(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の槽と、
第１の一対の電極と、前記第１の一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第１の槽内の液体中にプラズマを発生させる第１のプラズマ発生装置と、
第２の槽と、
第２の一対の電極と、前記第２の一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第２の槽内の液体中にプラズマを発生させる第２のプラズマ発生装置と、
制御装置と、
前記第１の槽および前記第２の槽に接続された吐出流路と、
前記吐出流路中に配置され、前記第１の槽の第１の処理液および前記第２の槽の第２の処理液を、前記吐出流路を介して外部に排出させる少なくとも１つの吐出ポンプと、
を備え、
前記制御装置は、
前記第１のプラズマ発生装置に、第１の時間の間においてプラズマを発生させて前記第１の槽内に前記第１の処理液を生成させ、
前記第２のプラズマ発生装置に、前記第１の時間よりも長い第２の時間の間においてプラズマを発生させて前記第２の槽内に前記第２の処理液を生成させ、
前記第１の処理液の初期酸化力は前記第２の処理液の初期酸化力よりも高く、
前記第２の処理液の持続酸化力は前記第１の処理液の持続酸化力よりも高く、
前記制御装置は、前記少なくとも１つの吐出ポンプに、前記吐出流路を介して前記第１の処理液および前記第２の処理液を同時に外部に排出させる、処理液生成装置。
【請求項２】
第１の槽と、
第１の一対の電極と、前記第１の一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第１の槽内の液体中にプラズマを発生させる第１のプラズマ発生装置と、
第２の槽と、
第２の一対の電極と、前記第２の一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第２の槽内の液体中にプラズマを発生させる第２のプラズマ発生装置と、
制御装置と、
前記第１の槽および前記第２の槽に接続された吐出流路と、
前記吐出流路中に配置され、前記第１の槽の第１の処理液および前記第２の槽の第２の処理液を、前記吐出流路を介して外部に排出させる少なくとも１つの吐出ポンプと、
を備え、
前記制御装置は、
前記第１のプラズマ発生装置に、第１の時間の間においてプラズマを発生させて前記第１の槽内に前記第１の処理液を生成させ、
前記第２のプラズマ発生装置に、前記第１の時間よりも長い第２の時間の間においてプラズマを発生させて前記第２の槽内に前記第２の処理液を生成させ、
前記第１の処理液の初期酸化力は前記第２の処理液の初期酸化力よりも高く、
前記第２の処理液の持続酸化力は前記第１の処理液の持続酸化力よりも高く、
前記制御装置は、前記第１の処理水を前記吐出流路から吐出させた後、前記第２の処理水を前記吐出流路から吐出させる、処理液生成装置。
【請求項３】
前記第１の時間は、前記第１のプラズマ発生装置のプラズマ発生時間と、前記第１の処理液の初期酸化力との関係を示すグラフにおいて、初期酸化力がピークにおいて最も高くなる時間と略等しく、
前記第２の時間は、前記第２のプラズマ発生装置のプラズマ発生時間と、前記第２の処理液の初期酸化力との関係を示すグラフにおいて、初期酸化力が実質的に飽和している時間と等しい、請求項１または２に記載の処理液生成装置。
【請求項４】
第１の槽と、
それぞれの少なくとも一部が前記第１の槽内に配置される一対の電極と、前記一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第１の槽内の液体中にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
第２の槽と、
前記第１の槽と前記第２の槽とを接続する接続流路と、
前記接続流路中に配置された接続ポンプと、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記プラズマ発生装置に、第２の時間の間においてプラズマを発生させて前記第１の槽内に第２の処理液を生成させ、
前記接続ポンプに、前記第１の槽内の前記第２の処理液を、前記接続流路を介して前記第２の槽に移動させ、
前記プラズマ発生装置に、前記第２の時間よりも短い第１の時間の間においてプラズマを発生させて前記第１の槽内に第１の処理液を生成させ、
前記第１の処理液の初期酸化力は前記第２の処理液の初期酸化力よりも高く、
前記第２の処理液の持続酸化力は前記第１の処理液の持続酸化力よりも高く、
前記第１の槽および前記第２の槽に接続された吐出流路と、
前記吐出流路中に配置され、前記第１の槽の前記第１の処理液および前記第２の槽の前記第２の処理液を、前記吐出流路を介して外部に排出させる少なくとも１つの吐出ポンプと、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記少なくとも１つの吐出ポンプに、前記吐出流路を介して前記第１の処理液および前記第２の処理液を同時に外部に排出させる、処理液生成装置。
【請求項５】
第１の槽と、
それぞれの少なくとも一部が前記第１の槽内に配置される一対の電極と、前記一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第１の槽内の液体中にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
第２の槽と、
前記第１の槽と前記第２の槽とを接続する接続流路と、
前記接続流路中に配置された接続ポンプと、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記プラズマ発生装置に、第２の時間の間においてプラズマを発生させて前記第１の槽内に第２の処理液を生成させ、
前記接続ポンプに、前記第１の槽内の前記第２の処理液を、前記接続流路を介して前記第２の槽に移動させ、
前記プラズマ発生装置に、前記第２の時間よりも短い第１の時間の間においてプラズマを発生させて前記第１の槽内に第１の処理液を生成させ、
前記第１の処理液の初期酸化力は前記第２の処理液の初期酸化力よりも高く、
前記第２の処理液の持続酸化力は前記第１の処理液の持続酸化力よりも高く、
前記第１の槽および前記第２の槽に接続された吐出流路と、
前記吐出流路中に配置され、前記第１の槽の前記第１の処理液および前記第２の槽の前記第２の処理液を、前記吐出流路を介して外部に排出させる少なくとも１つの吐出ポンプと、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記第１の処理水を前記吐出流路から吐出させた後、前記第２の処理水を前記吐出流路から吐出させる、処理液生成装置。
【請求項６】
前記第１の時間は、前記プラズマ発生装置のプラズマ発生時間と、前記第１の処理液の初期酸化力との関係を示すグラフにおいて、初期酸化力がピークにおいて最も高くなる時間と略等しく、
前記第２の時間は、前記プラズマ発生装置のプラズマ発生時間と、前記第２の処理液の初期酸化力との関係を示すグラフにおいて、初期酸化力が実質的に飽和している時間と等しい、請求項４または５に記載の処理液生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、電気化学的に処理液を生成する処理液生成装置に関する。特に、液体中でプラズマを発生させることにより処理液を生成する処理液生成装置に関する。以下、プラズマを発生させることにより液体を処理することを「プラズマ処理」と称する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高電圧パルス放電を用いた液体処理装置としては、例えば、特許文献１に開示された殺菌装置が知られている。図１９には、その殺菌装置の構成を示す。
【０００３】
殺菌装置１は、放電電極６として、高電圧電極部５と接地電極３とを含む。
高電圧電極部５は、円柱状の高電圧電極２と、先端部２ａの端面を除いて高電圧電極２を被覆する絶縁体４とからなる。高電圧電極２の先端部２ａと接地電極３とは、処理槽７内の被処理水８に浸漬された状態で、所定の間隔で対向して配置されている。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。電源９により、高電圧電極２に、２〜５０ｋＶ／ｃｍ、１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの負極性の高電圧パルスを印加して放電させる。このとき、印加した電力のエネルギーにより、気泡１０や噴流１１が発生する。また、高電圧電極２付近でプラズマが発生し、ＯＨ、Ｈ、Ｏ、Ｏ2-、Ｏ-、およびＨ2Ｏ2のような活性種が生成する。これらの活性種は、微生物や細菌を死滅させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
上述した従来の技術では、処理液の酸化能力のさらなる向上が求められていた。
【０００６】
本願の、限定的ではない例示的なある実施の形態は、処理液の酸化能力を向上させることができる処理液生成装置および処理液生成方法を提供する。
【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、本開示の一態様の処理液生成装置は、第１の槽と、第１の一対の電極と、前記第１の一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第１の槽内の液体中にプラズマを発生させる第１のプラズマ発生装置と、第２の槽と、第２の一対の電極と、前記第２の一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第２の槽内の液体中にプラズマを発生させる第２のプラズマ発生装置と、制御装置とを備える。前記制御装置は、前記第１のプラズマ発生装置に、第１の時間の間においてプラズマを発生させて前記第１の槽内に第１の処理液を生成させ、前記第２のプラズマ発生装置に、前記第１の時間よりも長い第２の時間の間においてプラズマを発生させて前記第２の槽内に第２の処理液を生成させる。前記第１の処理液の初期酸化力は前記第２の処理液の初期酸化力よりも高く、前記第２の処理液の持続酸化力は前記第１の処理液の持続酸化力よりも高い。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によれば、処理液の酸化能力を向上させることができる。なお、包括的又は具体的な態様は、デバイス、システム、集積回路、及び方法で実現されてもよい。また、包括的又は具体的な態様は、デバイス、システム、集積回路、及び方法の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【０００９】
