本发明涉及利用通过放电而产生的例如臭氧和自由基等活性物对被处理水进行处理的水处理装置及水处理方法。
背景技术：
到目前为止，在上下水的处理中，通常使用臭氧和氯。然而，在工业废水、再利用水等中有时会含有无法通过臭氧或氯分解的难分解性物质。尤其是二恶英类、二恶烷等的去除成为较大课题。一部分情况下，如下方法逐渐被实际应用，即通过将臭氧(O3)与过氧化氢(H2O2)或紫外线组合，使被处理水中产生活性比O3和氯高的羟基自由基(OH自由基)来进行难分解性物质的去除，但装置成本、运转成本都非常高，不太普及。因此，研讨了使通过放电产生的OH自由基直接作用于被处理水从而高效率地去除难分解性物质的方法。
作为进行这样的水处理的水处理装置，已知有具备分级结构的处理机构及电源机构的水处理装置，该分级结构分别具有能够在内部蓄积被处理水的反应容器和产生用于对被处理水进行放电自由基处理的放电的销状的电极，该电源机构对电极施加高电压(例如，参照专利文献1)。根据这样的自由基处理系统，能够利用自由基，提高溶解于水中的难分解性物质的分解效率。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-307486号(第4～5页，图1)
技术实现要素：
发明要解决的课题
以往的水处理装置如以上那样构成，使通过放电而生成的臭氧(O3)和羟基自由基(OH自由基)等活性物溶解在被处理水中，通过该活性物进行难分解性物质的分解。因此，为了高速地对被处理水进行处理，需要在被处理水的表面的广阔的区域均匀地形成放电来增加活性物向被处理水中的供给量。然而，为了在被处理水的表面的广阔的区域均匀地形成放电而使用了具备具有丝或带等长形状的放电部的电极的情况下，电极的端部的电场比电极内侧的电场强，因此存在放电会集中于电极的端部、无法对被处理水的表面均匀地形成放电这样的课题。另外，为了在被处理水的表面的广阔的区域均匀地形成放电而排列有多个电极的情况下，位于排列的端部的电极的电场比位于排列内侧的电极的电场强，因此存在放电会集中于位于排列的端部的电极、无法对被处理水的表面均匀地形成放电这样的课题。另外，在反应容器由导电性材料构成的情况下，如果反应容器与电极接近，则在反应容器与电极之间产生放电。为了抑制反应容器与电极之间的放电而需要拉开反应容器与电极之间的距离，因此存在无法在反应容器的壁面附近的被处理水的表面形成放电这样的课题。另外，为了抑制反应容器与电极之间的放电而在反应容器的壁上设有绝缘体的情况下，也会由于结露而使绝缘体的表面带有导电性，因此存在反应容器与电极之间会产生放电、无法对被处理水的表面均匀地形成放电这样的课题。另外，在被处理水中设置接地电极并由绝缘体构成反应容器的情况下，存在仅能在接地电极的范围形成放电、无法对被处理水的表面均匀地形成放电这样的课题。结果，在以往的水处理装置中，存在无法增加活性物向被处理水中的供给量、无法高速地对被处理水进行处理的问题。
本发明为了解决上述的问题而作出，目的在于得到一种能够均匀地形成放电并能够高速地对被处理水进行处理的水处理装置，以及提供一种能够高速地对被处理水进行处理的水处理方法。
用于解决课题的方案
在本发明的水处理装置中，
所述水处理装置在被处理水流动的流路部与被施加高电压的电压施加部之间形成电场，使所述电压施加部与所述流路部之间产生放电，由此进行水处理，其中，
所述水处理装置具备：
电场缓和部，其在所述电压施加部的外周与所述流路部相向地配置，并在该电场缓和部与所述流路部之间形成电场；以及
电源，其向所述电压施加部和所述电场缓和部施加电压，
通过所述电压的施加而使所述电场缓和部形成的电场小于通过所述电压的施加而使所述电压施加部形成的电场。
在本发明的水处理方法中，
所述水处理方法使用所述水处理装置进行水处理，其中，
一边使所述被处理水在所述流路部流通，一边在所述电压施加部与所述流路部之间形成放电，使所述被处理水与所述放电接触，将通过所述放电而生成的活性物向所述被处理水中供给，通过供给到所述被处理水中的所述活性物对所述被处理水进行处理。
发明效果
本发明的水处理装置配置有在与流路部之间形成放电的电压施加部，在电压施加部的外周设有与流路部相向配置的电场缓和部，因此可以得到能够均匀地形成放电并能够高速地对被处理水进行处理的水处理装置。
