(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
除菌対象の液体を準備する工程と、
電極対への電力の印加を開始し、プラズマを発生させることにより前記液体中に活性種を発生させる工程と、
プラズマが発生している間に前記液体中の水素イオン濃度を測定する工程と、
前記電力の印加を開始した時からの経過時間を計測する工程と、
（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合には、前記電力の印加を停止し、前記値が前記第１のしきい値よりも小さい場合には、前記電力の印加を継続する工程と、
を含み、
前記第１のしきい値は、１×１０−３［ｍｉｎ・ｍｏｌ／Ｌ］である、
液体処理方法。
【請求項２】
除菌対象の液体を準備する工程と、
電極対への電力の印加を開始し、プラズマを発生させることにより前記液体中に活性種を発生させる工程と、
プラズマが発生している間に前記液体中の水素イオン濃度を測定する工程と、
前記電力の印加を開始した時からの経過時間を計測する工程と、
（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合には、前記電力の印加を停止し、前記値が前記第１のしきい値よりも小さい場合には、前記電力の印加を継続する工程と、
前記経過時間が所定時間に達した時点で、前記値が第２のしきい値よりも小さい場合に、前記液体に酸性物質を追加する工程と、
を含み、
前記第２のしきい値は、前記第１のしきい値以下である
液体処理方法。
【請求項３】
第１の液体を準備する工程と、
電極対への電力の印加を開始し、プラズマを発生させることにより前記第１の液体中に活性種を発生させる工程と、
プラズマが発生している間に前記第１の液体と除菌対象の液体とを混合して第２の液体を生成する工程と、
前記第２の液体中の水素イオン濃度を測定する工程と、
前記第１の液体と前記除菌対象の液体とを混合した時からの経過時間を計測する工程と、
（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合には、前記電力の印加を停止し、前記値が前記第１のしきい値よりも小さい場合には、前記電力の印加を継続する工程と、
を含み、
前記第１のしきい値は、１×１０−３［ｍｉｎ・ｍｏｌ／Ｌ］である、
液体処理方法。
【請求項４】
除菌対象の液体を準備する工程と、
電極対への電力の印加を開始し、プラズマを発生させることにより前記液体中に活性種を発生させる工程と、
プラズマが発生している間に前記液体に酸性物質を追加する工程と、
プラズマが発生している間に記液体中の水素イオン濃度を測定する工程と、
前記液体に酸性物質を追加した時からの経過時間を計測する工程と、
（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合には、前記電力の印加を停止し、前記値が前記第１のしきい値よりも小さい場合には、前記電力の印加を継続する工程と、
を含む、液体処理方法。
【請求項５】
電極対と前記電極対の間に電力を印加する電源とを備え、前記電源が電力を印加してプラズマを発生させることにより液体中に活性種を発生させるプラズマ発生装置と、
前記プラズマ発生装置がプラズマを発生させている間に前記液体中の水素イオン濃度を測定するセンサと、
前記電源が電力の印加を開始した時からの経過時間を計測するタイマーと、
（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合に、前記電源による電力の印加を停止させ、前記値が前記第１のしきい値よりも小さい場合に、前記電力の印加を継続させるコントローラと、を備え、
前記第１のしきい値は、１×１０−３［ｍｉｎ・ｍｏｌ／Ｌ］である、
液体処理装置。
【請求項６】
電極対と前記電極対の間に電力を印加する電源とを備え、前記電源が電力を印加してプラズマを発生させることにより液体中に活性種を発生させるプラズマ発生装置と、
前記プラズマ発生装置がプラズマを発生させている間に前記液体中の水素イオン濃度を測定するセンサと、
前記電源が電力の印加を開始した時からの経過時間を計測するタイマーと、
（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合に、前記電源による電力の印加を停止させ、前記値が前記第１のしきい値よりも小さい場合に、前記電力の印加を継続させるコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記経過時間が所定時間に達した時点で、前記値が前記第１のしきい値以下である第２のしきい値よりも小さい場合に、前記液体に酸性物質を追加させる、
