液体处理装置的制作方法

本申请涉及利用了等离子体的液体处理装置。

背景技术：

以往，已知在液体的净化或者杀菌等中利用等离子体的技术。例如，在日本特许第5796174号公报中，记载了向液体中供应气体并在所供应的气体内生成等离子体的液体处理装置。

技术实现要素：

本申请的一方式所涉及的液体处理装置具备：容器，用于储存液体；第一电极；第二电极，至少一部分配置在所述容器内；筒状的第一绝缘体，隔着第一空间包围所述第一电极的侧面，在与所述液体相接的端面具有第一开口；筒状的第二绝缘体，在所述第一绝缘体的内侧包围所述第一电极的侧面；气体供应装置，向所述第一空间内供应气体，从而经由所述第一开口将所述气体排出至所述液体中；以及电源，向所述第一电极与所述第二电极之间施加电压，从而产生等离子体。所述第二绝缘体与所述第一绝缘体隔着第二空间配置。通过使用所述气体供应装置向所述第一空间内供应所述气体，从而所述第一电极之中位于所述容器内的部分及所述第二绝缘体之中位于所述容器内的部分被所述气体覆盖。

附图说明

图1是表示在绝缘体上附着的析出物的分析结果的图。

图2是表示实施方式所涉及的液体处理装置的结构的图。

图3是表示比较例所涉及的液体处理装置的电极部的结构的图。

图4是表示图3所示的比较例所涉及的液体处理装置的电极部的电位分布的模拟结果的图。

图5是表示实施方式所涉及的液体处理装置中的电连接的图。

图6A是表示液体的等价电路的一例的图。

图6B是表示液体的等价电路的另一例的图。

图7是表示实施例所涉及的液体处理装置的电极部的结构的图。

图8是表示图7所示的实施例所涉及的液体处理装置的电极部的电位分布的模拟结果的图。

图9是表示实施例和比较例各自所涉及的第一绝缘体的内侧面的电位分布的图。

图10是表示实施例和比较例各自所涉及的保持部的内侧面的电场分布的图。

图11是表示变形例所涉及的液体处理装置的电极部的结构的图。

标号说明：

1 液体处理装置

2 液体

3、3a、3b 气体

4 等离子体

5 气液界面

10 反应槽

20、20a、20x 电极部

30、30a 第一电极

33、33a 端面

34、34a、34b 贯通孔

35 保持部

40 第二电极

50、50x 第一绝缘体

51、61 空间

52、52x 第一开口

53、53x 第一端面

60 第二绝缘体

62 第二开口

63 第二端面

70 气体供应泵

80 液体供应泵

90 电源

具体实施方式

(得到本申请所涉及的一方式的过程)

本申请发明人确认到在使用日本特许第5796174号公报中记载的液体处理装置处理作为被处理液的自来水的情况下，开始放电3分钟左右放电变得不稳定。此外，以目视的方式确认到在开始放电5分钟后，在绝缘体的开口附近附着有析出物。

图1是表示在绝缘体上附着的析出物的分析结果的图。具体而言，图1表示通过EDX(能量色散X射线：Energy Dispersive X-ray)分析对析出物进行分析的结果。在图1中，横轴为特性X射线的能量，纵轴为其强度(计数值)。

如图1所示，可知析出物为硅氧化物(SiO_x)的化合物。本申请发明人如以下那样研究了析出物附着于绝缘体的内侧面的原因。

在日本特许第5796174号公报中记载的液体处理装置中，第一电极和绝缘体的间隔接近约0.1mm，由于产生强电场，在第一电极和绝缘体之间产生放电。此外，在对如日本特许第5796174号公报中记载的第一电极那样被具有开口部的筒状的绝缘体包围的电极施加了高电压的情况下，在绝缘体的开口部附近的被处理液的气液界面上，根据在气液界面上产生的电场而产生麦克斯韦(Maxwell)应力。由此，被处理液从绝缘体的开口部在内侧面传递而浸入绝缘体的内侧，产生电渗透。认为由被处理液浸湿的状态下的绝缘体的内侧面被暴露于通过前述的放电而生成的等离子体，从而被处理液中包含的二氧化硅在绝缘体的内侧面上析出。也就是说，认为析出物是在被处理液中包含的二氧化硅析出而形成的物质。

在析出物形成在开口附近的情况下，在析出物和第一电极之间产生放电。因此，在第一电极和被处理液之间产生的放电变得不稳定。

因此，本申请的一方式所涉及的液体处理装置具备：容器，用于储存液体；第一电极；第二电极，至少一部分配置在所述容器内；筒状的第一绝缘体，隔着第一空间包围所述第一电极的侧面，在与所述液体相接的端面具有第一开口；筒状的第二绝缘体，在所述第一绝缘体的内侧包围所述第一电极的侧面；气体供应装置，向所述第一空间内供应气体，从而经由所述第一开口将所述气体排出至所述液体中；以及电源，向所述第一电极和所述第二电极之间施加电压，从而产生等离子体。所述第二绝缘体与所述第一绝缘体隔着第二空间配置。通过使用所述气体供应装置向所述第一空间内供应所述气体，从而所述第一电极之中位于所述容器内的部分及所述第二绝缘体之中位于所述容器内的部分被所述气体覆盖。

