(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被反応物が流れる液体流路と、ガスが流れる気体流路と、該ガスをプラズマ化させるための放電部とを有する液体処理装置であって、
第１ブロックと、第１ブロック内に挿入される第２ブロックとを有し、
第２ブロックは、挿入方向の前部に位置する截頭円錐状の部位と、挿入方向の後部に位置する円柱状の部位との組み合わせから構成されており、
前記気体流路は、前記第１ブロックと前記第２ブロックを組み付けたときに生じる両者間の隙間によって形成されており、
前記液体流路及び前記気体流路の延びる方向に沿った断面を見たとき、前記液体処理装置は、両者が平行に延びている第１部位と、前記気体流路の延びる方向が前記液体流路の延びる方向に向かうようになっている第２部位とに区分され、
前記液体流路の出口において、前記気体流路は前記液体流路を取り囲むように配置されており、
前記放電部は、前記第２部位における前記気体流路内に、該気体流路を挟むように対向配置された一対の電極を備え、
前記液体流路の出口において、該液体流路の延びる方向と、前記気体流路の延びる方向とが鋭角に交差するように、該気体流路及び該液体流路が延びている、液体処理装置。
【請求項２】
前記液体流路の出口において、前記気体流路は前記液体流路の全周囲にわたって配置されている請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項３】
前記気体流路が中空円錐台状をしており、該気体流路内に前記放電部が配置されている請求項１又は２に記載の液体処理装置。
【請求項４】
前記各電極においては、該電極の面のうち、前記気体流路に近い側の面が、該気体流路の延びる方向と平行になっている請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液体処理装置。
【請求項５】
前記第２ブロックが、前記第１ブロックに対して、前記液体流路の延びる方向に沿って進退可能に摺動可能な機構になっている請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液体処理装置。
【請求項６】
前記摺動方向と直交する方向において、前記第１ブロックと前記第２ブロックとが当接する面の間にスペーサを介在させて、該第２部位における前記気体流路の幅が調節されるとともに、前記一対の電極の電極間距離が調節されるように構成されている、請求項５に記載の液体処理装置。
【請求項７】
前記第１ブロック及び前記第２ブロックのうち一方のブロックが、非導電性材料から構成されている、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液体処理装置。
【請求項８】
前記第１ブロック及び前記第２ブロックのうち少なくとも一方のブロックが、導電性材料から構成されており、該一方のブロックと、該一方のブロックに配置された前記電極とが絶縁されている、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の液体処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の液体処理装置を用いた液体処理方法であって、
前記液体流路内に被反応物を含む液体を流通させつつ、前記気体流路にガスを流通させるとともに該気体流路内で該ガスをプラズマ化させ、
前記液体流路から吐出された前記液体と、前記気体流路から吐出されたプラズマ化したガスとを接触させて、該液体中の前記被反応物をプラズマによって化学反応させる、液体処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被反応物を含む液体を、プラズマを利用して処理する装置、及びそれを用いた処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを利用して被反応物を反応させる技術が種々知られている。例えば特許文献１には、高温電気プラズマトーチ発生用の高温電気プラズマ装置と、液体又は気体の廃棄物を輸送し直接に該高温電気プラズマトーチの中に噴射し該廃棄物の高温処理を完成する噴射装置からなる液体又は気体廃棄物の処理装置が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、プラズマ発生室でプラズマを生じさせる液体導入プラズマ装置において、噴霧ガスによって噴霧口からプラズマ発生室内に液体を噴霧する噴霧装置と、該噴霧装置の噴霧口付近の周囲にあり、プラズマ発生室に噴霧された液体の周囲を包囲する包囲ガスを吹き出し口から吹き出す包囲ガス導入管とを備えたものが記載されている。このプラズマ装置においては、噴霧された液体を包囲ガスによって包囲して、噴霧された液体の拡散を防ぐようにしている。
