(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を含む液体中又は前記液体の近傍にプラズマを生成させるための少なくともひとつの電極対と、
前記少なくともひとつの電極対へ電圧を印加する電源と、
前記液体へ第１の気体を供給する気体供給装置と、
前記電源及び前記気体供給装置の動作を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
（Ｉ）第１の期間において、前記気体供給装置に前記第１の気体を供給させずに、かつ、前記電源に前記少なくともひとつの電極対へ電圧を印加させることによって、前記液体が気化して発生した第２の気体内でプラズマを生成することで前記液体中に過酸化水素を蓄積し、
（ＩＩ）前記第１の期間の後の第２の期間において、前記気体供給装置に前記第１の期間において過酸化水素が蓄積された前記液体へ前記第１の気体を供給させ、かつ、前記電源に前記少なくともひとつの電極対へ電圧を印加させることによって、前記第１の気体内でプラズマを生成する
プラズマ生成装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記液体中の過酸化水素の濃度が１０ｐｐｍ以上である場合に、前記第２の期間を開始する
請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項３】
前記制御回路は、さらに、前記液体中の過酸化水素の濃度が所定の値以上であるか否かを判定し、前記所定の値以上であると判定した場合に、前記第２の期間を開始する
請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項４】
前記プラズマ生成装置は、さらに、前記液体中の過酸化水素の濃度を測定する過酸化水素センサを備え、
前記制御回路は、前記過酸化水素センサが測定した前記液体中の過酸化水素の濃度に応じて、前記第２の期間を開始する
請求項２又は３に記載のプラズマ生成装置。
【請求項５】
前記少なくともひとつの電極対は、複数の電極対からなる
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ生成装置。
【請求項６】
前記制御回路は、さらに、前記第１の期間を終了した後、前記第２の期間を開始する前に、前記電源に前記少なくともひとつの電極対への電圧の印加を停止させる
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ生成装置。
【請求項７】
前記制御回路は、さらに、電圧の印加を停止している期間中に、前記液体中の過酸化水素の濃度が前記所定の値より低いか否かを判定し、前記所定の値より低いと判定した場合に、前記第１の期間を再開する
請求項６に記載のプラズマ生成装置。
【請求項８】
前記少なくともひとつの電極対への電圧の印加は、単一の前記電源で行われる
請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズマ生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマ生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体若しくは気体の浄化又は殺菌など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、プラズマによって発生した活性種により微生物及び細菌を殺菌するプラズマ発生装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のプラズマ発生装置では、廃水に高電圧パルス処理を施す処理槽が多段直列的に連結して配設されている。前段側処理槽では、高電圧パルス放電により主として酸化ラジカルの生成反応が行われる。後段側処理槽では、当該酸化ラジカルより生成された過酸化水素及び当該過酸化水素下の高電圧パルス放電により発生した酸化ラジカルを利用した有機生成物の酸化分解が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０５８８８６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、上記のプラズマ発生装置では、前段側処理槽と後段側処理槽とを含む複数の処理槽を備えるため、処理装置のサイズが大きくなるという課題がある。
【０００６】
そこで、本開示は、１つの処理槽で酸化力が高い液体を効率よく生成できるプラズマ生成装置を提供する。
【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、本開示の一態様に係るプラズマ生成装置は、液体中又は液体の近傍にプラズマを生成させるための少なくともひとつの電極対と、前記少なくともひとつの電極対へ電圧を印加する電源と、前記液体へ第１の気体を供給する気体供給装置と、前記電源及び前記気体供給装置の動作を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、（Ｉ）第１の期間において、前記気体供給装置に前記第１の気体を供給させずに、かつ、前記電源に前記少なくともひとつの電極対へ電圧を印加させることによって、前記液体が気化して発生した第２の気体内でプラズマを生成し、（ＩＩ）前記第１の期間の後の第２の期間において、前記気体供給装置に前記液体へ前記第１の気体を供給させ、かつ、前記電源に前記少なくともひとつの電極対へ電圧を印加させることによって、前記第１の気体内でプラズマを生成する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示のプラズマ生成装置によれば、１つの処理槽で酸化力が高い液体を効率よく生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係るプラズマ生成装置の構成を示す図
【図２】実施の形態に係るプラズマ生成装置の電極近傍の構成を示す拡大図
【図３】実施の形態に係るプラズマ生成装置の電極支持板の断面図
【図４】実施の形態に係るプラズマ生成装置の動作を示すフローチャート
【図５】実施の形態に係るプラズマ生成装置において第１の期間にプラズマが生成される様子を模式的に示す図
【図６】実施の形態に係るプラズマ生成装置の放電時間に対する過酸化水素濃度を測定した結果を示す図
【図７】実施の形態に係るプラズマ生成装置において第２の期間にプラズマが生成される様子を模式的に示す図
【図８】実施の形態に係るプラズマ生成装置の過酸化水素濃度に対するインディゴカーミン分解速度を測定した結果を示す図
【図９】変形例に係るプラズマ生成装置の動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の概要）
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るプラズマ生成装置は、液体中又は液体の近傍にプラズマを生成させるための少なくともひとつの電極対と、少なくともひとつの電極対へ電圧を印加する電源と、液体へ第１の気体を供給する気体供給装置と、電源及び気体供給装置の動作を制御する制御回路と、を備え、制御回路は、（Ｉ）第１の期間において、気体供給装置に第１の気体を供給させずに、かつ、電源に少なくともひとつの電極対へ電圧を印加させることによって、液体が気化して発生した第２の気体内でプラズマを生成し、（ＩＩ）第１の期間の後の第２の期間において、気体供給装置に液体へ第１の気体を供給させ、かつ、電源に前記少なくともひとつの電極対へ電圧を印加させることによって、第１の気体内でプラズマを生成する。
【００１１】
