特許 7190696 液体処理方法及び液体処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-08

(45)【発行日】2022-12-16

(54)【発明の名称】液体処理方法及び液体処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/48 20060101AFI20221209BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20221209BHJP

   A61L 2/14 20060101ALI20221209BHJP

【ＦＩ】

C02F1/48 B

H05H1/24

A61L2/14

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019008571

(22)【出願日】2019-01-22

(65)【公開番号】P2020116506

(43)【公開日】2020-08-06

【審査請求日】2021-12-07

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100091524

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 充夫

(72)【発明者】

【氏名】松本 紘実

(72)【発明者】

【氏名】松田 源一郎

(72)【発明者】

【氏名】北井 崇博

(72)【発明者】

【氏名】三宅 岳

(72)【発明者】

【氏名】山田 芳生

【審査官】柴田 昌弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－２０２２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０２２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９６８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２３００２７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／４６－ １／４８

Ｈ０５Ｈ １／００－ １／５４

Ａ６１Ｌ ２／００－ ２／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端側に第１電極が配置され、他端側に第２電極が配置された断面形状が円形である筒状の処理槽に、液体供給部により前記処理槽の接線方向から第１被処理液体を導入することにより前記第１被処理液体を旋回させて前記第１被処理液体の旋回流中に気相を発生させ、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することにより前記気相中にプラズマを発生させて前記第１被処理液体を処理する液体処理方法において、
前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の電気伝導度を電気伝導度測定部で測定し、 前記電気伝導度測定部で測定した電気伝導度と、単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量に対する、前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量と電気伝導度との相関関係とに基づいて、前記液体供給部を制御部で制御して、前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量を増減させる、液体処理方法。

【請求項2】

予め異なる電気伝導度の第２及び第３被処理液体のそれぞれで、前記第２及び第３被処理液体の流量と単位時間当たりの過酸化水素生成量との関係を求め、単位時間当たりの前記所定の過酸化水素生成量に対する、前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量と電気伝導度との前記相関関係を求め、
前記電気伝導度測定部で測定した前記第１被処理液体の電気伝導度と、前記求めた相関関係とに基づいて、前記液体供給部を制御して、前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量を増減させる、請求項１に記載の液体処理方法。

【請求項3】

断面形状が円形である筒状の処理槽と、
前記処理槽の一端側に配置される第１電極と、
前記処理槽の他端側に配置される第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電源と、
前記処理槽の接線方向から第１被処理液体を導入する液体供給部と、
前記液体供給部により前記処理槽に前記第１被処理液体を導入し、この導入により前記第１被処理液体を旋回させて前記第１被処理液体の旋回流中に気相を発生させる液体導入口とを備える液体処理装置において、
前記液体供給部により前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の電気伝導度を測定する電気伝導度測定部と、
前記電気伝導度測定部で測定した電気伝導度と、単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量に対する、前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量と電気伝導度との相関関係とに基づいて、前記液体供給部を制御して前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量を増減させる制御部とを備える、液体処理装置。

【請求項4】

予め異なる電気伝導度の第２及び第３被処理液体のそれぞれで、前記第２及び第３被処理液体の流量と単位時間当たりの過酸化水素生成量との関係を求め、単位時間当たりの前記所定の過酸化水素生成量に対する、前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量と電気伝導度との前記相関関係を求めて記録する情報記録部をさらに備えて、
前記制御部は、前記情報記録部に記録された前記相関関係と、前記電気伝導度測定部で測定した前記第１被処理液体の電気伝導度とに基づいて、前記液体供給部を制御して、前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量を増減させる、請求項３に記載の液体処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体を電気化学的に処理する液体処理方法及び液体処理装置に関する。より詳細には、本発明は、液体中でプラズマを発生させ、液体に含まれる汚濁物質又は菌がプラズマに直接触れることによる分解及び殺菌作用と、プラズマ放電により発生する紫外線及びラジカルなどによる分解及び殺菌作用を同時に起こして、液体を処理する液体処理方法及び液体処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図１０に、特許文献１に記載に記載されている従来の液体処理装置の例を示す。液体処理装置１００は、装置本体１１０、液体供給部１５０、配管１５１、貯留槽１９０、及び電源１６０を備えている。装置本体１１０は、処理槽１１２、導入部１１５、排出部１１７、第１電極１３０、及び第２電極１３１を備えている。