本发明的水处理方法使用配置有在与流路部之间形成放电的电压施加部并在电压施加部的外周设有与流路部相向配置的电场缓和部的水处理装置来进行水处理，因此可以提供能够高速地对被处理水进行处理的水处理方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的水处理装置的结构的结构图。
图2(a)是图1的A-A线的剖视图，图2(b)是第一构件及第二构件的剖视图。
图3(a)是图1的B-B线的剖视图，图3(b)是高压电极的剖视图。
图4是表示本发明的实施方式1的变形例的结构的结构图。
图5是表示本发明的实施方式2的水处理装置的结构的结构图。
图6(a)是图5的A-A线的剖视图，图6(b)是第一构件及第二构件的剖视图。
图7是图5的B-B线的剖视图。
图8是表示本发明的实施方式3的水处理装置的结构的结构图。
图9(a)是图8的A-A线的剖视图，图9(b)是第一构件及第二构件的剖视图。
图10(a)是图8的B-B线的剖视图，图10(b)是高压电极的剖视图。
具体实施方式
实施方式1
图1～图3是表示用于实施本发明的实施方式1的图，图1是表示水处理装置的结构的结构图，图2(a)是图1的A-A线的剖视图，图2(b)是第一构件及第二构件的剖视图，图3(a)是图1的B-B线的剖视图，图3(b)是高压电极的剖视图。在这些图中，水处理装置10具有流路部2、高电压部3和电场缓和部5，从配置在流路部2的图1中左侧方的脉冲电源8供给电力。需要说明的是，虽然未图示，但流路部2、高电压部3和电场缓和部5收容于密闭或半密闭的收容装置。在水处理装置10中，被处理水W在流路部2上游动的期间通过放电进行处理(详情后述)。被处理水W流动的流路部2具有底板(流路)2a、一对侧壁2b、2c。底板2a是平板状的结构，沿被处理水W流动的方向(图1的线B-B的方向)延伸，在与该延伸方向正交的方向(图1的A-A线的方向)的两端部设有一对侧壁2b、2c，流路部2具有底面平坦的矩形截面的流槽状的形状。流路部2由导电性材料构成。特别优选使用不锈钢或钛等耐腐蚀性优异的金属材料。被处理水W在由流路部2的底板2a、侧壁2b和侧壁2c形成的矩形截面的槽状部中流动。
在流路部2的上方配置有作为电压施加部的高电压部3。高电压部3具有在流路部2的延伸方向(图1的B-B线的方向)上等间隔地配置多个的高压电极4。如图3(b)所示，高压电极4为带状，即截面为长方形的薄板形状，具有平面部4a、侧面部4b、角部4d。通过这样将高压电极4形成为薄板状，能够确保高压电极4的机械强度。与流路部2相向的平面部4a在作为规定方向的高压电极4的延伸方向上长，在高压电极4的与延伸方向正交的方向的两侧具有角部4d。角部4d通过圆角加工而成为曲率半径为RA的截面圆弧状。需要说明的是，平面部4a及两侧的角部4d是本发明中的与流路部2相向的相向部4f。
高压电极4由导电性材料构成。特别优选使用不锈钢或钛等耐腐蚀性优异的金属材料。高压电极4以其延伸方向成为与流路部2的延伸方向(被处理水W流动的方向)正交的方向(图1的A-A线的方向)的方式，与流路部2的底板2a的上表面平行地由绝缘性保持构件(未图示)保持在流路部2的上方，在高压电极4与流路部2之间设置规定的间隔G以便在高压电极4与流路部2之间形成气体层(参照图2、图3)。即，高压电极4被保持为，高压电极4的相向部4f与底板2a的上表面的间隔G成为恒定值，且在高压电极4与流路部2之间形成气体层。高压电极4通过绝缘保持构件而与流路部2电绝缘。
