液状媒質プラズマ放電発生装置
本発明は、液状媒質プラズマ放電発生装置に関し、パワー電極と接地電極との間の間隙に液状媒質を満たし、間隙の中間に１つまたは複数の孔またはスリットが形成された誘電体隔膜部材を配置することにより、伝導電流量を最小化し、少ない電力量でも高電場（電界）を印加させることができる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置を提供することを目的とする。前記目的を達成するための本発明は、本体と、前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極と、前記本体内に備えられ、１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材と、前記本体の内部に充填される液状媒質とを含み、前記本体内において前記隔膜部材を挟んで前記パワー電極に対向する接地電極をさらに含むことができ、この場合、前記隔膜部材は、前記接地電極に接して配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状媒質プラズマ放電発生装置に関し、より詳細には、液状媒質が充填された本体内部の一側に備えられたパワー電極と、前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリットが形成された誘電体隔膜部材とを含むことにより、伝導電流量を最小化し、少ない電力量でも高電場（電界）を印加させることができる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プラズマ発生電極は、微生物殺菌、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）などの有機無機汚染物除去などの廃水および飲用水の水処理、水中音波発生源として用いられる。
【０００３】
図１は、一般的な液状媒質上でのプラズマ発生装置を示す図である。同図に示すように、一般的な液状媒質上でのプラズマ発生装置は、液体（液状媒質）が満たされる装置本体１と、前記装置本体内の一側に備えられる平板状の接地電極２と、前記装置本体内において平板状の接地電極２に対向して配置されるニードルまたはロッド状のパワー電極３と、前記パワー電極３に電力を供給するための高電圧電源装置４とを含む。前記パワー電極３は、絶縁体５によって被覆されている。図１において、点線の円は、コロナ、スパークまたはアーク放電が起こる領域である。
【０００４】
このようなプラズマ発生装置は、大型化が難しく、効率が低下し、永久的な電源装置を製作することが困難である。また、このようなプラズマ発生装置は、電極寿命が短く、当該液体の伝導度が非常に低い場合（超純水水準）にのみ適用できるという限界があった。
【０００５】
図２は、一般的な電極構造における液体上でのプラズマ発生電力量を説明するための図である。一般的な電極構造を有するプラズマ発生装置における液体上でのプラズマ発生電力量について、図２を参照して説明する。
【０００６】
図２において、プラズマ発生電力量を求めるための基本数式は、下記のとおりである。
【０００７】
電場（電界）Ｅは、数式Ｅ＝Ｖ／ｄによって求められる。ここで、Ｖは電圧、ｄは伝導体積の長さである。
【０００８】
電圧Ｖは、数式Ｖ＝Ｉ×Ｒによって求められる。ここで、Ｉは伝導電流、Ｒは電極間抵抗である。伝導電流Ｉは、数式Ｉ＝Ｖ／Ｒによって求められる。
【０００９】
電極間抵抗Ｒは、数式Ｒ＝ｄ／Ａ×Ｓによって求められる。ここで、Ａは伝導体積の断面積、Ｓは液状媒質の電気伝導度である。
【００１０】
プラズマ発生電力量Ｗは、数式Ｗ＝Ｖ×Ｉによって求められる。
【００１１】
液状媒質が超純水で、伝導体積の長さｄが１ｃｍ、伝導体積の断面積Ａが２×２＝４ｃｍ２の場合に、超純水の伝導度が５０×１０−６（Ｓ／ｃｍ）であれば、伝導抵抗Ｒは、数式Ｒ＝ｄ／Ａ×Ｓによって求められるため、伝導抵抗Ｒは１／（５０×１０−６×４）＝５０００（Ω）となる。このとき、超純水中の、プラズマ放電が起こるための電場（電界）Ｅが５ｋＶ／ｃｍであれば、必要な電圧ＶはＶ＝Ｅ×ｄ＝５ｋＶ／ｃｍ×１ｃｍ＝５ｋＶとなる。しかし、超純水を通して伝導電流が発生する場合、このとき流れる伝導電流ＩはＩ＝５０００（Ｖ）／５０００（Ω）＝１（Ａ）で、電力量ＷはＷ＝５０００（Ｖ）×１（Ａ）＝５（ｋＷ）である。
【００１２】
次に、液状媒質が海水で、伝導体積の長さｄが１ｃｍ、伝導体積の断面積Ａが２×２＝４ｃｍ２の場合に、海水の伝導度は５３×１０−３（Ｓ／ｃｍ）であり、伝導抵抗Ｒは、数式Ｒ＝ｄ／Ａ×Ｓによって求められるため、伝導抵抗Ｒは１／（５３×１０−３×４）＝４．７（Ω）である。このとき、海水中の、プラズマ放電が起こるための電場（電界）が５ｋＶ／ｃｍであれば、必要な電圧は５ｋＶとなる。しかし、海水を通して伝導電流が発生し、このとき流れる伝導電流Ｉは、数式Ｉ＝Ｖ／Ｒによって求めると、Ｉ＝５０００（Ｖ）／４．７（Ω）＝１０６４（Ａ）となり、電力量ＷはＷ＝Ｖ×Ｉ＝５０００（Ｖ）×１０６４（Ａ）＝５．３（ＭＷ）で、この電力量は小さい都市全体に供給する総電力量に該当する。このような電源装置は存在せず、パルスを使用しても実現は不可能である。したがって、前記のような電極構造では、海水中でプラズマ放電を起こすことができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであって、本発明は、パワー電極と接地電極との間隙に液状媒質を満たし、間隙の中間に１つまたは複数の孔またはスリットが形成された誘電体隔膜を配置することにより、伝導電流量を最小化し、少ない電力量でも高電場（電界）を印加することができる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様にかかる液状媒質プラズマ放電発生装置は、液状媒質が充填された本体と、前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極と、前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材とを含む。
【００１５】
本発明の液状媒質プラズマ放電発生装置において、隔膜部材は、パワー電極に接して配置されてもよく、あるいはパワー電極から所定距離離隔して配置されてもよい。
【００１６】
本発明の他の態様にかかる液状媒質プラズマ放電発生装置は、液状媒質が充填された本体と、前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極と、前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材と、前記本体内において前記隔膜部材を挟んで前記パワー電極に対向する接地電極とを含み、前記隔膜部材は、前記接地電極に接して配置される。
【００１７】
本発明の液状媒質プラズマ放電発生装置において、隔膜部材は、液状媒質の誘電定数よりも小さい誘電定数を有することが好ましい。
【００１８】