【0003】

図１１は、液体処理装置１００が動作している状態を示す図である。処理槽１１２は円筒状になっており、円筒の接線方向に設けられた導入部１１５から、被処理液体Ｌ１を導入することで、旋回流Ｆ１を発生させる。旋回流Ｆ１によって処理槽１１２の中心軸Ｘ１の近傍の圧力が飽和水蒸気圧以下に低下し、中心軸Ｘ１付近において被処理液体Ｌ１の一部が気化した水蒸気が発生することで、気相Ｇが生成される。第１電極１３０、及び第２電極１３１の間に高電圧を印加することで、気相Ｇにプラズマ放電を発生させる。このとき、プラズマが直接触れることで、被処理液体Ｌ１中に含まれる汚濁物質等が分解処理される。同時に、例えば、ヒドロキシルラジカル（ＯＨラジカル）又は過酸化水素等の酸化力を持つ成分が生成され、それらの成分が液体中に含まれる汚濁物質等と反応することでも分解処理が進展する。水中にプラズマが発生することにより生成されるラジカルの中でも、特にＯＨラジカルは高い酸化力を有することが知られており、被処理液体Ｌ１中に溶解している難分解性有機化合物を分解処理することが可能である。さらに、排出部１１７付近の酸化成分を含んだ気相Ｇは、貯留槽１９０内の液体の抵抗を受ける事でせん断され、酸化成分を含有した気泡Ｂを生じる。処理液Ｌ２には、ＯＨラジカル又は過酸化水素などの酸化成分だけでなく、気泡Ｂも含まれるため、より効率的に液体中に含まれる汚濁物質等を分解することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７-２２５９６５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に記載の液体処理装置１００では、第１電極１３０と第２電極１３１とが気相Ｇと被処理液体Ｌ１を介して電気的に接続される構成であるために、被処理液体Ｌ１の電気伝導度によって、液体処理の効果が影響を受けることになる。詳細には、電流経路は、第１電極１３０から気相Ｇに発生したプラズマＰを通る電流経路ｒ１と、電流経路ｒ１を通った後に排出部１１７付近から被処理液体Ｌ１を通る電流経路ｒ２とがある。被処理液体Ｌ１の電気伝導度が変化すれば、電流経路ｒ２の電気抵抗値が変化し、第１電極１３０と第２電極１３１との間の電気抵抗値も変化する。そのため、第１電極１３０と第２電極１３１との間に電圧を印加し、被処理液体Ｌ１を処理する際に、その電気伝導度によって、プラズマＰの起こりやすさが変わり、プラズマＰによる被処理液体Ｌ１の処理効果にばらつきが生じる、という課題が発生する。

【0006】

本発明は、このような点に鑑み、被処理液体の電気伝導度によらず、安定して被処理液体を処理する液体処理方法及び液体処理装置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】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の１つの態様にかかる液体処理方法は、一端側に第１電極が配置され、他端側に第２電極が配置された断面形状が円形である筒状の処理槽に、液体供給部により前記処理槽の接線方向から第１被処理液体を導入することにより前記第１被処理液体を旋回させて前記第１被処理液体の旋回流中に気相を発生させ、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することにより前記気相中にプラズマを発生させて前記第１被処理液体を処理する液体処理方法において、
前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の電気伝導度を電気伝導度測定部で測定し、
前記電気伝導度測定部で測定した電気伝導度と、単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量に対する、前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量と電気伝導度との相関関係とに基づいて、前記液体供給部を制御部で制御して、前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量を増減させる。

