(57)【要約】【課題】製品全体として小型化を実現することができる液体処理装置を提供する。【解決手段】導入された液体Ｌ１を旋回させることにより、液体Ｌ１の旋回流Ｆ１中に気相Ｇを発生させる処理槽１２と、形状が棒状である第１電極３０と、形状が板状である第２電極と、処理槽１２に接続された気泡分散部９０と、気泡分散部９０内に排出部１７付近に配置された気泡分散促進部材９２とを備えて、気泡分散部９０内の中央部での気泡Ｂの集合を気泡分散促進部材９２で妨げて気泡Ｂを分散させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
片方の端部が閉口し、他端部に断面形状が円形の排出部を備えた断面形状が円形である筒状の処理槽と、
前記処理槽の中心軸上の一端側に配置される形状が棒状である第１電極と、
前記処理槽の他端側に配置される第２電極と、
前記処理槽の前記排出部と取り入れ口を介して接続されており、前記中心軸と直交する断面の内接円の直径の最大値が、前記排出部の直径の１．５倍以上でかつ６倍以下である気泡分散部と、
前記気泡分散部内の中央部でかつ前記排出部付近に配置され、前記排出部又は前記気泡分散部の前記取り入れ口のいずれか小さい方を前記処理槽から前記気泡分散部に投影した影が先端部にすべて投影される気泡分散促進部材と、
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、
前記処理槽の接線方向から液体を導入することにより前記液体を旋回させ、前記液体の旋回流中に気相を発生させる液体導入口を備える液体処理装置。
【請求項２】
前記排出部と前記気泡分散促進部材との最短距離が０．１ｍｍから２０ｍｍ以内である、
請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項３】
前記気泡分散部の軸方向と直交する方向の断面形状が円形である、
請求項１又は２に記載の液体処理装置。
【請求項４】
前記気泡分散促進部材の前記先端部は、前記気泡分散部の軸方向と直交する方向の平面である、
請求項１〜３のいずれか１つ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、液体を電気化学的に処理する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を同時に起こして、液体を処理する液体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６に、特許文献１に記載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、および電源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、および第２電極１３１を備えている。
【０００３】
図１７は、この液体処理装置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Ｌ１を導入することで、旋回流Ｆ１を発生させる。旋回流Ｆ１によって処理槽１１２の中心軸Ｘ１の近傍の圧力が飽和水蒸気圧以下に低下し、中心軸Ｘ１付近において液体Ｌ１の一部が気化した水蒸気が発生することで、気相Ｇが生成される。第１電極１３０、および第２電極１３１の間に高電圧を印加することで、気相Ｇにプラズマ放電を発生させる。この時、プラズマが直接触れることで、液体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）や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。水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Ｇは、貯留槽１９０内の水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Ｂを生じる。処理液Ｌ２には、ＯＨラジカルや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、より効率的に液体中に含まれる汚濁物質等を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、製品への搭載を考えると、装置を小型にする必要があるが、特許文献１に記載の液体処理装置では、製品全体として大型化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑み、製品全体として小型化を実現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に、本発明の１つの態様にかかる液体処理装置は、片方の端部が閉口し、他端部に断面形状が円形の排出部を備えた断面形状が円形である筒状の処理槽と、
前記処理槽の中心軸上の一端側に配置される形状が棒状である第１電極と、
前記処理槽の他端側に配置される第２電極と、
前記処理槽の前記排出部と取り入れ口を介して接続されており、前記中心軸と直交する断面の内接円の直径の最大値が、前記排出部の直径の１．５倍以上でかつ６倍以下である気泡分散部と、
前記気泡分散部内の中央部でかつ前記排出部付近に配置され、前記排出部又は前記気泡分散部の前記取り入れ口のいずれか小さい方を前記処理槽から前記気泡分散部に投影した影が先端部にすべて投影される気泡分散促進部材と、
