ｘの内側面の電位分布を示す図である。具体的には、図９は、実施例についてはｘ＝３．５ｍｍ（第１の絶縁体５０の内側面）で表される直線、比較例についてはｘ＝０．５ｍｍ（第１の絶縁体５０ｘの内側面）で表される直線に沿った電位分布を示している。
【０１１１】
ｙ＝−２ｍｍが第１の端面５３及び第１の端面５３ｘに対応しており、ｙ＝５ｍｍが第１の絶縁体５０及び第１の絶縁体５０ｘと保持部３５との境界部分に対応している。また、ｙ＝０ｍｍが第１の電極３０の端面３３に対応している。
【０１１２】
図９に示すように、比較例に係る電極部２０ｘでは、第１の絶縁体５０ｘの第１の端面５３ｘ（ｙ＝−２ｍｍ）から第１の電極３０の端面３３（ｙ＝０ｍｍ）に相当する位置までの間に電位の急激な勾配が観測される。このように、比較例に係る電極部２０ｘでは、この部分に強い電界が発生するため、液体２にマクスウェル応力が働き、電気浸透が生じる。
【０１１３】
一方、実施例に係る電極部２０では、第１の絶縁体５０と保持部３５との境界部分（ｙ＝５ｍｍ）に、急激な電位勾配が観測されている。しかしながら、液体２に接する第１の絶縁体５０の第１の端面５３（ｙ＝−２ｍｍ）の近傍に強い電界が発生していない。このため、第１の開口５２からの液体２の電気浸透を抑制できる。
【０１１４】
本実施例では、第１の電極３０と放電しやすい第２の絶縁体６０が液体２と接していないため、そもそも放電によるプラズマが第２の絶縁体６０の近傍で液体２と接触しにくい。さらに、第１の絶縁体５０が第２の絶縁体６０の外側に配置されることで、第２の絶縁体６０の保持部３５側の端面の電位が低くなる。これにより、第２の絶縁体６０の内側面のｙ軸方向の電位差が小さくなって、電気浸透を引き起こすマクスウェル応力が小さくなっている。したがって、第２の絶縁体６０の内側面にシリカが析出しにくく、異常放電が抑制され、プラズマを安定して生成することができる。
【０１１５】
図１０は、実施例と比較例との各々に係る保持部３５の内側面の電界分布を示す図である。具体的には、図１０は、ｙ＝５（保持部３５の内側面）で表される直線に沿った電界分布を示している。つまり、保持部３５と、第１の電極３０、及び、第１の絶縁体５０又は第１の絶縁体５０ｘとの境界部分における電界分布を示している。
【０１１６】
比較例に係る電極部２０ｘでは、１ＭＶ／ｍを超える大きな電界が第１の絶縁体５０ｘと保持部３５との境界部分（ｘ＝０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ）にかかっていることが観測されている。図３に示すように、液体２が第１の絶縁体５０ｘと保持部３５との接続部分に接触している場合、この接続部分の電界が大きいと、液体２がマクスウェル応力で接続部分の隙間を介して電気浸透する。これにより、第１の電極３０と第１の絶縁体５０ｘとの間に液体２が入り込み、異常放電が起きる。
【０１１７】
これに対して、本実施例に係る電極部２０では、保持部３５と第１の絶縁体５０との境界部分（ｘ＝３．５ｍｍ〜４．０ｍｍ）の近傍の電界が緩和されている。したがって、境界部分における液体２の電気浸透を抑制することができる。
【０１１８】
以上のように、本実施の形態に係る液体処理装置１では、第１の電極３０を囲む絶縁体が二重になっているため、外側の第１の絶縁体５０の内側面に発生する電界が小さくなる。これにより、第１の絶縁体５０の内側面に沿って電気浸透が起こりにくくなり、第１の絶縁体５０の内側面に沿って液体２が浸入しにくくなる。
【０１１９】
また、第１の電極３０と、内側の第２の絶縁体６０との間で放電が起こりやすい。このため、仮に第１の絶縁体５０の内側面に沿って液体２が浸入したとしても、浸入した液体２がプラズマに曝されにくい。また、気体３が供給された場合には、第２の絶縁体６０は、供給された気体３によって覆われるので、第２の絶縁体６０の内側面に沿って液体２はほとんど浸入しない。
【０１２０】
このように、本実施の形態にかかる液体処理装置１によれば、第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０の内側面においてシリカなどの析出物が生じるのを抑制することができる。よって、放電が安定し、プラズマを安定して生成することができる。
【０１２１】
［変形例］
ここで、実施の形態の変形例について説明する。
【０１２２】
図１１は、本変形例に係る液体処理装置の電極部２０ａの構成を示す図である。図１１に示すように、第１の電極３０ａの端面３３ａは、第２の絶縁体６０の第２の開口６２からｄ８の距離分、突出している。このときの突出量ｄ８は、例えば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
