物質合成方法及び物質合成装置
【課題】どのような液体、例えば、水を用いても、所望の物質を合成することのできる物質合成方法及び物質合成装置を提供することである
【解決手段】液体中に気体を溶解させて気体溶存液Ｗｇｄを生成する気体溶存液生成ステップ（１０）と、前記気体溶存液Ｗｇｄ中に前記気体の微細バブルを発生させて前記気体溶存液Ｗｇｄをバブル含有液Ｗｂにするバブル含有液化ステップ（４０）と、前記バブル含有液Ｗｂに高エネルギーを供給して該バブル含有液Ｗｂ中でプラズマを発生させるプラズマ発生ステップ（２０）とを有し、前記バブル含有液Ｗｂ中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する構成となる。
【解決手段】液体中に気体を溶解させて気体溶存液Ｗｇｄを生成する気体溶存液生成ステップ（１０）と、前記気体溶存液Ｗｇｄ中に前記気体の微細バブルを発生させて前記気体溶存液Ｗｇｄをバブル含有液Ｗｂにするバブル含有液化ステップ（４０）と、前記バブル含有液Ｗｂに高エネルギーを供給して該バブル含有液Ｗｂ中でプラズマを発生させるプラズマ発生ステップ（２０）とを有し、前記バブル含有液Ｗｂ中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する構成となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に高いエネルギーを供給することにより当該液体中でプラズマを発生させてその液体に含まれる成分を原料とした物質を合成する物質合成方法及び物質合成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液中でプラズマ（液中プラズマ）を発生させて液体を構成する元素に基づいた物質を合成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この物質合成方法では、炭素元素を含む液体、例えば、メタノール（CH3OH）を主成分とする液体にマイクロ波による高エネルギーを供給してその液中に蒸発気泡を発生させ、マイクロ波が更にその気泡に照射されてプラズマが発生する。そして、そのプラズマのエネルギーによって気泡中に含まれる炭素成分を原料とした物質、例えば、炭素の単結晶であるダイヤモンド等が合成される。
【０００３】
このような物質合成方法によれば、比較的低温に維持された液体中にてプラズマを発生させるので、その液体を保持できる程度の簡易な容器であれば、その容器内にプラズマを閉じ込めることができ、気相プラズマのようなプラズマを閉じ込めるための困難さを改善することができる。また、プラズマの発生する反応場への原料（バブル中に含まれる気体成分）の供給密度を高くすることができ、それによって、反応速度が速くなり、粒径、形状が比較的均一な物質粒子を合成し易いものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５０２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来の物質合成方法では、例えば、合成されるダイヤモンドの原料となる成分である炭素（Ｃ）を含む液体であるメタノール等、合成される物質の原料となる成分を含む液体を用いなければならず、合成できる物質の種類が限定的であるとともに、扱い難い、あるいは、扱いに危険が伴う液体（例えば、メタノールは、引火性の高い液体である）を用いなければならない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、どのような液体、例えば、水を用いても、所望の物質を合成することのできる物質合成方法及び物質合成装置を提供するものである。なお、本発明における「合成」とは、単に２種類以上の元素から化合物をつくることだけでなく、一または複数の元素から新たな物質をつくることをいう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る物質合成方法は、液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成ステップと、前記気体溶存液中に前記気体の微細バブルを発生させて前記気体溶存液をバブル含有液にするバブル含有液化ステップと、前記バブル含有液に高エネルギーを供給して該バブル含有液中でプラズマを発生させるプラズマ発生ステップとを有し、前記バブル含有液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する構成となる。
【０００８】
このような構成により、生成される気体溶存液中に溶解した気体の成分を原料とした物質が合成されるようになるので、前記気体溶存液を生成する際に前記液体に溶解させるべき気体を選択することにより、所望の物質を合成することができる。
【０００９】
より効率的に物質を合成することができるという観点から、前記気体溶存液は、気体が過飽和状態あるいはそれに近い状態で液体に溶解しているものであることが好ましい。
【００１０】
前記液体として、物質の合成に寄与する成分を含む液体（例えば、炭素を成分として含むアルコールや油等）を用いれば、バブル含有液に高エネルギーを供給した際に、その液体の成分の気泡が生成し得る。この場合、バブル含有液中には気体溶存液に溶解している気体の微細バブルとともに当該液体（バブル含有液）から発生した気泡が含まれることになるので、そのバブル含有液中で発生するプラズマによって前記気体の成分とともに前記液体の成分を原料とした物質を合成し得る。
【００１１】
本発明に係る物質合成方法において、前記バブル含有液化ステップ及び前記プラズマ発生ステップは、前記気体溶存液に高エネルギーを供給するプラズマ発生装置内でなされる構成とすることができる。
【００１２】
このような構成により、プラズマ発生装置内において、気体溶存液が、供給される高エネルギーによって微細バブルの発生したバブル含有液となり（バブル含有液化ステップ）、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有象液中にプラズマが発生する（プラズマ発生ステップ）。
【００１３】
また、本発明に係る物質合成方法において、前記バブル含有液化ステップは、前記プラズマ発生ステップのなされるプラズマ発生装置外でなされ、前記バブル含有液化ステップにて得られた前記バブル含有液が前記プラズマ発生装置に供給される構成とすることができる。
【００１４】
このような構成により、微細バブルを含有するバブル含有液を予めつくって、そのバブル含有液をプラズマ発生装置に供給するので、プラズマ発生装置内でのプラズマ発生ステップによってより確実に微細バブルの気体の成分を原料とした物質を合成することができるようになる。
【００１５】
また、本発明に係る物質合成方法において、前記プラズマ発生ステップがなされる前に、前記バブル含有液中に固体物質が配された状態を形成するステップを有し、前記バブル含有液中で発生するプラズマによって前記気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質を合成する構成とすることができる。
【００１６】
このような構成により、固体物質の配されたバブル含有液中でプラズマが発生され、そのプラズマの高エネルギーによって微細バブルの気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質が合成できるようになるので、より多彩な物質を合成できるようになる。
【００１７】
前記固体物質として、前記物資を合成する際の核となり得る微小固体物質を用いることができ、また、前記固体物質は、前記プラズマ発生ステップで前記プラズマを発生させるための電極を形成する金属物質とすることもできる。
【００１８】
更に、本発明に係る物質合成方法において、前記気体溶存液を冷却して固化させて気体溶存固体を生成するステップを有し、該気体溶存固体を前記バブル含有液化ステップ及び前記プラズマ発生ステップがなされる前記プラズマ発生装置内に供給する構成とすることができる。
【００１９】
このような構成により、気体溶存液を冷却して得られる気体溶存固体が、プラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって液化して気体溶存液になり、その気体溶存液が、更に供給される高エネルギーによって微細バブルの発生したバブル含有液となり（バブル含有液化ステップ）、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有液中にプラズマが発生する（プラズマ発生ステップ）。冷却して得られる気体溶存固体が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。その結果、高温化での処理にともなう危険性を回避することができる。
【００２０】
また、本発明に係る物質合成方法において、前記バブル含有液化ステップにて得られたバブル含有の液を冷却して固化させてバブル含有固体を生成するステップを有し、該バブル含有固体を前記プラズマ発生ステップがなされるプラズマ発生装置内に供給する構成とすることができる。
【００２１】
このような構成により、微細バブル含有するバブル含有液を冷却して得られるバブル含有固体の供給されるプラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって当該バブル含有固体中に分散分布する微細バブルでプラズマが発生して、そのバブル含有固体が液化されつつ微細バブルの気体の成分を原料とした物質が合成され得る。冷却して得られる微細バブル含有のバブル含有固体が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。また、バブル含有固体中に動き難い状態で比較的密度高く存在し得る微細バブルでプラズマが発生し得るので、より効率的に物質を合成することが可能になる。
【００２２】
更に、本発明に係る物質合成方法において、前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水である構成とすることができる。
【００２３】
このような構成により、取り扱いの容易である水を用いて、それに溶解させた気体の成分を原料とする物質を合成することができる。
【００２４】
また、本発明に係る物質合成方法において、前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水であり、前記気体溶存固体は、前記気体を含む氷であり、該氷を前記プラズマ発生装置内に供給する構成とすることができる。
【００２５】
このような構成により、気体溶存液を冷却して得られる氷が、プラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって液化して気体溶存液（水）になり、その気体溶存液（水）が、更に供給される高エネルギーによって微細バブルの発生したバブル含有液となり（バブル含有液化ステップ）、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有液中にプラズマが発生する（プラズマ発生ステップ）。気体溶存液を冷却して得られる氷が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。
【００２６】
更に、本発明に係る物質合成方法において、前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水であり、前記バブル含有固体は、前記微細バブルを含有する氷であり、該氷を前記プラズマ発生装置内に供給する構成とすることができる。
【００２７】
このような構成により、微細バブル含有するバブル含有液を冷却して得られる氷がプラズマ発生装置に供給され、そのプラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによってその氷中に分散分布する微細バブルでプラズマが発生して、その氷が液化されつつ微細バブルの気体の成分を原料とした物質が合成され得る。冷却して得られる微細バブル含有の氷が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理がなされる。また、氷中に動き難い状態で比較的密度高く存在し得る微細バブルでプラズマが発生し得るので、より効率的に物質を合成することが可能になる。
【００２８】