【０００４】
特許文献３には、大気中においてプラズマを発生させるプラズマ発生手段、反応させる液体の保持手段、及び発生したプラズマと、保持した液体とを強制的に接触させる手段を備えたプラズマ−液体反応装置が記載されている。この装置においては、前記プラズマと前記液体との相互作用を発生させている。
【０００５】
特許文献４には、気体放電を用いるプラズマ生成機構を備えた気体用微小流路、液体用微小流路、並びに、気体用微小流路及び液体用微小流路が合流して形成される気液混相用微小流路を有することマイクロ流体デバイスが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１９４３７号公報
【特許文献２】特開２００６−２０２５４１号公報
【特許文献３】特開２００７−２５２９８１号公報
【特許文献４】特開２００８−２０１７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した各特許文献に記載の技術では、例えば、被反応物を含む液体と生成されたプラズマとの接触が遅くプラズマが失活してしまう場合や、被反応物とプラズマとの接触面積が小さい場合や、被反応物がプラズマの気流に押し流され被反応物とプラズマの接触頻度が低くなる場合があり、それらのことに起因して被反応物の反応効率を高めることが容易でないことがある。あるいは被反応物を含む液体とプラズマとの接触がバッチ式である場合にも、生成物とプラズマが再反応してしまう場合があり、被反応物の反応効率を高めることは容易でない。
【０００８】
したがって本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得る被反応物の処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、被反応物が流れる液体流路と、ガスが流れる気体流路と、該ガスをプラズマ化させるための放電部とを有する液体処理装置であって、
前記液体流路の出口において、前記気体流路は前記液体流路を取り囲むように配置されており、
前記放電部は前記気体流路内に配置されており、
前記液体流路の出口において、該液体流路の延びる方向と、前記気体流路の延びる方向とが鋭角に交差するように、該気体流路及び該液体流路が延びている、液体処理装置を提供するものである。
【００１０】
また本発明は、前記の液体処理装置を用いた液体処理方法であって、
前記液体流路内に被反応物を含む液体を流通させつつ、前記気体流路にガスを流通させるとともに該気体流路内で該ガスをプラズマ化させ、
前記液体流路から吐出された前記液体と、前記気体流路から吐出されたプラズマ化したガスとを接触させて、該液体中の前記被反応物をプラズマによって化学反応させる、液体処理方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被反応物を含む液体をプラズマによって化学反応処理するプロセスの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の液体処理装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す液体処理装置における第２ブロックを示す斜視図である。
【図３】図３は、図１に示す液体処理装置を、液体流路及び気体流路の吐出端側から見た図である。
【図４】図４は、本発明の液体処理装置の別の一実施形態を示す断面図（図１相当図）である。
【図５】図５は、図１に示す液体処理装置を用いて被反応物に化学反応を生じさせる状態を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の液体処理装置の別の一実施形態を示す断面図（図１相当図）である。
【図７】図７は、本発明の液体処理装置の別の一実施形態を示す断面図（図６相当図）である。