在此，第二绝缘体也可以与第一电极的侧面接触。

根据本方式，第二绝缘体与液体不相接，因此包含二氧化硅等物质的液体难以浸入第二绝缘体的内侧面，即使在第一电极和第二绝缘体的内侧面之间产生放电，也难以析出液体中的物质。此外，第二绝缘体与液体不相接，因此不会从液体向第二绝缘体直接施加偏压，第一电极和第二绝缘体之间的电位差小。因此，放电易于在第一电极的端面和气液界面之间发生，难以在第一电极和第二绝缘体之间发生。从而，通过放电而生成的等离子体难以接触第二绝缘体的内侧面，因此能够抑制二氧化硅等析出物附着于第二绝缘体的内侧面。

此外，第一绝缘体的第一端面与液体相接，因此存在液体从第一端面向内侧面浸入的顾虑。但是，通过在第一电极和第一绝缘体之间存在第二绝缘体，从而难以发生第一电极和第一绝缘体之间的放电，难以在第一绝缘体的内侧面上析出二氧化硅等。此外，第一绝缘体被配置在第二绝缘体之外，因此导致液体浸入第一绝缘体的内侧面的电场变小。从而，液体向第一绝缘体的内侧面的电渗透被抑制，液体中的物质的析出被抑制。

从而，本申请的一方式所涉及的液体处理装置能够稳定生成等离子体。

此外，例如，在本申请的一方式所涉及的液体处理装置中，也可以是所述第一电极的至少一部分与所述液体的液面相比位于下方。

由此，在没有供应气体的情况下，第一电极被配置在与液体接触的位置上。也就是说，第一电极被配置在接近液体的位置，因此能够以与液体接触的方式生成等离子体。因此，由等离子体产生的活性种在液体中易于分散，因此能够提升液体处理的效率。

此外，例如，在本申请的一方式所涉及的液体处理装置中，也可以是所述第一电极的端面及所述第二绝缘体的端面从所述第一开口向所述第二空间的内部后退。

由此，能够增大第一电极及第二绝缘体与液体的距离，因此液体难以浸入第二绝缘体的内侧面。从而，液体中的物质难以析出，能够更稳定生成等离子体。

此外，例如，在本申请的一方式所涉及的液体处理装置中，也可以是所述第一电极包含圆柱部，所述第一绝缘体及所述第二绝缘体分别包围所述圆柱部的侧面，所述圆柱部、所述第一绝缘体及所述第二绝缘体被配置在同轴上。

由此，能够使第一电极的周围的电位分布稳定。具体而言，难以在局部产生强电场。从而，液体中的物质难以析出，能够更稳定生成等离子体。

此外，例如，在本申请的一方式所涉及的液体处理装置中，也可以是所述第二绝缘体隔着第三空间包围所述第一电极的侧面，在所述第二绝缘体的端面具有第二开口。

此外，例如，在本申请的一方式所涉及的液体处理装置中，也可以是所述第一电极的端面从所述第二开口向所述第三空间的内部后退。

由此，第一电极的端面从第二绝缘体的开口后退，因此难以发生在第一电极的端面和第一绝缘体之间的放电。因此，即使液体浸入第一绝缘体的内侧面，所浸入的液体也难以暴露于等离子体。从而，液体中的物质难以析出，能够更稳定生成等离子体。

另外，在本申请的一方式所涉及的液体处理装置中，在增大第一绝缘体的情况下，第一绝缘体的内侧面的开口附近的电场变小。因此，通过增大第一绝缘体，从而液体难以浸入第一绝缘体的内侧面，能够抑制液体中的物质的析出。

另一方面，在增大了第一绝缘体的情况下，为了以气体充满第一绝缘体的内部空间，气体的供应量及流速变大。因此，气液界面远离第一电极的端面，存在难以发生放电的顾虑。

相对于此，例如，在本申请的一方式所涉及的液体处理装置中，也可以是所述第一电极的端面从所述第二开口突出。

由此，能够使第一电极的端面和气液界面靠近，因此易于发生放电，能够稳定生成等离子体。

此外，例如，在本申请的一方式所涉及的液体处理装置中，也可以是所述气体供应装置经过所述第二空间将所述气体排出至所述液体中。

由此，能够以覆盖第一电极的方式导入气体，形成稳定的气液界面。气液界面稳定从而放电稳定，能够更稳定生成等离子体。

此外，例如，在本申请的一方式所涉及的液体处理装置中，也可以是经过所述第二空间及所述第三空间将所述气体排出至所述液体中。

由此，沿着第一电极流过气体，因此气体能够进行第一电极的散热。由于热量难以累积在第一电极，因此第一电极的电位分布稳定，放电稳定。因此，能够更稳定生成等离子体。

以下，参照附图具体说明实施方式。

另外，以下说明的实施方式都表示概括性或者具体性的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一例，其主旨并非限定本申请。此外，关于以下的实施方式中的结构要素之中、表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的结构要素，作为任意的结构要素而说明。