电场缓和部5由各一对的作为电场缓和构件的第一构件6及作为电场缓和构件的第二构件7形成为长方形的框形。第一构件6与第二构件7电连接。配置成通过形成为长方形的该电场缓和部5从四方包围高电压部3的周围。即，如图3(a)所示，电场缓和部5的第一构件6与位于高电压部3的流路部2的延伸方向上的两端部的各高压电极4在图3(a)中的左右方向上设置规定的间隙而相向地配置。另外，如图2(a)所示，第二构件7与高压电极4即高电压部3的图1中的左右的端部设置间隙而相向地配置，即第二构件7与配设有多根的高压电极4的延伸方向的两端部设置间隙而相向地配置。第一构件6及第二构件7由导电性材料构成。特别优选使用不锈钢或钛等耐腐蚀性优异的金属材料。在本实施方式中，第一构件6及第二构件7使用截面尺寸相同且截面为长方形的实心的长方体(不锈钢方料)。如图2(b)所示，第一构件6具有平面部6a、侧面部6b及角部6d。平面部6a在作为规定方向的第一构件6的长度方向(与纸面垂直的方向)长，在平面部6a的边缘设有作为倒圆部的圆弧状截面的角部6d。角部6d的曲率半径RB比高压电极4的角部4d的曲率半径RA大。需要说明的是，第一构件6的平面部6a及两侧的角部6d是本发明中的与流路部2相向的相向部6f。
如图2(b)所示，第二构件7同样具有平面部7a、侧面部7b及角部7d。平面部7a在作为规定方向的第二构件7的长度方向长，在平面部7a的边缘设有作为倒圆部的圆弧状截面的角部7d。角部7d的曲率半径RB比高压电极4的角部4d的曲率半径RA大。第二构件7的平面部7a及两侧的角部7d是本发明中的与流路部2相向的相向部7f。关于角部4d和角部6d、7d的圆角加工，如果能够直接使用市面销售的材料，则不加工就使用，如果需要则进行机械加工来形成为规定的尺寸。参照图2及图3，电场缓和部5由未图示的绝缘性保持构件保持在流路部2的上方，在电场缓和部5与流路部2之间设置规定的间隔G以便在电场缓和部5与流路部2之间形成气体层。电场缓和部5通过绝缘保持构件而与流路部2电绝缘。
在流路部2的侧方设置有脉冲电源8。脉冲电源8的一方的端子通过连接线9而连接于高电压部3及电场缓和部5，另一方的端子连接于流路部2并且共同接地。从脉冲电源8向流路部2与高电压部3(高压电极4)之间施加高电压，从而在流路部2与高电压部3之间产生放电。
接下来，说明水处理装置10的动作。从外部向流路部2供给被处理水W。此时，被处理水W在流路部2的底板2a上且在侧壁2b、2c之间流动。在此，在高电压部3、第一构件6及第二构件7与流路部2之间形成有气体层。即，被处理水的厚度Wa被调整为，在高电压部3、第一构件6及第二构件7与被处理水W之间形成气体层。也就是说，被处理水的厚度Wa比高电压部3(及第一构件6及第二构件7)与流路部2的间隔G小。此时，使脉冲电源8工作，向高电压部3及电场缓和部5(第一构件6及第二构件7)施加脉冲状的高电压，使高压电极4与流路部2之间产生放电P。被处理水W在流路部2流动的过程中，在由高压电极4形成的放电P的下方通过。此时，通过放电P而形成的活性物溶解于被处理水W，结果，对被处理水W进行难分解性物质的去除等水处理。放电主要是辉光放电或流注放电。
接下来，说明通过本实施方式1所示的水处理装置10进行被处理水W的处理的原理。需要说明的是，在此以有机物的分解为例进行说明，但周知通过放电而产生的O3或OH自由基对于除菌、脱色、除臭也是有效的。
作为向高电压部3与流路部2之间供给的形成气体层的气体，可使用空气、氧、稀有气体(氩、氖)等。通过向高电压部3施加脉冲电压，在形成于高电压部3与流路部2之间的气体层、或者气体层与被处理水W的界面处产生放电。此时，氧分子(O2)、水分子(H2O)与高能量的电子碰撞，发生(1)式、(2)式的离解反应。在此e为电子，O为原子状氧，H为原子状氢，OH为OH自由基。
e+O2→2O (1)
e+H2O→H+OH (2)
通过(1)式产生的原子状氧的一部分通过(3)式而成为臭氧(O3)。在此，M是反应的第三体，表示气体中的所有分子或原子。
O+O2+M→O3 (3)
另外，通过(2)式产生的OH自由基的一部分通过(4)式的反应而成为过氧化氢(H2O2)。
OH+OH→H2O2 (4)
然后，通过(1)～(4)式的反应而生成的O、OH、O3、H2O2等氧化性的活性物通过(5)式的反应而将被处理水W中的有机物氧化分解成二氧化碳(CO2)和水。在此，R是成为处理对象的有机物。
R+(O，OH，O3，H2O2)→CO2+H2O (5)
另一方面，通过(3)式和(4)式而产生的O3及H2O2的一部分通过(6)式和(7)式，从被处理水W的表面溶解于被处理水W。在此(l)是指液相。
O3→O3(l) (6)
H2O2→H2O2(l) (7)
然后，通过O3(l)与H2O2(l)的反应，如(8)式那样在水中生成OH自由基。