本発明の液状媒質プラズマ放電発生装置において、前記隔膜部材に形成された孔またはスリットでの電場（電界）は、前記隔膜部材の誘電定数が小さいほど大きくなってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる液状媒質プラズマ放電発生装置は、微細管液状媒質プラズマ放電発生装置の製作が簡便であり、電極の腐食が少なく、高価な電極を使用しなくてもよいという効果がある。
【００２０】
また、本発明は、液状媒質の伝導度に関係なく適用可能で、応用分野が無限であり、使用電力量が非常に少なく、既存のメッキ工程などの工程コストを最小化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一般的な液状媒質プラズマ発生装置を示す図である。
【図２】一般的な電極構造における液状媒質プラズマ発生電力量を説明するための図である。
【図３】本発明にかかる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置に対する図であって、（ａ）は、誘電体隔膜部材がパワー電極に接して配置される構成、（ｂ）は、誘電体隔膜部材がパワー電極から所定距離離隔して配置される構成を示す図である。
【図４】本発明にかかる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置の変形例を示す図である。
【図５】本発明の微細管液状媒質プラズマ放電の電極構造における液状媒質上でのプラズマ発生電力量を説明する説明図である。
【図６】本発明における誘電体隔膜部材に１つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、電気ポテンシャルおよびフィールドライン（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｌｉｎｅｓ）を示すグラフである。
【図７】本発明における誘電体隔膜部材に１つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、液状媒質での電場（電界）分布を示すグラフである。
【図８】本発明における誘電体隔膜部材に１つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、誘電体隔膜部材の孔内での電場（電界）分布を示すグラフである。
【図９】本発明における誘電体隔膜部材に２つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、電気ポテンシャルおよびフィールドライン（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｌｉｎｅｓ）を示すグラフである。
【図１０】本発明における誘電体隔膜部材に２つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、液状媒質での電場（電界）分布を示すグラフである。
【図１１】本発明における誘電体隔膜部材に２つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、誘電体隔膜部材の孔内での電場（電界）分布を示すグラフである。
【図１２】テスト用微細管液状媒質放電プラズマ発生装置に対する図であって、テスト用プラズマ発生装置の外形を示す図である。
【図１３】テスト用微細管液状媒質放電プラズマ発生装置に対する図であって、テスト用プラズマ発生装置の内部構成を示す図である。
【図１４】テスト用微細管液状媒質放電プラズマ発生装置に対する図であって、テスト用プラズマ発生装置の断面図である。
【図１５】図１２〜図１４のテスト用プラズマ発生装置による放電メカニズムを説明するための基本構成図である。
【図１６】テスト用プラズマ発生装置による放電メカニズムを示すフローチャートである。
【図１７】イオンの移動速度を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
特定の構造または機能的説明は、単に本発明の概念による実施形態を説明するための目的で例示されたものであり、本発明の概念による実施形態は、多様な形態で実施可能であり、本明細書または出願に説明された実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。
【００２３】
本発明の概念による実施形態は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるため、特定の実施形態は図面に例示し、本明細書または出願に詳細に説明する。しかし、これは、本発明の概念による実施形態を特定の開示形態に限定するものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものと理解されなければならない。
【００２４】
第１および／または第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使用できるが、前記構成要素は前記用語に限定されない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ、例えば、本発明の概念による権利範囲を逸脱しない範囲内で、第１構成要素は第２構成要素と名付けられてもよいし、同様に、第２構成要素は第１構成要素と名付けられてもよい。
【００２５】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるとか「接続されて」いると言及されたときは、前記他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されていてもよいが、中間に他の構成要素が存在してもよいことが理解されなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるとかまたは「直接接続されて」いると言及されたときは、中間に他の構成要素が存在しないことが理解されなければならない。構成要素間の関係を説明するための他の表現、すなわち、「〜間に」と「直に〜間に」または「〜に隣接する」と「〜に直接隣接する」などの表現も同様に解釈されなければならない。
【００２６】
本明細書で使う用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであって、本発明を限定する意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに別に意図しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、説示された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組合せたものが存在することを指定しようとするもので、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組合せたものの存在または付加可能性を予め排除しないことが理解されなければならない。
【００２７】
別に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含めてここで使われるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使われる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されなければならず、本明細書で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されない。
