(57)【要約】【課題】廃液処理現場にあるような大型の処理施設で使用する場合にも、効率よく被処理液中で放電によるプラズマを生起させる液中プラズマ発生電極装置を提供する。【解決手段】液中プラズマ発生電極装置は、液体中でプラズマを生起させるものであり、主管(10)と、主管(10)に気体を送る給気管(102)と、主管(10)の開口部を閉鎖しており主管(10)の中を通過した気体を液中に微細気泡として排出する多孔質素材で形成された閉鎖体(12)と、先端部(22)が主管(10)と閉鎖体(12)で形成される空間(120)に位置し閉鎖体(12)に近接して設けられている線材電極(20)とを備えている。【選択図】図１
2012152712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液中に正電極と負電極を配置し、正電極に電圧を印加して液中にプラズマを生起させる液中プラズマ発生装置であって、
外部から液中へ気体を直接供給して微細な気泡を発生させる微細気泡発生手段(102,10,12)を備え、前記正電極(20)と負電極(30)の何れか一方又は双方を、気体の通過要素を備える隔離要素(12)の中に配設して液から隔離し、前記隔離要素(12)は微細気泡発生手段を構成し、前記隔離要素(12)から気体を液中に放出して液中に微細気泡を発生しながら正電極(20)に電圧を印加して液中にプラズマを生起させる、
液中プラズマ発生装置。
【請求項２】
液体中でプラズマを生起させる液中プラズマ用電極装置であって、
主管(10)と、
該主管(10)に気体を送る送気要素(102)と、
該主管(10)の開口部を閉鎖しており、主管(10)の中を通過した気体を液中に微細気泡として排出する多孔質閉鎖要素(12)と、
前記主管(10)と多孔質閉鎖要素(12)で形成される空間(120)に位置しており、前記多孔質閉鎖要素(12)に近接して設けられている線材電極(20)と、
を備えている、
液中プラズマ発生電極装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中でプラズマを生起させる液中プラズマ発生装置及びそれに使用する電極装置に関するものである。更に詳しくは、液体中でパルス放電を起こしてプラズマを生起させ、プラズマの生起により生成されたＯＨラジカルやオゾン等を被処理液中に効率よく分散させることができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
水中でパルス放電を起こしてＯＨラジカルやオゾンを生成させ、これを利用して活性汚泥の減容化、異臭を放つ有機排水の消臭、排出される化学薬品を含む廃液の処理などを行うことが、既に実施化されている。
【０００３】
水中でパルス放電を起こす水中放電プラズマ装置としては、下記の特許文献１に記載された装置がある。この装置は、多孔質誘電体パイプの内側に高電圧電極を貼り付けて、多孔質誘電体パイプ及び高電圧電極の内部にガス通路を形成し、また、多孔質誘電体パイプの外部と囲んだ接地電極の間に処理すべき水通路を形成し、両電極に高電圧高周波電源又は高電圧パルス電源を接続することで、多孔質誘電体パイプを通過した微細気泡に水中放電プラズマを生起させ、これによって高濃度のＯＨラジカル及びオゾンを効率よく得ることができるとともに、金属電極の溶出を防止することとしている。
【０００４】
特許文献１記載の電極では、前記のように多孔質誘電体パイプ及び高電圧電極の内部にガス通路を形成し、また、多孔質誘電体パイプの外部と囲んだ接地電極の間に処理すべき水通路を形成した構成を採用しており、空気、アルゴン、酸素ガスなどを、微細気泡の形で水に供給し、ガス入り口により多孔質誘電体パイプと高電圧電極の内部に供給するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６８００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、水に供給されたガスは水中で浮遊しながらガス入り口により多孔質誘電体パイプと高電圧電極の内部に供給されるものであり、前記特許文献１の図２に示すような、実験室における小型の装置の場合にはガスの供給が十分だとしても、廃液処理現場にあるような大型の処理施設では、廃液中に供給されたガスが水中で浮遊するため、多孔質誘電体パイプと高電圧電極の内部に効率よく且つ安定して供給されにくく、実際的とは言い難い。
【０００７】
また、処理される廃液は、多孔質誘電体パイプの外部と囲んだ接地電極の間に形成されている水通路を通過させる必要があるために、廃液を水通路に送り出すポンプが必要で、装置の設置場所もポンプから排出される廃液の排出口近傍に限定される。
【０００８】
更には、廃液処理を効率よく行うためには、水中放電プラズマの生起によって生成されたＯＨラジカル及びオゾン等を廃液中に効率よく分散させる必要があるが、装置の排出口は一方向にしか排出できないために、電極又は電極近傍で生成されたＯＨラジカル及びオゾン等を効率よく広域に分散させることができない。
