等离子体生成装置和使用该等离子体生成装置的清洗装置的制造方法_2

文档序号:9222052阅读:来源:国知局
容纳部14内。
[0039]等离子体生成部10包括配置在气体容纳部14中的第一电极18和配置在液体容纳部15中的第二电极19。隔壁部12使第二电极19与第一电极18间隔开。第二电极19包括与第一电极18成对出现的部分(与第一电极18的表面之间进行放电的表面)。第二电极19以至少该部分接触液体容纳部15中所容纳的液体20的方式配置在液体容纳部15内。
[0040]第一电极18和第二电极19各自具有环形形状。第一电极18以第一电极18的中心孔与气体通路13连通的方式配置在定义气体容纳部14的隔壁部12的表面上。第一电极18的表面被电介质覆盖。如上所述,第二电极19以与第一电极18成对出现的部分(与第一电极18的表面之间进行放电的表面)接触液体容纳部15内的液体20的方式配置在液体容纳部15内。第二电极19以第二电极19的中心孔与气体通路13连通的方式配置在定义液体容纳部15的隔壁部12的表面上。也就是说,第一电极18和第二电极19呈同心状配置在隔壁部12的两个表面上。第二电极19配置在相比第一电极18更靠近气体通路13的位置。
[0041]环形的第一电极18以第一电极18没有接触导入液体容纳部15内的液体20的方式配置在气体容纳部14中。环形的第二电极19 (至少包括与第一电极18成对出现的部分)以第二电极19接触液体20的方式配置在液体容纳部15中。
[0042]第一电极18经由第二引线5电气连接至等离子体电源部2。第二电极19经由第一引线4电气连接至等离子体电源部2。等离子体电源部2在第一电极18和第二电极19之间施加预定电压。
[0043]图2示出施加至第一电极18和第二电极19的电压。等离子体生成装置I将第二电极19的电位设置为比第一电极18的电位小的值。
[0044]第二电极19由在向第二电极19施加比第一电极18的电位小的电位以使得在第一电极18和第二电极19之间发生放电的情况下引起溅射现象的材料、材料化合物和材料混合物其中之一形成。
[0045]例如,作为在发生放电的情况下引起溅射现象的材料,第二电极19可以由银、银化合物和银混合物其中之一形成。
[0046]第二电极19的材料不必是银、银化合物或银混合物。在发生放电的情况下引起溅射现象的材料还可以包括铂、金、铜、钛或铁等。还可以使用其它材料。
[0047]现在将说明等离子体生成装置I的操作和用于生成羟基自由基的方法。
[0048]用于将臭氧和羟基自由基放出到液体20中的方法包括气体供给步骤、气泡生长步骤、羟基自由基生成步骤和气泡放出步骤。
[0049]在气体供给步骤中,气体供给部3将含氧气体供给至气体容纳部14。供给至气体容纳部14的气体经由气体通路13被强制输送至液体容纳部15。气体供给部3将基于流量约为0.01L/min?1.0L/min的空气的含氧气体经由气体导入管6强制送入气体容纳部14中。将强制送入气体的压力设置为约0.0098Mpa?0.49MPa (0.lkgf/cm2?5kgf/cm2)。使用诸如气体供给部3所进行的流量控制等的众所周知的方式来控制气体的供给流量。
[0050]在气体供给部3向气体容纳部14供给气体的情况下,气体容纳部14转变为约0.1lMpa?0.59Mpa(l.lkgf/cm2?6kgf/cm 2)的正压状态。在气体容纳部14转变为正压状态的情况下,气体容纳部14形成经气体通路13沿第一移动方向23向液体容纳部15的气体流动。此外,在气体容纳部14转变为正压状态的情况下,气体容纳部14对液体容纳部15中所容纳的液体20经由气体通路13泄漏到气体容纳部14内进行抑制。
[0051]图3(a)和3(b)分别示出面向液体容纳部15的气体通路13的开口端13A附近的液体20和气体的状态。
[0052]如图3(a)所示,在气泡生长步骤中,气体容纳部14将含氧气体供给至液体容纳部15,以使得在气体通路13的开口端13A中含氧的微小气泡24生长。
[0053]在羟基自由基生成步骤中,等离子体电源部2在第一电极18和第二电极19之间施加预定电压。等离子体电源部2优选施加具有约IW?100W的功率的电压,并且使得能够在大气压下发生辉光放电。等离子体电源部2包括用于控制第一电极18和第二电极19之间所施加的电压的众所周知的电压控制部件。等离子体电源部2将第二电极19的电位设置为比第一电极18的电位小的值。等离子体电源部2向第二电极19施加比第一电极18的电位低的电位,以在大气压或大气压以上的压力的气体环境中进行放电。
