本發(fā)明涉及一種對液中放電裝置的改進(jìn)，特別涉及一種針對液中放電裝置所具備的一對電極的消耗的對策。

背景技術(shù)：

迄今為止，在水中產(chǎn)生放電來生成殺菌因子的水處理裝置已為人所知。例如專利文獻(xiàn)1中公開了這種水處理裝置。專利文獻(xiàn)1中的水處理裝置對貯存在箱內(nèi)的加濕用水進(jìn)行凈化。即，該水處理裝置在貯存在箱內(nèi)的水中產(chǎn)生放電，利用通過該放電來生成的羥自由基等殺菌因子，對箱內(nèi)的水進(jìn)行殺菌。

專利文獻(xiàn)1：日本公開專利公報特開2011-092920號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

－發(fā)明要解決的技術(shù)問題－

然而，對上述液中放電裝置而言，如果作為一對電極使用鉑，就能夠在不導(dǎo)致電極消耗的情況下良好地產(chǎn)生液中放電，然而鉑的價格昂貴。

于是，可以考慮作為一對電極例如使用價格比鉑低廉的鈦等金屬。但是，該方案存在以下缺點。例如，在進(jìn)行水中放電時，在對一對電極之間施加交變電壓的情況下，通常是將交變電壓的基準(zhǔn)值設(shè)為零并且將該交變電壓的脈沖寬度(占空比)在正電壓側(cè)與負(fù)電壓側(cè)設(shè)為相等的脈沖寬度，然而實際上，有時還存在如下所述的情況，即：交變電壓的基準(zhǔn)值稍微向正電壓側(cè)或負(fù)電壓側(cè)偏移，或者交變電壓的脈沖寬度(占空比)在正電壓側(cè)和負(fù)電壓側(cè)發(fā)生偏差。在這些情況下，存在如下所述的問題，即：在進(jìn)行水中放電時，在一對電極的表面上分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此在一電極側(cè)從該電極材料向水中溶解的金屬離子的溶解量增多，從而若長時間使用電極，則導(dǎo)致電極消耗。

本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的。其目的在于：在液中放電裝置中，即使使用鉑以外的金屬或其它材料作為一對電極的情況下，也抑制電極消耗。

－用以解決技術(shù)問題的技術(shù)方案－

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的液中放電裝置具備：交變型的電源33；布置在貯存槽11的液體中且從上述電源33接收交變電壓的一對電極31、32；以及布置在上述一對電極31、32之間且在上述一對電源31、32之間的電流路徑的中途產(chǎn)生液中放電的放電部36，在上述一對電極31、32的表面部形成有使液中放電能夠在上述放電部36產(chǎn)生且抑制上述一對電極31、32的消耗的包覆體31a、32a、31b、32b、31c、32c。

在本發(fā)明中，在一對電極的表面部形成有包覆體。由此，在產(chǎn)生液中放電時，一對電極的與液體之間的接觸面積減小，因此離子的從上述一對電極向液體中的溶解、電極的剝離等受到抑制，從而這些電極的消耗受到抑制。

本發(fā)明的特征在于，在上述液中放電裝置的基礎(chǔ)上，上述一對電極31、32由鈦形成，上述包覆體31a、32a是由氧化鈦形成的被膜。

特別是，在本發(fā)明中，一對電極由金屬鈦形成，包覆體是由將該鈦氧化來形成的氧化鈦構(gòu)成的被膜。由此，該氧化鈦被膜包覆鈦電極的表面，在產(chǎn)生液中放電時，一對電極的、與液體之間的接觸面積因氧化鈦被膜的存在而減小，因此限制鈦離子的從上述的一對鈦電極向液體中的溶解，從而鈦電極的消耗受到抑制。

本發(fā)明的特征在于，在上述液中放電裝置的基礎(chǔ)上，上述包覆體31b、32b由覆蓋上述一對電極31、32的表面的導(dǎo)電性樹脂形成。

在本發(fā)明中，包覆體由導(dǎo)電性樹脂形成，該導(dǎo)電性樹脂由覆蓋一對電極的表面的例如導(dǎo)電性聚合物構(gòu)成。由此，在產(chǎn)生液中放電時，一對電極的與液體之間的接觸面積因該導(dǎo)電性樹脂包覆體的存在而減小，因此離子的從一對電極向液體中的溶解等受到限制，從而上述一對電極的消耗受到抑制。