【０００９】
本発明者は、被処理液中に供給したガスを水通路に供給するのではなく、電極を多孔質素材で被処理液から隔離し、該多孔質素材から気体を水中に噴出して微細気泡を発生させ、発生した微細気泡に隔離した電極にパルス電圧を印加してパルス放電を起こしてプラズマを生起させることにより、プラズマの生起により生成されたＯＨラジカルやオゾン等は、微細気泡と共に被処理液中に効率よく分散されることを知見した。
本発明はこの知見に基づいて完成したものである。
【００１０】
（本発明の目的）
そこで、本発明の目的は、廃液処理現場にあるような大型の処理施設で使用する場合にも、効率よく被処理液中で放電によるプラズマを生起させることにある。
また、本発明の他の目的は、プラズマの生起により生成されたＯＨラジカルやオゾン等を被処理液中に効率よく分散させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
本発明は、
液中に正電極と負電極を配置し、正電極に電圧を印加して液中にプラズマを生起させる液中プラズマ発生装置であって、
外部から液中へ気体を直接供給して微細な気泡を発生させる微細気泡発生手段を備え、前記正電極と負電極の何れか一方又は双方を、気体の通過要素を備える隔離要素の中に配設して液から隔離し、前記隔離要素は微細気泡発生手段を構成し、前記隔離要素から気体を液中に放出して液中に微細気泡を発生しながら正電極に電圧を印加して液中にプラズマを生起させる、液中プラズマ発生装置である。
【００１２】
本発明は、
液体中でプラズマを生起させる液中プラズマ用電極装置であって、
主管と、
該主管に気体を送る送気要素と、
該主管の開口部を閉鎖しており、主管の中を通過した気体を液中に微細気泡として排出する多孔質閉鎖要素と、
前記主管と多孔質閉鎖要素で形成される空間に位置しており、前記多孔質閉鎖要素に近接して設けられている線材電極と、
を備えている、液中プラズマ発生電極装置である。
【００１３】
本発明に係る装置の電極としては、タングステンを使用した線材電極が好ましい。線材電極（針状、棒状を含む）は、電極表面積が小さく、電界集中が発生し、しかも電極損傷量が少なく、低電圧でプラズマを生起させることが可能である。
【００１４】
本発明に係る装置の電源としては、商用電源（ＡＣ１００Ｖ）、車載用電源（ＤＣ２４Ｖ）、太陽光発電装置からの電源が利用できる。
微細気泡をつくる気体としては、空気の他、酸素ガス、或いは酸素とアルゴン等、他の気体との混合ガスを使用することができる。
【００１５】
（作用）
被処理液中に負電極(30)を配置すると共に、主管(10)の先端部を被処理液中に沈め、正電極である線材電極(20)の先端部と負電極(30)とを対向させる。
外部より被処理液中へ直接気体を送り、被処理液中で気泡を発生させる。即ち、外部より気体を給気管(102)を介して主管(10)へ送り、主管(10)下端の多孔質閉鎖要素(12)から微細気泡を被処理液中に放出する。
【００１６】
放出された微細気泡によって主管(10)下端部が囲繞された後、線材電極(20)にパルス電圧を印加すると、線材電極(20)の先端と負電極(30)との間でアーク放電を生じ、プラズマが生起されてＯＨラジカルやオゾンを生成する。
パルス電圧の印加直後は、電極(20,30)間には急激に高電圧が加わる。その後、電圧の急激な低下が生じ、パルス電圧が印加されている間は、アーク放電と共にプラズマが生起される。
【００１７】
生成されたＯＨラジカルやオゾンは、放出されている微細気泡と共に被処理液中で拡散し、被処理液を処理する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、装置自体に微細気泡発生手段を備えているので、装置自体と微細気泡発生手段とが一体として設置できる。したがって廃液処理現場にあるような大型の処理施設に使用する場合にも、設置場所に限定されることなく効率よく水中放電プラズマを生起させることができる。
【００１９】
また、生成されたＯＨラジカルやオゾン等は、微細気泡の放出圧力により、気相領域の体積が拡大し、微細気泡と共に被処理液中に効率よく拡散される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電極装置の全体と使用状態を示す概略説明図である。
【図２】電極装置の先端側を拡大した部分概略説明図である。
【図３】電極装置の基部側を拡大した部分概略説明図である。
【図４】印加電圧としてのパルス電圧を送る装置の一実施の形態を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を図に示した実施の形態に基づき詳細に説明する。
【００２２】
〔実施の形態〕
