等離子體生成方法及生成裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種在流體和電介質管之間產生放電的等離子體生成方法及生成裝置。所述等離子體生成方法通過對所供給的氣體施加電壓，利用電介質管內的放電而生成等離子體，其中，在該電介質管的內部或上方配置通水管，在該電介質管的外側設置高電壓電極，在該電介質管的內周具有間隙的狀態下對通過通水管排出到該電介質管內的流體設置接地電極，并通過對與電源裝置連接的該高電壓電極和該接地電極施加電壓而在該電介質管的內壁與流體之間、或者在該電介質管的內壁和該通水管之間產生放電。另外，所述電介質管、所述通水管、導入所述供給的氣體的導入口的連結形成為抽吸結構。
【專利說明】等離子體生成方法及生成裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及在流體和電介質之間產生放電的等離子體生成方法及生成裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，在上下水處理設施、化學工廠、藥品工廠、食品工廠等中，為了進行細菌類、真菌類及酵母等的殺菌、醛、硫化合物、氮化合物等臭氣物質的脫臭、糞便及染料廢液的脫色、使有機溶劑等有害物質無害化，使用了臭氧發生裝置。
[0003]該技術通常是用放電式臭氧發生器生成臭氧，在擴散器、噴射器、靜態混合器等的氣液混合部與處理所需要的水進行混合，從而使氣液接觸的技術。
[0004]但是，臭氧是氧的同素異形體，并且還是非常不穩定的氣體，所以在常溫下會分解成氧。因此，難以保存，需要在使用臭氧的現場進行生成，同時，與利用氯進行的處理相比，存在處理成本高昂這樣的問題。
[0005]針對該問題，提出了如下的臭氧水處理裝置:在多孔陶瓷管的內部中央放置高電壓電極，在多孔陶瓷管和高電壓電極之間形成氣體通路，在多孔陶瓷管的外部放置接地電極，并且在該多孔陶瓷管的外側面直接形成待處理的水的通路，通過在這些高電壓電極和接地電極間連接高電壓高頻電源或高電壓脈沖電源，在該氣體通路中生成臭氧(例如，參照專利文獻I)。
[0006]但是，在上述臭氧水處理裝置的情況下，在多孔陶瓷管的內部中央放置高電壓電極，施加的是采用高電壓高頻電源或高電壓脈沖電源的高電壓或脈沖高電壓，為了產生穩定的放電，需要高電壓電極的精密的定位及電極表面的稠密的電介質的包覆處理，而且需要昂貴的脈沖電源。
[0007]另外，與此相對，提出了一種水處理裝置，其具有設置于用于加壓輸送被處理水的加壓部的后段的氣蝕發生部、及由高壓側電極及接地側電極構成的對電極，所述氣蝕發生部具有使通水管路的內徑縮小的噴嘴，且用于產生氣蝕泡，所述對電極與氣蝕發生部的后段附近相對設置，通過在對電極間施加高電壓而產生放電等離子體，進行處理水中所含的有機物等被處理物質的分解或合成等處理，其中，以沿著氣蝕發生部內部的通水管路的內面而在管路表面上形成沿面放電的方式配置對電極(例如，參照專利文獻2)。
[0008]但是，在上述等離子體生成裝置的情況下，預先溶存于被處理液中的氣體由于氣蝕而產生氣泡，進行在氣液界面上的放電，難以任意地調節氣體量，在被處理液已脫氣的情況下，不產生氣蝕泡，另外，在生成氣蝕泡的區域以外不進行放電，因此具有難以大型化這樣的問題。
[0009]現有技術文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本特開2002-126769號公報
[0012]專利文獻2:日本特開2009-119347號公報
【發明內容】
[0013]發明要解決的問題
[0014]鑒于上述問題，本發明人進行深入研究的結果發現，通過一邊在電介質管內通過流體一邊產生放電，能夠以任意的流量控制任意的流體及任意的氣體，此外，通過形成抽吸結構，能夠使氣體高效地溶于流體中，并且在氣相及液相產生等離子體，從而提供一種等離子體生成方法及生成裝置。
