等离子体生成方法及生成装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种在流体和电介质管之间产生放电的等离子体生成方法及生成装置。所述等离子体生成方法通过对所供给的气体施加电压，利用电介质管内的放电而生成等离子体，其中，在该电介质管的内部或上方配置通水管，在该电介质管的外侧设置高电压电极，在该电介质管的内周具有间隙的状态下对通过通水管排出到该电介质管内的流体设置接地电极，并通过对与电源装置连接的该高电压电极和该接地电极施加电压而在该电介质管的内壁与流体之间、或者在该电介质管的内壁和该通水管之间产生放电。另外，所述电介质管、所述通水管、导入所述供给的气体的导入口的连结形成为抽吸结构。
【专利说明】等离子体生成方法及生成装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及在流体和电介质之间产生放电的等离子体生成方法及生成装置。
【背景技术】
[0002]近年来，在上下水处理设施、化学工厂、药品工厂、食品工厂等中，为了进行细菌类、真菌类及酵母等的杀菌、醛、硫化合物、氮化合物等臭气物质的脱臭、粪便及染料废液的脱色、使有机溶剂等有害物质无害化，使用了臭氧发生装置。
[0003]该技术通常是用放电式臭氧发生器生成臭氧，在扩散器、喷射器、静态混合器等的气液混合部与处理所需要的水进行混合，从而使气液接触的技术。
[0004]但是，臭氧是氧的同素异形体，并且还是非常不稳定的气体，所以在常温下会分解成氧。因此，难以保存，需要在使用臭氧的现场进行生成，同时，与利用氯进行的处理相比，存在处理成本高昂这样的问题。
[0005]针对该问题，提出了如下的臭氧水处理装置:在多孔陶瓷管的内部中央放置高电压电极，在多孔陶瓷管和高电压电极之间形成气体通路，在多孔陶瓷管的外部放置接地电极，并且在该多孔陶瓷管的外侧面直接形成待处理的水的通路，通过在这些高电压电极和接地电极间连接高电压高频电源或高电压脉冲电源，在该气体通路中生成臭氧(例如，参照专利文献I)。
[0006]但是，在上述臭氧水处理装置的情况下，在多孔陶瓷管的内部中央放置高电压电极，施加的是采用高电压高频电源或高电压脉冲电源的高电压或脉冲高电压，为了产生稳定的放电，需要高电压电极的精密的定位及电极表面的稠密的电介质的包覆处理，而且需要昂贵的脉冲电源。
[0007]另外，与此相对，提出了一种水处理装置，其具有设置于用于加压输送被处理水的加压部的后段的气蚀发生部、及由高压侧电极及接地侧电极构成的对电极，所述气蚀发生部具有使通水管路的内径缩小的喷嘴，且用于产生气蚀泡，所述对电极与气蚀发生部的后段附近相对设置，通过在对电极间施加高电压而产生放电等离子体，进行处理水中所含的有机物等被处理物质的分解或合成等处理，其中，以沿着气蚀发生部内部的通水管路的内面而在管路表面上形成沿面放电的方式配置对电极(例如，参照专利文献2)。
[0008]但是，在上述等离子体生成装置的情况下，预先溶存于被处理液中的气体由于气蚀而产生气泡，进行在气液界面上的放电，难以任意地调节气体量，在被处理液已脱气的情况下，不产生气蚀泡，另外，在生成气蚀泡的区域以外不进行放电，因此具有难以大型化这样的问题。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2002-126769号公报
[0012]专利文献2:日本特开2009-119347号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]鉴于上述问题，本发明人进行深入研究的结果发现，通过一边在电介质管内通过流体一边产生放电，能够以任意的流量控制任意的流体及任意的气体，此外，通过形成抽吸结构，能够使气体高效地溶于流体中，并且在气相及液相产生等离子体，从而提供一种等离子体生成方法及生成装置。