【図８】図８は、本発明の液体処理装置の更に別の一実施形態を示す断面図（図１相当図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。本発明は、プラズマの高活性を活かした化学反応の高効率化に関するものである。本発明の対象となる化学反応に特に制限はない。対象とする被反応物の種類にも特に制限はない。被反応物としては、有機化合物及び無機化合物のいずれを用いてもよい。また、被反応物は高分子であってもよく、あるいは低分子量のものであってもよい。更に被反応物は液体に対して溶解性を有するものであってもよく、あるいは不溶性のものであってもよい。
【００１４】
プラズマ中には、ガス分子の電離によって生成された荷電粒子やイオンの他に、ガス分子の解離によって生成されたラジカルなど多様な活性種が含まれている。近年、プラズマの高活性を利用した化学反応プロセスの検討が盛んに行われており、液中殺菌や有機物改質などへの利用が報告されている。
【００１５】
本発明においてプラズマを発生させるために用いられるガスとしては、これまでに知られている種類のものを特に制限なく用いることができる。例えばアルゴン、ヘリウム、酸素、窒素などが挙げられる。
【００１６】
プラズマを利用した化学反応を効率的に進行させる観点から本発明者が種々検討した結果、被反応物を含む液体を霧化した状態で反応を生じさせることで被反応物とプラズマとの接触面積を増大させることができ、反応効率が向上することが判明した。更に、放電部で生成されたプラズマをより短時間のうちに被反応物と接触させることで目的とする化学反応を高効率で生じさせることが可能になることが本発明者の検討の結果判明した。そのような化学反応を行い得る反応器の一実施形態が図１に示されている。
【００１７】
図１に示す液体処理装置１は、複数のブロックを組み付けることで構成されている。例えば液体処理装置１は、第１ブロック１０及び第２ブロック２０の２つのブロックから構成することができる。２つのブロック１０，２０は、両ブロック１０，２０に設けられたネジ穴１１にボルト（図示せず）を挿通して締め付けることで一体に組み付けられている。
【００１８】
液体処理装置１は、被反応物を含む液体が流れる液体流路２１を有している。液体流路２１は第２ブロック２０を穿孔することで形成されている。液体流路２１は、ほぼ直線状に延びており、その両端は開口している。液体流路２１の各端の開口は、液体の入力端２１ａ及び液体の吐出端２１ｂとなっている。液体流路２１はその横断面形状が、異方性のない形状であることが好ましく一般には円形であるが、この形状に限られず他の形状、例えば多角形等であってもよい。
【００１９】
図２には、液体処理装置１を構成する２つのブロックのうちの第２ブロック２０が示されている。第２ブロック２０は、円柱状の部位２０ａと、截頭円錐状の部位２０ｂを組み合わせた形状を有している。円柱状の部位２０ａの円の直径と、截頭円錐状の部位２０ｂの底面の円の直径とは概ね一致している。また、円柱状の部位２０ａの円の中心を通る中心線を考えたとき、この中心線は、截頭円錐状の部位２０ｂの頂点を通るように、円柱状の部位２０ａと、截頭円錐状の部位２０ｂとは組み合わせられている。先に述べた液体流路２１は、円柱状の部位２０ａの高さ方向であるＸ方向に沿って延びている。また液体流路２１は、円柱の部位２０ａの円の中心を通る中心線上に形成されている。したがって液体流路２１は、截頭円錐状の部位２０ｂの頂点の位置で開口しており、その開口が、上述した液体の吐出端２１ｂとなっている。
【００２０】
図１に戻ると、同図に示す液体処理装置１は、ガスが流れる気体流路２２を有している。気体流路２２は、第１ブロック１０と第２ブロック２０とを組み付けたときに生じる両者間の間隙によって形成されている。気体流路２２は、その延びる方向と直交する断面を見たときに、連続した環状の形状をしている。先に述べたとおり、第２ブロック２０は、円柱状の部位２０ａと、截頭円錐状の部位２０ｂとの組み合わせから構成されているので、該第２ブロック２０と第１ブロック１０との間隙によって形成される気体流路２２は、連続した円環状の形状となる。したがって、この円環状の形状となっている気体流路２２は、先に述べた液体流路２１の全周囲にわたって配置されることになる。液体流路２１は、円環状をした気体流路２２の中心に位置している。つまり、液体流路２１の延びる方向に対して直交する断面で見たとき、液体流路２１から見て、気体流路２２までの距離は、該気体流路２２のいずれの位置においても同じになっている。この関係は、気体流路２２の長さ方向の全域にわたって成り立っている。