液中プラズマ発生装置は、主管１０を備える。主管１０の基部側は二股に分岐している。第１の分岐部は、主管１０に気体を送る送気要素である給気管１０２である。第２の分岐部は、主管１０に線材電極２０を通している電極側管１０４である。
主管１０は可視光線を通し、耐腐食性に富むガラス管を使用している。
【００２３】
主管１０の先端部はじょうご状の末広がり部１１が形成されており、末広がり部１１下端の開口部には、多孔質閉鎖要素である多孔質の閉鎖体１２が設けられている。
閉鎖体１２は、外形が半球形状に形成され、内部に半球形状の中空部１２０を有する。閉鎖体１２は、多孔質セラミックで構成されている。具体的にはアルミナを主体としたもので、粒度はＪＩＳ No.２に準じ、微細孔の径は、４０〜５０μ程度である。なお、微細孔の径がナノレベルの多孔質素材を採用することもできる。
【００２４】
閉鎖体１２は、主管１０を通った気体を微細孔から微細気泡として液中に放出する。
閉鎖体１２は、セラミックやガラスなどの無機多孔質で、空気などの気体を通過させることができれば、前記素材に限定されるものではない。また、閉鎖体１２としては、いわゆる多孔質素材ではなく、例えば非通気素材に多数の細孔を形成したものを採用してもよい。
【００２５】
閉鎖体１２の中空部１２０には、主管１０内を通っている細長の線材電極２０の先端部２２が位置している。線材電極２０の先端側には、位置決め用絶縁体が装着されている。先端側が揺動するのを防止する位置決め用絶縁体２４が装着されている。線材電極２０は正電極を構成し、タングステン（融点３３８０℃）を使用して放電による消耗の抑制を図っている。線材電極２０は絶縁チューブ２６で覆われており、基端側は、主管１０の中を通り、主管１０から分岐した電極側管１０４の中を通っており、基端には接続端子２８が取り付けられている。
【００２６】
被処理液Ｌ中には、負電極を構成する板状電極３０を配置している。本実施の形態では板状電極３０の素材として、強度があり耐腐食性に富むステンレス板（ＳＵＳ３０４）を使用している。
【００２７】
図４は、液中プラズマ発生装置に、気体としてのオゾンと、印加電圧としてのパルス電圧を送る装置の一実施の形態を示したブロック図である。
図において、ＤＣ電源４０はＡＣ１００Ｖを入力することによってＤＣ１ＫＶを出力する。エアーポンプ４１はオゾン発生器（オゾナイザー）４２に空気を送り、オゾンを生成する。オゾン発生器４２で生成されたオゾン及び窒素、酸素、アルゴン等の空気成分は、給気管１０２を介して主管１０に送られ、閉鎖体１２から、微細気泡として被処理液Ｌ中に送られる。なお、オゾンを含まない空気又は酸素を含むその他の気体を送る構造とすることもできる。
【００２８】
マイクロコンピュータ４３からゲート回路４４に制御用のクロック信号が送られ、ゲート回路４４を介して線材電極２０にパルスが送られる。
マイクロコンピュータ４３からゲート回路４４に制御用のクロック信号が送られ、電極に電圧を印加するパルス信号が出力される。
なお、パルス電圧の発生装置は前記装置に限定されるものではなく、公知の各種装置が好適に使用される。
【００２９】
（作用）
工場廃液などの被処理液を処理する処理槽の槽底に板状電極３０を配置すると共に、主管１０の先端部を被処理液中に沈め、線材電極２０の先端部２２と板状電極３０とを対向させる。
【００３０】
エアーポンプ４１を作動させてオゾン発生器４２に空気を送り、オゾンを生成させる。生成されたオゾンは給気管１０２を介して主管１０に送られ、主管１０下端の閉鎖体１２からオゾンの微細気泡として被処理液中に放出される。
【００３１】
放出されたオゾンが微細気泡となって主管１０下端部が微細気泡で囲繞された後、線材電極２０にパルス電圧を印加すると、線材電極２０の先端部２２と板状電極３０との間でアーク放電を生じ、プラズマが生起されてＯＨラジカルやオゾンを生成する。
【００３２】
生成されたＯＨラジカルやオゾンは、オゾンの微細気泡と共に被処理液中で拡散し、被処理液を処理する。
【００３３】
なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、液中で放電を起こしてＯＨラジカルやオゾンを生成させ、これを利用する各種の分野に利用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  主管
１１  末広がり部
１２  閉鎖体
２０  線材電極
２２  先端部
２４  位置決め用絶縁体
２６  絶縁チューブ
２８  接続端子
３０  板状電極
４０  電源
４１  エアーポンプ
４２  オゾン発生器
４３  マイクロコンピュータ
４４  ゲート回路
１０２  給気管
１０４  電極側管
１２０  中空部
Ｌ  被処理液
【図１】
2012152712.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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