【0008】

本発明の別の態様にかかる液体処理装置は、断面形状が円形である筒状の処理槽と、
前記処理槽の一端側に配置される第１電極と、
前記処理槽の他端側に配置される第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電源と、
前記処理槽の接線方向から第１被処理液体を導入する液体供給部と、
前記液体供給部により前記処理槽に前記第１被処理液体を導入し、この導入により前記第１被処理液体を旋回させて前記第１被処理液体の旋回流中に気相を発生させる液体導入口とを備える液体処理装置において、
前記液体供給部により前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の電気伝導度を測定する電気伝導度測定部と、
前記電気伝導度測定部で測定した電気伝導度と、単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量に対する、前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量と電気伝導度との相関関係とに基づいて、前記液体供給部を制御して前記処理槽に導入する前記第１被処理液体の流量を増減させる制御部とを備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明の前記態様にかかる液体処理方法及び液体処理装置によれば、被処理液体の電気伝導度を測定し、測定した電気伝導度と、単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量に対する、前記処理槽に導入する前記被処理液体の流量と電気伝導度との相関関係とによって液体供給部を制御して、処理槽に導入する被処理液体の流量を増減させ、プラズマの発生しやすさを変化させることができる。このような構成によって、被処理液体の電気伝導度によらず、安定して被処理液体を処理することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態にかかる液体処理装置の構成を示す全体図

【図2】本発明の実施形態にかかる装置本体の側面図

【図3】図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線における断面図

【図4】処理槽の内部に旋回流が発生しており、電圧を印加していない状態を示す側面断面図

【図5】処理槽の内部に旋回流が発生しており、電圧を印加した状態を示す側面断面図

【図6】異なる電気伝導度の液体で過酸化水素生成量と流量との相関関係を確認する際に作成するグラフの概略図

【図7】情報記録部に記録する流量と電気伝導度との相関関係のグラフの概略図

【図8】実施例で、５つの電気伝導度の液体で過酸化水素生成量と流量との相関関係を確認した際のグラフ

【図9】実施例で、情報記録部に記録した流量と電気伝導度との相関関係のグラフ

【図10】従来の液体処理装置の断面図

【図11】従来の液体処理装置の処理槽内部に旋回流が発生しており、電極間に電圧を印加した状態を示す側面断面図

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施形態］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態にかかる液体処理方法及び液体処理装置を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かり易くするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されていたりする。また、各図に示された構成部在間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

【0012】

［全体構成］
まず、液体処理装置１の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる液体処理装置１の構成を示す全体図である。

【0013】

図１に示す液体処理装置１は、貯留槽９０に接続されている状態を示している。液体処理装置１と貯留槽９０とを合わせて、液体処理システムとすることもできる。液体処理装置１は、被処理液体中で放電することによって被処理液体を処理する。本実施形態では、汚濁物質が溶解した水溶液を処理する場合について説明する。貯留槽９０には、液体処理装置１で処理された処理液Ｌ２が貯溜される（図５参照）。

【0014】

液体処理装置１は、少なくとも、処理槽１２と、第１電極３０と、第２電極３１と、電源６０とを備えている。より具体的には、液体処理装置１は、装置本体１０、液体供給部５０、及び、電源６０を備えている。

【0015】

装置本体１０は、処理槽１２、液体導入口の一例として機能する導入部１５、排出部１７、絶縁体５３で被覆された第１電極３０、及び第２電極３１を備えている。

【0016】

処理槽１２は、内部に導入された被処理液体（例えば、水）を処理している部分である。処理槽１２の正面断面形状は円形である（図３参照）。処理槽１２は、処理槽１２の被処理液体Ｌ１の旋回軸（言い換えれば、中心軸）Ｘ１沿いの一端側が断面形状が円形である円柱状の処理室を有している。

【0017】

処理槽１２の一端には導入部１５が配置され、処理槽１２の他端には排出部１７が配置されている。導入部１５は、処理槽１２に被処理液体を導入する。導入部１５は、第１配管５１を介して液体供給部５０に連通している。