【００２８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明することで本発明を詳細に説明する。各図面に示された同一の参照符号は同一の構成要素を表す。
【００２９】
図３（ａ）は、誘電体隔膜部材３０がパワー電極２０に接して構成される、本発明にかかる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置の一実施形態であり、図３（ｂ）は、誘電体隔膜部材３０がパワー電極２０から所定距離離隔して配置された、本発明にかかる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置の一実施形態である。
【００３０】
本発明にかかる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置は、液状媒質が充填された本体１０と、前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極２０と、前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材３０とを含む。前記パワー電極２０は、電力供給装置（図示せず）から電力を受ける。図３（ａ）に示されるように、前記隔膜部材３０は、前記パワー電極２０に接して配置されてもよく、図３（ｂ）に示されるように、前記隔膜部材３０は、前記パワー電極２０から所定距離離隔して配置されてもよい。
【００３１】
一方、図４は、本発明の液状媒質プラズマ放電発生装置の変形例の構成を示す図である。図４に示すように、本発明の液状媒質プラズマ放電発生装置の変形例として、液状媒質が充填された本体１０と、前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極２０と、前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材３０と、前記本体内において前記隔膜部材を挟んで前記パワー電極に対向する接地電極５０とを含み、前記隔膜部材３０は、前記接地電極５０に接して配置される。つまり、図４に示す本発明のプラズマ放電発生装置の変形例は、前記本体１０内において前記隔膜部材３０を挟んで前記パワー電極２０に対向する接地電極５０をさらに含むが、この場合、前記隔膜部材３０は、前記接地電極５０に接して配置される構成である。
【００３２】
前記実施形態および変形例において、前記誘電体隔膜部材３０の孔またはスリット３１での電場（電界）は、誘電体隔膜部材３０での電場（電界）と同じであり、液状媒質４０の伝導性による伝導電流量は、孔またはスリット３１の断面積に比例し、長さｄ（図５参照）に反比例する。
【００３３】
また、大部分の極性液状媒質の誘電定数は、誘電体隔膜部材３０の誘電定数よりもはるかに高いため、孔またはスリット３１内での電場（電界）を極大化することができる。すなわち、前記誘電体隔膜部材３０の誘電定数は、液状媒質４０の誘電定数よりも小さい。
【００３４】
したがって、伝導電流量を最小化し、少ない電力量でも高電場（電界）を印加することができる。これは、製作が簡便であり、電極２０、５０の腐食が少なく、高価な電極を使用しなくてもよい。また、液状媒質の伝導度に関係なく適用可能で、応用分野が無限であり、使用電力量が非常に少なく、既存のメッキ工程などの工程コストを最小化することができ、永久的な電源装置の製作が簡便である。
【００３５】
図５は、本発明の微細管液状媒質プラズマ放電の電極構造（図３（ｂ））における液状媒質でのプラズマ発生電力量を説明する説明図である。説明に先立ち、プラズマ発生電力量を求めるための基本数式は、下記のとおりである。
【００３６】
電場（電界）Ｅは、数式Ｅ＝Ｖ／ｄによって求められる。ここで、Ｖは電圧、ｄは伝導体積の長さである。
【００３７】
電圧Ｖは、数式Ｖ＝Ｉ×Ｒによって求められる。ここで、Ｉは伝導電流、Ｒは電極間抵抗である。伝導電流Ｉは、数式Ｉ＝Ｖ／Ｒによって求められる。
【００３８】
電極間抵抗Ｒは、数式Ｒ＝ｄ／Ａ×Ｓによって求められる。ここで、Ａは伝導体積の断面積、Ｓは液状媒質の電気伝導度である。
【００３９】
プラズマ発生電力量Ｗは、数式Ｗ＝Ｖ×Ｉによって求められる。
【００４０】
したがって、本発明の微細管液状媒質プラズマ放電の電極構造における液状媒質上でのプラズマ発生電力量は、上記数式を利用して求めることができる。
【００４１】
本発明における液状媒質上でのプラズマ発生電力量を求めるための試験条件は、下記のとおりである。
【００４２】
本発明では、液状媒質が海水で、伝導体積の長さｄが１ｃｍ、誘電体隔膜部材３０の孔３１の面積が０．１×０．１＝０．０１ｃｍ２、海水の伝導度は５３×１０−３（Ｓ／ｃｍ）の場合として試験条件を定めた。
【００４３】
電極間伝導抵抗Ｒは、数式Ｒ＝ｄ／Ａ×Ｓによって求められるため、伝導抵抗Ｒは１／（５３×１０−３×０．０１）＝１８８７（Ω）となる。ここで、海水中の、プラズマ放電が起こるための電場（電界）Ｅが５ｋＶ／ｃｍであれば、必要な電圧ＶはＶ＝Ｅ×ｄ＝５ｋＶ／ｃｍ×１ｃｍ＝５ｋＶとなる。
【００４４】
海水を通して伝導電流が発生し、このとき流れる伝導電流ＩはＩ＝Ｖ／Ｒ＝５０００（Ｖ）／１８８７（Ω）＝２．６５（Ａ）となる。電力量ＷはＷ＝Ｖ×Ｉ＝５０００（Ｖ）×２．６５（Ａ）＝１３．２（ｋＷ）となる。ここで、パルス電圧を使用すると、効率的に放電を維持することができる。
【００４５】
このとき、電解質中のイオンの最高移動速度は制限されているため、狭い流体通路（孔またはスリット）を介してプラズマ放電なしにオームの法則のとおり電流が流れることが困難である。したがって、実際に要求される電力量は１３．２ｋＷよりもはるかに少ない。
【００４６】
図６〜図８は、本発明における誘電体隔膜部材３０に１つの微細管３１が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であり、図９〜図１１は、本発明における誘電体隔膜部材３０に２つの微細管３１が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図である。図６および図９は、電気ポテンシャルおよびフィールドライン（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｌｉｎｅｓ）を示すグラフである。図７および図１０は、液状媒質での電場（電界）分布を示すグラフで、図８および図１１は、誘電体隔膜部材の孔内での電場（電界）分布を示すグラフであって、縦軸は電場（電界）の強度を示し、横軸は、各図面の右側下端に示された微細管での、１→２に沿った線の位置を示す。
【００４７】
一方、図１２〜図１４は、テスト用微細管液状媒質放電プラズマ発生装置に対する図であって、図１２は、テスト用プラズマ発生装置の外形を示す図であり、図１３は、テスト用プラズマ発生装置の内部構成を示す図であり、図１４は、テスト用プラズマ発生装置の断面図である。