此外，各图是示意图，不一定是严格图示。从而，例如，各图中比例尺等不一定一致。此外，在各图中，关于实质上同一结构赋予同一标号，将重复的说明省略或者简化。

(实施方式)

[1.概要]

首先，使用图2说明实施方式所涉及的液体处理装置的概要。图2是表示本实施方式所涉及的液体处理装置1的结构的图。图2示意性地表示液体处理装置1的反应槽10、电极部20及第二电极40等主要部分的剖面。

如图2所示，液体处理装置1在被供应至液体2内的气体3中生成等离子体4。被供应至液体2内的气体3作为气泡而存在于液体2内。关于气体3的气泡，气液界面既可以在液体2内闭合、或者也可以与外部空间连通。

液体2是成为液体处理装置1的处理对象的被处理液。液体2例如是自来水或纯水等水、或者水溶液。

气体3是存在于液体处理装置1的外部的空气，但不限于此。气体3也可以是由氩、氦、氮或者氧等纯物质或者它们的混合物构成的气体。

液体处理装置1在气体3内生成等离子体4，从而在气体3中产生活性种、化学种等反应种。在反应种中，例如包含羟基原子团(OH)、氢原子团(H)、氧原子团(O)、超氧阴离子(O₂^-)、一价氧离子(O^-)、过氧化氢(H₂O₂)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、一氧化二氮(N₂O)、四氧化二氮(N₂O₄)、亚硝酸(HNO₂)、硝酸(HNO₃)、过氧亚硝酸(ONOOH)等。所产生的反应种与从液体2蒸发的物质、及存在于气液界面5的物质反应，将这些物质分解或者合成为不同的物质。此外，在由于等离子体4而气体3的温度变成高温的情况下，在气体3中气化而成的物质也通过燃烧反应被分解。

进而，在气体3中产生的反应种经由气液界面5，在液体2中溶解或者水合等而被取入至液体2。因此，在由等离子体产生的反应种中，除了上述的反应种之外，还包含亚硝酸离子(NO₂^-)，硝酸离子(NO₃^-)等。

所产生的反应种对液体2中包含的被分解物质等进行分解，因此液体处理装置1能够对液体2进行杀菌。或者，能够使用包含反应种的液体2(即，被等离子体处理的液体2)对其他液体或者其他气体进行杀菌。被等离子体处理的液体2能够使用反应种的氧化还原能力对物质进行分解或者合成，所以能够用于其他各种目的而不限于杀菌。

[2.结构]

接着，说明本实施方式所涉及的液体处理装置1的结构。

如图2所示，液体处理装置1具备反应槽10、第一电极30、保持部35、第二电极40、第一绝缘体50、第二绝缘体60、气体供应泵70、液体供应泵80以及电源90。由第一电极30、保持部35、第一绝缘体50及第二绝缘体60构成电极部20。

以下，详细说明液体处理装置1具备的各结构要素。

[2-1.反应槽]

反应槽10是用于储存液体2的容器，在内部配置有第一电极30及第二电极40各自的至少一部分。反应槽10的外形形状例如也可以是长方体、圆柱或者球体等任何形状。反应槽10例如也可以是具备开放部的储液罐、或者也可以是上部被开放的托盘等。

关于反应槽10内的液体2，若被搅拌则反应速度上升。因此，例如，液体2既可以使用液体供应泵80在反应槽10内循环，也可以使用搅拌器等被搅拌。

另外，在图2中，以实线的箭头表示在反应槽10内液体2流过的方向。流出反应槽10的液体2经由未图示的配管等循环，再次流入反应槽10。

反应槽10例如由耐酸性的树脂材料等形成。例如，由聚四氟乙烯等氟树脂、硅橡胶、聚氯乙烯、不锈钢、陶瓷、丙烯等形成。

此外，在反应槽10的内部空间(具体而言，装入液体2的空间)中，配置第一电极30及第二电极40的至少一部分。例如，若反应槽10为闭合的槽，则贯通反应槽10的壁而配置第一电极30及第二电极40。

在本实施方式中，在反应槽10内充满液体2。在反应槽10内，在气体供应泵70向第一绝缘体50的内部供应的气体3内，使第一电极30和气液界面5之间、或者第一电极30和第二绝缘体60之间放电，从而生成等离子体4。

[2-2.电极部]

电极部20是具备液体处理装置1所具备的一对电极的一方即第一电极30的电极单元。电极部20为了在第一电极30的附近产生等离子体4，具备用于以气体3覆盖第一电极30的结构。具体而言，电极部20具备第一电极30、保持部35、第一绝缘体50和第二绝缘体60。

[2-2-1.第一电极]

第一电极30是用于生成等离子体4的一对电极的一方。第一电极30被用作反应用的电极，在周围生成等离子体4。

第一电极30例如具有长形的圆柱部。在本实施方式中，第一电极30为长形的圆柱体，其直径能够生成等离子体4即可，例如也可以是2mm以下。在此作为一例，说明第一电极30的直径为0.8mm。另外，相当于端面33的部分即第一电极30的圆柱部的前端也可以尖锐。第一电极30的前端部分也可以是长形的圆锥形状。

