(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液界面近傍で気中放電を発生させることで気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種を発生させる放電装置であって、
液体を貯留するための貯水部を有し、底面に立設されることで前記貯水部を形成する側壁の少なくとも一部が誘電性を有する誘電性領域として形成されている貯水槽と、
前記側壁を挟んで前記貯水部内に対向するように前記誘電性領域に当接して設けられ、交流電圧が印加可能なように構成されている一対の電極と、
前記一対の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記貯水部に貯留されている液体の気液界面近傍における気中放電によって発生する、気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種の態様を変化させる活性種変容手段と、を備え、
前記活性種変容手段は、
前記気中放電の放電発光高さが第一の高さとなる第一の放電と、前記気中放電の放電発光高さが第二の高さとなる第二の放電とを交互に発生させるものであって、
前記第一の高さを前記第二の高さよりも高くすることで、前記第一の放電によって発生する活性種は前記第二の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が短い短命活性種を多く含む一方で、前記第二の放電によって発生する活性種は前記第一の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が長い長命活性種を多く含むように、発生する活性種の態様を変化させるものであり、
前記第一の放電及び前記第二の放電を発生させるために第一の期間継続して前記一対の電極に電圧を印加させ、前記第一の期間の後に第二の期間継続して前記一対の電極への電圧の印加を停止するように前記電圧印加手段を制御するものであって、前記第一の期間と前記第二の期間とが交互に到来するように前記電圧印加手段を制御することを特徴とする放電装置。
【請求項２】
前記活性種変容手段は、前記気液界面近傍に液体を供給することにより、前記側壁の前記誘電性領域における液面を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の放電装置。
【請求項３】
前記活性種変容手段は、前記気液界面近傍に液体を供給した後、前記第一の期間継続して前記一対の電極に電圧を印加することを特徴とする請求項１または２に記載の放電装置。
【請求項４】
前記活性種変容手段は、前記第一の期間における前記第一の放電が行われている時間と前記第二の放電が行われている時間とが略同一となるように、前記電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電装置。
【請求項５】
前記活性種変容手段は、前記第一の期間よりも前記第二の期間が長くなるように前記電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液界面近傍で気中放電を発生させることで気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種を発生させる放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中放電を発生させることで水の改質を行うことが提案されている（下記特許文献１参照）。下記特許文献１に記載の放電装置は、水中での放電によりこの水を改質するようになっている。具体的な構成としては、放電容器内の水に非接触状態で対向配置された電極に正負反転の非対称な波形を有する交流パルス電圧を印加し、電位反転の際に誘起されて放電容器内に発生する電場により水中放電を行うようになっている。そして、この構成によって水中での水を改質して高酸化性水を得るようにしている。
【０００３】
ところで、下記特許文献１に記載の放電装置では、印加する電圧を、パルス波形の先行する一方の極性の持続時間を水分子の双極子モーメントの応答に合わせて比較的長くし、それに続く他方の極性への反転時間を、分極磁場の保存のため比較的短い時間で急峻に変化するような非対称波形にすることが必要である。そのため、そのような複雑な電圧波形を作るには、電源装置が大型化するという解決すべき課題があった。
【０００４】
そこで、下記特許文献２では、簡易な構成で、気体、液体、又は固体の浄化や改質を可能とした放電装置を提供するものとしている。具体的には、交流電源と、交流電源の各端部に接続された電極とを有し、電極のうち一方の電極の少なくとも一部の領域が誘電体で覆われ、この誘電体と他方の電極との間に液体が介在し、誘電体と液体の液面とが接する部分において誘電体と液体間をその周囲の気体を介して放電させることを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−９４６３号公報