[0015]解決問題的方法
[0016]對于本發明的等離子體生成方法及生成裝置而言，其第一方面涉及一種等離子體生成方法，其是通過對供給的氣體施加電壓而利用電介質管內的放電來生成等離子體的方法，其特征在于，高電壓電極設置在該電介質管的外側，在該電介質管的內周具有間隙的狀態下對排出到該電介質管內的流體設置接地電極，通過對與電源裝置連接的該高電壓電極和該接地電極施加電壓而在該電介質管的內壁和該流體之間產生放電。
[0017]另外，本發明第二方面涉及的等離子體生成方法的特征在于，向所述電介質管中排出流體的通水管配置在該電介質管的內部或上方。
[0018]本發明的第三方面涉及一種等離子體生成方法，其是通過對供給的氣體施加電壓而利用電介質管內的放電來生成等離子體的方法，其特征在于，高電壓電極設置在該電介質管的外側，在該電介質管的內部配置流體通過的通水管，在該電介質管的內周具有間隙的狀態下對通過通水管排出到該電介質管內的流體設置接地電極，通過對與電源裝置連接的該高電壓電極和該接地電極施加電壓而在該電介質管的內壁和該通水管之間產生放電。
[0019]此外，本發明第四方面涉及的等離子體生成方法的特征在于，供給的所述氣體的量和流體的量為氣液比0.5以下，本發明第五方面涉及的等離子體生成方法的特征在于，供給的所述氣體為至少含有氧的氣體、非活性氣體中的任意氣體。
[0020]而且，本發明第六方面涉及的等離子體生成方法的特征在于，使用通過了產生所述放電的部分的流體作為再次向所述電介質管內排出的流體，或者將通過了產生所述放電的部分的流體再次向所述通水管的上游側送回，使該流體進行循環，此外，本發明第七方面涉及的等離子體生成方法的特征在于，具有將所述電介質管、所述通水管、供給的所述氣體導入的導入口的連結形成為抽吸結構的連結部，在從該通水管的排出口排出的流體和該電介質管的內部的間隙內產生強的負壓，通過氣蝕而使因放電而產生的氣體溶于流體。另外，本發明的第八方面涉及一種生成裝置，其特征在于，該生成裝置包括:外側設置有高電壓電極的電介質管；配置于該電介質管的內部或上方的通水管；接地電極，其設置成以該電介質管的內周具有間隙的狀態與排出到該電介質管內的流體接觸；以及連接該高電壓電極和該接地電極的電源裝置。
[0021]本發明第九方面涉及的生成裝置的特征在于，所述高電壓電極設置在所述電介質管和所述通水管重疊的部分的所述電介質管的外側，本發明第十方面涉及的生成裝置的特征在于，所述接地電極設置在所述電介質管的內部或從所述電介質管排出的所述流體內。
[0022]另外，本發明第十一方面涉及的生成裝置的特征在于，用絕緣化合物包覆所述接地電極，本發明第十二方面涉及的生成裝置的特征在于，所述絕緣化合物為玻璃。
[0023]此外，本發明第十三方面涉及的生成裝置的特征在于，所述電介質管至少為陶瓷或玻璃中的任一種。[0024]另外，本發明第十四方面涉及的生成裝置的特征在于，所述通水管由陶瓷、玻璃、樹脂、金屬中的任一種構成，本發明第十五方面涉及的生成裝置的特征在于，所述樹脂為氟類樹脂。
[0025]另外，本發明第十六方面涉及的生成裝置的特征在于，其具有將通過了產生所述放電的部分的流體再次送回到所述通水管的上游側而使流體進行循環的結構，本發明第十七方面涉及的生成裝置的特征在于，所述電介質管、所述通水管、設置于該電介質管的氣體導入口形成為抽吸結構。
[0026]發明的效果
[0027]根據本發明的等離子體生成方法及生成裝置，可得到以下優異的效果。
[0028](I)通過使用本發明的等離子體生成方法及裝置，能夠向待處理的流體直接照射等離子體，或者向流體的附近照射等離子體。
[0029](2)由于供給的氣體含有氧，從而能夠產生大量的臭氧，能夠直接向流體供給大量的臭氧，同時能夠生成OH自由基等活性種。