本發(fā)明的特征在于，在上述液中放電裝置的基礎(chǔ)上，上述一對電極31、32由碳纖維形成，上述包覆體31c、32c由浸滲到上述一對電極31、32的表面部的導(dǎo)電性樹脂形成。

在本發(fā)明中，包覆體由浸滲到一對碳纖維電極的表面部的導(dǎo)電性樹脂形成。由此，在產(chǎn)生液中放電時，因浸滲到碳纖維電極的表面部的導(dǎo)電性樹脂的存在，一對碳纖維電極與液體之間的接觸面積減小，因此，上述一對碳纖維電極的由熱導(dǎo)致的剝離等受到抑制，上述一對碳纖維電極的消耗受到抑制。

本發(fā)明的特征在于，在上述液中放電裝置的基礎(chǔ)上，上述放電部36具備具有通孔35的絕緣性的隔板15，在上述隔板15的通孔35產(chǎn)生液中放電，從而對上述貯存槽11內(nèi)的液體進(jìn)行殺菌。

在本發(fā)明中，在放電部的隔板的通孔產(chǎn)生液中放電，因此在貯存槽內(nèi)的液體中生成殺菌因子，從而對貯存槽內(nèi)的液體進(jìn)行殺菌。

－發(fā)明的效果－

如上述說明，根據(jù)本發(fā)明的液中放電裝置，能夠既確保放電部的良好的液中放電又能夠通過在其電極表面上形成的包覆體來抑制上述一對電極的消耗。

附圖說明

圖1是示出實施方式所涉及的貯水箱和水循環(huán)回路的管道系統(tǒng)圖。

圖2是示出實施方式所涉及的水處理部的圖。

圖3是示意地示出實施方式所涉及的水處理部的圖。

圖4是示出實施方式所涉及的放電單元的簡要剖視圖。

圖5是示出實施方式所涉及的電壓波形的圖。

圖6是擴(kuò)大地示出實施方式所涉及的放電單元的一部分的圖。

圖7是一對電極的簡要結(jié)構(gòu)圖。

圖8是一對電極的變形例1的簡要結(jié)構(gòu)圖。

圖9是一對電極的變形例2的簡要結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。需要說明的是，下面的實施方式是本質(zhì)上優(yōu)選的示例，并沒有意圖對本發(fā)明、其應(yīng)用對象或其用途的范圍加以限制。

如圖1所示，本發(fā)明的實施方式所涉及的水處理裝置1a具備水循環(huán)回路1和貯水箱2。

上述貯水箱2中貯存有水(包括熱水，以下相同)。水循環(huán)回路1、第一流路管6以及第二流路管7與貯水箱2相連接。

上述水循環(huán)回路1用于使貯水箱2內(nèi)的水進(jìn)行循環(huán)來攪拌該貯水箱2內(nèi)的水。水管3、兩個開關(guān)閥4、4、兩個泵5、5、以及水處理部10連接在水循環(huán)回路1中。需要說明的是，水處理部10的詳細(xì)結(jié)構(gòu)后述。

上述水管3是水能夠在內(nèi)部流動的管。水管3的一端與貯水箱2的、在圖中左側(cè)的側(cè)面相連接，而另一端與貯水箱2的、在圖中右側(cè)的側(cè)面相連接。上述的兩個泵5、5、兩個開關(guān)閥4、4、以及水處理部10連接在水管3的中途。

上述開關(guān)閥4、4構(gòu)成為能夠?qū)⑺?的流路打開、關(guān)閉的閥。兩個開關(guān)閥4、4中的一個開關(guān)閥4設(shè)置在水處理部10的水流入側(cè)，另一個開關(guān)閥4設(shè)置在水處理部10的水流出側(cè)。兩個泵5、5中的一個泵5設(shè)置在貯水箱2和位于水處理部10的流入側(cè)的開關(guān)閥4之間，另一個泵5設(shè)置在水處理部10和位于該水處理部10的流出側(cè)的開關(guān)閥4之間。如果打開各開關(guān)閥4、4，水就會在水管3內(nèi)部流動，另一方面，如果關(guān)閉各開關(guān)閥4、4，水就會停止在水管3內(nèi)部流動。