O3(l)+H2O2(l)→OH(l) (8)
通过(6)～(8)式生成的O3(l)、H2O2(l)及OH(l)通过(9)式利用水中反应而将有机物分解。
R+(O3(l)，OH(l)，H2O2(l))→CO2+H2O (9)
如以上所述，本实施方式1的被处理水W中的有机物的分解通过基于反应(5)的被处理水W的表面的有机物的分解和基于反应(9)的被处理水W的水中的有机物的分解这双方来进行。
接下来，说明通过本实施方式1所示的水处理装置10在高电压部3与流路部2之间形成均匀的放电P的原理。在从脉冲电源8向高电压部3和电场缓和部5施加了高电压时，在高压电极4及电场缓和部5与流路部2之间形成电场。此时，高电压部3与电场缓和部5为相同电位，因此高电压部3与电场缓和部5相向的空间的电位的梯度变小。即，如图2(a)所示，高压电极4的延伸方向的两端部与第二构件7之间的空间的电位的梯度变小。另外，如图3(a)所示，位于流路部2的延伸方向的两端部的各高压电极4与第一构件6之间的空间的电位的梯度变小。电场由电位的梯度来定义，因此高电压部3与电场缓和部5相向的空间的电场变小。高电压部3的端部的电场通过电场缓和部5的电位来缓和，因此在高压电极4的与流路部2相向的平面部4a形成均匀且强的电场。结果，在高压电极4与流路部2之间形成均匀的放电P。另一方面，在电场缓和部5中，第一构件6及第二构件7的与流路部2相向的角部6d、7d的曲率半径RB大于高压电极4的与流路部2相向的角部4d的曲率半径RA，第一构件6的与流路部2相向的相向部6f(平面部6a及两侧的角部6d)的电场以及第二构件7的与流路部2相向的相向部7f(平面部7a及两侧的角部7d)的电场小于高压电极4的与流路部2相向的相向部4f(平面部4a及两侧的角部4d)的电场。
也就是说，第一构件6及第二构件7的与流路部2相向的相向部6f、7f的最大电场强度小于高电压部3的与流路部2相向的平面部4a的中央部的最大电场强度，因此在第一构件6及第二构件7与流路部2之间不产生放电P。因此，通过第一构件6及第二构件7来缓和高电压部3的端部的电场，从而放电P不会集中于高电压部3的端部，能够在高电压部3与流路部2之间形成均匀的放电P，能够增加通过放电而生成的活性物的量，能够增加活性物向被处理水中的供给量。
如以上说明的那样，在本实施方式1中，通过电场缓和部5来缓和高电压部3的端部的电场，在高电压部3与流路部2之间形成均匀的放电P。结果，放电P与被处理水W以大面积接触，能够高速地对被处理水W进行处理。并且，即使在流路部2由导电性材料构成的情况下，也能够将高电压部3设置到侧壁2b、2c的附近，因此能够在被处理水W的更广阔的表面形成放电P，因此能够高速地对被处理水W进行处理。另外，由于能够将导电性材料应用于流路部2，因此也能够得到抑制流路部2的制造成本的效果。
需要说明的是，在本实施方式1中，为了形成放电而使用了脉冲电源8。然而，应用于本发明的电源只要能够稳定地形成放电即可，不一定必须是脉冲电源，例如，也可以是交流电源或直流电源。
另外，从脉冲电源8输出的电压的极性、电压波峰值、重复频率、脉冲宽度等能够根据高压电极4和流路部2的构造、气体层的气体种类等各种条件而适当决定。通常，电压波峰值优选为1kV～50kV。这是因为，如果小于1kV，则不形成稳定的放电，另外，为了使电压波峰值超过50kV，会由于电源的大型化及电绝缘的困难化而使制造成本和维护成本显著增加。
另外，重复频率优选为10pps(pulse-per-second)以上且100kpps以下。这是因为，如果小于10pps，则为了投入足够的放电电力而需要非常高的电压，反之，如果大于100kpps，则水处理的效果饱和，电力效率下降。另外，也可以根据被处理水W的流量或被处理水W含有的成分或浓度来调整电压波峰值、重复频率、脉冲宽度。
流路部2由导电性材料构成，并连接于脉冲电源8的接地侧的端子。也就是说，流路部2具有用于生成放电P的接地电极的作用。通过将流路部2设为接地电极，能够相对于高电压部3及被处理水W将接地电极的面积确保得大，因此能够在高电压施加时改善被处理水W内的电压下降的分布，使在高电压部3与流路部2之间形成的电场均匀化。