第一电极30例如由钨、铝、铁或铜或者它们的合金等金属材料形成，但不限定于此。

在本实施方式中，第一电极30的端面33从第二绝缘体60的第二开口62向空间61的内部后退d3的距离量。此时的后退量d3是在第一电极30的端面33和气液界面5之间发生放电的范围。后退量d3与施加电压相关，例如是0.1mm以上且3mm以下。由此，气体3易于覆盖第一电极30，作为结果，能够抑制第一电极30与液体2接触。

在本实施方式中，第一电极30的至少一部分与液体2的液面相比位于下方。具体而言，第一电极30从液体2的液面的上方，以端面33浸入液体2的方式大致垂直地插入。第一绝缘体50及第二绝缘体60也同样。第一电极30的端面33在没有通过气体供应泵70供应气体3的情况下与液体2接触，在供应了气体3的情况下由于被气体3覆盖而位于不与液体2接触的位置。

[2-2-2.保持部]

保持部35是用于保持第一电极30的部件。在本实施方式中，保持部35保持第一电极30、第一绝缘体50和第二绝缘体60，将它们安装在反应槽10的规定的位置。构成保持部35的材料例如是绝缘体，是难以绝缘破坏的材料，但不限于此。例如，只要在第一电极30和第二电极40之间不短路，保持部35也可以是其他结构。

在本实施方式中，保持部35作为反应槽10的一部分而发挥作用。在保持部35上设置有多个贯通孔34。多个贯通孔34是用于将来自气体供应泵70的气体输送至第一绝缘体50的内部的气体供应孔。

多个贯通孔34与第一绝缘体50内的空间51或者空间61连通。具体而言，如图2所示，在多个贯通孔34中，包含与空间51连通的贯通孔34a、和与空间61连通的贯通孔34b。由此，从气体供应泵70经由贯通孔34a向空间51供应气体3，经由贯通孔34b向空间61供应气体3。因此，从气体供应泵70供应的气体3经由贯通孔34、空间51及空间61，从第一绝缘体50的第一开口52向在反应槽10中储存的液体2内排出。空间51相当于本申请中的第二空间，空间61相当于本申请中的第三空间。空间51和空间61的合计相当于本申请中的第一空间。

另外，在保持部35中也可以仅设置贯通孔34a。即，贯通孔34仅与空间51连通，气体3也可以仅经过空间51供应至反应槽10。在该情况下，第一电极30及第二绝缘体60也被所供应的气体3覆盖而不与液体2接触。

[2-2-3.绝缘体]

第一绝缘体50被配置为隔着空间包围第一电极30的侧面。如图2所示，在第一绝缘体50的内侧配置有第二绝缘体60。由此，第一绝缘体50内的空间通过第二绝缘体60而分为第一绝缘体50侧(外侧)的空间51和第一电极30侧(内侧)的空间61。

具体而言，第一绝缘体50被配置为隔着空间51包围第二绝缘体60的外侧面。即，第二绝缘体60与第一绝缘体50隔着空间51而被配置。第二绝缘体60被配置为在第一绝缘体50的内侧隔着空间61包围第一电极30的侧面。

第一绝缘体50是对与液体2相接的第一端面53设置了第一开口52而成的筒状的绝缘体。第二绝缘体60是对与第一端面53对应的第二端面63设置了第二开口62而成的筒状的绝缘体。第一端面53和第二端面63位于相同侧，是将气体3向液体2中排出侧(即，与保持部35相反侧)的端面。

在本实施方式中，第一绝缘体50及第二绝缘体60分别是包围第一电极30的侧面的长形的圆筒体。第一绝缘体50及第二绝缘体60各自的宽度(厚度)大致均匀，例如为0.5mm。另外，第一绝缘体50的宽度和第二绝缘体60的宽度既可以相互相同，也可以不同。在本实施方式中，第一电极30、第一绝缘体50及第二绝缘体60被配置在同轴上。具体而言，在以主视观察第一电极30的端面33的情况下，以第一电极30为中心，第一绝缘体50和第二绝缘体60被配置为同心圆状。

在本实施方式中，第二绝缘体60的内径比第一电极30的外径大。空间61在第一电极30的全周上形成为圆筒状。也就是说，第一电极30的外侧面和第二绝缘体60的内侧面不接触。空间61的宽度d1例如在第一电极30的全周上大致均匀。宽度d1是第一电极30的外侧面和第二绝缘体60的内侧面的距离，例如为0.1mm以上且3mm以下，但不限于此。

空间61介入第一电极30和第二绝缘体60之间，从而第一电极30与第二绝缘体60不接触。例如，第二绝缘体60的内径为1mm，第一电极30的外径为0.8mm。由此，空间61的宽度d1成为0.1mm。