本発明に係る物質合成装置は、液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成機構と、処理対象液として供給される前記気体溶存液に高エネルギーを供給して前記気体の微細バブルを発生させた処理対象液中でプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを有し、前記処理対象液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する構成となる。
【００２９】
このような構成により、気体溶存液生成機構によって生成される気体溶存液をプラズマ発生装置に供給すると、そのプラズマ発生装置において前記気体溶存液に溶解した気体の成分を原料とした物質が合成されるようになるので、前記気体溶存液発生機構において前記気体溶存液を生成する際に前記液体に溶解させるべき気体を選択することにより、所望の物質を合成することができるようになる。
【００３０】
また、本発明に係る物質合成装置は、液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成機構と、前記気体溶存液中に前記気体の微細バブルを発生させて前記気体溶存液をバブル含有液にするバブル含有液化機構と、処理対象液として供給される前記バブル含有液に高エネルギーを供給して該被処理液中でプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを有し、前記処理対象液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する構成となる。
【００３１】
このような構成により、気体溶存液生成機構によって生成される気体溶存液をバブル含有液化機構が微細バブル含有のバブル含有液にして、そのバブル含有液を処理対象液としてプラズマ発生装置に供給すると、そのプラズマ発生装置において前記処理対象液（バブル含有液）中の微細バブルの気体の成分を原料とした物質が合成されるようになるので、前記気体溶存液発生機構において前記気体溶存液を生成する際に前記液体に溶解させるべき気体を選択することにより、所望の物質を合成することができるようになる。
【００３２】
本発明に係る物質合成装置において、前記処理対象液中でプラズマを発生させた後の処理済み液を前記プラズマ発生装置から液槽に回収する回収機構を有する構成とすることができる。
【００３３】
このような構成により、合成された物質を含み得る処理済み液を処理済み液槽内に回収することができる。
【００３４】
また、本発明に係る物質合成装置において、前記処理済み液槽に回収された前記処理済み液を、前記気体を溶解させるべき液体として前記気体溶存液生成機構に戻す循環機構を有する構成とすることができる。
【００３５】
このような構成により、合成された物質を含む処理対象液を用いて更に物質を合成する処理が繰り返しなされ得るようになるので、より多く量の物質を合成することができるようになる。
【００３６】
更に、本発明に係る物質合成装置において、前記プラズマ発生装置は、高電界を発生する電界発生部を有し、前記気体溶存液生成機構または前記バブル含有液化機構からの前記処理対象液を前記処理済み液槽に前記電界部を通して導く送通管を有する構成とすることができる。
【００３７】
このような構成により、前記気体溶存液生成機構からの処理対象液としての気体溶存液または前記バブル含有液化機構からの処理対象液としてのバブル含有液が、送通管を通って処理済み液槽に移動する過程で、プラズマ発生装置における高電界部から発生する高電界を受けるようになるので、その送通管を移動する処理対象液（気体溶存液またはバブル含有液）中でプラズマが発生し、そのプラズマによって合成される物質を含む処理済み液がそのまま処理済み液槽に回収されるようになる。
【００３８】
また、本発明に係る物質合成装置において、前記処理対象液が供給されるプラズマ発生装置内に、固体物質が設けられ、前記プラズマによって前記気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質を合成する構成とすることができる。
【００３９】
このような構成により、プラズマ発生装置内において固体物質の配された処理対象液中でプラズマが発生され、そのプラズマの高エネルギーによって微細バブルの気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質が合成できるようになるので、より多彩な物質を合成できるようになる。
【００４０】
更に、本発明に係る物質合成装置において、前記気体溶存液生成機構にて生成される前記気体溶存液を冷却して固化させて気体溶存固体を生成する冷却機構を有し、前記気体溶存固体を前記プラズマ発生装置に供給する構成とすることができる。
【００４１】
このような構成により、冷却機構によって気体溶存液を冷却して得られる気体溶存固体が、プラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって液化して気体溶存液になり、その気体溶存液が、更に供給される高エネルギーによって微細バブルの発生したバブル含有液となり、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有液中にプラズマが発生する。冷却して得られる気体溶存固体が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。
【００４２】
また、本発明に係る物質合成装置において、前記バブル含有液化機構にて得られる前記微細バブル含有液を冷却して固化させてバブル含有固体を生成する冷却機構を有し、前記バブル含有固体を前記プラズマ発生装置に供給する構成とすることができる。
【００４３】
このような構成により、冷却機構によって微細バブル含有のバブル含有液を冷却して得られるバブル含有固体の供給されるプラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって当該バブル含有固体中に分散分布する微細バブルでプラズマが発生して、そのバブル含有固体が液化されつつ微細バブルの気体の成分を原料とした物質が合成され得る。冷却して得られる微細バブル含有のバブル含有固体が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。また、バブル含有固体中に動き難い状態で比較的密度高く存在し得る微細バブルでプラズマが発生し得るので、より効率的に物質を合成することが可能になる。
【００４４】
また、本発明に係る物質合成装置において、前記気体溶存液生成機構は、水に前記気体を溶解させて前記気体溶存液を生成する構成とすることができる。
【００４５】
このような構成により、取り扱いの容易である水を用いて、気体溶存液生成機構によりその水に溶解させた気体の成分を原料とする物質を合成することができる。
【００４６】
更に、本発明に係る物質合成装置において、前記気体溶存液生成機構は、水に前記気体を溶解させて前記気体溶存液を生成し、前記冷却機構は、前記気体溶存液を冷却して前記気体溶存液固体としての氷を生成する構成とすることができる。
【００４７】
このような構成により、冷却機構によって気体溶存液を冷却して得られる氷が、プラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって液化して気体溶存液（水）になり、その気体溶存液（水）が、更に供給される高エネルギーによって微細バブルの発生したバブル含有液となり、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有液中にプラズマが発生する。気体溶存液を冷却して得られる氷が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。
【００４８】
また、本発明に係る物質合成装置において、前記気体溶存液生成機構は、水に前記気体を溶解させて前記気体溶存液を生成し、前記冷却機構は、前記バブル含有液を冷却して前記微細バブルを含有した氷を生成する構成とすることができる。
【００４９】
このような構成により、冷却機構によって微細バブル含有のバブル含有液を冷却して得られる氷がプラズマ発生装置に供給され、そのプラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによってその氷中に分散分布する微細バブルでプラズマが発生して、その氷が液化されつつ微細バブルの気体の成分を原料とした物質が合成され得る。冷却して得られる微細バブル含有の氷が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理がなされる。また、氷中に動き難い状態で比較的密度高く存在し得る微細バブルでプラズマが発生し得るので、より効率的に物質を合成することが可能になる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明に係る物質合成方法及び物質合成装置によれば、前記気体溶存液を生成する際に前記液体に溶解させるべき気体を選択することにより、所望の物質を合成することができるようになるので、どのような液体、例えば、水を用いても、所望の物質を合成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００５３】
本発明の第１の実施の形態に係る物質合成装置は、図１に示すように構成される。
【００５４】
図１において、この物質合成装置は、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０及び処理済み液槽３０を有している。気体溶存液生成装置１０は、液体、例えば、水Ｗを貯留する貯液槽１１と加圧槽１６とが送通管１２によって連結され、この送通管１２にポンプ１５が設けられた構造となっている。そして、貯液槽１１からの水Ｗが通る送通管１２の貯液槽１１とポンプ１５との間に、ガス供給器１３からの気体が開閉弁１４を介して供給されている。ガス供給器１３は、この物質合成装置において合成すべき物質の原料を成分として含む気体、例えば、炭素を合成する場合、その炭素の原料となる炭素を成分として含む気体、例えば、二酸化炭素ＣＯ2を供給する（以下、ガス供給器１３が二酸化炭素ＣＯ2を供給するものとする）。
【００５５】
ポンプ１５によって貯液槽１１から加圧槽１６に向けて送通管１２内を圧送される水Ｗにガス供給器１３から供給される二酸化炭素ＣＯ2が混ざり、その二酸化炭素ＣＯ2が混在した気体含有液Ｗｇが加圧槽１６に一時的に貯められる。加圧槽１６では、貯留される気体含有液Ｗｇが加圧され、その気体含有液Ｗｇに含まれる二酸化炭素ＣＯ2が溶解して、液中の溶存ガス濃度が上昇し、過飽和あるいはそれに近い状態となった気体溶存液Ｗｇｄが生成される。なお、加圧槽１６内の圧力は、圧力調整器１７によって調整することができる。
【００５６】
プラズマ発生装置２０は、液中プラズマを発生させることのできる公知の構造を有しており、高エネルギーの供給源となるマイクロ波発振器２１と、処理対象液中でプラズマを発生させる場所となる反応槽２２とを有している。前述した気体溶存液生成機構１０の加圧槽１６にて生成される気体溶存液Ｗｇｄが処理対象液として送通管１８を通してプラズマ発生装置２０の反応槽２２に供給される。マイクロ波発振器２１から出力されるマイクロ波は、導波管２１ａを通して反応槽２２内の処理対象液（気体溶存液Ｗｇｄ）に集中的に照射されるようになっている。プラズマ発生装置２０の反応槽２２には、処理済み液槽３０に延びる送通管２３が結合されている。反応槽２２において処理対象液（気体溶存液Ｗｇｄ）中でプラズマの発生した後の処理済み液Ｗｐが送通管２３を通って処理済み液槽３０に回収されるようになっている（回収機構）。
【００５７】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、気体溶存液生成機構１０にて生成される二酸化炭素ＣＯ2の溶解した水である気体溶存液Ｗｇｄに対してマイクロ波発振器２１からのマイクロ波が集中的に照射される。この集中的なマイクロ波の照射による高エネルギーによって、二酸化炭素ＣＯ2が過飽和状態あるいはそれに近い状態で溶解した気体溶存液Ｗｇｄ中でその二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルが発生し、その気体溶存液Ｗｇｄがバブル含有液Ｗｂになる。そして、そのバブル含有液Ｗｂに引き続き供給されるマイクロ波による高エネルギーによって当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブルでプラズマが発生する。このプラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした、例えば、炭素の微粒子が生成される。