[0030](3)通過對導入到電介質管內的氣體和流體的氣液比進行控制，能夠使通過放電而生成的臭氧氣體高效地溶于流體中。
[0031](4)通過形成抽吸結構，能夠在從通水管的排出口排出的流體和電介質管內部的間隙產生強的負壓，通過氣蝕，能夠更高效地使臭氧氣體溶于流體中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032][圖1]是本發明第一實施方式的實驗裝置的流程圖。
[0033][圖2]是示出本發明第一實施方式的等離子體生成裝置的圖。
[0034][圖3]是示出本發明第一實施方式的實驗結果的照片。
[0035][圖4]是本發明第二實施方式的等離子體生成裝置的示意圖。
[0036][圖5]是示出實施例1中的各放電時間的生成臭氧濃度及溶解臭氧濃度的變化的曲線圖。
[0037][圖6]是實施例1的實驗裝置的流程圖。
[0038][圖7]是示出本發明的實施例2?實施例5及比較例I中的氣液比與溶解效率之間的關系的曲線圖。
[0039][圖8]是示出實施例6中的等離子體生成裝置的圖。
[0040][圖9]是示出實施例6中的各放電時間的生成臭氧濃度及溶解臭氧濃度的變化的曲線圖。
[0041][圖10]是示出實施例7中的各放電時間的生成臭氧濃度及溶解臭氧濃度的變化的曲線圖。
[0042][圖11]是示出實施例8中的實驗結果的照片。
[0043][圖12]是示出實施例9中的各放電時間的生成臭氧濃度的變化的曲線圖。
[0044][圖13]是示出實施例10中的等離子體生成裝置的圖。
[0045][圖14]是示出實施例10中的實驗結果的照片。
[0046][圖15]是實施例10中的生成裝置的示意圖。
[0047][圖16]是示出實施例11及比較例2?比較例4的各放電時間的生成臭氧量的變化的曲線圖。
[0048][圖17]是示出實施例11及比較例2?比較例4中的各放電時間的亞甲藍脫色量的變化的曲線圖。
[0049][圖18]是示出實施例12中的等離子體生成裝置的圖。
[0050][圖19]是示出實施例12中的實驗結果的照片。
[0051][圖20]是實施例12中的等離子體生成裝置的示意圖。
[0052][圖21]是示出實施例12中的各放電時間的生成臭氧濃度及溶解臭氧濃度的變化的曲線圖。
[0053][圖22]是示出本發明的實施例13?實施例16及比較例5中的氣液比與溶解效率之間的關系的曲線圖。
[0054][圖23]是示出實施例17中的等離子體生成裝置的圖。
[0055][圖24]是示出實施例17中的各放電時間的生成臭氧濃度及溶解臭氧濃度的變化的曲線圖。
[0056][圖25]是示出實施例18中的各放電時間的生成臭氧濃度及溶解臭氧濃度的變化的曲線圖。
[0057][圖26]是示出實施例19中的實驗結果的照片；
[0058][圖27]是示出實施例20中的各放電時間的生成臭氧濃度的變化的曲線圖。
[0059]符號說明
[0060]I電介質管
[0061]2通水管
[0062]3高電壓電極
[0063]4接地電極
[0064]5 電源
[0065]6氣體導入管
[0066]7 氧
【具體實施方式】
[0067](實施方式I)
[0068]下面，基于圖2、圖8對本發明中的第一實施方式進行說明，但不言而喻的是，本發明不限于本實施方式。
[0069]在圖2中，本發明的等離子體生成裝置由電介質管1、通水管2、高電壓電極3、接地電極4、電源5、氣體導入管6構成，并形成了抽吸結構。
[0070]電介質管I是玻璃制的大致圓筒狀的管。電介質管I的截面雖然也可以為四邊形、菱形、多邊形，但從高電壓電極3的設置難易程度方面考慮，優選為圓形。
[0071]通水管2位于電介質管I的同一圓心上，通水管2的排出口配置于比高電壓電極3部更上游側，而所述高電壓電極設置于電介質管I上。通水管2的截面雖然也可以是四邊形、菱形、多邊形，但由于通水管2要發揮電介質的作用，因此優選制成與電介質管I相同的形狀，以使其與電介質管I的間隙均勻。