在本实施方式中，高压电极4使用了带状的高压电极4，但不一定必须是带状。作为高压电极4，也能够适当使用例如丝、在板材上将多个针或螺钉固定成梳齿状的结构、网状的板材、冲孔金属等。需要说明的是，带状与其他的形状相比，能够确保机械强度，能够提高高压电极4的耐久性，因此优选。另外，为了在高压电极4的与流路部2相向的相向部4f以低的电压形成强的电场，优选在能够机械加工的范围内减小高压电极4的与流路部2相向的角部4d的曲率半径RA的大小及平面部4a的宽度。通常，作为角部4d的曲率半径RA的大小及平面部4a的宽度，优选为1mm以下。如果将曲率半径RA的大小和平面部4a的宽度设为大于1mm的值，则与此对应地为了形成放电而需要高的电压。
另外，在本实施方式的水处理装置10中，能够根据被处理水W的流量或被处理水W含有的成分或浓度来适当变更高压电极4的根数或高压电极4彼此的间隔。另外，高压电极4与流路部2的间隔G能够任意决定。但是，间隔G优选为1mm以上且50mm以下。这是因为，如果小于1mm，则难以限定准确的高度，反之如果大于50mm，则放电形成需要非常高的电压。
另外，在本实施方式中，第一构件6及第二构件7使用了长方形截面的实心的不锈钢方料，但只要与流路部2相向的平面部6a、7a的两侧的角部6d、7d的曲率半径RB大于高压电极4的与流路部2相向的平面部4a的两侧的角部4d的曲率半径RA即可，第一构件6及第二构件7的截面形状不一定必须是长方形。作为第一构件6及第二构件7，能够适当使用例如长方体、截面为圆形或椭圆形的杆、将球或椭圆体连结而成的结构、在与流路部2相向的一侧具有凸部的具有抛物面状的截面的平板、将上述组合而成的形状的结构等。另外，第一构件6及第二构件7也可以为中空，或者表面的整体或一部分为网状构造。在中空或表面为网状构造的情况下，能够使第一构件6及第二构件7轻量化，能够抑制第一构件6及第二构件7的未图示的绝缘性保持构件的制造成本。
另外，在本实施方式中，各一对的第一构件6及第二构件7分别使用了一个长方体的构件，但只要与流路部2相向的平面部6a、7a的边缘的角部6d、7d的曲率半径RB大于高压电极4的与流路部2相向的平面部4a的边缘的角部4d的曲率半径RA即可，第一构件6及第二构件7不一定必须由一个构件构成。作为第一构件6及第二构件7的形状，例如图4所示，能够设为由分别分离地配置的多个圆柱、球、长方体等构件构成的构造。通过使用由多个构件构成的第一构件6及第二构件7，能够使第一构件6及第二构件7轻量化，能够抑制第一构件6及第二构件7的未图示的绝缘性保持构件的制造成本。另外，能够根据高压电极4的制造偏差来调整各部分构件50与流路部2的间隔，因此能够抑制高压电极4及水处理装置10的制造成本。
另外，在本实施方式中，各一对的第一构件6及第二构件7使用了相同的长方体的构件，但也能够使用不同形状的构件。例如，第二构件7与流路部2的侧壁2b、2c接近配置。同时，第一构件6与流路2a相向配置。因此，流路部2与第一构件6的距离大于流路部2与第二构件7的距离。也就是说，第一构件6与流路部2之间的电场小于第二构件7与流路部2之间的电场。因此，第一构件6的角部6d所需的曲率半径小于第二构件7的角部7d所需的曲率半径。这样，在第一构件6与第二构件之间所需的曲率半径不同，因此能够根据所需的曲率半径而分别变更第一构件及第二构件的形状。通过使第一构件6的曲率半径小于第二构件的曲率半径，能够实现第一构件6的薄片化。通过实现第一构件6的薄片化，能够抑制第一构件6及第二构件7的未图示的绝缘性保持构件的制造成本。
另外，高压电极4与第一构件6及第二构件7的间隔能够根据高压电极4、第一构件6(及第二构件7)的构造、气体层的气体种类等各种条件而适当决定。通常，如果高压电极4与第一构件6及第二构件7的间隔比相邻的高压电极4彼此的间隔小，则第一构件6及第二构件7会更有效地发挥功能。
另外，在本实施方式中，以围绕高电压部3的外周部的方式，在与被处理水W的流动正交的方向上设置一对第一构件6，在沿着被处理水W的流动的方向上设置一对第二构件7，但第一构件6或第二构件7也可以仅设置任一方。也就是说，第一构件6或第二构件7也可以配置在高电压部3的一部分的端部。例如，在本实施方式的情况下，在相邻的高压电极4的间隔比高电压部3与流路部2的间隔G宽时，能够省略在沿着被处理水W的流动的方向上配置的一对第一构件6。