開示された実施形態の追加的な効果および利点は、明細書および図面から明らかになる。効果および／または利点は、明細書および図面に開示の様々な実施形態や特徴によって個々に提供され、これらの１つ以上を得るために全てを必要とはしない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】処理液生成ユニット１００の全体構成図である。
【図２】第１の金属電極１０４の開口部１２５近傍を拡大して示す断面図である。
【図３】例示的な実施の形態１による他の電極構成を示す断面図である。
【図４】分光器を用いて、プラズマの発光特性を測定した結果を示すグラフである。
【図５】処理液生成ユニット１００の処理時間と、処理水の初期酸化力との関係を示したグラフである。
【図６】放置時間に対する持続酸化力の時間的変化を示したグラフである。
【図７】例示的な実施の形態１による処理液生成装置１０Ａの全体構成図である。
【図８】例示的な実施の形態１による処理液生成方法のフロー図である。
【図９】例示的な実施の形態１の変形例による処理液生成装置１０Ｂの全体構成図である。
【図１０】例示的な実施の形態２による処理液生成装置１０Ｃの全体構成図である。
【図１１】例示的な実施の形態２による処理液生成方法のフロー図である。
【図１２】処理液生成装置１０Ｃの累積の処理時間と初期酸化力との関係を示すグラフである。
【図１３】例示的な実施の形態３による処理液生成方法のフロー図である。
【図１４】処理液生成装置１０Ｄの累積の処理時間と初期酸化力との関係を示すグラフである。
【図１５】例示的な実施の形態４による処理液生成方法のフロー図である。
【図１６】処理液生成装置１０Ｅの累積の処理時間と初期酸化力との関係を示すグラフである。
【図１７】変形例による処理液生成ユニット１００の全体構成図である。
【図１８】第１の金属電極１０４の周辺の電極構成を示す断面図である。
【図１９】従来の液体処理装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の実施の形態の概要は以下の通りである。
【００１２】
（１）本開示の一態様である処理液生成装置は、第１の槽と、第１の一対の電極と、前記第１の一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第１の槽内の液体中にプラズマを発生させる第１のプラズマ発生装置と、第２の槽と、第２の一対の電極と、前記第２の一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第２の槽内の液体中にプラズマを発生させる第２のプラズマ発生装置と、制御装置とを備える。前記制御装置は、前記第１のプラズマ発生装置に、第１の時間の間においてプラズマを発生させて前記第１の槽内に第１の処理液を生成させ、前記第２のプラズマ発生装置に、前記第１の時間よりも長い第２の時間の間においてプラズマを発生させて前記第２の槽内に第２の処理液を生成させる。前記第１の処理液の初期酸化力は前記第２の処理液の初期酸化力よりも高く、前記第２の処理液の持続酸化力は前記第１の処理液の持続酸化力よりも高い。
【００１３】
（２）ある態様において、上記（１）の処理液生成装置は、前記第１の時間は、前記第１のプラズマ発生装置のプラズマ発生時間と、前記第１の処理液の初期酸化力との関係を示すグラフにおいて、初期酸化力がピークにおいて最も高くなる時間と略等しくてもよい。前記第２の時間は、前記第２のプラズマ発生装置のプラズマ発生時間と、前記第２の処理液の初期酸化力との関係を示すグラフにおいて、初期酸化力が実質的に飽和している時間と等しくてもよい。
【００１４】
（３）本開示の別の一態様である処理液生成装置は、第１の槽と、それぞれの少なくとも一部が前記第１の槽内に配置される一対の電極と、前記一対の電極間に電圧を印加させる電源とを含み、前記第１の槽内の液体中にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、第２の槽と、前記第１の槽と前記第２の槽とを接続する接続流路と、前記接続流路中に配置された接続ポンプと、制御装置とを備える。前記制御装置は、前記プラズマ発生装置に、第２の時間の間においてプラズマを発生させて前記第１の槽内に第２の処理液を生成させ、前記接続ポンプに、前記第１の槽内の前記第２の処理液を、前記接続流路を介して前記第２の槽に移動させ、前記プラズマ発生装置に、前記第２の時間よりも短い第１の時間の間においてプラズマを発生させて前記第１の槽内に第１の処理液を生成させる。前記第１の処理液の初期酸化力は前記第２の処理液の初期酸化力よりも高く、前記第２の処理液の持続酸化力は前記第１の処理液の持続酸化力よりも高い。
【００１５】
（４）ある態様において、上記（３）の処理液生成装置は、前記第１の時間は、前記プラズマ発生装置のプラズマ発生時間と、前記第１の処理液の初期酸化力との関係を示すグラフにおいて、初期酸化力がピークにおいて最も高くなる時間と略等しくてもよい。前記第２の時間は、前記プラズマ発生装置のプラズマ発生時間と、前記第２の処理液の初期酸化力との関係を示すグラフにおいて、初期酸化力が実質的に飽和している時間と等しくてもよい。
【００１６】
（５）ある態様において、上記（１）〜（４）のいずれか１つの処理液生成装置は、前記第１の槽および前記第２の槽に接続された吐出流路と、前記吐出流路中に配置され、前記第１の槽の前記第１の処理液および前記第２の槽の前記第２の処理液を、前記吐出流路を介して外部に排出させる少なくとも１つの吐出ポンプとをさらに備えてもよい。前記制御部は、前記少なくとも１つの吐出ポンプに、前記吐出流路を介して前記第１の処理液および前記第２の処理液を同時に外部に排出させてもよい。
【００１７】
（６）ある態様において、上記（１）〜（４）のいずれか１つの処理液生成装置は、前記第１の槽および前記第２の槽に接続された吐出流路と、前記吐出流路中に配置され、前記第１の槽の前記第１の処理液および前記第２の槽の前記第２の処理液を、前記吐出流路を介して外部に排出させる少なくとも１つの吐出ポンプとをさらに備えてもよい。前記制御部は、前記少なくとも１つの吐出ポンプに、前記吐出流路を介して前記第１の処理液および前記第２の処理液を個別に外部に排出させてもよい。
【００１８】
（７）本開示の一態様である処理液生成方法は、一対の電極間に電圧を印加し液体中でプラズマを発生させて処理液を生成する処理液生成方法であって、第１の時間の間においてプラズマを発生させて、第１の処理液を生成することと、前記第１の時間よりも長い第２の時間の間においてプラズマを発生させて、第２の処理液を生成することとを含む。前記第１の処理液の初期酸化力は前記第２の処理液の初期酸化力よりも高く、前記第２の処理液の持続酸化力は前記第１の処理液の持続酸化力よりも高い。
【００１９】
（８）ある態様において、上記（７）の処理液生成方法は、前記第１の時間は、プラズマ発生時間と前記処理液の初期酸化力との関係を示すグラフにおいて、初期酸化力がピークにおいて最も高くなる時間と略等しくてもよい。前記第２の時間は、プラズマ発生時間と前記処理液の初期酸化力との関係を示すグラフにおいて、初期酸化力が実質的に飽和している時間と等しくてもよい。
【００２０】
本開示による処理液生成装置および処理液生成方法によれば、酸化能力の高い処理液を生成できる。
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本開示のより具体的な実施の形態を説明する。以下の説明において、同一または類似する構成要素については同一の参照符号を付している。また、重複する説明は省略する。なお、本開示の実施の形態による処理液生成装置および処理液生成方法は、以下で例示するものに限られない。
【００２２】
まず、図１〜６を参照しながら、各実施の形態において共通する構成および動作を説明する。各実施の形態による処理液生成装置１０Ａ〜１０Ｅは、処理液生成ユニット１００を基本構造として構成されている。
【００２３】
〔全体構成〕
図１を参照しながら処理液生成ユニット１００の全体構成を説明する。
【００２４】
図１は、処理液生成ユニット１００の全体構成図である。
【００２５】
処理液生成ユニット１００は、処理対象物に作用させる処理液を生成する。処理液は、活性種を含んでいる。本願明細書では、水道水を用いて処理液を生成する例を説明する。水を用いて生成される処理液を「処理水」と称する。例えば、水道水の代わりに蒸留水を用いて「処理水」を生成することもできる。
【００２６】
処理液生成ユニット１００は、典型的には、プラズマ発生装置１２０と、処理槽１０９と、吐出流路１１５と、吐出ポンプ１１６とを備えている。処理液生成ユニット１００は、気流ポンプ１０５と、循環流路３００と、循環ポンプ１０８とをさらに備えていてもよい。
【００２７】
プラズマ発生装置１２０は、液体中に気泡を形成し、気泡内にプラズマを生成することによって、液体中に活性種を発生させるように構成されている。具体的には、プラズマ発生装置１２０は、第１の金属電極１０４と、第２の金属電極１０２と、絶縁体１０３と、開口部１２５（図２を参照）と、電源１０１とを含む。
【００２８】