【特許文献２】特開２００９−２２８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載の放電装置は、電極と液体との間に誘電体を介在させて気中放電を行い、空気由来又は水由来の殺菌性を有する活性種としての殺菌ミスト（オゾン（Ｏ3）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）等）を発生させるものであって、簡易な構成で対象物の殺菌を行うことができる極めて有用な技術である。
【０００７】
ところで、空気由来又は水由来の活性種には、活性寿命が比較的短い短命活性種としてのヒドロキシラジカル（・ＯＨ）と、活性寿命が比較的長い長命活性種としてのオゾン（Ｏ3）や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）がある。殺菌性の高さの観点からは、短命活性種の殺菌性が高く優位性があるものの、その殺菌性の高さを担保する活性の高さ故に活性寿命が短いという特徴がある。一方、長命活性種は活性寿命が比較的長く、殺菌性を長く保てるものの、その殺菌性は短命活性種に比較して高いものとはいえない。
【０００８】
そこで、これら短命活性種と長命活性種のそれぞれの特徴を生かすように、放電装置において発生させる活性種の発生態様をコントロールできれば、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることができるものと本発明者らは考えたものである。
【０００９】
本発明はこのような課題及び知見に基づいてなされたものであり、その目的は、短命活性種と長命活性種のそれぞれの特徴を生かし、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることを可能とする放電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る放電装置は、気液界面近傍で気中放電を発生させることで気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種を発生させる放電装置であって、液体を貯留するための貯水部を有し、底面に立設されることで前記貯水部を形成する側壁の少なくとも一部が誘電性を有する誘電性領域として形成されている貯水槽と、前記側壁を挟んで前記貯水部内に対向するように前記誘電性領域に当接して設けられ、交流電圧が印加可能なように構成されている一対の電極と、前記一対の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、前記貯水部に貯留されている液体の気液界面近傍における気中放電によって発生する、気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種の態様を変化させる活性種変容手段と、を備えている。活性種変容手段は、前記気中放電の放電発光高さが第一の高さとなる第一の放電と、前記気中放電の放電発光高さが第二の高さとなる第二の放電とを交互に発生させるものである。活性種変容手段は、前記第一の高さを前記第二の高さよりも高くすることで、前記第一の放電によって発生する活性種は前記第二の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が短い短命活性種を多く含む一方で、前記第二の放電によって発生する活性種は前記第一の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が長い長命活性種を多く含むように、発生する活性種の態様を変化させる。
【００１１】
本発明に係る放電装置は、貯水部に貯留されている液体の気液界面近傍における気中放電によって発生する、気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種の態様を変化させる活性種変容手段を備え、活性種変容手段は、気中放電の放電発光高さが第一の高さとなる第一の放電と、気中放電の放電発光高さが第二の高さとなる第二の放電とを交互に発生させるものである。従って、放電発光高さが互いに異なる第一の放電と第二の放電とを交互に発生させることができ、それぞれの放電態様に応じた活性種が生成されるように構成されている。
【００１２】
活性種変容手段は、第一の高さが第二の高さよりも高くなるように、第一の放電と第二の放電とを交互に発生させるので、第一の放電と第二の放電とで放電態様の異なる気中放電を発生させることができる。このような放電態様の異なる第一の放電と第二の放電とを交互に発生させることで、第一の放電によって発生する活性種は第二の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が短い短命活性種を多く含む一方で、第二の放電によって発生する活性種は第一の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が長い長命活性種を多く含むように、発生する活性種の態様を変化させることができる。
【００１３】
従って、殺菌性の高い短命活性種を多く発生させる第一の放電と、持続性の高い長命活性種を多く発生させる第二の放電とを交互に発生させることで、短命活性種による殺菌力の高いフェーズと、長命活性種による殺菌持続力の高いフェーズとを放電期間全体を通して混在させることができ、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることを可能とする放電装置を提供することができる。
