(57)【要約】  水処理装置は、被処理水（６）を通流させる平面状の流水部（７ａ）を有する接地電極（７）と、接地電極（７）の流水部（７ａ）から離間された位置において流水部（７ａ）と平行に、かつ被処理水の通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数のワイヤー状の高圧電極（１１）と、放電発生時に放電領域に対して、高圧電極（１１）の延在方向と交差し、かつ放電の伸長方向と交差する気流Ａを形成する送風装置（１４）とを備えている。このような構成により、高圧電極（１１）に水滴が付着しても、送風装置（１４）により形成された気流Ａの風圧によって水滴が吹き飛ばされ、スパーク放電が抑制されるため、高圧電極（１１）に沿って均一な放電が安定して形成され、被処理水（６）と広い面積で接触するため、被処理水（６）中の有機物の除去を高速かつ効率的に行うことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を通流させる平面状の流水部を有する接地電極、
前記接地電極の前記流水部から離間された位置において前記流水部と平行に、かつ被処理水の通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の高圧電極、
前記接地電極と前記高圧電極の間の放電によってラジカルを生成するガスを供給するガス供給口と被処理水の供給口及び排出口とを有し、前記接地電極及び前記高圧電極を収容する筐体、及び
前記筐体の内部に気流を誘起させる送風手段を備え、
前記送風手段は、前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、前記高圧電極の延在方向と交差し、かつ前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記接地電極の前記流水部は、水平面に対して被処理水の通流方向の下流側に向けて低くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記送風手段は、前記放電領域に対して、被処理水の通流方向と逆方向の気流を形成するように設置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
複数の前記筐体が鉛直方向に積層され、各々の前記筐体の内部に、前記接地電極及び前記高圧電極を含むユニットが収容されており、上下方向に隣り合う前記ユニットの被処理水の通流方向が同じ方向であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記筐体の内部に、前記接地電極及び前記高圧電極を含むユニットが鉛直方向に複数収容されており、上下方向に隣り合う前記ユニットの被処理水の通流方向が同じ方向であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記筐体の内部に、前記接地電極及び前記高圧電極を含むユニットが鉛直方向に複数収容されており、上下方向に隣り合う前記ユニットの被処理水の通流方向が逆方向であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記送風手段は、送風ファンを有する送風装置、またはモータによって回転されるフィンを有するプロペラユニットであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記接地電極及び前記高圧電極を含む複数のユニットが鉛直方向に積層されており、前記送風手段は、前記ユニット毎に設置されていることを特徴とする請求項７記載の水処理装置。
【請求項９】
前記送風手段は、前記筐体に設けられた循環ガス出口と循環ガス吐出口とを前記筐体の外部において接続する循環路と、前記循環路の途中に配設されたブロワとを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記筐体の内部に、前記接地電極及び前記高圧電極を含むユニットが鉛直方向に複数収容され、上下方向に隣り合う前記ユニットの被処理水の通流方向が逆方向であり、前記循環ガス出口は、最上段の前記ユニットにおける被処理水の上流側端部に対向する前記筐体の上面に設けられ、前記循環ガス吐出口は、最下段の前記ユニットにおける被処理水の下流側端部に対向する前記筐体の側面に設けられ、各々の前記ユニットは、前記高圧電極に対して前記接地電極の反対側に、前記接地電極と平行に設けられた導風部材を有することを特徴とする請求項９記載の水処理装置。
【請求項１１】
前記筐体の内部に、前記接地電極及び前記高圧電極を含むユニットが鉛直方向に複数収容され、上下方向に隣り合う前記ユニットの被処理水の通流方向が逆方向であり、前記循環ガス出口は、最上段の前記ユニットにおける被処理水の上流側端部に対向する前記筐体の上面に設けられ、前記循環ガス吐出口は、各々の前記ユニットにおける被処理水の下流側端部に対向する前記筐体の側面に設けられていることを特徴とする請求項９記載の水処理装置。
【請求項１２】
前記筐体の内部に、前記接地電極及び前記高圧電極を含むユニットが鉛直方向に複数収容され、上下方向に隣り合う前記ユニットの被処理水の通流方向が逆方向であり、前記循環ガス出口は、最上段の前記ユニットにおける被処理水の上流側端部に対向する前記筐体の上面に設けられ、複数の前記循環ガス吐出口の一部は、一部の前記ユニットにおける被処理水の下流側端部に対向する前記筐体の側面に設けられ、被処理水の通流方向と逆方向の気流を形成し、複数の前記循環ガス吐出口の他の一部は、他の一部の前記ユニットにおける被処理水の上流側端部に対向する前記筐体の側面に設けられ、被処理水の通流方向と同じ方向の気流を形成することを特徴とする請求項９記載の水処理装置。
【請求項１３】
前記接地電極は、前記流水部に複数の微細孔を有し、前記ブロワまたは他の送風手段によって付勢された気流が前記接地電極の背面側から送給されることにより、前記流水部の上方に被処理水の微細水滴の層が形成されるようにしたことを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１４】
前記循環路に、前記ブロワにより形成された気流に被処理水を微細化した水滴を供給する微細水滴供給手段を備えたことを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１５】
前記筐体の内部に、前記送風手段により形成された気流に被処理水を微細化した水滴を供給する微細水滴供給手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１６】
前記筐体の内部の被処理水の温度を計測する温度計、前記筺体の内部の温湿度を計測する温湿度計、前記高圧電極の電気特性を計測する電気特性計測手段、及び前記筐体の内部における放電による発光強度を計測する受光計の少なくとも１つを含む内部環境計測手段と、前記内部環境計測手段による計測結果に基づいて前記送風手段の送風量を調整する送風量制御ユニットとを備えたことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１７】
接地電極及び高圧電極が収容された筐体の内部に、被処理水と、放電によってラジカルを生成するガスとを供給し、前記接地電極と前記高圧電極との間に放電を発生させ、放電によって生成されたラジカルによって被処理水中の有機物を分解除去する水処理方法であって、
前記接地電極の平面状の流水部に被処理水を通流させるステップ、
前記接地電極の前記流水部から離間された位置において前記流水部と平行に、かつ被処理水の通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の前記高圧電極に電圧を印加し、前記接地電極との間に放電を発生させるステップ、
前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、前記高圧電極の延在方向と交差し、かつ前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成するステップ、を含むことを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電で生じたオゾンやラジカル等を用いて被処理水を処理する水処理装置及び水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の水処理装置として、オゾン処理装置が知られているが、工業排水等には、既存のオゾン処理装置では除去できない難分解性物質が含まれることがある。特に、ダイオキシン類及びジオキサン等の除去が大きな課題となっている。このような課題に対し、オゾン（Ｏ３）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）または紫外線とを組み合わせることで、オゾンよりも活性の高いヒドロキシルラジカル（ＯＨ）を被処理水中で発生させ、難分解性物質の除去を行う方法が一部で実用化されている。しかしながら、この方法は、装置コスト及び運転コストが非常に高く、あまり普及していないのが実情である。【０００３】
また、別の方法として、放電により発生させたヒドロキシルラジカル等を被処理水に直接作用させ、難分解性物質を除去する方法が提案されている。例えば、特許文献１では、中空円筒型の放電電極を複数備えた水処理システムにおいて、放電電極の中空部にガスを流し、ガスを噴出する近傍で放電を行って得られたラジカルを含むガスを被処理水に噴出することにより、水中に溶存する難分解性有機物質等を分解処理している。また、特許文献２に提示された浄化装置では、処理空間内にプラスとマイナスの電極を互いに空間を隔てて配置し、何れかの電極に被処理物が接触した状態で放電を行い、被処理物を浄化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９６９０９号公報
【特許文献２】特開２００１−７０９４６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、特許文献１のように構成された水処理装置では、先の尖った中空円筒構造の電極の先端を被処理水に向け、電極の先端近傍で放電を形成しているため、放電と被処理水の接触は電極の先端に対応する狭い領域に限られ、水処理速度が低いという課題があった。【０００６】
また、特許文献２のように構成された浄化装置では、箱体の内部に被処理物に接した板状の電極と、この板状電極と空間を隔てて配置された複数の線状電極の間で放電を形成するが、被処理物が水の場合、水の導入時の跳ね上がりや箱体内部での結露により、線状電極に水滴が付着することがある。線状電極に水滴が付着した場合、線状電極と板状電極の間隔が局所的に狭まることから、その部分でスパーク放電が発生し易い。このスパーク放電による局所的な加熱と放電不均一化により、水処理性能が低下し、さらには線状電極の破損を引き起こすという課題があった。【０００７】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、スパーク放電の発生を抑制することで高効率な水処理を実現すると共に電極の破損を抑制し、被処理水中の有機物の除去を高速かつ効率的に行うことが可能な水処理装置及び水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】
【０００８】