処理槽１０９内の１つの壁には、その壁を貫通する第２の金属電極１０２、および第１の金属電極１０４が配置され、それぞれの一端は処理槽１０９内に配置されている。第１の金属電極１０４は、両端が開口している筒状であり、その一方の端部の開口部には気体供給装置としての気流ポンプ１０５が接続されている。第１の金属電極１０４は、円筒状であってもよい。
【００２９】
処理槽１０９内は液体１１０（水道水）で満たされている。例えば、処理槽１０９は、約２５０ミリリットル（約２５０ｃｍ3）の容積を有する。処理槽１０９の寸法は特に限定されない。例えば、処理槽１０９の寸法は、０．１リットル〜１０００リットルの容積を有するものであってよい。
【００３０】
気流ポンプ１０５により、第１の金属電極１０４の他方の端部の開口部１２５より処理槽１０９内に気体が供給されている。処理槽１０９の外部から供給される気体は、空気、Ｈｅ、Ａｒ、またはＯ2などである。気体自体は気体供給源（不図示）から供給されてもよいし、処理槽１０９が配置された雰囲気中の気体がそのまま供給されてもよい。
【００３１】
第２の金属電極１０２は円柱状であり、一端が処理槽１０９内の液体１１０に接触するように配置されている。
【００３２】
電源１０１は、第２の金属電極１０２と第１の金属電極１０４との間にパルス電圧または交流電圧を印加する。
【００３３】
循環ポンプ１０８は、液体１１０を循環している。液体１１０の循環速度は、処理水に求められる分解力と処理槽１０９の容積とに基づいて適切な値に設定され得る。循環ポンプ１０８により、液体１１０を均一に処理することができる。なお、循環ポンプ１０８が設けられていない場合でも、液体１１０の自然対流等により、液体１１０を均一に処理することができる。
【００３４】
処理槽１０９は吐出流路１１５に接続されている。処理槽１０９内で生成される処理水は、吐出流路１１５を介して外部へ吐出される。吐出流路１１５には吐出ポンプ１１６が設けられており、吐出ポンプ１１６に印加される電圧の有無により、液体の吐出が制御されている。
【００３５】
なお、処理液生成ユニット１００は、処理槽１０９に接続されている送液流路を備えてもよい。また、送液流路には、送液ポンプが設けられていてもよい。これにより、新たな液体を処理槽１０９内に供給することができる。
【００３６】
［電極構成］
図２は、第１の金属電極１０４の開口部１２５近傍を拡大して示す側断面図である。第１の金属電極１０４は金属からなる円筒状の電極である。その内径は０．４ｍｍであり、外径は０．６ｍｍである。また、第１の金属電極１０４の外周面には絶縁体１０３が配置されている。絶縁体１０３は、第１の金属電極１０４との間に隙間が形成されることなく配置されている。そのため、第１の金属電極１０４の外周面は液体１１０に直接接触しない。絶縁体１０３は、例えば、第１の金属電極１０４の外周面に、酸化チタンを直接プラズマ溶射することにより形成されてもよい。また、その厚さは０．１ｍｍであってもよい。酸化チタンは人体への影響が小さい。そのため、日常の生活において処理液を使用する場合には、絶縁体１０３として酸化チタンを用いることが望ましい。
【００３７】
上述した構成において、第１の金属電極１０４の開口部１２５から気体を供給し続けると、液体１１０中に気泡１０６が形成される。このとき、第１の金属電極１０４の開口部１２５近傍は、気泡１０６内の気体で覆われる。
【００３８】
図２に示すように、開口部１２５側の第１の金属電極１０４の端面は、絶縁体１０３で覆われていない。しかし、気流ポンプ１０５による気体の供給量を適切に設定することにより、第１の金属電極１０４の端面が気泡１０６内の気体で覆われた状態を維持することができる。
【００３９】
なお、前述したように、第１の金属電極１０４の外周面には酸化チタンからなる絶縁体１０３が配置されている。したがって、適切な量の気体を供給し続けた場合には、第１の金属電極１０４の表面が液体１１０に直接接触しない状態を維持することができる。
【００４０】
図３は、各実施の形態による他の電極構成を示す断面図である。
【００４１】
第１の金属電極１０４は、その一端側に、処理槽１０９内に配置される金属電極部１２１ａを有する。第１の金属電極１０４は、他端側に金属ネジ部１２２ａを有する。金属ネジ部１２２ａは保持ブロック１１２に固定され、電源１０１に接続される。また、金属電極部１２１ａとの間に空間１２４ａを形成するように、絶縁体１０３が設けられている。絶縁体１０３には、液体１１０中に気泡１０６を発生させる開口部１２５が設けられている。さらに、金属ネジ部１２２ａの外周にはネジ部１２６が設けられ、金属ネジ部１２２ａの内部には貫通孔１２３ａが設けられている。
【００４２】
第１の金属電極１０４において、金属電極部１２１ａと金属ネジ部１２２ａとは、異なるサイズであってもよく、異なる材料から形成されていてもよい。本実施の形態においては、一例として、金属電極部１２１ａは直径０．９５ｍｍであり、その材料にはタングステンを用いている。また、金属ネジ部１２２ａは直径３ｍｍであり、その材料には鉄を用いている。金属電極部１２１ａの直径は、プラズマが発生する直径であればよく、直径２ｍｍ以下であってもよい。また、金属電極部１２１ａの材料は、タングステンに限られない。金属電極部１２１ａの材料は、他の耐プラズマ性の金属材料を用いてもよい。また、銅、アルミニウム、鉄およびそれらの合金を用いてもよい。さらに、金属電極部１２１ａの表面の一部に、導電性物質を混合した酸化イットリウムの溶射を行ってもよい。導電性物質としては、例えばイットリウム金属を用いることができ、導電性物質を混合することによって、１〜３０Ωｃｍの導電性を付与することができる。この酸化イットリウムの溶射により、電極寿命が長くなるという効果が得られる。
【００４３】
一方、金属ネジ部１２２ａの直径は３ｍｍに限られない。金属ネジ部１２２ａの直径は、金属電極部１２１ａの直径よりも大きければよい。金属ネジ部１２２ａの材料は、加工のし易い金属材料であってもよく、例えば、一般的なネジに用いられている材料であってもよい。具体的には、金属ネジ部１２２ａの材料は、銅、亜鉛、アルミニウム、錫および真鍮などであってもよい。第１の金属電極１０４は、例えば、金属電極部１２１ａを金属ネジ部１２２ａに圧入することによって一体化させて形成することができる。このように、金属電極部１２１ａにプラズマ耐性の高い金属材料を用い、金属ネジ部１２２ａに加工し易い金属材料を用いてもよい。これにより、プラズマ耐性を有しつつ、製造コストが低く、特性が安定した金属電極を実現できる。
【００４４】
金属ネジ部１２２ａには、気流ポンプ１０５に通じる貫通孔１２３ａを設けられている。貫通孔１２３ａは空間１２４ａと繋がっており、気流ポンプ１０５からの気体１１４が貫通孔１２３ａを介して空間１２４ａに供給される。そして、この貫通孔１２３ａから供給された気体１１４によって、金属電極部１２１ａが覆われる。貫通孔１２３ａが１個の場合には、図３に示すように、金属電極部１２１ａの下側から気体１１４が供給されるように、金属ネジ部１２２ａの貫通孔１２３ａを下方に設けてもよい。これにより、金属電極部１２１ａが気体１１４で覆われ易くなる。さらに、貫通孔１２３ａの数を２個以上とすれば、貫通孔１２３ａでの圧損を抑制するのに有益である。貫通孔１２３ａの直径は、例えば０．３ｍｍである。
【００４５】
金属ネジ部１２２ａの外周には、ネジ部１２６が設けられていてもよい。例えば、金属ネジ部１２２ａの外周のネジ部１２６が雄ネジであってもよい。その場合、保持ブロック１１２に雌ネジのネジ部１２７を設けることで、ネジ部１２６と、ねじ部１２７とを螺合して、第１の金属電極１０４を保持ブロック１１２に固定することができる。また、金属ネジ部１２２ａを回転させることで、絶縁体１０３に設けられた開口部１２５に対する金属電極部１２１ａの端面の位置を正確に調整することができる。さらに、第１の金属電極１０４と電源１０１との接続および固定もネジ部１２６、１２７で螺合して固定できる。これにより、接触抵抗が安定化し、特性を安定化させることができる。また、第１の金属電極１０４と気流ポンプ１０５との接続も確実にできる。
【００４６】
金属電極部１２１ａの周囲には、例えば内径１ｍｍの絶縁体１０３が配置されている。金属電極部１２１ａと絶縁体１０３との間には空間１２４ａが形成されている。空間１２４ａには、貫通孔１２３ａを介して、気流ポンプ１０５から気体１１４が供給され続ける。金属電極部１２１ａは、この気体１１４によって覆われる。したがって、金属電極部１２１ａは、外周が露出しているにもかかわらず、処理槽１０９内の液体１１０と直接接触しない。また、絶縁体１０３には、開口部１２５が設けられている。気体１１４は、開口部１２５を介して処理槽１０９内の液体１１０中に放出される。放出された気体１１４は、液体１１０中に気泡１０６を発生させる。気泡１０６の大きさは、開口部１２５に依存する。絶縁体１０３の材料は、アルミナセラミックに限らず、例えばマグネシア、石英、酸化イットリウムを用いてもよい。
【００４７】
図３に示すように、絶縁体１０３の開口部１２５は、絶縁体１０３の端面に設けられている。しかし、開口部１２５は、絶縁体１０３の側面に設けられていてもよい。また、開口部１２５は、絶縁体１０３に複数設けてもよい。開口部１２５の直径は、例えば、１ｍｍである。
【００４８】
第２の金属電極１０２の材料には、特に制限はない。導電性の金属材料を広く用いることができる。例えば、銅、アルミニウムおよび鉄などを用いることができる。
【００４９】
上述した構成によれば、空間１２４ａに、気体１１４を供給し続けることができる。これにより、液体１１０中に気泡１０６が形成される。気泡１０６は、その中の気体が絶縁体１０３の開口部１２５を覆う寸法の柱状の気泡となる。このように、開口部１２５は、液体１１０中に気泡１０６を発生させる機能を有する。また、気流ポンプ１０５による気体の供給量を適切に設定することにより、金属電極部１２１ａが気体１１４で覆われた状態を維持することができる。
【００５０】
なお、本願明細書において、「金属電極部（または金属電極部の表面）が液体（処理水）に直接接触しない」とは、金属電極部の表面が、反応槽内の大きな塊としての液体と接触しないことをいう。したがって、例えば、金属電極部の表面が液体で濡らされている状態で、気泡を発生させたときには、金属電極部の表面が液体に濡れたまま（即ち、厳密には金属電極部の表面が液体と接触した状態で）、その表面を気泡内の気体が覆う状態が生じることがある。その状態も「金属電極部が液体に直接接触しない」状態に含まれるものとする。