[0072]導入通水管2的流體只要通過高低差或泵等進行加壓供給即可，流體是如液體或例如蒸汽這樣的含有液體的氣體。被導入的流體通過通水管2而在電介質管I的內部通過，但為了在設置有高電壓電極3的部分的電介質管I的內壁和流體之間產生放電等離子體，優選流體不附著于設置有高電壓電極3的部分的電介質管I的內壁。但是，即使流體附著于電介質管I的內壁，由于氣體的導入而在流體內形成氣體空間，因此也產生放電等離子體。
[0073]流體的速度可任意決定，可以基于由所使用的電源5的頻率計算出的放電頻度來設定為與待處理的流體的目的相應的流速。為了使通過放電而生成的臭氧等氣體溶解于流體，流體和氣體的量之比優選為氣液比0.5以下。此外，通過如圖2那樣地形成抽吸結構，通過從通水管2的排出口排出的流體在電介質管I的內部空間產生強的負壓，并通過在該排出口產生的氣蝕而使溶解效率增大。
[0074]高電壓電極3卷繞于電介質管I的外側，接地電極4設置于電介質管I的內部中心，并分別與電源5連接，通過在從氣體導入管6導入氣體的同時對流體施加電壓，在設置有高電壓電極3的部分的電介質管I的內壁和流體之間圓周狀地產生放電。
[0075]如圖2所示，接地電極4設置于電介質管I的內部，或者如圖8所示，設置于從電介質管I排出的流體中，而在電介質管I的內部設置有接地電極4的情況下，由于高電壓電極3和接地電極4的間隙變小，因此出現較強的電場而容易放電。但是，在例如海水那樣的導電率大的流體的情況下，即使接地電極4設置于從電介質管I排出的流體中，也產生較強的電場而容易放電。因此，接地電極4的位置可以根據流體的性質來確定。
[0076]另外，接地電極4的材質只要根據流體的性質選擇銅或不銹鋼等金屬即可，在如電子部件清洗等那樣金屬成分難以溶出的情況下，只要在接地電極4上包覆絕緣化合物即可，可以優選介電常數低、且向流體中的溶出少的玻璃。
[0077]電介質管I的材質可以采用具有耐等離子體性、耐熱性、耐臭氧性的陶瓷或玻璃，可以優選介電常數低的玻璃。
[0078]通水管2的材質可以任意選定，如果是絕緣性高的材料，由于還可發揮電介質的作用，因此只要基于介電常數任意選定即可，可以采用耐等離子體性、耐臭氧性、耐久性優異的陶瓷、玻璃、樹脂，優選玻璃、氟類樹脂。另外，也可使用導電性高的金屬材料，在使用金屬材料的情況下，會在電介質管I上產生較強的電場，因此容易放電。另外，在通水管2采用金屬材料的情況下，只要將設置電極4設置于通水管2自身即可，可省去制作的麻煩。
[0079]被導入的氣體可通過鼓風機或高壓儲氣瓶等進行加壓供給，也可利用在對流體進行通水時產生的負壓自行供給，在任一種情況下，都通過氣體導入管6導入到電介質管I的內部。氣體可根據待處理的流體的目的任意確定，但為了生成臭氧或OH自由基等活性種，可以是至少含有氧7的氣體。另外，在被導入的流體中預先溶存有含有氧7的氣體的情況下，也可以使用非活性氣體。
[0080](實施方式2)
[0081]下面，基于圖4、圖13、圖15對本發明的第二實施方式進行說明，但不言而喻的是，本發明不限于本實施方式。
[0082]等離子體生成裝置的構成與第一實施方式相同，因此省略其說明。
[0083]如圖13所示，通水管2位于電介質管I的同一圓心上，通水管2的排出口配置于高電壓電極3部的更下游側，所述高電壓電極3部設置于電介質管I上。
[0084]在本等離子體生成裝置中，基本上是在設置了高電壓電極3的部分的電介質管I的內壁和流體之間產生放電，但流體也可以不必存在于設置了高電壓電極3的部分的電介質管I的內壁。放電由于在電場增強的區域產生，因此，如圖13所示，如果在設置了高電壓電極3的電介質管I的內壁的下游附近配置通水管2的排出口，則如圖15所示，就會在電介質管I的內壁和流體之間產生較強的電場，從而產生放電。