これにより、気体供給装置からの第１の気体の供給の有無といった簡単な制御で、酸化力が高い液体を効率よく生成することができる。具体的には、第１の期間において、気体供給装置から第１の気体を供給せずに放電を行うことで、効率よく過酸化水素を蓄積できる。また、第１の期間の後の第２の期間において、気体供給装置から第１の気体を供給しながら放電を行うことで、当該過酸化水素を用いてＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを効率よく生成できる。つまり、酸化力が高い液体を効率よく生成できる。よって、液体の除菌又は有機性物質の分解を効率よく行えるので、当該プラズマ生成装置は、高い水処理能力を得ることができる。また、過酸化水素の蓄積及びＯＨラジカルを含む酸化力が高い液体の生成を１つの処理槽で行えるので、プラズマ生成装置を小型化できる。
【００１２】
また、制御回路は、液体中の過酸化水素の濃度が１０ｐｐｍ以上である場合に、第２の期間を開始してもよい。
【００１３】
これにより、過酸化水素濃度が１０ｐｐｍ以上である場合に、第２の期間を開始するので、液体の除菌又は有機性物質の分解を高速に行うことができる。よって、当該プラズマ生成装置は、高い水処理能力を得ることができる。
【００１４】
また、制御回路は、さらに、液体中の過酸化水素の濃度が所定の値以上であるか否かを判定し、所定の値以上であると判定した場合に、第２の期間を開始してもよい。
【００１５】
これにより、過酸化水素濃度が所定の値以上である場合に第２の期間を開始するので、液体の除菌又は有機性物質の分解を高速に行うことができる。よって、当該プラズマ生成装置は、高い水処理能力を得ることができる。また、例えば、液体中の有機性物質濃度が高い場合に、過酸化水素濃度の所定の値を高く設定し、過酸化水素濃度が当該所定の値以上である場合に第２の期間を開始することで、液体中の有機性物質濃度が高いときでは分解速度を速くすることができる。つまり、有機性物質濃度に合わせて、分解速度を調整できる。
【００１６】
また、本開示の一態様に係るプラズマ生成装置は、さらに、液体中の過酸化水素の濃度を測定する過酸化水素センサを備え、制御回路は、過酸化水素センサが測定した液体中の過酸化水素の濃度に応じて、第２の期間を開始してもよい。
【００１７】
これにより、液体中の過酸化水素濃度が測定できるので、過酸化水素濃度の管理が容易になる。また、例えば、第１の期間を終了し、第２の期間を開始する過酸化水素濃度を細かく設定することができる。
【００１８】
また、少なくともひとつの電極対は、複数の電極対からなるとよい。
【００１９】
これにより、一処理槽内において複数の電極対で放電が起こり、プラズマが生成される空間を広げることができるので、過酸化水素の蓄積速度及び当該過酸化水素を使用した除菌又は有機性物質の分解速度を向上させることができる。
【００２０】
また、制御回路は、さらに、第１の期間を終了した後、第２の期間を開始する前に、電源に前記少なくともひとつの電極対への電圧の印加を停止させてもよい。
【００２１】
これにより、第１の期間が終了したが第２の期間を開始するタイミング（使用タイミング）ではない場合、第１の期間で蓄積した過酸化水素を液体中に保存しておける。過酸化水素は、ＯＨラジカルを含む酸化ラジカルより酸化力が弱く安定している。そのため、過酸化水素を液体中に一定期間保存することができる。よって、第２の期間を開始するタイミングとなった場合でも、液体中に過酸化水素が含まれているので、ＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを効率よく生成できる。つまり、酸化力が高い液体を効率よく生成することができる。よって、液体の除菌又は有機性物質の分解を効率よく行えるので、当該プラズマ生成装置は、高い水処理能力を得ることができる。また、使用タイミングまで放電を停止できるので、電力の削減が可能となる。ここで、使用タイミングとは、例えば、液体１１そのものの除菌若しくは有機性物質の分解を開始するタイミングである。又は酸化ラジカルを含む液体（すなわち、プラズマ処理された液体）を用いて、他の液体若しくは気体の除菌又は有機性物質の分解を開始するタイミングである。
【００２２】
また、制御回路は、さらに、電圧の印加を停止している期間中に、液体中の過酸化水素の濃度が所定の値より低いか否かを判定し、所定の値より低いと判定した場合に、第１の期間を再開してもよい。
【００２３】
これにより、放電を停止している場合に過酸化水素濃度が低下しても第１の期間を再開することで、所定の値以上の過酸化水素濃度を維持できる。よって、使用するタイミングとなり第２の期間を開始しても、液体中に所定の値以上の過酸化水素が含まれているので、液体の除菌又は有機性物質の分解を高速に行うことができる。よって、当該プラズマ生成装置は、高い水処理能力を得ることができる。
【００２４】
また、少なくともひとつの電極対への電圧の印加は、単一の電源で行われてもよい。
【００２５】
これにより、複数の電極対のそれぞれに対して、第１の期間と第２の期間との双方において、１台の電源で電圧を印加することができる。つまり、電源の数を削減できる。よって、プラズマ生成装置のコストを削減できる。
【００２６】
以下では、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。
【００２７】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又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、最上位概念を示す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。
【００２８】
（実施の形態）
以下、図１〜図８を用いて、実施の形態を説明する。
【００２９】
［１−１．構成］
まず、実施の形態に係るプラズマ生成装置の構成について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０の構成を示す図である。図２は、本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０の電極近傍（図１の一点鎖線で示す領域ＩＩ）の構成を拡大して示す図（断面図）である。
【００３０】
本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０は、アレイ状に配置された複数の第１電極３１を備え、複数の第１電極３１の各々の近傍でプラズマを生成する。つまり、プラズマ生成装置１０は、アレイ状にプラズマの発生源が配置された多点放電型のプラズマ生成装置である。
【００３１】
図１及び図２に示すように、プラズマ生成装置１０は、電極支持板２０と、複数の第１電極３１と複数の第２電極３２とを含む複数の電極対３０と、絶縁板４０と、気体供給装置５０と、電源６０と、制御回路７０と、過酸化水素センサ９０とを備える。また、プラズマ生成装置１０は、液体１１を保持するための空間８１を有する液体保持部８０を備える。具体的には、絶縁板４０を基準として、電極支持板２０（複数の第１電極３１）とは反対側に、液体１１が入れられる空間８１が存在する。
【００３２】
ここで、液体１１は、例えば、純水、水道水又は廃水などの水である。プラズマ生成装置１０は、第１の気体１２を供給させずに、液体１１中でプラズマ１４を生成することで過酸化水素を蓄積し、第１の気体１２を供給しながら過酸化水素を含む液体１１中でプラズマ１４を生成することでＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを発生する（図５の（ａ）及び図５の（ｂ）、並びに図７の（ａ）及び図７の（ｂ）を参照）。
【００３３】