【００５１】
〔基本動作〕
次に、処理液生成ユニット１００の基本動作を説明する。
【００５２】
まず、処理水を生成するために、処理槽１０９内に水道水（液体）１１０を供給しておく。次に、気流ポンプ１０５により、第１の金属電極１０４の処理槽１０９内に位置する一端の開口部１２５から、水道水１１０中に気体を供給する。気体の流量は、例えば、０．５リットル／ｍｉｎ〜２．０リットル／ｍｉｎである。水道水１１０中には、開口部１２５をその内部の気体で覆う柱状の気泡１０６が形成される。気泡１０６は、開口部１２５から一定距離（図示した形態では２０ｍｍ以上）にわたって途切れることのない、単一の大きな気泡となる。すなわち、気体の供給により、開口部１２５の周辺は気泡１０６内に位置し、気泡１０６内の気体で覆われた状態になる。液体中において、その気泡１０６を規定する気液界面は「閉じて」いない。気泡１０６は、開口部１２５付近で、絶縁体１０３と接している。気泡１０６を発生させることにより、気泡１０６と絶縁体１０３とによって、第１の金属電極１０４の表面は水道水１１０から隔離され得る。すなわち、気泡１０６が形成されているときには、例えば、第１の金属電極１０４が図２の形態の場合には、第１の金属電極１０４の内側表面（内周面）は、供給される気体によって覆われ、水道水１１０に直接接触していない。また、第１の金属電極１０４が図３の形態の場合でも、第１の金属電極１０４の外側表面（外周面）は、供給される気体によって覆われ、水道水１１０に直接接触していない。
【００５３】
第１の金属電極１０４と第２の金属電極１０２との間に電圧が印加されている期間において、開口部１２５の周辺は、連続的に気泡１０６内に位置している。すなわち、開口部１２５の周辺は、気泡１０６内の気体で連続的に覆われている。もっとも、気体の供給量（流量）が少ない場合には、気体を連続的に供給しても、開口部１２５の周辺が気泡１０６内に位置せずに、第１の金属電極１０４が水道水１１０と直接接触することがあり得る。そのような接触の有無は、高速度カメラを用いて撮影することにより確認できる。例えば、気泡を供給している期間において、第１の金属電極１０４付近を、０．１ｍｓ〜０．５ｍｓごとに撮影することにより確認できる。
【００５４】
さらに、気体を１〜３０秒間連続的に供給しながら、高感度カメラで写真を撮影して第１の金属電極１０４付近を観察してもよい。そして、下記の式に従って電極被覆率を求めることにより、第１の金属電極１０４と液体との接触の頻度を知ることができる。第１の金属電極の導電体の露出表面が気泡内に位置しているかどうかは、写真において目視で判断してもよい。本開示では、この電極被覆率が９０％以上になるように気体を供給することが望ましい。さらにはその電極被覆率が９４％以上となるように気体を供給することがより望ましい。
電極被覆率（％）＝［（第１の金属電極の導電体の露出表面が気泡内に位置している画像（写真）の数）／撮影した画像（写真）の全数］×１００
【００５５】
第１の金属電極１０４が気泡１０６で覆われ、水道水１１０に直接接触しない状態に達した後、第１の金属電極１０４と第２の金属電極１０２との間に電圧を印加する。具体的には、第２の金属電極１０２を接地した状態で、第１の金属電極１０４にパルス電圧を印加する。例えば、ピーク電圧が４ｋＶで、パルス幅が１μｓ、周波数が３０ｋＨｚのパルス電圧を印加することができる。
【００５６】
また、供給電力は、例えば、２００Ｗである。第１の金属電極１０４と第２の金属電極１０２との間に電圧を印加することにより、第１の金属電極１０４の近傍にはプラズマ１０７が生成される。プラズマ１０７は気泡１０６の全体に広がる。特に第１の金属電極１０４の近傍で高濃度のプラズマ１０７が形成される。なお、第１の金属電極１０４内部（筒状の第１の金属電極１０４の内周部）においてもプラズマ１０７が生成されており、先端のみならず電極全体が有効活用されていることが分っている。
【００５７】
第１の金属電極１０４と第２の金属電極１０２との間の距離は特に限定されない。例えば特許文献１に開示されているように、電極間の距離を１〜５０ｍｍに規定しなくてもよい。本開示による電極構成によれば、例えば、５０ｍｍより離れていてもプラズマ１０７を生成できる。
【００５８】
さらに、第１の金属電極１０４と第２の金属電極１０２とを対向させなくてもよい。処理槽１０９内において、その少なくとも一部が液体１１０と接触していれば、第２の金属電極１０２を配置する位置に制約はない。これは、第２の金属電極１０２が液体１１０と接触していることにより、液体全体が電極として機能するためである。第１の金属電極１０４側から見て、気泡１０６に接する液体１１０の表面全体が電極として機能していると考えられる。
【００５９】
また、パルス電圧の周波数には特に制約はない。例えば１Ｈｚ〜３０ｋＨｚのパルス電圧の印加により、プラズマ１０７を十分に生成できる。一方、電圧については電源の能力だけで決まらず、負荷のインピーダンスとの兼ね合いによって決まる。また、パルス電圧を印加する際に正のパルス電圧と負のパルス電圧とを交互に、いわゆるバイポーラーパルス電圧を印加すれば電極の寿命が長くなるという利点もある。処理液生成ユニット１００では、例えば、負荷のない状態で６ｋＶの電圧を出力できる能力のある電源を用いている。そして、上述したように、電極を含めた負荷を接続した状態において、実際に４ｋＶの電圧を印加することができる。このように、電圧のロスが少ない状態でプラズマ１０７を形成できる。
【００６０】
なお、第１の金属電極１０４の内径を０．４ｍｍ、外径を０．６ｍｍとしたが、これに限定されない。例えば、内径を０．０７〜２．０ｍｍ、外径を０．１〜３．０ｍｍとしてもプラズマ１０７を形成することができる。
【００６１】
処理液生成ユニット１００では、第１の金属電極１０４の処理槽１０９内に位置する部分の長さは、およそ１０ｍｍである。しかし、これに限定されず、例えば、処理槽１０９内に位置する第１の金属電極１０４の長さは、０．１〜２５ｍｍであってもよい。処理槽１０９内に位置する第１の金属電極１０４の部分の長さが小さいと、開口部１２５近傍に形成される気泡１０６が、処理槽１０９の壁に向かう方向に広がることができない。気泡１０６が壁に衝突するからである。そのため、気−液界面の面積が小さくなって、プラズマ１０７の生成量が少なくなる傾向にある。しかし、プラズマ１０７は、第１の金属電極１０４が処理槽１０９内に位置する限りにおいて生成される。処理液生成ユニット１００においては、電極の大きさに対する裕度も広くなっている。
【００６２】
［基本効果（ＯＨラジカル発生）］
図４は、分光器を用いて、プラズマの発光特性を測定した結果を示すグラフである。図４において、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は発光強度（ａ．ｕ．）を示している。測定には水道水から生成した処理水１１０を用いた。測定時の水温は、２６．５℃であり、導電率は、２０．３ｍＳ／ｍであった。
【００６３】
図４に示されるように、水の分解によって生じるＯＨラジカルに起因する発光が確認される。さらに、Ｎ2、Ｎ、Ｈ、およびＯの発光も確認される。Ｎ2およびＮの発光は、気体として空気を水道水１１０中に供給したからである。このように、処理液生成ユニット１００によって生成されるプラズマは、水中で生成されるプラズマの特徴と、大気中で生成されるプラズマの特徴とを併せ持つ。
【００６４】
［基本特性（酸化力）］
（初期酸化力）
図５は、処理液生成ユニット１００における処理時間と、プラズマ処理した直後の処理水が有する酸化力（初期酸化力）との関係を示したグラフである。図５において、横軸は処理時間を示し、縦軸は吸光度変化率を示している。処理時間は、未処理の液体に対し、プラズマ処理を開始してから終了するまでの時間を示している。
【００６５】
プラズマ処理により得られた処理水は、プラズマ処理してからの時間の経過とともに酸化力が変化する。なお、本明細書において「初期酸化力」とは、プラズマ処理を終了した時点から比較的短時間後の処理水の酸化力を意味する。具体的には、プラズマ処理を終了した時点から３０秒乃至６０秒後における酸化力を意味する。
【００６６】
処理水の酸化力を測定するために、インディゴカーミン水溶液を用いた。インディゴカーミン水溶液は、水溶性の有機物であり、汚濁水処理のモデルとして、広く用いられている。
【００６７】
上述したとおり、処理槽１０９内で水道水中にＯＨラジカル（活性種）が生成される。これにより、処理水が得られる。この処理水を、インディゴカーミン水溶液に作用させる。処理水中のＯＨラジカルは、インディゴカーミン水溶液に作用し、分子内の結合を切る。これにより、インディゴカーミン分子が分解される。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である。これは、オゾン、過酸化水素およ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。
【００６８】
インディゴカーミン分子の分解の程度は、水溶液の吸光度により評価できる。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、完全に分解すると（黄みがかった）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であるからである。また、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。
【００６９】
このように、インディゴカーミン分子の分解の程度を酸化力の指標と捉えることができる。そこで、紫外可視光分光光度計を用いて６１０ｎｍの波長の光の吸光度を測定することにより酸化力を評価した。なお、６０８．２ｎｍの波長の光の吸光度を測定してもよい。本明細書において「酸化力」とは、インディゴカーミン水溶液の吸光度が、処理水によりどれだけ変化するかを意味する。すなわち、（処理水を混合する前後でのインディゴカーミン水溶液の吸光度の変化量／処理水を混合する前のインディゴカーミン水溶液の吸光度）で表される吸光度変化率で示される。