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、
前記処理槽の接線方向から液体を導入することにより前記液体を旋回させ、前記液体の旋回流中に気相を発生させる液体導入口を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の前記態様にかかる液体処理装置によれば、気泡分散部内の中央部での気泡の集合を気泡分散促進部材で妨げて気泡を分散させるので、気泡分散部を小さくすることができる。この結果、液体処理装置を、製品へ搭載しやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１にかかる液体処理装置の構成を示す側面断面図
【図２Ａ】本発明の実施形態１にかかる装置本体の側面断面図
【図２Ｂ】本発明の実施形態１の変形例にかかる装置本体の側面断面図
【図３】図２Ａ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】従来の液体処理装置において気泡分散部を小さくした際の放電状態を示す側面断面図
【図７】排出部と気泡分散促進部材の最短距離での放電の可否を示す図
【図８】排出部の直径３ｍｍでの気泡分散部の直径での気泡の集合の可否を示す図
【図９】排出部の直径４ｍｍでの気泡分散部の直径での気泡の集合の可否を示す図
【図１０】断面が四角形の気泡分散部を示す正面断面図
【図１１】半径が異なる円筒を組み合わせた処理槽を示す側面断面図
【図１２】半径が異なる円筒を組み合わせた処理槽を示す側面断面図
【図１３】断面が円形と十字を組み合わせた気泡分散促進部材を示す側面断面図
【図１４】断面が円形と十字を組み合わせた気泡分散促進部材を示す正面断面図
【図１５】断面が四角形と十字を組み合わせた気泡分散促進部材を示す正面断面図
【図１６】従来の液体処理装置の側面断面図
【図１７】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】
【００１０】
［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。
【００１１】
［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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、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。
【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、気泡分散部９０と、気泡分散促進部材９２と、電源６０とを備えている。より具体的には、液体処理装置１は、装置本体１０と、液体供給部５０と、電源６０と、気泡分散部９０とを備えている。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、第１電極３０、及び第２電極３１を備えている。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の内側の正面断面形状は円形であり（図３参照）、処理槽１２の形状は筒状である。導入部１５は、処理槽１２に液体を導入する。処理槽１２は、処理槽１２の液体Ｌ１の旋回軸（言い換えれば、中心軸）Ｘ１に直交する断面形状が円形である略円柱状の収容空間８３を有している。処理槽１２の一端側には導入部１５が配置され、処理槽１２の他端側には排出部１７が配置されている。導入部１５は、処理槽１２に液体を導入する。導入部１５は、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の正面断面形状は円形である。排出部１７は、気泡分散部９０の取り入れ口９１に接続されており、排出部１７から排出された処理液Ｌ２は、取り入れ口９１を介して気泡分散部９０に排出される。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、第１電極３０との間及び第２電極３１との間にそれぞれ絶縁体を介在する必要がある。ここでは、取り入れ口９１の直径は排出部１７の直径と同じ場合について図示している。言い換えれば、処理槽１２の排出部１７に、排出部１７の直径よりも大きい内径を有する円管状の気泡分散部９０を接続する場合を図示している。円管状の気泡分散部９０の接続側の端部には、排出部１７の直径と同じ直径の取り入れ口９１を有する端壁が固定されている。しかしながら、このような端壁は、図２Ｂに示すように、無くてもよい。もちろん、気泡分散部９０としては、円管状の部材に限定されるものではなく、任意の断面形状でもよいし、また、処理液Ｌ２を一時的に保持する槽としての機能を持っていてもよい。
【００１５】
第１電極３０は、棒状であり、絶縁体５３を介して処理槽１２の内部に配置されている。第１電極３０は、その内端が処理槽１２の内部に突出し、処理槽１２の排出部１７が形成された壁面と対向する壁面側に配置されている。
【００１６】
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が形成された第３内壁２３の外面、すなわち、第３内壁２３と気泡分散部９０との間に固定されている。
【００１７】
第１電極３０および第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。