[0085]如圖4所示，放電在流體和設置了高電壓電極3的部分的電介質管I的內壁產生的情況下，為了嚴密地持續產生穩定的放電，需要在電介質管I和流體之間保持一定間隔，因此可以在通水管2的內部裝載整流器或在通水管2上設置穩壓閥等。另一方面，如圖15所示，在設置了高電壓電極3的部分的電介質管I的內壁的下游附近配置通水管2的排出口并產生放電的情況下，由于通水管2的排出口被固定，因此流體和設置有高電壓電極3的部分的電介質管I的內壁的間隔被固定，即使通水管2上沒有整流器或穩壓閥等，也能夠在電介質管I的內壁和流體之間持續產生穩定的放電。另外，當對電介質管I施加足夠的電壓時，也會在通水管2的內部產生較強的電場，在流體中的氣體和液體之間產生氣液界面的放電。
[0086]這種情況下的通水管2的排出口和設置有高電壓電極3的部分的電介質管I的內壁的距離必須是放電擴展的長度，該長度可通過電介質管I的內徑和通水管2的外徑之間的間隔來確定，例如，在電介質管I的內徑和通水管2的外徑的間隔為0.5mm的情況下，只要是通水管2的排出口和設置有高電壓電極3的電介質管I的內壁的距離為20mm以內，則可在電介質管I的內壁和從通水管2的排出口排出的流體之間產生放電。另外，如果在通水管2中使用多孔質陶瓷，則從多孔質的孔滲出流體，在設置了高電壓電極3的部分的電介質管I的內壁和從多孔質滲出的流體之間產生放電，因此可消除使流體整流化的麻煩。通水管2的材質可任意選定，如果是絕緣性高的材料，還可發揮電介質的作用，因此可以基于介電常數任意選定，可以采用耐等離子體性、耐臭氧性、耐久性優異的陶瓷、玻璃、樹脂，優選采用玻璃、氟類樹脂。另外，也可使用導電性高的金屬材料，在金屬材料的情況下，會在電介質管I上產生強的電場，因此放電變得容易。另外，在將通水管2設定為金屬材料的情況下，只要將設置電極4設置于通水管2自身即可，可省去制作的麻煩。
[0087]實施例
[0088]在本發明中，使用上述實施方式進行了放電時的照片拍攝及排臭氧濃度及溶存臭氧濃度的試驗。下面示出試驗的測定方法。
[0089](I)生成臭氧濃度的測定
[0090]氣相臭氧濃度儀:東亞DKK公司制造0Z-30
[0091]在受水槽上部插入臭氧濃度傳感器，利用氣相臭氧濃度儀進行了測定。
[0092](2)溶存臭氧濃度的測定
[0093]溶存臭氧濃度儀:東亞DKK公司制造0Z-20
[0094]在循環槽內投入溶存臭氧濃度傳感器，進行了測定。
[0095][實施例1]
[0096]圖1示出實驗裝置的流程圖。實驗裝置具備:等離子體生成裝置、接收從等離子體生成裝置排出的處理水并在水面上部配備有臭氧濃度傳感器的受水槽(水量6L)、用管子與該受水槽連接而使自來水循環，且在水面下部配備有溶存臭氧濃度傳感器的循環槽(水量2L)，利用磁力泵和硅管，從循環槽起與等離子體生成裝置連接，用尼龍管將等離子體生成裝置的氣體導入口和氧氣瓶連接在一起。如圖2所示，等離子體生成裝置主體為玻璃制，并形成抽吸結構，通水管2 (外徑7mm、內徑5mm)配置在電介質管I (外徑10mm、內徑8mm)的同心圓上部，將寬度IOmm的銅帶制成的高電壓電極3卷繞于電介質管I的外部,并使得從通水管2的排出口起向下游側IOmm的位置成為中心，將直徑Imm的不銹鋼制接地電極4從氣體導入口附近插入到通水管2及電介質管I，將高電壓電極3和接地電極4與電源5連接，然后起動磁力泵，以8L/min的流速使自來水循環,另一方面,一邊從氧氣瓶以3L/min的風量導入氧7，一邊施加電壓(9kV、6kHz)進行放電，并進行放電的觀察和臭氧濃度及溶存臭氧濃度的測定。其結果，如圖3(照片)、圖4(示意圖)所示，在電介質管I的內壁和自來水之間觀察到紫色的放電。另外可知，如果在氧的存在下產生放電，則生成臭氧，作為產生了放電的證據，如圖5所示，從放電開始起30分鐘后的生成臭氧濃度為lOOOppm，溶存臭氧濃度為0.47ppm。