【０１２３】
本変形例では、端面３３ａは、第２の開口６２から突出しているが、第１の絶縁体５０の第１の開口５２からは後退している。すなわち、突出量ｄ８は、第２の絶縁体６０の第２の端面６３の第１の開口５２からの後退量ｄ４より小さい。これにより、端面３３ａは、気液界面５に近づくので、端面３３ａと気液界面５との間で放電が起こりやすくなる。
【０１２４】
例えば、第１の絶縁体５０の内径が大きい場合、第１の絶縁体５０の第１の開口５２の近傍の内側面での電界が小さくなる。このため、第１の絶縁体５０の内径を大きくすることで、第１の絶縁体５０の内側面に液体２が浸入しにくくなって、シリカなどの析出を抑制することができる。
【０１２５】
一方で、第１の絶縁体５０の内径を大きくした場合には、第１の絶縁体５０の内部空間を気体３で満たすために気体３の供給量が大きくなる。このため、気液界面５が第１の電極３０ａの端面３３ａから遠ざかり、放電が起きにくくなる恐れがある。
【０１２６】
本変形例によれば、第１の電極３０ａの端面３３ａと気液界面５とを近づけることができるので、放電が起きやすくなり、プラズマ４を安定して生成することができる。
【０１２７】
なお、第１の電極３０ａの端面３３ａは、第２の絶縁体６０の第２の開口６２と同じ位置に位置していてもよい。すなわち、端面３３ａと第２の端面６３（第２の開口６２）とが面一であってもよい。
【０１２８】
（他の実施の形態）
以上、１つの態様に係る液体処理装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
【０１２９】
例えば、上記の実施の形態では、液体供給ポンプ８０によって液体２を循環させたが、これに限らない。例えば、液体処理装置１は、流れていない液体２（例えば静水）中でプラズマ４を発生させてもよい。
【０１３０】
また、例えば、上記の実施の形態では、液体２としてシリカを含有する水道水を用いる例について示したが、これに限らない。液体２は、純水でもよく、あるいは、例えばカルシウムなどのミネラル成分を含む液体でもよい。
【０１３１】
また、例えば、上記の実施の形態では、第１の電極３０、第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０が液体２の上方から液体２に浸かるように差し入れられている例について示したが、これに限らない。第１の電極３０、第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０は、反応槽１０の側面から水平方向に突出するように配置されていてもよい。あるいは、第１の電極３０、第１の絶縁体５０及び第２の絶縁体６０は、反応槽１０の底面から垂直方向に突出するように配置されていてもよい。気体３が供給されていない場合には、第１の電極３０の全体が液体２と接触していてもよい。
【０１３２】
また、例えば、上記の実施の形態では、第１の電極３０の端面３３と第２の絶縁体６０の第２の端面６３が、第１の絶縁体５０の第１の開口５２から後退している例について示したが、これに限らない。例えば、端面３３及び第２の端面６３の少なくとも一方は、第１の開口５２から突出していてもよく、第１の開口５２と同じ位置に位置してもよい。この場合、端面３３及び第２の端面６３は、気体３が供給されたときに、供給された気体３によって覆われる位置に位置している。
【０１３３】
また、上記の各実施の形態は、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本開示は、プラズマを安定して生成することができる液体処理装置として利用でき、例えば、殺菌装置、浄化装置、難分解物質分解装置、物質合成装置などに利用することができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１  液体処理装置
２  液体
３、３ａ、３ｂ  気体
４  プラズマ
５  気液界面
１０  反応槽
２０、２０ａ、２０ｘ  電極部
３０、３０ａ  第１の電極
３３、３３ａ  端面
３４、３４ａ、３４ｂ  貫通孔
３５  保持部
４０  第２の電極
５０、５０ｘ  第１の絶縁体
５１、６１  空間
５２、５２ｘ  第１の開口
５３、５３ｘ  第１の端面
６０  第２の絶縁体
６２  第２の開口
６３  第２の端面
７０  気体供給ポンプ
８０  液体供給ポンプ
９０  電源
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１１】
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