[0015]解决问题的方法
[0016]对于本发明的等离子体生成方法及生成装置而言，其第一方面涉及一种等离子体生成方法，其是通过对供给的气体施加电压而利用电介质管内的放电来生成等离子体的方法，其特征在于，高电压电极设置在该电介质管的外侧，在该电介质管的内周具有间隙的状态下对排出到该电介质管内的流体设置接地电极，通过对与电源装置连接的该高电压电极和该接地电极施加电压而在该电介质管的内壁和该流体之间产生放电。
[0017]另外，本发明第二方面涉及的等离子体生成方法的特征在于，向所述电介质管中排出流体的通水管配置在该电介质管的内部或上方。
[0018]本发明的第三方面涉及一种等离子体生成方法，其是通过对供给的气体施加电压而利用电介质管内的放电来生成等离子体的方法，其特征在于，高电压电极设置在该电介质管的外侧，在该电介质管的内部配置流体通过的通水管，在该电介质管的内周具有间隙的状态下对通过通水管排出到该电介质管内的流体设置接地电极，通过对与电源装置连接的该高电压电极和该接地电极施加电压而在该电介质管的内壁和该通水管之间产生放电。
[0019]此外，本发明第四方面涉及的等离子体生成方法的特征在于，供给的所述气体的量和流体的量为气液比0.5以下，本发明第五方面涉及的等离子体生成方法的特征在于，供给的所述气体为至少含有氧的气体、非活性气体中的任意气体。
[0020]而且，本发明第六方面涉及的等离子体生成方法的特征在于，使用通过了产生所述放电的部分的流体作为再次向所述电介质管内排出的流体，或者将通过了产生所述放电的部分的流体再次向所述通水管的上游侧送回，使该流体进行循环，此外，本发明第七方面涉及的等离子体生成方法的特征在于，具有将所述电介质管、所述通水管、供给的所述气体导入的导入口的连结形成为抽吸结构的连结部，在从该通水管的排出口排出的流体和该电介质管的内部的间隙内产生强的负压，通过气蚀而使因放电而产生的气体溶于流体。另外，本发明的第八方面涉及一种生成装置，其特征在于，该生成装置包括:外侧设置有高电压电极的电介质管；配置于该电介质管的内部或上方的通水管；接地电极，其设置成以该电介质管的内周具有间隙的状态与排出到该电介质管内的流体接触；以及连接该高电压电极和该接地电极的电源装置。
[0021]本发明第九方面涉及的生成装置的特征在于，所述高电压电极设置在所述电介质管和所述通水管重叠的部分的所述电介质管的外侧，本发明第十方面涉及的生成装置的特征在于，所述接地电极设置在所述电介质管的内部或从所述电介质管排出的所述流体内。
[0022]另外，本发明第十一方面涉及的生成装置的特征在于，用绝缘化合物包覆所述接地电极，本发明第十二方面涉及的生成装置的特征在于，所述绝缘化合物为玻璃。
[0023]此外，本发明第十三方面涉及的生成装置的特征在于，所述电介质管至少为陶瓷或玻璃中的任一种。[0024]另外，本发明第十四方面涉及的生成装置的特征在于，所述通水管由陶瓷、玻璃、树脂、金属中的任一种构成，本发明第十五方面涉及的生成装置的特征在于，所述树脂为氟类树脂。
[0025]另外，本发明第十六方面涉及的生成装置的特征在于，其具有将通过了产生所述放电的部分的流体再次送回到所述通水管的上游侧而使流体进行循环的结构，本发明第十七方面涉及的生成装置的特征在于，所述电介质管、所述通水管、设置于该电介质管的气体导入口形成为抽吸结构。
[0026]发明的效果
[0027]根据本发明的等离子体生成方法及生成装置，可得到以下优异的效果。
[0028](I)通过使用本发明的等离子体生成方法及装置，能够向待处理的流体直接照射等离子体，或者向流体的附近照射等离子体。
[0029](2)由于供给的气体含有氧，从而能够产生大量的臭氧，能够直接向流体供给大量的臭氧，同时能够生成OH自由基等活性种。
[0030](3)通过对导入到电介质管内的气体和流体的气液比进行控制，能够使通过放电而生成的臭氧气体高效地溶于流体中。