【００１４】
また本発明に係る放電装置では、前記活性種変容手段は、前記貯水部に貯留される液体の中央近傍の液面に対する、前記側壁の前記誘電性領域における液面の上昇量を変動させるものであって、当該変動によって、前記第一の高さを前記第二の高さよりも高くすることも好ましい。
【００１５】
この好ましい態様では、活性種変容手段は、貯水部に貯留される液体の中央近傍の液面に対する、側壁の誘電性領域における液面の上昇量を変動させるので、側壁の誘電性領域に形成される薄い水膜の高さを変動させることができる。従って、放電が起きる領域における水膜の高さを変動させることで、第一の高さを第二の高さよりも高くすることができる。このように気中放電を発生させるための液体を利用して、第一の放電と第二の放電との放電態様を異ならせることができるので、側壁における液面の上昇量を異ならせるという簡単な構成で、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させた放電装置を提供することができる。
【００１６】
また本発明に係る放電装置では、前記活性種変容手段は、前記電圧印加手段が前記一対の電極に印加する電圧を制御するものであって、前記一対の電極に印加する電圧を変動させることで、前記誘電性領域における液面の上昇量を変動させることも好ましい。
【００１７】
この好ましい態様では、一対の電極に印加する電圧を変動させることで、誘電性領域における液面の上昇量を変動させるので、一対の電極に印加する電圧を変動させるという簡易な手法で液面の上昇量を変動させ、第一の放電と第二の放電との放電態様を異ならせることができる。
【００１８】
また本発明に係る放電装置では、前記活性種変容手段は、前記第一の放電及び前記第二の放電を発生させるために第一の期間継続して前記一対の電極に電圧を印加させ、前記第一の期間の後に第二の期間継続して前記一対の電極への電圧の印加を停止するように前記電圧印加手段を制御するものであって、前記第一の期間と前記第二の期間とが交互に到来するように前記電圧印加手段を制御することも好ましい。
【００１９】
この好ましい態様によれば、一対の電極に電圧を印加する第一の期間と、一対の電極に電圧を印加しない第二の期間とが交互に到来するようにし、第一の期間において第一の放電と第二の放電とを発生させている。従って、一対の電極への電圧の印加を行ったり停止したりといった簡単な通電制御を行うことで、第一の期間と第二の期間とを交互に到来させ、第一の放電及び第二の放電を簡易に発生させることができる。
【００２０】
また本発明に係る放電装置では、前記活性種変容手段は、前記第一の期間における前記第一の放電が行われている時間と前記第二の放電が行われている時間とが略同一となるように、前記電圧印加手段を制御することも好ましい。
【００２１】
この好ましい態様によれば、殺菌性が高い短命活性種が生成される第一の放電が行われている時間と、持続力の高い殺菌性を有する長命活性種が生成される第二の放電が行われている時間とが、略同一となるように通電制御されるので、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることができる。
【００２２】
また本発明に係る放電装置では、前記活性種変容手段は、前記第一の期間よりも前記第二の期間が長くなるように前記電圧印加手段を制御することも好ましい。
【００２３】
この好ましい態様によれば、第一の放電及び第二の放電が行われる第一の期間よりも、第二の期間が長くなるように一対の電極への電圧の印加を制御するので、放電の準備期間としての第二の期間を十分に長く確保することができる。従って、第一の期間における第一の放電を十分に行うことができ、必要十分な量の短命活性種を発生させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、短命活性種と長命活性種のそれぞれの特徴を生かし、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることを可能とする放電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る放電装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す放電装置を用いて殺菌ミストを発生させる動作を示すタイミングチャートである。
【図３】図１に示す放電装置の気液界面の様子を示す部分拡大図である。
【図４】図１に示す放電装置の気液界面の様子を示す部分拡大図である。
【図５】図３に示す状態において、実際に放電させた場合の状況を示す図である。
【図６】図４に示す状態において、実際に放電させた場合の状況を示す図である。
【図７】図１に示す放電装置の殺菌能力を実証した実験結果を示す図である。
【図８】図１に示す放電装置の変形例としての放電装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２７】