液体処理装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の液体処理装置を備える洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマを用いた液体処理方法、液体処理装置および洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体又は気体を浄化又は殺菌するためにプラズマを利用する技術が研究されている。例えば、特許文献１には、プラズマによってＯＨラジカルなどの活性種を発生し、発生した活性種により水を殺菌する殺菌装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の殺菌装置は、一対の電極を備え、当該一対の電極間に２ｋＶ／ｃｍ〜５０ｋＶ／ｃｍ、１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの負極性の高電圧パルスを印加して放電を行う。当該殺菌装置は、放電のエネルギーによる水の蒸発、及び、衝撃波を伴う気化により、水蒸気からなる気泡を発生し、当該気泡中にプラズマを生成する。
【０００４】
特許文献２に記載の殺菌方法は、ｐＨが４．８以下となるように調整された液体の近辺においてまたは液体に接触するようにプラズマを生成し、プラズマにより発生したラジカルを液体に接触させることにより、液体の中または表面に存在する菌を殺す。
【０００５】
特許文献３の殺菌方法は、プラズマ発生装置によって気相中にプラズマを発生させ、前記プラズマによって気相中にイオンを生成し、生成したイオンに印加した電界によって前記イオンを前記液体に向けて電気泳動させる。その際、液体は、そのｐＨが４．８以下となるように調整される。
【０００６】
特許文献１〜３は、いずれも殺菌効率を高めることを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２５５０２７号公報
【特許文献２】特許第４４０８９５７号公報
【特許文献３】特許第５３０５２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１〜３によれば、プラズマ発生装置により液体を除菌する場合、除菌がどの程度進んでいるのか判断することが困難であるという問題がある。
【０００９】
そこで、本開示は、除菌の進み具合に応じてプラズマの発生を停止または継続させる液体処理方法、液体処理装置および洗濯機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様に係る液体処理方法は、除菌対象の液体を準備する工程と、電極対への電力の印加を開始し、プラズマを発生させることにより前記液体中で活性種を発生させる工程と、プラズマが発生している間に前記液体中の水素イオン濃度を測定する工程と、前記電力の印加を開始した時からの経過時間を計測する工程と、（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合には、前記電力の印加を停止し、前記値が前記第１のしきい値よりも小さい場合には、前記電力の印加を継続する工程とを含む。
【００１１】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム、またはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の液体処理方法は、除菌の進み具合に応じてプラズマの発生を停止または継続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態における液体処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態における液体処理方法の処理例を示すフローチャートである。
【図３Ａ】図３Ａは、実験１〜６の経過時間に対する生菌数およびｐＨ値の変化を示すグラフである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａにおける実験１〜６の説明図である。
【図４】図４は、実験１の経過時間に対する生菌数およびｐＨ値の変化を示すグラフである。
【図５】図５は、実験２の経過時間に対する生菌数およびｐＨ値の変化を示すグラフである。
【図６】図６は、実験３の経過時間に対する生菌数およびｐＨ値の変化を示すグラフである。