[0031](4)通过形成抽吸结构，能够在从通水管的排出口排出的流体和电介质管内部的间隙产生强的负压，通过气蚀，能够更高效地使臭氧气体溶于流体中。
【专利附图】
【附图说明】
[0032][图1]是本发明第一实施方式的实验装置的流程图。
[0033][图2]是示出本发明第一实施方式的等离子体生成装置的图。
[0034][图3]是示出本发明第一实施方式的实验结果的照片。
[0035][图4]是本发明第二实施方式的等离子体生成装置的示意图。
[0036][图5]是示出实施例1中的各放电时间的生成臭氧浓度及溶解臭氧浓度的变化的曲线图。
[0037][图6]是实施例1的实验装置的流程图。
[0038][图7]是示出本发明的实施例2?实施例5及比较例I中的气液比与溶解效率之间的关系的曲线图。
[0039][图8]是示出实施例6中的等离子体生成装置的图。
[0040][图9]是示出实施例6中的各放电时间的生成臭氧浓度及溶解臭氧浓度的变化的曲线图。
[0041][图10]是示出实施例7中的各放电时间的生成臭氧浓度及溶解臭氧浓度的变化的曲线图。
[0042][图11]是示出实施例8中的实验结果的照片。
[0043][图12]是示出实施例9中的各放电时间的生成臭氧浓度的变化的曲线图。
[0044][图13]是示出实施例10中的等离子体生成装置的图。
[0045][图14]是示出实施例10中的实验结果的照片。
[0046][图15]是实施例10中的生成装置的示意图。
[0047][图16]是示出实施例11及比较例2?比较例4的各放电时间的生成臭氧量的变化的曲线图。
[0048][图17]是示出实施例11及比较例2?比较例4中的各放电时间的亚甲蓝脱色量的变化的曲线图。
[0049][图18]是示出实施例12中的等离子体生成装置的图。
[0050][图19]是示出实施例12中的实验结果的照片。
[0051][图20]是实施例12中的等离子体生成装置的示意图。
[0052][图21]是示出实施例12中的各放电时间的生成臭氧浓度及溶解臭氧浓度的变化的曲线图。
[0053][图22]是示出本发明的实施例13?实施例16及比较例5中的气液比与溶解效率之间的关系的曲线图。
[0054][图23]是示出实施例17中的等离子体生成装置的图。
[0055][图24]是示出实施例17中的各放电时间的生成臭氧浓度及溶解臭氧浓度的变化的曲线图。
[0056][图25]是示出实施例18中的各放电时间的生成臭氧浓度及溶解臭氧浓度的变化的曲线图。
[0057][图26]是示出实施例19中的实验结果的照片；
[0058][图27]是示出实施例20中的各放电时间的生成臭氧浓度的变化的曲线图。
[0059]符号说明
[0060]I电介质管
[0061]2通水管
[0062]3高电压电极
[0063]4接地电极
[0064]5 电源
[0065]6气体导入管
[0066]7 氧
【具体实施方式】
[0067](实施方式I)
[0068]下面，基于图2、图8对本发明中的第一实施方式进行说明，但不言而喻的是，本发明不限于本实施方式。
[0069]在图2中，本发明的等离子体生成装置由电介质管1、通水管2、高电压电极3、接地电极4、电源5、气体导入管6构成，并形成了抽吸结构。
[0070]电介质管I是玻璃制的大致圆筒状的管。电介质管I的截面虽然也可以为四边形、菱形、多边形，但从高电压电极3的设置难易程度方面考虑，优选为圆形。
[0071]通水管2位于电介质管I的同一圆心上，通水管2的排出口配置于比高电压电极3部更上游侧，而所述高电压电极设置于电介质管I上。通水管2的截面虽然也可以是四边形、菱形、多边形，但由于通水管2要发挥电介质的作用，因此优选制成与电介质管I相同的形状，以使其与电介质管I的间隙均匀。
