(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
液体中に配置される第２の電極と、
空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記液体に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源と、を備え、
前記電源によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記空間内の液体を気化して前記開口部に置き換わる量の気体を発生させ、前記気体が前記開口部から液体中に放出されるときに当該気体内で放電することにより、プラズマを発生させる、液体処理装置。
【請求項２】
前記空間内部の圧力と前記空間外部の圧力との圧力差によって前記気体が前記開口部から液体中に放出される、請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項３】
前記開口部の直径は、０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲である、請求項１または２に記載の液体処理装置。
【請求項４】
前記開口部の直径は、０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲である、請求項３に記載の液体処理装置。
【請求項５】
前記開口部は、開口方向が前記絶縁体の側面に対して垂直上方向となるように設けられた、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体処理装置。
【請求項６】
前記第１の電極と前記絶縁体は、それぞれの一方の端部がシール構造を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体処理装置。
【請求項７】
前記電源は、電流値が３Ａ以下の電流を供給する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体処理装置。
【請求項８】
前記第１の電極と前記第２の電極とを配置する、反応槽をさらに備えた、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体処理装置。
【請求項９】
前記反応槽と、循環ポンプ及び配管で接続する、処理槽をさらに備えた、請求項８に記載の液体処理装置。
【請求項１０】
前記処理槽は、接地されている、請求項９に記載の液体処理装置。
【請求項１１】
前記処理槽は、水浄化装置、空調機、加湿器、洗濯機、電気剃刀洗浄器、食器洗浄器、便器、水耕栽培用水・養液循環装置の群から選ばれる１つである、請求項９又は１０に記載の液体処理装置。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体処理装置を複数含んで構成される液体処理装置。
【請求項１３】
前記各第１の電極と前記各第２の電極とをそれぞれ配置する、複数の反応槽をさらに備えた、請求項１２に記載の液体処理装置。
【請求項１４】
前記複数の反応槽と、複数の循環ポンプ及び複数の配管で接続する、処理槽をさらに備えた、請求項１３に記載の液体処理装置。
【請求項１５】
前記処理槽は、接地されている、請求項１４に記載の液体処理装置。
【請求項１６】
前記処理槽は、水浄化装置、空調機、加湿器、洗濯機、電気剃刀洗浄器、食器洗浄器、便器、水耕栽培用水・養液循環装置の群から選ばれる１つである、請求項１４又は１５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、液中においてプラズマを生成することで液体の処理、特に水を処理するプラズマ装置及び液体処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体処理装置としては、高電圧パルス放電を用いたものがある（例えば、特許文献１参照。）。以下、図１０により従来の液体処理装置（殺菌装置）について説明する。図１０に示す殺菌装置１は、直径０．０５〜０．５ｍｍの棒状の高電圧電極２と板状の接地電極３とを対とする放電電極６で構成されている。高電圧電極２は、先端部２ａの端面を除いて絶縁体４で被覆されて、高電圧電極部５を形成している。また、高電圧電極２の先端部２ａと接地電極３とは、所定の電極間隔を設けて、処理槽７内で被処理水８に浸漬された状態で対向配置されている。さらに、高電圧電極２と接地電極３とは、高電圧パルスを発生する電源９に接続されている。両方の電極間に２〜５０ｋＶ、１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの負極性の高電圧パルスを印加し放電を行う。そのエネルギーによる水の蒸発、および衝撃波に伴う気化により、水蒸気からなる気泡１０が発生する。また、高電圧電極２付近で生成されるプラズマによりＯＨ、Ｈ、Ｏ、Ｏ２-、Ｏ-、Ｈ２Ｏ２を発生させ、微生物や細菌を殺菌する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５５０２７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、上記した従来の構成の装置においては、プラズマの発生効率が低く、液体の処理に長い時間がかかるという問題があった。【０００５】
したがって、本開示は、前記従来の課題を解決するものであり、プラズマを効率良く発生させ、短時間で液体の処理をすることが可能である液体処理装置及び液体処理方法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】
【０００６】
本開示の一態様である液体処理装置は、
第１の電極と、
液体中に配置される第２の電極と、
空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記液体に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源と、を備える。【０００７】
本開示の一態様である液体処理装置は、
第１の電極と、
液体中に配置される第２の電極と、
空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記液体に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
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電源と、
を備え、
前記電源によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記空間内の液体を気化して気体を発生させ、前記気体が前記開口部から液体中に放出されるときに放電することにより、プラズマを発生させる。【０００８】
本開示の一態様である液体処理方法は、
第１の電極と、液体中に配置される第２の電極との間に電圧を印加して、前記第１の電極と、前記第１の電極を囲むように設けられ、前記液体に接するように開口部を備える絶縁体との間に形成される空間内の液体を気化させて気体を生成し、
前記気体が前記絶縁体に設けられた開口部から液体中に放出されるときに前記気体内で放電することにより、前記気体内にプラズマを発生させる。【０００９】