本発明の実施形態に係る放電装置について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る放電装置ＤＡ１の概略構成図である。図１に示されるように、放電装置ＤＡ１は、貯水槽１０と、一対の電極２１及び電極２２と、交流電源ＰＳ（電圧印加手段）と、制御ユニットＣＵ（活性種変容手段）とを備えている。尚、図１を参照しながら説明するに際して、ｘｙ平面が図に沿って広がるように横方向にｘ軸及び縦方向にｙ軸をそれぞれ設定すると共に、図を貫く方向にｚ軸を設定し、それらを適宜用いながら説明する。
【００２８】
貯水槽１０は、側壁１０１と、側壁１０２と、底面１０３とを有している。底面１０３は略長方形状の板状部材であって、図１におけるｚｘ平面に沿って配置されている。側壁１０１は、底面１０３の一辺からｙ軸方向に沿って立ち上がるように立設される略長方形状の板状部材である。側壁１０２は、側壁１０１と対向するように配置される側壁であって、側壁１０１が立設されてなる底面１０３の一辺に対向する他辺から、ｙ軸方向に沿って立ち上がるように立設される略長方形状の板状部材である。また、貯水槽１０は、底面１０３の他の辺から立ち上がる側壁を一対有しており、その一対の側壁は側壁１０１と側壁１０２との一端同士及び他端同士を繋ぐように配置されている。このような構成によって、貯水槽１０は直方体形状であって上方が開放された容器を構成し、水Ｗを貯留することが可能な貯水部１００を形成している。
【００２９】
側壁１０１の外側表面には電極２１が密着するように取り付けられており、側壁１０２の外側表面には電極２２が密着するように取り付けられている。本実施形態の場合、側壁１０１及び側壁１０２は誘電性材料によって形成されており、全体として誘電性を有するように構成されている。もっとも、誘電性を有する誘電性領域は電極２１及び電極２２と当接する領域に形成されていれば足りるので、側壁１０１の領域１０１ａ及び側壁１０２の領域１０２ａのみを誘電性材料によって構成することも好ましいものである。電極２１及び電極２２は同形状の金属材料によって構成されており、ｙ軸方向の高さが同一となるように配置されている。
【００３０】
交流電源ＰＳは、高圧の交流電源であって、電極２１と電極２２との間に電圧を印加可能なように、電極２１及び電極２２のそれぞれに接続されている。交流電源ＰＳは、制御ユニットＣＵから出力される指示信号に基づいて、電極２１と電極２２との間に電圧を印加するように構成されている。
【００３１】
制御ユニットＣＵは、ＣＰＵといった演算装置、ＲＡＭやＲＯＭといった記憶装置、及びリアルタイムクロックやインターバルタイマーといった計時装置を有していると共に、外部と信号の授受をするためのインターフェイスを有している。制御ユニットＣＵは、交流電源ＰＳに対して動作信号を出力する。
【００３２】
この放電装置ＤＡ１において、貯水部１００内の領域１０１ａ，１０２ａに対応する高さに水面が位置するように水Ｗを貯留し、電極２１と電極２２との間に交流電圧を印加すると、気液界面近傍で気中放電を発生させることができ、気体（空気）又は液体（水）由来の殺菌性を有する活性種を発生させることができる。より具体的には、交流電源ＰＳによって電極２１と電極２２との間に交流電圧を印加すると、領域１０１ａ及び領域１０２ａにおける誘電体と水Ｗの水面とが接する部分において、その周囲の部分の空気Ａを介して放電が生じる。この気中放電によって、空気Ａ中の酸素の一部がオゾン（Ｏ3）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ2-）といった反応性に富んだ物質である活性種になる。また、それらの活性種が水Ｗと反応したり、あるいは水分子が直接的に放電の作用を受けたりすることで、ヒドロキラジカル（・ＯＨ）や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）といった活性種も生成される。これらの活性種は気体中に漂ったり、液体中に溶け込んだりして、気体中、液体中の物質を酸化（分解）や殺菌をし、気体、液体の浄化、改質が可能となる。また、気体や液体に含まれている臭気物質や汚染物質や黴菌が放電の作用を直接受け、他の物質に変化したり、殺菌されたりすることで、気体、液体の浄化、改質が行われる。
【００３３】
また、貯水部１００内の気体が空気の場合、放電により窒素酸化物（ＮＯx）が生成し、それらが水Ｗに溶け込むことで硝酸（ＨＮＯ3）になり、水が酸性水になる（水のｐＨが下がる）効果も期待できる。
【００３４】
また、気体が空気、液体が水以外の場合でも、それらを形成する分子が放電により解離され、反応性に富んだ物質（例えばラジカル）となり、気体及び液体の浄化、改質が可能となる。更に放電部近傍の誘電体（領域１０１ａ，１０２ａにおける側壁１０１，１０２）も放電の作用を直接受けたり、気体中や液体中で生成した活性種により、付着している物質（例えば汚れ）が除去（浄化）されたり、表面が親水化される等の改質をされる効果もある。このようにして、液体と誘電体との間の気体中で発生する放電により、液体、気体、又は固体の浄化や改質が可能となる。
【００３５】