【００２１】
気体流路２２は、その一端が、第１ブロック１０に穿設された気体の入力端１２と連通している。気体流路２２の他端は開口しており、気体の吐出端１３となっている。
【００２２】
図１に示すとおり、液体流路２１及び気体流路２２は、それらの延びる方向に沿った断面を見たときに、両者が平行に延びている第１部位３１と、両者間が平行でない第２部位３２とに区分される。第１部位３１は、気体及び液体の入力端側の部位である。第２部位３２は、気体及び液体の吐出端側の部位であり、液体流路２１の出口を含んでいる。詳細には、第２部位３２は、気体の吐出端１３及び液体の吐出端２１ｂを含んでいる。液体流路２１の出口を含む第２部位３２においては、気体流路２２の延びる方向が、第１部位３１に対して変化している。詳細には、第２部位３２においては、気体流路２２の延びる方向が、液体流路２１の延びる方向に向かうようになっており、液体流路２１の延びる方向と、気体流路２２の延びる方向とが交差するようになっている。気体流路２２は、直線状に延びる液体流路２１に対して、両者の延びる方向が鋭角で交差するように、その延びる方向が第２部位３２において変化している。その結果、第２部位３２において気体流路２２は、その延びる方向と直交する方向の断面で見たとき、円環の直径が、気体の吐出端１３に向かうに連れて漸次縮径している。
【００２３】
図１に示すとおり、液体流路２１及び気体流路２２はそれらの吐出端１３，２１ｂの位置が、それらの延びる方向に沿って見たときに一致している。そして図３に示すとおり、それらの吐出端１３，２１ｂにおいても、気体流路２２は液体流路２１の全周囲にわたって配置されている状態が維持されている。図３は、本実施形態の液体処理装置を、液体流路２１及び気体流路２２の吐出端１３，２１ｂ側から見た図である。
【００２４】
上述したとおり、第２ブロック２０は、円柱状の部位２０ａと、截頭円錐状の部位２０ｂとの組み合わせから構成されているので、該第２ブロック２０と第１ブロック１０との間隙によって形成される気体流路２２のうち、第２部位３２の立体形状は、中空截頭円錐状の形状、換言すれば中空円錐台の形状となる。
【００２５】
これまで説明してきた液体流路２１及び気体流路２２に加えて、液体処理装置１は、ガスをプラズマ化させるための放電部４０を有している。放電部４０とは、電極間に印加された電位差によって放電が生ずる領域のことを指す。放電部４０は、気体流路２２内に配置されている。本実施形態においては放電部４０を形成させるため、電極として、気体流路２２を挟むように対向配置された一対の電極４１，４２を用いているが、放電部４０の形態はこれに限られず、プラズマ発生のための放電部としてこれまでに知られている形態のものであれば制限なく用いることができる。
【００２６】
図４には、図１に示す実施形態の変形例が示されている。図４に示す実施形態においては、第２ブロック２０を導電材料から構成し、電極４２の代わりに電極として用いることで放電部４０を形成している。同様に、電極４１を設置せず、第１ブロック１０を導電材料から構成し、電極４１の代わりに電極として用いてもよい。第１ブロック１０及び第２ブロック２０の接する面に直接電流が流れることを防ぐため、第１ブロック１０及び第２ブロック２０の一方は非導電材料から構成されていることが好ましい。
【００２７】
図１に戻ると、各電極４１，４２は導電材料から構成されている。各電極４１，４２は、それらのうちの一方の電極が、気体流路２２を画成する２つのブロックである第１ブロック１０及び第２ブロック２０のうちのいずれか一方に固定されており、他方の電極が、第１ブロック１０及び第２ブロック２０のうちの他方に固定されている。図１では、第１電極４１が第１ブロック１０に固定されており、第２電極４２が第２ブロック２０に固定された状態が示されている。第１ブロック１０及び／又は第２ブロック２０が導電材料から構成されている場合には、これらのブロックと、電極４１，４２とは電気的に絶縁されていることが好ましい。
【００２８】
電極４１においては、該電極４１の面のうち、気体流路２２に近い側の面が、換言すれば気体流路２２に臨んでいる側の面が、気体流路２２の延びる方向と平行になっている。同様に、電極４２においても、該電極４２の面のうち、気体流路２２に近い側の面が、気体流路２２の延びる方向と平行になっている。