本開示の一態様であるプラズマ処理水は、
液体に通電することによって生成した液体中のＯＨラジカルが通電停止後も１．０μＭ〜２．４μＭ存在する。【００１０】
上記の概括的かつ特定の態様は、液体処理装置、液体処理方法並びに液体処理装置及び液体処理方法の任意の組み合わせにより実現してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示に係る液体処理装置及び液体処理方法によれば、プラズマを効率良く発生させ、短時間で液体の処理をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の実施の形態１に係る液体処理装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本開示の実施の形態１における第１の金属電極の周辺の電極構成を示す断面図である。
【図３】本開示の実施の形態１と比較例における処理時間に対するインディゴカーミン水溶液の分解量を比較した図である。
【図４】本開示の実施の形態１における絶縁体の開口部の直径とインディゴカーミン水溶液の規格化分解速度との関係を示す図である。
【図５】本開示の実施の形態１に係る液体処理装置で処理した液体中のＯＨラジカル濃度の測定結果を示す図である。
【図６】過酸化水素濃度とＯＨラジカル濃度の関係を示す図である。
【図７】図５のＡの時点における液体中のＤＭＰＯ−ＯＨの信号を示す図である。
【図８】図５のＢの時点における液体中のＤＭＰＯ−ＯＨの信号を示す図である。
【図９】図５のＣの時点における液体中のＤＭＰＯ−ＯＨの信号を示す図である。
【図１０】従来の高電圧パルス放電を用いた殺菌装置の全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の第１の態様に係る液体処理装置は、
第１の電極と、
液体中に配置される第２の電極と、
空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記液体に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に交流電圧またはパルス電圧を印加する電源と、を備える。
【００１４】
このような構成により、従来の装置と比べて、効率良くプラズマを生成することができるとともに長寿命のＯＨラジカルを生成できるため、短時間で液体の処理をすることができる。また、第１の電極と第２の電極との間の距離に制限がないため、第２の電極を液体中の任意の位置に配置することができる。さらに、従来の装置における電極に比べて、第１の電極の直径を大きくすることができるので、電極の耐久性を向上させることができる。
【００１５】
本開示の第２の態様に係る液体処理装置においては、
第１の電極と、
液体中に配置される第２の電極と、
空間を介して前記第１の電極を囲むように設けられ、前記液体に接する位置に開口部を有する絶縁体と、
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電源と、
を備え、
前記電源によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記空間内の液体を気化して気体を発生させ、前記気体が前記開口部から液体中に放出されるときに放電することにより、プラズマを発生させる。
【００１６】
このように、前記絶縁体の前記開口部から、第１の電極と絶縁体との間に形成される空間内の液体を気化することによって気体を生成して、その気体内にプラズマを発生させることにより、より純粋なＯＨラジカルを生成することができる。その結果、短時間で液体を処理することができる。
【００１７】
本開示の第３の態様に係る液体処理装置においては、前記第１又は２の態様における前記開口部の直径は、０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲である。
【００１８】
このような構成により、開口部付近で電界集中させることによって、効率良く放電させることができる。その結果、開口部付近から効率良くプラズマを発生させることができる。
【００１９】
本開示の第４の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜３のいずれかの態様における前記開口部は、開口方向が前記絶縁体の側面に対して垂直上方向となるように設けられている。
【００２０】
このような構成により、開口部付近で気泡の泡詰まりを防止することができるので、効率良くプラズマを発生させることができる。
【００２１】
本開示の第５の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜４のいずれかの態様における前記開口部は、前記絶縁体に複数設けられている。
【００２２】
このような構成により、複数の開口部からプラズマを発生させることができるので、さらに効率良くプラズマを発生させることができる。
【００２３】
本開示の第６の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜５のいずれかの態様における前記第１の電極と前記絶縁体は、それぞれの一方の端部がシール構造を有する。
【００２４】
このような構成により、第１の電極と絶縁体の接続端部において、液体が漏れるのを防ぎ、絶縁体の開口部のみから気体の塊が放出されるようになる。その結果、効率良くプラズマを発生させることができる。
【００２５】
本開示の第７の態様に係る液体処理装置においては、前記第６の態様における前記シール構造は、ネジ止め構造である。
【００２６】
このような構成により、第１の電極と絶縁体の接続端部において、液体が漏れるのを確実に防ぐことができる。
【００２７】
本開示の第８の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜７のいずれかの態様における前記電源は、電流値が３Ａ以下の電流を供給する。
【００２８】
このような構成により、第１の電極と絶縁体との間に形成される空間内の液体のみを気化することができ、低消費電力で効率的にプラズマを発生させることができる。
【００２９】
本開示の第９の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜８のいずれかの態様における前記第１の電極と前記第２の電極とを配置する、反応槽をさらに備える。
【００３０】
このような構成により、さらに使い勝手のよい液体処理装置を供給することができる。
【００３１】
本開示の第１０の態様に係る液体処理装置においては、前記第９の態様における前記反応槽と、循環ポンプ及び配管で接続する、処理槽をさらに備える。
【００３２】
このような構成により、液体処理装置で処理できる液体の容量をさらに大きくすることができる。
【００３３】
本開示の第１１の態様に係る液体処理装置においては、前記第１０の態様における前記処理槽は、接地されている。
【００３４】
このような構成により、感電を防止することができる。
【００３５】
本開示の第１２の態様に係る液体処理装置においては、前記第１０又は１１の態様における前記処理槽は、水浄化装置、空調機、加湿器、洗濯機、電気剃刀洗浄器、食器洗浄器、便器、水耕栽培用水・養液循環装置の群から選ばれる１つである。