[0072]导入通水管2的流体只要通过高低差或泵等进行加压供给即可，流体是如液体或例如蒸汽这样的含有液体的气体。被导入的流体通过通水管2而在电介质管I的内部通过，但为了在设置有高电压电极3的部分的电介质管I的内壁和流体之间产生放电等离子体，优选流体不附着于设置有高电压电极3的部分的电介质管I的内壁。但是，即使流体附着于电介质管I的内壁，由于气体的导入而在流体内形成气体空间，因此也产生放电等离子体。
[0073]流体的速度可任意决定，可以基于由所使用的电源5的频率计算出的放电频度来设定为与待处理的流体的目的相应的流速。为了使通过放电而生成的臭氧等气体溶解于流体，流体和气体的量之比优选为气液比0.5以下。此外，通过如图2那样地形成抽吸结构，通过从通水管2的排出口排出的流体在电介质管I的内部空间产生强的负压，并通过在该排出口产生的气蚀而使溶解效率增大。
[0074]高电压电极3卷绕于电介质管I的外侧，接地电极4设置于电介质管I的内部中心，并分别与电源5连接，通过在从气体导入管6导入气体的同时对流体施加电压，在设置有高电压电极3的部分的电介质管I的内壁和流体之间圆周状地产生放电。
[0075]如图2所示，接地电极4设置于电介质管I的内部，或者如图8所示，设置于从电介质管I排出的流体中，而在电介质管I的内部设置有接地电极4的情况下，由于高电压电极3和接地电极4的间隙变小，因此出现较强的电场而容易放电。但是，在例如海水那样的导电率大的流体的情况下，即使接地电极4设置于从电介质管I排出的流体中，也产生较强的电场而容易放电。因此，接地电极4的位置可以根据流体的性质来确定。
[0076]另外，接地电极4的材质只要根据流体的性质选择铜或不锈钢等金属即可，在如电子部件清洗等那样金属成分难以溶出的情况下，只要在接地电极4上包覆绝缘化合物即可，可以优选介电常数低、且向流体中的溶出少的玻璃。
[0077]电介质管I的材质可以采用具有耐等离子体性、耐热性、耐臭氧性的陶瓷或玻璃，可以优选介电常数低的玻璃。
[0078]通水管2的材质可以任意选定，如果是绝缘性高的材料，由于还可发挥电介质的作用，因此只要基于介电常数任意选定即可，可以采用耐等离子体性、耐臭氧性、耐久性优异的陶瓷、玻璃、树脂，优选玻璃、氟类树脂。另外，也可使用导电性高的金属材料，在使用金属材料的情况下，会在电介质管I上产生较强的电场，因此容易放电。另外，在通水管2采用金属材料的情况下，只要将设置电极4设置于通水管2自身即可，可省去制作的麻烦。
[0079]被导入的气体可通过鼓风机或高压储气瓶等进行加压供给，也可利用在对流体进行通水时产生的负压自行供给，在任一种情况下，都通过气体导入管6导入到电介质管I的内部。气体可根据待处理的流体的目的任意确定，但为了生成臭氧或OH自由基等活性种，可以是至少含有氧7的气体。另外，在被导入的流体中预先溶存有含有氧7的气体的情况下，也可以使用非活性气体。
[0080](实施方式2)
[0081]下面，基于图4、图13、图15对本发明的第二实施方式进行说明，但不言而喻的是，本发明不限于本实施方式。
[0082]等离子体生成装置的构成与第一实施方式相同，因此省略其说明。
[0083]如图13所示，通水管2位于电介质管I的同一圆心上，通水管2的排出口配置于高电压电极3部的更下游侧，所述高电压电极3部设置于电介质管I上。
[0084]在本等离子体生成装置中，基本上是在设置了高电压电极3的部分的电介质管I的内壁和流体之间产生放电，但流体也可以不必存在于设置了高电压电极3的部分的电介质管I的内壁。放电由于在电场增强的区域产生，因此，如图13所示，如果在设置了高电压电极3的电介质管I的内壁的下游附近配置通水管2的排出口，则如图15所示，就会在电介质管I的内壁和流体之间产生较强的电场，从而产生放电。