【図７】図７は、実験４の経過時間に対する生菌数およびｐＨ値の変化を示すグラフである。
【図８】図８は、実験５の経過時間に対する生菌数およびｐＨ値の変化を示すグラフである。
【図９】図９は、実験６の経過時間に対する生菌数およびｐＨ値の変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、複数の実験結果として、水素イオン濃度を経過時間で積分した値と生菌数との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施の形態の変形例における液体処理方法の処理例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（本開示の基礎となった知見）
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した、プラズマ発生装置により液体を除菌することに関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１５】
プラズマ発生装置は、プラズマによってＯＨラジカルなどの活性種を発生させ、発生した活性種により液体を除菌する。ところが、除菌がどの程度進んでいるのかは、通常、除菌後の液体を１日程度培養し、除菌率または生菌数を算出することによって把握される。つまり、除菌率を確認するには培養の手間と時間がかかるという問題がある。
【００１６】
本発明者らは、除菌対象の液体のｐＨ（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ、またはｐｏｗｅｒ  ｏｆ  ｈｙｄｒｏｇｅｎの略）値を変化させながら複数の実験を行ううちに、次の２点を見出した。第１に、ｐＨ値を小さくすれば、例えばｐＨ値を７以下にすれば、除菌対象の液体がプラズマによって除菌されるまでの時間を、大幅に短縮できる。第２に、除菌対象の液体の水素イオン濃度とプラズマの放電時間とから算出される値によって、除菌率を推定することができる。
【００１７】
ここで、チック−ワトソンの法則について簡単に説明する。チック−ワトソンの法則によれば、消毒剤の殺菌効力は、消毒剤と細菌の組み合わせ毎に係数は異なるものの、消毒剤の濃度（Ｃ）と、消毒剤が細菌に接触する時間（Ｔ）との積の関数として表される。チック−ワトソンの法則は下記の式１によって表される。
【００１８】
Ｃ・Ｔ＝−（１／ｋ）ｌｏｇ（Ｎ／Ｎ０）    ・・・（式１）
【００１９】
ここで、Ｃは、消毒剤の濃度である。プラズマによる除菌の場合、消毒剤に該当するものは、細菌に対する攻撃粒子として働く、ＯＨラジカル等の活性種であると考えられる。水素イオン濃度は、攻撃粒子の濃度そのものではないけれども、上記の第１の知見によればＣと相関があると考えられる。そこで、本開示では、Ｃは水素イオン濃度であるとみなすものとする。そのため、Ｃの単位は、水素イオン濃度の単位（ｍｏｌ／Ｌ）であるものとする。
【００２０】
Ｔは、攻撃粒子と細菌との接触時間であり、例えば、プラズマ放電時間であるものとする。Ｔの単位は（ｍｉｎ）である。
【００２１】
Ｎ０は、攻撃粒子と細菌とが接触する前（例えばプラズマ放電前）の生菌数（ｃｆｕ／ｍｌ）であるものとする。ｃｆｕは、Ｃｏｌｏｎｙ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｕｎｉｔの略称で細菌量の単位、つまりコロニーを形成する能力のある単位数を意味する。
【００２２】
Ｎは、攻撃粒子と細菌との接触時間、例えばプラズマ放電時間Ｔにおける生菌数（ｃｆｕ／ｍｌ）であるものとする。
【００２３】
ｋは、致死効果係数である。ここでは、単位は（（ｍｏｌ／Ｌ）・ｍｉｎ）であるものとする。致死効果係数は、消毒剤の種類と細菌の種類によって異なる。
【００２４】
式１の左辺、つまり水素イオン濃度とプラズマの放電時間との積Ｃ・Ｔの値は、ＯＨラジカルなどの活性種が攻撃粒子として細菌を攻撃する仕事量を表していると考えられる。式１の右辺のＮ／Ｎ０は、プラズマ放電時間Ｔにおける生菌数の割合を表す。除菌率は、（１−（Ｎ／Ｎ０））で表される。
【００２５】
このように、除菌対象の液体の水素イオン濃度とプラズマの放電時間とを乗算した値、または、水素イオン濃度をプラズマの放電時間で積分した値によって除菌率を推定できると考えられる。
【００２６】
（実施の形態の概要）