これにより、液体１１そのものの除菌又は有機性物質の分解を行うことができる。あるいは、酸化ラジカルを含む液体１１（すなわち、プラズマ処理された液体１１）を用いて、他の液体又は気体を除菌することができる。なお、プラズマ処理された液体１１は、除菌に限らず、その他の様々な目的に用いることができる。
【００３４】
以下、本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０を構成する各構成要素について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
［１−１−１．電極支持板］
電極支持板２０は、複数の第１電極３１を支持する絶縁性の電極支持体の一例である。具体的には、電極支持板２０は、アレイ状に配列した複数の孔２５を有する板状の部材である。本実施の形態では、耐熱性の樹脂材料又はセラミックから構成される。例えば、電極支持板２０としては、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させた材料又はアルミナセラミックなどを用いることができる。
【００３６】
電極支持板２０は、例えば、略矩形の平板である。なお、電極支持板２０の形状は、これに限らず、円板、楕円板などいかなるものでもよい。また、電極支持板２０は、平板に限らず、湾曲した板でもよい。
【００３７】
電極支持板２０には、複数の孔２５が平面視において二次元状に配列されている。本実施の形態では、例えば、複数の孔２５は、行方向及び列方向にそれぞれ規則的に配列されている。なお、複数の孔２５の配列は、これに限らず、ハニカム様、一次元状又はランダムなどいかなるものでもよい。
【００３８】
図３は、電極支持板２０の断面図である。例えば、複数の孔２５の形状は円筒形である。複数の孔２５は、半径が異なる２つの貫通孔からなる。具体的には、複数の孔２５は、貫通孔の半径がより大きい孔２５ａと、大きい孔２５ａより半径が小さい孔２５ｂからなる。大きい孔２５ａの中心軸と小さい孔２５ｂの中心軸とが一致するように、大きい孔２５ａと小さい孔２５ｂとは接している。つまり、複数の孔２５は、大きさの異なる２つの孔により、電極支持板２０を厚み方向に貫通している。また、大きい孔２５ａは、絶縁板４０と接する電極支持板２０の主面２２側に配列されている。小さい孔２５ｂは、主面２２と対向する電極支持板２０の他面２３側に配列されている。
【００３９】
複数の第１電極３１がそれぞれ複数の孔２５に挿入されると、小さい孔２５ｂの内面２０ｂと、第１電極３１の側面３１ｂの一部とが接する。つまり、電極支持板２０は、複数の孔２５のうち、小さい孔２５ｂの内面２０ｂで、第１電極３１を支持する。なお、複数の孔２５の開口の形状は円形に限定されない。例えば、楕円や四角形などでもよい。
【００４０】
また、電極支持板２０の他面２３側には、小さい孔２５ｂの周囲にそれぞれ気体導入孔２１が配列されている。気体導入孔２１は、複数の孔２５の中心軸から、小さい孔２５ｂの半径に相当する距離より遠く、かつ大きい孔２５ａの半径に相当する距離より近い位置に配列されている。また、気体導入孔２１は、電極支持板２０の厚み方向に貫通しており、大きい孔２５ａとつながっている。そして、気体導入孔２１は、気体供給管５１と接続されており、気体供給装置５０から供給された第１の気体１２を大きい孔２５ａへ導く役割を持つ。具体的には、第１の気体１２が供給されるときには、電極支持板２０は第１電極３１を支持しているので、気体導入孔２１は第１電極３１と大きい孔２５ａの内面２０ａとの間の空間である気体供給孔２４へ第１の気体１２を導く。つまり、気体導入孔２１は、気体供給孔２４と気体供給管５１との間を連通させるように、電極支持板２０を貫通する貫通孔である。
【００４１】
本実施の形態では、気体導入孔２１は小さい孔２５ｂの周囲に２つ設けられている。なお、気体導入孔２１の設置は、上述に限定されない。気体導入孔２１は、他面２３側にある小さい孔２５ｂごとに、少なくとも１つ設けられていればよい。また、気体導入孔２１の形状は特に限定されない。気体供給装置５０からの供給された第１の気体１２を気体供給孔２４へ導くことができる形状であればよい。
【００４２】
以上では、電極支持板２０について説明した。電極支持板２０の主な目的は、第１電極３１の支持及び第１の気体１２が供給される気体供給孔２４の形成である。この意味で、電極支持体であれば、板には限定されない。また、例えば、第１電極３１が絶縁板４０に固定され、かつ第１の気体１２が第１電極３１と絶縁板４０とで形成された空間に供給されていれば、電極支持体は、必ずしも必須ではない。
【００４３】
［１−１−２．第１電極］
本実施の形態に係る複数の第１電極３１は、電極支持板２０に設けられた複数の孔２５の各々に保持された円柱状の電極である。例えば、複数の第１電極３１は、他面２３側にある小さい孔２５ｂの各々に嵌合するように保持されている。複数の第１電極３１の各々が、プラズマを多点生成するときの反応電極として機能する。なお、「円柱状」とは、その断面形状が真円及び長方形であることに加えて、数％の誤差を含む形状も含む概念である。第１電極３１の形状は、円柱状に限らず、角柱状、球状又は円錐状などでもよい。
【００４４】
本実施の形態では、複数の第１電極３１の端面３１ａの各々は、絶縁板４０の第１主面４１と空間を介して対向している。つまり、第１電極３１と絶縁板４０との間には、空間が形成されている。また、第１電極３１の端面３１ａと絶縁板４０の第１主面４１とは、略平行の関係に配置される。つまり、第１電極３１の端面３１ａと絶縁板４０の第１主面４１との最短距離は、どこをとっても略一定である。また、第１電極３１の側面３１ｂと電極支持板２０の大きい孔２５ａの内面２０ａとは、略平行の関係に配置される。つまり、第１電極３１の側面３１ｂと電極支持板２０の大きい孔２５ａの内面２０ａとの最短距離は、どこをとっても略一定である。これにより、第１の気体１２を均等に気体供給孔２４へ供給でき、プラズマ１４（図７の（ｂ）参照）を安定して発生させることができる。
【００４５】
第１電極３１は、例えば、タングステン又はタングステン合金などの耐プラズマ性の金属材料から構成される。第１電極３１としては、他の耐プラズマ性の金属材料を用いてもよく、あるいは、耐久性は悪化するものの、銅、アルミニウム、鉄及びこれらの合金などを用いてもよい。
【００４６】
［１−１−３．絶縁板］
絶縁板４０は、複数の第１電極３１と空間８１との間に配置された絶縁性を有する板材である。本実施の形態では、絶縁板４０は、電極支持板２０に対向するように配置されている。具体的には、絶縁板４０は、電極支持板２０の主面２２に接している。図２に示すように、絶縁板４０は、第１主面４１と、第１主面４１の反対側の主面である第２主面４２とを有する。
【００４７】
絶縁板４０は、例えば、略矩形の平板である。なお、絶縁板４０の形状は、これに限らず、円板、楕円板などいかなるものでもよい。絶縁板４０は、例えば、アルミナセラミックなどの絶縁性材料から構成される。
【００４８】
第１主面４１は、電極支持板２０に接している。具体的には、第１主面４１は、電極支持板２０の主面２２と接して配置される。これにより、複数の第１電極３１と第２電極３２との距離をそれぞれ均一化できるため、インピーダンスのバラつきを抑制することができる。
【００４９】
第２主面４２は、液体１１が入れられる空間８１に面している。つまり、第２主面４２は、空間８１に露出しており、液体１１に接触している。本実施の形態では、図２に示すように、第２主面４２に接して複数の第２電極３２が配置されている。
【００５０】
絶縁板４０は、複数の連通孔４３を有する。複数の連通孔４３は、気体供給孔２４を介して複数の第１電極３１の各々と第２電極３２との間を連通させるように、複数の第１電極３１の各々に対応する位置において絶縁板４０を貫通する貫通孔である。
【００５１】