[0085]如图4所示，放电在流体和设置了高电压电极3的部分的电介质管I的内壁产生的情况下，为了严密地持续产生稳定的放电，需要在电介质管I和流体之间保持一定间隔，因此可以在通水管2的内部装载整流器或在通水管2上设置稳压阀等。另一方面，如图15所示，在设置了高电压电极3的部分的电介质管I的内壁的下游附近配置通水管2的排出口并产生放电的情况下，由于通水管2的排出口被固定，因此流体和设置有高电压电极3的部分的电介质管I的内壁的间隔被固定，即使通水管2上没有整流器或稳压阀等，也能够在电介质管I的内壁和流体之间持续产生稳定的放电。另外，当对电介质管I施加足够的电压时，也会在通水管2的内部产生较强的电场，在流体中的气体和液体之间产生气液界面的放电。
[0086]这种情况下的通水管2的排出口和设置有高电压电极3的部分的电介质管I的内壁的距离必须是放电扩展的长度，该长度可通过电介质管I的内径和通水管2的外径之间的间隔来确定，例如，在电介质管I的内径和通水管2的外径的间隔为0.5mm的情况下，只要是通水管2的排出口和设置有高电压电极3的电介质管I的内壁的距离为20mm以内，则可在电介质管I的内壁和从通水管2的排出口排出的流体之间产生放电。另外，如果在通水管2中使用多孔质陶瓷，则从多孔质的孔渗出流体，在设置了高电压电极3的部分的电介质管I的内壁和从多孔质渗出的流体之间产生放电，因此可消除使流体整流化的麻烦。通水管2的材质可任意选定，如果是绝缘性高的材料，还可发挥电介质的作用，因此可以基于介电常数任意选定，可以采用耐等离子体性、耐臭氧性、耐久性优异的陶瓷、玻璃、树脂，优选采用玻璃、氟类树脂。另外，也可使用导电性高的金属材料，在金属材料的情况下，会在电介质管I上产生强的电场，因此放电变得容易。另外，在将通水管2设定为金属材料的情况下，只要将设置电极4设置于通水管2自身即可，可省去制作的麻烦。
[0087]实施例
[0088]在本发明中，使用上述实施方式进行了放电时的照片拍摄及排臭氧浓度及溶存臭氧浓度的试验。下面示出试验的测定方法。
[0089](I)生成臭氧浓度的测定
[0090]气相臭氧浓度仪:东亚DKK公司制造0Z-30
[0091]在受水槽上部插入臭氧浓度传感器，利用气相臭氧浓度仪进行了测定。
[0092](2)溶存臭氧浓度的测定
[0093]溶存臭氧浓度仪:东亚DKK公司制造0Z-20
[0094]在循环槽内投入溶存臭氧浓度传感器，进行了测定。
[0095][实施例1]
[0096]图1示出实验装置的流程图。实验装置具备:等离子体生成装置、接收从等离子体生成装置排出的处理水并在水面上部配备有臭氧浓度传感器的受水槽(水量6L)、用管子与该受水槽连接而使自来水循环，且在水面下部配备有溶存臭氧浓度传感器的循环槽(水量2L)，利用磁力泵和硅管，从循环槽起与等离子体生成装置连接，用尼龙管将等离子体生成装置的气体导入口和氧气瓶连接在一起。如图2所示，等离子体生成装置主体为玻璃制，并形成抽吸结构，通水管2 (外径7mm、内径5mm)配置在电介质管I (外径10mm、内径8mm)的同心圆上部，将宽度IOmm的铜带制成的高电压电极3卷绕于电介质管I的外部,并使得从通水管2的排出口起向下游侧IOmm的位置成为中心，将直径Imm的不锈钢制接地电极4从气体导入口附近插入到通水管2及电介质管I，将高电压电极3和接地电极4与电源5连接，然后起动磁力泵，以8L/min的流速使自来水循环,另一方面,一边从氧气瓶以3L/min的风量导入氧7，一边施加电压(9kV、6kHz)进行放电，并进行放电的观察和臭氧浓度及溶存臭氧浓度的测定。其结果，如图3(照片)、图4(示意图)所示，在电介质管I的内壁和自来水之间观察到紫色的放电。另外可知，如果在氧的存在下产生放电，则生成臭氧，作为产生了放电的证据，如图5所示，从放电开始起30分钟后的生成臭氧浓度为lOOOppm，溶存臭氧浓度为0.47ppm。
[0097][实施例2]