【００１８】
液体供給部５０は、一例として、処理槽１２内に液体（例えば、水）Ｌ１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の他端は図示しない液体供給源（例えば、水タンク又は水道）に接続される。又は、配管５１の他端は、気泡分散部９０に接続されて、気泡分散部９０の、液体処理装置１００からの処理液Ｌ２を含んだ液体すなわち被処理液Ｌ３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８１などを参照）。
【００１９】
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が、正のパルス電圧のみを印加するモノポーラパルス電圧を印加する方がエネルギー効率は良い。
【００２０】
気泡分散部９０の内側の正面断面形状（すなわち、軸方向と直交する方向の断面形状）は円形であり、気泡分散部９０の形状は筒状である。また、気泡分散部９０の中心軸と排出部１７の中心軸とは一致するように配置されているが、これに限られるものではない。
【００２１】
気泡分散部９０内には、気泡分散促進部材９２があり、気泡分散促進部材９２の先端部が排出部１７から離れた位置に配置されて、排出部１７に対向する先端部の一例として、例えば先端の気泡分散部９０の軸方向（例えば中心軸）Ｘ１と直交する方向の平面を有している。このような平面ならば、気泡分散部９０内の中央部に集合しようとする気泡Ｂを排除することができ、気泡Ｂの分散を促進させることができる。一例として、気泡分散促進部材９２の形状は円柱である。このように、気泡分散促進部材９２は、気泡分散部９０内の中心軸Ｘ１上で気泡Ｂが集合しようとする領域、すなわち、気泡分散部９０の内部の排出部１７から離れた位置の中央部に配置され、気泡Ｂの集合を妨げて気泡Ｂの分散を促進させるものである。すなわち、気泡分散促進部材９２は、気泡集合防止部材でもある。
【００２２】
気泡分散促進部材９２は、全長において同じ直径または軸方向と直交する同じ幅を有する形状に限らず、排出部１７から離れるに従い徐々に大きくなるテーパー形状でもよい。
【００２３】
このような機能を気泡分散促進部材９２が有するためには、排出部１７又は気泡分散部９０の取り入れ口９１のいずれか小さい方を処理槽１２から気泡分散部９０に投影した影がすべて投影されるような大きさを、気泡分散促進部材９２の先端部が有すればよい。
【００２４】
［装置本体］
次に、装置本体１０について詳細に説明する。図２Ａは、装置本体１０の側面断面図である。
【００２５】
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２Ａ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８３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８３の仮想の中心軸を中心軸Ｘ１とする。
【００２６】
第２内壁２２には、中央に内向きに突出した電極支持筒２４が設けられている。電極支持筒２４は、筒状であり、第３内壁２３側すなわち図２Ａの右方に延びている。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。第１電極３０の形状は棒状であり、絶縁体５３は第１電極３０の周囲に筒状に配置されている。このため、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。なお、図２Ａには絶縁体５３を明示しているが、図によっては、絶縁体５３が細くなり過ぎるため、図示を省略している場合がある。また、処理槽１２に対して第１電極３０が絶縁体５３で支持できれば、電極支持筒２４を省略することもできる。
【００２７】
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２Ａ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。
【００２８】
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。
【００２９】
第２電極３１は、板状の金属部材であり、中央部に貫通した開口部３１１が形成されている。開口部３１１は円形であり、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。
【００３０】
［動作］
次に、液体処理装置１の動作について説明する。
【００３１】
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。
【００３２】
まず、図４に示すように、導入部１５から処理槽１２に液体（例えば、水）Ｌ１が所定の圧力、すなわち、ポンプの供給圧力又はポンプ無しで水道水などの場合は水道水の供給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。
【００３３】
旋回流Ｆ１により、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内壁２１の中心軸Ｘ１付近に生成される。
【００３４】