具体的には、複数の連通孔４３の各々は、絶縁板４０を厚み方向に貫通している。複数の連通孔４３は平面視において二次元状に配列され、複数の第１電極３１の各々に対向する位置に設けられている。より具体的には、複数の連通孔４３は、それぞれの軸が第１電極３１の中心軸を通るように設けられている。例えば、複数の連通孔４３の各々の軸と、電極支持板２０に設けられた複数の孔２５の各々の軸とは、一致している。つまり、複数の第１電極３１と複数の連通孔４３とが一対一で対応している。これにより、複数の第１電極３１の各々と第２電極３２との間に交流電圧又はパルス電圧を印加しても、複数の連通孔４３を介して電極間に電流を均等に流すことができる。
【００５２】
複数の連通孔４３は、例えば、円柱状の貫通孔である。複数の連通孔４３の各々の径は、例えば、１０μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００５３】
複数の連通孔４３は、例えば、親水化処理されている。具体的には、複数の連通孔４３が形成された絶縁板４０をプラズマ処理することで、複数の連通孔４３は親水化処理される。プラズマ処理は、例えば、酸素ガス又はヘリウムガスを用いた大気圧プラズマ処理である。連通孔４３を親水化することで、空間８１に入れられる液体１１が連通孔４３に浸入しやすくなる。なお、親水化処理は、プラズマ処理に限らない。例えば、連通孔４３が形成された絶縁板４０を所定の薬液に浸すことで、連通孔４３を親水化してもよい。
【００５４】
なお、例えば、複数の連通孔４３の径を大きくすることで、液体１１を浸入しやすくしてもよい。ただし、連通孔４３の径が大きすぎる場合（例えば、７００μｍ）は、連通孔４３内の液体１１を気化させるためのエネルギー量が増加するなどの理由から好ましくない。
【００５５】
［１−１−４．第２電極］
第２電極３２は、液体１１が入れられる空間８１内に配置される。第２電極３２は、空間８１に入れられた液体１１に接触する位置に配置されている。本実施の形態では、第２電極３２は、絶縁板４０の第２主面４２に接触して配置されている。第２電極３２は、プラズマを生成するときの第１電極３１に対する対向電極として機能する。
【００５６】
第２電極３２は、導電性の金属材料から構成される。例えば、第２電極３２は、タングステン、銅、アルミニウム若しくは鉄、又は、これらの合金（ステンレス鋼など）などから構成される。
【００５７】
本実施の形態では、複数の第２電極３２が設けられ、複数の第２電極３２の各々が、複数の連通孔４３の各々を囲むように形成されている。つまり、複数の第２電極３２の各々の形状は、円環状である。第２電極３２は、円環の中心と連通孔４３の中心軸とが一致するように配置されている。
【００５８】
なお、第２電極３２の個数、形状及び配置は、これに限定されない。第２電極３２は、空間８１内に配置され、又は、空間８１に接して配置されていればよい。すなわち、第２電極３２は、少なくとも一部が空間８１に露出しており、液体１１と接触するように配置されていればよい。
【００５９】
例えば、第２電極３２は、絶縁板４０から離れた位置に少なくとも１つ配置されてもよい。また、第２電極３２は、環状で連通孔４３を囲む必要はなく、例えば、円柱状、格子状、又は、平板状の電極でもよい。例えば、第２電極３２は、連通孔４３より一回り大きい貫通孔が、連通孔４３に対応する位置に設けられた平板電極（具体的には、電極支持板２０と同様の形状）でもよい。
【００６０】
［１−１−５．気体供給装置］
気体供給装置５０は、気体供給管５１及び気体導入孔２１を介して気体供給孔２４に接続される。気体供給管５１と気体導入孔２１とは、隙間なく接続されている。つまり、気体導入孔２１には気体供給管５１を通じて供給される第１の気体１２以外の気体は、流入しない。気体供給装置５０は、気体供給管５１及び気体導入孔２１を介して気体供給孔２４に第１の気体１２を供給する。供給される第１の気体１２は、空気、窒素、又は酸素などである。
【００６１】
第１の気体１２に空気を使用した場合は、空気を供給しながら放電することにより生成した窒素ラジカルと水とが反応し、亜硝酸及び硝酸が生成される。つまり、液体１１は、高い水処理能力が得られる。
【００６２】
第１の気体１２に窒素のみを使用した場合は、窒素を供給しながら放電することにより生成した窒素ラジカルと水とが反応し、亜硝酸及び硝酸が生成される。つまり、空気を使用する場合と同一又は類似した効果が得られる。
【００６３】
第１の気体１２に酸素のみを使用した場合は、酸素を供給しながら放電することにより亜硝酸等の窒素成分は生成されないが、放電により酸素ラジカルやオゾンが生成される。酸素ラジカルは酸化力があり、またオゾンは過酸化水素と反応し、ＯＨラジカルを生成する（促進酸化という）。生成されたＯＨラジカルは強力な酸化力を有しているため、除菌又は有機性物質の分解に寄与する。
【００６４】
このことから、第1の気体は、空気、窒素又は酸素を用いることで、強力な除菌又は有機性物質の分解能力が発動される。なお、本実施の形態では、第１の気体１２は、入手が容易である空気を使用している。
【００６５】
気体供給装置５０は、制御回路７０の制御により、第２の期間において第１の気体１２の供給を行う。また、気体供給装置５０は、制御回路７０の制御により、第１の期間において第１の気体１２の供給を停止する。なお、気体供給装置５０は、第２の期間中、常に第１の気体１２の供給を行う。
【００６６】
また、気体供給装置５０は、例えばポンプなどである。気体供給装置５０から供給される第１の気体１２の流量は、特に限定されない。気体供給孔２４を第１の気体１２で充満できる流量であればよい。また、本実施の形態では、気体供給装置５０は１つである例を示しているが、これに限定されない。気体供給装置５０は複数あってもよい。例えば、第１電極３１と同じ数あってもよい。
【００６７】
［１−１−６．電源］
電源６０は、複数の電極対３０（複数の第１電極３１の各々と第２電極３２と）の間に交流又はパルス電圧を印加する。
【００６８】
例えば、印加する電圧は、電極対３０の間の電界強度が２ｋＶ／ｃｍ〜５０ｋＶ／ｃｍになるような電圧である。本実施の形態では、連通孔４３の径に応じて、印加する電圧は定められる。例えば、連通孔４３の径が約３０μｍのときは、電源６０は、約１．６ｋＶの電圧を印加し、連通孔４３の径が約１０μｍのときは、電源６０は、約６００Ｖの電圧を印加する。
【００６９】
印加する電圧は、例えば、１Ｈｚ〜１００ｋＨｚ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。また、電極対３０の間に流れる電流値は、例えば、１ｍＡ〜１Ａである。
【００７０】
［１−１−７．制御回路］
制御回路７０は、例えば、マイコンなどであり、プラズマ生成装置１０の動作を制御する処理部である。具体的には、制御回路７０は、気体供給装置５０を制御することで、第１の気体１２を供給する。また、制御回路７０は、電源６０を制御することで、電極対３０の間に交流又はパルス電圧を印加する。つまり、制御回路７０は、気体供給装置５０の第１の気体１２の供給のオン及びオフと、電源６０のオン及びオフの制御を行う。これにより、制御回路７０は、（Ｉ）第１の期間において、連通孔４３を介して気体供給孔２４に浸入した液体１１を気化させることで第２の気体１３を生成し、生成した第２の気体１３中で放電させてプラズマ１４を生成し、（ＩＩ）第１の期間の後の第２の期間において、気体供給孔２４を介して気体供給装置５０から供給された第１の気体１２中で放電させてプラズマ１４を生成する。
【００７１】
また、本実施の形態では、第２の期間は、過酸化水素センサ９０が検知した液体１１中の過酸化水素濃度に基づいて、開始される。
【００７２】
［１−１−８．液体保持部］