【００３６】
このような構成により、本開示の液体処理装置で処理した液体を供給する種々の電化製品等を提供することができる。
【００３７】
本開示の第１３の態様に係る液体処理装置においては、前記第１〜８のいずれかの態様の液体処理装置を複数含んで構成される。
【００３８】
このように、複数の液体処理装置を用いて液体の処理を行う構成とすることで、短時間で大容量の液体の処理をすることができる。
【００３９】
本開示の第１４の態様に係る液体処理装置においては、前記第１３の態様における前記各第１の電極と前記各第２の電極とをそれぞれ配置する、複数の反応槽をさらに備える。
【００４０】
このような構成により、複数の反応槽内の液体を同時に処理することができるため、短時間で液体の処理ができるとともに、使い勝手のよい液体処理装置を提供できる。
【００４１】
本開示の第１５の態様に係る液体処理装置においては、前記第１４の態様における前記複数の反応槽と、複数の循環ポンプ及び複数の配管で接続する、処理槽をさらに備える。
【００４２】
このような構成により、大容量の処理槽に対して複数の液体処理装置を接続して液体を処理できるため、さらに大容量の液体を短時間で処理することができる。
【００４３】
本開示の第１６の態様に係る液体処理装置においては、前記第１５の態様における前記処理槽は、接地されている。
【００４４】
このような構成により、感電を防止することができる。
【００４５】
本開示の第１７の態様に係る液体処理装置においては、前記第１５又は１６の態様における前記処理槽は、水浄化装置、空調機、加湿器、洗濯機、電気剃刀洗浄器、食器洗浄器、便器、水耕栽培用水・養液循環装置の群から選ばれる１つである。
【００４６】
このような構成により、複数の本開示の液体処理装置を使用して処理した液体を供給する種々の電化製品等を提供することができる。
【００４７】
本開示の第１８の態様に係る液体処理方法は、
第１の電極と、液体中に配置される第２の電極との間に交流電圧またはパルス電圧を印加して、前記第１の電極と、前記第１の電極を囲むように設けられ、前記液体に接するように開口部を備える絶縁体との間に形成される空間内の液体を気化させて気体を生成し、
前記気体が前記絶縁体に設けられた開口部から液体中に放出されるときに前記気体内で放電することにより、前記気体内にプラズマを発生させる。
【００４８】
このように、第１の電極と絶縁体で形成された空間内の液体を気化させて気体を生成し、その気体が絶縁体の開口部から放出されるときに、気体内部で放電することにより、効率良くプラズマを発生させることができる。また、液体を気化して気体を生成しているので、より純粋なＯＨラジカルを生成することができる。その結果、短時間で液体の処理をすることができる。
【００４９】
本開示の第１９の態様に係るプラズマ処理水は、
液体に通電することによって生成した液体中のＯＨラジカルが通電停止後も１．０μＭ〜２．４μＭ存在する。
【００５０】
このように、本開示のプラズマ処理水は、通電停止後も被分解物を効率良く分解できる。
【００５１】
本開示の第２０の態様に係るプラズマ処理水においては、前記第１９の態様における前記液体は、過酸化水素を含み、前記過酸化水素の濃度が０．２×１０-７〜０．６×１０-５Ｍである。
【００５２】
このように、本開示のプラズマ処理水は、過酸化水素水を含み、過酸化水素の濃度が０．２×１０-７〜０．６×１０-５Ｍであることにより、ＯＨラジカルを効率良く生成することができる。
【００５３】
本開示の第２１の態様に係るプラズマ処理水においては、前記第１９又は２０の態様における前記通電によって液体中でプラズマを発生させる。
【００５４】
このように、本開示のプラズマ処理水は、液体中でプラズマを発生させることにより、ＯＨラジカルを効率良く生成することができる。
【００５５】
（本開示に係る一形態を得るに至った経緯）
前述の「背景技術」の欄で説明したように、図１０に示す特許文献１の殺菌装置においては、プラズマの発生効率が低く、液体の処理に長い時間がかかるという課題があった。また、絶縁体４で被膜した高電圧電極２と接地電極３とを１〜５０ｍｍの所定の距離に近づけて配置しないと、液体を気化できず、プラズマを発生させることができないという課題があった。さらに、特許文献１の装置では、プラズマを発生させるために電極の直径を０．０５〜０．５ｍｍと細くしなければならないため、電極の耐久性が低いという課題を有していた。
【００５６】
また、プラズマを発生させるために液体内に気体を供給する気体供給装置を備えた液体処理装置がある。この液体処理装置は、気体供給装置によって気体（空気など）を供給することにより、液体中に気泡を生成し、その気泡内で放電することによりプラズマを発生させている。しかし、この装置では、気体によって窒素酸化物などが生成され、より純粋なＯＨラジカルを生成することが困難であるという課題があった。
【００５７】
そこで、本発明者らは、第１の電極と絶縁体との間に液体で満たされた空間を設け、空間内の液体を気化して気体を生成し、絶縁体に設けられた開口部から気体が放出される際に放電することによりプラズマを発生させる構成を見出し、本開示に至った。
【００５８】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５９】
（実施の形態１）
［全体構成］
本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００の全体構成について説明する。
図１は、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、実施の形態１に係る液体処理装置１００は、第１の金属電極１０１と、第２の金属電極１０３と、絶縁体１０２と、電源１０６を備えている。実施の形態１に係る液体処理装置１００は、さらに反応槽１０７と処理槽１０９を備えてもよい。以下の実施の形態１においては、反応槽１０７と処理槽１０９を備え、反応槽１０７と処理槽１０９が循環ポンプ１１０と配管１１１で接続された液体処理装置１００について説明する。
【００６０】
図１に示すように、反応槽１０７と処理槽１０９は、処理される液体１０８で満たされ、循環ポンプ１１０と配管１１１で接続されている。反応槽１０７の１つの壁には、当該壁を貫通する第２の金属電極１０３、及び保持ブロック１０５に取り付けられた第１の金属電極１０１が配置されている。第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３のそれぞれの一部は、反応槽１０７内に位置している。第１の金属電極１０１の周囲には、空間１１４が形成されるように、開口部１１３を有する絶縁体１０２が配置されている。第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３との間には、電源１０６が配置されている。
【００６１】
［電極構成］
次に、実施の形態１に係る液体処理装置１００における電極構成について説明する。実施の形態１における電極は、第１の金属電極１０１、絶縁体１０２、第２の金属電極１０３、保持ブロック１０５で構成される。
【００６２】