【００５８】
そして、その炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐが反応槽２２から送通管２３を通って処理済み液槽３０に回収される。このようにして処理済み液槽３０に回収された処理済み液Ｗｐから炭素の微粒子が抽出される。この抽出された炭素の微細粒子は、所望の用途、例えば、プリンタに用いられる黒インクの原料として利用することができる。
【００５９】
このような物質合成装置によれば、二酸化炭素ＣＯ2と水Ｗとを用いて気体溶存液生成機構１０で生成される気体溶存液Ｗｇをプラズマ発生装置２０に処理対象液として供給することにより、プラズマ発生装置２０において、その気体溶存液Ｗｇに溶解した二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした物質（例えば、炭素の微粒子）を合成することができるようになる。このように、プラズマ発生装置２０に供給される液体そのもの、例えば、水Ｗに合成すべき物質の原料となるべき成分（炭素）が含まれていなくても、その成分を含む気体（例えば、炭素を含む二酸化炭素ＣＯ2）を選択してその液体（水Ｗ）に溶解させることにより、所望の物質（例えば、炭素）を合成することができるようになる。また、液体として特に危険を伴うこともなくまた扱いも容易である水Ｗを用いて所望の物質を合成することができる。
【００６０】
本発明の第２の実施の形態に係る物質合成装置は、図２に示すように構成される。この物質合成装置は、処理済み液Ｗｐが処理済み液槽３０から気体溶存液生成機構１０の貯液槽１１に戻す機構を有する点で、前述した第１の実施の形態に係る物質合成装置と異なる。なお、図２において、図１に示す部分と同じ部分には同じ参照番号が付されている。
【００６１】
図２において、この物質合成装置は、第１の実施の形態の場合（図１参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０及び処理済み液槽３０を有している。更に、処理済み液槽３０から戻し送通管３１が気体溶存液生成機構１０の貯液槽１１まで延びている。戻し送通管３１には循環ポンプ３２が設けられており、処理済み液槽３０内の処理済み液Ｗｐが循環ポンプ３２によって戻し送通管３１を通って貯液槽１１に戻されるようになっている（循環機構）。貯液槽１１に戻された処理済み液Ｗｐは、もともと貯められている水Ｗとともにポンプ１５によって加圧槽１６に圧送され、その過程で、ガス供給器１３からの二酸化炭素Ｃ０2が混ぜられる。この場合、気体溶存液生成機構１０にて生成される二酸化炭素ＣＯ2が溶解した気体溶存液Ｗｇｄには、それ以前の処理にて合成された炭素の微粒子が含まれており、その炭素の微粒子を含む気体溶存液Ｗｇｄがプラズマ発生装置２０の反応槽２２に処理対象液として供給される。
【００６２】
プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、炭素の微粒子（固体物質）を含み、二酸化炭素ＣＯ2の溶解した気体溶存液Ｗｇｄに対してマイクロ波発振器２１からのマイクロ波が集中的に照射される。この集中的なマイクロ波の照射による高エネルギーによって、気体溶存液Ｗｇｄ中で二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルが発生し、その気体溶存液Ｗｇｄが炭素の微粒子の混ざったバブル含有液Ｗｂになる。このバブル含有液Ｗｂでは、微細バブルが炭素の微粒子の周りに付着した状態となり、そのバブル含有液Ｗｂに引き続き供給されるマイクロ波による高エネルギーによって当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブルでプラズマが発生する。そして、このプラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2から新たな炭素の微粒子が生成されるとともに、そのバブル含有液Ｗｂに含まれる炭素の微粒子とその周り付着した微細バブルの二酸化炭素ＣＯ2とが反応してその微粒子を核としたより大きい炭素の粒子が生成される。そして、その炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐが反応槽２２から送通管２３を通して処理済み液槽３０に回収され、更に、戻し送通管３１を通して気体溶存液生成機構１０の貯液槽１１に戻される。
【００６３】
本発明の第２の実施の形態に係る物質合成装置によれば、合成された物質である炭素の微粒子を含む処理対象液Ｗｐを用いて更にその炭素の微粒子を合成する処理が繰り返しなされるようになるので、より多く量の炭素の微粒子を合成することができるようになる。
【００６４】
本発明の第３の実施の形態に係る物質合成装置は、図３に示すように構成される。この物質合成装置は、バブル含有液Ｗｂをプラズマ発生装置２０外で生成し、そのバブル含有液Ｗｐをプラズマ発生装置２０に供給している点で、前述した第１の実施に係る物質合成装置と異なる。なお、図３において、図１及び図２に示す部分と同じ部分には同じ参照番号が付されている。
【００６５】
図３において、この物質合成装置は、第１の実施の形態（図１参照）及び第２の実施の形態（図２参照）の場合と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０及び処理済み液槽３０を有している。更に、気体溶存液生成機構１０とプラズマ発生装置２０との間にバブル発生機構４０が設けられている。バブル発生機構４０の入力口には気体溶存液生成機構１０の加圧槽１６から延びる送通管１８が結合され、加圧槽１６からの加圧状態の気体溶存液Ｗｇｄがバブル発生機構４０に送通管１８を通して供給される。
【００６６】
バブル発生機構４０は、例えば、加圧槽１６から加圧状態で供給される気体溶存液Ｗｇｄがオリフィスを通る構造となっている。その気体溶存液Ｗｇｄがオリフィスを通る際に減圧開放され、二酸化炭素ＣＯ2が過飽和状態あるいはそれに近い状態で溶解した気体溶存液Ｗｇｄ中に二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルが発生し、その気体溶存液Ｗｇｄが微細バブル（その大きさに応じてマイクロバブル、マイクロナノバブル、ナノバブル等と呼ばれる）を含むバブル含有液Ｗｂになる。バブル発生機構４０の出力口に接続される送通管４１がプラズマ発生装置２０の反応槽２２まで延びている。これにより、バブル発生機構４０にて生成されたバブル含有液Ｗｂが処理対象液としてプラズマ発生装置２０の反応槽２２に供給される。
【００６７】
第３の実施の形態に係る物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、バブル発生機構４０からの二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルを含有するバブル含有液Ｗｂに対してマイクロ波発振器２１からのマイクロ波が集中的に照射される。この集中的なマイクロ波の照射による高エネルギーによって、当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブルでプラズマが発生する。これにより、第１の実施の形態の場合と同様に、そのプラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が生成される。
【００６８】
このように二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルを含有するバブル含有液Ｗｂを用いる場合、その気体を液中に溶解させる場合に比べてより多くの気体（二酸化炭素ＣＯ2）を液中に含めさせることができるので、より多くの量の物質（炭素）を生成することができるようになる。また、液体に溶け難い気体であっても、その液体に含めることができ、気体に溶け難い気体の元素から固体物質を合成することもできるようになる。
【００６９】
このような物質合成装置によれば、二酸化炭素ＣＯ2を含むバブル含有液Ｗｂをプラズマ発生装置２０に供給することにより、プラズマ発生装置２０において、その微細バブルの二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした物質（例えば、炭素の微粒子）が合成することができるようになるので、第１の実施の形態の場合と同様に、プラズマ発生装置２０に供給される液体（水Ｗ）そのものに合成すべき物質の原料となるべき成分（炭素）が含まれていなくても、その成分を含む気体（例えば、炭素を含む二酸化炭素ＣＯ2）を選択してその液体に溶解させて、その気体の微細バブルを予め発生させておくことにより、所望の物質（例えば、炭素）を合成することができるようになる。また、微細バブルを含有するバブル含有液Ｗｂを予めつくって、そのバブル含有液Ｗｂをプラズマ発生装置２０の反応槽２２に供給するので、反応槽２２においてより確実に微細バブルの二酸化炭素ＣＯ2の成分（炭素）である炭素を原料とした炭素の微粒子を合成することができるようになる。
【００７０】
本発明の第４の実施の形態に係る物質合成装置は、図４に示すように構成される。この物質合成装置は、プラズマ発生装置の構造が図１乃至図３に示す物質合成装置におけるプラズマ発生装置２０のものとは異なる。なお、図４において、図１乃至図３に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００７１】
図４において、この物質合成装置は、第３の実施の形態の場合（図３参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０、バブル発生機構４０及び処理済み液槽３０を有している。プラズマ発生装置２０は、反応槽２５と、反応槽２５内に設けられた電極対２５ａと、その電極対２５ａに高電圧を印加して電極間に高電界を発生させる電界発生装置２４とを備えている。
【００７２】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２５において、電極対２５ａの電極間にあるバブル含有液Ｗｂに対して、電界発生装置２４によって形成される高電界がかけられる。その高電界による高エネルギーによって、当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブル（二酸化炭素ＣＯ2のバブル）でプラズマが発生する。その結果、第３の実施の形態の場合と同様に、そのプラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が生成される。
【００７３】
この第４の実施の形態に係る物質合成装置よれば、第３の実施の形態の場合と同様に、プラズマ発生装置２０に供給される液体（水Ｗ）そのものに合成すべき物質の原料となるべき成分（炭素）が含まれていなくても、その成分を含む気体（例えば、炭素を含む二酸化炭素ＣＯ2）を選択してその液体に溶解させて、その気体の微細バブルを予め発生させておくことにより、所望の物質（例えば、炭素）を合成することができるようになる。更に、電極対２５ａを構成する各電極を適当な金属物質（例えば、アルミニウム）にて形成すると、それら電極間のバブル含有液Ｗｂで発生するプラズマにより、その金属物質と微細バブル（例えば、気体として窒素ガスＮ2を液体（水）に溶解させて生成した微細バブル）とが反応して、微細バブルに含まれる気体（窒素ガスＮ2）とともにその金属物質（アルミニウム）の成分を原料とした新たな物質（例えば、窒化アルミ）を合成することができるようになる。
【００７４】
本発明の第５の実施の形態に係る物質合成装置は、図５に示すように構成される。この物質合成装置は、プラズマ発生装置２０の構造が更に前述した第４の実施の形態に係る物質合成装置（図４参照）に用いられるものと異なる。なお、図５において、図４に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００７５】
図５において、この物質合成装置は、第４の実施の形態の場合（図４参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０、バブル発生機構４０及び処理済み液槽３０を有している。プラズマ発生装置２０は、電極対２６と、その電極対２６に高電圧を印加してその電極間に高電界を発生させる電界発生装置２４とを備えている。そして、バブル発生機構４０から延びる送通管４２がプラズマ発生装置２０における電極対２６の電極間を通って処理済み液槽３０まで延びている。