【００４８】
図１２〜図１４において、反応器の予想素子特性は、反応器の抵抗が〜１．９２ｋΩで、反応器の静電容量が〜２ｐＦである。要求電源装置は、予想として、出力電圧が〜１０ｋＶ、波形が＋またはバイポーラ（ｂｉ ｐｏｌａｒ）矩形波であり、負荷サイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）が〜５０ｕｓｅｃ、Ｒｅｐｆが〜２ｋＨｚ、電流ピーク（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅａｋ）が〜５．２Ａ、電力範囲（ｐｏｗｅｒ Ｒａｎｇｅ）が〜５．２ｋＷである。参照として、１０ｋＶにおいて、イオンの移動速度は、水素（Ｈ＋）の場合が３６．３ｃｍ／ｓｅｃで、ヒドロキシ（ＯＨ−）の場合が２０．７ｃｍ／ｓｅｃで、ナトリウム（Ｎａ＋）の場合が５．２ｃｍ／ｓｅｃで、塩素（Ｃｌ−）の場合が７．９ｃｍ／ｓｅｃである。
【００４９】
一般的に、水溶液を含む極性溶媒の誘電定数は、固体誘電体に比べて大きい値を有する。例えば、誘電定数は、蒸溜水が８０で、炭酸エチレンが８９．６で、炭酸プロピレンが６４で、アルミニウムやセラミックが１０で、ガラスが５で、アクリルが２．１である。図１５では、誘電体隔膜部材の材質は、アクリルとして誘電定数ε１は２．１であり、液状媒質は、海水として誘電定数ε２は８０以上である。
【００５０】
液状媒質内の誘電体隔膜部材３０の微細管３１での電場（電界）の強度Ｅは、下記式によって算出できる。
【数１】
【００５１】
ここで、Ｅ１は誘電体隔膜部材の微細管での電場（電界）の強度で、Ｅ２は液状媒質での電場（電界）の強度である。ｄ１は誘電体隔膜部材の微細管の長さで、ｄ２は液状媒質の伝導体積の長さである。ε１は誘電体隔膜部材の誘電定数で、ε２は液状媒質の誘電定数である。
【００５２】
上記式から明らかなように、固体誘電体によって取り囲まれた微細管での電場（電界）は、周辺の固体誘電体での電場（電界）の影響を受けて高電場（電界）が適用可能である。したがって、与えられた電圧条件において、固体誘電体の誘電定数が低いほど微細管内により高い電場（電界）を印加することができる。
【００５３】
上記式によれば、固体誘電体の厚さが薄いほど微細管内に高電場（電界）を印加することができるが、固体誘電体の厚さが薄すぎると微細管の電気抵抗が低くなり、プラズマが発生せず、電気電解伝導がなされて電力損失が増加することがある。
【００５４】
海水の伝導度Ｓは５３ｍＳ／ｃｍで、海水の比抵抗Ｒｓは１８．９Ωｃｍである。誘電体隔膜部材の孔での伝導抵抗Ｒｈは９．６ｋΩである。
【００５５】
図１５は、図１２〜図１４のテスト用プラズマ発生装置による放電メカニズムを説明するための基本構成図であり、図１６は、放電メカニズムを示すフローチャートである。図１６において、（ａ）は、誘電体隔膜部材の孔またはスリットで空洞（ｃａｖｉｔｙ）またはバブルが生成されることを示し、（ｂ）は、前記孔またはスリットで放電チャネルが生成されることを示し、（ｃ）は、活性基、紫外線および化学物質が放出されることを示し、（ｄ）は、空洞およびバブルが崩壊され衝撃波が発生することを示す。
【００５６】
また、図１７は、イオンの移動速度を示す表である。
【００５７】
上記のように、誘電体隔膜部材の孔またはスリットでの電場（電界）は、誘電体隔膜部材での電場（電界）と同じであり、液状媒質の伝導性による伝導電流量は、孔またはスリットの断面積に比例し、長さに反比例する。大部分の極性液状媒質の誘電定数は、誘電体隔膜部材の誘電定数よりもはるかに大きいため、孔またはスリット内での電場（電界）を極大化することができる。
【００５８】
したがって、伝導電流量を最小化し、少ない電力量でも高電場（電界）を印加することができる。
【００５９】
以上で説明した本発明は、上述した実施形態および添付した図面によって限定されるものではなく、本発明の思想および範囲を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形および変更が可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって自明である。したがって、そのような修正例または変形例は、本発明の特許請求の範囲に属するというべきである。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
このような微細管液状媒質プラズマ放電の応用分野は、飲用水処理、廃水処理、バラスト水殺菌、農業用水処理、農薬代替、食加工、造景、水貯蔵タンク殺菌、加湿器殺菌、医療機器洗浄水、洗浄用水処理、淡水化設備、養殖場殺菌、水槽殺菌、赤潮／青粉防止などの環境分野と、単位操作、半導体および平板ディスプレイ製造ウェット工程、電気電解メッキ、ケミカル製造などの産業工業分野と、水中衝撃波発生、ソーナー装備（水中音波発生）、水中光源、水中ジェット（Ｊｅｔ）などに適用可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状媒質プラズマ放電発生装置に関し、より詳細には、液状媒質が充填された本体内部の一側に備えられたパワー電極と、前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリットが形成された誘電体隔膜部材とを含むことにより、伝導電流量を最小化し、少ない電力量でも高電場（電界）を印加させることができる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プラズマ発生電極は、微生物殺菌、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）などの有機無機汚染物除去などの廃水および飲用水の水処理、水中音波発生源として用いられる。
【０００３】
図１は、一般的な液状媒質上でのプラズマ発生装置を示す図である。同図に示すように、一般的な液状媒質上でのプラズマ発生装置は、液体（液状媒質）が満たされる装置本体１と、前記装置本体内の一側に備えられる平板状の接地電極２と、前記装置本体内において平板状の接地電極２に対向して配置されるニードルまたはロッド状のパワー電極３と、前記パワー電極３に電力を供給するための高電圧電源装置４とを含む。前記パワー電極３は、絶縁体５によって被覆されている。図１において、点線の円は、コロナ、スパークまたはアーク放電が起こる領域である。
【０００４】
このようなプラズマ発生装置は、大型化が難しく、効率が低下し、永久的な電源装置を製作することが困難である。また、このようなプラズマ発生装置は、電極寿命が短く、当該液体の伝導度が非常に低い場合（超純水水準）にのみ適用できるという限界があった。
【０００５】
図２は、一般的な電極構造における液体上でのプラズマ発生電力量を説明するための図である。一般的な電極構造を有するプラズマ発生装置における液体上でのプラズマ発生電力量について、図２を参照して説明する。
【０００６】
図２において、プラズマ発生電力量を求めるための基本数式は、下記のとおりである。
【０００７】
電場（電界）Ｅは、数式Ｅ＝Ｖ／ｄによって求められる。ここで、Ｖは電圧、ｄは伝導体積の長さである。
【０００８】