図２は、実施の形態１における第１の金属電極１０１の周辺の電極構成の断面図である。図２に示すように、第１の金属電極１０１の周囲に空間１１４を形成するように絶縁体１０２が配置されている。絶縁体１０２は、反応槽１０７内部と空間１１４を連通するように少なくとも１つの開口部１１３を有している。この開口部１１３から反応槽１０７内の液体１０８が浸入し、空間１１４が液体１０８で満たされる構成となっている。第１の金属電極１０１と絶縁体１０２のそれぞれの一方の端部は、保持ブロック１０５に固定されている。第２の金属電極１０３は、反応槽１０７のいずれかの位置に配置すればよく、配置する位置に制限はない。
【００６３】
次に、実施の形態１における各構成部品について説明する。
＜第１の金属電極＞
第１の金属電極１０１は、液体１０８で満たされた反応槽１０７内に少なくとも一部が配置されている。また、第１の金属電極１０１の一端は、保持ブロック１０５に固定されている。図１及び図２に示す実施の形態１における第１の金属電極１０１は、直径２ｍｍの円柱形状を有している。これは第１の金属電極１０１の一例としての直径及び形状であって、第１の金属電極１０１の直径は、２ｍｍよりも大きくてもよい。また、第１の金属電極１０１の形状は、円柱形状に限定されず、例えば、直方体又は面状の形状などの任意の形状としてもよい。第１の金属電極１０１は、例えば、鉄、タングステン、銅、アルミニウム、白金、又はそれらの金属から選ばれる１又は複数の金属を含む合金などの材料から形成されてもよい。
【００６４】
＜第２の金属電極＞
第２の金属電極１０３もまた、液体１０８で満たされた反応槽１０７内に少なくとも一部が配置されている。第２の金属電極１０３は、前述したように配置される位置に制限はなく、反応槽１０７のいずれかの位置に配置されればよい。第２の金属電極１０３は、導電性の金属材料から形成されていればよい。例えば、第１の金属電極１０１と同様に、鉄、タングステン、銅、アルミニウム、白金、又はそれらの金属から選ばれる１又は複数の金属を含む合金などの材料から形成されてもよい。なお、実施の形態１では、第２の金属電極１０３は、反応槽１０７に配置される構成としているが、これに限定されない。第２の金属電極１０３は、液体１０８中に配置されていればよい。
【００６５】
＜絶縁体＞
絶縁体１０２は、第１の金属電極１０１の周囲に空間１１４を形成するように配置されている。また、絶縁体１０２には、反応槽１０７内部と空間１１４を連通する開口部１１３が設けられている。即ち、絶縁体１０２は、空間１１４を介して第１の金属電極１０１を囲むように設けられ、液体１０８に接する位置に開口部１１３を有している。液体１０８に接する位置は、例えば、液体１０８中に配置される（浸漬される）絶縁体１０２の部分であればよい。図１及び図２に示す実施の形態１における絶縁体１０２は、内径３ｍｍで外径５ｍｍの円筒形状を有し、直径０．７ｍｍの開口部１１３が１つ設けられている。絶縁体１０２は、上記した大きさ又は形状に限定されず、第１の金属電極１０１の周囲に空間１１４を形成できるのであれば、任意の大きさ又は形状にしてもよい。例えば、実施の形態１における開口部１１３の直径は、０．７ｍｍとしているが、これに限定されるものではなく、２ｍｍ以下で任意の大きさにしてもよい。また、開口部１１３は、複数あってもよい。開口部１１３の位置は、特に制限はないが、例えば、絶縁体１０２の側面に対して垂直上方向（図示上側）に設けることができる。このように、開口部１１３の開口方向を上向きにすることによって、開口部１１３において気泡１１２の泡詰まりを防止することができる。絶縁体１０２は、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、絶縁性のプラスチック、ガラス、及び石英などの材料から形成されてもよい。
【００６６】
＜保持ブロック＞
保持ブロック１０５は、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２のそれぞれの一方の端部と接続されている。保持ブロック１０５は、第１の金属電極１０１及び絶縁体１０２との接続部分において、液体１０８が漏れないように、シールする構造を有していてもよい。例えば、保持ブロック１０５に、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２をネジ止めする構造としてもよい。シール構造は、これに限定されるものではなく、任意の構造とすることができる。
【００６７】
＜電源＞
電源１０６は、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３との間に配置される。電源１０６は、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３との間に周波数１〜１００ｋＨｚの４ｋＶ〜１０ｋＶの高電圧を印加する。電源１０６は、パルス電圧又は交流電圧を印加でき、例えば、電圧波形は、パルス状、正弦半波形、又は正弦波状のいずれであってもよい。電流値は、大きいほどよいが、あまり大きくしすぎると、空間１１４内の液体１０８のみならず、反応槽１０７内全体の液体１０８を加熱するように電力が使用され、かえってプラズマ生成の効率が低下する。上記理由から、実施の形態１では、電流値を３Ａ以下としている。また、電流値が１ｍＡより小さいと、空間１１４内の液体１０８を気化するのに時間を必要とするため、電流値は１ｍＡ〜３Ａの範囲が好ましい。
【００６８】
＜処理槽＞
処理槽１０９は、例えば、循環ポンプ１１０と配管１１１を介して反応槽１０７と接続されている。処理槽１０９は、例えば、水浄化装置、空調機、加湿器、洗濯機、電気剃刀洗浄器、食器洗浄器、便器又は水耕栽培用水・養液タンクなどに用いることができる。処理槽１０９は、感電を防止するために接地されていてもよい。
【００６９】
＜反応槽＞
反応槽１０７と処理槽１０９の容積は、合算で約６００ミリリットルである。反応槽１０７内の液体１０８は、前述したように、循環ポンプ１１０と配管１１１により循環させられる。液体１０８の循環速度は、プラズマ１０４による被分解物の分解速度と反応槽１０７の容積とから適切な値に設定される。
【００７０】
上記した実施の形態１の液体処理装置１００の構成において、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２との間に空間１１４があることと、絶縁体１０２の側面に設けられた開口部１１３の直径が、効率良くプラズマを発生し、短時間で液体を処理する上で有益である。
【００７１】
また、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２のそれぞれ一方の端部で液体１０８が漏れないようにシールする構造になっていることも、気体の塊が絶縁体１０２の開口部１１３のみから放出される上で有益である。
なお、実施の形態１では、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３は、金属材料から成る電極を用いているが、これに限定されない。金属材料以外の材料、例えば、炭素などから成る第１の電極および第２の電極を用いてもよい。
【００７２】
＜液体処理方法＞
実施の形態１に係る液体処理装置１００を用いた液体処理方法について説明する。