特に本実施形態に係る放電装置ＤＡ１では、一対の電極２１，２２への通電を制御することで、極めて反応性に富み殺菌性の高いヒドロキラジカル（・ＯＨ）といった活性種（短命活性種）と、反応性は比較的穏やかで殺菌力の持続性が高いオゾン（Ｏ3）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ2-）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）といった活性種（長命活性種）とをバランスよく発生させて、高い殺菌性能の発現と殺菌性能の維持とを両立させている。引き続いて、このように放電装置ＤＡ１を用いて殺菌性を有する活性種を発生させる動作を、図２に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。図２に示す動作は、主に制御ユニットＣＵが主体となって実行するものである。
【００３６】
図２に示されるように、制御ユニットＣＵは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までと、時刻ｔ３から時刻ｔ５までと、時刻ｔ６から時刻ｔ８までとのそれぞれで、一対の電極２１，２２に通電して電圧を印加する。制御ユニットＣＵは、時刻ｔ１までと、時刻ｔ２から時刻ｔ３までと、時刻ｔ５から時刻ｔ６までと、時刻ｔ８以降とのそれぞれで、一対の電極２１，２２への通電を停止する。本実施形態の場合、時刻ｔ１から時刻２までは２秒、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは１０秒、時刻ｔ３から時刻ｔ５までは２秒、時刻ｔ５から時刻ｔ６までは１０秒、時刻ｔ６から時刻ｔ８までは２秒に設定されている。
【００３７】
時刻ｔ１までは一対の電極２１，２２には通電していないので、放電装置ＤＡ１は初期状態となっている。水Ｗの状態も、通常の表面張力によって側壁１０１，１０２に沿ってやや上昇している。この状態を、側壁１０１側近傍を拡大して、図３に示す。図３では、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、一対の電極２１，２２に通電した状態を示している。
【００３８】
図３に示されるように、水Ｗは、通常の表面張力によって側壁１０１，１０２に沿ってやや上昇している。従って、貯水部１００に貯留される水Ｗの中央近傍の水面ＷＬａよりも、側壁１０１の領域１０１ａにおける水Ｗの水面ＷＬｂはやや上方に位置している。一対の電極２１，２２に電圧を印加した場合の放電は、水Ｗが側壁１０１の領域１０１ａに接している上端（水面ＷＬｂに相当する部分）と領域１０１ａとの間で行われ、放電発光Ｓａが生じる。水Ｗの水面ＷＬａから放電発光Ｓａの上端までの高さは、距離ｄａとなっている。
【００３９】
図３に示されるような放電発光Ｓａが生じると、その放電発光Ｓａが生じた部分はコロナ処理がされたのと同様に親水性が増大する。その結果、図４に示されるように、水Ｗは、通常の表面張力によって上昇する位置よりも、更に高い位置まで上昇する。図４では、時刻ｔ２から時刻ｔ３において、一対の電極２１，２２への通電を停止した後、時刻ｔ３から時刻ｔ４において、一対の電極２１，２２に通電した状態を示している。貯水部１００に貯留される水Ｗの中央近傍の水面ＷＬａよりも、側壁１０１の領域１０１ａにおける水Ｗの水面ＷＬｃは上方に位置している。水面ＷＬｃと水面ＷＬｂとを比較すると、水面ＷＬｃが水面ＷＬｂよりもかなり上方に位置している。このように水面ＷＬｃがかなり上昇した状態で、一対の電極２１，２２に電圧を印加した場合の放電は、水Ｗが側壁１０１の領域１０１ａに接している上端（水面ＷＬｃに相当する部分）と領域１０１ａとの間で行われ、放電発光Ｓｂが生じる。水Ｗの水面ＷＬａから放電発光Ｓｂの上端までの高さは、距離ｄｂとなっている。
【００４０】
図４に示されるような放電発光Ｓｂが生じる場合、側壁１０１の領域１０１ａに接している水膜は薄くなっているので、放電発光Ｓｂの上下方向（ｙ方向、水Ｗの水面から立ち上がる方向）の長さ（高さ）は、図３に示された放電発光Ｓａの上下方向（ｙ方向、水Ｗの水面から立ち上がる方向）の長さ（高さ）よりも長く（高く）なっている。また、水Ｗの水面ＷＬａから放電発光Ｓｂの上端までの高さである距離ｄｂは、図３に示す水面ＷＬａから放電発光Ｓａの上端までの高さである距離ｄａよりも長くなっている。図４に示されるような放電発光Ｓｂによって、側壁１０１の領域１０１ａに接している水は活性種となるように消費される。従って、図４に示されるような放電発光Ｓｂは短時間で終了し、図３に示されるような放電発光Ｓａに移行する。
【００４１】
本実施形態の場合、時刻ｔ３から時刻ｔ５までの通電期間において、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの１秒間は放電発光Ｓｂが発生し、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの１秒間は放電発光Ｓａが発生している。同様に、時刻ｔ６から時刻ｔ８までの通電期間において、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの１秒間は放電発光Ｓｂが発生し、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの１秒間は放電発光Ｓａが発生している。