電圧Ｖは、数式Ｖ＝Ｉ×Ｒによって求められる。ここで、Ｉは伝導電流、Ｒは電極間抵抗である。伝導電流Ｉは、数式Ｉ＝Ｖ／Ｒによって求められる。
【０００９】
電極間抵抗Ｒは、数式Ｒ＝ｄ／Ａ×Ｓによって求められる。ここで、Ａは伝導体積の断面積、Ｓは液状媒質の電気伝導度である。
【００１０】
プラズマ発生電力量Ｗは、数式Ｗ＝Ｖ×Ｉによって求められる。
【００１１】
液状媒質が超純水で、伝導体積の長さｄが１ｃｍ、伝導体積の断面積Ａが２×２＝４ｃｍ２の場合に、超純水の伝導度が５０×１０−６（Ｓ／ｃｍ）であれば、伝導抵抗Ｒは、数式Ｒ＝ｄ／Ａ×Ｓによって求められるため、伝導抵抗Ｒは１／（５０×１０−６×４）＝５０００（Ω）となる。このとき、超純水中の、プラズマ放電が起こるための電場（電界）Ｅが５ｋＶ／ｃｍであれば、必要な電圧ＶはＶ＝Ｅ×ｄ＝５ｋＶ／ｃｍ×１ｃｍ＝５ｋＶとなる。しかし、超純水を通して伝導電流が発生する場合、このとき流れる伝導電流ＩはＩ＝５０００（Ｖ）／５０００（Ω）＝１（Ａ）で、電力量ＷはＷ＝５０００（Ｖ）×１（Ａ）＝５（ｋＷ）である。
【００１２】
次に、液状媒質が海水で、伝導体積の長さｄが１ｃｍ、伝導体積の断面積Ａが２×２＝４ｃｍ２の場合に、海水の伝導度は５３×１０−３（Ｓ／ｃｍ）であり、伝導抵抗Ｒは、数式Ｒ＝ｄ／Ａ×Ｓによって求められるため、伝導抵抗Ｒは１／（５３×１０−３×４）＝４．７（Ω）である。このとき、海水中の、プラズマ放電が起こるための電場（電界）が５ｋＶ／ｃｍであれば、必要な電圧は５ｋＶとなる。しかし、海水を通して伝導電流が発生し、このとき流れる伝導電流Ｉは、数式Ｉ＝Ｖ／Ｒによって求めると、Ｉ＝５０００（Ｖ）／４．７（Ω）＝１０６４（Ａ）となり、電力量ＷはＷ＝Ｖ×Ｉ＝５０００（Ｖ）×１０６４（Ａ）＝５．３（ＭＷ）で、この電力量は小さい都市全体に供給する総電力量に該当する。このような電源装置は存在せず、パルスを使用しても実現は不可能である。したがって、前記のような電極構造では、海水中でプラズマ放電を起こすことができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであって、本発明は、パワー電極と接地電極との間隙に液状媒質を満たし、間隙の中間に１つまたは複数の孔またはスリットが形成された誘電体隔膜を配置することにより、伝導電流量を最小化し、少ない電力量でも高電場（電界）を印加することができる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様にかかる液状媒質プラズマ放電発生装置は、液状媒質が充填された本体と、前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極と、前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材とを含む。
【００１５】
本発明の液状媒質プラズマ放電発生装置において、隔膜部材は、パワー電極に接して配置されてもよく、あるいはパワー電極から所定距離離隔して配置されてもよい。
【００１６】
本発明の他の態様にかかる液状媒質プラズマ放電発生装置は、液状媒質が充填された本体と、前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極と、前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材と、前記本体内において前記隔膜部材を挟んで前記パワー電極に対向する接地電極とを含み、前記隔膜部材は、前記接地電極に接して配置される。
【００１７】
本発明の液状媒質プラズマ放電発生装置において、隔膜部材は、液状媒質の誘電定数よりも小さい誘電定数を有することが好ましい。
【００１８】
本発明の液状媒質プラズマ放電発生装置において、前記隔膜部材に形成された孔またはスリットでの電場（電界）は、前記隔膜部材の誘電定数が小さいほど大きくなってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる液状媒質プラズマ放電発生装置は、微細管液状媒質プラズマ放電発生装置の製作が簡便であり、電極の腐食が少なく、高価な電極を使用しなくてもよいという効果がある。
【００２０】
また、本発明は、液状媒質の伝導度に関係なく適用可能で、応用分野が無限であり、使用電力量が非常に少なく、既存のメッキ工程などの工程コストを最小化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一般的な液状媒質プラズマ発生装置を示す図である。
【図２】一般的な電極構造における液状媒質プラズマ発生電力量を説明するための図である。
【図３】本発明にかかる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置に対する図であって、（ａ）は、誘電体隔膜部材がパワー電極に接して配置される構成、（ｂ）は、誘電体隔膜部材がパワー電極から所定距離離隔して配置される構成を示す図である。
【図４】本発明にかかる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置の変形例を示す図である。
【図５】本発明の微細管液状媒質プラズマ放電の電極構造における液状媒質上でのプラズマ発生電力量を説明する説明図である。
【図６】本発明における誘電体隔膜部材に１つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、電気ポテンシャルおよびフィールドライン（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｌｉｎｅｓ）を示すグラフである。
【図７】本発明における誘電体隔膜部材に１つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、液状媒質での電場（電界）分布を示すグラフである。
【図８】本発明における誘電体隔膜部材に１つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、誘電体隔膜部材の孔内での電場（電界）分布を示すグラフである。
【図９】本発明における誘電体隔膜部材に２つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、電気ポテンシャルおよびフィールドライン（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｌｉｎｅｓ）を示すグラフである。
【図１０】本発明における誘電体隔膜部材に２つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、液状媒質での電場（電界）分布を示すグラフである。
【図１１】本発明における誘電体隔膜部材に２つの微細管が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であって、誘電体隔膜部材の孔内での電場（電界）分布を示すグラフである。
【図１２】テスト用微細管液状媒質放電プラズマ発生装置に対する図であって、テスト用プラズマ発生装置の外形を示す図である。
【図１３】テスト用微細管液状媒質放電プラズマ発生装置に対する図であって、テスト用プラズマ発生装置の内部構成を示す図である。