そこで、本開示の一態様に係る液体処理方法は、除菌対象の液体を準備する工程と、電極対への電力の印加を開始し、プラズマを発生させることにより前記液体中に活性種を発生させる工程と、プラズマが発生している間に前記液体中の水素イオン濃度を測定する工程と、前記電力の印加を開始した時からの経過時間を計測する工程と、（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合には、前記電力の印加を停止し、前記値が前記第１のしきい値よりも小さい場合には、前記電力の印加を継続する工程と、を含む。
【００２７】
これによれば、除菌率に応じて、電力の印加の継続／停止を制御でき、これにより、プラズマの発生を継続／停止させることができる。第１のしきい値は所望する除菌率に対応するように設定すればよい。また、除菌がどの程度進んでいるのか判断するための培養の手間と時間を削減できる。
【００２８】
ここで、前記液体処理方法は、さらに、前記経過時間が所定時間に達した時点で、前記値が第２のしきい値よりも小さい場合に、前記液体に酸性物質を追加する工程を含み、前記第２のしきい値は、前記第１のしきい値以下であってもよい。
【００２９】
これによれば、所定時間経過時点の除菌作用が期待よりも弱い場合に、酸性物質の追加によりｐＨ値を下げ、除菌作用を強めることができる。これにより、除菌時間を所望の時間内に短縮することができる。
【００３０】
なお、第２のしきい値は、第１のしきい値と同じ値でもよいし、より小さい値でもよい。所定時間は、経験的または実験的に、前記積の値が第２のしきい値に達すると予想される時間でよい。また、本液体処理方法が洗濯機で用いられる場合、酸性物質は、酸性洗剤でもよい。
【００３１】
ここで、前記第１のしきい値は、１×１０−３［ｍｉｎ・ｍｏｌ／Ｌ］であってもよい。
【００３２】
これによれば、生菌数が、初期の生菌数の１００分の１未満に達した時点で、プラズマ放電を停止することができる。
【００３３】
本開示の一態様に係る液体処理装置は、電極対と前記電極対の間に電力を印加する電源とを備え、前記電源が電力を印加してプラズマを発生させることにより液体中に活性種を発生させるプラズマ発生装置と、前記プラズマ発生装置がプラズマを発生させている間に前記液体中の水素イオン濃度を測定するセンサと、前記電源が電力の印加を開始した時からの経過時間を計測するタイマーと、（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合に、前記電源による電力の印加を停止させるコントローラと、を備える。
【００３４】
本開示の一態様に係る洗濯機は、上記の液体処理装置を備える。
【００３５】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、飲料水用の浄水装置、または洗浄便座の温水タンク装置で実現されてもよい。
【００３６】
以下、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、いずれも包括的また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、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】
なお、本開示において、除菌の完遂とは、生菌数を、初期の生菌数の１００分の１未満まで減らすことをいう。
【００３９】
（実施の形態）
［１．液体処理装置の構成例］
図１は、実施の形態における液体処理装置１００の構成例を示すブロック図である。この液体処理装置１００は、例えば、飲料水用の浄水装置、洗濯機、洗浄便座の温水タンク装置等に用いられる。同図のように液体処理装置１００は、第１の金属電極１０１、第２の金属電極１０２、絶縁体１０３、電源１０４、供給ポンプ１０５、反応槽１０６、ｐＨ処理槽１０７、循環ポンプ１０８、配管１０９、タイマー１１７、ｐＨ測定器１１８、および、コントローラ１１９を備える。
【００４０】
第１の金属電極１０１は、反応槽１０６内に少なくとも一部が露出するように配置される、例えば棒状の電極である。
【００４１】
第２の金属電極１０２は、反応槽１０６内に少なくとも一部が露出するように配置される、例えば棒状の電極である。
【００４２】
絶縁体１０３は、第１の金属電極１０１の外周を取り囲み、絶縁体１０３の内周と第１の金属電極１０１の外周との間には通気用の空隙が形成されている。絶縁体１０３は、反応槽１０６の開口に取り付けられる。空隙は、絶縁体１０３および第１の金属電極１０１の先端付近において、反応槽１０６の内部の空間と連通している。
【００４３】