【００７０】
具体的には、１０００ｐｐｍのインディゴカーミン水溶液２０μＬと処理水１．９８ｍＬとを準備した。それらを混合して撹拌した。混合後３０秒が経過した後、紫外可視光分光光度計を用いて、６１０ｎｍの波長の光の吸光度を測定した。このようにして得られた結果を図５に示している。
【００７１】
処理水により脱色反応が起こるため、吸光度変化率は負の値となる。吸光度変化率の絶対値が大きいほど、酸化力が高いことを意味している。
【００７２】
図５に示すとおり、処理時間が長くなると、吸光度変化率の絶対値が急激に大きくなっている。すなわち、処理水の初期酸化力が急激に高くなっていることを意味している。さらに処理時間が長くなると、初期酸化力はピークを迎え、その後、除々に初期酸化力は低下していく。具体的には、処理時間３０分において初期酸化力が最大となり，処理時間６０分以上では、初期酸化力はほぼ一定となっている。
【００７３】
なお、それぞれの処理時間において、処理水中での支配的な活性種の種類は異なると考えられる。
【００７４】
（持続酸化力）
図６は、処理水の酸化力が、放置時間によってどのように変化するかを示している。なお、酸化力の評価は、初期酸化力の評価と同様の方法を用いた。すなわち、インディゴカーミン水溶液の吸光度が、処理水によりどれだけ変化するか、すなわち、上記した吸光度変化率で評価した。
【００７５】
また、本明細書において「持続酸化力」とは、プラズマ処理を終了した時点から長時間放置された後の処理水の酸化力を意味する。すなわち、長時間放置された処理水に残存する酸化力を意味する。ここで、長時間とは、例えば１２０分である。
【００７６】
図６に示す結果は、以下のようにして測定した。まず、プラズマ処理時間が互いに異なる処理水を準備した。具体的には、プラズマ処理時間が１０分、３０分、１７８分と互いに異なる３種類の処理水を用意した。そして、各処理水について、プラズマ処理を終了した時点から、４０分、８０分、１２０分の各時点で処理液を採取した。そして、処理液を採取した直後に、インディゴカーミン水溶液２０μＬに採取した処理液１．９８ｍｌを混合させて、３０秒後の吸光度の変化率を測定した。
【００７７】
図６に示すとおり、プラズマ処理時間が短い処理水は、長時間放置することにより酸化力が低くなる。特に、処理時間が３０分の処理水は、初期酸化力は高いが、長時間放置することにより酸化力が大きく低下する。一方、プラズマ処理時間が長い処理水は、初期酸化力はプラズマ処理時間が３０分の処理水に劣るが、長時間放置しても酸化力の低下が小さい。この結果が示すように、プラズマ処理時間を調整することにより、初期酸化力に優れた処理水と、持続酸化力に優れた処理水とを選択的に生成することが可能となる。
【００７８】
（実施の形態１）
図７を参照しながら、本実施の形態による処理液生成装置１０Ａを説明する。
【００７９】
図７は、本実施の形態による処理液生成装置１０Ａの全体構成図である。処理液生成装置１０Ａは、第１の処理液生成ユニット１００Ａと、第２の処理液生成ユニット１００Ｂと、制御部２００とを備えている。第１の処理液生成ユニット１００Ａおよび第２の処理液生成ユニット１００Ｂは、上述した処理液生成ユニット１００と同じ構造を有している。
【００８０】
第１の処理液生成ユニット１００Ａには、吐出流路１１５Ａが接続されている。また吐出流路１１５Ａの途中には吐出ポンプ１１６Ａが接続されている。第２の処理液生成ユニット１００Ｂには、吐出流路１１５Ｂが接続されている。また吐出流路１１５Ｂの途中には吐出ポンプ１１６Ｂが接続されている。また、吐出流路１１５Ａと吐出流路１１５Ｂとは、吐出流路１１７に接続されている。
【００８１】
第１の処理液生成ユニット１００Ａは、第１の時間の間においてプラズマを生成させて第１の処理水を生成する。第１の時間は、処理液生成ユニット１００において説明した図５のグラフに基づいて設定される。先に説明したように、吸光度変化率は、比較的短い処理時間において極小値をとる。第１の時間は、この極小値をとる処理時間とほぼ同一の時間に設定することが望ましい。例えば、第１の時間は、この極小値をとる処理時間を中心に、前後２０％の範囲に設定することが望ましい。具体的には、例えば、図５のような特性をとる場合には、第１の時間として２４〜３６分程度に設定することが望ましい。第１の時間をこのように設定することにより、第１の処理液生成ユニット１００Ａにおいて、高い初期酸化力を有した第１の処理水を得ることができる。なお、第１の時間は、グラフの曲線が下に凸となる時間の範囲であって、吸光度変化率が飽和したときの値よりも小さい値を示す時間に設定してもよい。例えば、図５のような特性の場合には、吸光度変化率は十分長い処理時間において約−５％で飽和している。したがって、第１の時間は、吸光度変化率がこの値よりも小さい値を示す時間の範囲である、例えば１０〜５０分に設定してもよい。
【００８２】
第２の処理液生成ユニット１００Ｂは、第１の時間よりも長い第２の時間の間において第２の処理水を生成する。第２の時間も、上記した図５のグラフに基づいて設定される。先に説明したように、吸光度変化率は、十分長い処理時間において飽和する。第２の時間は、吸光度変化率が実質的に飽和してほぼ一定の値を示す時間に設定される。例えば、第２の時間は、吸光度変化率が前記飽和した値の±１０％の範囲内となる時間に設定される。例えば、図５のような特性を示す場合には、第２の時間を６０〜１００分に設定することができる。上述したとおり、吸光度変化率が飽和するまで十分な時間プラズマ処理することにより、持続酸化力が高い処理水を得ることができる。したがって、第２の時間をこのように設定することにより、第２の処理液生成ユニット１００Ｂにおいて、高い持続酸化力を有した第２の処理水を得ることができる。
【００８３】
制御部２００は、処理液生成装置１０Ａ全体を制御する。制御部２００は、第１の処理液生成ユニット１００Ａおよび第２の処理液生成ユニット１００Ｂでの処理水を生成する時間をそれぞれ制御する。具体的には、制御部２００は、第１の時間の間において第１の処理液を生成させるように、第１の処理液生成ユニット１００Ａを制御する。また、制御部２００は、第２の時間の間において第２の処理液を生成させるように、第２の処理液生成ユニット１００Ｂを制御する。その結果、第１の処理液生成ユニット１００Ａは、第１の処理水を生成する。また、第２の処理液生成ユニット１００Ｂは、第２の処理水を生成する。そして、第１の処理水の初期酸化力は、第２の処理水の初期酸化力よりも高くなり、第２の処理水の持続酸化力は、第１の処理水の持続酸化力よりも高くなる。
【００８４】
また、制御部２００は、各処理液生成ユニットの第１の金属電極１０４と第２の金属電極１０２との間に電圧を印加するタイミングを異ならせる。例えば、制御部２００は、第１の処理液生成ユニット１００Ａおよび第２の処理液生成ユニット１００Ｂが、処理水の生成を同時に終了するように制御してもよい。その場合には、まず第２の処理液生成ユニット１００Ｂを先に稼動させる。そして、第２の処理液生成ユニット１００Ｂが稼動を開始してから６０分が経過した後、第１の処理液生成ユニット１００Ａを稼動させる。そして、第１の処理液生成ユニット装置１００Ａが稼動を介してからさらに３０分が経過した後、第１の処理液生成ユニット１００Ａおよび第２の処理液生成ユニット１００Ｂを同時に停止させる。これにより、第１の処理水および第２の処理水を同じタイミングで生成することができる。なお、他の例として、処理水の生成を開始する時間を同時にしてもよい。その場合、第１の処理水が先に生成されることになる。
【００８５】
第１の処理液生成ユニット１００Ａにより生成された処理水は、吐出ポンプ１１６Ａにより、吐出流路１１５Ａ、吐出流路１１７を通じて外部に噴射される。また、第２の処理液生成ユニット１００Ｂにより生成された処理水は、吐出ポンプ１１６Ｂにより、吐出流路１１５Ｂ、吐出流路１１７を通じて外部に噴射される。噴射された処理水は処理対象物に接触させる。処理対象物は、菌などの有害物質を含んだ液体でもよいし、菌の堆積物そのものでもよい。
【００８６】
以下、吐出ポンプ１１６Ａ、１１６Ｂの制御の例を説明する。
【００８７】
制御部２００は、第１および第２の処理水を混合した混合水を吐出流路１１７から吐出させるように吐出ポンプ１１６Ａ、１１６Ｂを制御してもよい。これにより、高い初期酸化力と、高い持続酸化力とを有した混合水を得ることができる。
【００８８】
または、制御部２００は、第１の処理水を吐出流路１１７から吐出させた後、第２の処理水を吐出流路１１７から吐出させるように吐出ポンプ１１６Ａ、１１６Ｂを制御してもよい。これにより、高い初期酸化力を有した処理水と、高い持続酸化力を有した処理水とを、順番に対象物に作用させることができる。
【００８９】
なお、吐出流路１１７を省略することも可能である。その場合には、第１の処理水は吐出流路１１５Ａから排出され、第２の処理水は吐出流路１１５Ｂから排出される。
【００９０】
また、吐出ポンプ１１６Ａ、１１６Ｂを設ける代わりに、吐出流路１１７に吐出ポンプを設け、吐出流路１１５Ａ、１１５Ｂに開閉弁を設けてもよい。これにより、単一の吐出ポンプで同様の動作を行うことができる。
【００９１】
上述したような制御部２００の動作を、処理液生成方法としても規定することができる。
【００９２】
図８は、本実施の形態による処理液生成方法のフローの一例を示している。
【００９３】
まず、処理液生成ユニット１００Ａおよび処理液生成ユニット１００Ｂ内のそれぞれの処理槽１０９内に水道水を入れる。
【００９４】