本発明に係る水処理装置は、被処理水を通流させる平面状の流水部を有する接地電極と、接地電極の流水部から離間された位置において流水部と平行に、かつ被処理水の通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の高圧電極と、接地電極と高圧電極の間の放電によってラジカルを生成するガスを供給するガス供給口と被処理水の供給口及び排出口とを有し接地電極及び高圧電極を収容する筐体と、筐体の内部に気流を誘起させる送風手段とを備え、送風手段は、高圧電極から流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、高圧電極の延在方向と交差し、かつ高圧電極から流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成するものである。【０００９】
また、本発明に係る水処理方法は、接地電極及び高圧電極が収容された筐体の内部に、被処理水と、放電によってラジカルを生成するガスとを供給し、接地電極と高圧電極との間に放電を発生させ、放電によって生成されたラジカルによって被処理水中の有機物を分解除去する水処理方法であって、接地電極の平面状の流水部に被処理水を通流させるステップと、接地電極の流水部から離間された位置において流水部と平行に、かつ被処理水の通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の高圧電極に電圧を印加し、接地電極との間に放電を発生させるステップと、高圧電極から流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、高圧電極の延在方向と交差し、かつ高圧電極から流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成するステップとを含むものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る水処理装置によれば、放電の発生時に、高圧電極の延在方向と交差し、かつ高圧電極から流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成する送風手段を備えているので、高圧電極に水滴が付着した場合においても、送風手段により形成された気流の風圧によって水滴が吹き飛ばされ、スパーク放電が抑制される。これにより、高圧電極に沿って均一な放電が形成され、放電は被処理水と広い面積で接触するため、被処理水中の有機物の除去を高速かつ効率的に行うことができると共に、高圧電極の破損が抑制される。【００１１】
また、本発明に係る水処理方法によれば、放電の発生時に、高圧電極の延在方向と交差し、かつ高圧電極から流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成するようにしたので、高圧電極に水滴が付着した場合においても、送風手段により形成された気流の風圧によって水滴が吹き飛ばされ、スパーク放電が抑制される。これにより、高圧電極に沿って均一な放電が形成され、放電が被処理水と広い面積で接触するため、被処理水中の有機物の除去を高速かつ効率的に行うことができると共に、高圧電極の破損が抑制される。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水処理装置の要部構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る水処理装置における放電の形態を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る水処理装置の変形例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る水処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る水処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る水処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る水処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態６に係る水処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態７に係る水処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態８に係る水処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態９に係る水処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態９に係る水処理装置における温度計を用いた送風量の制御手順を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態９に係る水処理装置における温湿度計を用いた送風量の制御手順を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態９に係る水処理装置における電気特性計測手段を用いた送風量の制御手順を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態９に係る水処理装置における電気特性計測手段を用いた送風量の制御手順を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態９に係る水処理装置における受光計を用いた送風量の制御手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る水処理装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る水処理装置の要部構成を概念的に示す斜視図であり、図１において、処理槽１は内部を透視して示すために便宜上透明に図示している。また、図２は、本実施の形態1に係る水処理装置における放電の形態を模式的に説明する図であり、図１に示すＸ−Ｚ面における断面を示している。また、図３は、本実施の形態１に係る水処理装置の変形例を概念的に示す断面図である。なお、各図において、同一または相当する機能を有する要素には同一符号を付している。
【００１４】
また、各図において、Ｗで示す矢印及びこれと同じ矢印は、被処理水６（及び処理後の水）の流れを示し、Ｇで示す矢印は、ガス供給口２から処理槽１内に供給される酸素ガスを示し、Ｇ´で示す矢印は、処理槽１内からガス排出口３を通じて排出される排ガスを示している。また、Ａで示す白い矢印及びこれと同じ太さの白い矢印は、処理槽１内の気流を示し、特に、送風装置１４等の送風手段によって意図的に形成された気流（以下、これを気流Ａと記す）を示している。
【００１５】
図１に示すように、箱状に形成された筐体である処理槽１の上面には、ガス供給口２とガス排出口３が備えられている。また、処理槽１の上面には、被処理水６を導入するための水供給口４が備えられ、処理槽１の底面には処理後の水を処理槽１の外部に排出する水排出口５が設けられている。
【００１６】
接地電極７は、その表面を被処理水６が水膜１０を作って平らに流れるように、平面状に形成された流水部７ａを有している。流水部７ａは、架台９によって水平面に対して接地電極７の奥行方向（図１のＹ方向）に低くなるように傾斜を有し、かつ接地電極７の幅方向（図１のＸ方向）に水平となるように処理槽１内に固定されている。接地電極７の幅方向の縁部には、被処理水６が流水部７ａの両側から漏れるのを規制する側壁８ａ、８ｂがそれぞれ設けられている。
【００１７】
なお、処理槽１は、気体が外部との間を自由に流通できないように、水供給口４及び水排出口５に例えば水封構造を備えている。また、被処理水６を水供給口４から接地電極７の流水部７ａ上に流下させるときに水が飛び散らないように、飛散防止構造を備えている。それらの構造は、何れも周知技術から適宜選択することができるため、図示を省略している。
【００１８】
側壁８ａ、８ｂには、それぞれ複数の（図１では各４個の）第一絶縁保持体１２と、第二絶縁保持体１３が、いずれもＹ方向に所定の間隔で、かつ側壁８ａ、８ｂからＺ方向の上方に伸長するように設けられている。第一絶縁保持体１２の先端部と第二絶縁保持体１３の先端部との間には、ワイヤー状の高圧電極１１が吊架されている。
【００１９】
複数（図１では４本）の高圧電極１１は何れも、接地電極７の流水部７ａからＺ方向の上方に離間された位置において、流水部７ａと平行に、かつ被処理水６の通流方向と交差する方向、即ち接地電極７の幅方向に延在するように設けられている。また、複数の高圧電極１１の各々は、所定の間隔を介して互いに平行に設けられている。なお、以下の説明では、接地電極７の幅方向と同じ方向（図１ではＸ方向）を、高圧電極１１の延在方向と呼ぶ。また、複数の高圧電極１１は、それぞれがパルス電源（図示省略）の出力に対して電気的に並列接続されており、接地電極７は電気的に接地されている。
【００２０】
処理槽１内の水排出口５側（図１では右側）の端部近傍には、送風手段である送風装置１４が備えられている。送風装置１４には、複数（図１では３基）の送風ファン１５がＸ方向に並設されている。また、図１では、水供給口４は、接地電極７の左側端部に対向する処理槽１の上面に設けられ、水排出口５は、接地電極７の右側端部に対向する処理槽１の底面に設けられている。
【００２１】
ガス供給口２から供給されるガス種としては、接地電極７と高圧電極１１との間に発生する放電によって、オゾン（Ｏ３）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、及びオゾンよりも活性の高いヒドロキシルラジカル（ＯＨ）の少なくとも１つを生成し得る酸素ガス（Ｏ２）が用いられる。ただし、処理槽１の内部に供給されるガス種は、酸素ガスに限定されるものではなく、酸素を含むガスであれば良い。例えば、酸素に対して窒素または希ガスを任意の割合で混合させることができる。特に、希ガスを用いることにより、比較的低い電圧においても放電を安定的に形成することが可能となり、空気を用いた場合には、ガスコストを大幅に削減することができる。
【００２２】
なお、本実施の形態１では放電形成にパルス電源を用いる場合について説明するが、安定して放電が形成できれば、必ずしもパルス電源に限定されるものではなく、例えば交流電源または直流電源であってもよい。また、パルス電源から出力される電圧の極性、電圧波高値、繰り返し周波数、パルス幅等は、電極構造及びガス種等の諸条件に応じて、適宜決定することができる。一般的には、電圧波高値は、１ｋＶから５０ｋＶの範囲が望ましい。これは、電圧波高値が１ｋＶ未満の場合、安定した放電が形成されず、また、５０ｋＶ超とする場合、電源の大型化及び電気絶縁の困難化によりコストの著しい増加を伴うためである。
【００２３】
さらに、パルス電源における繰り返し周波数は、１０ｐｐｓ（ｐｕｌｓｅ−ｐｅｒ−ｓｅｃｏｎｄ）以上、１００ｋｐｐｓ以下とすることが望ましい。これは、繰り返し周波数が１０ｐｐｓ未満の場合、十分な放電電力を投入するために非常に高い電圧が必要となり、１００ｋｐｐｓよりも大きい場合、水処理の効率が低下するためである。また、被処理水６の流量及び処理対象物質の水質のいずれか一方または両方に応じて、電圧、パルス幅、パルス繰り返し周波数を調整するようにしてもよい。
【００２４】
また、接地電極７及び高圧電極１１には、ステンレス鋼またはチタン等、耐腐食性に優れた金属材料を用いることが望ましい。ただし、これ以外の導電性材料を用いることもできる。さらに、接地電極７または高圧電極１１の表面を、ガラスまたはセラミック等の誘電体で被覆してもよい。また、放電電極である高圧電極１１は必ずしもワイヤー状である必要はなく、例えば、ロッド、ネジ、箔等を用いてもよい。
【００２５】
