处理液生成装置及处理液生成方法_2

文档序号:9516822阅读:来源:国知局
的尺寸没有特别限定。例如,处理槽109的尺寸可以是具有0.1升?1000升的容积的尺寸。
[0049]通过气流栗105,从第1金属电极104的另一个端部的开口部125向处理槽109内供给气体。从处理槽109的外部供给的气体是空气、He、Ar或02等。既可以将气体自身从气体供给源(未图示)供给,也可以将配置有处理槽109的气体环境中的气体原样供给。
[0050]第2金属电极102是圆柱状,配置为,一端与处理槽109内的液体110接触。
[0051]电源101对第2金属电极102与第1金属电极104之间施加脉冲电压或交流电压。
[0052]循环栗108将液体110循环。液体110的循环速度可以基于对处理水要求的分解力和处理槽109的容积而设定为适当的值。通过循环栗108,能够均匀地处理液体110。另夕卜,在没有设置循环栗108的情况下,也能够通过液体110的自然对流等均匀地处理液体110。
[0053]处理槽109连接于放出流路115。在处理槽109内生成的处理水经由放出流路115向外部放出。在放出流路115中设有放出栗,通过对放出栗116施加的电压的有无来控制液体的放出。
[0054]另外,处理液生成单元100可以具备与处理槽109连接的送液流路。此外,在送液流路中可以设置送液栗。由此,能够将新的液体供给到处理槽109内。
[0055][电极结构]
[0056]图2是将第1金属电极104的开口部125附近放大表示的侧剖视图。第1金属电极104是由金属构成的圆筒状的电极。其内径是0.4mm,外径是0.6mm。此外,在第1金属电极104的外周面配置有绝缘体103。绝缘体103在与电极104之间不形成间隙地配置。因此,第1金属电极104的外周面不与液体110直接接触。绝缘体103例如可以通过在第1金属电极104的外周面将氧化钛直接进行等离子喷镀而形成。此外,其厚度可以是0.1_。氧化钛对人体的影响较小。因此,在日常的生活中使用处理液的情况下,优选使用氧化钛作为绝缘体103。
[0057]在上述结构中,当从第1金属电极104的开口部125持续供给气体,则在液体110中形成气泡106。此时,第1金属电极104的开口部125附近被气泡106内的气体覆盖。
[0058]如图2所示,开口部125侧的第1金属电极104的端面没有被绝缘体103覆盖。但是,通过适当地设定气流栗105的气体供给量,能够维持第1金属电极104的端面被气泡106内的气体覆盖的状态。
[0059]另外,如上述那样,在第1金属电极104的外周面配置有由氧化钛构成的绝缘体103。因而,在将适当的量的气体持续供给的情况下,能够维持第1金属电极104的表面不与液体110直接接触的状态。
[0060]图3是表示本实施方式的其他电极结构的剖视图。
[0061]第1金属电极104在其一端侧具有配置在处理槽109内的金属电极部121a。第1金属电极104在另一端侧具有金属螺杆部122a。金属螺杆部122a被固定于保持块112,并与电源101连接。此外,以在与金属电极部121a之间形成空间124a的方式设有绝缘体103。在绝缘体103,设有使在液体110中产生气泡106的开口部125。进而,在金属螺杆部122a的外周设有螺纹部126,在金属螺杆部122a的内部设有贯通孔123a。
[0062]在第1金属电极104中,金属电极部121a和金属螺杆部122a可以是不同的尺寸,也可以由不同的材料形成。在本实施方式中,作为一例,金属电极部121a是直径0.95mm,其材料使用钨。此外,金属螺杆部122a是直径3_,其材料使用铁。金属电极部121a的直径只要是产生等离子的直径就可以,也可以是直径2_以下。此外,金属电极部121a的材料并不限定于妈。金属电极部121a的材料也可以使用其他的耐等离子性的金属材料。此外,也可以使用铜、铝、铁及它们的合金。进而,也可以对金属电极部121a的表面的一部分进行混合了导电性物质的氧化钇的喷镀。作为导电性物质,例如可以使用钇金属,通过将导电性物质混合,能够赋予1?30 Ω cm的导电性。通过该氧化钇的喷镀,能够得到电极寿命变长的效果。
[0063]另一方面,金属螺杆部122a的直径并不限于3mm。金属螺杆部122a的直径只要比金属电极部121a的直径大就可以。金属螺杆部122a的材料可以是容易加工的金属材料,例如可以是在通常的螺杆中使用的材料。具体而言,金属螺杆部122a的材料可以是铜、锌、铝、锡及黄铜等。第1金属电极104例如能够通过将金属电极部121a压入金属螺杆部122a而使其一体化来形成。这样,可以对金属电极部121a使用等离子耐受性较高的金属材料,对金属螺杆部122a使用容易加工的金属材料。由此,能够实现具有等离子耐受性、并且制造成本较低、特性稳定的金属电极。
[0064]在金属螺杆部122a,设有与气流栗105相通的贯通孔123a。贯通孔123a与空间124a相连,来自气流栗105的气体114经由贯通孔123a供给到空间124a。并且,通过从该贯通孔123a供给的气体114,金属电极部121a被覆盖。在贯通孔123a是1个的情况下,如图3所示,可以在下方设置金属螺杆部122a的贯通孔123a,以从金属电极部121a的下侧供给气体114。由此,金属电极部121a容易被气体114覆盖。进而,如果使贯通孔123a的数量为两个以上,则对于抑制贯通孔123a中的压力损失是有益的。贯通孔123a的直径例如是0.3臟。