【００４２】
ここで、実際の放電発光Ｓａ及び放電発光Ｓｂが起こっている写真を、図５及び図６として示す。図５は、放電発光Ｓａが起きている状態を示し、図６は、放電発光Ｓｂが起きている状態を示している。図５に示されるように、放電発光Ｓａの上下方向（ｙ方向）の長さ（高さ）Ｌｓａは比較的短く且つ均一である。一方、図６に示されるように、放電発光Ｓｂの上下方向（ｙ方向）の長さ（高さ）Ｌｓｂは比較的長く且つ不均一である。従って、放電発光Ｓｂにおいては、水に局所的に大きなエネルギーが付与され、より殺菌性が高く活性寿命が短いヒドロキラジカル（・ＯＨ）といった活性種（短命活性種）が生じているものと考えられる。一方、放電発光Ｓａにおいては、反応性は比較的穏やかで殺菌力の持続性が高いオゾン（Ｏ3）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ2-）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）といった活性種（長命活性種）が生じているものと考えられる。
【００４３】
続いて、図７に殺菌試験を行った結果を示す。この殺菌試験は、放電装置ＤＡ１に相当する試験用装置と、オゾナイザとを用いて行っている。運転条件は、（運転条件１）連続放電で５分運転、（運転条件２）１０秒通電１０秒通電停止の間欠放電で１０分運転、（運転条件３）２秒通電１０秒通電停止の間欠放電で３０分運転、の３条件で行っている。試験方法は、次のようなステップで行った。ステップ１では、標準寒天培地上に、１０2オーダーとなるように大腸菌を塗布する。ステップ２では、５４Ｌの容量の箱を２つ準備し、一方には放電装置ＤＡ１に相当する試験用装置及び標準寒天培地を配置し、他方にはオゾナイザと標準寒天培地を配置する。ステップ３では、運転条件を、運転条件１に設定し、試験用装置及びオゾナイザを運転する。運転条件を運転条件２，３に変更し、新たな標準寒天培地を配置して同様の運転を行う。ステップ４では、標準寒天培地を取り出して、３７℃で２４時間培養し、殺菌率を測定する。
【００４４】
このように行った殺菌試験の結果を、横軸にオゾンガスのＣＴ値（ｐｐｍ・ｍｉｎ）縦軸に殺菌率（％）を取って、図７に示すようにプロットする。図７においては、オゾナイザを用いた殺菌試験の内、運転条件１の結果をプロットＰａ１とし、運転条件２の結果をプロットＰａ２とし、運転条件３の結果をプロットＰａ３とする。また、放電装置ＤＡ１に相当する試験用装置を用いた殺菌試験の内、運転条件１の結果をプロットＰｂ１とし、運転条件２の結果をプロットＰｂ２とし、運転条件３の結果をプロットＰｂ３とする。
【００４５】
オゾナイザを用いた殺菌試験では、オゾンガスのＣＴ値の増大に比例して、殺菌率が上昇しているので、オゾンガスによる殺菌が主として行われているものと推察される。一方、放電装置ＤＡ１に相当する試験用装置を用いた殺菌試験では、オゾンガスのＣＴ値の増大幅から推測される殺菌率（図中破線）よりも、実際の殺菌率が極めて高くなっている。これは、上述したように、一対の電極２１，２２に印加する電圧を間欠制御することで、極めて反応性に富み殺菌性の高いヒドロキラジカル（・ＯＨ）といった活性種（短命活性種）と、反応性は比較的穏やかで殺菌力の持続性が高いオゾン（Ｏ3）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ2-）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）といった活性種（長命活性種）とがバランスよく発生し、高い殺菌性能の発現と殺菌性能の維持とを両立させているためであると推察される。
【００４６】
上述した放電装置ＤＡ１では、図４及び図６を参照しながら説明した放電発光Ｓｂを起こさせるために、間欠的に一対の電極２１，２２に電圧を印加する構成を採用したけれども、活性種変容手段としてはこのような態様に限られるものではない。例えば、図４に示したような薄い水膜を形成させて水面ＷＬｃを形成させるため、当該部分に直接水を供給するようにすることも好ましい。このように側壁１０１に薄い水膜を形成するように、直接水を供給可能に構成した放電装置ＤＡ２について、図８を参照しながら説明する。
【００４７】
図８は、変形例としての放電装置ＤＡ２の概略構成を示す図である。放電装置ＤＡ２は、放電装置ＤＡ１に給水管３０（活性種変容手段）と給水弁３０１（活性種変容手段）とを設けたものである。図８に示されるように、貯水槽１０には、給水管３０が設けられている。給水管３０は、貯水部１００に水を供給するための管であって、その上流側は水道管に繋がれている。給水管３０には給水弁３０１が設けられており、この給水弁３０１の開閉によって貯水部１００に注がれる水の量を調整可能なように構成されている。給水弁３０１は電磁弁であって、制御ユニットＣＵから出力される指示信号に基づいてその開度を調整するように構成されている。
【００４８】