【００７６】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０において、バブル発生機構４０からのバブル含有液Ｗｂが送通管４２を通って処理済み液槽３０に移動する過程で、送通管４２の電極対２６の電極間に位置する部分でバブル含有液Ｗｂに高電界がかけられる。その高電界による高エネルギーによって送通管４２内の当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブル（二酸化炭素ＣＯ2のバブル）でプラズマが発生する。その結果、前記プラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が生成される。そして、その炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐがその送通管４２を通ってそのまま処理済み液槽３０に回収される。
【００７７】
第５の実施の形態に係る物質合成装置によれば、バブル発生機構４０からのバブル含有液Ｗｂが送通管４２を通って処理済み液槽３０まで移動する間に炭素の微粒子が合成されて、その炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐが処理済み液槽３０に回収されるようになるので、合成された物質（炭素の微粒子）を効率的に回収することができるようになる。
【００７８】
本発明の第６の実施の形態に係る物質合成装置は、図６に示すように構成される。この物質合成装置は、プラズマ発生装置によって合成される物質の回収する仕組みが前述した第４の実施形態に係る物質合成装置（図４参照）と異なる。なお、図６において、図４に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００７９】
図６において、この物質合成装置は、第４の実施の形態の場合（図４参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０、バブル発生機構４０及び処理済み液槽３０を有している。プラズマ発生装置２０は、反応槽２７と、反応槽２７内に設けられた電極対２７ａと、その電極対２７ａに高電圧を印加してその電極間に高電界を発生させる電界発生装置２４とを備えている。そして、反応槽２７内の電極対２７ａの近傍にその電極対２７ａの隙間に対向して成膜基板３３が配置されている。この成膜基板３３として、例えば、ガラス基板、シリコン基板、セラミックス基板等を用いることができる。
【００８０】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２７において、電極対２７ａの電極間にあるバブル含有液Ｗｂに対して、電界発生装置２４によって形成される高電界がかけられる。その高電界による高エネルギーによって、当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブル（二酸化炭素ＣＯ2のバブル）でプラズマが発生する。その結果、そのプラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が生成される。その過程で、電極対２７ａの隙間からバブル含有液Ｗｂにおいて飛散する炭素の微粒子が成膜基板３３の表面に付着して、成膜基板３３の表面に炭素の膜が形成される。そして、成膜基板３３の表面に付着できなかった炭素の微粒子は、処理済み液Ｗｐとともに反応槽２７から送通管２３を通って処理済み槽３０に回収される。
【００８１】
第６の実施の形態に係る物質合成装置によれば、反応槽２７内に配置される成膜基板３３の表面に合成された炭素の微粒子の膜が形成されるようになるので、表面に合成物質（炭素の微粒子）の膜の形成された基板を得ることができるようになる。
【００８２】
本発明の第７の実施の形態に係る物質合成装置は、図７に示すように構成される。この物質合成装置は、反応槽内に配置される成膜基板の位置が前述した第６の実施の形態に係る物質合成装置（図６参照）と異なる。即ち、図７に示す物質合成装置では、プラズマ発生装置２０における反応槽２７に設けられた電極対２７ａの隙間に成膜基板３４が配置されている。
【００８３】
このような物質合成装置でも、前述した第６の実施の形態に係る物質合成装置と同様に、電極対２７ａの電極間にあるバブル含有液Ｗｂ中の微細バブル（二酸化炭素ＣＯ2）で発生するプラズマによって炭素の微粒子が生成され、その炭素の微粒子が電極対２７ａの隙間に配置された成膜基板３４の表面に付着する。その結果、表面に炭素の膜（合成物質の膜）の形成された基板を得ることができる。
【００８４】
第８の実施の形態に係る物質合成装置は、図８に示すように構成される。この物質合成装置は、前述した第３の実施の形態に係る物質合成装置（図３参照）と似た構造となるが、プラズマ発生装置２０における反応槽に微細粒子（固体物質）を供給する構造を有する点で異なる。図８において、図３に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００８５】
図８において、この物質合成装置は、第３の実施の形態に係る物質合成装置（図３参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０、バブル発生機構４０及び処理済み液槽３０を有している。更に、バブル発生機構４０の出力口に接続されてプラズマ発生装置２０の反応槽２２に続く送通管４１にプラズマ発生装置２０内での物質の合成に寄与する物質の微細粒子を供給する微細粒子供給部５０が設けられている。微細粒子供給部５０は、微細粒子が拡散した液体（例えば、水）を送通管４１内に供給する。
【００８６】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、微細粒子供給部５０から供給される微細粒子（固体物質）が二酸化炭素ＣＯ２の微細バブルを含むバブル含有液Ｗｂ中に混ざり、微細バブルが微細粒子の周りに付着した状態となる。このような状態で、バブル含有液Ｗｂに対してマイクロ波発振器２１からのマイクロ波が集中的に照射されると、バブル含有液Ｗｂ中の微細バブルでプラズマが発生する。そして、このプラズマによる高密度なエネルギーによりそのバブル含有液Ｗｂに含まれる微細粒子とその周り付着した微細バブルの二酸化炭素ＣＯ2とが反応する。その結果、二酸化炭素ＣＯ２の成分である炭素と前記微細粒子の成分とを原料とした物質を合成することができる。
【００８７】
例えば、微細粒子供給部５０から炭素の微粒子を供給するようにすれば、その炭素の微粒子と微細バブルに含まれる気体、二酸化炭素ＣＯ２の成分である炭素とが反応して、前記炭素の微粒子を核として更に大きい炭素の粒子を合成することができる。
【００８８】
本発明の第９の実施の形態に係る物質合成装置は、図９に示すように構成される。この物質合成装置は、気体溶存液Ｗｇｄを冷却して固化させた氷をプラズマ発生装置２０に供給する点で、第１の実施の形態に係る物質合成装置（図１参照）と異なる。なお、図９において、図１に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００８９】
図９において、この物質合成装置は、第１の実施の形態に係る物質合成装置（図１参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０及び処理済み液槽３０を有している。更に、気体溶存液生成機構１０とプラズマ発生装置２０との間にクラッシュアイス生成機構６０を有している。そして、気体溶存液生成機構１０の加圧槽１６から延びる送通管１８がクラッシュアイス生成機構６０の入力口に接続され、また、クラッシュアイス生成機構６０の出力口から延びる送通管６１がプラズマ発生装置２０の反応槽２２に接続されている。クラッシュアイス生成機構６０は、送通管１８を通して気体溶存液生成機構１０の加圧槽１６から供給される気体溶存液Ｗｇｄ（二酸化炭素ＣＯ2が溶解した水）を冷却して固化して得られる氷を細かく砕く。クラッシュアイス生成機構６０は、このようにして細かく砕かれた状態の二酸化炭素ＣＯ2を含む氷Ｉｇｄ（以下、適宜クラッシュアイスという）をプラズマ発生装置２０の反応槽２２に送通管６１を通して供給する。
【００９０】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、二酸化炭素ＣＯ2の溶解したクラッシュアイスＩｇｄに対してマイクロ波発生器２１からのマイクロ波が集中的に照射される。この集中的なマイクロ波の照射による高エネルギーによって、クラッシュアイスＩｇｄ（氷）が融けて（液化）、二酸化炭素ＣＯ2の溶解した気体溶存液（水）になり、その気体溶存液が更に供給される高エネルギーによって二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルの発生したバブル含有液になる。そして、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有液中の微細バブルでプラズマが発生する。そのプラズマによって、微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が合成される。この炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐは、送通管２３を通して処理済み槽３０に回収される。
【００９１】
この第９の実施の形態に係る物質合成装置によれば、気体溶存液を冷却して得られる氷を砕いたクラッシュアイスＩｇｄが用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。
【００９２】
本発明の第１０の実施の形態に係る物質合成装置は、図１０に示すように構成される。この物質合成装置は、気体溶存液に代えて微細バブルを含むバブル含有液を冷却して固化させた氷をプラズマ発生装置２０に供給する点で、第９の実施の形態に係る物質合成装置（図９参照）と異なる。なお、図１０において、図９に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００９３】
図１０において、この物質合成装置は、第９の実施の形態に係る物質合成装置（図９参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０、処理済み液槽３０及びクラッシュアイス生成機構６０を備えている。更に、気体溶存液生成機構１０とクラッシュアイス生成機構６０との間にバブル発生機構４０が設けられている。バブル発生機構４０は、第３の実施の形態に係る物質合成装置（図３参照）等で用いられたものと同様であり、気体溶存液生成機構１０の加圧槽１６から加圧状態で送通管１８を通して供給される二酸化炭素ＣＯ2の溶解した気体溶存液Ｗｇｄから圧力開放によって微細バブル（二酸化炭素ＣＯ2）を含むバブル含有液Ｗｂを生成する。バブル発生機構４０にて生成されるバブル含有液Ｗｂはクラッシュアイス生成機構６０に送通管４１を通して供給される。クラッシュアイス生成機構６０は、供給される微細バブルを含むバブル含有液Ｗｂを冷却して固化して得られる氷を細かく砕いて微細バブル（ＣＯ2）の閉じ込められたクラッシュアイスＩｇｄを生成する。そして、クラッシュアイス生成機構６０から微細バブルの閉じ込められたクラッシュアイスＩｇｄが送通管６１を通してプラズマ発生装置２０の反応槽２２に供給される。
【００９４】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルが閉じ込められたクラッシュアイスＩｇｄに対してマイクロ波発生器２１からのマイクロ波が集中的に照射される。この集中的なマイクロ波の照射による高エネルギーによって、クラッシュアイスＩｇｄ中に分散分布する微細バブルでプラズマが発生し、そのクラッシュアイスＩｇｄが融けて液化されつつ微細バブルに含まれる二酸化炭素ＣＯ２の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が合成される。この炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐは、送通管２３を通して処理済み液槽３０に回収される。
【００９５】
第１０の実施の形態に係る物質合成装置によれば、バブル含有液Ｗｂを冷却して得られる氷を砕いたクラッシュアイスＩｇｄが用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。また、クラッシュアイスＩｇｄ（氷）中で動き難い状態で比較的密度高く存在し得る微細バブルでプラズマが発生するので、より効率的に物質（炭素の微粒子）を合成することができるようになる。
【００９６】