電源１０４は、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２とからなる電極対の間に電力を印加し、これにより、プラズマ１１５を発生させ、被処理液１１０中にＯＨラジカルなどの活性種を発生させる。なお、以下では、第１の金属電極１０１と、第２の金属電極１０２と、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２とからなる電極対の間に電力を印加する電源１０４とを備える装置をプラズマ発生装置とも呼ぶ。
【００４４】
電源１０４は、例えば、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２との間に所定の電圧としてパルス電圧又は交流電圧を印加することによって、電力を印加する。例えば、所定の電圧は、２ｋＶ〜５０ｋＶ／ｃｍ、１Ｈｚ〜１００ｋＨｚの負極性の高電圧パルスである。電圧波形は、例えば、パルス状、正弦半波形及び正弦波状のいずれでもよい。一対の電極間に流れる電流値は、例えば、１ｍＡ〜３Ａである。具体的には、電源１０４は、第１の金属電極１０１と第２の金属電極１０２との間にピーク電圧が４ｋＶ、パルス幅が１μｓ、周波数が３０ｋＨｚのパルス電圧を印加する。例えば、電源１０４による入力電力は、３０Ｗである。なお、所定の周波数を有するパルス電圧が電極対の間に継続的に印加される場合、そのパルス電圧の波形の１周期の間に、電圧が０Ｖとなる期間が存在するかもしれない。本開示では、そのような期間を、電力の印加が停止している状態とは見なさず、電力の印加が継続している状態と見なす。
【００４５】
供給ポンプ１０５は、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間の空隙に気体を供給し、絶縁体１０３および第１の金属電極１０１の先端部分に気泡１１６を連続的に発生させる。この気泡１１６がなくても電極対の間にはプラズマ１１５が発生するが、気泡１１６が存在することによってプラズマ１１５による活性種の発生効率を高めることができる。
【００４６】
反応槽１０６は、被処理液１１０を貯める。被処理液１１０は、例えば除菌対象の液体である。
【００４７】
ｐＨ処理槽１０７は、除菌対象の被処理液１１０を貯める。液体処理装置１００が飲料水用の浄水装置、洗浄便座の温水タンク装置に用いられる場合は、ｐＨ処理槽１０７は必ずしも備える必要がない。液体処理装置１００が洗濯機に用いられる場合は、ｐＨ処理槽１０７は、洗浄および脱水用の洗浄槽として、反応槽１０６は除菌用のサブタンクとして備えてもよい。
【００４８】
循環ポンプ１０８は、被処理液１１０を反応槽１０６とｐＨ処理槽１０７の間で配管１０９を介して循環させる。
【００４９】
配管１０９は、反応槽１０６、ｐＨ処理槽１０７および循環ポンプ１０８を接続するパイプである。
【００５０】
タイマー１１７は、電源１０４が電極対に電力の印加を開始した時からの経過時間を測定する。また、被処理液１１０の全部または一部の入れ替えがあった場合、入れ替えた時からの経過時間を測定する。
【００５１】
ｐＨ測定器１１８は、除菌対象の被処理液１１０の水素イオン濃度を測定するセンサである。ｐＨ測定器１１８は、例えばガラス電極及び半導体チップで構成される。
【００５２】
コントローラ１１９は、液体処理装置１００全体の制御をする。除菌処理において、コントローラ１１９は、例えば、ｐＨ測定器１１８で測定された水素イオン濃度と、タイマー１１７で測定された経過時間とを乗算することによって、または当該水素イオン濃度を当該経過時間にわたって積分することによって得られる値が第１のしきい値よりも大きい場合には、電源１０４による電力の印加を停止させ、当該値が第１のしきい値よりも小さい場合には電源１０４による電力の印加を継続させる。第１のしきい値は、例えば、被処理液１１０の除菌を完遂させるために、１×１０−３［ｍｉｎ・ｍｏｌ／Ｌ］に設定されてもよい。
【００５３】
［２．液体処理装置の動作例］
以上のように構成された液体処理装置１００について、除菌処理を行う動作について説明する。
【００５４】
図２は、実施の形態における液体処理方法の処理例を示すフローチャートである。まず、除菌対処の液体を準備する、つまり被処理液１１０を反応槽１０６およびｐＨ処理槽１０７に貯める（Ｓ０）。例えば、液体処理装置１００が洗濯機に用いられる場合は、衣類の入った洗濯槽であるｐＨ処理槽１０７に注水し、洗剤を投入する。この洗剤は、例えば、酸性洗剤である。
【００５５】
次に、コントローラ１１９は、供給ポンプ１０５および循環ポンプ１０８を始動させる（Ｓ１）。これにより、供給ポンプ１０５が、第１の金属電極１０１と絶縁体１０３との間の空隙から、被処理液１１０中に気泡１１６を発生させる。また、循環ポンプ１０８が、反応槽１０６とｐＨ処理槽１０７との間で被処理液１１０を循環させる。