液体保持部８０は、液体１１を保持するための空間８１を有する。空間８１は、例えば、液体１１で満たされている。具体的には、液体保持部８０は、例えば、液体１１が入れられる貯液槽（タンク）又は配管などである。すなわち、空間８１は、貯液槽又は配管の内部空間である。空間８１内の液体１１は、静水でもよく、あるいは、動水（流水）でもよい。
【００７３】
なお、貯液槽又は配管の壁面の一部が絶縁板４０でもよい。すなわち、液体保持部８０が、絶縁板４０を備えてもよい。
【００７４】
また、貯液槽又は配管の壁面の一部が第２電極３２でもよい。すなわち、液体保持部８０が、第２電極３２を備えてもよい。
【００７５】
また、感電を防止するため、液体保持部８０は接地されていてもよい。
【００７６】
［１−１−９．過酸化水素センサ］
過酸化水素センサ９０は、液体１１中に含まれている過酸化水素濃度を測定するセンサであり、制御回路７０と接続されている。過酸化水素センサ９０は、後述する第１の期間及び第２の期間における液体１１中の過酸化水素濃度を測定する。過酸化水素濃度の測定は、リアルタイムで行ってもよく、一定時間ごとに行ってもよい。
【００７７】
本実施の形態では、過酸化水素センサ９０は、液体保持部８０の上部（絶縁板４０の第２主面４２と対向する液体保持部８０の面）に設置されている。なお、過酸化水素センサ９０が設置される位置は、これに限定されない。液体保持部８０の空間８１内で、液体１１に接して配置されていればよい。また、過酸化水素センサ９０は、少なくとも１つ設置されていればよく、複数あってもよい。例えは、電極対３０と同数を設置してもよい。これにより、液体１１中の過酸化水素濃度の均一度合いがわかる。
【００７８】
［１−２．動作］
続いて、本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０の動作について、図４〜図８を用いて説明する。
【００７９】
図４は、本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０の動作を示すフローチャートである。図５は、本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０において第１の期間にプラズマ１４が生成される様子を模式的に示す図である。図６は、本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０の放電時間に対する過酸化水素濃度を測定した結果を示す図である。図７は、本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０において第２の期間にプラズマ１４が生成される様子を模式的に示す図である。なお、図５及び図７では、１つの第１電極３１について説明するが、本実施の形態では、複数の第１電極３１の全てで同様の現象が発生し、プラズマ１４を多点生成することができる。
【００８０】
本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０の動作は、図４に示す通り、第１の期間において、気体供給装置５０から第１の気体１２を供給せずに、かつ、電極対３０に交流又はパルス電圧を印加する（Ｓ１）。また、第１の期間の後の第２の期間において、気体供給装置５０から第１の気体１２を供給し、かつ、電極対３０に交流又はパルス電圧を印加する（Ｓ２）。第１の期間及び第２の期間と、その切り替えとについて、詳細に説明をする。
【００８１】
［１−２−１．第１の期間］
まず、図４において制御回路７０は、気体供給装置５０を制御することで第１の気体１２を供給させず、かつ、電源６０を制御し複数の電極対３０の間に交流又はパルス電圧を印加させる（Ｓ１）。なお、印加させる交流又はパルス電圧は、複数の電極対３０に対し同じ条件で印加される。以下で、具体的に説明をする。
【００８２】
電極対３０間に交流又はパルス電圧が印加されると、液体１１が連通孔４３に浸入する。例えば、電極対３０の間に交流又はパルス電圧が印加されることで、電極対３０の間に電界が発生し、液体１１に分極が生じる。これにより、液体１１は、第１電極３１に引っ張られて連通孔４３内に浸入する。なお、連通孔４３が親水化処理されている場合などは、電圧の印加に依らずに、液体１１は、連通孔４３に浸入する場合もある。
【００８３】
連通孔４３に浸入した液体１１は、図５の（ａ）に示すように、気体供給孔２４に浸入し、第１電極３１と接する。これにより、電極対３０の間に、連通孔４３に浸入した液体１１によって電流パス（図中の両矢印）が形成される。
【００８４】
電流パスが形成されると、電極対３０の間に電流が流れることによって熱が発生する。発生した熱によって、連通孔４３から浸入した液体１１が気化することで、第２の気体１３が発生する。
【００８５】
図５の（ｂ）に示すように、発生した第２の気体１３が第１電極３１の周囲を覆うことで、電極対３０の間に形成された電流パスが分断されて、第２の気体１３中で放電が起き、プラズマ１４が生成される。これにより、第２の気体１３中にプラズマ１４が生成されることで、ＯＨラジカルを含む酸化ラジカルが発生する。発生した酸化ラジカルは、液体１１中に拡散される。酸化ラジカルは強力な酸化力を有するため、当該酸化ラジカルにより液体１１中の有機性物質の一部は酸化分解される。当該酸化反応とともに、酸化ラジカルのうちＯＨラジカル同士は液体１１中で結合して過酸化水素を生成する。そして、結合した過酸化水素は、液体１１中に蓄積される。つまり、第１の期間は、過酸化水素を蓄積するための期間である。
【００８６】
ＯＨラジカルを含む酸化ラジカルは、強力な酸化力を有するため、短時間で除菌又は有機性物質の分解を行う。つまり、酸化ラジカルは、寿命が短い。例えば、ＯＨラジカルの寿命は、１００万分の１秒間程度である。つまり、ＯＨラジカルは、生成された瞬間に、別の物質に変化してしまう。しかし、除菌又は有機性物質の分解においては、液体１１中に酸化ラジカルが安定して存在していることが好ましい。つまり、水処理を行う時点で、液体１１中に酸化ラジカルが存在していることが望ましい。そこで、本実施の形態では、ＯＨラジカルが結合して生成された過酸化水素を利用している。過酸化水素は、酸化力が弱いため、安定しており、寿命が長い。また、過酸化水素を含む液体１１に交流又はパルス電圧を印加することにより、過酸化水素が分解しＯＨラジカルを含む酸化ラジカルが生成される。つまり、過酸化水素を液体１１中に蓄積し、除菌又は有機性物質の分解を行うときに、当該過酸化水素を含む液体１１を放電させＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを生成することで、効率よく除菌又は有機性物質の分解を行うことができる。よって、過酸化水素を蓄積することは、除菌又は有機性物質の分解を行う上で、極めて重要である。
【００８７】
次に、図６を用いて、第１の期間における過酸化水素の蓄積量と放電時間との関係を説明する。図６のグラフの縦軸が過酸化水素濃度［ｐｐｍ］、横軸が放電時間［ｍｉｎ］を表している。実験に使用した液体１１の水量は５０ｍｌ、導電率は２０ｍＳ／ｍである。また、放電条件は、電極対３０が９対（つまり放電点数が９点）、電源６０の消費電力（第１電極３１へ供給される電力）が２０Ｗである。また、図６のグラフは、第１の気体１２の供給有無における過酸化水素濃度と放電時間との関係を示す一例である。水量や電極対３０の数などにより、過酸化水素濃度と放電時間との関係は変化する。
【００８８】
図６の白丸が、第１の気体１２を供給させずに放電する場合の過酸化水素濃度と放電時間との関係を表している。つまり、第１の期間における過酸化水素濃度と放電時間との関係を表している。図６の結果から、第１の期間において、過酸化水素濃度は、放電時間とともに比例して高くなっていることがわかる。つまり、第１の期間において、過酸化水素が液体１１中に蓄積されていることがわかる。この過酸化水素濃度と放電時間との比例関係は、水量又は放電条件が変わっても、同一である。つまり、第１の期間において、放電時間を長くすることで、液体１１中に蓄積される過酸化水素濃度を容易に高くすることできる。