次に、第２の時間の間において、処理液生成ユニット１００Ｂの処理槽１０９内の水道水中に気泡を形成し、気泡内にプラズマを生成して、第２の処理液を生成する。また、第２の時間よりも短い第１の時間の間において、処理液生成ユニット１００Ａの処理槽１０９内の水道水に気泡を形成し、気泡内にプラズマを生成して、第１の処理液を生成する。処理水の生成を終了するタイミングを両者において同じにしてもよい。あるいは、処理水の生成を開始するタイミングを両者において同じにしてもよい。次に、第１の処理液と、第２の処理液とを混合して混合液を生成し、混合液を吐出流路から排出し、対象物に接触させてもよい。または、第１の処理液を排出して対象物に接触させた後、第２の処理液を排出して対象物に接触させてもよい。
【００９５】
本実施の形態によれば、高い酸化力を有した処理水を対象物に長期的に作用させることができる。また、処理水の酸化力により、例えば、ニオイ成分、菌、人体に有害な成分が分解される。このようにして、脱臭、除菌、殺菌の効果が得られる。
【００９６】
なお、本実施の形態において、第１のプラズマ発生装置は、第１の処理液生成ユニット１００Ａに含まれるプラズマ発生装置１２０によって例示される。第２のプラズマ発生装置は、第２の処理液生成ユニット１００Ｂに含まれるプラズマ発生装置１２０によって例示される。第１の槽は、第１の処理液生成ユニット１００Ａに含まれる第１の処理槽１０９によって例示される。第２の槽は、第２の処理液生成ユニット１００Ｂに含まれる第２の処理槽１０９によって例示される。吐出流路は、吐出流路１１５Ａ、１１５Ｂ、１１７によって例示される。少なくとも１つの吐出ポンプは、吐出ポンプ１１６Ａ、１１６Ｂによって例示される。
【００９７】
（実施の形態１の変形例）
実施の形態１では２つの処理液生成ユニットを用いている。しかし、１つの処理液生成ユニットを用いて処理液生成装置を構成することもできる。図９を参照しながら、本実施の形態の変形例による処理液生成装置１０Ｂを説明する。なお、実施の形態１と共通する構成については説明を省略する。
【００９８】
図９は、本実施の形態の変形例による処理液生成装置１０Ｂの全体構成図である。処理液生成装置１０Ｂは、処理液生成ユニット１００Ｃと、貯水槽３１０と、制御部２００とを備えている。処理液生成ユニット１００Ｃは、上述した処理液生成ユニット１００と同じ構造を有している。貯水槽３１０は、処理液生成ユニット１００Ｃの処理槽１０９と、接続流路１１８により接続されている。また、接続ポンプ１１９が、接続流路１１８の途中に接続されている。接続ポンプ１１９により、処理液生成ユニット１００Ｃの処理槽１０９の中の処理水が、貯水槽３１０に送られる。
【００９９】
処理液生成ユニット１００Ｃには、吐出流路１１５Ｃが接続されている。また吐出流路１１５Ｃの途中には吐出ポンプ１１６Ｃが接続されている。貯水槽３１０には、吐出流路１１５Ｄが接続されている。また吐出流路１１５Ｄの途中には吐出ポンプ１１６Ｄが接続されている。また、吐出流路１１５Ｃと吐出流路１１５Ｄとは、吐出流路１１７に接続されている。
【０１００】
制御部２００は、処理液生成装置１０Ｂ全体を制御する。具体的には、制御部２００は、処理液生成ユニット１００Ｃを制御して処理水を生成させる。また、制御部２００は、接続ポンプ１１９を制御して、処理液生成ユニット１００Ｃの処理槽１０９の中の処理水を貯水槽３１０に移す。さらに、制御部２００は、吐出ポンプ１１６Ｃ、吐出ポンプ１１６Ｄを制御して、生成した処理水を外部に排出させる。
【０１０１】
次に、処理液生成装置１０Ｂの動作を説明する。なお、第１の時間、第２の時間は、実施の形態１で説明したものと同じである。
【０１０２】
まず、処理液生成ユニット１００Ｃの処理槽１０９に水道水を入れる。そして、第２の時間の間において、処理液生成ユニット１００Ｃの処理槽１０９内の水道水中にプラズマを発生させて第２の処理水を生成させる。そして、接続ポンプ１１９を作動させて、処理槽１０９内に生成された処理水を貯水槽３１０に移す。これにより、貯水槽３１０内に第２の処理水が蓄えられる。一方、処理槽１０９は空の状態になる。
【０１０３】
次に、処理液生成ユニット１００Ｃの処理槽１０９に、新たに水道水を入れる。そして、第１の時間の間において、処理液生成ユニット１００Ｃの処理槽１０９内の水道水中にプラズマを発生させて第１の処理液を生成する。これにより、処理槽１０９には第１の処理水が蓄積され、貯水槽３１０には第２の処理液が蓄積された状態となる。後の処理は、実施の形態１と同じである。すなわち、第１の処理液と、第２の処理液とを混合して混合液を生成し、混合液を吐出流路１１７から排出し、対象物に接触させてもよい。または、第１の処理液を排出して対象物に接触させた後、第２の処理液を排出して対象物に接触させてもよい。
【０１０４】
実施の形態１の変形例によれば、初期酸化力に優れた処理水と、持続酸化力に優れた処理水とを、単一の処理液生成ユニットで生成することができる。
【０１０５】
なお、本実施の形態の変形例において、プラズマ発生装置は、処理液生成ユニット１００Ｃに含まれるプラズマ発生装置１２０によって例示される。第１の槽は、処理液生成ユニット１００Ｃに含まれる処理槽１０９によって例示される。第２の槽は、貯水槽３１０によって例示される。吐出流路は、吐出流路１１５Ｃ、１１５Ｄ、１１７によって例示される。少なくとも１つの吐出ポンプは、吐出ポンプ１１６Ｃ、１１６Ｄによって例示される。
【０１０６】
（実施の形態２）
図１０を参照しながら、本実施の形態による処理液生成装置１０Ｃを説明する。
【０１０７】
図１０は、本実施の形態による処理液生成装置１０Ｃの全体構成図である。処理液生成装置１０Ｃは、処理液生成ユニット１００と、制御部２００と、送液ポンプ１４０と、送液流路１４１とを備えている。
【０１０８】
送液流路１４１は、送液ポンプ１４０を介して処理液生成ユニット１００内の処理槽１０９に接続されている。送液ポンプ１４０によって、送液流路１４１から新たな水道水が処理槽１０９内に供給される。
【０１０９】
以下、制御部２００の動作を主として説明する。
【０１１０】
制御部２００は、処理液生成装置１０Ｃ全体を制御する。制御部２００は、パルス電源１０１を制御し、あらかじめ規定された条件で給水と処理とを制御している。具体的には、制御部２００は、処理液生成ユニット１００のプラズマ発生装置１２０にプラズマを生成させた後、送液流路１４１から新たな水道水を処理槽１０９内に規定の量だけ供給するように送液ポンプ１４０を制御する。また、制御部２００は、新たな水道水が混合した処理槽１０９内の処理水中にプラズマを再度生成するようにプラズマ発生装置１２０を制御する。
【０１１１】
制御部２００は、新たな水道水を処理槽１０９内に供給するように送液ポンプ１４０を制御する前に、処理槽１０９内の処理水の一部を吐出流路１１５から吐出させるように吐出ポンプ１１６を制御する。このとき、処理槽１０９内の少なくとも少量の処理水に、新しい水道水が混合される。または制御部２００は、新たな水道水を処理槽１０９内に供給するように送液ポンプ１４０を制御しながら、処理槽１０９内の液体の一部を吐出流路１１５から吐出させるように吐出ポンプ１１６を制御してもよい。
【０１１２】
制御部２００は、新たな水道水を処理槽１０９内に供給するように送液ポンプ１４０を制御する前に、プラズマ発生装置１２０にプラズマの生成を停止させてもよい。
【０１１３】
上述したような制御部２００の動作を、処理液生成方法としても規定することができる。図１１は、本実施の形態による処理液生成方法のフローの一例を示している。
【０１１４】
まず、処理槽１０９内に水道水を導入する。
【０１１５】
次に、処理槽１０９内の水道水中に気泡を形成し、気泡内にプラズマを生成する。
【０１１６】
そして、処理槽１０９内の処理水の一部を排出し、対象物に接触させる。
【０１１７】
次に、新たな水道水を処理槽１０９内に導入し、新たな水道水が混合した処理槽１０９内の混合水中に気泡を形成し、気泡内にプラズマを生成する。
【０１１８】
以下、処理水の一部を排出し対象物に接触させる工程、新たな水道水を導入する工程、混合水中に気泡を形成し気泡内にプラズマを生成する工程をこの順に繰り返す。
【０１１９】
処理槽１０９内に新たな水道水を供給する前、または処理槽１０９内から処理水を排出する前に、プラズマの生成を停止するようにしてもよい。
【０１２０】
図１２を参照しながら、処理液生成装置１０Ｃにおいて生成される処理水の特性を説明する。
【０１２１】
図１２は、処理液生成装置１０Ｃの累積の処理時間と初期酸化力との関係を示すグラフである。図１２の横軸は累積の処理時間を示し、縦軸は吸光度変化率を示している。
【０１２２】
図１２には、図５と同様に、処理水をインディゴカーミン水溶液に作用させたときのインディゴカーミン水溶液の脱色変化を評価して得られた結果を示している。具体的には、１０００ｐｐｍのインディゴカーミン水溶液２０μＬと処理水１．９８ｍＬとを準備した。それらを混合して撹拌した。その後３０秒が経過した後で、紫外可視光分光光度計を用いて、６１０ｎｍの波長の光の吸光度（初期酸化力）を測定した。
【０１２３】
まず、前半の処理では、３００ｍＬの水道水を、３０Ｗの入力のパルス電源１０１を用いて、６０分処理して処理水を生成した。そして、一旦、プラズマ発生装置１２０の稼働を停止させた。その後、後半の処理では、１／２容量の処理水を処理槽１０９から排出し、代わりに新しい水道水を同量追加して、プラズマ発生装置１２０を再度稼働させて、混合水中にプラズマを生成した。所定の時間ごとに、採取した処理水の酸化力を上述した方法により評価した。なお、前半の処理により得られたデータを丸印でプロットし、後半の処理により得られたデータを四角でプロットしている。
【０１２４】
図１２に示すとおり、図５と同様に、処理の初期には急速に初期酸化力が向上し、やがて第１のピークを迎え、初期酸化力が除々に低下する傾向が確認できた。処理水を入れ替えた後は、初期酸化力は著しく低下した。その後は、再度、急速に初期酸化力は向上し、やがて第２のピークを迎え、初期酸化力は除々に低下した。最終的に初期酸化力はほぼ一定になる傾向が確認できた。
【０１２５】
入れ替える処理水の量を適切に調整することにより、図１２における第１および第２のピークが出現する位置およびその大きさを調整できる。その結果、初期酸化力のピークが連続した特性を有する処理水が得られる。処理時間が多少変化しても、高い初期酸化力を有する処理水を生成できる処理液生成装置を実現できる。