【００５６】
さらに、コントローラ１１９は、電源１０４に電極対への電力の印加を開始させる（Ｓ２）。これにより、プラズマ発生装置はプラズマ１１５を発生させ、プラズマ１１５が被処理液１１０中に活性種を発生させる。このとき、タイマー１１７は経過時間の測定を開始する。
【００５７】
その後、コントローラ１１９は、プラズマ１１５を発生させている間に被処理液１１０中の水素イオン濃度を測定し（Ｓ３）、電源１０４が電力の印加を開始した時からの経過時間を計測する（Ｓ４）。
【００５８】
次に、コントローラ１１９は、水素イオン濃度と経過時間とを用いて積算値を算出する（Ｓ５）。なお、積算値は、単純な水素イオン濃度と経過時間との乗算により算出される積の値であってもよいし、水素イオン濃度を経過時間にわたって積分することによって得られる積分値であってもよい。
【００５９】
コントローラ１１９は、算出した積算値が第１のしきい値よりも大きいか否かを判定し（Ｓ６）、積算値が第１のしきい値よりも大きい場合に電源１０４による電圧の印加を停止し（Ｓ７）、積算値が前記第１のしきい値よりも大きくない場合に電源１０４による電圧の印加を継続したまま、ステップＳ３に戻る。
【００６０】
第１のしきい値は、例えば、被処理液１１０の生菌数を１／１００未満にする場合には、１×１０−３［ｍｉｎ・ｍｏｌ／Ｌ］に設定される。これにより、被処理液１１０が除菌されたか否かを推定できる。
【００６１】
なお、水素イオン濃度及び経過時間に基づく値（積または積分値）と、第１のしきい値との間の大小関係の判定は、当該値と第１のしきい値とを直接比較することによって判定されてもよいし、当該値と第１のしきい値とを比較するのと実質的に同等の結果が得られる別の演算によって実行されてもよい。
【００６２】
さらに、コントローラ１１９は、電源１０４を停止した後、被処理液１１０の溶媒又は溶質に変動があるかどうかを判定する（Ｓ８）。ここでいう変動は、被処理液１１０の入れ替えまたは追加をいう。例えば、液体処理装置１００が洗濯機であれば、被処理液１１０の変動は、１回目の洗濯、すすぎ、または脱水が終わり次の工程に移る際の排水および注水をいう。また、液体処理装置１００が飲料水用の浄水器、または洗浄便座のタンク装置である場合、被処理液１１０の変動は、減少分の水の補充または追加をいう。
【００６３】
コントローラ１１９は、被処理液１１０の変動がある場合（Ｓ８でＹｅｓ）にはステップＳ２に進み、変動がない場合（Ｓ８でＮｏ）には供給ポンプ１０５および循環ポンプ１０８を停止し（Ｓ９）、液体処理を終了する。
【００６４】
以上説明してきたように、本実施の形態における液体処理方法によれば、除菌率に応じて電力の印加の停止／継続を自動的に制御できる。第１のしきい値が所望する除菌率に対応するように設定される場合、除菌率が所望の値に到達したか否かに応じて、プラズマ１１５の発生を停止／継続させることができる。また、除菌がどの程度進んでいるのか判断するために、手間と時間をかけて菌を培養する必要がない。
【００６５】
［３．実験データ］
水素イオン濃度と経過時間とを用いて除菌率を推定することの妥当性について、実験データを用いて説明する。
【００６６】
図３Ａは、実験１〜６の経過時間に対する生菌数およびｐＨ値の変化を示すグラフである。横軸は、電源１０４が電力の印加を開始した時からの経過時間［ｍｉｎ］を示す。左側の縦軸は、生菌数［ｃｆｕ／ｍｌ］を示す。右側の縦軸はｐＨ値、つまり水素イオン濃度を表す。たとえば、ｐＨ値が７のとき、水素イオン濃度は１×１０−７［ｍｏｌ／Ｌ］であり、ｐＨ値が５のとき、水素イオン濃度は１×１０−５［ｍｏｌ／Ｌ］である。図３Ａには、実験１〜６それぞれの生菌数（破線グラフ）およびｐＨ値（実線グラフ）をプロットしてある。
【００６７】
まず、実験１〜６について図３Ｂを用いて説明する。実験１〜６では、初期の生菌数がおおよそ１×１０４［ｃｆｕ／ｍｌ］以上の液体５００ｍｌを、除菌対象の液体サンプルとした。
【００６８】
実験１では、ｐＨ値を調整するために、プラズマ発生開始から５分後に、５μｌの硫酸を、プラズマ処理中の液体サンプルに添加した。
【００６９】
実験２では、ｐＨ値を調整するために、プラズマ発生開始から５分後に、１０μｌの硫酸を、プラズマ処理中の液体サンプルに添加した。
【００７０】
実験３では、ｐＨ値を調整するために、プラズマ発生開始から５分後に、１５μｌの硫酸を、プラズマ処理中の液体サンプルに添加した。
【００７１】
実験４では、液体サンプルに対してプラズマ処理を行わず、５分放置した後に、ｐＨ値を調整するために、３０μｌの硫酸を、液体サンプルに添加した。