前述した各実施の形態に係る物質合成装置では、液体に溶解させる気体として二酸化炭素ＣＯ2を用いたが、この液体に溶解させる気体（二酸化炭素ＣＯ2）は、合成される物質（炭素）の原料となるべき成分（炭素）を含む気体に決めることができる。従って、各実施の形態に係る物質合成装置において、液体（例えば、水Ｗ）を変えなくても、その液体に溶解させる気体を変えることにより、合成される物質を変えることができる。
【００９７】
なお、第１の実施の形態（図１参照）及び第２の実施の形態（図２参照）に係る物質合成装置では、気体溶存液生成機構１０にて生成される気体溶存液Ｗｇｄがプラズマ発生装置２０に供給されるようになっているが、第３の実施の形態（図３参照）等と同様に、気体溶存液Ｗｇｄを微細バブルの含有されたバブル含有液Ｗｂにして、そのバブル含有液Ｗｂをプラズマ発生装置２０に供給することも勿論可能である。
【００９８】
また、逆に、第３の実施の形態（図３参照）、第４の実施の形態（図４参照）、第５の実施の形態（図５参照）、第６の実施の形態（図６参照）、第７の実施の形態（図７参照）及び第８の実施の形態（図８参照）に係るそれぞれの物質合成装置において、第１の実施の形態（図１参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０で生成される気体溶存液Ｗｇｄをバブル含有液Ｗｂにすることなくプラズマ発生装置２０に供給することも勿論可能である。
【００９９】
第３の実施の形態（図３参照）、第４の実施の形態（図４参照）、第５の実施の形態（図５参照）、第６の実施の形態（図６参照）、第７の実施の形態（図７参照）、第８の実施の形態（図８参照）、第９の実施の形態（図９参照）及び第１０の実施の形態（図１０参照）に係るそれぞれの物質合成装置において、第２の実施の形態（図２参照）に係る物質合成装置と同様に、処理済み液槽３０から気体溶存液生成機構１０の貯液槽１１に延びる戻し送通管３１とその戻し送通管３１に設けられた循環ポンプ３２とによって構成されるような循環機構を設けることもできる。
【０１００】
前述した各実施の形態に係る物質合成装置では、気体を溶解させる液体として物質の合成に寄与する成分を含まない水（Ｈ2Ｏ）を用いたが、アルコール等の物質の合成に寄与する成分を含む液体を用いることもできる。この場合、その液体中のバブル（気体）と液体とがプラズマのもとで反応し、液体の成分及び気体の成分を原料とする物質（固体）を合成することができる。更に、バブル含有の液体中に微細粒子等の固体物質を配した状態で当該液体中の微細バブルでプラズマを発生させれば、液体の成分、気体の成分、更に、固体物質の成分を原料とする新たな物質を合成することも可能となり得る。
【符号の説明】
【０１０１】
１０ 気体溶存液生成機構
１１ 貯液槽
１２、１８、２３、４１ 送通管
１３ ガス供給器
１４ 開閉弁
１５ ポンプ
１６ 加圧槽
１７ 圧力調整器
２０ プラズマ発生装置
２１ マイクロ波発生器
２２、２５、２７ 反応槽
２４ 電界発生装置
２５ａ、２６、２７ａ 電極対
３０ 処理済み液槽
３１ 戻し送通管
３２ 循環ポンプ
３３、３４ 成膜基板
４０ バブル発生機構
５０ 微細粒子供給部
６０ クラッシュアイス生成機構
６１ 送通管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に高いエネルギーを供給することにより当該液体中でプラズマを発生させてその液体に含まれる成分を原料とした物質を合成する物質合成方法及び物質合成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液中でプラズマ（液中プラズマ）を発生させて液体を構成する元素に基づいた物質を合成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この物質合成方法では、炭素元素を含む液体、例えば、メタノール（CH3OH）を主成分とする液体にマイクロ波による高エネルギーを供給してその液中に蒸発気泡を発生させ、マイクロ波が更にその気泡に照射されてプラズマが発生する。そして、そのプラズマのエネルギーによって気泡中に含まれる炭素成分を原料とした物質、例えば、炭素の単結晶であるダイヤモンド等が合成される。
【０００３】
このような物質合成方法によれば、比較的低温に維持された液体中にてプラズマを発生させるので、その液体を保持できる程度の簡易な容器であれば、その容器内にプラズマを閉じ込めることができ、気相プラズマのようなプラズマを閉じ込めるための困難さを改善することができる。また、プラズマの発生する反応場への原料（バブル中に含まれる気体成分）の供給密度を高くすることができ、それによって、反応速度が速くなり、粒径、形状が比較的均一な物質粒子を合成し易いものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５０２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来の物質合成方法では、例えば、合成されるダイヤモンドの原料となる成分である炭素（Ｃ）を含む液体であるメタノール等、合成される物質の原料となる成分を含む液体を用いなければならず、合成できる物質の種類が限定的であるとともに、扱い難い、あるいは、扱いに危険が伴う液体（例えば、メタノールは、引火性の高い液体である）を用いなければならない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、どのような液体、例えば、水を用いても、所望の物質を合成することのできる物質合成方法及び物質合成装置を提供するものである。なお、本発明における「合成」とは、単に２種類以上の元素から化合物をつくることだけでなく、一または複数の元素から新たな物質をつくることをいう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る物質合成方法は、液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成ステップと、前記気体溶存液中に前記気体の微細バブルを発生させて前記気体溶存液をバブル含有液にするバブル含有液化ステップと、前記バブル含有液に高エネルギーを供給して該バブル含有液中でプラズマを発生させるプラズマ発生ステップとを有し、前記バブル含有液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する構成となる。
【０００８】
このような構成により、生成される気体溶存液中に溶解した気体の成分を原料とした物質が合成されるようになるので、前記気体溶存液を生成する際に前記液体に溶解させるべき気体を選択することにより、所望の物質を合成することができる。
【０００９】
より効率的に物質を合成することができるという観点から、前記気体溶存液は、気体が過飽和状態あるいはそれに近い状態で液体に溶解しているものであることが好ましい。
【００１０】
前記液体として、物質の合成に寄与する成分を含む液体（例えば、炭素を成分として含むアルコールや油等）を用いれば、バブル含有液に高エネルギーを供給した際に、その液体の成分の気泡が生成し得る。この場合、バブル含有液中には気体溶存液に溶解している気体の微細バブルとともに当該液体（バブル含有液）から発生した気泡が含まれることになるので、そのバブル含有液中で発生するプラズマによって前記気体の成分とともに前記液体の成分を原料とした物質を合成し得る。
【００１１】
本発明に係る物質合成方法において、前記バブル含有液化ステップ及び前記プラズマ発生ステップは、前記気体溶存液に高エネルギーを供給するプラズマ発生装置内でなされる構成とすることができる。
【００１２】
このような構成により、プラズマ発生装置内において、気体溶存液が、供給される高エネルギーによって微細バブルの発生したバブル含有液となり（バブル含有液化ステップ）、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有象液中にプラズマが発生する（プラズマ発生ステップ）。
【００１３】
また、本発明に係る物質合成方法において、前記バブル含有液化ステップは、前記プラズマ発生ステップのなされるプラズマ発生装置外でなされ、前記バブル含有液化ステップにて得られた前記バブル含有液が前記プラズマ発生装置に供給される構成とすることができる。
【００１４】
このような構成により、微細バブルを含有するバブル含有液を予めつくって、そのバブル含有液をプラズマ発生装置に供給するので、プラズマ発生装置内でのプラズマ発生ステップによってより確実に微細バブルの気体の成分を原料とした物質を合成することができるようになる。
【００１５】
また、本発明に係る物質合成方法において、前記プラズマ発生ステップがなされる前に、前記バブル含有液中に固体物質が配された状態を形成するステップを有し、前記バブル含有液中で発生するプラズマによって前記気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質を合成する構成とすることができる。
【００１６】
このような構成により、固体物質の配されたバブル含有液中でプラズマが発生され、そのプラズマの高エネルギーによって微細バブルの気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質が合成できるようになるので、より多彩な物質を合成できるようになる。
【００１７】
前記固体物質として、前記物資を合成する際の核となり得る微小固体物質を用いることができ、また、前記固体物質は、前記プラズマ発生ステップで前記プラズマを発生させるための電極を形成する金属物質とすることもできる。
【００１８】
更に、本発明に係る物質合成方法において、前記気体溶存液を冷却して固化させて気体溶存固体を生成するステップを有し、該気体溶存固体を前記バブル含有液化ステップ及び前記プラズマ発生ステップがなされる前記プラズマ発生装置内に供給する構成とすることができる。
【００１９】
このような構成により、気体溶存液を冷却して得られる気体溶存固体が、プラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって液化して気体溶存液になり、その気体溶存液が、更に供給される高エネルギーによって微細バブルの発生したバブル含有液となり（バブル含有液化ステップ）、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有液中にプラズマが発生する（プラズマ発生ステップ）。冷却して得られる気体溶存固体が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。その結果、高温化での処理にともなう危険性を回避することができる。
【００２０】
また、本発明に係る物質合成方法において、前記バブル含有液化ステップにて得られたバブル含有の液を冷却して固化させてバブル含有固体を生成するステップを有し、該バブル含有固体を前記プラズマ発生ステップがなされるプラズマ発生装置内に供給する構成とすることができる。
【００２１】
このような構成により、微細バブル含有するバブル含有液を冷却して得られるバブル含有固体の供給されるプラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって当該バブル含有固体中に分散分布する微細バブルでプラズマが発生して、そのバブル含有固体が液化されつつ微細バブルの気体の成分を原料とした物質が合成され得る。冷却して得られる微細バブル含有のバブル含有固体が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。また、バブル含有固体中に動き難い状態で比較的密度高く存在し得る微細バブルでプラズマが発生し得るので、より効率的に物質を合成することが可能になる。
【００２２】
更に、本発明に係る物質合成方法において、前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水である構成とすることができる。
【００２３】
このような構成により、取り扱いの容易である水を用いて、それに溶解させた気体の成分を原料とする物質を合成することができる。
【００２４】
また、本発明に係る物質合成方法において、前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水であり、前記気体溶存固体は、前記気体を含む氷であり、該氷を前記プラズマ発生装置内に供給する構成とすることができる。
【００２５】