－水處理部的結(jié)構(gòu)－

如圖2和圖3所示，水處理部10用于將從水管3的流入部3a流入的水凈化后使水從水管3的流出部3b流出。該水處理部10具備噴霧裝置40、處理槽11、下游槽50、以及多個放電單元30a、30b。水處理部10構(gòu)成為：由噴霧裝置40將已從水處理部10的上游側(cè)的水管3流入的水供向處理槽11，在該處理槽11內(nèi)利用已由放電單元30a、30b生成的殺菌因子對水進(jìn)行凈化，并將凈化后的水供向下游槽50，再使水從下游槽50流向水處理部10的下游側(cè)的水管3。

上述處理槽11是箱體狀水槽，形成為俯視時近似長方形。具體而言，處理槽11由下述部分形成，即：底部12，由俯視時近似長方形的平板形成；長壁部13、13，由橫向長度較長的、近似長方形的平板形成，且從底部12的兩個長邊分別向上方延伸；短壁部14a、14b，由縱向長度較長的、近似長方形的平板形成，且從底部12的兩個短邊分別向上方延伸。處理槽11的長度方向上的另一端側(cè)(也就是說水的流出側(cè))的短壁部14b形成為其高度低于處理槽11的長度方向上的一端側(cè)(也就是說水的流入側(cè))的短壁部14a和長壁部13、13，從而形成流出口部17。該處理槽11構(gòu)成本發(fā)明的貯存槽。

在上述處理槽11的內(nèi)部，沿著該處理槽11的寬度方向隔開規(guī)定間隔布置有多個隔板15。各隔板15由橫向長度較長的近似長方形的平板形成，各隔板15沿著處理槽11的長度方向布置好，從而將該處理槽11的內(nèi)部分隔成多個水道21a～22b。各隔板15由具有電絕緣性的材料形成。此外，在布置于后述的第一流路21和第二流路22中的隔板15、15上形成有開口部16，如圖4所示。在上述處理槽11中，借助各隔板15形成有從圖2中的跟前側(cè)起依序排列的第一水道21a～第四水道22b。需要說明的是，在處理槽11中形成的水道21a～22b的數(shù)量是示例，能夠根據(jù)水處理部10所凈化的水量任意地改變水道21a～22b的數(shù)量。

各水道21a～22b中，第一水道21a和第二水道21b配成一對而形成第一流路21，第三水道22a和第四水道22b配成一對而形成第二流路22。

如圖4所示，上述多個放電單元30a、30b由第一放電單元30a和第二放電單元30b構(gòu)成。在每一對上述水道21a、21b、22a、22b中各設(shè)置有一個放電單元30a、30b。

上述第一放電單元30a用于凈化第一流路21中的水。第一放電單元30a具備：電極對31、32；與上述電極對31、32相連接，用于向上述電極對31、32施加規(guī)定的電壓的高電壓產(chǎn)生部33；以及形成有上述的開口部16的隔板15。在隔板15上設(shè)有放電部件34。第二放電單元30b用于凈化第二流路22中的水。由于第二放電單元30b的具體結(jié)構(gòu)與上述第一放電單元30a相同，因此省略說明。

上述電極對31、32用于在水中產(chǎn)生放電，由火線側(cè)的電極31和零線側(cè)的電極32構(gòu)成。電極31形成為扁平的板狀，并且布置在第一水道21a內(nèi)。電極31與高電壓產(chǎn)生部33相連接。上述電極32形成為扁平的板狀，并且布置在第二水道21b內(nèi)。電極32與高電壓產(chǎn)生部33相連接。并且，電極31和電極32設(shè)置為相互大致平行。這些電極31、32例如由耐腐蝕性高的金屬材料構(gòu)成。

上述高電壓產(chǎn)生部33由向電極對31、32施加規(guī)定的電壓的電源構(gòu)成。在本實施方式中，作為示例，如圖5所示，高電壓產(chǎn)生部33向電極對31、32施加具有正負(fù)交替的交變波形的電壓。高電壓產(chǎn)生部33構(gòu)成本發(fā)明的交變型的電源。該交變波形(方波)的占空比(Duty)被調(diào)節(jié)為正極側(cè)與負(fù)極側(cè)的比例相等。需要說明的是，向電極對31、32施加的電壓是示例，只要是交變型的電壓即可，不局限于方波，也可以是正弦波等。