液体処理を開始する前において、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２との間に形成された空間１１４は、液体１０８で満たされた状態である。この状態から、電源１０６によって第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３との間に電圧を印加して、空間１１４内の液体１０８を加熱する。
【００７３】
空間１１４内の液体１０８は、第１の金属電極１０１から投入された電力により、温度が上昇する。この温度上昇により、空間１１４内の液体１０８が気化し、気体が発生する。この気体は、空間１１４内で集合しながら塊となる。そして、この気体の塊は、空間１１４内部の圧力と反応槽１０７の圧力との圧力差によって絶縁体１０２に設けられた開口部１１３から反応槽１０７内の液体１０８中へ放出される。
【００７４】
この気体の塊が開口部１１３を通るとき、気体の塊によって開口部分の液体が気体に置き換わり、液体によって導通していた第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３が絶縁される。このとき、開口部１１３に存在する気体の塊に電源１０６からの高電圧が印加されて、電界集中により放電が生じる。その結果、気体の塊内でプラズマ１０４が発生する。一度プラズマ１０４が発生すると、継続的かつ連続的にプラズマ１０４が生成され、プラズマ１０４を内包した気体の塊が絶縁体１０２の開口部１１３から反応槽１０７内の液体１０８に向かって放出される。このプラズマ１０４は、絶縁体１０２の開口部１１３から反応槽１０７の液体１０８中に張り出した状態となる。
【００７５】
さらに、張り出したプラズマ１０４を内包する気体の塊から一部が分離し、複数の気泡１１２が形成され、この気泡１１２が反応槽１０７内の液体１０８中に拡散される。複数の気泡１１２は、マイクロメーター以下の直径のものを含んでおり、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００は、マイクロバブルを発生させる機能も有している。この気泡１１２は、通常のマイクロバブルとは異なり、気泡１１２内部にプラズマ１０４で生成した電子、イオン、又はラジカルを含んでいる。本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００は、これらの気泡１１２によって、液体１０８を除菌する及び／又は液体１０８中に含まれる化学物質を分解している。
【００７６】
［効果（気泡について）］
本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００において、気泡１１２の効果について説明する。実施の形態１に係る液体処理装置１００によって形成された気泡１１２は、前述したように、マイクロメーター以下の直径のものを含んでいる。この気泡１１２は、通常のマイクロバブルと異なり、気泡１１２内部にプラズマ１０４で生成した電子、イオン、又はラジカルなどの反応種を含んでいる。このため、通常のマイクロバブルよりも除菌能力や化学物質を分解する能力が高いという効果を有している。したがって、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００によれば、通常のマイクロバブルでは分解することが難しい、例えば、アンモニア又は酢酸などの難分解性物質を分解することが可能である。
【００７７】
［効果（第１の金属電極と絶縁体との間の空間について）］
次に、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２の間に形成された空間１１４の効果について説明する。空間１１４は、液体１０８を気化して気体を生成する機能を有する。実施の形態１の液体処理装置１００では、第１の金属電極１０１から流れる電流によって、空間１１４内の液体１０８を加熱して、空間１１４内で液体１０８を気化して、気体を生成している。
【００７８】
図１０に示す従来の装置の構成、即ち、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２が接触して配置されている構成（空間１１４がない構成）について説明する。この場合、第１の金属電極１０１は、絶縁体１０２の開口部１１３を介して直接反応槽１０７内の液体１０８に接触することになる。その結果、電源１０６によって第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３との間に電圧を印加しても、第１の金属電極１０１から反応槽１０７内の液体１０８に直接電流が流れて発散してしまい、液体１０８を気化することができない。このような空間１１４がない構成で、第１の金属電極１０１近傍に局所的な気化状態を形成しようとすると、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３との電極間の距離が所定の距離（数ｍｍ）となるように第２の金属電極１０３を配置する必要がある。また、プラズマ１０４を発生させるために、電界強度を高くする必要があり、第１の金属電極１０１の直径を小さくする必要がある。このような構成にすることにより、図１０に示す従来の装置において、第１の金属電極１０１近傍の液体１０８を気化することができ、プラズマ１０４を発生させることができる。しかし、この構成では、第２の金属電極１０３の位置が制限されるデメリットがある。また、反応槽１０７内全体、即ち、液体１０８全体に電流が流れて発散してしまう。そのため第１の金属電極１０１近傍の液体１０８を気化させて気泡を生成し、その気泡内でプラズマ１０４を発生させるためには、２５０Ｗ以上の高電力を必要とする。発明者の知見によると印加電力を大きくするとプラズマに注入されるエネルギーよりも液体を加熱することにエネルギーが消費される傾向にあり、効率は低くなる傾向にある。したがって、図１０に示す従来の構成（空間１１４がない構成）では、効率良くプラズマ１０４を発生させることができないという欠点がある。
【００７９】
実施の形態１の液体処理装置１００によれば、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２との間に空間１１４を有する構成とすることで、空間１１４内の液体１０８を気化して気体を生成し、低消費電力で効率良くプラズマ１０４を発生させることができる。例えば、絶縁体１０２の長さを５ｃｍと仮定すると、水を２０℃から１００℃まで１分で上昇させるのに必要な電力は、約０．１Ｗである。また、１秒で上昇させる場合でも約７Ｗであり、前述した図１０に示す従来の装置の構成（空間１１４がない構成）の必要な電力（２５０Ｗ以上）と比べて、格段に少ない電力でプラズマ１０４を生成できる。
【００８０】
また、実施の形態１によれば、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３との間の距離が制限されないので、第２の金属電極１０３を任意の位置に配置することができる。
【００８１】
さらに、実施の形態１によれば、従来の装置における電極と比べて、開口部に到達する気体部分に印加する電界強度を開口部の直径によって制御することができるので、第１の金属電極１０１の幾何学的な寸法は、プラズマの生成効率に関与しないという大きなメリットがある。したがって、第１の金属電極１０１の直径を大きくすることができるため、第１の金属電極１０１の耐久性を向上させることができる。