気相Ｇは、第１電極３０の右端部３０１から中心軸Ｘ１に沿って、排出部１７まで発生する。気相Ｇは、旋回中心付近、具体的には、中心軸Ｘ１と一致して図４の排出部１７近傍で気泡分散部９０内の処理液Ｌ２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を介して気泡分散部９０に拡散される。
【００３５】
図５は、図４の状態に続いて処理槽１２の内部に旋回流Ｆ１が発生しており、電源６０からパルス電圧を第１電極３０と第２電極３１との間に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、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、気泡分散部９０内の処理液Ｌ２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から気泡分散部９０に向けて排出される。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内から気泡分散部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、気泡分散部９０内の処理液Ｌ２は、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。
【００３６】
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ラジカル等が発生し、これによっても分解及び殺菌作用が発揮される。
【００３７】
図６は、従来の液体処理装置において、製品全体を小型化しようとして気泡分散部９０を小型化するために、気泡分散部９０を実施の形態１と同様の形状に変更し、放電した状態の比較例を示す。
【００３８】
この比較例において、処理槽１２から排出された処理液Ｌ２が、気泡分散部９０内で旋回流Ｆ２を発生させる。旋回流Ｆ２の中心軸付近が負圧になるため、処理槽１２から排出され拡散された気泡Ｂが、旋回流Ｆ２の中心軸付近に集合する。さらに、中心軸Ｘ１付近の圧力は、気泡分散部９０内の圧力よりも処理槽１２内の圧力のほうが低い。そのため、旋回流Ｆ２の中心軸上に集合した気泡Ｂは、中心軸Ｘ１上の圧力の低い処理槽１２側に移動する。気泡Ｂが気相Ｇまで移動すると、気相Ｇに吸収され、気相Ｇの体積が増加する。体積が増加した気相Ｇは、処理槽１２内の旋回流Ｆ１により気相Ｇの一部が気泡Ｂとなり、気泡分散部９０に排出され、気相Ｇの体積が減少する。このように、気泡Ｂが気相Ｇから吸収又は排出されることにより、気相Ｇの体積は安定しない。そのため、放電に必要な絶縁破壊電圧が変化し、放電が不安定となり、液体処理の効率が悪化する。
【００３９】
すなわち、気泡分散部９０を小型化しようとすると、前記したように、中心軸Ｘ１沿いの中央部に渦が発生してしまい、その中央部に気泡Ｂが集合して溜まることになる。気泡分散部９０の中央部で気泡Ｂが溜まると、圧力差のために気泡Ｂが処理槽１２内の気相Ｇに移動し、気相Ｇの体積が大きくなる。すると、処理槽１２から気泡分散部９０に気相Ｇが気泡Ｂとして排出されてしまい、気相Ｇの体積が小さくなり過ぎて、処理槽１２内での放電が不安定になる。
【００４０】
このような放電が不安定になる状態を解消するためには、気泡分散部９０の中央部で、気泡Ｂが集合して溜まらないようにすればよい。このため、本実施形態１では、図５に示すように、気泡分散部９０内の中央部に円柱状の気泡分散促進部材９２が配置されている。この気泡分散促進部材９２が障害となり、気泡分散部９０内の中心軸Ｘ１上での、気泡Ｂの集合を防ぐことができる。そのため、気相Ｇの密度もしくは体積が安定するので、安定した放電が確認できる。この結果として、気泡分散部９０を小型化できて製品全体として小型化することが可能となる。
【００４１】
本実施形態１では、一例として、処理槽１２の内径は２０ｍｍとし、排出部１７の直径を３ｍｍで実施した。また、気泡分散部９０の内径は１４ｍｍであり、気泡分散部９０内にある気泡分散促進部材９２の形状は直径１０ｍｍの円柱であり、気泡分散促進部材９２の位置は、気泡分散促進部材９２の先端から排出部１７までの最短距離Ｄｍｉｎが２０ｍｍとなるように配置した。
【００４２】
ここでは、排出部１７と気泡分散促進部材９２との最短距離Ｄｍｉｎを２０ｍｍとしているが、この距離だけに限定されるわけではない。図７に示すように、排出部１７と気泡分散促進部材９２との最短距離Ｄｍｉｎを０．１ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍと変化させた場合の放電の状態を検証した。この結果から、排出部１７と気泡分散促進部材９２との最短距離Ｄｍｉｎが０．１ｍｍ以上でかつ２０ｍｍ以下であれば、放電が安定することを確認できた。
【００４３】
さらに、本実施形態１では、気泡分散部９０の内径を１４ｍｍとしたが、この内径に限定されるわけではない。排出部１７の直径が３ｍｍの際に、図８に示すように、気泡分散部９０の内径を、３ｍｍ、６ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、１００ｍｍと変更させた場合に、気泡分散部９０内で気泡Ｂの集合が発生するかを検証した。この結果から、気泡分散部９０の内径が６〜２０ｍｍの間であれば、気泡Ｂが気泡分散部９０で集合することがわかる。
【００４４】