第一绝缘体50的内径比第二绝缘体60的外径大。空间51在第二绝缘体60的全周上形成为圆筒状。也就是说，第二绝缘体60的外侧面和第一绝缘体50的内侧面不接触。空间51的宽度d2例如在第二绝缘体60的全周上大致均匀。宽度d2是第二绝缘体60的外侧面和第一绝缘体50的内侧面的距离，例如为1mm以上且10mm以下，但不限于此。

空间51介入第二绝缘体60和第一绝缘体50之间，从而第二绝缘体60与第一绝缘体50不接触。例如，第一绝缘体50的内径为7mm，第二绝缘体60的外径为2mm。由此，空间51的宽度d2成为2.5mm。

这样，在本实施方式中，第一电极30由双重的筒状的绝缘体包围。外侧的筒即第一绝缘体50的第一端面53和外侧面的一部分与液体2接触。在由气体供应泵70供应气体3的情况下，所供应的气体3充满空间51和空间61，因此第一电极30及第二绝缘体60被所供应的气体3覆盖而不与液体2接触。

被供应至空间51及空间61的气体3经由第一开口52被排出至反应槽10内的液体2中。所排出的气体3成为气泡而在液体2中扩散。此时，第一开口52具有决定气泡的大小的上限的功能。

在本实施方式中，第一绝缘体50的第一端面53从第二绝缘体60的第二端面63突出。即，此外，第二绝缘体60的第二端面63从第一开口52向空间51的内部后退d4的距离量。后退量d4例如是0.1mm以上且3mm以下。由此，能够将气体3保持在第一绝缘体50内，能够通过气体3稳定覆盖第一电极30和第二绝缘体60。

第一绝缘体50及第二绝缘体60分别例如由氧化铝陶瓷构成。或者，第一绝缘体50及第二绝缘体60分别由氧化镁、二氧化锆、石英或者氧化钇等构成。

另外，第一绝缘体50及第二绝缘体60分别也可以不是圆筒体，也可以是角筒体。此外，第一绝缘体50及第二绝缘体60被保持部35保持，但也可以被固定在反应槽10的壁面。此外，第二绝缘体60也可以与第一绝缘体50一起由保持部35保持。

此外，第一绝缘体50和保持部35的间隙、或者第一绝缘体50和反应槽10的壁面的间隙也可以通过环氧粘结剂等粘结剂被填充。由此，能够抑制液体2从间隙渗透至第一绝缘体50的内部即空间51而放电变得不稳定。

[2-3.第二电极]

第二电极40是用于生成等离子体4的一对电极的另一方。第二电极40的至少一部分配置在液体2内。具体而言，第二电极40的一部分被配置在反应槽10内，与液体2接触。由此，从第二电极40向液体2施加电压。

在本实施方式中，第二电极40具有长形的圆柱部。第二电极40的形状、直径及材质与第一电极30相同，但不限于此。第二电极40的形状、直径及材质也可以与第一电极30不同。

[2-4.气体供应泵]

气体供应泵70是向第一绝缘体50内供应气体3，从而经由第一开口52将气体3排出至液体2中的气体供应装置的一例。具体而言，气体供应泵70经由贯通孔34a及34b，向第一绝缘体50内的空间51和第二绝缘体60内的空间61供应气体3。

经由贯通孔34a被供应至空间51的气体3a经过第一绝缘体50的内侧面和第二绝缘体60的外侧面之间(即，空间51)，被排出至液体2中。此时，气体3a覆盖第一电极30及第二绝缘体60。由此，能够抑制第一电极30及第二绝缘体60与液体2接触。

经由贯通孔34b被供应至空间61的气体3b经过第一电极30的侧面和第二绝缘体60的内侧面之间(即，空间61)，被排出至液体2中。此时，气体3b不仅覆盖第一电极30，而且由于沿着第一电极30的表面流过，还能够从第一电极30带走热量。即，气体3b具有第一电极30的冷却效果。由于热量难以累积在第一电极30，因此抑制了放电模式转移至圆弧放电，放电稳定。由此，能够稳定生成等离子体。

气体供应泵70例如取入周围的空气，将所取入的空气作为气体3而供应，但不限于此。气体供应泵70例如也可以将氩、氦、氮气或者氧气等作为气体3而供应。

气体供应泵70供应的气体3的流量例如是0.5L/min以上。在本实施方式所涉及的液体处理装置1开始动作时，空间51及空间61被液体2充满的情况下，由气体供应泵70供应的气体3将在空间51及空间61中储存的液体2从第一开口52及第二开口62推出，气体3覆盖第一电极30。气体3经由第一开口52被排出至反应槽10内的液体2中。此时，也可以在反应槽10设置用于对从气体供应泵70供应的气体3进行排气的开口部。

[2-5.液体供应泵]

液体供应泵80是在反应槽10中使液体2循环的液体供应装置的一例。另外，也可以通过搅拌器来搅拌液体2。

[2-6.电源]