上述放電部件34是板狀絕緣部件。放電部件34例如由陶瓷等電絕緣材料構(gòu)成。需要說明的是，陶瓷為氮化鋁、氮化硅、氧化鋯或氧化鋁。放電部件34布置為塞住形成在將第一水道21a和第二水道21b分隔開的隔板15上的開口部16。在放電部件34的大致中央處形成有微小的通孔即放電孔35。放電孔35被設(shè)計為例如電阻達(dá)到幾兆歐姆。該放電孔35構(gòu)成電極31與電極32之間的電流路徑。如上所述的放電孔35成為使電極對31、32之間的電流路徑的電流密度上升的電流密度集中部。如圖6所示，構(gòu)成如下所述的放電部36，即：當(dāng)高電壓產(chǎn)生部33的電壓施加在一對電源31、32之間時，在放電部件34的放電孔35內(nèi)，電流路徑的電流密度上升，從而水因為焦耳熱而汽化且形成氣泡C，這樣一來，電極31、32和水成為相同電位，氣泡C與水之間的界面成為電極而產(chǎn)生水中放電(火花放電)。在該放電中，由于上述電極31和電極32不會成為放電電極，因此能夠抑制電極31、32因為放電而劣化。

上述噴霧裝置40與水管3相連接，用于將從該水管3的流入部3a流入的水霧狀噴出后供向處理槽11。噴霧裝置40具備噴嘴集管41以及與各水道21a～22b相對應(yīng)的多個噴霧嘴42。

上述噴嘴集管41形成為細(xì)長的管狀，水管3連接在該噴嘴集管41的側(cè)面，該噴嘴集管41用于使來自該水管3的水分流到各噴霧嘴42。

沿著噴嘴集管41的長度方向，隔開規(guī)定的間隔設(shè)置有多個上述噴霧嘴42。噴霧嘴42是與各水道21a～22b對應(yīng)著設(shè)置的。在水管3中流動的水從流入部3a流入噴嘴集管41，以粒狀(液滴)的形態(tài)從噴霧嘴42向著對應(yīng)的水道21a～22b霧狀噴出。此時，從噴霧嘴42霧狀噴出后的水成為粒狀(液滴)，從而空氣存在于各粒水之間(各液滴之間)，電阻上升。這樣一來，從水管3的流入部3a流入的水與在處理槽11中流動的水之間成為電絕緣。需要說明的是，通過利用噴霧嘴42來將水霧狀噴出，在水管3的流入部3a的水與處理槽11的水之間的電阻會達(dá)到幾百兆歐姆以上。

上述下游槽50設(shè)置在上述處理槽11的水流出側(cè)，其是供從該處理槽11流下來而成為水滴狀的水流入的水槽。下游槽50由俯視時近似長方形的箱體形成，該下游槽50是由外壁部51圍出一內(nèi)部空間而形成的。下游槽50的外壁部51的高度與處理槽11的長壁部13和流入側(cè)的短壁部14a的高度相同。水管3的流出部3b與下游槽50相連接。下游槽50與處理槽11之間由處理槽11的流出側(cè)的短壁部14b分隔開。由于該短壁部14b上設(shè)有流出口部17，因此在處理槽11內(nèi)水滿之前，貯存在處理槽11中的水就會決堤般地從流出口部17向著下游槽50的底部如瀑布那樣流下來。此時，在流出口部17與下游槽50的底部或貯存在下游槽50內(nèi)的水的液面之間具有規(guī)定的高度。為此，處理槽11中的水在從流出口部17往下游槽50流下來時會成為水滴。向下游槽50流下來的水成為水滴(粒狀或液滴狀)，從而空氣存在于各粒水之間(液滴之間)，電阻上升。這樣一來，貯存在處理槽11中的水與在下游槽50中流動的水之間成為電絕緣。需要說明的是，處理槽11與下游槽50之間的電阻在幾百兆歐姆以上。之后，在下游槽50中流動的水從水管3的流出部3b流出。