【0018】

排出部１７は、処理槽１２で処理された処理液Ｌ２を処理槽１２から排出させる。排出部１７は、貯留槽９０の取り入れ口９１に接続されており、排出部１７から排出された処理液Ｌ２は、取り入れ口９１を介して貯留槽９０に貯溜される。処理槽１２の材質は絶縁体でもよいし、導体でもよい。導体の場合には、各電極３０，３１との間に絶縁体５３を介在する必要がある。

【0019】

第１電極３０は、棒状である。絶縁体５３で部分的に被覆された第１電極３０は、処理槽１２の内部に配置されている。第１電極３０は、処理槽１２の排出部１７が形成された壁面と対向する壁面側に配置されている。

【0020】

第２電極３１は、排出部１７の近傍に配置されている。

【0021】

第１電極３０は電源６０が接続されており、第２電極３１は接地されている。第１電極３０及び第２電極３１には、電源６０により高電圧のパルス電圧が印加される。

【0022】

電源６０は、後述する制御部７３の制御の下に、第１電極３０と第２電極３１との間に例えば数ｋＶの正もしくは負の高電圧のパルス電圧を印加可能とする。他の例としては、電源６０は、正のパルス電圧と負のパルス電圧とを交互に印加する、いわゆるバイポーラパルス電圧を印加することもできる。

【0023】

液体供給部５０は、一例として、処理槽１２内に被処理液体（例えば、水）Ｌ１を供給するポンプである。液体供給部５０は、第１配管５１の基端と第２配管５２の先端とに接続されている。第１配管５１の先端は導入部１５に接続されており、第２配管５２の基端は液体供給源（例えば、水タンク）７９又は貯留槽９０の処理液Ｌ２を含んだ貯留水すなわち被処理液Ｌ３を循環できる形に接続されている（図１の一点鎖線の循環用配管８１などを参照）。

【0024】

液体処理装置１は、さらに、電気伝導度測定部７０と、制御部７３とを備えている。

【0025】

電気伝導度測定部７０は、処理槽１２に導入する被処理液体Ｌ１の電気伝導度を測定する。

【0026】

制御部７３は、電気伝導度測定部７０で測定した電気伝導度に基づいて、例えば液体供給部５０を制御して、処理槽１２に導入する被処理液体Ｌ１の流量を増減させる。

【0027】

被処理液体の電気伝導度を測定する電気伝導度測定部７０は第２配管５２の内部、もしくは液体供給源７９の内部に設置されている（図１の一点鎖線を参照）。電気伝導度測定部７０の測定方式は問わない。

【0028】

制御部７３は、電気伝導度測定部７０と液体供給部５０とに配線で接続されている。また、制御部７３の内部には、情報記録部７２と流量調整部７１とを有している。

【0029】

情報記録部７２には、予め単位時間当たりに一定量の酸化物質、例えば過酸化水素を生成できる、液体供給部５０から処理槽１２に導入する被処理液体Ｌ１の流量と被処理液体Ｌ１の電気伝導度との相関関係の情報を記録する。

【0030】

流量調整部７１は、情報記録部７２に記録された相関関係の情報を基に、電気伝導度測定部７０で測定した電気伝導度により、液体供給部５０の図示しない電源からの印加電圧もしくは電流を変化させ、液体供給部５０からの被処理液体Ｌ１の流量を増減させる。

【0031】

［装置本体］
次に、装置本体１０について詳細に説明する。図２は、装置本体１０の側面断面図を示す図である。

【0032】

処理槽１２は、第１内壁２１、第２内壁２２、及び第３内壁２３を有している。第１内壁２１は、筒状の壁部である。第２内壁２２は、第１内壁２１の第１端部例えば図２の図示左端部に設けられている。第３内壁２３は、第１内壁２１の第２端部例えば図２の図示右端部に設けられている。第２内壁２２及び第３内壁２３は、側面視では略円形である。第１内壁２１、第２内壁２２、及び第３内壁２３により、処理槽１２の内部には、略円柱状の収容空間８３が構成されている。第１内壁２１の中心軸、つまり、処理槽１２の内部に構成される略円柱状の収容空間８３の仮想の中心軸を中心軸Ｘ１とする。