また、ワイヤー状の高圧電極１１の設置数は、被処理水６の水質または処理流量、装置のサイズ等に応じて、適宜増減することが可能である。さらに、高圧電極１１と接地電極７の間の距離は任意に決めることができる。ただし、接地電極７に対する高圧電極１１の高さは、１ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とするのが好適である。接地電極７に対する高圧電極１１の高さが１ｍｍ未満の場合、正確な高さを規定するのが困難であり、５０ｍｍよりも大きい場合、放電形成に非常に高い電圧が必要となる。
【００２６】
さらに、処理槽１内の気体の圧力は、被処理水６の供給及び排水が容易となるように、大気圧またはその近傍とすることが望ましい。ただし、必要に応じて、陽圧または陰圧にすることもできる。処理槽１内を陽圧にした場合、外部からの空気の混入が抑制され、処理槽１内の雰囲気を管理し易くなる。また、処理槽１内を陰圧にした場合、比較的低い電圧で放電１８が形成されるようになり、電源の小型化及び簡素化が可能となる。さらに、圧力が低いほど放電１８が広がり易いため、広い領域で放電１８と被処理水６が接するようになり、水処理の速度が向上する。
【００２７】
次に、本実施の形態１に係る水処理装置における水処理方法について、図１を用いて説明する。酸素ガスは、ガス供給源（図示省略）からガス供給口２を通って処理槽１内に供給される。また、処理槽１内のガスは、供給される酸素ガスと同じ流量で、ガス排出口３から排気される。これにより、一定時間経過後、処理槽１内は高酸素濃度の雰囲気が形成される。
【００２８】
被処理水６は、水供給口４から処理槽１内に供給され、接地電極７の左側端部近傍に落下する。その後、被処理水６は、接地電極７の流水部７ａ上に水膜１０を形成しながら、流水部７ａの傾斜に従って側壁８ａ、８ｂの間を通流する。このとき、水膜１０の膜厚は、被処理水６が高圧電極１１に接することがないように調節される。即ち、接地電極７と高圧電極１１は、水膜１０と気体層を介して対向しており、この気体層が放電領域となる。
【００２９】
被処理水６は、接地電極７の右側端部から下方に落下し、水排出口５を通って処理槽１の外部に排出される。被処理水６が処理槽１の中を通流する過程では、被処理水６の一部が水蒸気として蒸発するため、処理槽１の内部は水蒸気を含む高酸素濃度の雰囲気が形成される。このとき、パルス電源を駆動させ、高圧電極１１にパルス状の高電圧を印加することで、高圧電極１１から流水部７ａ上の水膜１０に向けて放電１８が発生する。
【００３０】
さらに、送風装置１４を作動させ、３基の送風ファン１５を駆動させる。送風ファン１５は、処理槽１内のガスを動かし、図１において左方向に向かう気流Ａを誘起する。気流Ａは、放電領域を、高圧電極１１の延在方向の全領域にわたって高圧電極１１と接しながら、流水部７ａに沿って被処理水６の通流方向と逆方向に流れる。即ち、気流Ａの風向きは、放電１８が進展する方向（Ｚ方向）と、高圧電極１１の延在方向（Ｘ方向）の双方と交差する方向となっている。
【００３１】
このように、放電１８の発生時に送風装置１４により気流Ａを形成することにより、高圧電極１１に水滴が付着するのを抑制することができ、また、高圧電極１１に水滴が付着した場合においても、気流Ａの風圧によって水滴が吹き飛ばされ、スパーク放電が抑制される。これにより、高圧電極１１に沿って均一な放電１８が形成され、放電１８は被処理水６と広い面積で接触し、被処理水６中の有機物を分解除去する。
【００３２】
なお、気流Ａの風速は、水処理の条件に応じて適宜決定することができる。高圧電極１１に付着した水滴を風圧によって吹き飛ばすためには、風速を数メートル毎秒から数十メートル毎秒とすることが望ましい。また、送風装置１４による送風量は一定である必要はなく、処理条件や被処理水６の組成、あるいは高圧電極１１に対する水滴の付着状況等に応じて変化させるようにしてもよい。これについては、後述の実施の形態９で詳細に説明する。
【００３３】
次に、本実施の形態１に係る水処理方法における水処理の原理について説明する。被処理水６が接地電極７の流水部７ａを通流する際に放電１８と触れることにより、被処理水６中の難分解性物質を含む有機物が分解される。なお、ここでは、有機物の分解を例に挙げて説明するが、放電で生じるオゾンやヒドロキシルラジカルが、除菌、脱色、及び脱臭にも有効であることは、周知の事実である。
【００３４】
放電１８により、処理槽１内の酸素分子（Ｏ２）、水分子（Ｈ２Ｏ）が高エネルギーの電子と衝突し、式（１）、式（２）の解離反応が生じる。なお、以下の式において、ｅは電子、Ｏは原子状酸素、Ｈは原子状水素、ＯＨはヒドロキシルラジカルである。
【００３５】
【化１】
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【００３６】
【化２】
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【００３７】
式（１）で発生した原子状酸素の多くは、次の式（３）の反応により、オゾンとなる。なお、式（３）において、Ｍは反応の第三体であり、気中のあらゆる分子や原子を表す。また、式（２）で生じたヒドロキシルラジカルの一部は、次の式（４）の反応により、過酸化水素となる。
【００３８】
【化３】
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【００３９】
【化４】
2017110165.tif 000006
【００４０】
上記の式（１）から式（４）の反応で生成された酸化性粒子（Ｏ、ＯＨ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２）は、次の式（５）により、接地電極７の流水部７ａ上を通流する被処理水６の水面近傍の有機物を、二酸化炭素（ＣＯ２）と水に酸化分解する。なお、式（５）において、Ｒは処理対象となる有機物である。
【００４１】
【化５】
2017110165.tif 000007
【００４２】
式（５）において有機物と反応しなかった原子状酸素とヒドロキシルラジカルは、式（３）及び式（４）により、比較的長寿命のオゾンと過酸化水素になり、その一部は次の式（６）及び式（７）により被処理水６に溶解する。なお、各式において、（liq.）は液相を意味している。
【００４３】
【化６】
2017110165.tif 000008
【００４４】
【化７】
2017110165.tif 000009
【００４５】
式（６）及び式（７）で得られた液相のオゾン及び過酸化水素は、次の式（８）の水中反応により、ヒドロキシルラジカルを生成する。さらに、式（６）から式（８）で生成された液相のオゾン、過酸化水素、及びヒドロキシルラジカルは、次の式（９）に示す水中反応により有機物を分解する。
【００４６】
【化８】
2017110165.tif 000010
【００４７】
【化９】
2017110165.tif 000011
【００４８】
本実施の形態１では、被処理水６が放電１８と直接接する領域では、式（５）と式（９）の双方の反応によって、被処理水６中の有機物が分解される。一方、放電１８と直接接しない領域では、式（９）の反応によって被処理水６中の有機物が分解される。
【００４９】
本実施の形態１に係る水処理装置において、高速かつ効率的な水処理を行える理由について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、高圧電極に水滴が付着していない場合、図２（ｂ）は、高圧電極に水滴が付着した場合をそれぞれ示している。一般に、被処理水に対して放電を直接触れさせる水処理装置においては、被処理水の跳ね上がりや結露により、電極に水滴が付着することがある。本実施の形態1に係る水処理装置においては、接地電極７の上面に被処理水６が水膜１０として存在し、水膜１０の上方に放電領域となる気体層を介して高圧電極１１が設けられている。
【００５０】
図２（ａ）に示すように、高圧電極１１に水滴が付着していない場合、高圧電極１１と水膜１０の間の距離は、高圧電極１１の延在方向にわたって略均一であり、高圧電極１１と水膜１０の間には均一な電界が形成される。これにより、高圧電極１１と水膜１０との間には、高圧電極１１の延在方向全域にわたって均一な放電１８が、各々の高圧電極１１毎に、言わばシート状に形成される。このときの放電１８は、一般にストリーマ状の放電であり、電子温度は数万度（℃）に達するが、中性ガス粒子の温度は室温程度に留まる。
【００５１】
一方、図２（ｂ）に示すように、高圧電極１１に水滴４０が付着した場合、水滴４０は重力によって水膜１０の方向に垂れ下がり、水滴４０の先端部と接地電極７の距離が短くなる。この状態で高圧電極１１に電圧が印加されると、水滴４０の先端部の電界強度が局所的に高くなり、水滴４０の先端で局所的な強い放電、即ちスパーク放電４１が生じる。スパーク放電４１は、中性ガス粒子の温度が千度以上にも達する。一度スパーク放電４１が生じると、その近傍のガス温度が上昇するため、さらに強い放電が生じ易くなり、スパーク放電４１が持続的に生じる。その結果、水滴４０の先端部以外の領域で放電しなくなったり、放電が不均一化したりするため、放電が局在化する。
【００５２】
水処理において、図２（ａ）のストリーマ状の放電１８は好ましく、図２（ｂ）のスパーク放電４１は好ましくない放電形態である。前述のように、水処理は、（５）式及び（９）式によって進行する。（５）式を効率的に生じさせるためには、放電と被処理水６の接触面積を広くすることが重要である。ストリーマ状の放電１８は、高圧電極１１全体にわたって均一に形成されるため、水膜１０と広い面積で接触するが、スパーク放電４１は局在化するため、水膜１０との接触面積が小さくなる。
【００５３】
また、（９）式を生じさせるには（６）式及び（７）式によりオゾンと過酸化水素を被処理水６に溶解させる必要がある。しかし、スパーク放電４１が生じると、ガスの温度が千度以上にも上昇し、気相のオゾンと過酸化水素が熱分解されてしまう。このため、被処理水６に溶解するオゾンと過酸化水素が減少し、（９）式の反応が生じ難くなる。これら２つの理由、即ち放電と被処理水の接触面積が減少することと、オゾンと過酸化水素が熱分解されることにより、水処理を行う上でスパーク放電４１は好ましくなく、ストリーマ状の放電１８を均一に形成することが重要である。
【００５４】
次に、水処理における気流の効果について説明する。送風装置１４によって誘起される気流Ａには、高圧電極１１に付着した水滴４０を除去する以外に、水処理の速度と効率を向上させる効果もある。一般に、高速な水処理を行うためには高い電力を放電に投入する必要があり、１回目のパルス放電で形成されたオゾンや過酸化水素の一部が、続いて生じるパルス放電の電子衝突や加熱により分解され、オゾンや過酸化水素の一部が消滅し無効になる。即ち、水処理速度を向上させるために放電電力を増加させると、酸化性粒子の無効消滅が増大し、水処理の効率が低下するという矛盾が生じる。
【００５５】
これに対して、送風装置１４は、放電１８が進展する方向と、高圧電極１１の延在方向のそれぞれと交差する気流Ａを形成するため、１回目のパルス放電で生じたオゾンや過酸化水素は、次のパルス放電が生じる前に気流Ａによって放電領域の外に輸送され、オゾンや過酸化水素の無効消滅が抑制される。その結果、気流Ａがない場合と比較して、水処理の速度と効率が向上する。
【００５６】
また、一般に、前述の（６）式と（７）式の反応で被処理水６に溶解したオゾンと過酸化水素の多くは、水中での拡散が遅いため、水膜１０の表面付近に留まり、水膜１０の深部における水処理が進まないという課題がある。これに対して、本実施の形態１では、気流Ａが水膜１０の上面に沿って被処理水６の通流方向と逆方向に流れるため、風圧により水膜１０の表面が波立つ。これにより、流水部７ａ上の被処理水６が撹拌され、表層付近に偏って存在していた溶存オゾンと過酸化水素が水膜１０の深部に拡散するため、送風装置１４を用いない場合と比較して水処理の速度と効率が向上する。
【００５７】