电源90向第一电极30和第二电极40之间施加电压，从而生成等离子体4。具体而言，电源90向第一电极30和第二电极40之间施加脉冲电压或者交流电压。

例如，所施加的电压也可以是2kV至50kV、1Hz至100kHz的正极性的高电压脉冲。此外，决定所施加的电压以使在第一电极30和气液界面5之间、或者第一电极30和第二绝缘体60的内侧面之间产生的电场成为2kV/cm至50kV/cm。此外，电压波形例如也可以是脉冲状、正弦半波形及正弦波形的任一个。此外，在第一电极30和第二电极40之间流过的电流值例如是1mA至3A。在此，作为一例，电源90施加频率为30kHz且峰值电压为4kV的正脉冲电压。

[3.动作]

接下来，说明本实施方式所涉及的液体处理装置1的动作。

在本实施方式所涉及的液体处理装置1中，一边由液体供应泵80在反应槽10中使液体2循环，一边由气体供应泵70供应气体3。由气体供应泵70供应的气体3经由贯通孔34被供应至空间51及空间61。气体3的流量例如是1.0L/min。通过气体供应泵70供应气体3，空间51和空间61被气体3充满，第一电极30和第二绝缘体60成为与液体2不接触的状态。

此外，电源90在第一电极30被气体3覆盖的状态下，向第一电极30和第二电极40之间施加电压。例如，将频率为30kHz且峰值电压为4kV的正脉冲电压施加给第一电极30。由此，从第一电极30的端面33在覆盖第一电极30的气体3内产生放电，生成等离子体4。放电主要在第一电极30和气液界面5之间、及第一电极30和第二绝缘体60的内侧面之间产生。由等离子体4生成化学种或者活性种等反应种，取入至液体2。由于液体2循环，使化学种或者活性种遍及液体2的整体。

[4.效果]

接下来，与以往的液体处理装置相比而说明本实施方式所涉及的液体处理装置1的作用效果。以下，说明对比较例和实施例各自的电极部施加的电位进行模拟的结果。

图3是表示比较例所涉及的液体处理装置的电极部20x的构造的图。具体而言，图3表示电极部20x的剖面的一例。

如图3所示，电极部20x具备第一电极30、保持部35和第一绝缘体50x。比较例所涉及的电极部20x具备第一绝缘体50x，不具备第二绝缘体60。即，在比较例所涉及的电极部20x中，包围第一电极30的绝缘体仅为一个。

在此，第一电极30的直径为0.8mm。第一绝缘体50x的厚度为0.5mm，使用氧化铝陶瓷形成。第一电极30和第一绝缘体50x的内侧面的距离d5为0.1mm。第一电极30的端面33和第一绝缘体50x的第一开口52x的距离d6为2mm。若从电源90向第一电极30和第二电极40之间施加高电压，则在第一电极30和气液界面5之间产生放电。

图4是表示图3所示的比较例所涉及的液体处理装置的电极部20x的电位分布的模拟结果的图。在图4中，表示从第一电极30的中心轴起右半的电位分布。在图4中，横轴及纵轴分别对应于图3所示的x轴及y轴。即，原点O(0，0)为第一电极30的端面33的中心。在此，表示对第一电极30施加1kV的电位，且对第一绝缘体50x的第一开口52x、第一端面53x和外侧面经由液体2施加0V的电位时的电位分布。

在比较例所涉及的电极部20x中，第一电极30和第一绝缘体50x的内侧面之间的距离短，因此作用了高电场，产生放电。此时，第一绝缘体50x的第一端面53x与液体2相接，因此由于电渗透而液体2从第一绝缘体50x的第一端面53x浸入第一绝缘体50x的内侧面。在此，例如，在液体2之中包含二氧化硅等物质的情况下，向第一绝缘体50x的内侧面浸入的液体2被等离子体处理，析出二氧化硅等物质，附着于第一绝缘体50x的内侧面或者第一开口52x。

相对于此，在本实施方式所涉及的液体处理装置1中，如图2所示，在第一绝缘体50和第一电极30之间设置有第二绝缘体60。因此，在距离接近的第一电极30和第二绝缘体60之间易于放电。此时，由于第二绝缘体60与液体2不接触，因此抑制了包含二氧化硅等物质的液体2浸入第二绝缘体60的内侧面，抑制了二氧化硅等的析出。

另外，第二绝缘体60与液体2不接触是因为，气体供应泵70供应的气体3被保持在第一电极30的端面33及第二绝缘体60的第二开口62的周边。此时，在第一绝缘体50的第一端面53比第二绝缘体60的第二端面63例如突出1mm至2mm左右的情况下，更易于保持气体3。

图5是表示本实施方式所涉及的液体处理装置1中的电连接的图。

如图5所示，从电源90的一方的端子对第一电极30施加电压V1，从电源90的另一方的端子对第二电极40施加电压V2。气液界面5的电位主要经由液体2由第二电极40施加。第一绝缘体50的外侧面及第一端面53、以及反应槽10的内壁面等与液体2接触的部分的电位也同样，经由液体2由第二电极40施加。