【0033】

第２内壁２２には、中央に内向きに突出した電極支持筒２４が設けられている。電極支持筒２４は、筒状であり、第３内壁２３側すなわち図２の右方に延びている。電極支持筒２４は、その中心軸が中心軸Ｘ１と一致するように配置されている。電極支持筒２４の内側には、絶縁体５３を介して第１電極３０が支持されている。第１電極３０は棒状であり、絶縁体５３は第１電極３０の周囲に配置されている。絶縁体５３及び電極支持筒２４は、第２内壁２２から第３内壁２３側すなわち図２の右方に同じぐらいに突出している。このため、第１電極３０は、長手方向の軸が中心軸Ｘ１と一致するように配置されている。第１電極３０の内側端部は、絶縁体５３及び電極支持筒２４よりも、さらに第３内壁２３側すなわち図２の右方に突出している。

【0034】

導入部１５は、装置本体１０を貫通しており、一方の開口端１６が第１内壁２１に形成されている。導入部１５は、側面視では、第２内壁２２に隣接した位置に配置されている。また、図３は、図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線における断面図である。導入部１５は、第１内壁２１の壁面に配置されている。

【0035】

排出部１７は、第３内壁２３の例えば中央部を貫通している。排出部１７は、その中心軸が中心軸Ｘ１と一致するように形成されている。

【0036】

第２電極３１は、板状の金属部材であり、中央部に開口部３１１が形成されている。開口部３１１は円形であり、その中心が中心軸Ｘ１と一致するように形成されている。

【0037】

［動作］
次に、液体処理装置１の動作について説明する。

【0038】

以下では、説明の便宜上、処理槽１２の内部に円柱状の気相Ｇを発生させる状態（図４）と、電源６０から気相Ｇにパルス電圧を印加してプラズマＰを発生させる状態（図５）とを分けて説明する。図４は、処理槽１２の内部に旋回流Ｆ１が発生しており、パルス電圧を印加していない状態を示す側面断面図である。

【0039】

まず、図４に示すように、導入部１５から処理槽１２に被処理液体（例えば、水）Ｌ１が所定の圧力、すなわち、ポンプの供給圧力又はポンプ無しで水道水などの場合は水道水の供給圧力で導入されると、被処理液体Ｌ１は、第１内壁２１に沿って旋回流Ｆ１を発生させながら導入部１５から図４の右方に向けて移動する。旋回しながら図４の右方に移動した旋回流Ｆ１は、排出部１７に向けて移動する。

【0040】

旋回流Ｆ１により、第１内壁２１の中心軸Ｘ１付近の圧力が飽和水蒸気圧以下に低下し、被処理液体Ｌ１の一部が気化して気相Ｇが、第１内壁２１の中心軸Ｘ１付近に生成される。気相Ｇは、旋回中心付近、具体的には、中心軸Ｘ１と一致して図４の第１電極３０の右端部から第１内壁２１の中心軸Ｘ１に沿って、第２電極３１付近まで発生する。すなわち、気相Ｇは、円柱形状であり、処理槽１２の一方の端部側から、被処理液体Ｌ１の旋回流Ｆ１の旋回中心Ｘ１に沿って、処理槽１２の他方の端部側まで発生する。気相Ｇは、接している旋回流Ｆ１により、旋回流Ｆ１と同方向に旋回している。旋回している気相Ｇは、排出部１７近傍で貯留槽９０内の処理液Ｌ２の抵抗を受ける事で、マイクロバブル又はウルトラファインバブル（ナノバブル）にせん断され、排出部１７から、排出部１７に接続された取り入れ口９１を介して貯留槽９０に拡散される。