次に、本実施の形態１に係る水処理装置において、高圧電極１１の破損が抑制される理由について説明する。水滴４０を起点としてスパーク放電４１が一度形成されると、その近傍の加熱や電子密度の増加により、さらにスパーク放電４１が生じ易くなる。スパーク放電４１が持続し、高圧電極１１に大きな電流が流れると、高圧電極１１が熱により溶融し破壊されることがある。これに対し、本実施の形態１に係る水処理装置によれば、送風装置１４によって気流Ａを誘起し、水滴４０の発生を抑制しているため、スパーク放電４１が抑制され、高圧電極１１の破損も抑制される。
【００５８】
次に、本実施の形態１に係る水処理装置の変形例について、図３を用いて説明する。この変形例では、複数（図３では４基）の処理槽１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ（総称して処理槽１と記す）を上下方向に積層し、被処理水６が複数の処理槽１を並列して流下するようにしている。各処理槽１の上流側には、水供給口４が設けられている。各々の水供給口４には、被処理水６を供給する給水配管５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ（総称して給水配管５０と記す）が接続されており、各給水配管５０には被処理水６の流量を調整可能なバルブ５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ（総称してバルブ５１と記す）が設けられている。
【００５９】
また、各処理槽１内には送風装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ（総称して送風装置１４と記す）が設けられ、これらの送風装置１４は、高圧電極１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ（総称して高圧電極１１と記す）の延在方向全域にわたって高圧電極１１と接しながら、接地電極７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ（総称して接地電極７と記す）の上面に沿って被処理水６の通流方向と逆方向に流れる気流Ａを誘起する。
【００６０】
この変形例において、各処理槽１で時間当たり処理できる被処理水６の流量をＱとする。まず、被処理水６が４Ｑの流量で供給された場合、各バルブ５１を全開にし、各処理槽１に被処理水６を通流させる。さらに、パルス電源を動作させ、高圧電極１１にパルス電圧を印加する。これにより、高圧電極１１から接地電極７の上面の被処理水６に向けてそれぞれ放電が形成され、被処理水６が放電と触れることで難分解性物質を含む有機物が分解除去され、４Ｑの流量で水処理が行われる。
【００６１】
また、被処理水６が２Ｑの流量で供給された場合には、バルブ５１Ａ、５１Ｂを全開にして処理槽１Ａ、１Ｂに被処理水６を通流させると共に、バルブ５１Ｃ、５１Ｄを全閉にして処理槽１Ｃ、１Ｄには被処理水６を通流させない。あるいは、被処理水６が高濃度に難分解性物質を含む場合は、全てのバルブ５１を半開にして、各処理槽１に被処理水６を０．５Ｑの流量で通流させるようにしても良い。
【００６２】
なお、この変形例では、複数の処理槽１を積層して構成したが、一つの処理槽１の内部に、接地電極７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄおよび高圧電極１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、送風装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを設けることもできる。即ち、接地電極７及び高圧電極１１を含むユニットを、１つの処理槽１の中に鉛直方向に複数収容し、各ユニットに対応する送風手段を設けるようにしても良い。その場合、処理槽１には、少なくとも各ユニットに対応した複数の水供給口４が設けられる。
【００６３】
以上のように、本実施の形態１に係る水処理装置によれば、処理槽１の内部に気流を誘起させる送風装置１４を備え、高圧電極１１の延在方向の全領域にわたって高圧電極１１と接しながら、接地電極７の流水部７ａに沿って被処理水６の通流方向と逆方向に流れる気流Ａを形成するようにしたので、高圧電極１１に水滴４０が付着するのを抑制することができ、高圧電極１１に水滴４０が付着した場合でも、気流Ａの風圧により吹き飛ばすことができることから、スパーク放電４１が抑制される。これにより、高圧電極１１の延在方向の全領域にわたって均一なストリーマ状の放電１８が安定的に継続され、被処理水６の広い面積に対して放電１８を接触させることが可能となり、高速な水処理を行うことができる。
【００６４】
また、スパーク放電４１を抑制することにより、気相のオゾンと過酸化水素の熱分解反応が抑制されるため、高速かつ効率的な水処理が行われると共に、高圧電極１１の破損が抑制される。さらに、被処理水６の通流方向と気流Ａの方向を逆方向とすることにより、放電１８で生成されたオゾンや過酸化水素を含む気相から液相への物質輸送が促進され、高速かつ効率的な水処理が実現される。
【００６５】
また、接地電極７の流水部７ａを傾斜させることにより、同じ処理槽１内で接地電極７を傾斜させない場合よりも被処理水６と放電１８の接触面積を大きくすることができ、水処理の速度と効率が向上する。また、送風ファン１５を処理槽１内に設け、処理槽１内のガスを動かして気流Ａを形成するようにしたので、処理槽１の外部に風路を形成するための配管類を設備する必要がなく、簡易な構成である。
【００６６】
さらに、本実施の形態１の変形例によれば、被処理水６の水質または流量に応じて動作する処理槽１を切り替えることができるため、被処理水６の水質及び流量によらず最適な投入電力で水処理を行うことが可能である。また、処理槽１を上下方向に複数積層することで、処理槽１の設置面積を増大することなく、処理可能な被処理水６の流量を増やすことができる。
【００６７】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係る水処理装置の要部構成を概念的に示す断面図である。本実施の形態２に係る水処理装置は、金属製の処理槽１の内部に、複数（図４では４基）のユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ（総称してユニット２０と記す）を所定の間隔で鉛直方向に収容したものである。
【００６８】
各ユニット２０は、接地電極と高圧電極により構成されている。最上段のユニット２０Ａは、金属製の平板状の接地電極７Ａと、ワイヤー状の複数（図４では５本）の高圧電極１１Ａを有している。接地電極７Ａの流水部７ａは、被処理水６が水膜１０を作って流れるように平面状に形成され、流水部７ａは水平に設置されている。高圧電極１１Ａは、接地電極７Ａ及び処理槽１に対して絶縁材（図示省略）を介して支持されている。高圧電極１１Ａは、パルス電源に接続されており、処理槽１は電気的に接地されている。
【００６９】
複数の高圧電極１１Ａは何れも、接地電極７Ａの流水部７ａから離間された位置において、流水部７ａと平行に、かつ被処理水６の通流方向と交差する方向に延在するように設けられている。また、複数の高圧電極１１Ａの各々は、所定の間隔を介して互いに平行に設けられている。その他のユニット２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの構成は、ユニット２０Ａと同様であるので説明を省略する。なお、ユニット２０の数及び各ユニット２０の高圧電極１１の数等は、処理槽１の寸法または必要とされる水処理能力等に応じて、適宜設定することができる。
【００７０】
処理槽１は、その上面に水供給口４が設けられると共に、側面の最下部に水排出口５が設けられている。また、処理槽１の側面上部にはガス供給口２が設けられている。各ユニット２０は、上段側に配設されたユニット２０における被処理水６の通流方向と、そのユニット２０に隣り合う下段側のユニット２０における被処理水６の通流方向とが逆方向になるように配置されている。即ち、上下方向に隣り合うユニット２０の被処理水６の通流方向は逆方向である。
【００７１】
図４に示すように、ユニット２０Ａとユニット２０Ｃは、それぞれの接地電極７Ａ、７Ｃの左側端部が処理槽１の左側面に固定され、接地電極７Ａ、７Ｃの右側端部が処理槽１の右側面から所定寸法離間されている。接地電極７Ａ、７Ｃの流水部７ａを通った被処理水６は、接地電極７Ａ、７Ｃと右側面の離間された部分から流下され、処理槽１内部の気体も同じ部分を通流する。
【００７２】
一方、ユニット２０Ｂとユニット２０Ｄは、それぞれの接地電極７Ｂ、７Ｄの右側端部が処理槽１の右側面に固定され、接地電極７Ｂ、７Ｄの左側端部が処理槽１の左側面から所定寸法離間されている。接地電極７Ｂ、７Ｄの流水部７ａを通った被処理水６は、接地電極７Ｂ、７Ｄと左側面の離間された部分から流下され、処理槽１内部の気体も同じ部分を通流する。これにより、水供給口４から供給された被処理水６は、図４に示すように各ユニット２０の接地電極７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ（総称して接地電極７と記す）のそれぞれの流水部７ａに沿って、ジグザグ状に流下する。
【００７３】
また、図４に示すように、各ユニット２０に対応して、送風手段であるプロペラユニット２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ（総称してプロペラユニット２１と記す）が設けられている。各プロペラユニット２１は、処理槽１を貫通するように設けられたベアリング２１ｂと、ベアリング２１ｂを介して処理槽１の外部に備えられたモータ２１ａと、モータ２１ａによって回転されるフィン２１ｃを備えている。フィン２１ｃは、接地電極７が離間されている側の処理槽１の側面に、高圧電極１１の鉛直方向の設置位置とほぼ同じ高さに配設される。
【００７４】
各プロペラユニット２１は、対向する高圧電極１１に向けて、被処理水６の通流方向と逆方向の気流Ａを誘起するように取り付けられている。また、各プロペラユニット２１は、各高圧電極１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ（総称して高圧電極１１と記す）の延在方向の全域にわたって気流Ａを作用させられるように、複数のフィン２１ｃを備えている。その他の構成については、上記実施の形態１と同様である。
【００７５】
本実施の形態２に係る水処理装置の動作について説明する。酸素ガスは、ガス供給源からガス供給口２を通って所定の流量で処理槽１内に供給される。なお、本実施の形態２では、処理槽１はガス排出口を備えていないため、処理槽１内のガスは、供給された酸素ガスの流量と同等の流量で、水排出口５から被処理水６と共に排出される。これにより、処理槽１内の空気は徐々に外に排出され、所定時間経過後に処理槽１内に高酸素濃度の雰囲気が形成される。
【００７６】
水供給口４から処理槽１内に供給された被処理水６は、接地電極７Ａの流水部７ａを、水膜１０を形成して流れ、接地電極７Ａの右側端部から接地電極７Ｂの上面に落下する。以下同様に、被処理水６は、接地電極７Ｂ、接地電極７Ｃ、接地電極７Ｄの順にそれぞれの流水部７ａを流れ、最終的に処理槽１の底部に落下し、水排出口５から排出される。その過程で、被処理水６の一部が水蒸気として蒸発するため、処理槽１の内部は水蒸気を含む高酸素濃度の雰囲気が形成される。また、高圧電極１１と水膜１０との間に気体層が形成されるように、水膜１０の厚さが調節されている。水膜１０の厚さは、供給される被処理水６の流量または接地電極７の上面の表面粗さによって調整される。
【００７７】