[0097][實施例2]
[0098]如圖6所示，不使自來水循環，而是連續通水，將氧7的風量設定為4L/min (氣液比0.5)，除此以外，與實施例1同樣地進行，測定了溶存臭氧濃度。其結果如圖7所示，臭氧溶解效率為21%。
[0099][實施例3]
[0100]將氧7的風量設定為2.4L/min，除此以外，與實施例2同樣地進行，測定了溶存臭氧濃度。其結果如圖7所示，臭氧溶解效率為27%。
[0101][實施例4]
[0102]將氧7的風量設定為0.8L/min，除此以外，與實施例2同樣地進行，測定了溶存臭氧濃度。其結果如圖7所示，臭氧溶解效率為48%。
[0103][實施例5]
[0104]將氧7的風量設定為0.4L/min，除此以外，與實施例2同樣地進行，測定了溶存臭氧濃度。其結果如圖7所示，臭氧溶解效率為67%。
[0105][實施例6]
[0106]如圖8所示，將由不銹鋼制金屬絲(直徑Imm)制成的接地電極4設置于受水槽上，除此以外，與實施例1同樣地進行，測定了臭氧濃度和溶存臭氧濃度。其結果如圖9所示，從放電開始起30分鐘后的生成臭氧濃度為527ppm，溶存臭氧濃度為0.18ppm。
[0107][實施例7]
[0108]將通水管2的尺寸設為(外徑7mm、內徑6mm),用厚度0.5mm的玻璃包覆設置電極，除此以外，與實施例1同樣地進行，測定了臭氧濃度和溶存臭氧濃度。其結果如圖10所示，從放電開始起30分鐘后的生成臭氧濃度為700ppm，溶存臭氧濃度為0.38ppm。
[0109][實施例8]
[0110]將導入到等離子體生成裝置的氣體設定為氬氣，除此以外，與實施例1同樣地進行。其結果如圖11 (照片)及圖4(示意圖)所示，在電介質管I的內壁和自來水之間觀察到了紫色的放電。
[0111][實施例9]
[0112]將等離子體生成裝置的通水管2的材質設定為PFA (四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)樹脂、不銹鋼制金屬，除此以外，與實施例1同樣地進行，作為產生放電的證據，測定了生成臭氧濃度。其結果如圖12所示，從放電開始起30分鐘后的生成臭氧濃度分別為 956ppm、1043ppm。
[0113][實施例10]
[0114]如圖13所示，在從設置于電介質管I的高電壓電極3的中心部起向下游側15mm處配置通水管2的排出口，并將導入氣體設定為氬氣，除此以外，與實施例1同樣地進行放電，并進行了放電的觀察和臭氧濃度及溶存臭氧濃度的測定。其結果如圖14(照片)、圖15(示意圖)所示，在電介質管I的內壁和通水管2的外壁及自來水之間觀察到了紫色的放電。
[0115][實施例11]
[0116]將導入氣體設定為氧7，以亞甲藍濃度為5mg/L的方式將其添加到自來水中，除此以外，與實施例10同樣地進行，將累積生成臭氧量隨時間的變化示于圖16中，將亞甲藍脫色量隨時間的變化示于圖17中。
[0117][比較例I]
[0118]將氧7的風量設定為4.8L/min，除此以外，與實施例1同樣地進行，測定了溶存臭氧濃度。其結果如圖7所示，臭氧溶解效率為18%。
[0119][比較例2]
[0120]添加了作為OH自由基補充劑的t-BuOH，并使其濃度為0.1mM,除此以外，與實施例11同樣地進行，將累積生成臭氧量隨時間的變化示于圖16中，將亞甲藍脫色量隨時間的變化示于圖17中。由該結果可知，無論生成臭氧是否同等，通過添加t-BuOH，脫色率都下降，這暗示著通過本等離子體生成裝置生成了 OH自由基。
[0121][比較例3]
[0122]添加了作為OH自由基補充劑的t-BuOH，并使其濃度為ImM，除此以外，與實施例11同樣地進行，將累積生成臭氧量隨時間的變化示于圖16中，將亞甲藍脫色量隨時間的變化示于圖17中。由該結果可知，無論生成臭氧是否同等，通過添加t-BuOH，脫色率都下降，這暗示著通過本等離子體生成裝置生成了 OH自由基。