―電極的結(jié)構(gòu)―

圖7示出一電極31周圍的結(jié)構(gòu)。需要說明的是，另一電極32周圍的結(jié)構(gòu)也是相同的，關(guān)于該電極32的結(jié)構(gòu)，在該圖7中加括號予以表示。在圖7中，電極31由金屬構(gòu)成，例如電極31由鈦構(gòu)成。在該鈦電極31的表面部形成有使該鈦電極31的表面氧化而形成的氧化鈦即氧化膜31a。如果將該氧化膜31a形成為厚度比較厚，則鈦電極31的整個表面完全被包覆，從而鈦電極31成為完全的絕緣體，從而在處理槽11的水中未形成電流路徑，不能進(jìn)行水中放電，因此使氧化膜31a的厚度較薄，該厚度為能夠進(jìn)行水中放電的程度的厚度。

－工作情況－

在本實施方式所涉及的水處理裝置1a中，在水管3中流動的水在水處理部10被處理。

在水處理部10開始工作之前，將水循環(huán)回路1的開關(guān)閥4、4打開，貯水箱2的水在水管3中流動。在水管3中流動的水經(jīng)由泵5從流入部3a流入噴嘴集管41內(nèi)，并從噴霧嘴42向著各水道21a～22b被霧狀噴出，水貯存在處理槽11內(nèi)。此時，由于霧狀噴出后的水成為粒狀(液滴)，因此空氣存在于各液滴之間，從而電阻上升。為此，從水管3的流入部3a流入的水與在處理槽11中流動的水之間成為電絕緣。

當(dāng)水處理部10開始工作時，處理槽11內(nèi)成為浸水狀態(tài)。當(dāng)從高電壓產(chǎn)生部33向電極對31、32施加極性的比例相等的方波電壓時，放電部件34的放電孔35的電流路徑的電流密度上升。

一旦放電孔35內(nèi)的電流路徑的電流密度上升，放電孔35內(nèi)的焦耳熱就會變大。其結(jié)果是，在放電部件34中，在放電孔35的內(nèi)部和放電孔35的出入口附近，促進(jìn)了水的汽化，從而形成作為氣體相的氣泡C。如圖6所示，該氣泡C變?yōu)楦采w放電孔35的整個區(qū)域的狀態(tài)。在這樣的狀態(tài)下，氣泡C作為阻止電極31與電極32之間經(jīng)由水而導(dǎo)電的電阻發(fā)揮作用。這樣一來，在電極31、32與水之間幾乎不存在電位差，氣泡C與水之間的界面成為電極。于是，在氣泡C內(nèi)會產(chǎn)生絕緣破壞，從而產(chǎn)生放電(火花放電)。

一旦在氣泡C內(nèi)如上述那樣進(jìn)行放電，在處理槽11內(nèi)的水中就會生成殺菌因子(羥自由基等活性種)。

之后，在處理槽11的各水道21a～22b中流動的水從流出口部17向下游槽50流下來。此時，由于從流出口部17向下游槽50流下來的水成為水滴，因此空氣存在于各粒水之間(液滴之間)，從而電阻上升。這樣一來，貯存在處理槽11中的水與在下游槽50中流動的水之間成為電絕緣。

―實施方式的作用和效果―

如上所述，將一對鈦電極31、32的鈦氧化膜31a、32a形成得較薄，其厚度為能夠在處理槽11內(nèi)進(jìn)行水中放電的程度的厚度。由此，在處理槽11內(nèi)的一對鈦電極31、32與水之間的電阻比形成在放電孔35內(nèi)的氣泡C的電阻還低，因此在放電孔35的氣泡C產(chǎn)生絕緣破壞，從而在放電孔35進(jìn)行水中放電。