【0041】

図５は、図４の状態に続いて処理槽１２の内部に旋回流Ｆ１が発生しており、電源６０からパルス電圧を第１電極３０と第２電極３１との間に印加した状態を示す側面断面図である。図５に示すように、被処理液体Ｌ１が気化した気相Ｇが第１電極３０から第２電極３１近傍まで発生している状態で、電源６０により、第１電極３０と第２電極３１との間に高電圧のパルス電圧を印加する。第１電極３０と第２電極３１とに高電圧のパルス電圧が印加されると、気相Ｇ内において、第１電極３０の右端から第２電極３１までプラズマＰが発生し、ラジカル（ＯＨラジカル等）又はイオンを生成する。そのラジカル又はイオンは、気相Ｇから旋回流Ｆ１側へ溶解することで、被処理液体Ｌ１中に溶解している汚濁物質を分解処理する。加えて、排出部１７付近の気相Ｇ内のプラズマＰは、貯留槽９０内の処理液Ｌ２の抵抗を受ける事でＯＨラジカル等を含有した大量の気泡Ｂを生じる。この様に、プラズマＰにより発生したＯＨラジカル等により処理され、ＯＨラジカル等を含有した気泡Ｂを含んだ状態の処理液Ｌ２が、排出部１７から貯留槽９０に向けて排出される。つまり、プラズマＰによって生成されたＯＨラジカル等は、直接もしくは気泡Ｂ内から貯留槽９０内の処理液Ｌ２に溶解する。そして、一定時間が経過すると、貯留槽９０内の処理液Ｌ２は、比較的安定な過酸化水素に変化する。なお、高電圧のパルス電圧の印加によって生成したプラズマＰは、電圧の印加を停止すると消失する。

【0042】

なお、プラズマ放電が発生する際には、同時に紫外線が発生する。発生した紫外線が汚濁物質又は菌に照射されると、分解及び殺菌作用を発揮することができる。また、処理液中に発生した過酸化水素水に紫外線が照射されることで、前記したようにＯＨラジカルが発生し、これによっても分解及び殺菌作用が発揮される。

【0043】

次に、本発明の実施形態にかかる液体処理装置１における、制御部７３の制御による液体供給部５０の流量の調節方法を説明する。

【0044】

液体供給部５０の流量は、電気伝導度測定部７０で測定された電気伝導度より、情報記録部７２に記録されたデータを基に制御部７３で決定し、制御部７３の流量調整部７１の出力、つまり、液体供給部５０への図示しない電源からの印加電圧もしくは電流を変化させることによって、液体供給部５０からの被処理液体Ｌ１の流量を増減させる。

【0045】

続いて、情報記録部７２に記録するデータの求め方について説明する。図６は、異なる電気伝導度０μＳ／ｃｍの液体、ＡμＳ／ｃｍの液体、ＢμＳ／ｃｍの液体、・・・、ＺμＳ／ｃｍの液体のそれぞれでの単位時間当たりの過酸化水素生成量と流量との相関関係を確認する際に作成するグラフの概略図である。Ａ，Ｂ、…、Ｚは互いに異なりかつ０＜Ａ＜Ｂ＜、・・・、＜Ｚの任意の数値である。図７は、情報記録部７２に記録する流量と電気伝導度との相関関係のグラフの概略図である。

【0046】

相関関係を求めるときには、例えば、以下のように処理する。

【0047】

まず、電気伝導度が０μＳ／ｃｍの被処理液体Ｌ１を用意する。そして、被処理液体Ｌ１の電気伝導度が０μＳ／ｃｍのとき、制御部７３での制御の下に液体供給部５０から処理槽１２への被処理液体Ｌ１の流量を最大にした際の単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量を取得する。過酸化水素の濃度は吸光光度計（図示せず）にて測定して、制御部７３で、測定した過酸化水素の濃度と被処理液体Ｌ１の流量とより、単位時間当たりの過酸化水素生成量を取得する。

【0048】

次に、電気伝導度が０μＳ／ｃｍより大きい別の被処理液体を用意する。そして、この別の被処理液体において、単位時間当たりの前記所定の過酸化水素生成量を満たす別の被処理液体の流量を制御部７３で求める。この処理を、電気伝導度が異なる被処理液体毎に計算することにより、前記所定の過酸化水素生成量に対する、被処理液体の流量と電気伝導度との相関関係を求めることができる。