[0123][比較例4]
[0124]添加了作為OH自由基補充劑的t-BuOH，并使其濃度為10禮，除此以外，與實施例11同樣地進行，將累積生成臭氧量隨時間的變化示于圖16中，將亞甲藍脫色量隨時間的變化示于圖17中。由該結果可知，無論生成臭氧是否同等，通過添加t-Bu0H，脫色率都下降，這暗示著通過本等離子體生成裝置生成了 OH自由基。
[0125][實施例12]
[0126]如圖18所示，等離子體生成裝置主體為玻璃制，并形成抽吸結構，通水管2(外徑7mm、內徑5mm)配置于電介質管I (外徑10mm、內徑8mm)的同心圓上部,將寬度IOmm的銅帶制高電壓電極3卷繞于電介質管I的外部，并使得從通水管2的排出口起向上游側25mm的位置成為中心，將直徑1_的不銹鋼制接地電極4從氣體導入口附近插入通水管2及電介質管I，將高電壓電極3和接地電極4與電源5連接，然后起動磁力泵，以8L/min的流速使自來水循環，另一方面，一邊從氧氣瓶以3L/min的風量導入氧7, —邊施加電壓(9kV、6kHz),進行放電，進行了放電的觀察和臭氧濃度及溶存臭氧濃度的測定。其結果，如圖19(照片)、圖20(示意圖)所示，在電介質管I的內壁和自來水之間觀察到紫色的放電。另外可知，如果在氧的存在下產生放電，就會生成臭氧，作為產生放電的證據，如圖21所示，從放電開始起30分鐘后的生成臭氧濃度為990ppm，溶存臭氧濃度為0.45ppm。
[0127][實施例13]
[0128]如圖6所示，不使自來水循環，而是連續通水，將氧7的風量設定為4L/min (氣液比0.5)，除此以外，與實施例1同樣地進行，測定了溶存臭氧濃度。其結果如圖22所示，臭氧溶解效率為21%。
[0129][實施例14]
[0130]將氧7的風量設定為2.4L/min,除此以外，與實施例13同樣地進行，測定了溶存臭氧濃度。其結果如圖22所示,臭氧溶解效率為26%。
[0131][實施例15]
[0132]將氧7的風量設定為0.8L/min,除此以外，與實施例13同樣地進行，測定了溶存臭氧濃度。其結果如圖22所示,臭氧溶解效率為50%。
[0133][實施例16]
[0134]將氧7的風量設定為0.4L/min,除此以外，與實施例13同樣地進行，測定了溶存臭氧濃度。其結果如圖22所示，臭氧溶解效率為73%。
[0135][實施例17]
[0136]如圖23所示，將由不銹鋼制金屬絲(直徑Imm)制成的接地電極4設置于受水槽上，除此以外，與實施例12同樣地進行，測定了臭氧濃度和溶存臭氧濃度。其結果，如圖24所示，從放電開始起30分鐘后的生成臭氧濃度為534ppm，溶存臭氧濃度為0.19ppm。
[0137][實施例18]
[0138]將通水管2的尺寸設定為(外徑7mm、內徑6mm),用厚度0.5mm的玻璃包覆設置電極，除此以外，與實施例12同樣地進行，測定了臭氧濃度。其結果，如圖25所示，從放電開始起30分鐘后的生成臭氧濃度為685ppm，溶存臭氧濃度為0.37ppm。
[0139][實施例19]
[0140]將導入等離子體生成裝置的氣體設定為氬氣，除此以外，與實施例12同樣地進行。其結果，如圖26 (照片)及圖20 (示意圖)所示，在電介質管I的內壁和通水管2外壁之間觀察到了紫色的放電。
[0141][實施例20]
[0142]將等離子體生成裝置的通水管2的材質設定為PFA (四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)樹脂、不銹鋼制金屬，除此以外，與實施例12同樣地進行，作為產生了放電的證據，測定了生成臭氧濃度。其結果，如圖27所示，從放電開始起30分鐘后的生成臭氧濃度分別為 281ppm、348ppm。
[0143][比較例5]