【００２９】
図１及び図２に示すとおり、電極４１，４２は、気体流路２２のうち、吐出端１３に寄りの位置に設置されている。詳細には、電極４１，４２は、気体流路２２のうち第２部位３２に設置されている。
【００３０】
液体処理装置１は、対向する一対の電極４１，４２間に電圧を印加できるような構成を有している。例えば各電極４１，４２に電圧を印加するための電線（図示せず）を接続しておき、該電線を、装置１外に設置された電圧源に接続することができる。電圧源は直流電圧源でもよく交流電圧源でもよく、パルス電圧源でも良い。プラズマを生成するための放電方法は、グロー放電、コロナ放電、高周波放電、誘電体バリア放電などが例示できるが、公知のプラズマ生成方法であれば特に制限されない。電圧源によって印加される電圧は、プラズマの効果的な発生の観点から、０．１ｋＶ以上であることが好ましく、１．８ｋＶ以上であることが更に好ましく、３．０ｋＶ以上であることが一層好ましい。また１００ｋＶ以下であることが好ましく、５０ｋＶ以下であることが更に好ましく、２０ｋＶ以下であることが一層好ましい。例えば、電圧源によって印加される電圧は、０．１ｋＶ以上１００ｋＶ以下であることが好ましく、１．８ｋＶ以上５０ｋＶ以下であることが更に好ましく、３．０ｋＶ以上２０ｋＶ以下であることが一層好ましい。
【００３１】
以上の構成を有する液体処理装置１を運転する場合には、液体流路２１の入力端２１ａから液体流路２１内に被反応物を含む液体を供給するとともに、気体の入力端１２から気体流路２２内にガスを供給する。液体は、被反応物自体が液体の場合には、そのまま用いることができ、被反応物が液体でない場合には、液媒体に溶解又は分散させて用いることができる。液媒体としては、被反応物の種類に応じ、水や非水系媒体を用いることができる。
【００３２】
気体流路２２内に供給されたガスは放電部４０に達するとプラズマ化する。発生するプラズマは、低温プラズマであることが、熱による被反応物の変質の抑制や、プラズマ生成における消費電力の低減などの点から好ましい。低温プラズマとは、被反応物との接触時におけるガス温度が２００℃以下のプラズマのことである。
【００３３】
このようにして生じたプラズマＰは、図５に示すとおり、気体流路２２の吐出端１３から装置外へ吐出される。これとともに、液体流路２１内を流通してきた液体Ｌは、吐出端２１ｂから装置外へ吐出される。この場合、吐出端１３において、液体流路２１はその全周囲が、円環状をしている気体流路２２に囲まれているので、液体Ｌは、吐出端１３から吐出されたプラズマＰによって囲まれた状態で、吐出端２１ｂから吐出される。したがって液体ＬとプラズマＰとの接触漏れが起こりにくくなる。これらのことに起因して、液体Ｌ中の被反応物が効率的に反応する。
【００３４】
しかも気体流路２２は、液体流路２１の出口に向かって屈曲しており、両流路の延びる方向が交差しているので、プラズマＰからなる気流の中を液体Ｌが強制的に通過することになる。そのことによっても、プラズマＰと液体Ｌとの接触頻度が増加する。この利点を一層顕著なものとする観点から、液体流路２１の延びる方向と、気体流路２２の延びる方向との交差角は鋭角であることが好ましい。交差角は、特に、５度以上であることが好ましく、１５度以上であることが更に好ましく、３０度以上であることが一層好ましい。また交差角は、８５度以下であることが好ましく、７５度以下であることが更に好ましく、６０度以下であることが一層好ましい。例えば交差角は、５度以上８５度以下であることが好ましく、１５度以上７５度以下であることが更に好ましく、３０度以上６０度以下であることが一層好ましい。この交差角は、液体処理装置１を、液体流路２１の延びる方向に沿って見たときに、液体流路２１の延びる方向と気体流路２２の延びる方向とがなす角度のことである。
【００３５】
その上、ガスの流速が十分に高い場合、液体Ｌは吐出端２１ｂから吐出されてプラズマと接触する際、プラズマの気流の力により霧化されて表面積が増大するので、そのことによってもプラズマＰの接触機会が大幅に増す。その結果、反応効率が高まる。霧化による液体Ｌの液滴の大きさは、吐出端２１ｂにおける液体流路２１の流路断面積や液体Ｌの流量のほか、ガスの流量や流速、前記の交差角を調整することでコントロールできる。
【００３６】