此外，高電壓產(chǎn)生部33是交變型電源，因此向電極對31、32施加的電壓的正負(fù)會每隔規(guī)定的時間就相互交替。因此，能夠使放電孔35中不產(chǎn)生輝光放電，而是產(chǎn)生火花放電。即，在向電極對31、32施加直流電的情況下，放電方式會隨著電流增加而從火花放電轉(zhuǎn)移到輝光放電，但是在本實施方式中，向電極對31、32施加的電壓的正負(fù)在放電方式轉(zhuǎn)移到輝光放電之前就會交替，因此能夠使放電孔35內(nèi)不產(chǎn)生輝光放電，而是持續(xù)地產(chǎn)生火花放電。此時，在處于例如高電壓產(chǎn)生部33的基準(zhǔn)電位不是期望的零電位而是向正電位側(cè)或負(fù)電位側(cè)偏移的狀態(tài)這樣的情況、來自交變電源33的電位的脈沖寬度的值在正電位側(cè)與負(fù)電位側(cè)不同這樣的情況下，來自一電極31、32的鈦金屬離子的溶解會增多，但是在鈦電極31、32表面存在氧化膜31a、32a，從而在處理槽11內(nèi)，鈦電極31、32與水的接觸面積減小。由此，限制鈦金屬離子的從鈦電極31、32表面向水中的溶解，因此鈦電極31、32的消耗量較小，從而能夠在較長時間內(nèi)良好地維持鈦電極31、32，能夠較長地推遲鈦電極31、32的更換時期。

除此之外，在進(jìn)行水中放電時的電等效電路中，氧化膜31a、32a作為靜電電容發(fā)揮作用的情況下，該靜電電容與氧化膜31a、32a的表面積成正比，且與氧化膜31a、32a的厚度成反比，因此通過調(diào)整其表面積、厚度，能夠調(diào)節(jié)水中放電的放電電路特性。

<電極和包覆體的變形例1>

圖8中示出一對電極31、32及它們表面的包覆體的變形例1。

在上述實施方式中，由金屬鈦構(gòu)成了電極31、32且由氧化鈦(氧化膜)31a、32a構(gòu)成了包覆體，但是在本變形例中，電極為鈦電極這一點與上述實施方式相同，但是由能夠在放電孔35產(chǎn)生液中放電的導(dǎo)電性樹脂31b、32b構(gòu)成了覆蓋一對鈦電極31、32的表面的包覆體。

由此，在本變形例中，包覆體由能夠在放電孔35產(chǎn)生液中放電的導(dǎo)電性樹脂31b、32b形成，因此能夠良好地確保處理槽11中的水中放電。而且，鈦電極31、32的表面被導(dǎo)電性樹脂31b、32b包覆，因此在處理槽11內(nèi)鈦電極31、32與水的接觸面積減小，從而從鈦電極31、32表面向水中的溶解的鈦金屬離子減少，從而能夠降低鈦電極31、32的消耗。

<電極和包覆體的變形例2>

圖9中示出一對電極31、32及它們表面的包覆體的變形例2。

在本變形例2中，由碳纖維構(gòu)成了一對電極31、32且由如下所述的樹脂31c、32c構(gòu)成了包覆體，其中，所述樹脂31c、32c浸滲到上述一對電極31、32的表面，浸滲的量是能夠在放電孔35產(chǎn)生液中放電的程度的量。

由此，在本變形例中，在處理槽11進(jìn)行水中放電之際，即使存在浸滲到一對碳纖維電極31、32的表面的樹脂31c、32c，也能夠良好地在放電孔35產(chǎn)生液中放電。而且，因浸滲到一對碳纖維電極31、32的表面的樹脂31c、32c，在處理槽11內(nèi)碳纖維電極31、32與水的接觸面積減小，因此能夠限制因在碳纖維電極31、32表面與水之間的氧化還原反應(yīng)而電極31、32表面發(fā)熱導(dǎo)致成為粉狀的炭后從電極31、32表面剝離。由此，降低碳纖維電極31、32消耗，從而能夠較長地推遲碳纖維電極31、32的更換時期。

(其它實施方式)

在以上說明中，水處理部10通過在貯存于處理槽11內(nèi)的水中產(chǎn)生火花放電來生成了殺菌水，但是在本發(fā)明中，產(chǎn)生放電的介質(zhì)并不限于水，其還可以是其它液體。

－產(chǎn)業(yè)實用性－

綜上所述，本發(fā)明對于具有設(shè)置在液體中的電極對的液中放電裝置有用。

－符號說明－

11 處理槽(貯存槽)

15 隔板

31、32 電極

33 高電壓產(chǎn)生部(交變型的電源)

35 放電孔(通孔)

31a、32a 氧化膜(包覆體)

31b、32b 導(dǎo)電性樹脂(包覆體)

31c、32c 樹脂(包覆體)

36 放電部