液体2具有导电性和电容性这两个性质。图6A及图6B分别是表示液体2的等价电路的一例的图。液体2例如图6A所示那样能够视为电阻R和电容C的并联电路。或者，液体2如图6B所示那样能够视为由电阻R1和电容C1的并联电路与电阻R2和电容C2的串联电路构成的并联电路。在图6A或者图6B中，端子P的电位相当于第二电极40的电位。端子Q的电位相当于与液体2接触的部分的电位。从而，第一绝缘体50的外侧面及第一端面53、以及反应槽10的内壁面等的与液体2相接的部分成为图6A或者图6B所示的端子Q的电位。

此外，第二绝缘体60通过保持部35被固定在第一电极30和第二电极40之间，因此成为受到周边的液体2、反应槽10、保持部35、第一绝缘体50、以及气体3a及气体3b的影响后的电位。在第二绝缘体60和第一电极30的间隔短，产生高电场的情况下，在第二绝缘体60和第一电极30之间也产生放电。

此外，如图5所示，第一绝缘体50经由保持部35也从第一电极30受到电位的影响。因此，针对第一绝缘体50，在经由保持部35从第一电极30施加电位的同时，也经由液体2从第二电极40施加电位，在第一绝缘体50的保持部35侧的端面和第一绝缘体50的液体2侧的第一端面53之间产生电位差。

图7是表示实施例所涉及的液体处理装置的电极部20的结构的图。对图7所示的实施例所涉及的电极部20，以与图3及图4所示的比较例所涉及的电极部20x等同的条件进行了模拟。

图7所示的电极部20与比较例所涉及的电极部20x模拟的条件设为等同，所以与图2所示的电极部20相比，在以下的点上不同。即，不同点有：保持部35和第一绝缘体50的连接部分与液体2接触。此外，不同点有：第一电极30的端面33和第二绝缘体60的第二开口62为同一平面。也就是说，在图7中，表示第一电极30的端面33从第二绝缘体60的后退量d3为0的情况。

此时，第一电极30的直径为0.8mm。第一绝缘体50及第二绝缘体60各自的厚度为0.5mm，分别使用氧化铝陶瓷形成。第一电极30和第二绝缘体60的内侧面的距离d1为0.1mm。第二绝缘体60的外侧面和第一绝缘体50的内侧面的距离d2为2.5mm。第一电极30的端面33和第一端面53的距离d7为2mm。若从电源90向第一电极30和第二电极40之间施加高电压，则在第一电极30和气液界面5之间产生放电。

在图7所示的电极部20中，液体2浸入第一绝缘体50的内部的路径存在两个。具体而言，如图7的粗线的箭头所示，是从第一开口52沿着第一绝缘体50的内侧面浸入的路径A、和沿着保持部35和第一绝缘体50的边界部分浸入的路径B。无论在路径A及路径B的哪个情况下，在路径上产生的电场越大，则液体2越容易由于电渗透而浸入，电场越小，越能够抑制液体2的浸入。

图8是表示图7所示的本实施方式所涉及的液体处理装置的电极部20的电位分布的模拟结果的图。在图8中，与图4同样，表示从第一电极30的中心轴起右半的电位分布。在图8中，横轴及纵轴分别对应于图7所示的x轴及y轴。即，原点O(0，0)是第一电极30的端面33的中心。在此，表示对第一电极30施加1kV的电位，且对第一绝缘体50的第一开口52、第一端面53、外侧面经由液体2施加0V的电位时的电位分布。

图9是表示实施例和比较例各自所涉及的第一绝缘体50及第一绝缘体50x的内侧面的电位分布的图。具体而言，图9关于实施例示出沿着由x＝3.5mm(第一绝缘体50的内侧面)表示的直线的电位分布，关于比较例示出沿着由x＝0.5mm(第一绝缘体50x的内侧面)表示的直线的电位分布。

y＝-2mm对应于第一端面53及第一端面53x，y＝5mm对应于第一绝缘体50及第一绝缘体50x与保持部35之间的边界部分。此外，y＝0mm对应于第一电极30的端面33。

如图9所示，在比较例所涉及的电极部20x中，在相当于从第一绝缘体50x的第一端面53x(y＝-2mm)至第一电极30的端面33(y＝0mm)的位置之间观测到电位的剧烈的梯度。这样，在比较例所涉及的电极部20x中，在该部分中产生强电场，所以麦克斯韦应力作用于液体2，产生电渗透。

另一方面，在实施例所涉及的电极部20中，在第一绝缘体50和保持部35的边界部分(y＝5mm)观测到剧烈的电位梯度。但是，在与液体2相接的第一绝缘体50的第一端面53(y＝-2mm)的附近没有产生强电场。因此，能够抑制液体2从第一开口52的电渗透。

在本实施例中，易于与第一电极30放电的第二绝缘体60不与液体2相接，所以本来就是由放电产生的等离子体在第二绝缘体60的附近难以与液体2接触。进而，通过第一绝缘体50被配置在第二绝缘体60的外侧，从而第二绝缘体60的保持部35侧的端面的电位变低。由此，第二绝缘体60的内侧面的y轴方向的电位差变小，引起电渗透的麦克斯韦应力变小。从而，在第二绝缘体60的内侧面难以析出二氧化硅，异常放电被抑制，能够稳定生成等离子体。