另外，在本实施方式中，高电压部3、第一构件6及第二构件7经由连接线9并联连接于脉冲电源8，但也能够将高电压部3和电场缓和部5串联连接于脉冲电源8。需要说明的是，第一构件6和第二构件7以电接触的状态装配。
并且，在本实施方式中，单独地制作了高电压部3、第一构件6及第二构件7，但也能够一体化地制作高电压部3及第一构件6及第二构件7。通过将高电压部3、第一构件6及第二构件7进行例如一体成型，能够高精度地调整相邻的高压电极4的间隔和高电压部3与第一构件6及第二构件7之间的间隔。也就是说，能够高精度地调整高压电极4的与流路部2相向的平面部4a的电场，因此能够容易地得到均匀的放电。另外，通过将高电压部3与第一构件6及第二构件7进行一体成型，能够减少零件数量，也能够提高水处理装置10的耐久性，或者进一步抑制制造成本。
需要说明的是，在本实施方式所示的水处理装置10中，在流路部2的侧方设置了脉冲电源8，但也能够通过延长连接线9而在远离流路部2的位置设置脉冲电源8。另外，通过将流路部2、高电压部3、电场缓和部5收容于密闭或半密闭的收容装置并在收容装置之外设置脉冲电源8，能够防止由于被处理水W的飞沫或蒸气、或者因放电产生的氧化性粒子而使脉冲电源8发生劣化。
实施方式2
图5～图7是表示实施方式2的图，图5是表示水处理装置的结构的结构图，图6(a)是图5的A-A线的剖视图，图6(b)是第一构件及第二构件的剖视图，图7是图5的B-B线的剖视图。在这些图中，水处理装置20具有作为电压施加部的高电压部13。高电压部13具有多个高压电极14。高压电极14由圆形截面的丝状的不锈钢线形成(与后述的图6(b)的第一构件16及第二构件17相同)，并在流路部2的上方，以其长度方向成为与流路部2的延伸方向正交的方向(图5中的A-A线的方向)的方式，在流路部2的延伸方向上等间隔地配置多个。高压电极14的与流路部2相向的相向部14a是圆形截面的线材的下半部的部分。高压电极14与流路部2平行地由未图示的绝缘性保持构件保持在流路部2的上方，在高压电极14与流路部2之间设置间隔G以便形成气体层。即，保持为高压电极14与流路部2的间隔G成为恒定值且在高压电极14与流路部2之间形成有气体层。
电场缓和部15将一对作为电场缓和构件的第一构件16与一对作为电场缓和构件的第二构件17组合而形成为长方形，该第一构件16和第二构件17使用了与高压电极14相同的圆形截面(参照图6(b))的丝(线材)。第一构件16与第二构件17电连接。电场缓和部15配置在高电压部13的上方。即，如图7所示，电场缓和部15的第一构件16在高压电极14即高电压部13的上方，与位于高电压部13的流路部2的延伸方向上的两端部的高压电极14在图7中上下方向上设置规定的间隙而相向地配置。另外，如图6(a)所示，第二构件17在高压电极14即高电压部13的上方，与配设有多根的高压电极14的与流路部2的延伸方向正交的方向上的两端部设置规定的间隙而相向地配置。电场缓和部15被保持为与高电压部13相同的电位。第一构件16及第二构件17的与流路部2相向的相向部16a、相向部17a是圆形截面的丝的下半部的部分。电场缓和部15设置在高电压部13的图6(a)中的上方，因此电场缓和部15与流路部2的间隔大于高电压部13与流路部2的间隔G。即，电场缓和部15配置在比高电压部13远离流路部2的位置。另外，电场缓和部15与高压电极14的间隔配置得比相邻的高压电极14彼此的间隔小。第一构件16及第二构件17由未图示的绝缘性保持构件保持。关于其他的结构，由于与图1所示的实施方式1相同，因此对相当的结构标注相同符号而省略说明。