【００７２】
実験５では、ｐＨ値を調整するために、プラズマ発生開始と同時に、３０μｌの硫酸を、液体サンプルに添加した。
【００７３】
実験６では、液体サンプルに対してプラズマ処理を行ったが、硫酸を添加しなかった。
【００７４】
また、図３Ａの横軸と平行な点線は、除菌が完遂されるラインを示している。図３Ａの縦軸と平行な破線は、プラズマ発生から５分後を示しており、これは実験１〜４において硫酸が添加されたタイミングに一致する。
【００７５】
図３Ａは６種類の実験の結果が混在していて見づらいので、図４〜図９に、図３Ａのグラフを実験１〜６毎に分けて示す。
【００７６】
図３Ａ〜図９のグラフは、以下に説明されるように、ｐＨ値が小さい場合に除菌効率が高まることを示している。
【００７７】
この結果は、ｐＨ値を７以下にした状態でプラズマ処理を行った場合、ｐＨ値を調整せずにプラズマ処理を行った場合に比べて、液体が除菌されるまでにかかる時間を、最大で約１０分の１に大幅に短縮できることを示している。
【００７８】
次に、水素イオン濃度を経過時間で積分した値と、生菌数との関係を示す実験結果について説明する。
【００７９】
図１０は、複数の実験結果に対して、水素イオン濃度を経過時間で積分した値と、生菌数とを示すグラフである。横軸は、水素イオン濃度を経過時間で積分した値［ｍｉｎ・ｍｏｌ／ｌ］を示す。縦軸は、生菌数［ｃｆｕ／ｍｌ］を示す。
【００８０】
図１０は、上記で説明された実験１〜３、５、６の結果と、以下で説明される実験７〜９の結果とを示している。実験７〜９においても、他の実験と同様に、初期の生菌数がおおよそ１×１０４［ｃｆｕ／ｍｌ］以上の液体５００ｍｌを、除菌対象の液体サンプルとした。実験７〜９では、実験６と同様に、液体サンプルに対してプラズマ処理は行ったが、硫酸の添加はしなかった。
【００８１】
実験７では、反応槽１０６内に、第１の金属電極１０１、第２の金属電極１０２、絶縁体１０３、電源１０４、および供給ポンプ１０５をそれぞれ含む３台のプラズマ発生器を設置して、５００ｍｌの液体サンプルを処理した。各電源１０４は３０Ｗの出力であった。
【００８２】
実験８では、反応槽１０６内に、６台のプラズマ発生器を設置して、５００ｍｌの液体サンプルを処理した。各電源１０４は３０Ｗの出力であった。
【００８３】
実験９では、実験６の電源１０４（これは３０Ｗの出力を有する）の代わりに、２００Ｗの出力を有する電源を用いてプラズマ処理を行った。
【００８４】
図１０は、添加した硫酸の量（または添加によるｐＨ値の低下率）、ならびに、発生させたプラズマ１１５の量およびパワーに関わりなく、いずれの実験結果も、類似した傾向を示している。この結果は、水素イオン濃度を経過時間で積分した値がわかれば、およその生菌率（または除菌率）が推定可能であることを示している。
【００８５】
例えば、水素イオン濃度を経過時間で積分した値が１．０×１０−３以上であれば、生菌数が２桁減となる除菌率（例えば、生菌数が１×１０４から１×１０２以下まで減少する除菌率）を達成していると推定できる。
【００８６】
また、水素イオン濃度を経過時間で積分した値が１．１×１０−３以上であれば、生菌数が３桁減となる除菌率（例えば、生菌数が１×１０４から１×１０１以下まで減少する除菌率）を達成していると推定できる。
【００８７】
また、水素イオン濃度を経過時間で積分した値が１．１×１０−４以上であれば、生菌数が１桁減となる除菌率（例えば、生菌数が１×１０４から１×１０３以下まで減少する除菌率）を達成していると推定できる。
【００８８】
このように、除菌対象の液体の水素イオン濃度をプラズマ放電開始からの経過時間で積分した値に基づいて、除菌率を推定できると考えられる。
【００８９】
なお、水素イオン濃度を経過時間で積分した値の替わりに、水素イオン濃度と経過時間との積によって、除菌率が推定されてもよい。ただし、積よりも、時間積分値の方が、推定の精度が高くなると考えられる。
【００９０】
なお、プラズマを放電し始めてからの経過時間は、除菌対象である液体中に活性種が接触し始めてからの経過時間と解することができる。したがって、例えば、除菌対象である液体を、活性種を含む液体と混合することによって除菌する方法は、上記実験結果が示す効果と同様の効果を示すと推察される。
【００９１】
（変形例）
つづいて、実施の形態の変形例の液体処理方法について説明する。
【００９２】
図１１は、実施の形態の変形例における液体処理方法を示すフローチャートである。同図は、図２と比べて、ステップＳ６からＳ３へ戻る間に、ステップＳ１１〜Ｓ１３が追加されている点が異なっている。以下、図２で説明された方法と異なる点を中心に説明する。