[0098]如图6所示，不使自来水循环，而是连续通水，将氧7的风量设定为4L/min (气液比0.5)，除此以外，与实施例1同样地进行，测定了溶存臭氧浓度。其结果如图7所示，臭氧溶解效率为21%。
[0099][实施例3]
[0100]将氧7的风量设定为2.4L/min，除此以外，与实施例2同样地进行，测定了溶存臭氧浓度。其结果如图7所示，臭氧溶解效率为27%。
[0101][实施例4]
[0102]将氧7的风量设定为0.8L/min，除此以外，与实施例2同样地进行，测定了溶存臭氧浓度。其结果如图7所示，臭氧溶解效率为48%。
[0103][实施例5]
[0104]将氧7的风量设定为0.4L/min，除此以外，与实施例2同样地进行，测定了溶存臭氧浓度。其结果如图7所示，臭氧溶解效率为67%。
[0105][实施例6]
[0106]如图8所示，将由不锈钢制金属丝(直径Imm)制成的接地电极4设置于受水槽上，除此以外，与实施例1同样地进行，测定了臭氧浓度和溶存臭氧浓度。其结果如图9所示，从放电开始起30分钟后的生成臭氧浓度为527ppm，溶存臭氧浓度为0.18ppm。
[0107][实施例7]
[0108]将通水管2的尺寸设为(外径7mm、内径6mm),用厚度0.5mm的玻璃包覆设置电极，除此以外，与实施例1同样地进行，测定了臭氧浓度和溶存臭氧浓度。其结果如图10所示，从放电开始起30分钟后的生成臭氧浓度为700ppm，溶存臭氧浓度为0.38ppm。
[0109][实施例8]
[0110]将导入到等离子体生成装置的气体设定为氩气，除此以外，与实施例1同样地进行。其结果如图11 (照片)及图4(示意图)所示，在电介质管I的内壁和自来水之间观察到了紫色的放电。
[0111][实施例9]
[0112]将等离子体生成装置的通水管2的材质设定为PFA (四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)树脂、不锈钢制金属，除此以外，与实施例1同样地进行，作为产生放电的证据，测定了生成臭氧浓度。其结果如图12所示，从放电开始起30分钟后的生成臭氧浓度分别为 956ppm、1043ppm。
[0113][实施例10]
[0114]如图13所示，在从设置于电介质管I的高电压电极3的中心部起向下游侧15mm处配置通水管2的排出口，并将导入气体设定为氩气，除此以外，与实施例1同样地进行放电，并进行了放电的观察和臭氧浓度及溶存臭氧浓度的测定。其结果如图14(照片)、图15(示意图)所示，在电介质管I的内壁和通水管2的外壁及自来水之间观察到了紫色的放电。
[0115][实施例11]
[0116]将导入气体设定为氧7，以亚甲蓝浓度为5mg/L的方式将其添加到自来水中，除此以外，与实施例10同样地进行，将累积生成臭氧量随时间的变化示于图16中，将亚甲蓝脱色量随时间的变化示于图17中。
[0117][比较例I]
[0118]将氧7的风量设定为4.8L/min，除此以外，与实施例1同样地进行，测定了溶存臭氧浓度。其结果如图7所示，臭氧溶解效率为18%。
[0119][比较例2]
[0120]添加了作为OH自由基补充剂的t-BuOH，并使其浓度为0.1mM,除此以外，与实施例11同样地进行，将累积生成臭氧量随时间的变化示于图16中，将亚甲蓝脱色量随时间的变化示于图17中。由该结果可知，无论生成臭氧是否同等，通过添加t-BuOH，脱色率都下降，这暗示着通过本等离子体生成装置生成了 OH自由基。
[0121][比较例3]
[0122]添加了作为OH自由基补充剂的t-BuOH，并使其浓度为ImM，除此以外，与实施例11同样地进行，将累积生成臭氧量随时间的变化示于图16中，将亚甲蓝脱色量随时间的变化示于图17中。由该结果可知，无论生成臭氧是否同等，通过添加t-BuOH，脱色率都下降，这暗示着通过本等离子体生成装置生成了 OH自由基。
[0123][比较例4]