次に、プロペラユニット２１を動作させ、処理槽１内に気流Ａを誘起する。各プロペラユニット２１は、処理槽１内のガスを動かすことで、高圧電極１１の延在方向と、放電が進展する方向の双方と交差し、かつ被処理水６の通流方向と逆方向の気流Ａを形成する。さらに、パルス電源を動作させ、各高圧電極１１にパルス電圧を印加する。これにより、各ユニット２０において、高圧電極１１から流水部７ａ上の被処理水６に向けて放電が形成され、被処理水６が流水部７ａを通流する過程で放電と触れることにより、難分解性物質を含む有機物が分解除去される。なお、水処理の原理は、前述の実施の形態１と同様である。
【００７８】
本実施の形態２によれば、送風手段としてのプロペラユニット２１を動作させることで、高圧電極１１の延在方向と放電が進展する方向の双方と交差する気流Ａが誘起されるため、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。また、接地電極７及び高圧電極１１を備えたユニット２０を鉛直方向に４基備え、各ユニット２０の接地電極７と高圧電極１１の間でそれぞれ放電を形成するようにしたので、上記実施の形態１より狭い設置面積であっても、実施の形態１よりも放電と被処理水６が接する接触面積を増やすことができるため、高速で効率的な水処理を行うことができる。
【００７９】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る水処理装置の要部構成を概念的に示す断面図である。本実施の形態３に係る水処理装置は、各ユニット２０の接地電極７の流水部７ａが、水平面に対して被処理水６の通流方向の下流側に向けて低くなるように傾斜している。また、上下方向に隣り合う接地電極７は、互いに逆方向に傾斜しており、被処理水の通流方向が逆方向である。なお、各接地電極７は、幅方向には水平に設置されている。被処理水６は、傾斜された各接地電極７の流水部７ａに沿って、順次ジグザグ状に一連の流れとして流下する。
【００８０】
接地電極７Ａの左側端部は処理槽１の左側面に固定され、右側端部は処理槽１の右側面から所定寸法離間されており、左側端部は右側端部より高い位置に保持されている。また、接地電極７Ｂの右側端部は、処理槽１の右側面に固定され、左側端部は処理槽１の左側面から離間されており、右側端部は左側端部より高い位置に保持されている。以下同様に、接地電極７Ｃ、接地電極７Ｄが交互に設けられている。本実施の形態３に係る水処理装置のその他の構成、動作、及び水処理の原理については、上記実施の形態１及び実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
【００８１】
なお、本実施の形態３に係る水処理装置の接地電極７の傾斜角度は、適宜決定することができる。一般に傾斜角度を大きくすると、水膜１０の厚さが薄くなる一方で、被処理水６の流下速度が増加し、処理槽１内における被処理水６の滞在時間が短くなる。従って、処理槽１の大きさ、被処理水６の水質、及び被処理水６の流量等を考慮して、傾斜の角度を適宜決めることが望ましい。
【００８２】
本実施の形態３によれば、上記実施の形態２と同様の効果に加え、各ユニット２０の接地電極７が傾斜しているため、接地電極７が水平に配置された場合と比較して水膜１０の厚さが薄くなる。これにより、被処理水６の体積に対する表面積の割合が増加し、前述の式（５）、式（６）、及び式（７）の反応がより多く生じるため、高速かつ効率的な水処理が行われる。
【００８３】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る水処理装置の要部構成を概念的に示す断面図である。本実施の形態４に係る水処理装置は、送風手段として、ガスの循環路である循環配管２５とブロワ２６を有し、各ユニット２０の高圧電極１１の上部に、気流をガイドする導風部材であるガイド２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ（総称してガイド２２と記す）を設けたものである。なお、本実施の形態４に係る水処理装置のその他の構成及び動作、水処理の原理等については、上記実施の形態１または上記実施の形態３と同様であるので説明を省略する。
【００８４】
図６に示すように、処理槽１は、その上面に循環ガス出口２３が設けられ、右側面の底部付近に循環ガスの吐出口２４が設けられている。処理槽１の外部には、循環ガス出口２３と吐出口２４を繋ぐように循環配管２５が設けられ、循環配管２５の途中にブロワ２６が配設されている。本実施の形態４では、吐出口２４は、最下段のユニット２０Ｄにおける被処理水６の下流側端部に対向する処理槽１の側面に設けられ、循環ガス出口２３は、最上段のユニット２０Ａにおける被処理水６の上流側端部に対向する処理槽１の上面に設けられている。また、ガス供給口２は、処理槽１の左側面の底部付近に設けられている。
【００８５】
ユニット２０Ａの高圧電極１１Ａに対して接地電極７Ａの反対側には、処理槽１の右側面と処理槽１の上面を繋ぐ平板状のガイド２２Ａが、接地電極７Ａと平行に設置されている。同様に、ユニット２０Ｂには、処理槽１の左側面と接地電極７Ａの下面を繋ぐガイド２２Ｂが設けられ、ユニット２０Ｃには、処理槽１の右側面と接地電極７Ｂの下面を繋ぐガイド２２Ｃが設けられ、ユニット２０Ｄには、処理槽１の左側面と接地電極７Ｃの下面を繋ぐガイド２２Ｄが設けられている。
【００８６】
本実施の形態４では、ブロワ２６を動作させることで、循環ガス出口２３から吸気された処理槽１内のガスが循環配管２５を通り、吐出口２４から処理槽１の下部空間に吐出される。これにより処理槽１内に気流Ａが形成される。気流Ａは、接地電極７Ｄとガイド２２Ｄと処理槽１の３つの側面（図６の左側面と図示しない前後方向の側面）によって囲まれた領域を、接地電極７Ｄの上面に沿って、被処理水６の通流方向と逆方向に流れる。
【００８７】
その後、気流Ａは、接地電極７Ｃとガイド２２Ｃと処理槽１の側面とによって囲まれた領域、接地電極７Ｂとガイド２２Ｂと処理槽１の側面とによって囲まれた領域を順次通過し、最終的には接地電極７Ａとガイド２２Ａと処理槽１の側面とによって囲まれた領域を通過して循環ガス出口２３から吸気される。このように、本実施の形態４では、ブロワ２６により処理槽１内のガスが循環され、処理槽１内に一連の流れとして気流Ａが誘起される。
【００８８】
なお、ガイド２２の材質は特に限定されないが、例えばステンレス等の金属材料を使用する場合は、ガイド２２と高圧電極１１の距離を、接地電極７と高圧電極１１の距離よりも大きくすることが望ましい。これにより、好ましくない箇所での放電を抑制することができる。また、ガイド２２にセラミックまたはガラス等の絶縁体を用いる場合は、高圧電極１１と近接させて配置することができる。従って、気流Ａが通る領域を狭くすることができ、少ない送風量でスパーク放電を抑制する効果が得られる。
【００８９】
また、送風手段は必ずしもブロワ２６である必要なく、ポンプやファン等を用いることができる。ただし、処理槽１内のオゾンを含む高湿度ガスに対して使用することから、耐食性に優れた機器を用いることが望ましい。例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）でコーティングされたポンプやブロワ等は好適に用いられる。
【００９０】
本実施の形態４によれば、上記実施の形態１及び実施の形態３と同様の効果に加え、１台のブロワ２６によって誘起された気流Ａを４基のユニット２０に連続的に通し、各高圧電極１１を含む放電領域の全領域にわたって気流Ａを作用させるようにしたので、上記実施の形態３のように各ユニット２０の高圧電極１１のそれぞれに対応するプロペラユニット２１を備える必要がなく、装置構成が簡素化される。また、ガイド２２を設けることにより乱流が抑制され、気流Ａが散逸することなく循環されるため、全体的に少ない送風量でスパーク放電を抑制する効果が得られる。
【００９１】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５に係る水処理装置の要部構成を概念的に示す断面図である。本実施の形態５に係る水処理装置は、上記実施の形態４に係る水処理装置のガイド２２を設備せず、各ユニット２０における被処理水６の下流側端部に対向する処理槽１の側面に、循環ガスの吐出口２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ（総称して吐出口２４と記す）を設けたものである。なお、本実施の形態５に係る水処理装置のその他の構成及び動作、水処理の原理等については、上記実施の形態１または上記実施の形態４と同様であるので説明を省略する。
【００９２】
図７に示すように、処理槽１の上面に設けられた循環ガス出口２３には循環配管２５の一方の端部が接続され、ブロワ２６の吸気部に連通されている。処理槽１の右側面には、ユニット２０Ａの右側端部の高圧電極１１Ａに対応する位置に、処理槽１を貫通する吐出口２４Ａが設けられると共に、ユニット２０Ｃの右側端部の高圧電極１１Ｃに対応する位置に、吐出口２４Ｃが設けられている。
【００９３】
また、処理槽１の左側面には、ユニット２０Ｂの左側端部の高圧電極１１Ｂに対応する位置に、吐出口２４Ｂが設けられると共に、ユニット２０Ｄの左側端部の高圧電極１１Ｄに対応する位置に、吐出口２４Ｄが設けられている。循環配管２５の他方の端部は複数に分岐され、吐出口２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄにそれぞれ接続されている。なお、各吐出口２４は、高圧電極１１の延在方向全域に気流Ａが均等に当たるように、細長いスリット状に形成されている。
【００９４】
本実施の形態５に係る水処理装置においてブロワ２６を動作させると、循環ガス出口２３から吸気された処理槽１内のガスが、複数（図７では４基）のユニット２０に対応して分岐された循環配管２５を通り、各吐出口２４から吐出される。これにより、高圧電極１１の延在方向の全領域にわたって高圧電極１１と接しながら、接地電極７の流水部に沿って被処理水６の通流方向と逆方向に流れる気流Ａが形成される。
【００９５】
本実施の形態５によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、循環配管２５をユニット２０の数に分岐し、各ユニット２０の高圧電極１１に対応する処理槽１の側面に形成された吐出口２４から気流Ａを吐出させてスパーク放電を抑制するようにしたので、上記実施の形態４のガイド２２（図６参照）を省略することができ、上記実施の形態４よりも処理槽１の内部構成を簡素化することができる。
【００９６】
実施の形態６．
図８は、本発明の実施の形態６に係る水処理装置の要部構成を概念的に示す断面図である。本実施の形態６に係る水処理装置は、上記実施の形態５に係る水処理装置の吐出口２４の位置を一部変更し、吐出口２４Ａ、２４Ｂ及び逆向吐出口２７Ｂ、２７Ｄを全て処理槽１の右側面に設けたものである。循環配管２５は４系統に分岐され、吐出口２４Ａ、２４Ｃ、及び逆向吐出口２７Ｂ、２７Ｄにそれぞれ接続されている。なお、本実施の形態６に係る水処理装置のその他の構成及び動作、水処理の原理等については、上記実施の形態１または上記実施の形態５と同様であるので説明を省略する。
【００９７】
本実施の形態６に係る水処理装置は、図８に示すように、ユニット２０Ａの高圧電極１１Ａに対応する吐出口２４Ａと、ユニット２０Ｃの高圧電極１１Ｃに対応する吐出口２４Ｃが、ユニット２０Ａ、２０Ｃにおける被処理水６の下流側端部に対向する処理槽１の側面に設けられ、被処理水の通流方向と逆方向の気流Ａを形成している。
【００９８】
また、ユニット２０Ｂの高圧電極１１Ｂに対応する逆向吐出口２７Ｂと、ユニット２０Ｄの高圧電極１１Ｄに対応する逆向吐出口２７Ｄが、ユニット２０Ｂ、２０Ｄにおける被処理水６の上流側端部に対向する処理槽１の側面に設けられ、被処理水６の通流方向と同じ方向の気流Ａ´を形成している。
【００９９】