【００９３】
これによれば、経過時間が所定時間に達した時点において（Ｓ１１でＹｅｓ）、除菌作用が期待値よりも小さい場合に（Ｓ１２でＹｅｓ）、酸性物質の追加によって（Ｓ１３）、ｐＨ値を下げ、除菌作用を強化することができる。したがって、除菌時間を短縮することができる。
【００９４】
第２のしきい値は第１のしきい値よりも小さくてもよく、同じであってもよい。ステップＳ１１における所定時間は、経験的または実験的に、前記積算値が第２のしきい値に達すると予想される時間でよい。
【００９５】
酸性物質は、酸性の薬剤でも薬液でもよい。例えば、液体処理装置１００が洗濯機に用いられる場合には、ステップＳ１３における酸性物質は、酸性の洗剤であってもよい。あるいは、液体処理装置１００が電解装置を備え、電解装置が被処理液の酸性化を促進してもよい。
【００９６】
なお、上記各実施の形態において、液体処理方法の各ステップは、専用のハードウェアで構成されてもよいし、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各ステップは、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【００９７】
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、図２または図１１の液体処理方法を実行させる。
【００９８】
また、上記の実施の形態は、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。
【００９９】
なお、本開示では、被処理液とは、プラズマによって処理される液体を意味し、除菌対象の液体とは、細菌を含む液体を意味する。細菌を含む液体は、自身がプラズマによって処理されてもよいし、プラズマによって処理された別の液体と混合されてもよい。言い換えると、被処理液と除菌対象の液体とは同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【０１００】
例えば、本開示の別の態様にかかる液体処理方法は、第１の液体を準備する工程と、電極対への電力の印加を開始し、プラズマを発生させることにより前記第１の液体中に活性種を発生させる工程と、プラズマが発生している間に前記第１の液体と除菌対象の液体とを混合して第２の液体を生成する工程と、前記第２の液体中の水素イオン濃度を測定する工程と、前記第１の液体と前記除菌対象の液体とを混合した時からの経過時間を計測する工程と、（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合には、前記電力の印加を停止し、前記値が前記第１のしきい値よりも小さい場合には、前記電力の印加を継続する工程と、を含む。
【０１０１】
例えば、本開示のさらに別の態様にかかる液体処理方法は、除菌対象の液体を準備する工程と、電極対への電力の印加を開始し、プラズマを発生させることにより前記液体中に活性種を発生させる工程と、プラズマが発生している間に前記液体に酸性物質を追加する工程と、プラズマが発生している間に記液体中の水素イオン濃度を測定する工程と、前記液体に酸性物質を追加した時からの経過時間を計測する工程と、（ａ）前記水素イオン濃度と前記経過時間とを乗算することによって、または（ｂ）前記水素イオン濃度を前記経過時間にわたって積分することによって得られる値が、第１のしきい値よりも大きい場合には、前記電力の印加を停止し、前記値が前記第１のしきい値よりも小さい場合には、前記電力の印加を継続する工程と、を含む。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本開示は、プラズマ生成装置を用いた液体処理装置として利用でき、例えば、飲料水の除菌装置、洗濯機、洗浄便座のタンク装置などに利用可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  液体処理装置
１０１  第１の金属電極
１０２  第２の金属電極
１０３  絶縁体
１０４  電源
１０５  供給ポンプ
１０６  反応槽
１０７  ｐＨ処理槽
１０８  循環ポンプ
１０９  配管
１１０  被処理液
１１５  プラズマ
１１６  気泡
１１７  タイマー
１１８  ｐＨ測定器
１１９  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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