【０１２６】
また、第２のピークに向かうカーブの傾きは、第１のピークに向かうカーブの傾きに比べ、急峻である。これは、高い初期酸化力を有する処理水を高速に生成できることを意味している。処理後の処理水を処理槽１０９内に一部残し、新しい水道水を追加することにより、処理槽１０９内を完全に空にし、新しい水道水を処理槽１０９内に準備して再度プラズマ生成装置１２０を稼働させる場合に比べて、初期酸化力がピークに達する時間を著しく短縮できる。
【０１２７】
本実施の形態によれば、処理水を生成する時間、すなわちプラズマ処理する時間を著しく短縮することができる。
【０１２８】
（実施の形態３）
本実施の形態による処理液生成装置１０Ｄを説明する。
【０１２９】
処理液生成装置１０Ｄは、図１０に示す実施の形態２による処理液生成装置１０Ｃの構成と実質的に同じである。よって、図１０を参照しながら説明する。処理液生成装置１０Ｄは、処理液生成ユニット１００と、制御部２００と、送液ポンプ１４０と、送液流路１４１とを備えている。以下、制御部２００の動作を主として説明する。
【０１３０】
処理液生成装置１０Ｄは、処理水を生成するときに、処理槽１０９内で生成した処理水を排出しない点で、実施の形態２による処理液生成装置１０Ｃとは異なる。処理液生成装置１０Ｄでは、処理槽１０９に少量の水道水を導入し、プラズマ発生装置１２０を稼働させる。その後、処理水の排出は行わずに、少量の新しい水道水を再度導入し、プラズマ発生装置１２０を稼働させる。この処理が所定の回数だけ繰り返し実行される。
【０１３１】
制御部２００は、処理液生成装置１０Ｄ全体を制御する。制御部２００は、パルス電源１０１を制御し、あらかじめ規定された条件で給水と処理とを制御している。具体的には、制御部２００は、プラズマ発生装置１２０にプラズマを生成させた後、送液流路１４１から新たな水道水を処理槽１０９内に規定の量だけ供給するように送液ポンプ１４０を制御する。その結果、処理槽１０９内の液体の量は増加する。また、制御部２００は、新たな水道水が混合した処理槽１０９内の処理水中でプラズマを再度生成するようにプラズマ発生装置１２０を制御する。
【０１３２】
制御部２００は、新たな水道水を処理槽１０９内に供給するように送液ポンプ１４０を制御する前に、プラズマ発生装置１２０にプラズマの生成を停止させてもよい。
【０１３３】
上述したような制御部２００の動作を、処理液生成方法としても規定することができる。
【０１３４】
図１３は、本実施の形態による処理液生成方法のフローの一例を示している。
【０１３５】
まず、処理槽１０９内に水道水を導入する。
【０１３６】
次に、処理槽１０９内の水道水中に気泡を形成し、気泡内にプラズマを生成する。
【０１３７】
処理槽１０９内に新たな水道水を供給し、新たな水道水が混合した処理槽１０９内の混合水中に気泡を形成し、気泡内にプラズマを生成する。この処理を所定の回数だけ繰り返し実行する。
【０１３８】
処理槽１０９内に新たな水道水を供給する前に、プラズマの生成を停止するようにしてもよい。
【０１３９】
最後に、生成した処理水を吐出流路１１５から排出する。
【０１４０】
図１４を参照しながら、処理液生成装置１０Ｄにおいて生成される処理水の特性を説明する。
【０１４１】
図１４は、処理液生成装置１０Ｄの累積の処理時間と初期酸化力との関係を示すグラフである。図１４の横軸は累積の処理時間を示し、縦軸は吸光度変化率を示している。
【０１４２】
処理槽１０９内に６０ｍＬの水道水を導入して処理水を生成し、この一連の処理を２度繰り返すことより、１２０ｍＬの処理水を生成した。図１４には、図５と同様に、処理水をインディゴカーミン水溶液に作用させたときのインディゴカーミン水溶液の脱色変化を評価して得られた結果を示している。
【０１４３】
プラズマ発生装置１２０を利用したプラズマ処理において数１００ｍＬの水道水を処理した場合、処理開始から初期酸化力のピーク値の発現までの時間は、その処理量に比例する事が実験的に確認できている。これによると、例えば、６０ｍＬの水道水の場合、プラズマ発生装置１２０を稼働させてから６分後に初期酸化力のピーク値が得られると考えられる。しかし、図１４に示した実験結果より、６０ｍＬの処理水では５分でピーク値が得られた。つまり、少量の水道水の処理で、初期酸化力のピーク値の発現時間が短縮される傾向が確認できた。従って、処理水の１回の利用量が、例えば、数１０ｍＬ程度に少ない場合、数１０ｍＬの処理を行うことは消費電力等を考慮しても有益である。
【０１４４】
また、本実験の第２のピーク点は、その後５分後に発現している。１２０ｍＬの水道水を一括処理する手法では、ピーク特性を得るまでに１２分程度かかると考えられる。その従来の手法と比べると、処理液生成装置１０Ｄによれば、処理時間を１５％程度短縮できる。
【０１４５】
さらに、処理液生成装置１０Ｄによれば、処理槽１０９内の処理水を一部残し、新しい水道水を追加することにより、処理槽１０９内を完全に空にし、新しい水道水を処理槽１０９内に準備してプラズマ生成装置１２０を稼働させる場合に比べて、初期酸化力がピークに達する時間を著しく短縮できる。
【０１４６】
本実施の形態によれば、処理水を生成する時間、すなわちプラズマ処理する時間を著しく短縮することができ、高い酸化力を持続することができる。
【０１４７】
（実施の形態４）
本実施の形態による処理液生成装置１０Ｅを説明する。
【０１４８】
処理液生成装置１０Ｅは、図１０に示す実施の形態２による処理液生成装置１０Ｃの構成と実質的に同じである。よって、図１０を参照しながら説明する。処理液生成装置１０Ｅは、処理液生成ユニット１００と、制御部２００と、送液ポンプ１４０と、送液流路１４１とを備えている。以下、制御部２００の動作を主として説明する。
【０１４９】
処理液生成装置１０Ｅは、新たに水道水を処理槽１０９内に導入せずに、処理槽１０９内の処理水を再利用する。この点で、実施の形態２による処理液生成装置１０Ｃとは異なる。処理液生成装置１０Ｅにおいて、処理槽１０９内に満たされた処理水を所定量だけ使用した後、１回の使用量として利用できる十分な量が処理槽１０９内に残留していたとする。その場合、処理液生成装置１０Ｅは、そのままの状態で処理水を保持し、使用時にプラズマ発生装置１２０を再度稼させる。すなわち、処理水を再利用して、処理水を再度生成する。
【０１５０】
制御部２００は、プラズマ発生装置１２０にプラズマを生成させた後、プラズマの生成を一旦停止させる。そして、所定時間が経過した後で、プラズマ発生装置１２０に再度プラズマを生成させる。
【０１５１】
このような制御部２００の動作を、処理液生成方法としても規定することができる。
【０１５２】
図１５は、本実施の形態による処理液生成方法のフローの一例を示している。
【０１５３】
まず、処理槽１０９内に水道水を導入する。
【０１５４】
次に、処理槽１０９内の水道水中に気泡を形成し、気泡内にプラズマを生成して処理水を生成する。
【０１５５】
次に、プラズマの生成を一旦停止して、生成された処理水、あるいは一部の処理水を排出した後に残る処理水を放置しておく。
【０１５６】
所定時間が経過した後で、処理槽１０９内の処理水中に気泡を再度形成し、気泡内にプラズマを再度生成して処理水を再度生成する。
【０１５７】
最後に、生成した処理水を吐出流路１１５から排出する。
【０１５８】
図１６を参照しながら、処理液生成装置１０Ｅにおいて生成される処理水の特性を説明する。
【０１５９】
図１６は、処理液生成装置１０Ｅの累積の処理時間と初期酸化力との関係を示すグラフである。図１６の横軸は累積の処理時間を示し、縦軸は吸光度変化率を示している。
【０１６０】
図１６には、図５と同様に、処理水をインディゴカーミン水溶液に作用させたときのインディゴカーミン水溶液の脱色変化を評価して得られた結果を示している。具体的には、１０００ｐｐｍのインディゴカーミン水溶液２０μＬと処理水１．９８ｍＬとを準備した。それらを混合して撹拌した。それから３０秒が経過した後、紫外可視光分光光度計を用いて、６１０ｎｍの波長の光の吸光度を測定した。
【０１６１】
まず、前半の処理では、３００ｍＬの水道水を、３０Ｗの入力のパルス電源１０１を用いて、３５分処理して処理水を生成した。後半の処理では、１日間処理水を処理槽１０９に放置した後、プラズマ発生装置１２０を再度稼働させた。所定の時間ごとに、採取した処理水の初期酸化力を上述した方法により評価した。なお、前半の処理により得られたデータを丸印でプロットし、放置後の後半の処理により得られたデータを四角でプロットしている。
【０１６２】
図１６に示すとおり、図５と同様に、処理の初期には急速に初期酸化力が向上し、やがて第１のピークを迎え、初期酸化力が除々に低下する傾向が確認できた。その後、稼働を停止したため、１日後では酸化力はほぼ無くなっていることを確認した。
【０１６３】
しかし、その状態で稼働を再開することにより、初期酸化力は、前日に得られた処理水の初期酸化力が向上する速度以上の速度で、急速に回復した。それと同時に、稼働停止前とほぼ同等の初期酸化力を有した処理水を５分程度で生成できる。また、ピーク点に到達するまでの所要時間は、前日の処理でのそれと比べて、１／２程度に短くなっていることを確認した。このように、一旦処理を停止して、時間が経過した後で処理水を再度プラズマ処理することにより、新たに処理水を生成する場合に比べて、高い初期酸化力を有する処理水を短時間で生成できる。なお、図１６に例示する結果では、第２のピーク点での初期酸化力は、第１のピーク点でのそれよりも３／４程度低いが、これでも再度プラズマ処理した処理水は十分な処理能力を有している。
【０１６４】
本実施の形態では、１日後に再度プラズマ処理して処理水を生成する例を説明した。しかし、本開示はこれに限定されず、再度プラズマ処理までの休止期間が短ければ短いほど、処理水の初期酸化力はより短時間で復活する。また、休止時間が長いと消費電力の削減に繋がることを考慮すると、電極間に印加されるパルス信号の周期の１００倍以上の休止時間があれば、低消費電力をより確実に実現できる。
【０１６５】