更に、液体処理装置１においては、被反応物を含む液体Ｌの流路２１と、該被反応物を反応させるためのプラズマＰの流路２２とが独立しているので、液体Ｌは、プラズマＰを発生させるための放電部４０を通過しない。そのことに起因して、放電部４０における放電は、液体の性状に因らず常に一定の状態を保つことが出来る。
【００３７】
プラズマＰによって被反応物の反応を生じさせるためには、生成直後の高活性なプラズマを利用することが有効である。この観点から、プラズマＰの発生のための放電部４０は、液体Ｌの吐出端２１ｂに近接した位置に配置されていることが有利である。この観点から、本実施形態の液体処理装置１においては、液体Ｌの吐出端２１ｂに近接した位置である、気体流路２２の第２部位３２に放電部４０が配置されている。また、プラズマＰの放電は、電極４１，４２におけるガスに臨む面、すなわち気体流路２２に近い側の面が、気体流路２２の延びる方向と平行になっていることで一層安定化する。
【００３８】
液体処理装置１を運転する場合には、プラズマによる液体の包囲効果を一層高め、且つ霧化の効果を一層高める観点から、被反応物を含む液体の流量（単位：Ｌ／ｍｉｎ）に対して、ガスの流量（単位：Ｌ／ｍｉｎ）の方が多いことが好ましい。例えば被反応物を含む液体の流量（単位：Ｌ／ｍｉｎ）に対するガスの流量（単位：Ｌ／ｍｉｎ）の比率（以下「ガス／液比」という。）は、１０以上であることが好ましく、１００以上であることが更に好ましく、３０００以上であることが一層好ましい。また、ガス／液比は、１０万以下であることが好ましく、５万以下であることが更に好ましく、２万以下であることが一層好ましい。例えばガス／液比は、１０以上１０万以下であることが好ましく、１００以上５万以下であることが更に好ましく、３０００以上２万以下であることが一層好ましい。
【００３９】
図６ないし図８には、本発明の液体処理装置の別の実施形態が示されている。これらの図に示す実施形態については、これまで説明してきた実施形態と同様の点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。また、図６ないし図８において、図１ないし図５と同じ部材には同じ符号を付してある。
【００４０】
図６に示す実施形態においては、一対の電極４１，４２の少なくとも一方における気体流路２２に近い側の面、すなわちガスに臨む面に誘電体４３が配置されている。誘電体４３は、ガスに臨む面の全域を被覆するように配置されているか、又はガスに臨む面の少なくとも一部を被覆するように配置されている。図６においては、電極４１に誘電体４３が設置されている状態が示されているが、これに代えて電極４２に誘電体４３を設置してもよい。あるいは両電極４１，４２に誘電体４３を設置してもよい。少なくとも一方の電極４１，４２を誘電体４３で被覆することで、異常放電が抑制され、放電を一層安定化させることができ、プラズマを一層安定的に発生させることができる。この観点から、誘電体４３としては、ガラス、アルミナ、ジルコニア、オレフィン系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂などを用いることが好ましい。
【００４１】
図７には、図６に示す実施形態の変形例が示されている。図７に示す実施形態においては、第２ブロック２０を導電材料から構成し、電極４２の代わりに電極として用いることで放電部４０を形成している。同様に、電極４１を設置せず、第１ブロック１０を導電材料から構成し、電極４１の代わりに電極として用いてもよい。第１ブロック１０及び第２ブロック２０の接する面に直接電流が流れることを防ぐため、第１ブロック１０及び第２ブロック２０の一方は非導電材料から構成されていることが好ましい。
【００４２】
図８に示す実施形態においては、液体処理装置１が気体流路２２の流路幅の調節機構を備えている。流路幅を可変にすることで、ガスの流速が変わり、それによって液体の霧化の状態を変えることができる。また、流路幅を可変にすることで一対の電極４１，４２間の距離が変わり、放電状態を変えることができる。つまり、流路幅の調節機構は、一対の電極の電極間距離を任意に調節する機構も兼ねている。尤も、電極間距離を任意に調節する機構を、流路幅の調節機構とは別個に設けることは何ら妨げられない。
【００４３】