給水管３０は、側壁１０１側に延びる分岐管３０ａと、側壁１０２側に延びる分岐管３０ａとを有している。給水弁３０１を開いて、分岐管３０ａから側壁１０１に、分岐管３０ｂから側壁１０２に、それぞれ局所的に水を供給することで薄い水膜を形成することができる。その水膜の形成タイミングに合わせて、一対の電極２１，２２に電圧を印加することで、図４に示したような放電発光Ｓｂを行うことが可能なものとなる。
【００４９】
上述したように本実施形態に係る放電装置ＤＡ１は、気液界面近傍で気中放電を発生させることで気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種を発生させる放電装置であって、液体を貯留するための貯水部１００を有し、底面１０３に立設されることで貯水部１００を形成する側壁１０１，１０２の少なくとも一部が誘電性を有する誘電性領域１０１ａ，１０２ａとして形成されている貯水槽１０と、側壁１０１，１０２を挟んで貯水部１００内に対向するように誘電性領域１０１ａ，１０２ａに当接して設けられ、交流電圧が印加可能なように構成されている一対の電極２１，２２と、一対の電極２１，２２に電圧を印加する電圧印加手段としての交流電源ＰＳと、貯水部１００に貯留されている液体の気液界面近傍における気中放電によって発生する、気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種の態様を変化させる活性種変容手段として機能する制御ユニットＣＵと、を備えている。また、変形例に係る放電装置ＤＡ１では、活性種変容手段として、制御ユニットＣＵに加えて給水管３０及び給水弁３０１を備えている。
【００５０】
活性種変容手段は、気中放電の放電発光高さが第一の高さ（距離ｄｂ、高さ（長さ）Ｌｓｂ）となる第一の放電（放電発光Ｓｂ）と、気中放電の放電発光高さが第二の高さ（距離ｄａ、高さ（長さ）Ｌｓａ）となる第二の放電（放電発光Ｓａ）とを交互に発生させるものである。活性種変容手段は、第一の高さを第二の高さよりも高くすることで、第一の放電によって発生する活性種は第二の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が短い短命活性種を多く含む一方で、第二の放電によって発生する活性種は第一の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が長い長命活性種を多く含むように、発生する活性種の態様を変化させるものである。
【００５１】
本実施形態に係る放電装置ＤＡ１，ＤＡ２は、貯水部１００に貯留されている液体の気液界面近傍における気中放電によって発生する、気体又は液体由来の殺菌性を有する活性種の態様を変化させる活性種変容手段を備えている。この活性種変容手段として機能する制御ユニットＣＵや給水管３０及び給水弁３０１は、気中放電の放電発光高さが第一の高さ（距離ｄｂ、高さ（長さ）Ｌｓｂ）となる第一の放電（放電発光Ｓｂ、図４及び図６参照）と、気中放電の放電発光高さが第二の高さ（距離ｄａ、高さ（長さ）Ｌｓａ）となる第二の放電（放電発光Ｓａ、図３及び図５参照）とを交互に発生させるものである。従って、放電発光高さが互いに異なる第一の放電と第二の放電とを交互に発生させることができ、それぞれの放電態様に応じた活性種が生成されるように構成されている。
【００５２】
活性種変容手段は、第一の高さ（距離ｄｂ、高さ（長さ）Ｌｓｂ）が第二の高さ（距離ｄａ、高さ（長さ）Ｌｓａ）よりも高くなるように、第一の放電と第二の放電とを交互に発生させるので、第一の放電と第二の放電とで放電態様の異なる気中放電を発生させることができる。このような放電態様の異なる第一の放電と第二の放電とを交互に発生させることで、第一の放電によって発生する活性種は第二の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が短い短命活性種を多く含む一方で、第二の放電によって発生する活性種は第一の放電によって発生する活性種よりも活性寿命が長い長命活性種を多く含むように、発生する活性種の態様を変化させることができる。
【００５３】
従って、殺菌性の高い短命活性種を多く発生させる第一の放電と、持続性の高い長命活性種を多く発生させる第二の放電とを交互に発生させることで、ヒドロキラジカル（・ＯＨ）といった短命活性種による殺菌力の高いフェーズと、オゾン（Ｏ3）や酸素原子（Ｏ）、スーパーオキサイドアニオン（Ｏ2-）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）といった長命活性種による殺菌持続力の高いフェーズとを放電期間全体を通して混在させることができ、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることを可能とする放電装置を提供することができる。
【００５４】
また本実施形態に係る放電装置ＤＡ１，ＤＡ２では、活性種変容手段は、貯水部１００に貯留される液体の中央近傍の水面ＷＬａに対する、側壁１０１，１０２の誘電性領域１０１ａ，１０２ａにおける水面ＷＬｃの上昇量を変動させるものであって、当該変動によって、第一の高さを第二の高さよりも高くしている。
【００５５】