このような構成により、気体溶存液を冷却して得られる氷が、プラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって液化して気体溶存液（水）になり、その気体溶存液（水）が、更に供給される高エネルギーによって微細バブルの発生したバブル含有液となり（バブル含有液化ステップ）、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有液中にプラズマが発生する（プラズマ発生ステップ）。気体溶存液を冷却して得られる氷が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。
【００２６】
更に、本発明に係る物質合成方法において、前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水であり、前記バブル含有固体は、前記微細バブルを含有する氷であり、該氷を前記プラズマ発生装置内に供給する構成とすることができる。
【００２７】
このような構成により、微細バブル含有するバブル含有液を冷却して得られる氷がプラズマ発生装置に供給され、そのプラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによってその氷中に分散分布する微細バブルでプラズマが発生して、その氷が液化されつつ微細バブルの気体の成分を原料とした物質が合成され得る。冷却して得られる微細バブル含有の氷が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理がなされる。また、氷中に動き難い状態で比較的密度高く存在し得る微細バブルでプラズマが発生し得るので、より効率的に物質を合成することが可能になる。
【００２８】
本発明に係る物質合成装置は、液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成機構と、処理対象液として供給される前記気体溶存液に高エネルギーを供給して前記気体の微細バブルを発生させた処理対象液中でプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを有し、前記処理対象液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する構成となる。
【００２９】
このような構成により、気体溶存液生成機構によって生成される気体溶存液をプラズマ発生装置に供給すると、そのプラズマ発生装置において前記気体溶存液に溶解した気体の成分を原料とした物質が合成されるようになるので、前記気体溶存液発生機構において前記気体溶存液を生成する際に前記液体に溶解させるべき気体を選択することにより、所望の物質を合成することができるようになる。
【００３０】
また、本発明に係る物質合成装置は、液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成機構と、前記気体溶存液中に前記気体の微細バブルを発生させて前記気体溶存液をバブル含有液にするバブル含有液化機構と、処理対象液として供給される前記バブル含有液に高エネルギーを供給して該被処理液中でプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを有し、前記処理対象液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する構成となる。
【００３１】
このような構成により、気体溶存液生成機構によって生成される気体溶存液をバブル含有液化機構が微細バブル含有のバブル含有液にして、そのバブル含有液を処理対象液としてプラズマ発生装置に供給すると、そのプラズマ発生装置において前記処理対象液（バブル含有液）中の微細バブルの気体の成分を原料とした物質が合成されるようになるので、前記気体溶存液発生機構において前記気体溶存液を生成する際に前記液体に溶解させるべき気体を選択することにより、所望の物質を合成することができるようになる。
【００３２】
本発明に係る物質合成装置において、前記処理対象液中でプラズマを発生させた後の処理済み液を前記プラズマ発生装置から液槽に回収する回収機構を有する構成とすることができる。
【００３３】
このような構成により、合成された物質を含み得る処理済み液を処理済み液槽内に回収することができる。
【００３４】
また、本発明に係る物質合成装置において、前記処理済み液槽に回収された前記処理済み液を、前記気体を溶解させるべき液体として前記気体溶存液生成機構に戻す循環機構を有する構成とすることができる。
【００３５】
このような構成により、合成された物質を含む処理対象液を用いて更に物質を合成する処理が繰り返しなされ得るようになるので、より多く量の物質を合成することができるようになる。
【００３６】
更に、本発明に係る物質合成装置において、前記プラズマ発生装置は、高電界を発生する電界発生部を有し、前記気体溶存液生成機構または前記バブル含有液化機構からの前記処理対象液を前記処理済み液槽に前記電界部を通して導く送通管を有する構成とすることができる。
【００３７】
このような構成により、前記気体溶存液生成機構からの処理対象液としての気体溶存液または前記バブル含有液化機構からの処理対象液としてのバブル含有液が、送通管を通って処理済み液槽に移動する過程で、プラズマ発生装置における高電界部から発生する高電界を受けるようになるので、その送通管を移動する処理対象液（気体溶存液またはバブル含有液）中でプラズマが発生し、そのプラズマによって合成される物質を含む処理済み液がそのまま処理済み液槽に回収されるようになる。
【００３８】
また、本発明に係る物質合成装置において、前記処理対象液が供給されるプラズマ発生装置内に、固体物質が設けられ、前記プラズマによって前記気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質を合成する構成とすることができる。
【００３９】
このような構成により、プラズマ発生装置内において固体物質の配された処理対象液中でプラズマが発生され、そのプラズマの高エネルギーによって微細バブルの気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質が合成できるようになるので、より多彩な物質を合成できるようになる。
【００４０】
更に、本発明に係る物質合成装置において、前記気体溶存液生成機構にて生成される前記気体溶存液を冷却して固化させて気体溶存固体を生成する冷却機構を有し、前記気体溶存固体を前記プラズマ発生装置に供給する構成とすることができる。
【００４１】
このような構成により、冷却機構によって気体溶存液を冷却して得られる気体溶存固体が、プラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって液化して気体溶存液になり、その気体溶存液が、更に供給される高エネルギーによって微細バブルの発生したバブル含有液となり、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有液中にプラズマが発生する。冷却して得られる気体溶存固体が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。
【００４２】
また、本発明に係る物質合成装置において、前記バブル含有液化機構にて得られる前記微細バブル含有液を冷却して固化させてバブル含有固体を生成する冷却機構を有し、前記バブル含有固体を前記プラズマ発生装置に供給する構成とすることができる。
【００４３】
このような構成により、冷却機構によって微細バブル含有のバブル含有液を冷却して得られるバブル含有固体の供給されるプラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって当該バブル含有固体中に分散分布する微細バブルでプラズマが発生して、そのバブル含有固体が液化されつつ微細バブルの気体の成分を原料とした物質が合成され得る。冷却して得られる微細バブル含有のバブル含有固体が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。また、バブル含有固体中に動き難い状態で比較的密度高く存在し得る微細バブルでプラズマが発生し得るので、より効率的に物質を合成することが可能になる。
【００４４】
また、本発明に係る物質合成装置において、前記気体溶存液生成機構は、水に前記気体を溶解させて前記気体溶存液を生成する構成とすることができる。
【００４５】
このような構成により、取り扱いの容易である水を用いて、気体溶存液生成機構によりその水に溶解させた気体の成分を原料とする物質を合成することができる。
【００４６】
更に、本発明に係る物質合成装置において、前記気体溶存液生成機構は、水に前記気体を溶解させて前記気体溶存液を生成し、前記冷却機構は、前記気体溶存液を冷却して前記気体溶存液固体としての氷を生成する構成とすることができる。
【００４７】
このような構成により、冷却機構によって気体溶存液を冷却して得られる氷が、プラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによって液化して気体溶存液（水）になり、その気体溶存液（水）が、更に供給される高エネルギーによって微細バブルの発生したバブル含有液となり、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有液中にプラズマが発生する。気体溶存液を冷却して得られる氷が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。
【００４８】
また、本発明に係る物質合成装置において、前記気体溶存液生成機構は、水に前記気体を溶解させて前記気体溶存液を生成し、前記冷却機構は、前記バブル含有液を冷却して前記微細バブルを含有した氷を生成する構成とすることができる。
【００４９】
このような構成により、冷却機構によって微細バブル含有のバブル含有液を冷却して得られる氷がプラズマ発生装置に供給され、そのプラズマ発生装置内で、供給される高エネルギーによってその氷中に分散分布する微細バブルでプラズマが発生して、その氷が液化されつつ微細バブルの気体の成分を原料とした物質が合成され得る。冷却して得られる微細バブル含有の氷が用いられるので、より低温環境において物質の合成処理がなされる。また、氷中に動き難い状態で比較的密度高く存在し得る微細バブルでプラズマが発生し得るので、より効率的に物質を合成することが可能になる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明に係る物質合成方法及び物質合成装置によれば、前記気体溶存液を生成する際に前記液体に溶解させるべき気体を選択することにより、所望の物質を合成することができるようになるので、どのような液体、例えば、水を用いても、所望の物質を合成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態に係る物質合成装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００５３】
本発明の第１の実施の形態に係る物質合成装置は、図１に示すように構成される。
【００５４】
図１において、この物質合成装置は、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０及び処理済み液槽３０を有している。気体溶存液生成装置１０は、液体、例えば、水Ｗを貯留する貯液槽１１と加圧槽１６とが送通管１２によって連結され、この送通管１２にポンプ１５が設けられた構造となっている。そして、貯液槽１１からの水Ｗが通る送通管１２の貯液槽１１とポンプ１５との間に、ガス供給器１３からの気体が開閉弁１４を介して供給されている。ガス供給器１３は、この物質合成装置において合成すべき物質の原料を成分として含む気体、例えば、炭素を合成する場合、その炭素の原料となる炭素を成分として含む気体、例えば、二酸化炭素ＣＯ2を供給する（以下、ガス供給器１３が二酸化炭素ＣＯ2を供給するものとする）。
【００５５】
ポンプ１５によって貯液槽１１から加圧槽１６に向けて送通管１２内を圧送される水Ｗにガス供給器１３から供給される二酸化炭素ＣＯ2が混ざり、その二酸化炭素ＣＯ2が混在した気体含有液Ｗｇが加圧槽１６に一時的に貯められる。加圧槽１６では、貯留される気体含有液Ｗｇが加圧され、その気体含有液Ｗｇに含まれる二酸化炭素ＣＯ2が溶解して、液中の溶存ガス濃度が上昇し、過飽和あるいはそれに近い状態となった気体溶存液Ｗｇｄが生成される。なお、加圧槽１６内の圧力は、圧力調整器１７によって調整することができる。
【００５６】