なお、本実施の形態６では、吐出口２４と逆向吐出口２７をそれぞれ２個ずつ設けたが、吐出口２４と逆向吐出口２７の設置数またはそれらの設置比率は、装置構成の簡易さと水処理の効率等を考慮して適宜変更することができる。処理槽１内の気相オゾン及び過酸化水素を被処理水６に溶解させる効果においては、対向流である気流Ａが望ましいが、高圧電極１１に付着した水滴を風圧によって吹き飛ばす効果は、気流Ａと気流Ａ´に違いはない。
【０１００】
本実施の形態６によれば、上記実施の形態１及び実施の形態５と同様の効果に加え、被処理水６の通流方向と同じ方向の気流Ａ´を形成する逆向吐出口２７Ｂ、２７Ｄを設けることにより、水処理の効率に関して一定の効果を得ながら装置構成を簡素にすることができ、循環配管２５の長さを上記実施の形態５よりも短くすることができる。
【０１０１】
実施の形態７．
図９は、本発明の実施の形態７に係る水処理装置の要部構成を概念的に示す断面図である。上記実施の形態２から実施の形態６では、各ユニット２０を構成する接地電極７は平板状であったが、本実施の形態７では、各ユニット２０を構成する接地電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄ（総称して接地電極２９と記す）は、断面形状が略直角三角形の中空の三角筒形である。
【０１０２】
接地電極２９の形状及び配置について、図９を用いて詳細に説明する。接地電極２９は、図９の紙面の正面側から見て断面が略直角三角形に形成されており、斜面を上側、水平な底面を下側にして設置され、垂直面は処理槽１の側面に位置している。なお、垂直面には、噴上げガス送給口２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ（総称して噴上げガス送給口２８と記す）が設けられている。
【０１０３】
接地電極２９Ａ、２９Ｃは、図９において左側に位置する垂直面が処理槽１の左側面に固定され、右側に位置する頂角端部が処理槽１の右側面から離間されている。同様に、接地電極２９Ｂ、２９Ｄは、右側に位置する垂直面が処理槽１の右側面に固定され、左側に位置する頂角端部が処理槽１の左側面から離間されている。これにより、被処理水６は、接地電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄのそれぞれの斜面からなる流水部に沿って一連の流れとして流下する。
【０１０４】
また、接地電極２９の流水部は、通気性を有する多数の微細孔３０を有しており、ブロワ２６によって付勢された気流が各々の噴上げガス送給口２８を通って流水部の背面側から送給されることにより、被処理水６をミスト状ないしはそれに近い微細水滴３１として上方に跳ね上げ、流水部の上方に被処理水６の微細水滴３１の層が形成される。なお、微細孔３０の寸法は、直径０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下とすることが望ましい。直径が０．１ｍｍ未満の場合は微細孔３０が閉塞しやすく、１ｍｍを超える場合は微細孔３０の断面で気流の分布が生じ、均一に微細水滴３１を形成することが困難になる。
【０１０５】
また、微細水滴３１の水滴径は、一般に１μｍ以上、１ｍｍ以下とすることが望ましい。水滴径が１μｍ未満の場合、微細水滴３１の体積が小さく（６）式や（７）式の反応がすぐに飽和するため反応の効率が低下しやすく、１ｍｍを超える場合は、高圧電極１１に微細水滴３１が付着した際に、スパーク放電が発生する可能性が高くなる。
【０１０６】
処理槽１の上面に形成された循環ガス出口２３には、ブロワ２６の吸気部に連通する循環配管２５が取り付けられている。ブロワ２６の吐出側に接続された循環配管２５は下流側に向けて左右に分岐されている。処理槽１の左側に分岐された循環配管２５は、さらに４系統に分岐され、それぞれガス送給口２８Ａ、２８Ｃ、及び吐出口２４Ｂ、２４Ｄに接続されている。また、処理槽１の右側に分岐された循環配管２５は、さらに４系統に分岐され、それぞれ連通する噴上げガス送給口２８Ｂ、２８Ｄ、及び吐出口２４Ａ、２４Ｃに接続されている。
【０１０７】
本実施の形態７に係る水処理装置においてブロワ２６を動作させると、処理槽１内から循環ガス出口２３を介して循環配管２５に吸気されたガスの一部は、各噴上げガス送給口２８を通って接地電極２９の中空内部に送給され、それぞれの斜面に形成された微細孔３０から上方へ吐出される。この際、接地電極２９の斜面を流下する水膜１０の一部が、微細水滴３１として上方に噴き上げられる。同時に、処理槽１内から循環配管２５に吸気されたガスの一部は、各吐出口２４から吐出され、それぞれの高圧電極１１に対し、被処理水６の通流方向と逆方向の気流Ａを形成する。
【０１０８】
本実施の形態７では、接地電極２９の斜面を流下する被処理水６が形成する水膜１０の一部が、微細水滴３１として上方に跳ね上げられることにより、高圧電極１１と接地電極２９との間に形成された放電と被処理水６との接触面積が増加する。その結果、前述の（５）式の反応が多く発生する。また、ガスが微細孔３０から吐出する際に水膜１０が撹拌されるため、被処理水６中に溶解するオゾン、過酸化水素、または有機物等の濃度が均一化され、前述の（９）式の反応が多く生じる。
【０１０９】
さらに、微細孔３０から噴き出すガスは、処理槽１内から吸気したものであるため、放電で生じたオゾン及び過酸化水素を含む。オゾン及び過酸化水素を含むガスが水膜１０と接触することで、前述の（６）式や（７）式の反応が多く発生する。これらのことから、微細水滴３１を形成することにより、微細水滴３１を形成しない場合よりも水処理の速度と効率が向上する。
【０１１０】
なお、微細水滴３１を形成することにより、高圧電極１１に付着する水滴が多くなるが、処理槽１内から吸気されたガスの一部は吐出口２４を通って高圧電極１１に吹き付けられているので、高圧電極１１に付着した水滴は風圧により吹き飛ばされる。即ち、微細水滴３１の形成に伴い高圧電極１１に水滴が付着しても、その水滴は迅速に取り除かれるため、スパーク放電を抑制することができる。なお、本実施の形態７では、噴上げガス送給口２８に送給するガスをブロワ２６により付勢したが、微細水滴３１を形成するための送風手段を別に用意してもよい。
【０１１１】
本実施の形態７によれば、上記実施の形態１及び実施の形態５と同様の効果に加え、接地電極２９の流水部に微細孔３０を設け、水膜１０の一部から微細水滴３１を形成することにより、さらに効率的かつ高速な水処理が可能となる。
【０１１２】
実施の形態８．
図１０は、本発明の実施の形態８に係る水処理装置の要部構成を概念的に示す断面図である。本実施の形態８に係る水処理装置は、ユニット２０を流下した被処理水６を処理槽１内に循環させる水循環配管６０と、被処理水６を微細水滴化して送風手段（図１０ではブロワ２６）により形成された気流Ａに供給する微細水滴供給手段６１を備えている。
【０１１３】
本実施の形態８に係る水処理装置は、平板状の接地電極７と複数の高圧電極１１から構成されるユニットを１基備えている。処理槽１には、左側面に循環ガス出口２３が設けられ、右側面の高圧電極１１と接地電極７との間の高さに気流Ａを誘起する吐出口２４が設けられている。処理槽１の外部には、循環ガス出口２３と吐出口２４を繋ぐ循環配管２５が設けられ、循環配管２５の途中にはブロワ２６が配設されている。
【０１１４】
また、処理槽１の外部には、水排出口５から排出された処理後の被処理水６を一時的に貯水する貯水槽６２が設けられている。貯水槽６２は、底部に水排出口６３を有し、上部に水循環口６４を有している。この水循環口６４と吐出口２４を繋ぐ水循環配管６０には、水循環ポンプ６５と、水循環ポンプ６５よりも吐出口２４側に配置される微細水滴供給手段６１とが配設されている。
【０１１５】
本実施の形態８に係る水処理装置において水循環ポンプ６５を動作させると、水循環口６４から吸水された貯水槽６２内の被処理水６が水循環配管６０を通り、微細水滴供給手段６１に供給される。微細水滴供給手段６１に供給された被処理水６は、微細水滴６６として吐出口２４に供給され、吐出口２４から吐出されるガスと共に高圧電極１１と接地電極７との間に供給される。
【０１１６】
このように、被処理水６の一部を微細水滴６６として高圧電極１１付近に供給することにより、高圧電極１１と接地電極７との間に形成された放電と被処理水６との接触面積が増加する。その結果、前述の（５）式の反応が発生し、処理後の被処理水６に微量に残留していた有機物がさらに分解除去される。また、微細水滴６６がオゾン及び過酸化水素を含むガスと接触することで、前述の（６）式や（７）式の反応が多く発生する。これらのことから、微細水滴６６を供給することにより、微細水滴６６を供給しない場合よりも水処理の速度と効率が向上する。
【０１１７】
なお、微細水滴６６を供給することにより、高圧電極１１に付着する水滴が多くなるが、処理槽１内から吸気されたガスが吐出口２４を通って高圧電極１１に吹き付けられているので、高圧電極１１に付着した水滴は風圧により吹き飛ばされる。即ち、微細水滴６６の形成に伴い高圧電極１１に水滴が付着しても、その水滴は迅速に取り除かれるため、スパーク放電を抑制することができる。
【０１１８】
微細水滴供給手段６１は、被処理水６を微細水滴化することができるものであれば、特に限定されるものではなく、種々の手法を適用することができる。例えば、シャワーノズル、一流体ノズル、二流体ノズル、超音波振動子、超音波ホモジナイザ、または機械的に被処理水６を跳ね上げて水滴化する跳ね上げ機構、または被処理水６を落下、ないし壁面に衝突させて水滴化する反跳機構等を適用することができる。微細水滴６６の水滴径は、１００μｍ以下であれば、ガスと共に処理槽１０の広い範囲に拡散されるため好ましい。
【０１１９】
また、本実施の形態８では、微細水滴供給手段６１を処理槽１の外部に設けたが、処理槽１の内部に設置することもできる。その場合、処理槽１の内部において送風装置１４（図１参照）で発生した気流Ａに微細水滴６６を供給する。処理槽１の内部に微細水滴供給手段６１を設置した場合、吐出口２４の内壁への衝突による微細水滴６６の損失を抑制することができる。また、本実施の形態８では、ユニットを流下した被処理水６を微細水滴６６として供給したが、処理前の被処理水６を供給しても同様の効果を得ることができる。また、被処理水６以外の水を供給した場合も、前述の（６）式や（７）式の反応が多く発生することにより、水処理効率と水処理速度を向上する効果が得られる。
【０１２０】
本実施の形態８によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、微細水滴供給手段６１により被処理水６の一部を微細水滴６６として高圧電極１１付近に供給するようにしたので、さらに高速かつ効率的な水処理が可能となる。
【０１２１】
実施の形態９．
図１１は、本発明の実施の形態９に係る水処理装置の要部構成を概念的に示す断面図である。本実施の形態９に係る水処理装置は、処理槽１の内部環境計測手段として、処理槽１内の被処理水６の温度を計測する温度計７０と、処理槽１内の温湿度を計測する温湿度計７１と、高圧電極１１における電気特性を計測する電気特性計測手段７２と、処理槽１の内部における放電１８による発光強度を計測する受光計７３とを備えると共に、内部環境計測手段による計測結果に基づいて送風手段（図１１ではプロペラユニット２１）の送風量を調整する送風量制御ユニット７４を備えている。
【０１２２】
なお、図１１に示す例では、内部環境計測手段として、温度計７０、温湿度計７１、電気特性計測手段７２、及び受光計７３を備えているが、それらの少なくとも１つを備えていればよい。また、温湿度計７１は、処理槽１内の温度及び湿度（露点）のいずれか一方を計測するものであってもよい。
【０１２３】