【図１４】テスト用微細管液状媒質放電プラズマ発生装置に対する図であって、テスト用プラズマ発生装置の断面図である。
【図１５】図１２〜図１４のテスト用プラズマ発生装置による放電メカニズムを説明するための基本構成図である。
【図１６】テスト用プラズマ発生装置による放電メカニズムを示すフローチャートである。
【図１７】イオンの移動速度を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
特定の構造または機能的説明は、単に本発明の概念による実施形態を説明するための目的で例示されたものであり、本発明の概念による実施形態は、多様な形態で実施可能であり、本明細書または出願に説明された実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。
【００２３】
本発明の概念による実施形態は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるため、特定の実施形態は図面に例示し、本明細書または出願に詳細に説明する。しかし、これは、本発明の概念による実施形態を特定の開示形態に限定するものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものと理解されなければならない。
【００２４】
第１および／または第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使用できるが、前記構成要素は前記用語に限定されない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ、例えば、本発明の概念による権利範囲を逸脱しない範囲内で、第１構成要素は第２構成要素と名付けられてもよいし、同様に、第２構成要素は第１構成要素と名付けられてもよい。
【００２５】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるとか「接続されて」いると言及されたときは、前記他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されていてもよいが、中間に他の構成要素が存在してもよいことが理解されなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるとかまたは「直接接続されて」いると言及されたときは、中間に他の構成要素が存在しないことが理解されなければならない。構成要素間の関係を説明するための他の表現、すなわち、「〜間に」と「直に〜間に」または「〜に隣接する」と「〜に直接隣接する」などの表現も同様に解釈されなければならない。
【００２６】
本明細書で使う用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであって、本発明を限定する意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに別に意図しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、説示された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組合せたものが存在することを指定しようとするもので、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組合せたものの存在または付加可能性を予め排除しないことが理解されなければならない。
【００２７】
別に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含めてここで使われるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使われる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されなければならず、本明細書で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されない。
【００２８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明することで本発明を詳細に説明する。各図面に示された同一の参照符号は同一の構成要素を表す。
【００２９】
図３（ａ）は、誘電体隔膜部材３０がパワー電極２０に接して構成される、本発明にかかる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置の一実施形態であり、図３（ｂ）は、誘電体隔膜部材３０がパワー電極２０から所定距離離隔して配置された、本発明にかかる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置の一実施形態である。
【００３０】
本発明にかかる微細管液状媒質プラズマ放電発生装置は、液状媒質が充填された本体１０と、前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極２０と、前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材３０とを含む。前記パワー電極２０は、電力供給装置（図示せず）から電力を受ける。図３（ａ）に示されるように、前記隔膜部材３０は、前記パワー電極２０に接して配置されてもよく、図３（ｂ）に示されるように、前記隔膜部材３０は、前記パワー電極２０から所定距離離隔して配置されてもよい。
【００３１】
一方、図４は、本発明の液状媒質プラズマ放電発生装置の変形例の構成を示す図である。図４に示すように、本発明の液状媒質プラズマ放電発生装置の変形例として、液状媒質が充填された本体１０と、前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極２０と、前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材３０と、前記本体内において前記隔膜部材を挟んで前記パワー電極に対向する接地電極５０とを含み、前記隔膜部材３０は、前記接地電極５０に接して配置される。つまり、図４に示す本発明のプラズマ放電発生装置の変形例は、前記本体１０内において前記隔膜部材３０を挟んで前記パワー電極２０に対向する接地電極５０をさらに含むが、この場合、前記隔膜部材３０は、前記接地電極５０に接して配置される構成である。
【００３２】
前記実施形態および変形例において、前記誘電体隔膜部材３０の孔またはスリット３１での電場（電界）は、誘電体隔膜部材３０での電場（電界）と同じであり、液状媒質４０の伝導性による伝導電流量は、孔またはスリット３１の断面積に比例し、長さｄ（図５参照）に反比例する。
【００３３】
また、大部分の極性液状媒質の誘電定数は、誘電体隔膜部材３０の誘電定数よりもはるかに高いため、孔またはスリット３１内での電場（電界）を極大化することができる。すなわち、前記誘電体隔膜部材３０の誘電定数は、液状媒質４０の誘電定数よりも小さい。
【００３４】