プラズマ発生装置２０は、液中プラズマを発生させることのできる公知の構造を有しており、高エネルギーの供給源となるマイクロ波発振器２１と、処理対象液中でプラズマを発生させる場所となる反応槽２２とを有している。前述した気体溶存液生成機構１０の加圧槽１６にて生成される気体溶存液Ｗｇｄが処理対象液として送通管１８を通してプラズマ発生装置２０の反応槽２２に供給される。マイクロ波発振器２１から出力されるマイクロ波は、導波管２１ａを通して反応槽２２内の処理対象液（気体溶存液Ｗｇｄ）に集中的に照射されるようになっている。プラズマ発生装置２０の反応槽２２には、処理済み液槽３０に延びる送通管２３が結合されている。反応槽２２において処理対象液（気体溶存液Ｗｇｄ）中でプラズマの発生した後の処理済み液Ｗｐが送通管２３を通って処理済み液槽３０に回収されるようになっている（回収機構）。
【００５７】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、気体溶存液生成機構１０にて生成される二酸化炭素ＣＯ2の溶解した水である気体溶存液Ｗｇｄに対してマイクロ波発振器２１からのマイクロ波が集中的に照射される。この集中的なマイクロ波の照射による高エネルギーによって、二酸化炭素ＣＯ2が過飽和状態あるいはそれに近い状態で溶解した気体溶存液Ｗｇｄ中でその二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルが発生し、その気体溶存液Ｗｇｄがバブル含有液Ｗｂになる。そして、そのバブル含有液Ｗｂに引き続き供給されるマイクロ波による高エネルギーによって当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブルでプラズマが発生する。このプラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした、例えば、炭素の微粒子が生成される。
【００５８】
そして、その炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐが反応槽２２から送通管２３を通って処理済み液槽３０に回収される。このようにして処理済み液槽３０に回収された処理済み液Ｗｐから炭素の微粒子が抽出される。この抽出された炭素の微細粒子は、所望の用途、例えば、プリンタに用いられる黒インクの原料として利用することができる。
【００５９】
このような物質合成装置によれば、二酸化炭素ＣＯ2と水Ｗとを用いて気体溶存液生成機構１０で生成される気体溶存液Ｗｇをプラズマ発生装置２０に処理対象液として供給することにより、プラズマ発生装置２０において、その気体溶存液Ｗｇに溶解した二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした物質（例えば、炭素の微粒子）を合成することができるようになる。このように、プラズマ発生装置２０に供給される液体そのもの、例えば、水Ｗに合成すべき物質の原料となるべき成分（炭素）が含まれていなくても、その成分を含む気体（例えば、炭素を含む二酸化炭素ＣＯ2）を選択してその液体（水Ｗ）に溶解させることにより、所望の物質（例えば、炭素）を合成することができるようになる。また、液体として特に危険を伴うこともなくまた扱いも容易である水Ｗを用いて所望の物質を合成することができる。
【００６０】
本発明の第２の実施の形態に係る物質合成装置は、図２に示すように構成される。この物質合成装置は、処理済み液Ｗｐが処理済み液槽３０から気体溶存液生成機構１０の貯液槽１１に戻す機構を有する点で、前述した第１の実施の形態に係る物質合成装置と異なる。なお、図２において、図１に示す部分と同じ部分には同じ参照番号が付されている。
【００６１】
図２において、この物質合成装置は、第１の実施の形態の場合（図１参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０及び処理済み液槽３０を有している。更に、処理済み液槽３０から戻し送通管３１が気体溶存液生成機構１０の貯液槽１１まで延びている。戻し送通管３１には循環ポンプ３２が設けられており、処理済み液槽３０内の処理済み液Ｗｐが循環ポンプ３２によって戻し送通管３１を通って貯液槽１１に戻されるようになっている（循環機構）。貯液槽１１に戻された処理済み液Ｗｐは、もともと貯められている水Ｗとともにポンプ１５によって加圧槽１６に圧送され、その過程で、ガス供給器１３からの二酸化炭素Ｃ０2が混ぜられる。この場合、気体溶存液生成機構１０にて生成される二酸化炭素ＣＯ2が溶解した気体溶存液Ｗｇｄには、それ以前の処理にて合成された炭素の微粒子が含まれており、その炭素の微粒子を含む気体溶存液Ｗｇｄがプラズマ発生装置２０の反応槽２２に処理対象液として供給される。
【００６２】
プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、炭素の微粒子（固体物質）を含み、二酸化炭素ＣＯ2の溶解した気体溶存液Ｗｇｄに対してマイクロ波発振器２１からのマイクロ波が集中的に照射される。この集中的なマイクロ波の照射による高エネルギーによって、気体溶存液Ｗｇｄ中で二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルが発生し、その気体溶存液Ｗｇｄが炭素の微粒子の混ざったバブル含有液Ｗｂになる。このバブル含有液Ｗｂでは、微細バブルが炭素の微粒子の周りに付着した状態となり、そのバブル含有液Ｗｂに引き続き供給されるマイクロ波による高エネルギーによって当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブルでプラズマが発生する。そして、このプラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2から新たな炭素の微粒子が生成されるとともに、そのバブル含有液Ｗｂに含まれる炭素の微粒子とその周り付着した微細バブルの二酸化炭素ＣＯ2とが反応してその微粒子を核としたより大きい炭素の粒子が生成される。そして、その炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐが反応槽２２から送通管２３を通して処理済み液槽３０に回収され、更に、戻し送通管３１を通して気体溶存液生成機構１０の貯液槽１１に戻される。
【００６３】
本発明の第２の実施の形態に係る物質合成装置によれば、合成された物質である炭素の微粒子を含む処理対象液Ｗｐを用いて更にその炭素の微粒子を合成する処理が繰り返しなされるようになるので、より多く量の炭素の微粒子を合成することができるようになる。
【００６４】
本発明の第３の実施の形態に係る物質合成装置は、図３に示すように構成される。この物質合成装置は、バブル含有液Ｗｂをプラズマ発生装置２０外で生成し、そのバブル含有液Ｗｐをプラズマ発生装置２０に供給している点で、前述した第１の実施に係る物質合成装置と異なる。なお、図３において、図１及び図２に示す部分と同じ部分には同じ参照番号が付されている。
【００６５】
図３において、この物質合成装置は、第１の実施の形態（図１参照）及び第２の実施の形態（図２参照）の場合と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０及び処理済み液槽３０を有している。更に、気体溶存液生成機構１０とプラズマ発生装置２０との間にバブル発生機構４０が設けられている。バブル発生機構４０の入力口には気体溶存液生成機構１０の加圧槽１６から延びる送通管１８が結合され、加圧槽１６からの加圧状態の気体溶存液Ｗｇｄがバブル発生機構４０に送通管１８を通して供給される。
【００６６】
バブル発生機構４０は、例えば、加圧槽１６から加圧状態で供給される気体溶存液Ｗｇｄがオリフィスを通る構造となっている。その気体溶存液Ｗｇｄがオリフィスを通る際に減圧開放され、二酸化炭素ＣＯ2が過飽和状態あるいはそれに近い状態で溶解した気体溶存液Ｗｇｄ中に二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルが発生し、その気体溶存液Ｗｇｄが微細バブル（その大きさに応じてマイクロバブル、マイクロナノバブル、ナノバブル等と呼ばれる）を含むバブル含有液Ｗｂになる。バブル発生機構４０の出力口に接続される送通管４１がプラズマ発生装置２０の反応槽２２まで延びている。これにより、バブル発生機構４０にて生成されたバブル含有液Ｗｂが処理対象液としてプラズマ発生装置２０の反応槽２２に供給される。
【００６７】
第３の実施の形態に係る物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、バブル発生機構４０からの二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルを含有するバブル含有液Ｗｂに対してマイクロ波発振器２１からのマイクロ波が集中的に照射される。この集中的なマイクロ波の照射による高エネルギーによって、当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブルでプラズマが発生する。これにより、第１の実施の形態の場合と同様に、そのプラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が生成される。
【００６８】
このように二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルを含有するバブル含有液Ｗｂを用いる場合、その気体を液中に溶解させる場合に比べてより多くの気体（二酸化炭素ＣＯ2）を液中に含めさせることができるので、より多くの量の物質（炭素）を生成することができるようになる。また、液体に溶け難い気体であっても、その液体に含めることができ、気体に溶け難い気体の元素から固体物質を合成することもできるようになる。
【００６９】
このような物質合成装置によれば、二酸化炭素ＣＯ2を含むバブル含有液Ｗｂをプラズマ発生装置２０に供給することにより、プラズマ発生装置２０において、その微細バブルの二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした物質（例えば、炭素の微粒子）が合成することができるようになるので、第１の実施の形態の場合と同様に、プラズマ発生装置２０に供給される液体（水Ｗ）そのものに合成すべき物質の原料となるべき成分（炭素）が含まれていなくても、その成分を含む気体（例えば、炭素を含む二酸化炭素ＣＯ2）を選択してその液体に溶解させて、その気体の微細バブルを予め発生させておくことにより、所望の物質（例えば、炭素）を合成することができるようになる。また、微細バブルを含有するバブル含有液Ｗｂを予めつくって、そのバブル含有液Ｗｂをプラズマ発生装置２０の反応槽２２に供給するので、反応槽２２においてより確実に微細バブルの二酸化炭素ＣＯ2の成分（炭素）である炭素を原料とした炭素の微粒子を合成することができるようになる。
【００７０】
本発明の第４の実施の形態に係る物質合成装置は、図４に示すように構成される。この物質合成装置は、プラズマ発生装置の構造が図１乃至図３に示す物質合成装置におけるプラズマ発生装置２０のものとは異なる。なお、図４において、図１乃至図３に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００７１】
図４において、この物質合成装置は、第３の実施の形態の場合（図３参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０、バブル発生機構４０及び処理済み液槽３０を有している。プラズマ発生装置２０は、反応槽２５と、反応槽２５内に設けられた電極対２５ａと、その電極対２５ａに高電圧を印加して電極間に高電界を発生させる電界発生装置２４とを備えている。
【００７２】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２５において、電極対２５ａの電極間にあるバブル含有液Ｗｂに対して、電界発生装置２４によって形成される高電界がかけられる。その高電界による高エネルギーによって、当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブル（二酸化炭素ＣＯ2のバブル）でプラズマが発生する。その結果、第３の実施の形態の場合と同様に、そのプラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が生成される。
【００７３】