【００８２】
［効果（分解速度）］
本開示の実施の形態１の液体処理装置１００における効果（分解速度）について説明する。実施の形態１に係る液体処理装置１００の分解速度を測定するため、被処理液体のモデルとして、濃度１０ｍｇ／Ｌのインディゴカーミン（メチレンブルー）水溶液を用いた。インディゴカーミンは、水溶性の有機物であり、汚濁水処理モデルとして用いられることが多い。
【００８３】
実施の形態１に係る液体処理装置１００では、液体１０８中にプラズマ１０４を内包した気泡１１２を拡散することによってＯＨラジカルが生成される。ＯＨラジカルは、インディゴカーミンに作用し、分子内の結合を切ることによって、インディゴカーミン分子を分解する。ＯＨラジカルの酸化ポテンシャルは、一般的に知られているように、２．８１ｅＶであり、オゾン、過酸化水素及び塩素の酸化ポテンシャルよりも大きい。よって、ＯＨラジカルは、インディゴカーミンに限らず、多くの有機物を分解することができる。
【００８４】
インディゴカーミン分子の分解速度は、水溶液中の吸光度によって評価することができる。インディゴカーミン分子が分解されると、インディゴカーミン水溶液の青色が消色し、完全に分解されると透明になることが一般的に知られている。これは、インディゴカーミン分子中に存在する炭素の二重結合（Ｃ＝Ｃ）による吸収波長が６０８．２ｎｍであり、インディゴカーミン分子が分解することによってＣ＝Ｃの結合が開裂し、６０８．２ｎｍの光の吸収がなくなるためである。よって、インディゴカーミン分子の分解速度は、紫外可視光分光光度計を用いて６０８．２ｎｍの波長の光の吸光度を測定することにより行った。なお、測定は、実施例として実施の形態１に係る液体処理装置１００と、比較例として特許文献１に記載された従来の装置を用いて、行った。
【００８５】
実施例について説明する。実施例は、実施の形態１に係る液体処理装置１００である。第１の金属電極１０１は、直径２ｍｍの円柱形状である。絶縁体１０２は、内径３ｍｍで外径５ｍｍの円筒形状である。絶縁体１０２に設けられた開口部１１３は、直径０．７ｍｍである。電源１０６は、ピーク電圧５ｋＶ、パルス幅１μｓ、周波数３０ｋＨｚのパルス電圧を印加する。反応槽１０７と処理槽１０９の容量は、合算で６００ミリリットルである。
【００８６】
図３は、実施例と比較例における処理時間に対するインディゴカーミン水溶液の分解濃度を比較した図である。図３に示す黒丸は実施例であり、白丸は比較例である。図３に示すように、実施例によれば、約１０ｍｇ／Ｌのインディゴカーミンが完全に分解されるまでの時間は、約３２分程度である。一方、比較例によれば、約１０ｍｇ／Ｌのインディゴカーミンが完全に分解されるまでの時間は、約４０１分程度である。したがって、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００では、従来の装置と比べて、１０倍以上速い分解速度を有している。このことから、実施の形態１に係る液体処理装置１００によれば、効率良くプラズマ１０４を発生させることができ、液体１０８の処理時間を大幅に短縮することが可能である。
【００８７】
［効果（開口部の直径）］
本開示の実施の形態１における絶縁体１０２の開口部１１３の直径とインディゴカーミン水溶液の分解速度との関係について説明する。
図４は、本開示の実施の形態１における絶縁体１０２の開口部１１３に対する分解速度を示す図である。分解速度の測定は、前述したインディゴカーミン水溶液を用いて行った。図４に示す黒菱形は、実施の形態１における開口部１１３の直径に対する分解速度の測定結果を示す。図４に示すように、開口部１１３の直径が０．３〜２ｍｍの範囲では、インディゴカーミン水溶液の分解速度が速くなり、０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲で分解速度が最大となる領域を有する。これは、開口部１１３の直径の２乗に反比例して電界強度が大きくなることから、開口部１１３の直径が小さくなるほど、電界強度が大きくなるためである。即ち、開口部１１３の直径を小さくするほど、放電しやすくなり、効率良くプラズマ１０４を発生させることができる。その結果、インディゴカーミンの分解速度が速くなる。一方、分解速度の最大値（０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲）を境にさらに開口部１１３の直径を小さくすると、分解速度が遅くなる。これは、プラズマ体積が分解速度を決定する因子となるからである。つまり、開口部１１３の直径が小さくなると反応槽１０７内に張り出したプラズマ１０４の体積が小さくなり、プラズマ１０４中で生成されるラジカルの数密度が小さくなる。そのため、インディゴカーミンの分解速度が遅くなると考えられる。プラズマ１０４の体積は、開口部１１３の直径の３乗に比例する。即ち、開口部１１３の直径が小さくなると、プラズマ１０４の体積も小さくなるので、最大値を境に急峻にインディゴカーミンの分解速度が遅くなる様相を呈する。
【００８８】
したがって、絶縁体１０２の開口部１１３の直径は、０．３〜２ｍｍの範囲であるのが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲である。本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００において、開口部１１３の直径が上記範囲内であれば、効率良くプラズマ１０４を発生させることができる。
【００８９】
［効果（ＯＨラジカル発生）］
本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００の効果（ＯＨラジカル発生）について説明する。
ＯＨラジカルの寿命は、一般的に数μｓ〜数ｍｓと言われている。このことから、ＯＨラジカルを生成しても、すぐに消滅してしまい、ＯＨラジカルを測定することは、通常困難である。
【００９０】
本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００では、ＯＨラジカルをＥＳＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｉｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法を用いて測定している。ＯＨラジカルをＥＳＲ法によって測定する場合に、ＯＨラジカルをＤＭＰＯと呼ばれるスピントラップ剤に結合させて測定する方法がある。この方法によれば、ＯＨラジカルを定量的に測定することができる。
【００９１】
ＤＭＰＯを添加する測定方法には、２つの方法がある。一つは、被処理水中にＤＭＰＯを予め添加しておき、ＯＨラジカルが生成すると直ちにＤＭＰＯがＯＨを捕らえるようにして、ＯＨラジカルの信号を測定する方法である。この方法は、ＤＭＰＯが被処理水中に予め含まれているので、ある一定量ＯＨラジカルが生成されると、ＯＨラジカルの寿命が短くても、ＯＨラジカルを測定できる大きな利点がある。しかし、実施の形態１のような場合、ＤＭＰＯ自体がプラズマで分解されるため正確なＯＨラジカル量を測定することができないことと、液体の量を増やすとそれに応じてＤＭＰＯの添加量も増やさなければならないという欠点がある。
【００９２】