[0054]例如,在Satiko Okazaki为了第20次JSPF Annual Meeting的评论演讲所编著的“Atmospheric Pressure Glow Discharge Plasma and its Applicat1ns”中说明了用于在大气压下生成等离子体的技术。
[0055]等离子体生成部10在接触气体的第一电极18的表面和接触液体的第二电极19的表面之间进行放电。该放电在液体容纳部15中所容纳的液体20内的气体的区域中生成等离子体。在气体通路13的开口端13A处在生长中的气泡24和液体20之间的气液边界面附近的气体的区域中,显著生成等离子体。等离子体生成部10在气体通路13的开口端13A处生成等离子体,以使得根据液体中所包含的水和气体中所包含的氧来生成臭氧和羟基自由基等。
[0056]这样,等离子体生成部10通过在液体容纳部15中所容纳的液体20和气泡24的气液边界面附近产生电位差来生成等离子体。等离子体生成部10通过在容易生成羟基自由基的气体通路13的开口端13A处的气泡24和液体20的气液边界面附近产生电位差,来生成较大量的臭氧和羟基自由基等。除面向液体20的气体通路13的开口端13A附近的气泡24外,等离子体生成部10还在送至液体容纳部15的气泡24内生成臭氧和羟基自由基等。
[0057]沿第一移动方向23的气体流动将如上所述所生成的臭氧和羟基自由基等送至液体容纳部15。
[0058]在气泡放出步骤中,等离子体生成部10使用液体容纳部15中所容纳的液体20的流动,以使包含羟基自由基等的气泡24从隔壁部12断开并使气泡24释放到液体20中。
[0059]如图3 (b)所示,液体容纳部15中所容纳的液体20沿着第二移动方向25所示的流动在液体容纳部15内移动。在液体20撞击生长中的气泡24的情况下,液体20的流动用作切变力施加于气泡24。气泡24从气体通路13的开口端13A释放到液体20内。
[0060]释放到液体20内的气泡24是微小气泡并且扩散到液体20的各个角落而没有立即释放到大气中。扩散后的微小气泡24中的一些气泡容易溶解于液体20。在气泡24溶解于液体20的情况下,从气泡24溶解出的臭氧使液体20的臭氧浓度急剧上升。
[0061]根据Masayoshi Takahashi 于 2004 年 6 月为 Aqua Net 所编著的 “Improvementof Water Environment Using Microbubble and Nanobubble”,包含臭氧和各种类型的自由基的微小气泡经常带负电。
[0062]其余的带负电的气泡24容易被液体20中所包含的有机物、油脂物、染料、蛋白质和细菌等吸附。液体20中的有机物等因溶解在液体20中的臭氧或各种类型的自由基以及被有机物等吸附的气泡24中所包含的臭氧或各种类型的自由基而发生分解。
[0063]羟基自由基例如具有约120kcal/mol的相对较大的能量。羟基自由基的能量超过包括氮氮双键(N = N)、碳碳双键(C = C)和碳氮双键(C = N)的键合能量(lOOkcal/mol以下)。因而,羟基自由基使通过氮和碳等的键合所形成的有机物等断开并分解。这样使有机物发生分解的臭氧和羟基自由基等不像氯等那样具有残留性,并且随着时间的经过而发生分解。因而,臭氧和羟基自由基具有环境友好性。
[0064]在液体容纳部15中所配置的第二电极19由银、银化合物和银混合物其中之一形成并且第二电极19利用比第一电极18的电位低的电位在第一电极18和第二电极19之间进行放电的情况下,第二电极19放出银微粒子。
[0065]现在将参考图4来说明气体通路13的开口端13A附近的液体20和气体的状态。
[0066]在第二电极19利用比第一电极18的电位低的电位在第一电极18和第二电极19之间进行放电的情况下,使第二电极19发生溅射现象,使得从第二电极19的第一部分19C放出
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