【００８９】
図６の黒丸は、後述する第２の期間における過酸化水素の蓄積量と放電時間との関係を示す一例である。なお、第２の期間において、気体供給装置５０から供給される第１の気体１２は、空気を用いている。図６から、第２の期間において、過酸化水素濃度と放電時間の関係とは、比例関係ではなく、また放電時間の経過とともに過酸化水素濃度が高くなっているわけでもない。第２の期間では、放電時間が３０分を過ぎた辺りから、放電時間の経過とともに過酸化水素濃度は減少している。これは、過酸化水素が第２の期間で生成された亜硝酸などと反応して消費されてしまうためであると考えられる。つまり、第２の期間では、効率よく過酸化水素を蓄積することができない。
【００９０】
上述より、第１の気体１２を供給せずに、かつ、電極対３０に交流又はパルス電圧を印加することで、除菌又は有機性物質の分解を行う上で極めて重要である過酸化水素を、効率よく液体１１中に蓄積することができる。
【００９１】
［１−２−２．第２の期間］
制御回路７０は、第１の期間で過酸化水素が蓄積された後、第２の期間を開始する。
【００９２】
まず、図４において、制御回路７０は、気体供給装置５０を制御することで第１の気体１２を供給させ、かつ、電源６０を制御し、電極対３０の間に交流又はパルス電圧を印加させる（Ｓ２）。以下で、具体的に説明をする。なお、本実施の形態では、第２の期間で使用する電極対３０は、第１の期間で使用した電極対３０と同一である。つまり、第１の期間及び第２の期間に使用する電極対３０は、共用することができる。これにより、電極対３０の数を減らすことができる。また、第１の期間と第２の期間とで印加する交流又はパルス電圧は、同一の条件で行っている。つまり、電源６０は第１の期間及び第２の期間に関わらず、一定の交流又はパルス電圧を電極対３０へ印加する。これにより、電源６０の数を減らすことができる。なお、電源６０が印加する電圧の条件は、これに限定されない。第１の期間と第２の期間とで、電極対３０に印加する交流又はパルス電圧の条件を変更してもよい。また、電源６０は複数あってもよい。
【００９３】
第２の期間では、制御回路７０は、気体供給管５１及び気体導入孔２１を介して、第１の気体１２を気体供給孔２４へ供給させる。なお、本実施の形態では、第２の期間において気体供給装置５０から供給される第１の気体１２は、空気を用いている。また、制御回路７０は、第１の気体１２が気体供給孔２４に充満する（電極対３０の間で電流パスが形成されなくなる）まで、電源６０から電極対３０へ電圧の印加を行わない。
【００９４】
第２の期間を開始すると、制御回路７０は、気体供給装置５０に第１の気体１２を供給させる。第１の気体１２の供給は、複数の第１電極３１に対して、略均一の流量で実施される。気体供給装置５０から供給された第１の気体１２は、気体供給管５１及び気体導入孔２１を介して気体供給孔２４に気泡となって供給される。供給される第１の気体１２の流量は、特に限定されない。気体供給孔２４を第１の気体で充満できる流量であればよい。
【００９５】
供給された第１の気体１２は、気体供給孔２４を充満し、第１電極３１の周囲を覆う。これにより、電極対３０の間に形成された電流パスが分断される。図７の（ａ）は、例えば、第１の気体１２が気体供給孔２４と連通孔４３とに充満し、一部が空間８１へはみ出している状態の図を示している。電流パスが分断されると、制御回路７０は電源６０に電極対３０への電圧の印加を開始させる。そして、図７の（ｂ）に示すように、第１の気体１２中で放電が起き、プラズマ１４が生成される。なお、第２の期間では、プラズマ１４が生成されている間も、第１の気体１２は供給され続けている。
【００９６】
第１の期間で蓄積された過酸化水素を含んだ液体１１下での交流又はパルス電圧により、ＯＨラジカルを含む酸化ラジカルが生成される。この生成されたＯＨラジカルを含む酸化ラジカルは液体１１中に分散され、液体１１の除菌又は有機性物質の分解が行われる。つまり、第２の期間は、第１の期間で生成された過酸化水素を使用し酸化ラジカルを生成することで、液体１１の除菌又は有機性物質の分解を行うための期間である。
【００９７】
ここで、図８を用いて、第２の期間における有機性物質の分解速度について説明する。図８は、初期過酸化水素濃度を調整した液体に、インディゴカーミンを溶解させた試験液を作製し、第２の期間を開始した場合における、初期過酸化水素濃度に対するインディゴカーミン分解速度を測定した結果を示す図である。図８の縦軸はインディゴカーミンの分解速度［ｐｐｍ／ｍｉｎ］、横軸は初期過酸化水素濃度［ｐｐｍ］を表している。初期過酸化水素濃度とは、第２の期間を開始する直前の試験液中の過酸化水素濃度である。具体的には、初期過酸化水素濃度は、３ｐｐｍ、３０ｐｐｍ、３００ｐｐｍ、３０００ｐｐｍの４条件である。なお、横軸は、対数目盛で示している。
【００９８】
インディゴカーミンは水溶性の有機物であり、汚濁水処理のモデルとして、よく用いられている。実験で用いた水溶液の初期のインディゴカーミン濃度は１０ｐｐｍ、水量は１００ｍｌ、導電率は２０ｍＳ／ｍである。初期のインディゴカーミン濃度とは、第２の期間を開始する直前の試験液中に溶解しているインディゴカーミンの濃度である。また、放電条件は、電極対３０が９対（つまり放電点数が９点）、電源の消費電力（第１電極３１へ供給される電力）が３０Ｗである。
【００９９】
図８より、初期過酸化水素濃度が高いほど、インディゴカーミンの分解速度が高速となっていることがわかる。初期過酸化水素濃度が、１０ｐｐｍ以上でインディゴカーミンの分解速度がより高速となっている。特に、初期過酸化水素濃度が、３０ｐｐｍから３００ｐｐｍの範囲では、初期過酸化水素濃度に対するインディゴカーミンの分解速度の変化が、より急峻になっている。また、図８に示すように、初期過酸化水素濃度が０ｐｐｍであった場合のインディゴカーミンの分解速度は、およそ０．４９ｐｐｍ／ｍｉｎである。図８から過酸化水素がわずかでも液体１１中に含まれていることで（過酸化水素が分解され酸化ラジカルが生成されることで）、過酸化水素が含まれていない場合に比べて、インディゴカーミンの分解速度が高速となっていることもわかる。具体的には、図８から初期過酸化水素濃度がおよそ３ｐｐｍと少なくても、インディゴカーミンの分解速度はおよそ０．５４ｐｐｍ／ｍｉｎと、初期過酸化水素濃度が０ｐｐｍの場合よりインディゴカーミンの分解速度が高速である。
【０１００】
また、図８には参考として、過酸化水素単体でインディゴカーミンを分解した結果を記載している（図８中のＲｅｆｅｒｅｎｃｅ）。ここで、過酸化水素単体でインディゴカーミンを分解した結果とは、液体１１中に過酸化水素が蓄積されており、かつ放電を行っていない場合において、過酸化水素によるインディゴカーミンの分解速度を測定した結果のことである。なお、初期過酸化水素濃度は、３０００ｐｐｍである。
【０１０１】
図８に示すように、初期過酸化水素濃度が３０００ｐｐｍであるにも関わらず、過酸化水素単体では、ほとんどインディゴカーミンを分解できていない。具体的には、インディゴカーミンの分解速度は、０．１ｐｐｍ／ｍｉｎ以下と非常に低い。このことから第２の期間において、放電により過酸化水素からＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを生成することは、液体１１の除菌又は有機性物質の分解において極めて重要である。また、過酸化水素単体では、インディゴカーミンを分解できていないということからも、液体１１中に含まれている過酸化水素は安定しているということがいえる。
【０１０２】