また、排出部１７の直径を４ｍｍに変更した際に、４ｍｍ、６ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、１００ｍｍと変更させた場合に、気泡分散部９０で気泡Ｂの集合が発生するかを検証した結果を図９に示す。この結果から、排出部１７の直径が４ｍｍの場合でも、気泡分散部９０の直径が６〜２０ｍｍの間であれば、気泡Ｂが気泡分散部９０で集合することがわかった。
【００４５】
これらの結果から、気泡分散部９０の直径が、排出部１７の直径の１．５倍以上でかつ６倍以下であれば、気泡分散部９０内で気泡Ｂの集合が発生することがわかった。この際に、排出部１７と気泡分散促進部材９２の最短距離Ｄｍｉｎが０．１ｍｍ以上でかつ２０ｍｍ以下であれば、放電が安定することが確認できた。
【００４６】
以上、説明した本実施形態１によれば、処理槽１２の排出部１７に接続された気泡分散部９０内の中央部に、気泡分散促進部材９２を配置したので、気泡分散部９０内の中心軸Ｘ１上での気泡Ｂの集合を防ぐことができ、気泡分散部９０を小型化できて製品全体として小型化することができる。
【００４７】
なお、気泡分散部９０の内側の正面断面形状を円形としたが、気泡分散部９０の内側の正面断面形状を四角形に変更した場合を図１０に示す。この場合、気泡分散部９０の旋回流Ｆ２は、気泡分散部９０内で直径が最大となる内接円９３に沿って発生する。そのため、中心軸Ｘ１と直交する断面において、気泡分散部９０の内接円９３の直径が、排出部１７の直径の１．５倍以上でかつ６倍以下であれば、多角形でも、気泡分散促進部材９２を配置することによって同様の効果を得ることができる。しかしながら、気泡分散部９０の旋回流Ｆ２の損失を小さくできるため、気泡分散部９０の内側の正面断面（すなわち、中心軸Ｘ１と直交する断面）形状が円形であるほうがよい。
【００４８】
さらに、処理槽１２は、単純な円筒形状であったが、片方の端部が、閉口した断面形状が円形である筒状の処理槽であれば様々な形状をとることが可能である。例えば、図１１に示すように、半径が異なる円筒を組み合わせた処理槽１３、及び、図１２に示す円錐形状の処理槽１４であっても、気泡分散促進部材９２を配置することによって実施形態１と同様の効果が得られる。
【００４９】
また、気泡分散促進部材９２の形状は円柱としたが、円柱に限定されるわけではない。図１３は、気泡分散促進部材９２の形状を板状にした際の液体処理装置１の側面断面図である。気泡分散部９０内で気泡Ｂの集合する大きさは、排出部１７の直径よりも小さいことが確認できた。中心軸Ｘ１に沿って、処理槽１２から気泡分散部９０に向かって排出部１７を投影した影が、気泡分散促進部材９２の先端面にすべて投影されれば、気泡Ｂの気相Ｇへの逆流を防止することができる。例えば、図１４に示すように、気泡分散促進部材９２の断面形状が、中央部の円形部９２ａと、円形部９２ａから径方向に延びた十字形状部９２ｂとを組み合わせた形状、及び、図１５に示すように、気泡分散促進部材９２の断面形状が、中央部の長方形部９２ｃと、長方形部９２ｃから径方向に延びた十字形状部９２ｄとを組み合わせた形状であっても、前記実施形態と同様の効果が得られる。円形部または長方形部は、排出部１７又は気泡分散部９０の取り入れ口９１のいずれか小さい方を処理槽１２から気泡分散部９０に投影した影がすべて投影される大きさを有している。
【００５０】
なお、十字形状部は、中央部の円形部または長方形部を中央部に支持するための支柱であり、十字形状に限定されるものではなく、軸周りに任意の角度ごとに任意の本数だけ配置された支柱であってもよい。
【００５１】
なお、排出部１７よりも取り入れ口９１が小さい場合には、排出部１７を投影した影の代わりに、取り入れ口９１を投影した影とする。
【００５２】
また、排出部１７の直径を３ｍｍもしくは４ｍｍとしたが、これに限定されるわけではない。
【００５３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態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を適宜変形して実施することが可能である。具体的には、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】
【００５４】
本発明の前記態様にかかる液体処理装置は、製品全体として小型化を実現しつつ液体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、又は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】
【００５５】
１      液体処理装置
１０    装置本体
１２    処理槽
１３    処理槽
１４    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
９０    気泡分散部
９１    取り入れ口
９２    気泡分散促進部材
３１１    開口部
Ｂ    気泡
Ｄｍｉｎ    排出部と気泡分散促進部材との最短距離
Ｆ１    処理槽内での旋回流
Ｆ２    気泡分散部内での旋回流
Ｇ    気相
Ｌ１    液体
Ｌ２    処理液
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２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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