図１１に示すように、温度計７０は接地電極７に設けられ、温湿度計７１及び受光計７３は、処理槽１の内部上方に設けられる。また、電気特性計測手段７２は、処理槽１の外部において、高圧電極１１とパルス電源７５を接続する電気配線７６に設けられる。温度計７０、温湿度計７１、電気特性計測手段７２及び受光計７３から出力された信号は、それぞれ送風量制御ユニット７４に入力される。送風量制御ユニット７４は、受信した各信号に基づいて、プロペラユニット２１により形成される気流Ａの送風量を制御する。なお、本実施の形態９に係る水処理装置のその他の構成及び動作、水処理の原理等については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【０１２４】
本実施の形態９に係る水処理装置における温度計を用いた送風量の制御手順について、図１２のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１において、水処理の際に想定される様々な被処理水６の温度に対し、必要な送風量を予め計測して求め、被処理水６の温度に対する必要な送風量のデータを送風量制御ユニット７４に保存する。高圧電極１１に形成される水滴は、気流Ａ中の水分量に応じてその形成頻度及び寸法が変化することから、高圧電極１１に形成される水滴の形成頻度及び寸法は、被処理水６の蒸気圧、即ち温度に依存する。
【０１２５】
被処理水６の温度が高くなると、水滴の形成頻度が増加し、かつ寸法が大きくなるため、水滴を風圧によって吹き飛ばすために送風量の増加が必要になる。一方、被処理水６の温度が低くなると、水滴の形成頻度が低下し、寸法が縮小するため、少ない送風量で良い。このように、被処理水６の温度に依存して必要な送風量が決まるため、予め実験を行い、データを保存しておく。
【０１２６】
次に、ステップＳ２において、水供給口４から被処理水６を供給し、水処理を開始する。続いてステップＳ３において、被処理水６が供給されている場合（ＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、温度計７０により被処理水６の温度を計測する。続いてステップＳ５において、送風量制御ユニット７４は、予め保存されている、現在の被処理水６の温度に必要な送風量のデータを取得し、ステップＳ６において、現在の送風量と、ステップＳ５で取得した必要な送風量とを比較する。
【０１２７】
ステップＳ６において、現在の送風量が必要な送風量よりも少ない場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ７に進み、送風量を増加する。一方、ステップＳ６において、現在の送風量が必要な送風量よりも大きい場合（ＮＯ）は、ステップＳ８に進み、送風量を減少する。ステップＳ３において被処理水６の供給が終了するまでは、以上の処理を連続的または離散的に繰り返す。
【０１２８】
次に、温湿度計７１を用いた送風量の制御手順について、図１３のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１１において、水処理の際に想定される気流Ａの様々な温湿度に対し、必要な送風量を予め計測して求め、気流Ａの温湿度に対する必要な送風量のデータを送風量制御ユニット７４に保存する。高圧電極１１に形成される水滴は、気流Ａ中の水分量に応じてその形成頻度及び寸法が変化することから、高圧電極１１に形成される水滴の形成頻度及び寸法は、気流Ａの水分量、即ち気流Ａの温湿度に依存する。
【０１２９】
気流Ａの水分量が多くなると、水滴の形成頻度が増加し、かつ寸法が大きくなるため、水滴を風圧によって吹き飛ばすために送風量の増加が必要になる。一方、気流Ａの水分量が少なくなると、水滴の形成頻度が低下し、寸法が縮小するため、少ない送風量で良い。このように、気流Ａの温湿度に依存して必要な送風量が決まるため、予め実験を行い、データを保存しておく。
【０１３０】
続いてステップＳ１２において、水供給口４から被処理水６を供給し、水処理を開始する。次にステップＳ１３において、被処理水６が供給されている場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、温湿度計７１により気流Ａの温湿度を計測する。続いてステップＳ１５において、送風量制御ユニット７４は、予め保存されている、現在の気流Ａの温湿度に必要な送風量のデータを取得し、ステップＳ１６において、現在の送風量と、ステップＳ１５で取得した必要な送風量とを比較する。
【０１３１】
ステップＳ１６において、現在の送風量が必要な送風量よりも少ない場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１７に進み、送風量を増加する。一方、ステップＳ１６において、現在の送風量が必要な送風量よりも大きい場合（ＮＯ）は、ステップＳ１８に進み、送風量を減少する。ステップＳ１３において被処理水６の供給が終了するまでは、以上の処理を連続的または離散的に繰り返す。なお、図１３のフローチャートでは、気流Ａの温湿度データを用いて送風量を制御する例を示したが、温度または湿度のいずれか一方を用いて送風量を制御することも可能である。
【０１３２】
次に、電気特性計測手段７２を用いた送風量の制御手順について、図１４のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ２１において、高圧電極１１に入力された電気特性に対し、その電気特性において必要な送風量を予め計測して求め、電気特性に対する必要な送風量のデータを送風量制御ユニット７４に保存する。高圧電極１１と接地電極７との間の電界分布は、上記実施の形態１で説明したように、高圧電極１１における水滴形成状態に依存して変化する。即ち、パルス電源７５から高圧電極１１に電圧を入力した場合の電気特性（電圧、電流、及び電力）は、高圧電極１１での水滴形成状態に依存して変化することから、電気特性により必要な送風量が決まる。
【０１３３】
続いてステップＳ２２において、水供給口４から被処理水６を供給し、水処理を開始する。次にステップＳ２３において、被処理水６が供給されている場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２４に進み、電気特性計測手段７２により高圧電極１１の電気特性を計測する。続いてステップＳ２５において、送風量制御ユニット７４は、予め保存されている、現在の高圧電極１１の電気特性に必要な送風量のデータを取得し、ステップＳ２６において、現在の送風量と、ステップＳ２５で取得した必要な送風量とを比較する。
【０１３４】
ステップＳ２６において、現在の送風量が必要な送風量よりも少ない場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２７に進み、送風量を増加する。一方、ステップＳ２６において、現在の送風量が必要な送風量よりも大きい場合（ＮＯ）は、ステップＳ２８に進み、送風量を減少する。ステップＳ２３において被処理水６の供給が終了するまでは、以上の処理を連続的または離散的に繰り返す。
【０１３５】
また、電気特性計測手段７２を用いた別の制御方法として、図１５のフローチャートに示す手順で送風量を制御することもできる。ステップＳ３１において、高圧電極１１におけるスパーク放電発生時の電気特性を予め計測して求め、その閾値データを送風量制御ユニット７４に保存する。高圧電極１１に水滴が形成され、スパーク放電が発生した場合、高圧電極１１に流れる電流及び電力は瞬時的に増加する。従って、電気特性の瞬時的な増加を計測することで、スパーク放電の発生を検出することができる。
【０１３６】
次に、ステップＳ３２において、水供給口４から被処理水６を供給し、水処理を開始する。続いてステップＳ３３において、被処理水６が供給されている場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３４に進み、電気特性計測手段７２により高圧電極１１の電気特性を計測する。さらに、ステップＳ３５において、計測した電気特性と、ステップＳ３１で保存したスパーク放電発生時の電気特性の閾値データとを比較する。
【０１３７】
ステップＳ３５において、計測した電気特性がスパーク放電発生時の電気特性の閾値データよりも大きい場合（ＹＥＳ）は、スパーク放電が発生しているので、ステップＳ３６に進み、送風量を増加する。一方、ステップＳ３５において、計測した電気特性が閾値データよりも小さい場合（ＮＯ）は、ステップＳ３７に進み、送風量を減少する。ステップＳ３３において被処理水６の供給が終了するまでは、以上の処理を連続的または離散的に繰り返す。
【０１３８】
次に、受光計７３を用いた送風量の制御手順について、図１６のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ４１において、スパーク放電発生時の発光強度を予め計測して求め、その閾値データを送風量制御ユニット７４に保存する。高圧電極１１に水滴が形成され、スパーク放電が発生した場合、放電からの発光強度が瞬時的に増加する。従って、放電からの発光強度の変化を計測することで、スパーク放電の発生を検出することができる。
【０１３９】
続いてステップＳ４２において、水供給口４から被処理水６を供給し、水処理を開始する。次にステップＳ４３において、被処理水６が供給されている場合（ＹＥＳ）、ステップＳ４４に進み、受光計７３により放電の発光強度を計測する。さらに、ステップＳ４５において、計測した発光強度と、ステップＳ４１で保存したスパーク放電発生時の発光強度の閾値データとを比較する。
【０１４０】
ステップＳ４５において、計測した発光強度がスパーク放電発生時の発光強度の閾値データよりも大きい場合（ＹＥＳ）は、スパーク放電が発生しているので、ステップＳ４６に進み、送風量を増加する。一方、ステップＳ４５において、計測した発光強度が閾値データよりも小さい場合（ＮＯ）は、ステップＳ４７に進み、送風量を減少する。ステップＳ４３において被処理水６の供給が終了するまでは、以上の処理を連続的または離散的に繰り返す。
【０１４１】
このように、本実施の形態９に係る水処理装置は、処理槽１の内部環境計測手段としての温度計７０、温湿度計７１、電気特性計測手段７２、受光計７３による計測結果に基づいて送風量を制御することにより、処理槽１内の状態に応じて、高圧電極１１に付着した水滴を吹き飛ばすために必要な最小の送風量の気流Ａを常に送風することが可能となり、プロペラユニット２１の消費電力を抑制することができる。
【０１４２】
さらに、送風量を最小に抑制することで、単位体積当たりの気流Ａに投入される電力を増加することができると共に、気流内のラジカルが処理槽１の内壁に衝突し分解する頻度を抑制することができるので、単位体積当たりの気流内のラジカル量が増加し、前述の（６）式及び（７）式の反応を多く生じさせることができ、高速な水処理が可能となる。
【０１４３】
なお、温度計７０、温湿度計７１、電気特性計測手段７２、及び受光計７３を全て備えている必要はなく、いずれか一つを用いて送風量を制御するようにしてもよい。ただし、複数を組み合わせた方が、送風量を高精度に制御することが可能となり、スパーク放電を確実に抑制することができる。
【０１４４】
本実施の形態９において用いられる温度計７０としては、熱電対、抵抗温度計、非接触温度計、液柱温度計、バイメタル式温度計等の一般的な温度計測手段を用いることができる。また、温湿度計７１としては、熱電対、抵抗温度計、非接触温度計、液柱温度計、バイメタル式などの一般的な温度計測手段や、伸縮式、バイメタル式、電気式等の一般的な湿度計測手段を用いることができる。
【０１４５】
また、電気特性計測手段７２としては、抵抗分圧式や変圧式等の高電圧プローブ、誘導式や分流式の電流プローブ、電気光学、磁気光学効果を用いた手法等、一般的な電気特性計測手段を用いることができる。受光計７３としては、光電効果を利用したもの、半導体受光素子を利用したもの等、一般的な光計測手段を用いることができる。
【０１４６】