もう一つは、液体処理装置によって被処理水を一定時間処理した後に、プラズマの発生を停止する。プラズマを停止した時間を原点として、一定時間毎に一定量の被処理水を取り出して、ＤＭＰＯを添加した後に測定する方法である。この方法では、ＯＨラジカルの寿命が短い場合には、特別なサンプリング装置を用意しない限り、ＯＨラジカルが測定できないという致命的な欠点がある。ただし、ＤＭＰＯ自体の分解や添加量の問題について 
は、懸念する必要がないことが利点である。
【００９３】
本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００においては、上記したうち、後者の方法で、ＯＨラジカルの測定を行った。
【００９４】
図５は、本開示の実施の形態１の液体処理装置１００で処理した液体１０８中のＯＨラジカルの測定結果を示す図である。図５に示すように、プラズマ１０４を停止（０ｍｉｎ）してもＯＨが発生しており、１０ｍｉｎ程度経過すれば、最大のＯＨラジカル濃度に達する。その後、ＯＨラジカルは、発生と消滅を繰り返しながら、少なくとも３００ｍｉｎ程度まで液体１０８中にＯＨラジカルが存在することを確認した。図中の実線は、レート方程式でフィッティングしたものである。下記に、レート方程式を示す。
【００９５】
【数１】
0005821020.tif 000002
【００９６】
【数２】
0005821020.tif 000003
【００９７】
ここで、ＮＯＨはＯＨラジカル濃度（μＭ）、Ｇは１ｍｉｎあたりに生成されるＯＨラジカルの量（μＭ／ｍｉｎ）、τはＯＨラジカル単体の寿命（ｍｉｎ）である。なお、Ｇは、０．２μＭ／ｍｉｎである。
【００９８】
上記式から、ＯＨラジカルの単体の寿命τは、約５ｍｉｎであることが計算できる。
【００９９】
前述したように、ＯＨラジカルの寿命は一般的に短い（数μｓ〜数ｍｓ）が、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００によれば、従来の装置では成し得なかったＯＨラジカルの長寿命化を実現することができる。その結果、インディゴカーミン水溶液の分解速度を飛躍的に向上させることができる。
【０１００】
このように、本開示に係る液体処理装置１００で処理した液体（以下、プラズマ処理水）は、液体に通電（放電）することによって生成した液体中のＯＨラジカルが通電停止後も存在し続けることができる。以下、その理由について説明する。
【０１０１】
本開示に係る液体処理装置１００で液体を処理すると、ＯＨラジカルとともに過酸化水素が生成される。このため、通電停止後においても、プラズマ処理水中のＯＨラジカルが過酸化水素を分解して新たにＯＨラジカルを生成する。その結果、本開示のプラズマ処理水は、通電停止後もＯＨラジカルが液体中に存在し続けることができる構成となっている。以下、本開示のプラズマ処理水の構成について詳細に説明する。
【０１０２】
本発明者らがプラズマ処理水中の過酸化水素濃度を滴定法により測定した結果、プラズマ処理水中の過酸化水素濃度が１０−７〜１０−５Ｍであることがわかった。なお、従来の液体処理装置で処理した液体は、本開示のプラズマ処理水の過酸化水素濃度よりも高い（少なくとも１０−５Ｍより高い）。
【０１０３】
次に、過酸化水素濃度とＯＨラジカルの生成量の関係について説明する。
図６は、過酸化水素濃度とＯＨラジカル濃度の関係についてＥＳＲで調べた結果を示している。図の白三角は溶液にＵＶランプを照射した場合で、黒丸はＵＶランプを照射しない場合である。
図６に示すように、過酸化水素濃度が１０−７〜１０−５Ｍの範囲、特に０．２×１０−７〜０．６×１０−５Ｍの範囲において、ＵＶランプの照射の有無にかかわらず、ＯＨラジカル濃度が最大となる領域（ＯＨラジカル濃度が１．０μＭ〜２．４μＭの範囲）を有する。一方、過酸化水素濃度が１０−５Ｍより高いと、ＵＶランプを照射しない場合では、ＯＨラジカル濃度が低い（０．４μＭ〜１．０μＭ未満の範囲）。また、ＵＶランプを照射した場合では、ＵＶランプを照射しない場合と比べてＯＨラジカル濃度が高くなっているように見える。しかし、ＵＶランプを照射する場合、過酸化水素濃度が１０−５Ｍ以上では、時間の経過とともにＯＨラジカルの再結合が起こり、液体中のＯＨラジカルが減少していく。そのため、過酸化水素濃度が１０−５Ｍ以上では、ＵＶランプを照射した場合のＯＨラジカル濃度は、最終的にはＵＶランプを照射しないものと同程度のＯＨラジカル濃度（０．４μＭ〜１．０μＭ未満の範囲）まで低下する。
【０１０４】
ここで、ＯＨラジカルの再結合について説明する。
基本的に過酸化水素をＵＶランプの照射によって分解する場合、過酸化水素１個からＯＨラジカルは、最大２個生成できる。その後、ＵＶランプの照射による過酸化水素の分解とともに生成したＯＨラジカルの再結合が生じるために、ＯＨラジカルは２個より少なくなる。このように、ＵＶランプの照射によって過酸化水素を分解する場合、ＯＨラジカルの再結合によって時間とともに液体中のＯＨラジカルが減少していく。
【０１０５】
上述したように過酸化水素濃度が１０−７〜１０−５Ｍの範囲では、ＵＶランプを照射しない場合と照射する場合と比べてもＯＨラジカル濃度は、変わらない。即ち、過酸化水素濃度が１０−７〜１０−５Ｍの範囲においては、ＵＶランプを照射せずともＯＨラジカルを生成することができ、かつＯＨラジカルの再結合によるＯＨラジカルの減少を防ぐことができる。一方、過酸化水素濃度が１０−５Ｍより高いと、ＵＶランプを照射しないと、ＯＨラジカルを効率良く生成できない。しかし、ＵＶランプを照射した場合であっても、時間の経過とともにＯＨラジカルの再結合によりＯＨラジカルが減少するため、結果としてＯＨラジカル濃度は低くなる。
【０１０６】
以上のことから、過酸化水素濃度が１０−７〜１０−５Ｍの範囲、特に０．２×１０−７〜０．６×１０−５Ｍの範囲であれば、ＵＶランプを照射せずとも、ＯＨラジカル濃度が１．０〜２．４μＭの範囲で効率良くＯＨラジカルを生成できることがわかる。
【０１０７】
本開示のプラズマ処理水は、上記したように、過酸化水素濃度が１０−７〜１０−５Ｍの範囲の過酸化水素を含む構成である。即ち、本開示のプラズマ処理水は、特に過酸化水素濃度が０．２×１０−７〜０．６×１０−５Ｍの範囲であれば、ＵＶランプを照射せずともＯＨラジカル濃度が１．０〜２．４μＭの範囲で効率良くＯＨラジカルを生成できる構成である。このような構成により、本開示のプラズマ処理水は、通電停止後もＯＨラジカルが過酸化水素を分解してＯＨラジカルを生成し続けることができる。その結果、長寿命のＯＨラジカルがプラズマ処理液中に存在し、長時間にわたり液体を処理する能力を有することができるので、被分解物を効率よく分解できる。
【０１０８】
次に、プラズマ１０４（放電）停止後における図５のＡ〜Ｃの時点における具体的なＤＭＰＯ−ＯＨの信号について図６〜８を用いて説明する。図７は、図５のＡの時点における液体１０８中のＤＭＰＯ−ＯＨの信号を示す図である。図８は、図５のＢの時点における液体１０８中のＤＭＰＯ−ＯＨの信号を示す図である。図９は、図５のＣの時点における液体１０８中のＤＭＰＯ−ＯＨの信号を示す図である。なお、Ａは放電停止直後、Ｂは 