上述より、第２の期間は、第１の気体１２を供給しながら放電することにより過酸化水素からＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを生成することで、効率よく除菌又は有機性物質の分解ができる。
【０１０３】
［１−２−３．第１の期間を終了し、第２の期間を開始するタイミング］
本実施の形態では、過酸化水素濃度は、過酸化水素センサ９０によって測定される。上述したように、第１の期間は液体１１中に過酸化水素を蓄積する期間である。過酸化水素センサ９０は、第１の期間において、液体１１中の過酸化水素濃度を測定する。過酸化水素濃度の測定は、リアルタイムで行ってもよく、一定時間ごとに行ってもよい。測定された過酸化水素濃度は、制御回路７０へ送信される。制御回路７０は、過酸化水素センサ９０から送信された過酸化水素濃度が所定の値以上であると判定すると、第１の期間を終了した後、第２の期間を開始する。つまり、過酸化水素を蓄積する期間を終了し、当該過酸化水素を用いてＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを生成する期間を開始する。図８に示されるインディゴカーミンの分解速度から、第１の期間で液体１１中に蓄積される過酸化水素濃度は高い方が好ましい。図８では、１０ｐｐｍ以上である場合に、インディゴカーミンの分解速度が上昇し始めるため、所定の値は、１０ｐｐｍであることが好ましい。より好ましくは、さらに分解速度が上昇する３０ｐｐｍであることが好ましい。なお、所定の値はこれに限定されない。
【０１０４】
また、図８に示されるインディゴカーミンの分解速度から、過酸化水素がわずかでも蓄積されていれば、過酸化水素が蓄積されていない（０ｐｐｍ）場合より、インディゴカーミンの分解速度は速くなる。このことから、第１の期間を終了し、第２の期間を開始するのは、過酸化水素濃度を測定せずに行ってもよい。例えば、図６で示した過酸化水素濃度と放電時間との関係の一例のように、使用するプラズマ生成装置の過酸化水素濃度と放電時間との関係から、第１の期間において放電する時間を管理してもよい。つまり、第１の期間において一定時間（例えば３０分）放電を行うと所定の過酸化水素濃度（例えば１０ｐｐｍ）が得られることがわかっていれば、第１の期間が一定時間経過した後、第２の期間を開始してもよい。
【０１０５】
［１−３．効果など］
以上のように、本実施の形態に係るプラズマ生成装置１０は、液体１１中又は液体１１の近傍にプラズマ１４を生成させるための少なくともひとつの電極対３０と、少なくともひとつの電極対３０へ電圧を印加する電源６０と、液体１１へ第１の気体１２を供給する気体供給装置５０と、電源６０及び気体供給装置５０の動作を制御する制御回路７０と、を備え、制御回路７０は、（Ｉ）第１の期間において、気体供給装置５０に第１の気体１２を供給させずに、かつ、電源６０に少なくともひとつの電極対３０へ電圧を印加させることによって、液体１１が気化して発生した第２の気体１３内でプラズマ１４を生成し、（ＩＩ）第１の期間の後の第２の期間において、気体供給装置５０に液体１１へ第１の気体１２を供給させ、かつ、電源６０に少なくともひとつの電極対３０へ電圧を印加させることによって、第１の気体１２内でプラズマを生成する。
【０１０６】
これにより、気体供給装置５０からの第１の気体１２の供給の有無といった簡単な制御で、酸化力が高い液体１１を効率よく生成することができる。具体的には、第１の期間において、気体供給装置５０から第１の気体１２を供給せずに放電を行うことで、効率よく過酸化水素を蓄積できる。また、第２の期間において、気体供給装置５０から第１の気体１２を供給しながら放電を行うことで、当該過酸化水素を用いてＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを効率よく生成できる。よって、液体の除菌又は有機性物質の分解を効率よく行えるので、当該プラズマ生成装置は、高い水処理能力を得ることができる。また、過酸化水素の蓄積及びＯＨラジカルを含む酸化力が高い液体１１の生成を１つの処理槽で行えるので、プラズマ生成装置を小型化できる。
【０１０７】
（変形例）
以下、図９を用いて、実施の形態の変形例について説明する。
【０１０８】
［２−１．構成］
実施の形態の変形例に係るプラズマ生成装置１０の構成は、実施の形態の構成（図１）と同一であるので、説明を省略又は簡略化する。実施の形態と異なる点は、制御回路７０が第１の期間と第２の期間とに加えて、放電を行わない期間を制御している点であり、それについては以下で説明する。
【０１０９】
［２−２．動作］
図９は、実施の形態の変形例に係るプラズマ生成装置１０の動作を示すフローチャートである。第１の期間（Ｓ１１）と第２の期間（Ｓ１４）については実施の形態と同じ動作であり、詳細な説明は省略する。
【０１１０】
まず、本変形例に係るプラズマ生成装置１０の動作には、図９に示すように、第１の期間において、気体供給装置５０から第１の気体１２を供給させずに、かつ、電源６０を制御し、電極対３０に交流又はパルス電圧を印加させ（Ｓ１１）、過酸化水素を液体１１中に蓄積する。ここで、液体１１中に蓄積された過酸化水素濃度が１０ｐｐｍ以上となった場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、使用タイミングであるかの判定（Ｓ１３）へ進む。ここで、使用タイミングとは、例えば、液体１１そのものの除菌若しくは有機性物質の分解を開始するタイミングである。又は酸化ラジカルを含む液体１１（すなわち、プラズマ処理された液体１１）を用いて、他の液体若しくは気体の除菌又は有機性物質の分解を開始するタイミングである。
【０１１１】
過酸化水素濃度の判定は、制御回路７０によって行われる。実施の形態の変形例では、制御回路７０は過酸化水素センサ９０で測定された過酸化水素濃度から、判定を行う。過酸化水素濃度の測定は、リアルタイムで行ってもよく、一定時間ごとに行ってもよい。なお、過酸化水素濃度の判定は、過酸化水素センサ９０を用いて行われなくてもよい。例えば、第１の期間における放電時間を管理することで判定してもよい。
【０１１２】
酸化水素濃度が１０ｐｐｍより低い場合（Ｓ１２でＮｏ）は、第１の気体１２を供給させずに放電する第１の期間（Ｓ１１）を継続する。過酸化水素濃度を判断するステップＳ１２を設けることで、第２の期間でＯＨラジカルを含む酸化ラジカルによって行われる液体１１の除菌又は有機性物質の分解などの水処理の効率を制御できる（図８を参照）。なお、ステップＳ１２で判定基準となる過酸化水素濃度は、１０ｐｐｍに限定されない。判定基準となる過酸化水素濃度は、必要に応じて設定される。例えば、判定基準は、過酸化水素濃度が１０ｐｐｍの場合より、さらにインディゴカーミンの分解速度が上昇する３０ｐｐｍであることが好ましい。また、それ以外の過酸化水素濃度でもよい。
【０１１３】
過酸化水素濃度が１０ｐｐｍ以上と判定されると、次に使用タイミングであるかの判定を行う（Ｓ１３）。過酸化水素濃度は１０ｐｐｍ以上ではあるが、所望の使用タイミングでない場合があるので、第２の期間を開始してもよいかの判定を行う。なお、判定は、例えばタイマーなど所定の時間で管理を行ってもよい。具体的には、過酸化水素濃度が１０ｐｐｍ以上となってから、一定の時間経過してから第２の期間を開始してもよいし、又は所定の時刻になってから第２の期間を開始してもよい。又は、使用者が使用タイミングであるかを判定してもよい。その場合は、使用者が第２の期間を開始するか否かを指示する。
【０１１４】
使用タイミングである場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、制御回路７０は、気体供給装置５０を制御することで第１の気体１２を供給させ、かつ、電源６０を制御することで、電極対３０に交流又はパルス電圧を印加させて第２の期間を開始する（Ｓ１４）。つまり、第１の期間で生成された過酸化水素を使用してＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを生成し、除菌又は有機性物質の分解などの水処理を行う。