[0124]添加了作为OH自由基补充剂的t-BuOH，并使其浓度为10禮，除此以外，与实施例11同样地进行，将累积生成臭氧量随时间的变化示于图16中，将亚甲蓝脱色量随时间的变化示于图17中。由该结果可知，无论生成臭氧是否同等，通过添加t-Bu0H，脱色率都下降，这暗示着通过本等离子体生成装置生成了 OH自由基。
[0125][实施例12]
[0126]如图18所示，等离子体生成装置主体为玻璃制，并形成抽吸结构，通水管2(外径7mm、内径5mm)配置于电介质管I (外径10mm、内径8mm)的同心圆上部,将宽度IOmm的铜带制高电压电极3卷绕于电介质管I的外部，并使得从通水管2的排出口起向上游侧25mm的位置成为中心，将直径1_的不锈钢制接地电极4从气体导入口附近插入通水管2及电介质管I，将高电压电极3和接地电极4与电源5连接，然后起动磁力泵，以8L/min的流速使自来水循环，另一方面，一边从氧气瓶以3L/min的风量导入氧7, —边施加电压(9kV、6kHz),进行放电，进行了放电的观察和臭氧浓度及溶存臭氧浓度的测定。其结果，如图19(照片)、图20(示意图)所示，在电介质管I的内壁和自来水之间观察到紫色的放电。另外可知，如果在氧的存在下产生放电，就会生成臭氧，作为产生放电的证据，如图21所示，从放电开始起30分钟后的生成臭氧浓度为990ppm，溶存臭氧浓度为0.45ppm。
[0127][实施例13]
[0128]如图6所示，不使自来水循环，而是连续通水，将氧7的风量设定为4L/min (气液比0.5)，除此以外，与实施例1同样地进行，测定了溶存臭氧浓度。其结果如图22所示，臭氧溶解效率为21%。
[0129][实施例14]
[0130]将氧7的风量设定为2.4L/min,除此以外，与实施例13同样地进行，测定了溶存臭氧浓度。其结果如图22所示,臭氧溶解效率为26%。
[0131][实施例15]
[0132]将氧7的风量设定为0.8L/min,除此以外，与实施例13同样地进行，测定了溶存臭氧浓度。其结果如图22所示,臭氧溶解效率为50%。
[0133][实施例16]
[0134]将氧7的风量设定为0.4L/min,除此以外，与实施例13同样地进行，测定了溶存臭氧浓度。其结果如图22所示，臭氧溶解效率为73%。
[0135][实施例17]
[0136]如图23所示，将由不锈钢制金属丝(直径Imm)制成的接地电极4设置于受水槽上，除此以外，与实施例12同样地进行，测定了臭氧浓度和溶存臭氧浓度。其结果，如图24所示，从放电开始起30分钟后的生成臭氧浓度为534ppm，溶存臭氧浓度为0.19ppm。
[0137][实施例18]
[0138]将通水管2的尺寸设定为(外径7mm、内径6mm),用厚度0.5mm的玻璃包覆设置电极，除此以外，与实施例12同样地进行，测定了臭氧浓度。其结果，如图25所示，从放电开始起30分钟后的生成臭氧浓度为685ppm，溶存臭氧浓度为0.37ppm。
[0139][实施例19]
[0140]将导入等离子体生成装置的气体设定为氩气，除此以外，与实施例12同样地进行。其结果，如图26 (照片)及图20 (示意图)所示，在电介质管I的内壁和通水管2外壁之间观察到了紫色的放电。
[0141][实施例20]
[0142]将等离子体生成装置的通水管2的材质设定为PFA (四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)树脂、不锈钢制金属，除此以外，与实施例12同样地进行，作为产生了放电的证据，测定了生成臭氧浓度。其结果，如图27所示，从放电开始起30分钟后的生成臭氧浓度分别为 281ppm、348ppm。
[0143][比较例5]
[0144]将氧7的风量设定为4.8L/min，除此以外，与实施例1同样地进行，测定了溶存臭氧浓度。其结果如图22所示,臭氧溶解效率为17%。