[0065]在金属螺杆部122a的外周可以设置螺纹部126。例如,金属螺杆部122a的外周的螺纹部126可以是阳螺纹。在此情况下,通过对保持块112设置阴螺纹的螺纹部127,能够将螺纹部126与螺纹部127螺合而将第1金属电极104固定于保持块112。此外,通过使金属螺杆部122a旋转,能够正确地调整金属电极部121a的端面相对于设于绝缘体103的开口部125的位置。进而,与电源101之间的连接及固定也能够用螺纹部126螺合而固定。由此,接触电阻稳定化,能够使特性稳定化。此外,还能够可靠地与气流栗105连接。
[0066]在金属电极部121a的周围,配置有例如内径1mm的绝缘体103。在金属电极部121a与绝缘体103之间形成有空间124a。对于空间124a,经由贯通孔123a从气流栗105持续供给气体114。金属电极部121a被该气体114覆盖。因而,金属电极部121a尽管外周露出,但不与处理槽109内的液体110直接接触。此外,在绝缘体103设有开口部125。气体114经由开口部125释放到处理槽109内的液体110中。释放出的气体114使液体110中产生气泡106。气泡106的大小依存于开口部125。绝缘体103的材料并不限于氧化铝陶瓷,例如也可以使用氧化镁、石英、氧化钇。
[0067]如图3所示,绝缘体103的开口部125设在绝缘体103的端面。但是,开口部125也可以设在绝缘体103的侧面。此外,开口部125也可以在绝缘体103设置多个。开口部125的直径例如是1mm。
[0068]第2金属电极102的材料没有特别限制。能够广泛使用导电性的金属材料。例如可以使用铜、铝及铁等。
[0069]根据上述结构,能够向空间124a持续供给气体114。由此,在液体110中形成气泡106。气泡106为其中的气体将绝缘体103的开口部125覆盖的尺寸的柱状气泡。这样,开口部125具有使在液体110中产生气泡106的功能。此外,通过适当设定气流栗105的气体供给量,能够维持金属电极部121a被气体114覆盖的状态。
[0070]另外,在本申请说明书中,所谓“金属电极部(或金属电极部的表面)不与液体(处理水)直接接触”,是指金属电极部的表面不与反应槽内的作为大团的液体接触。因而,例如当在金属电极部的表面被液体浸润的状态下使气泡产生时,有时会产生这样的状态,即:在金属电极部的表面被液体浸润的状态下(即,严格地讲,在金属电极部的表面与液体接触的状态下)、气泡内的气体将该表面覆盖的状态。该状态也包含在“金属电极部不与液体直接接触”的状态中。
[0071]〔基本动作〕
[0072]接着,说明处理液生成单元100的基本动作。
[0073]首先,为了生成处理水,向处理槽109内供给自来水(液体)110。接着,通过气流栗105,从第1金属电极104的位于处理槽109内的一端的开口部125向自来水110中供给气体。气体的流量例如是0.5升/分钟?2.0升/分钟。在自来水110中,形成用内部的气体将开口部125覆盖的柱状的气泡106。气泡106成为单一的大气泡,从开口部125起持续一定距离(在图示的形态中是20mm以上)不会中断。S卩,通过气体的供给,开口部125的周边位于气泡106内,成为被气泡106内的气体覆盖的状态。在液体中,规定该气泡106的气液界面不“闭合”。气泡106在开口部125附近与绝缘体103相接。通过使气泡106产生,能够由气泡106和绝缘体103将第1金属电极104的表面与自来水110隔离。S卩,当形成了气泡106时,例如在第1金属电极104为图2的形态的情况下,第1金属电极104的内侧表面(内周面)被供给的气体覆盖,不与自来水110直接接触。此外,在第1金属电极104是图3的形态的情况下,第1金属电极104的外侧表面(外周面)也被供给的气体覆盖,不与自来水110直接接触。
[0074]在对第1金属电极104与第2金属电极102之间施加电压的期间,开口部125的周边连续地位于气泡106内。S卩,开口部125的周边被气泡106内的气体连续地覆盖。但是,在气体的供给量(流量)较少的情况下,即使将气体连续地供给,也可能有开口部125的周边不位于气泡106内、第1金属电极104与自来水110直接接触的情况。这样的接触的有无能够通过使用高速相机进行拍摄来确认。例如,在供给气泡的期间,能够通过按每0.1ms?0.5ms对第1金属电极104附近进行拍摄来确认。
[0075]进而,也可以一边将气体连续供给1?30秒一边用高灵敏度相机拍摄照片来观察。并且,通过按照下述的式子求出电极覆盖率,能够知道第1金属电极104与液体的接触的频度。第1金属电极的导电体的露出表面是否位于气泡内可以在照片中通过目视来判断。在本公开中,优选的是供给气体以使该电极覆盖率成为90%以上。更优选的是供给气体以使该电极覆盖率成为94%以上。
[0076]电极覆盖率(%)=[(第1金属电极的导电体的露出表面位于气泡内的图像(照片)的数量)/拍摄的图像(照片)的全体数量]X 100
[0077]在达到第1金属电极104被气泡106覆盖而不与自来水110直接接触的状态后,对第1金属电极104与第2金属电极102之间施加电压。具体而言,在将第2金属电极102接地的状态下,对第1金属电极104施加脉冲电压。例如,可以施加峰值电压为4kV、脉冲宽度为1 μ s、频率为30kHz的脉冲电压。
[0078]此外,
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