【0049】

以下に、この相関関係を求める処理を、具体的な例に基づいて詳しく説明する。

【0050】

一例として、図７のグラフを求めるために、まずは、ステップＳ１として、図６のグラフを制御部７３で作成する。図６のグラフ作成には、初めに、電気伝導度が０μＳ／ｃｍの被処理液体を用意し、液体供給部５０への印加電圧もしくは電流を最大、つまり、用意した被処理液体の流量を最大にした際の単位時間当たりの過酸化水素生成量を取得する。なぜならば、電気伝導度が０μＳ／ｃｍのとき、第１電極３０と第２電極３１との間の電気抵抗値が最大になるので、放電が一番起こりづらく、単位時間当たりの過酸化水素濃度生成量が小さくなる被処理液体の電気伝導度だからである。この単位時間当たりの過酸化水素生成量Ｓ０ｍｇ／Ｌ／ｍｉｎを、単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量と定義する。

【0051】

次に、ステップＳ２として、電気伝導度が０μＳ／ｃｍより大きい別の被処理液体を用意し、単位時間当たりの前記所定の過酸化水素生成量Ｓ０ｍｇ／Ｌ／ｍｉｎを満たす前記別の被処理液体の流量を制御部７３で求め、情報記録部７２に記録する。液体供給部５０からの前記別の被処理液体の流量を、気相Ｇが形成される最小の流量から大きくしていくと、単位時間当たりの過酸化水素生成量は多くなる。これは、一般に、被処理液体の流量を上げると、旋回流Ｆ１の流速が大きくなり、円柱状の気相Ｇの直径が大きくなるので、気相Ｇの電気抵抗値が小さくなり、放電が起こりやすくなるからである。前記別の被処理液体の流量を徐々に大きくしていくと、やがて単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量Ｓ０ｍｇ／Ｌ／ｍｉｎを満たす前記別の被処理液体の流量がある。その流量を制御部７３で情報記録部７２に記録する。

【0052】

次いで、ステップＳ３として、前記別の被処理液体の電気伝導度に対して電気伝導度を大きくした、さらに別の被処理液体を用意する。このさらに別の被処理液体を使用しながら、上記のステップＳ２を制御部７３で繰り返す。すなわち、ステップＳ３は、ステップＳ２と同様な処理を、電気伝導度が異なる被処理液体毎に実施する。すると、ある電気伝導度から、電気伝導度による単位時間当たりの過酸化水素生成量への影響が小さくなる。被処理液体に電気が十分に流れやすくなり、放電の起こりやすさが変わらなくなるためである。電気伝導度による過酸化水素生成量への影響が制御部７３で確認できなくなったところで、前記のステップＳ３を終了する。

【0053】

このようなステップＳ２～Ｓ３の前記の流量のプロット作業より、情報記録部７２には、流量と電気伝導度との相関関係を示す図７中のプロット点が記録されている。各プロット点は、各電気伝導度における単位時間当たりに所定の過酸化水素生成量Ｓ０ｍｇ／Ｌ／ｍｉｎの過酸化水素を生成できる流量である。制御部７３で各プロット点を滑らかな曲線で繋ぐと、単位時間当たりに一定の過酸化水素生成量に対する流量と電気伝導度との相関関係の情報を示すグラフが制御部７３で作成できる。すなわち、情報記録部７２には、単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量に対する、流量と電気伝導度との相関関係の情報が記録されていることになる。

【0054】

被処理液体Ｌ１を処理する際は、電気伝導度測定部７０で測定した電気伝導度より、情報記録部７２の相関関係の情報を基に、液体供給部５０から処理槽１２への被処理液体Ｌ１の流量を制御部７３で決定し、流量調整部７１により液体供給部５０から処理槽１２への被処理液体Ｌ１の流量を増減させることができる。