このように、活性種変容手段は、貯水部１００に貯留される液体の中央近傍の水面ＷＬａに対する、側壁１０１，１０２の誘電性領域１０１ａ，１０２ａにおける水面ＷＬｂ，ＷＬｃの上昇量を変動させるので、側壁１０１，１０２の誘電性領域１０１ａ，１０２ａに形成される薄い水膜の高さを変動させることができる。従って、放電が起きる領域における水膜の高さを変動させることで、第一の高さを第二の高さよりも高くすることができる。このように気中放電を発生させるための液体を利用して、第一の放電と第二の放電との放電態様を異ならせることができるので、側壁１０１，１０２における水面ＷＬｂ，ＷＬｃの上昇量を異ならせるという簡単な構成で、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させた放電装置を提供することができる。
【００５６】
また本実施形態に係る放電装置ＤＡ１では、活性種変容手段は、電圧印加手段としての交流電源ＰＳが一対の電極２１，２２に印加する電圧を制御する制御ユニットＣＵとして構成されており、一対の電極２１，２２に印加する電圧を変動させることで、誘電性領域１０１ａ，１０２ａにおける水面の上昇量を変動させている。
【００５７】
このように、一対の電極２１，２２に印加する電圧を変動させることで、誘電性領域１０１ａ，１０２ａにおける水面ＷＬｂ，ＷＬｃの上昇量を変動させるので、一対の電極２１，２２に印加する電圧を変動させるという簡易な手法で水面の上昇量を変動させ、第一の放電と第二の放電との放電態様を異ならせることができる。
【００５８】
また放電装置ＤＡ１では、活性種変容手段としての制御ユニットＣＵは、第一の放電及び第二の放電を発生させるために第一の期間（例えば、図２において時刻ｔ１から時刻ｔ２、時刻ｔ３から時刻ｔ５、時刻ｔ６から時刻ｔ８）継続して一対の電極２１，２２に電圧を印加させ、第一の期間の後に第二の期間（例えば、図２において時刻ｔ２から時刻ｔ３、時刻ｔ５から時刻ｔ６）継続して一対の電極２１，２２への電圧の印加を停止するように交流電源ＰＳを制御するものであって、第一の期間と第二の期間とが交互に到来するように交流電源ＰＳを制御している。
【００５９】
このように、一対の電極２１，２２に電圧を印加する第一の期間と、一対の電極２１，２２に電圧を印加しない第二の期間とが交互に到来するようにし、第一の期間において第一の放電（放電発光Ｓｂ）と第二の放電（放電発光Ｓａ）とを発生させている。従って、一対の電極２１，２２への電圧の印加を行ったり停止したりといった簡単な通電制御を行うことで、第一の期間と第二の期間とを交互に到来させ、第一の放電及び第二の放電を簡易に発生させることができる。
【００６０】
また放電装置ＤＡ１では、活性種変容手段としての制御ユニットＣＵは、第一の期間における第一の放電（放電発光Ｓｂ）が行われている時間と第二の放電（放電発光Ｓａ）が行われている時間とが略同一となるように、交流電源ＰＳを制御している。
【００６１】
このように、殺菌性が高い短命活性種が生成される第一の放電（放電発光Ｓｂ）が行われている時間と、持続力の高い殺菌性を有する長命活性種が生成される第二の放電（放電発光Ｓａ）が行われている時間とが、略同一となるように通電制御されるので、放電期間全体において高い殺菌性と持続性のある殺菌性とをバランスよく両立させることができる。
【００６２】
また放電装置ＤＡ１では、活性種変容手段としての制御ユニットＣＵは、第一の期間（例えば、図２において時刻ｔ１から時刻ｔ２、時刻ｔ３から時刻ｔ５、時刻ｔ６から時刻ｔ８）よりも第二の期間（例えば、図２において時刻ｔ２から時刻ｔ３、時刻ｔ５から時刻ｔ６）が長くなるように交流電源ＰＳを制御している。
【００６３】
このように、第一の放電及び第二の放電が行われる第一の期間よりも、第二の期間が長くなるように一対の電極２１，２２への電圧の印加を制御するので、放電の準備期間としての第二の期間を十分に長く確保することができる。従って、第一の期間における第一の放電を十分に行うことができ、必要十分な量の短命活性種を発生させることができる。
【００６４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６５】
ＤＡ１：放電装置
ＤＡ２：放電装置
１０：電極
２２：電極
３０：給水管
３０ａ：分岐管
３０ｂ：分岐管
１００：貯水部
１０１：側壁
１０１ａ：領域
１０２：側壁
１０２ａ：領域
１０３：底面
３０１：給水弁
Ａ：空気
ＣＵ：制御ユニット
ｄａ：距離
ｄｂ：距離
ＰＳ：交流電源
Ｓａ：放電発光
Ｓｂ：放電発光
Ｗ：水
ＷＬａ：水面
ＷＬｂ：水面
ＷＬｃ：水面
【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７】
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【図８】
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【図５】
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【図６】
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