放電停止から１２０ｍｉｎ後、Ｃは放電停止から３１０ｍｉｎ後である。図７〜９に示すように、Ａ〜Ｃのすべての時点において、超微細構造によって別れた分裂幅を示す超微細結合定数ａ（Ｎ）とａ（Ｈ）が共に１．４９ｍＴで１：２：２：１の４本のＥＳＲスペクトルが観測されている。超微細結合定数とは、ＥＳＲ法で測定できるパラメータの１つであり、測定されたＥＳＲスペクトルと超微細結合定数からラジカルの存在を知ることができる。即ち、観測されたＥＳＲスペクトルから、ＤＭＰＯとＯＨラジカルがスピントラップ反応をして生成される物質であるＤＭＰＯ−ＯＨアダクトの存在を知ることができる。
【０１０９】
図７に示すように、放電停止直後からＤＭＰＯ−ＯＨアダクトが観測されている。また、図８に示すように、放電停止後１２０ｍｉｎでは、放電停止直後よりもＤＭＰＯ−ＯＨアダクトの信号強度が大きくなっている。さらに、図９に示すように、放電停止後３１０ｍｉｎにおいても、ＤＭＰＯ−ＯＨアダクトの信号を確認できる。このように、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００によれば、長時間にわたってＤＭＰＯ−ＯＨアダクトの信号を確認できている。即ち、液体１０８中に長寿命のＯＨラジカルが生成されていることがわかる。
【０１１０】
したがって、本開示の実施の形態１の液体処理装置１００によれば、液体１０８中に長寿命のＯＨラジカルを生成することができるため、従来の装置に比べて、短時間で液体１０８の処理をすることができる。
【０１１１】
以上のように、本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００によれば、従来の装置と比べて、効率良くプラズマ１０４を生成することができるとともに、長寿命のＯＨラジカルを生成できるため、短時間で液体１０８の処理をすることができる。さらに同時にＯＨラジカルの寿命および存在時間が長いために、通電（放電）停止後、長時間にわたり液体を処理する能力を有する活性なプラズマ処理水を得ることができる。この事実は発明者が初めて見出した現象であり、それまで知られていなかったものである。そして、このことは付加的なエネルギーを必要とせず、プラズマ処理水を生成する段階で投入したエネルギーだけでよく、液体処理の観点からは処理効率を向上させる効果に相当する。また、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３との間の距離に制限がないため、第２の金属電極１０３を反応槽１０７内の任意の位置に配置することができる。さらに、従来の装置における電極に比べて、第１の金属電極１０１の直径を大きくすることができるので、電極の耐久性を向上させることができる。
【０１１２】
実施の形態１に係る液体処理装置１００によれば、液体１０８を気化して気体を生成して、その気体内にプラズマ１０４を発生させることにより、より純粋なＯＨラジカルを生成することができる。その結果、短期間で液体を処理することができる。
【０１１３】
実施の形態１における絶縁体１０２に設けられた開口部１１３の直径を０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲とすることで、開口部１１３付近で電界集中させることによって、効率良く放電させることができる。また、開口部１１３の開口方向を絶縁体１０２の側面に対して垂直上向方向とすることで、開口部１１３付近で気体の泡詰まりを防止することができる。さらに、開口部１１３は、絶縁体１０２に複数設けることもできる。その結果、開口部１１３付近から効率良くプラズマ１０４を発生させることができる。
【０１１４】
実施の形態１における第１の金属電極１０１と絶縁体１０２の一方の端部は、シール構造、例えば、ネジ止め構造を有していることで、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２の接続端部において、液体１０８が漏れるのを防いでいる。これによって、絶縁体１０２の開口部１１３のみから気体の塊が放出されるようになり、効率良くプラズマ１０４を発生させることができる。
【０１１５】
実施の形態１における電源１０６は、電流値が３Ａ以下の電流を供給することで、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２との間に形成される空間１１４内の液体１０８のみを気化することができ、低消費電力で効率的にプラズマ１０４を発生させることができる。
【０１１６】
実施の形態１に係る液体処理装置１００によれば、反応槽１０７と処理槽１０９を循環ポンプ１１０と配管１１１で接続することで、大きな容量の液体１０８を処理できる。また、処理槽１０９を接地することで、感電を防止することができる。
【０１１７】
実施の形態１における処理槽１０９を、水浄化装置、空調機、加湿器、洗濯機、電気剃刀洗浄器、食器洗浄器、便器又は水耕栽培用水・養液タンク等に用いることで、様々な電気製品などに使用することができる。
【０１１８】
実施の形態１における液体処理装置１００を複数用いたアレイ品とすることもできる。このように複数の液体処理装置１００を並べて、さらに大容量の液体１０８を処理することができる。このような装置構成であれば、処理槽１０９を、水浄化装置、空調機、加湿器、洗濯機、電気剃刀洗浄器、食器洗浄器、便器又は水耕栽培用水・養液タンク等とすることができる。
【０１１９】
なお、実施の形態１に係る液体処理装置１００は、任意の実施の形態で実施し得るものである。例えば、液体処理方法がある。この液体処理方法は、電源１０６によって第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０３との間に電圧を印加して、第１の金属電極１０１と絶縁体１０２で形成された空間１１４内の液体１０８を気化させて気体を生成する。そして、その気体内で放電することにより、効率良くプラズマを発生させることができる。また、液体１０８を気化して気体を生成しているので、より純粋なＯＨラジカルを生成することができる。その結果、短時間で液体１０８の処理をすることができる。
【０１２０】
本開示の実施の形態１に係る液体処理装置１００を用いて処理した液体であるプラズマ処理水は、過酸化水素を含んでいる。プラズマ処理水中の過酸化水素の濃度は、１０−７〜１０−５Ｍの範囲が好ましく、特に０．２×１０−７〜０．６×１０−５Ｍの範囲が好ましい。このような構成によって、本開示のプラズマ処理水は、プラズマを停止後（電力オフ後）においても、長寿命のＯＨラジカルが存在し、長時間にわたり液体を処理する能力を有することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本開示に係る液体処理装置は、安定に高効率で長寿命のＯＨラジカルを生成できるため、汚水処理などの水浄化装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１２２】
１００  液体処理装置
１０１  第１の金属電極
１０２  絶縁体
１０３  第２の金属電極
１０４  プラズマ
１０５  保持ブロック
１０６  電源
１０７  反応槽
１０８  液体
１０９  処理槽
１１０  循環ポンプ
１１１  配管
１１２  気泡
１１３  開口部
１１４  空間
【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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