[0144]將氧7的風量設定為4.8L/min，除此以外，與實施例1同樣地進行，測定了溶存臭氧濃度。其結果如圖22所示,臭氧溶解效率為17%。
【權利要求】
1.一種等離子體生成方法，其通過對供給的氣體施加電壓，利用電介質管內的放電而生成等離子體，其中， 高電壓電極設置于該電介質管的外側，在該電介質管的內周具有間隙的狀態下對排出到該電介質管內的流體設置接地電極，并通過對與電源裝置連接的該高電壓電極和該接地電極施加電壓而在該電介質管的內壁與該流體之間產生放電。
2.根據權利要求1所述的等離子體生成方法，其中， 向所述電介質管排出流體的通水管配置于該電介質管的內部或上方。
3.一種等離子體生成方法，其通過對供給的氣體施加電壓，利用電介質管內的放電而生成等離子體，其中， 高電壓電極設置于該電介質管的外側，在該電介質管的內部配置流體通過的通水管，在該電介質管的內周具有間隙的狀態下對通過通水管而向該電介質管內排出的流體設置接地電極，并通過對與電源裝置連接的該高電壓電極和該接地電極施加電壓而在該電介質管的內壁和該通水管之間產生放電。
4.根據權利要求1~3中任一項所述的等離子體生成方法，其中， 供給的所述氣體的量和流體的量為氣液比0.5以下。
5.根據權利要求1~4中任一項所述的等離子體生成方法，其中， 供給的所述氣體是至少含有氧的氣體、非活性氣體中的任意氣體。
6.根據權利要求1~4中 任一項所述的等離子體生成方法，其中， 使用通過了產生所述放電的部分的流體作為再次向所述電介質管內排出的流體，或者將通過了產生所述放電的部分的流體再次向所述通水管的上游側送回，使該流體進行循環。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的等離子體生成方法，其中， 具有將所述電介質管、所述通水管、導入供給的所述氣體的導入口的連結形成為抽吸結構的連結部， 在從該通水管的排出口排出的流體和該電介質管內部的間隙產生強的負壓，通過氣蝕而使通過放電而產生的氣體溶于流體中。
8.一種等離子體生成裝置，其包括: 外側設置有高電壓電極的電介質管； 配置于該電介質管的內部或上方的通水管； 接地電極，其設置成以該電介質管的內周具有間隙的狀態與排出到該電介質管內的流體接觸；以及 連接該高電壓電極和該接地電極的電源裝置構成。
9.根據權利要求8所述的等離子體生成裝置，其中， 所述高電壓電極設置在所述電介質管和所述通水管重疊的部分的所述電介質管的外側。
10.根據權利要求8或9所述的等離子體生成裝置，其中， 所述接地電極設置在所述電介質管的內部或從所述電介質管排出的所述流體中。
11.根據權利要求8~10中任一項所述的等離子體生成裝置，其中， 用絕緣化合物包覆所述接地電極。
12.根據權利要求11所述的等離子體生成裝置，其中， 所述絕緣化合物為玻璃。
13.根據權利要求8~12中任一項所述的等離子體生成裝置，其中， 所述電介質管至少為陶瓷或玻璃中的任一種。
14.根據權利要求8~13中任一項所述的等離子體生成裝置，其中， 所述通水管由陶瓷、玻璃、樹脂、金屬中的任一種制成。
15.根據權利要求14所述的等離子體生成裝置，其中， 所述樹脂為氟類樹脂。
16.根據權利要求8~15中任一項所述的等離子體生成裝置，其具有將通過了產生所述放電的部分的流體再次送回到所述通水管的上游側而使流體循環的結構。
17.根據權利要求8~16中任一項所述的等離子體生成裝置，其中， 所述電介質管、所述通水管、設置于該電介質管的氣體導入口形成為抽吸結構。
【文檔編號】C01B13/11GK103636294SQ201280031442
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年4月27日 優先權日:2011年4月28日
【發明者】中島秀之, 迫田達也, 馬場誠二 申請人:旭有機材工業株式會社