接下来，说明通过本实施方式所示的水处理装置20在高电压部13与流路部2之间形成均匀的放电P的原理。在从脉冲电源8向高电压部13、第一构件16及第二构件17施加了高电压时，在高压电极14、第一构件16及第二构件17与流路部2之间形成电场。此时，高电压部13的端部的电场通过第一构件16及第二构件17的电位来缓和，因此在高压电极14的与流路部2相向的相向部14a形成均匀且强的电场。结果，在高压电极14与流路部2之间产生均匀的放电P。另一方面，在第一构件16及第二构件17中，第一构件16及第二构件17与流路部2的间隔大于高压电极14与流路部2的间隔，第一构件16及第二构件17的相向部16a、17a的电场小于形成在高压电极14的相向部14a的电场，因此在第一构件16及第二构件17与流路部2之间不产生放电P。因此，通过第一构件16及第二构件17来缓和高压电极14的端部的电场，从而放电P不会集中于高电压部13的端部，能够使高电压部13与流路部2之间产生均匀的放电P来增加生成的活性物的量，能够增加活性物向被处理水中的供给量。
以上，示出了将电场缓和部15在高电压部13的上方设置于距流路部2的距离比高电压部3远的位置。这样，从流路部2侧观察时，高电压部13与电场缓和部15的一部分重合地配置，从而能够进一步扩宽高电压部13的范围(大小)而增加高电压部13与流路部2相向的面积，因此能够在被处理水W的表面的广阔的区域均匀地形成放电。需要说明的是，也可以是在从流路部2侧观察时，高电压部13与电场缓和部15不重合，且电场缓和部15处于比高电压部13高的位置即比高电压部13远离流路部2的位置。此时，电场缓和部15与高压电极14的间隔小于相邻的高压电极14彼此的间隔及高压电极14与流路部2的间隔。另外，也可以不重合地使电场缓和部15比高电压部13的外形尺寸大，且电场缓和部15处于比高电压部13高的位置即比高电压部13远离流路部2的位置。
需要说明的是，在本实施方式中，第一构件16及第二构件17使用了与高压电极14相同的尺寸的圆形截面的丝，但也可以不是与高压电极14相同的形状。作为第一构件16及第二构件17，能够使用例如中空的圆管、长方体、截面为圆形或椭圆形的杆、将球或椭圆体连结而成的结构、在流路部2侧具有凸部的具有抛物面状的截面的平板、呈梳齿状地设有针状的放电部的结构、将上述组合而成的形状的结构等。
实施方式3
图8～图10是表示实施方式3的图，图8是表示水处理装置的结构的结构图，图9(a)是图8的A-A线的剖视图，图9(b)是第一构件及第二构件的剖视图，图10(a)是图8的B-B线的剖视图，图10(b)是高压电极的剖视图。在这些图中，水处理装置30具有作为电压施加部的高电压部23。高电压部23具有多个高压电极24。高压电极24具有如图10(b)所示具有刃状的截面形状的相向部24a。而且，高压电极24在流路部2的延伸方向(沿着被处理水W的流动的方向)(图8中的B-B线的方向)上等间隔地配置多个而构成。高压电极24在流路部2的上方，在与流路部2的延伸方向正交的方向(图8中的A-A线的方向)上与流路部2平行地由未图示的绝缘性保持构件保持。即，保持为高压电极24与流路部2的间隔G成为恒定值且在高压电极24与流路部2之间形成有气体层。
在高电压部23的周围配置有保持为与高电压部23相同的电位的电场缓和部25。电场缓和部25由一对作为电场缓和构件的第一构件26及一对作为电场缓和构件的第二构件27形成为长方形。第一构件26及第二构件27电连接。第一构件26及第二构件27使用相同尺寸的长方形截面的实心的长方体(不锈钢制的方料)(参照图9(b))。以覆盖第一构件26的与流路部2相向的平面部26a及两侧的角部26d以及与高电压部23相反一侧的侧面部26b的方式设置有角状截面的绝缘层29。第二构件27使用与第一构件26相同的长方体，同样地以覆盖第二构件27的与流路部2相向的平面部27a及两侧的角部27d、以及与高电压部23相反一侧的侧面部27b的方式设置有角状截面的绝缘层29。另外，电场缓和部25以高压电极24的相向部24a的端部与第二构件27的侧面相接(紧贴)的方式配置。另外，绝缘层29与流路部2的间隔小于高电压部23与流路部2的间隔。关于其他的结构，由于与图1所示的实施方式1相同，因此对相当的结构标注相同符号而省略说明。需要说明的是，平面部26a及两侧的角部26d是本发明中的与流路部2相向的相向部26f，平面部27a及两侧的角部27d是本发明中的与流路部2相向的相向部27f。