流路幅の調節機構としては種々のものを用いることができ、その機構に特に制限はない。例えば図８に示す実施形態においては、液体処理装置１を構成する２つのブロック１０，２０のうち、第２ブロック２０を、第１ブロック１０に対して進退可能に摺動可能な機構を採用している。ここで言う進退可能とは、液体流路２１の延びる方向に沿って進退可能という意味である。そして、摺動方向、すなわち液体流路２１の延びる方向と直交する方向において、第１ブロック１０と第２ブロック２０とが当接する面、すなわち図８中、符号１０Ａ，２０Ａで示す面の間にスペーサ５０を介在させることで、流路幅の調整が行われる。スペーサ５０の厚みを大きくすることで、流路幅が広がり、また電極間距離が広がる。一方、スペーサ５０の厚みを小さくすることで、流路幅が狭まり、また電極間距離が狭まる。
【００４４】
以上の各実施形態の液体処理装置１を用いた被反応物の化学反応の具体例としては、例えば水中の有害物の処理、水中に含まれる菌の殺菌、ガス固定化などが挙げられるがこれらに限られない。
【００４５】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されず、当業者の通常の知識の範囲内において種々の改変が可能である。そのように改変した実施形態が、本発明の技術思想の範囲内であることは言うまでもない。例えば前記実施形態においては、図３に示すとおり、気体流路２２は液体流路２１の全周囲にわたって連続するように配置されていたが、これに代えて、気体流路を複数用い、複数の該気体流路の開口、すなわち吐出端を仮想的に結んで形成される図形が閉じた形状となり、その閉じた形状内に液体流路２１の吐出端が位置するようにしてもよい。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。
【００４７】
〔実施例１〕
図７に示す実施形態の液体処理装置１を用いて被反応物の反応を行った。吐出端における液体流路２１の直径は０．３ｍｍとし、これを中心とする気体流路２２の環状の直径は３．０ｍｍとした。
被反応物として青色染料の一種であるインジゴカルミン（関東化学株式会社製、ＣＡＳ  Ｎｏ．８６０−２２−０）を用いた。インジゴカルミンの２０ｍｇ／Ｌ水溶液を調製し、通液量３ｍＬ／ｍｉｎで液体流路２１に供給した。気体流路２２にはプラズマ化させるガスとして窒素ガスを供給した。供給量は１０Ｌ／ｍｉｎ、２０Ｌ／ｍｉｎ、及び５０Ｌ／ｍｉｎの３条件とした。
電極への印加電圧は５．６ｋＶのパルス電圧とし、周波数は６．０ｋＨｚ、パルス幅は２．０μｓとした。
以上の条件で液体処理装置１を運転した結果、液体処理装置１を流通した後の水溶液はインジゴカルミンの青色が薄れていくことが確認された。この理由は、プラズマや、プラズマと水分子との反応によって生成されたＯＨラジカルなどの活性酸素を含む活性種が、インジゴカルミンと反応し、インジゴカルミン分子中の発色に関わる化学構造を別の化学構造に変えたためと考えられる。更に、ガスの供給量が増すにつれて水溶液の青色がより薄れていくことが確認された。ガス供給量が１０Ｌ／ｍｉｎ、２０Ｌ／ｍｉｎ、５０Ｌ／ｍｉｎのときのインジゴカルミンの反応率又は物質転化率は、それぞれ５７％、７８％、９６％であった。これら反応率及び物質転化率は株式会社日立ハイテクサイエンス製の分光光度計Ｕ‐３３１０を用い、波長６１０ｎｍにおける吸光度を測定し、３つ以上の異なる既知濃度のインジゴカルミン水溶液の吸光度から作製される検量線を用いて算出される濃度を基に計算される。反応率及び物質転化率は、液体処理装置１を流通した後のインジゴカルミン濃度を、液体処理装置１を流通する前のインジゴカルミン濃度で除することによって算出される。尚、ガスの供給量が増すことで反応が促進された理由は、プラズマによる被反応物の包囲効果が向上したことや、水溶液の霧化が進みプラズマと水溶液の接触面積が増大したことが考えられる。
【符号の説明】
【００４８】
１  液体処理装置
１０  第１ブロック
１１  ネジ穴
１２  気体の入力端
１３  気体の吐出端
２０  第２ブロック
２１  液体流路
２１ａ  液体の入力端
２１ｂ  液体の吐出端
２２  気体流路
３１  第１部位
３２  第２部位
４０  放電部
４１，４２  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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