【０１１５】
使用タイミングではない場合（Ｓ１３でＮｏ）、制御回路７０は、電源６０を制御することで、電極対３０への電圧の印加を停止させる（Ｓ１５）。過酸化水素はＯＨラジカルを含む酸化ラジカルに比べ寿命が長いので、放電を停止させることで過酸化水素を液体１１中に保存しておくことができる。つまり、使用タイミングではない場合に放電を停止することで、使用タイミングとなった場合に、効率よくＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを生成することができる。また、使用タイミングまで放電を停止できるので、電力の削減が可能となる。
【０１１６】
第１の期間で生成された過酸化水素濃度の半減期は、およそ１５．７日である。例えば、過酸化水素濃度が２０ｐｐｍの時点で放電を停止した場合、液体１１中には、およそ１５．７日後までは、過酸化水素が１０ｐｐｍ以上含まれている。そのため、放電を停止してからおよそ１５．７日以内に第２の期間を開始すれば、酸化力が高い液体１１を効率よく生成することができる。また、放電を停止してからおよそ１５．７日以上経過した場合、液体１１中の過酸化水素濃度が１０ｐｐｍより低くなっている可能性がある。よって、過酸化水素濃度の測定を行い、１０ｐｐｍ以上であるかの判定を行う。測定した過酸化水素濃度が１０ｐｐｍより低い場合は、第１の期間を再開する。つまり、過酸化水素の蓄積を行う。これにより、放電を停止させた状態でも、過酸化水素濃度が１０ｐｐｍ以上を維持できる。よって、第２の期間を開始した場合に、効率よくＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを生成することができるので、除菌又は有機性物質の分解を高速に行うことができる。つまり、高い水処理能力を得ることができる。
【０１１７】
なお、上述では、過酸化水素濃度の判定基準を１０ｐｐｍとしたが、これに限定されない。例えば、３０ｐｐｍでもよいし、その他の値でもよい。また、過酸化水素の半減期を経過した後、過酸化水素濃度を測定したが、これに限定されない。過酸化水素濃度の測定は、放電を停止してから、リアルタイムで行ってもよく、一定時間ごとに行ってもよい。また、過酸化水素濃度の測定を行わなくてもよい。例えば、放電を停止している時間に対する過酸化水素の減少量（例えば、半減期など）がわかっていれば、放電を停止した時の過酸化水素濃度と当該過酸化水素の減少量とから、放電を停止しても過酸化水素濃度が１０ｐｐｍ以上となる時間を算出し、放電を停止してから当該時間を経過すると、第１の期間を再開してもよい。
【０１１８】
［２−３．効果など］
以上のように、制御回路７０は、さらに、第１の期間を終了した後、第２の期間を開始する前に、電源６０に少なくともひとつの電極対３０への電圧の印加を停止させている。
【０１１９】
これにより、第１の期間が終了したが第２の期間を開始するタイミング（使用タイミング）ではない場合、第１の期間で蓄積した過酸化水素を液体１１中に保存しておける。過酸化水素は、ＯＨラジカルを含む酸化ラジカルより酸化力が弱く安定している。そのため、過酸化水素を液体１１中に一定期間保存することができる。よって、第２の期間を開始するタイミングとなった場合でも、液体１１中に過酸化水素が含まれているので、ＯＨラジカルを含む酸化ラジカルを効率よく生成できる。つまり、酸化力が高い液体１１を効率よく生成することができる。よって、液体１１の除菌又は有機性物質の分解を効率よく行えるので、当該プラズマ生成装置は、高い水処理能力を得ることができる。また、使用タイミングまで放電を停止できるので、電力の削減が可能となる。
【０１２０】
また、制御回路７０は、さらに、電圧の印加を停止している期間中に、液体１１中の過酸化水素の濃度が所定の値より低いか否かを判定し、所定の値より低いと判定した場合に、第１の期間を再開している。
【０１２１】
これにより、放電を停止している場合に過酸化水素濃度が低下しても第１の期間を再開することで、所定の値以上の過酸化水素濃度を維持できる。よって、使用するタイミングとなり第２の期間を開始しても、液体１１中に所定の値以上の過酸化水素が含まれているので、液体の除菌又は有機性物質の分解を高速に行うことができる。よって、当該プラズマ生成装置は、高い水処理能力を得ることができる。
【０１２２】
（他の実施の形態）
以上、１つ又は複数の態様に係るプラズマ生成装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの及び異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
【０１２３】
例えば、上記の実施の形態では、気体導入孔２１及び気体供給孔２４を介して第１電極３１に第１の気体１２を供給したが、これに限定されない。例えば、第１電極３１に円柱状の貫通孔を設け、その貫通孔と気体供給装置５０とを気体供給管５１を介して接続し、貫通孔から第１の気体１２を供給しても良い。これにより、供給する第１の気体１２の流量を減らすことができるので、気体供給装置５０を小型化できる。
【０１２４】
また、例えば、電極対３０は９対である例について示したが、これに限定されない。例えば、電極対３０は１対でもよいし、９対以上でもよい。これにより、液体１１の水量などに応じて、電極対３０の適切な数を選択することができる。
【０１２５】
また、例えば、プラズマ生成装置１０は、液体保持部８０を備えなくてもよい。例えば、外部にある処理槽又は配管と接続して、使用してもよい。これにより、プラズマ生成装置１０を様々な処理槽又は配管などで使用できる。
【０１２６】
また、例えば、電極対３０は液体１１中に配置されていてもよい。
【０１２７】
また、上記の各実施の形態は、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。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本開示は、１つの処理槽で酸化力が高い液体を効率よく生成することができるプラズマ生成装置として利用でき、例えば、殺菌装置、水浄化装置、材料加工装置などに利用することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１０    プラズマ生成装置
１１    液体
１２    第１の気体
１３    第２の気体
１４    プラズマ
２０    電極支持板
２０ａ、２０ｂ  内面
２１    気体導入孔
２２    主面
２３    他面
２４    気体供給孔
２５    複数の孔
２５ａ  大きい孔
２５ｂ  小さい孔
３０    電極対
３１    第１電極
３１ａ  端面
３１ｂ  側面
３２    第２電極
４０    絶縁板
４１    第１主面
４２    第２主面
４３    連通孔
５０    気体供給装置
５１    気体供給管
６０    電源
７０    制御回路
８０    液体保持部
８１    空間
９０    過酸化水素センサ
【図１】
0006643649.tif 000002
【図２】
0006643649.tif 000003
【図３】
0006643649.tif 000004
【図４】
0006643649.tif 000005
【図５】
0006643649.tif 000006
【図６】
0006643649.tif 000007
【図７】
0006643649.tif 000008
【図８】
0006643649.tif 000009
【図９】
0006643649.tif 000010