接下来，说明通过本实施方式所示的水处理装置30在高电压部23与流路部2之间形成均匀的放电P的原理。从脉冲电源8向高电压部23和电场缓和部25施加了高电压时，在高压电极24、第一构件26及第二构件27与流路部2之间形成电场。此时，处于被处理水W流动的最上游侧及最下游侧的高压电极24的电场通过相邻的第一构件26的电位来缓和，因此在高压电极24的与流路部2相向的相向部24a形成均匀且强的电场。结果，在高压电极24与流路部2之间产生均匀的放电P。另一方面，由于在第一构件26的与流路部2相向的平面部26a设有绝缘层29，因此在绝缘层29的内部发生电压下降，绝缘层29的与流路部2相向的面的电场小于高压电极24的与流路部2相向的相向部24a的电场。因此，在绝缘层29与流路部2之间不形成放电P。另外，在从脉冲电源8施加的电压为单极性的情况下，在绝缘层29的表面蓄积电荷，因此进一步抑制绝缘层29与流路部2之间的电场，不易产生放电P。
同样，高压电极24的长度方向(图8的左右方向)的端部的电场通过第二构件27的电位来缓和，因此在高压电极24的与流路部2相向的相向部24a形成均匀且强的电场。结果，在高压电极24与流路部2之间产生均匀的放电P。另一方面，由于在第二构件27的与流路部2相向的平面部27a形成有绝缘层29，因此在绝缘层29的内部发生电压下降，绝缘层29的与流路部2相向的面的电场小于高压电极24的与流路部2相向的相向部24a的电场。因此，在绝缘层29与流路部2之间不形成放电P。另外，在从脉冲电源8施加的电压为单极性的情况下，在绝缘层29的表面蓄积电荷，因此进一步抑制绝缘层29与流路部2之间的电场，不易产生放电P。因此，通过电场缓和部25来缓和高电压部23的端部的电场，从而放电P不会集中于高电压部23的端部，能够在高电压部23与流路部2之间形成均匀的放电P，能够增加通过放电而生成的活性物的量，能够增加活性物向被处理水中的供给量。
另外，在本实施方式中，绝缘层29与流路部2的间隔小于高电压部23与流路部2的间隔G，另外，高压电极24的相向部24a的长度方向的端部与第二构件27的侧面相接(紧贴)。因此，即使由于结露、飞沫等而在高压电极24形成了液滴，液滴也会由于重力或因形成放电产生的冲击波等而经由高压电极24与第二构件27的接触部向下方的绝缘层29移动，从绝缘层29向流路部2滴下，因此能够抑制在液滴从高压电极24滴下时产生的电火花(火花)。
需要说明的是，在本实施方式中，在第一构件26及第二构件27的与流路部2相向的平面部26a、27a及与高电压部23相反一侧的侧面部26b、27b的表面设置了绝缘层29，但并不局限于此，绝缘层29只要至少形成于第一构件26及第二构件27的与流路部2相向的相向部26f、27f即可。另外，通过设置绝缘层29，能够提高第一构件26及第二构件27的耐腐蚀性。另外，也能够由绝缘层29将第一构件26及第二构件27的整个表面包覆。通过由绝缘层29将第一构件26及第二构件27的整个表面包覆，能够消除第一构件26及第二构件27与绝缘层29的界面的露出，能够抑制因界面处的腐蚀等导致的绝缘层29从第一构件26及第二构件27的剥离。
绝缘层29能够由陶瓷、树脂等绝缘性材料构成。特别优选使用玻璃和氟树脂等耐腐蚀性优异的绝缘性材料。另外，绝缘层29的相对介电常数越小，绝缘层29内的电压下降越大，因此优选相对介电常数小的材料。绝缘层29的厚度能够根据绝缘层29的材料和第一构件26及第二构件27的构造等各种条件而适当决定。通常，作为绝缘层29的厚度，优选为0.1mm～10mm。这是因为，如果小于0.1mm，则由于加工组装时的伤痕等而失去绝缘功能的可能性高，另外，在10mm以上的情况下，难以通过喷镀或喷涂等一般的手法在第一构件26及第二构件27上形成绝缘层29，用于形成绝缘层29的制造成本增加。需要说明的是，也能够将由绝缘性材料构成的板材等通过螺纹紧固等机械性方法安装于第一构件26及第二构件27来作为绝缘层29。另外，绝缘层29能够设为由多个绝缘材料构成的多层构造。另外，也能够使多层构造中的一层为气体。气体的相对介电常数大致为1，气体内的电压效果增大，因此能够增大基于绝缘层29的放电抑制效果。
需要说明的是，本发明能够在本发明的范围内将上述的各实施方式自由地组合，或者对各实施方式适当进行变更、省略。