本実施の形態９によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、気流Ａの送風量を最適化することにより、効率的にスパーク放電を抑制することが可能となり、プロペラユニット２１の消費電力を抑制することができると共に、単位体積当たりの気流内のラジカル量が増加し、高速な水処理が可能となる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【図１】
2017110165.tif 000012
【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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【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月1日(2017.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を通流方向に通流させる平面状の流水部を有する接地電極と、前記接地電極の前記流水部から離間された位置において前記流水部と平行に、かつ前記通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の高圧電極とを有するユニット、
前記接地電極と前記高圧電極の間の放電によってラジカルを生成するガスを供給するガス供給口と被処理水の供給口及び排出口とを有し前記ユニットを収容する筐体、及び
前記ユニットの前記通流方向の下流側端部に対向する位置に配置された送風手段を備え、
前記送風手段は、前記筐体の内部において、前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、前記高圧電極の延在方向と交差し、かつ前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
被処理水を通流方向に通流させる平面状の流水部を有する接地電極と、前記接地電極の前記流水部から離間された位置において前記流水部と平行に、かつ前記通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の高圧電極とを有するユニット、
前記接地電極と前記高圧電極の間の放電によってラジカルを生成するガスを供給するガス供給口と被処理水の供給口及び排出口とを有し前記ユニットを収容する筐体、及び
前記ユニットの前記通流方向の上流側端部に対向する位置に配置された送風手段を備え、
前記送風手段は、前記筐体の内部において、前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、前記高圧電極の延在方向と交差し、かつ前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成することを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
被処理水を通流方向に通流させる平面状の流水部を有する接地電極と、前記接地電極の前記流水部から離間された位置において前記流水部と平行に、かつ前記通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の高圧電極とを有するユニット、
鉛直方向に積層された複数の前記ユニットを収容すると共に、前記接地電極と前記高圧電極の間の放電によってラジカルを生成するガスを供給するガス供給口と被処理水の供給口及び排出口とを有する筐体、及び
最下段の前記ユニットの前記通流方向の下流側端部に対向する位置に配置された送風手段を備え、
前記送風手段は、前記筐体の内部において、前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、前記高圧電極の延在方向と交差し、かつ前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成することを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
複数の前記ユニットが鉛直方向に積層されており、前記送風手段は、前記ユニット毎に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項５】
各々の前記ユニットは、前記高圧電極に対して前記接地電極の反対側に、前記接地電極と平行に設けられた導風部材を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記送風手段は、前記筐体の側面に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項７】
複数の前記送風手段の一部は、一部の前記ユニットの前記通流方向の下流側端部に対向する前記筐体の側面に設けられ、前記通流方向と逆方向の気流を形成し、複数の前記送風手段の他の一部は、他の一部の前記ユニットの前記通流方向の上流側端部に対向する前記筐体の側面に設けられ、前記通流方向と同じ方向の気流を形成することを特徴とする請求項４記載の水処理装置。
【請求項８】
前記送風手段により形成される気流は、循環ガスによる気流であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記送風手段は、送風ファンを有する送風装置、またはモータによって回転されるフィンを有するプロペラユニットであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記送風手段は、循環ガス吐出口であり、前記送風手段はさらに、前記筐体に設けられた前記循環ガス吐出口と循環ガス出口とを前記筐体の外部において接続する循環路と、前記循環路の途中に配設されたブロワとを含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１１】
上下方向に隣り合う前記ユニットの前記通流方向が逆方向であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の水処理装置。
【請求項１２】
上下方向に隣り合う前記ユニットの前記通流方向が同じ方向であることを特徴とする請求項４記載の水処理装置。
【請求項１３】
前記接地電極は、前記流水部に複数の微細孔を有し、ブロワまたは他の送風手段によって付勢された気流が前記接地電極の背面側から送給されることにより、前記流水部の上方に被処理水の微細水滴の層が形成されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１４】
前記筐体の内部に、前記送風手段により形成された気流に被処理水を微細化した水滴を供給する微細水滴供給手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１５】
前記循環路に、前記ブロワにより形成された気流に被処理水を微細化した水滴を供給する微細水滴供給手段を備えたことを特徴とする請求項１０記載の水処理装置。
【請求項１６】
前記接地電極の前記流水部は、水平面に対して前記通流方向の下流側に向けて低くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１７】
接地電極と複数本の高圧電極とを有するユニットが収容された筐体の内部に、被処理水と、放電によってラジカルを生成するガスとを供給し、前記接地電極と前記高圧電極との間に放電を発生させ、放電によって生成されたラジカルによって被処理水中の有機物を分解除去する水処理方法であって、
前記接地電極の平面状の流水部に被処理水を通流方向に通流させるステップ、
前記接地電極の前記流水部から離間された位置において前記流水部と平行に、かつ前記通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の前記高圧電極に電圧を印加し、前記接地電極との間に放電を発生させるステップ、
前記ユニットの前記通流方向の下流側端部または上流側端部に対向する位置に配置された送風手段を用い、前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、前記高圧電極の延在方向と交差し、かつ前記高圧電極から前記流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成するステップ、を含むことを特徴とする水処理方法。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る水処理装置は、被処理水を通流方向に通流させる平面状の流水部を有する接地電極と、接地電極の流水部から離間された位置において流水部と平行に、かつ通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の高圧電極とを有するユニットと、接地電極と高圧電極の間の放電によってラジカルを生成するガスを供給するガス供給口と被処理水の供給口及び排出口とを有しユニットを収容する筐体と、ユニットの通流方向の下流側端部または上流側端部に対向する位置に配置された送風手段とを備え、送風手段は、筐体の内部において、高圧電極から流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、高圧電極の延在方向と交差し、かつ高圧電極から流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成するものである。
また、本発明に係る水処理装置は、被処理水を通流方向に通流させる平面状の流水部を有する接地電極と、接地電極の流水部から離間された位置において流水部と平行に、かつ通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の高圧電極とを有するユニットと、鉛直方向に積層された複数のユニットを収容すると共に、接地電極と高圧電極の間の放電によってラジカルを生成するガスを供給するガス供給口と被処理水の供給口及び排出口とを有する筐体と、最下段のユニットの通流方向の下流側端部に対向する位置に配置された送風手段とを備え、送風手段は、筐体の内部において、高圧電極から流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、高圧電極の延在方向と交差し、かつ高圧電極から流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成するものである。 
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明に係る水処理方法は、接地電極と複数の高圧電極とを有するユニットが収容された筐体の内部に、被処理水と、放電によってラジカルを生成するガスとを供給し、接地電極と高圧電極との間に放電を発生させ、放電によって生成されたラジカルによって被処理水中の有機物を分解除去する水処理方法であって、接地電極の平面状の流水部に被処理水を通流方向に通流させるステップと、接地電極の流水部から離間された位置において流水部と平行に、かつ通流方向と交差する方向に延在するように設けられた複数本の高圧電極に電圧を印加し、接地電極との間に放電を発生させるステップと、ユニットの通流方向の下流側端部または上流側端部に対向する位置に配置された送風手段を用い、高圧電極から流水部上の被処理水の水面までの放電領域に対して、高圧電極の延在方向と交差し、かつ高圧電極から流水部上の被処理水の水面に対して形成される放電の伸長方向と交差する気流を形成するステップとを含むものである。
【国際調査報告】
2017110165.tif 000028
2017110165.tif 000029
2017110165.tif 000030
2017110165.tif 000031