图10是表示实施例和比较例各自所涉及的保持部35的内侧面的电场分布的图。具体而言，图10表示沿着由y＝5(保持部35的内侧面)表示的直线的电位分布。也就是说，表示保持部35与第一电极30及第一绝缘体50或第一绝缘体50x之间的边界部分处的电场分布。

在比较例所涉及的电极部20x中，观测到超过1MV/m的大电场施加在第一绝缘体50x与保持部35的边界部分(x＝0.5mm～1.0mm)。如图3所示，在液体2接触于第一绝缘体50x与保持部35的连接部分的情况下，若该连接部分的电场大，则液体2由于麦克斯韦应力而经由连接部分的间隙进行电渗透。由此，液体2进入第一电极30和第一绝缘体50x之间，发生异常放电。

相对于此，在本实施例所涉及的电极部20中，保持部35和第一绝缘体50的边界部分(x＝3.5mm～4.0mm)的附近的电场被缓和。从而，能够抑制边界部分处的液体2的电渗透。

以上那样，在本实施方式所涉及的液体处理装置1中，包围第一电极30的绝缘体成为双重，所以在外侧的第一绝缘体50的内侧面产生的电场变小。由此，难以沿着第一绝缘体50的内侧面发生电渗透，液体2难以沿着第一绝缘体50的内侧面浸入。

此外，在第一电极30与内侧的第二绝缘体60之间易于发生放电。因此，即使假设液体2沿着第一绝缘体50的内侧面浸入，浸入的液体2也难以被暴露于等离子体。此外，在供应了气体3的情况下，第二绝缘体60由所供应的气体3覆盖，因此液体2基本不会沿着第二绝缘体60的内侧面浸入。

这样，根据本实施方式所涉及的液体处理装置1，能够抑制在第一绝缘体50及第二绝缘体60的内侧面产生二氧化硅等析出物。因此，放电稳定，能够稳定生成等离子体。

[变形例]

在此，说明实施方式的变形例。

图11是表示本变形例所涉及的液体处理装置的电极部20a的结构的图。如图11所示，第一电极30a的端面33a从第二绝缘体60的第二开口62突出d8的距离量。此时的突出量d8例如为0.1mm以上且3mm以下。

在本变形例中，端面33a从第二开口62突出，但从第一绝缘体50的第一开口52后退。即，突出量d8比第二绝缘体60的第二端面63从第一开口52的后退量d4小。由此，端面33a接近气液界面5，因此在端面33a和气液界面5之间易于发生放电。

例如，在第一绝缘体50的内径大的情况下，在第一绝缘体50的第一开口52附近的内侧面的电场变小。因此，通过增大第一绝缘体50的内径，从而液体2难以浸入第一绝缘体50的内侧面，能够抑制二氧化硅等的析出。

另一方面，在增大了第一绝缘体50的内径的情况下，为了以气体3充满第一绝缘体50的内部空间，气体3的供应量变大。因此，气液界面5远离第一电极30a的端面33a，存在难以发生放电的顾虑。

根据本变形例，能够使第一电极30a的端面33a和气液界面5靠近，因此易于发生放电，能够稳定生成等离子体4。

另外，第一电极30a的端面33a也可以位于与第二绝缘体60的第二开口62相同的位置。即，端面33a和第二端面63(第二开口62)也可以位于同一平面。

(其他实施方式)

以上，基于实施方式说明了一个方式所涉及的液体处理装置，但本申请并非限定于这些实施方式。只要不脱离本申请的主旨，对本实施方式施加了本领域技术人员所想到的各种变形而成的方式、及将不同的实施方式中的结构要素组合而构筑的方式也被包含于本申请的范围内。

例如，在上述的实施方式中，通过液体供应泵80使液体2循环，但不限于此。例如，液体处理装置1也可以在不流动的液体2(例如静水)中产生等离子体4。

此外，例如，在上述的实施方式中，示出了使用含有二氧化硅的自来水作为液体2的例子，但不限于此。液体2也可以是纯水、或者也可以是例如包含钙等矿物成分的液体。

此外，例如，在上述的实施方式中，示出了第一电极30、第一绝缘体50及第二绝缘体60以从液体2的上方进入液体2的方式被插入的例，但不限于此。第一电极30、第一绝缘体50及第二绝缘体60也可以被配置为从反应槽10的侧面向水平方向突出。或者，也可以是第一电极30、第一绝缘体50及第二绝缘体60被配置为从反应槽10的底面向垂直方向突出。在没有供应气体3的情况下，第一电极30的整体也可以与液体2接触。

此外，例如，在上述的实施方式中，示出了第一电极30的端面33和第二绝缘体60的第二端面63从第一绝缘体50的第一开口52后退的例子，但不限于此。例如，端面33及第二端面63的至少一方也可以从第一开口52突出，也可以位于与第一开口52相同的位置。在该情况下，端面33及第二端面63在供应了气体3时，位于由所供应的气体3覆盖的位置。

此外，上述的各实施方式能够在权利要求书或者其等同范围中进行各种变更、置换、附加、省略等。