本実施の形態によれば、ピーク点に近い初期酸化力までの処理時間を著しく短縮することができる。
【０１６６】
（変形例）
本開示におけるプラズマ発生装置１２０の構成は上述した構成に限られない。以下、図１７および１８を参照して、プラズマ発生装置１２０の変形例を説明する。
【０１６７】
この変形例によるプラズマ発生装置１２０は、実施の形態１におけるプラズマ発生装置とは電極構成が異なる。さらに、気流ポンプを用いて気体を供給する代わりに、処理水を気化させることにより液体中に気体を発生させる点で異なる。その他の構成は、同一であり、それらの説明は省略する。以下、プラズマ発生装置１２０の電極構成を中心に説明する。
【０１６８】
図１７は、この変形例による処理液生成ユニット１００の全体構成図である。図１８は、第１の金属電極１０４の周辺の電極構成を示す模式的な断面図である。
【０１６９】
実施の形態１では、絶縁体１０３の開口部１２５の直径は１ｍｍである。電界強度は直径の２乗に反比例する。そのため、直径が小さくなるほど、電界強度は大きくなる。したがって、電界強度の点では、直径を小さくするほうが望ましい。しかし、実施の形態１では、第１の金属電極１０４の直径も同時に小さくする必要があり、その製作が困難になる。また、第１の金属電極１０４の直径が小さくなると、電極の先端部で放電が強くなり、電極の磨耗が大きくなってしまう。
【０１７０】
以下、このような問題を回避するために、第１の金属電極１０４の直径を小さくすることなく電界強度を大きくできる電極構造の一例を説明する。
【０１７１】
プラズマ発生装置１２０は、第１の金属電極１０４、絶縁体１０３、第２の金属電極１０２、保持ブロック１３２を含んでいる。
【０１７２】
第１の金属電極１０４の周囲には、空間１３４を形成するように絶縁体１０３が配置されている。絶縁体１０３は、処理槽１０９内部と空間１３４とを連通する少なくとも１つの開口部１２５を有している。この開口部１２５から処理槽１０９内の処理水１１０が浸入し、空間１３４は処理水１１０で満たされる。また、第１の金属電極１０４、絶縁体１０３は、それぞれ一方の端部が保持ブロック１３２に固定されている。第２の金属電極１０２は、処理槽１０９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。
【０１７３】
第１の金属電極１０４は、処理水で満たされた処理槽１０９内に少なくとも一部が配置されている。第１の金属電極１０４は、例えば、直径２ｍｍの円柱形状を有している。なお、第１の金属電極１０４の直径は、２ｍｍよりも大きくてもよい。また、第１の金属電極１０４の形状は、円柱形状に限定されず、例えば、直方体または面状の形状などの任意の形状であってもよい。第１の金属電極１０４の材料は、例えば、鉄、タングステン、銅、アルミニウム、白金、またはそれらの金属から選ばれる１または複数の金属を含む合金などの材料であってもよい。
【０１７４】
第２の金属電極１０２もまた、処理水で満たされた処理槽１０９内に少なくとも一部が配置されている。第２の金属電極１０２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１０４と同様に、鉄、タングステン、銅、アルミニウム、白金、またはそれらの金属から選ばれる１または複数の金属を含む合金などの材料から形成されてもいてもよい。
【０１７５】
絶縁体１０３は、第１の金属電極１０４の周囲に空間１３４を形成するように配置されている。また、絶縁体１０３には、処理槽１０９内部と空間１３４とを連通する開口部１２５が設けられている。絶縁体１０３は、内径が３ｍｍであり、外径が５ｍｍである円筒形状を有し、直径０．７ｍｍの開口部１２５が１つ設けられている。絶縁体１０３は、第１の金属電極１０４の周囲に空間１３４を形成できるのであれば、任意の大きさ、形状であってもよい。開口部１２５の直径は、例えば、２ｍｍ以下の任意の大きさであってもよい。開口部１２５は、複数あってもよい。開口部１２５の位置は、例えば図１７に示すように、絶縁体１０３の上側面であってもよい。このように、開口部１２５の開口方向を上向きにすることによって、開口部１２５に気泡１０６が詰まることを防止できる。絶縁体１０３の材料は、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、および石英などであってもよい。
【０１７６】
保持ブロック１３２は、第１の金属電極１０４と絶縁体１０３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１３２と、第１の金属電極１０４および絶縁体１０３のそれぞれとの接続部分は、処理水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、その構造は、第１の金属電極１０４と絶縁体１０３とを保持ブロック１３２にネジ止めする構造であってもよい。シール構造は、これに限定されるものではなく、任意の構造であってよい。
【０１７７】
電源１０１は、第１の金属電極１０４と第２の金属電極１０２との間に周波数１〜１００ｋＨｚの４ｋＶ〜１０ｋＶの高電圧を印加する。電源１０１は、パルス電圧または交流電圧を印加してもよい。電圧波形は、例えば、パルス状、正弦半波形、または正弦波状のいずれであってもよい。電流値は、あまり大きくしすぎると、空間１３４内の処理水のみならず、処理槽１０９内全体の処理水を加熱するように電力が使用される。そのため、かえってプラズマ生成の効率が低下する。よって本変形例では、電流値を３Ａ以下としている。なお、電流値が１ｍＡより小さいと、空間１３４内の処理水を気化するのに時間を必要とする。そのため、電流値の範囲は、１ｍＡ〜３Ａであることが望ましい。
【０１７８】
〔動作〕
プラズマ処理を開始する前は、第１の金属電極１０４と絶縁体１０３との間に形成された空間１３４は、処理水１１０で満たされている。この状態から、電源１０１によって第１の金属電極１０４と第２の金属電極１０２との間に電圧を印加して、空間１３４内の処理水を加熱する。
【０１７９】
第１の金属電極１０４から投入された電力により、空間１３４内の処理水の温度が上昇する。この温度上昇により、空間１３４内の処理水が気化し、気体が発生する。この気体は、空間１３４内で集合しながら塊となる。そして、この気体の塊は、空間１３４内部の圧力と処理槽１０９の圧力との圧力差によって、絶縁体１０３に設けられた開口部１２５から処理槽１０９内の処理水１１０中に放出される。
【０１８０】
この気体の塊が開口部１２５を通るとき、開口部分に存在していた処理水が気体に置き換わる。これにより、第１の金属電極１０４と第２の金属電極１０２とが絶縁される。このとき、開口部１２５に存在する気体の塊に電界が集中し放電が生じる。その結果、気体の塊内でプラズマが発生する。一旦プラズマが発生すると、プラズマは継続的かつ連続的に発生し続ける。そして、プラズマを内包した気体の塊は、開口部１２５から処理槽１０９内の処理水１１０中放出される。そして、開口部１２５から処理槽１０９の処理水１１０中にプラズマが張り出した状態となる。
【０１８１】
さらに、プラズマを内包する気体の塊の一部が分離し、複数の気泡１０６が形成される。そして、この気泡１０６は処理槽１０９内の処理水１１０中に拡散される。複数の気泡１０６は、マイクロメーター以下の直径のものを含んでいる。
【０１８２】
このように、本変形例によるプラズマ発生装置１２０は、マイクロバブルを発生させる機能を有している。気泡１０６は、その内部にプラズマで生成した電子、イオン、またはラジカルを含んでいる点で、通常のマイクロバブルとは異なる。
【産業上の利用可能性】
【０１８３】
本開示による処理液生成装置は、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】
【０１８４】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ    ：処理液生成装置
１００    ：処理液生成ユニット
１００Ａ  ：第１の処理液生成ユニット
１００Ｂ  ：第２の処理液生成ユニット
１００Ｃ  ：処理液生成ユニット
１０１    ：電源
１０２    ：第２の金属電極
１０３    ：絶縁体
１０４    ：第１の金属電極
１０５    ：気流ポンプ
１０６    ：気泡
１０７    ：プラズマ
１０８    ：循環ポンプ
１０９    ：処理槽
１１０    ：液体
１１２    ：保持ブロック
１１４    ：気体
１１５    ：吐出流路
１１６    ：吐出ポンプ
１２０    ：プラズマ発生装置
１２１ａ  ：金属電極部
１２２ａ  ：金属ネジ部
１２３ａ  ：貫通孔
１２４ａ  ：空間
１２５    ：開口部
１２６、１２７    ：ネジ部
１３２    ：保持ブロック
１３４    ：空間
１４０    ：送液ポンプ
１４１    ：送液流路
２００    ：制御部
【図１】
0006544623.tif 000002
【図２】
0006544623.tif 000003
【図３】
0006544623.tif 000004
【図４】
0006544623.tif 000005
【図５】
0006544623.tif 000006
【図６】
0006544623.tif 000007
【図７】
0006544623.tif 000008
【図８】
0006544623.tif 000009
【図９】
0006544623.tif 000010
【図１０】
0006544623.tif 000011
【図１１】
0006544623.tif 000012
【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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【図１８】
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【図１９】
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