【0055】

［実施例］
第１電極３０と第２電極３１との間の距離が１７ｍｍ、処理槽１２の直径が２０ｍｍの条件で実施した例を記載する。図８は、被処理液体として、異なる５つの電気伝導度の液体で、流量と単位時間当たりの過酸化水素生成量との相関関係を確認したグラフである。ここで、異なる５つの電気伝導度の液体とは、新のミネラルウォータを電気伝導度０μＳ／ｃｍの超純水で希釈したものを用いている。ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウム等、実際の水道水に含まれる無機イオンを含む水では、その無機イオンの含有量が異なっても、電気電導度が同じであれば、同量の過酸化水素を生成できることを確認している。また、図８より、被処理液体の電気伝導度０μＳ／ｃｍで、且つ液体供給部５０に印加する電圧が最大のときの単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量が１．７ｍｇ／Ｌ／ｍｉｎであることから、単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量１．７ｍｇ／Ｌ／ｍｉｎを満たす流量をプロットし、滑らかな曲線で結んだグラフを図９に示す。この図９のグラフが、流量と電気伝導度との相関関係の情報の例である。

【0056】

実際に、電気伝導度測定部７０で測定した液体の電気伝導度から、情報記録部７２に記録された図９のグラフの流量と電気伝導度との相関関係の情報を基に、流量調整部７１により液体供給部５０の流量を増減すると、単位時間当たりの過酸化水素生成量が一定になる。

【0057】

以上、説明した本実施形態によれば、被処理液体Ｌ１の電気伝導度を電気伝導度測定部７０で測定し、電気伝導度測定部７０で測定した電気伝導度と、単位時間当たりの所定の過酸化水素生成量に対する、前記処理槽に導入する前記被処理液体の流量と電気伝導度との相関関係とによって液体供給部５０を制御部７３で制御して被処理液体Ｌ１の流量を増減させ、プラズマＰの発生しやすさを変化させるように構成している。このように構成することによって、処理槽１２に導入する被処理液体Ｌ１の電気伝導度によらず、単位時間当たりに一定量の過酸化水素生成量を生成することができる。過酸化水素の生成量がばらつく場合、生成量が少ないと、被処理液体の処理の効果が十分に期待できない。また、生成量が多いと、液体処理装置に使用する部材を腐食するという課題が発生するが、本発明にかかる実施形態はその課題を解決するものである。

【0058】

なお、情報記録部７２へ予め記録する液体供給部５０の流量と被処理液体Ｌ１の電気伝導度との相関関係の情報を制御部７３で算出するために測定する酸化物質は、上記では過酸化水素で説明したが、過酸化水素に限られるものではなく、プラズマＰによって発生する酸化物質であれば、種類は問わない。

【0059】

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明の液体処理方法及び液体処理装置では、旋回流でプラズマを発生させることにより、被処理液体に含まれる汚濁物質又は菌がプラズマに直接触れることによる分解及び殺菌作用と、プラズマ放電により発生する紫外線及びラジカルなどによる分解及び殺菌作用を同時に起こして、被処理液体を処理することが可能であり、殺菌、脱臭、又は各種の環境改善等に利用することが可能である。

【符号の説明】

【0061】

１ 液体処理装置
１０ 装置本体
１２ 処理槽
１５ 導入部
１６ 開口端
１７ 排出部
２１ 第１内壁
２２ 第２内壁
２３ 第３内壁
２４ 電極支持筒
３０ 第１電極
３１ 第２電極
５０ 液体供給部
５１ 第１配管
５２ 第２配管
５３ 絶縁体
６０ 電源
７０ 電気伝導度測定部
７１ 流量調整部
７２ 情報記録部
７３ 制御部
７９ 液体供給源
８１ 循環用配管
８３ 収容空間
９０ 貯留槽
９１ 取り入れ口
３１１ 開口部
Ｌ１ 被処理液体
Ｌ２ 処理液
Ｌ３ 貯留水すなわち被処理液
Ｂ 気泡
１００ 液体処理装置
１１０ 装置本体
１１２ 処理槽
１１５ 導入部
１１７ 排出部
１３０ 第１電極
１３１ 第２電極
１５０ 液体供給部
１５１ 配管
１６０ 電源
１９０ 貯留槽

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】