【权利要求】
1.一种等离子体生成方法，其通过对供给的气体施加电压，利用电介质管内的放电而生成等离子体，其中， 高电压电极设置于该电介质管的外侧，在该电介质管的内周具有间隙的状态下对排出到该电介质管内的流体设置接地电极，并通过对与电源装置连接的该高电压电极和该接地电极施加电压而在该电介质管的内壁与该流体之间产生放电。
2.根据权利要求1所述的等离子体生成方法，其中， 向所述电介质管排出流体的通水管配置于该电介质管的内部或上方。
3.一种等离子体生成方法，其通过对供给的气体施加电压，利用电介质管内的放电而生成等离子体，其中， 高电压电极设置于该电介质管的外侧，在该电介质管的内部配置流体通过的通水管，在该电介质管的内周具有间隙的状态下对通过通水管而向该电介质管内排出的流体设置接地电极，并通过对与电源装置连接的该高电压电极和该接地电极施加电压而在该电介质管的内壁和该通水管之间产生放电。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的等离子体生成方法，其中， 供给的所述气体的量和流体的量为气液比0.5以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的等离子体生成方法，其中， 供给的所述气体是至少含有氧的气体、非活性气体中的任意气体。
6.根据权利要求1~4中 任一项所述的等离子体生成方法，其中， 使用通过了产生所述放电的部分的流体作为再次向所述电介质管内排出的流体，或者将通过了产生所述放电的部分的流体再次向所述通水管的上游侧送回，使该流体进行循环。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的等离子体生成方法，其中， 具有将所述电介质管、所述通水管、导入供给的所述气体的导入口的连结形成为抽吸结构的连结部， 在从该通水管的排出口排出的流体和该电介质管内部的间隙产生强的负压，通过气蚀而使通过放电而产生的气体溶于流体中。
8.一种等离子体生成装置，其包括: 外侧设置有高电压电极的电介质管； 配置于该电介质管的内部或上方的通水管； 接地电极，其设置成以该电介质管的内周具有间隙的状态与排出到该电介质管内的流体接触；以及 连接该高电压电极和该接地电极的电源装置构成。
9.根据权利要求8所述的等离子体生成装置，其中， 所述高电压电极设置在所述电介质管和所述通水管重叠的部分的所述电介质管的外侧。
10.根据权利要求8或9所述的等离子体生成装置，其中， 所述接地电极设置在所述电介质管的内部或从所述电介质管排出的所述流体中。
11.根据权利要求8~10中任一项所述的等离子体生成装置，其中， 用绝缘化合物包覆所述接地电极。
12.根据权利要求11所述的等离子体生成装置，其中， 所述绝缘化合物为玻璃。
13.根据权利要求8~12中任一项所述的等离子体生成装置，其中， 所述电介质管至少为陶瓷或玻璃中的任一种。
14.根据权利要求8~13中任一项所述的等离子体生成装置，其中， 所述通水管由陶瓷、玻璃、树脂、金属中的任一种制成。
15.根据权利要求14所述的等离子体生成装置，其中， 所述树脂为氟类树脂。
16.根据权利要求8~15中任一项所述的等离子体生成装置，其具有将通过了产生所述放电的部分的流体再次送回到所述通水管的上游侧而使流体循环的结构。
17.根据权利要求8~16中任一项所述的等离子体生成装置，其中， 所述电介质管、所述通水管、设置于该电介质管的气体导入口形成为抽吸结构。
【文档编号】C01B13/11GK103636294SQ201280031442
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年4月27日 优先权日:2011年4月28日
【发明者】中岛秀之, 迫田达也, 马场诚二 申请人:旭有机材工业株式会社