したがって、伝導電流量を最小化し、少ない電力量でも高電場（電界）を印加することができる。これは、製作が簡便であり、電極２０、５０の腐食が少なく、高価な電極を使用しなくてもよい。また、液状媒質の伝導度に関係なく適用可能で、応用分野が無限であり、使用電力量が非常に少なく、既存のメッキ工程などの工程コストを最小化することができ、永久的な電源装置の製作が簡便である。
【００３５】
図５は、本発明の微細管液状媒質プラズマ放電の電極構造（図３（ｂ））における液状媒質でのプラズマ発生電力量を説明する説明図である。説明に先立ち、プラズマ発生電力量を求めるための基本数式は、下記のとおりである。
【００３６】
電場（電界）Ｅは、数式Ｅ＝Ｖ／ｄによって求められる。ここで、Ｖは電圧、ｄは伝導体積の長さである。
【００３７】
電圧Ｖは、数式Ｖ＝Ｉ×Ｒによって求められる。ここで、Ｉは伝導電流、Ｒは電極間抵抗である。伝導電流Ｉは、数式Ｉ＝Ｖ／Ｒによって求められる。
【００３８】
電極間抵抗Ｒは、数式Ｒ＝ｄ／Ａ×Ｓによって求められる。ここで、Ａは伝導体積の断面積、Ｓは液状媒質の電気伝導度である。
【００３９】
プラズマ発生電力量Ｗは、数式Ｗ＝Ｖ×Ｉによって求められる。
【００４０】
したがって、本発明の微細管液状媒質プラズマ放電の電極構造における液状媒質上でのプラズマ発生電力量は、上記数式を利用して求めることができる。
【００４１】
本発明における液状媒質上でのプラズマ発生電力量を求めるための試験条件は、下記のとおりである。
【００４２】
本発明では、液状媒質が海水で、伝導体積の長さｄが１ｃｍ、誘電体隔膜部材３０の孔３１の面積が０．１×０．１＝０．０１ｃｍ２、海水の伝導度は５３×１０−３（Ｓ／ｃｍ）の場合として試験条件を定めた。
【００４３】
電極間伝導抵抗Ｒは、数式Ｒ＝ｄ／Ａ×Ｓによって求められるため、伝導抵抗Ｒは１／（５３×１０−３×０．０１）＝１８８７（Ω）となる。ここで、海水中の、プラズマ放電が起こるための電場（電界）Ｅが５ｋＶ／ｃｍであれば、必要な電圧ＶはＶ＝Ｅ×ｄ＝５ｋＶ／ｃｍ×１ｃｍ＝５ｋＶとなる。
【００４４】
海水を通して伝導電流が発生し、このとき流れる伝導電流ＩはＩ＝Ｖ／Ｒ＝５０００（Ｖ）／１８８７（Ω）＝２．６５（Ａ）となる。電力量ＷはＷ＝Ｖ×Ｉ＝５０００（Ｖ）×２．６５（Ａ）＝１３．２（ｋＷ）となる。ここで、パルス電圧を使用すると、効率的に放電を維持することができる。
【００４５】
このとき、電解質中のイオンの最高移動速度は制限されているため、狭い流体通路（孔またはスリット）を介してプラズマ放電なしにオームの法則のとおり電流が流れることが困難である。したがって、実際に要求される電力量は１３．２ｋＷよりもはるかに少ない。
【００４６】
図６〜図８は、本発明における誘電体隔膜部材３０に１つの微細管３１が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図であり、図９〜図１１は、本発明における誘電体隔膜部材３０に２つの微細管３１が備えられた液状媒質プラズマ放電電極の物理量をテストした結果を示す図である。図６および図９は、電気ポテンシャルおよびフィールドライン（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｌｉｎｅｓ）を示すグラフである。図７および図１０は、液状媒質での電場（電界）分布を示すグラフで、図８および図１１は、誘電体隔膜部材の孔内での電場（電界）分布を示すグラフであって、縦軸は電場（電界）の強度を示し、横軸は、各図面の右側下端に示された微細管での、１→２に沿った線の位置を示す。
【００４７】
一方、図１２〜図１４は、テスト用微細管液状媒質放電プラズマ発生装置に対する図であって、図１２は、テスト用プラズマ発生装置の外形を示す図であり、図１３は、テスト用プラズマ発生装置の内部構成を示す図であり、図１４は、テスト用プラズマ発生装置の断面図である。
【００４８】
図１２〜図１４において、反応器の予想素子特性は、反応器の抵抗が〜１．９２ｋΩで、反応器の静電容量が〜２ｐＦである。要求電源装置は、予想として、出力電圧が〜１０ｋＶ、波形が＋またはバイポーラ（ｂｉ ｐｏｌａｒ）矩形波であり、負荷サイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）が〜５０ｕｓｅｃ、Ｒｅｐｆが〜２ｋＨｚ、電流ピーク（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅａｋ）が〜５．２Ａ、電力範囲（ｐｏｗｅｒ Ｒａｎｇｅ）が〜５．２ｋＷである。参照として、１０ｋＶにおいて、イオンの移動速度は、水素（Ｈ＋）の場合が３６．３ｃｍ／ｓｅｃで、ヒドロキシ（ＯＨ−）の場合が２０．７ｃｍ／ｓｅｃで、ナトリウム（Ｎａ＋）の場合が５．２ｃｍ／ｓｅｃで、塩素（Ｃｌ−）の場合が７．９ｃｍ／ｓｅｃである。
【００４９】
一般的に、水溶液を含む極性溶媒の誘電定数は、固体誘電体に比べて大きい値を有する。例えば、誘電定数は、蒸溜水が８０で、炭酸エチレンが８９．６で、炭酸プロピレンが６４で、アルミニウムやセラミックが１０で、ガラスが５で、アクリルが２．１である。図１５では、誘電体隔膜部材の材質は、アクリルとして誘電定数ε１は２．１であり、液状媒質は、海水として誘電定数ε２は８０以上である。
【００５０】
液状媒質内の誘電体隔膜部材３０の微細管３１での電場（電界）の強度Ｅは、下記式によって算出できる。
【数１】
【００５１】
ここで、Ｅ１は誘電体隔膜部材の微細管での電場（電界）の強度で、Ｅ２は液状媒質での電場（電界）の強度である。ｄ１は誘電体隔膜部材の微細管の長さで、ｄ２は液状媒質の伝導体積の長さである。ε１は誘電体隔膜部材の誘電定数で、ε２は液状媒質の誘電定数である。
【００５２】
上記式から明らかなように、固体誘電体によって取り囲まれた微細管での電場（電界）は、周辺の固体誘電体での電場（電界）の影響を受けて高電場（電界）が適用可能である。したがって、与えられた電圧条件において、固体誘電体の誘電定数が低いほど微細管内により高い電場（電界）を印加することができる。
【００５３】
上記式によれば、固体誘電体の厚さが薄いほど微細管内に高電場（電界）を印加することができるが、固体誘電体の厚さが薄すぎると微細管の電気抵抗が低くなり、プラズマが発生せず、電気電解伝導がなされて電力損失が増加することがある。
【００５４】
海水の伝導度Ｓは５３ｍＳ／ｃｍで、海水の比抵抗Ｒｓは１８．９Ωｃｍである。誘電体隔膜部材の孔での伝導抵抗Ｒｈは９．６ｋΩである。
【００５５】
図１５は、図１２〜図１４のテスト用プラズマ発生装置による放電メカニズムを説明するための基本構成図であり、図１６は、放電メカニズムを示すフローチャートである。図１６において、（ａ）は、誘電体隔膜部材の孔またはスリットで空洞（ｃａｖｉｔｙ）またはバブルが生成されることを示し、（ｂ）は、前記孔またはスリットで放電チャネルが生成されることを示し、（ｃ）は、活性基、紫外線および化学物質が放出されることを示し、（ｄ）は、空洞およびバブルが崩壊され衝撃波が発生することを示す。
【００５６】
また、図１７は、イオンの移動速度を示す表である。
【００５７】
上記のように、誘電体隔膜部材の孔またはスリットでの電場（電界）は、誘電体隔膜部材での電場（電界）と同じであり、液状媒質の伝導性による伝導電流量は、孔またはスリットの断面積に比例し、長さに反比例する。大部分の極性液状媒質の誘電定数は、誘電体隔膜部材の誘電定数よりもはるかに大きいため、孔またはスリット内での電場（電界）を極大化することができる。
【００５８】
したがって、伝導電流量を最小化し、少ない電力量でも高電場（電界）を印加することができる。
【００５９】
以上で説明した本発明は、上述した実施形態および添付した図面によって限定されるものではなく、本発明の思想および範囲を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形および変更が可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって自明である。したがって、そのような修正例または変形例は、本発明の特許請求の範囲に属するというべきである。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
このような微細管液状媒質プラズマ放電の応用分野は、飲用水処理、廃水処理、バラスト水殺菌、農業用水処理、農薬代替、食加工、造景、水貯蔵タンク殺菌、加湿器殺菌、医療機器洗浄水、洗浄用水処理、淡水化設備、養殖場殺菌、水槽殺菌、赤潮／青粉防止などの環境分野と、単位操作、半導体および平板ディスプレイ製造ウェット工程、電気電解メッキ、ケミカル製造などの産業工業分野と、水中衝撃波発生、ソーナー装備（水中音波発生）、水中光源、水中ジェット（Ｊｅｔ）などに適用可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状媒質が充填された本体と、
前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極と、
前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材とを含むことを特徴とする液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項２】
前記隔膜部材は、前記パワー電極に接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項３】
前記隔膜部材は、前記パワー電極から所定距離離隔して配置されることを特徴とする請求項１に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項４】
前記隔膜部材は、前記液状媒質の誘電定数よりも小さい誘電定数を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項５】
前記隔膜部材に形成された孔またはスリットでの電場（電界）は、前記隔膜部材の誘電定数が小さいほど大きくなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項６】
前記本体内において前記隔膜部材を挟んで前記パワー電極に対向する接地電極をさらに含み、
前記隔膜部材は、前記接地電極に接して配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項７】
前記隔膜部材は、前記液状媒質の誘電定数よりも小さい誘電定数を有することを特徴とする請求項６に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項８】
前記隔膜部材に形成された孔またはスリットでの電場（電界）は、前記隔膜部材の誘電定数が小さいほど大きくなることを特徴とする請求項６に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項１】
液状媒質が充填された本体と、
前記本体内部の一側に備えられ、電力を受けるパワー電極と、
前記本体内に備えられ、少なくとも１つ以上の孔またはスリット（ｓｌｉｔ）が形成される誘電体からなる隔膜部材とを含むことを特徴とする液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項２】
前記隔膜部材は、前記パワー電極に接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項３】
前記隔膜部材は、前記パワー電極から所定距離離隔して配置されることを特徴とする請求項１に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項４】
前記隔膜部材は、前記液状媒質の誘電定数よりも小さい誘電定数を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項５】
前記隔膜部材に形成された孔またはスリットでの電場（電界）は、前記隔膜部材の誘電定数が小さいほど大きくなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項６】
前記本体内において前記隔膜部材を挟んで前記パワー電極に対向する接地電極をさらに含み、
前記隔膜部材は、前記接地電極に接して配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項７】
前記隔膜部材は、前記液状媒質の誘電定数よりも小さい誘電定数を有することを特徴とする請求項６に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【請求項８】
前記隔膜部材に形成された孔またはスリットでの電場（電界）は、前記隔膜部材の誘電定数が小さいほど大きくなることを特徴とする請求項６に記載の液状媒質プラズマ放電発生装置。
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【公表番号】特表２０１３−５０４１５７（Ｐ２０１３−５０４１５７Ａ）
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２７８０９（Ｐ２０１２−５２７８０９）
【出願日】平成２２年７月２１日（２０１０．７．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００４７８９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２７９７３
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５０９２４２８６４）コリア・ベーシック・サイエンス・インスティテュート (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２１日（２０１０．７．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００４７８９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２７９７３
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５０９２４２８６４）コリア・ベーシック・サイエンス・インスティテュート (2)
【Ｆターム（参考）】
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