この第４の実施の形態に係る物質合成装置よれば、第３の実施の形態の場合と同様に、プラズマ発生装置２０に供給される液体（水Ｗ）そのものに合成すべき物質の原料となるべき成分（炭素）が含まれていなくても、その成分を含む気体（例えば、炭素を含む二酸化炭素ＣＯ2）を選択してその液体に溶解させて、その気体の微細バブルを予め発生させておくことにより、所望の物質（例えば、炭素）を合成することができるようになる。更に、電極対２５ａを構成する各電極を適当な金属物質（例えば、アルミニウム）にて形成すると、それら電極間のバブル含有液Ｗｂで発生するプラズマにより、その金属物質と微細バブル（例えば、気体として窒素ガスＮ2を液体（水）に溶解させて生成した微細バブル）とが反応して、微細バブルに含まれる気体（窒素ガスＮ2）とともにその金属物質（アルミニウム）の成分を原料とした新たな物質（例えば、窒化アルミ）を合成することができるようになる。
【００７４】
本発明の第５の実施の形態に係る物質合成装置は、図５に示すように構成される。この物質合成装置は、プラズマ発生装置２０の構造が更に前述した第４の実施の形態に係る物質合成装置（図４参照）に用いられるものと異なる。なお、図５において、図４に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００７５】
図５において、この物質合成装置は、第４の実施の形態の場合（図４参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０、バブル発生機構４０及び処理済み液槽３０を有している。プラズマ発生装置２０は、電極対２６と、その電極対２６に高電圧を印加してその電極間に高電界を発生させる電界発生装置２４とを備えている。そして、バブル発生機構４０から延びる送通管４２がプラズマ発生装置２０における電極対２６の電極間を通って処理済み液槽３０まで延びている。
【００７６】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０において、バブル発生機構４０からのバブル含有液Ｗｂが送通管４２を通って処理済み液槽３０に移動する過程で、送通管４２の電極対２６の電極間に位置する部分でバブル含有液Ｗｂに高電界がかけられる。その高電界による高エネルギーによって送通管４２内の当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブル（二酸化炭素ＣＯ2のバブル）でプラズマが発生する。その結果、前記プラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が生成される。そして、その炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐがその送通管４２を通ってそのまま処理済み液槽３０に回収される。
【００７７】
第５の実施の形態に係る物質合成装置によれば、バブル発生機構４０からのバブル含有液Ｗｂが送通管４２を通って処理済み液槽３０まで移動する間に炭素の微粒子が合成されて、その炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐが処理済み液槽３０に回収されるようになるので、合成された物質（炭素の微粒子）を効率的に回収することができるようになる。
【００７８】
本発明の第６の実施の形態に係る物質合成装置は、図６に示すように構成される。この物質合成装置は、プラズマ発生装置によって合成される物質の回収する仕組みが前述した第４の実施形態に係る物質合成装置（図４参照）と異なる。なお、図６において、図４に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００７９】
図６において、この物質合成装置は、第４の実施の形態の場合（図４参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０、バブル発生機構４０及び処理済み液槽３０を有している。プラズマ発生装置２０は、反応槽２７と、反応槽２７内に設けられた電極対２７ａと、その電極対２７ａに高電圧を印加してその電極間に高電界を発生させる電界発生装置２４とを備えている。そして、反応槽２７内の電極対２７ａの近傍にその電極対２７ａの隙間に対向して成膜基板３３が配置されている。この成膜基板３３として、例えば、ガラス基板、シリコン基板、セラミックス基板等を用いることができる。
【００８０】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２７において、電極対２７ａの電極間にあるバブル含有液Ｗｂに対して、電界発生装置２４によって形成される高電界がかけられる。その高電界による高エネルギーによって、当該バブル含有液Ｗｂ中の微細バブル（二酸化炭素ＣＯ2のバブル）でプラズマが発生する。その結果、そのプラズマによる高密度なエネルギーにより微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が生成される。その過程で、電極対２７ａの隙間からバブル含有液Ｗｂにおいて飛散する炭素の微粒子が成膜基板３３の表面に付着して、成膜基板３３の表面に炭素の膜が形成される。そして、成膜基板３３の表面に付着できなかった炭素の微粒子は、処理済み液Ｗｐとともに反応槽２７から送通管２３を通って処理済み槽３０に回収される。
【００８１】
第６の実施の形態に係る物質合成装置によれば、反応槽２７内に配置される成膜基板３３の表面に合成された炭素の微粒子の膜が形成されるようになるので、表面に合成物質（炭素の微粒子）の膜の形成された基板を得ることができるようになる。
【００８２】
本発明の第７の実施の形態に係る物質合成装置は、図７に示すように構成される。この物質合成装置は、反応槽内に配置される成膜基板の位置が前述した第６の実施の形態に係る物質合成装置（図６参照）と異なる。即ち、図７に示す物質合成装置では、プラズマ発生装置２０における反応槽２７に設けられた電極対２７ａの隙間に成膜基板３４が配置されている。
【００８３】
このような物質合成装置でも、前述した第６の実施の形態に係る物質合成装置と同様に、電極対２７ａの電極間にあるバブル含有液Ｗｂ中の微細バブル（二酸化炭素ＣＯ2）で発生するプラズマによって炭素の微粒子が生成され、その炭素の微粒子が電極対２７ａの隙間に配置された成膜基板３４の表面に付着する。その結果、表面に炭素の膜（合成物質の膜）の形成された基板を得ることができる。
【００８４】
第８の実施の形態に係る物質合成装置は、図８に示すように構成される。この物質合成装置は、前述した第３の実施の形態に係る物質合成装置（図３参照）と似た構造となるが、プラズマ発生装置２０における反応槽に微細粒子（固体物質）を供給する構造を有する点で異なる。図８において、図３に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００８５】
図８において、この物質合成装置は、第３の実施の形態に係る物質合成装置（図３参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０、バブル発生機構４０及び処理済み液槽３０を有している。更に、バブル発生機構４０の出力口に接続されてプラズマ発生装置２０の反応槽２２に続く送通管４１にプラズマ発生装置２０内での物質の合成に寄与する物質の微細粒子を供給する微細粒子供給部５０が設けられている。微細粒子供給部５０は、微細粒子が拡散した液体（例えば、水）を送通管４１内に供給する。
【００８６】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、微細粒子供給部５０から供給される微細粒子（固体物質）が二酸化炭素ＣＯ２の微細バブルを含むバブル含有液Ｗｂ中に混ざり、微細バブルが微細粒子の周りに付着した状態となる。このような状態で、バブル含有液Ｗｂに対してマイクロ波発振器２１からのマイクロ波が集中的に照射されると、バブル含有液Ｗｂ中の微細バブルでプラズマが発生する。そして、このプラズマによる高密度なエネルギーによりそのバブル含有液Ｗｂに含まれる微細粒子とその周り付着した微細バブルの二酸化炭素ＣＯ2とが反応する。その結果、二酸化炭素ＣＯ２の成分である炭素と前記微細粒子の成分とを原料とした物質を合成することができる。
【００８７】
例えば、微細粒子供給部５０から炭素の微粒子を供給するようにすれば、その炭素の微粒子と微細バブルに含まれる気体、二酸化炭素ＣＯ２の成分である炭素とが反応して、前記炭素の微粒子を核として更に大きい炭素の粒子を合成することができる。
【００８８】
本発明の第９の実施の形態に係る物質合成装置は、図９に示すように構成される。この物質合成装置は、気体溶存液Ｗｇｄを冷却して固化させた氷をプラズマ発生装置２０に供給する点で、第１の実施の形態に係る物質合成装置（図１参照）と異なる。なお、図９において、図１に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００８９】
図９において、この物質合成装置は、第１の実施の形態に係る物質合成装置（図１参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０及び処理済み液槽３０を有している。更に、気体溶存液生成機構１０とプラズマ発生装置２０との間にクラッシュアイス生成機構６０を有している。そして、気体溶存液生成機構１０の加圧槽１６から延びる送通管１８がクラッシュアイス生成機構６０の入力口に接続され、また、クラッシュアイス生成機構６０の出力口から延びる送通管６１がプラズマ発生装置２０の反応槽２２に接続されている。クラッシュアイス生成機構６０は、送通管１８を通して気体溶存液生成機構１０の加圧槽１６から供給される気体溶存液Ｗｇｄ（二酸化炭素ＣＯ2が溶解した水）を冷却して固化して得られる氷を細かく砕く。クラッシュアイス生成機構６０は、このようにして細かく砕かれた状態の二酸化炭素ＣＯ2を含む氷Ｉｇｄ（以下、適宜クラッシュアイスという）をプラズマ発生装置２０の反応槽２２に送通管６１を通して供給する。
【００９０】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、二酸化炭素ＣＯ2の溶解したクラッシュアイスＩｇｄに対してマイクロ波発生器２１からのマイクロ波が集中的に照射される。この集中的なマイクロ波の照射による高エネルギーによって、クラッシュアイスＩｇｄ（氷）が融けて（液化）、二酸化炭素ＣＯ2の溶解した気体溶存液（水）になり、その気体溶存液が更に供給される高エネルギーによって二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルの発生したバブル含有液になる。そして、そのバブル含有液に引き続き供給される高エネルギーによって当該バブル含有液中の微細バブルでプラズマが発生する。そのプラズマによって、微細バブル中の二酸化炭素ＣＯ2の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が合成される。この炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐは、送通管２３を通して処理済み槽３０に回収される。
【００９１】
この第９の実施の形態に係る物質合成装置によれば、気体溶存液を冷却して得られる氷を砕いたクラッシュアイスＩｇｄが用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。
【００９２】
本発明の第１０の実施の形態に係る物質合成装置は、図１０に示すように構成される。この物質合成装置は、気体溶存液に代えて微細バブルを含むバブル含有液を冷却して固化させた氷をプラズマ発生装置２０に供給する点で、第９の実施の形態に係る物質合成装置（図９参照）と異なる。なお、図１０において、図９に示す部分と同じ部分については同じ参照番号が付されている。
【００９３】
図１０において、この物質合成装置は、第９の実施の形態に係る物質合成装置（図９参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０、プラズマ発生装置２０、処理済み液槽３０及びクラッシュアイス生成機構６０を備えている。更に、気体溶存液生成機構１０とクラッシュアイス生成機構６０との間にバブル発生機構４０が設けられている。バブル発生機構４０は、第３の実施の形態に係る物質合成装置（図３参照）等で用いられたものと同様であり、気体溶存液生成機構１０の加圧槽１６から加圧状態で送通管１８を通して供給される二酸化炭素ＣＯ2の溶解した気体溶存液Ｗｇｄから圧力開放によって微細バブル（二酸化炭素ＣＯ2）を含むバブル含有液Ｗｂを生成する。バブル発生機構４０にて生成されるバブル含有液Ｗｂはクラッシュアイス生成機構６０に送通管４１を通して供給される。クラッシュアイス生成機構６０は、供給される微細バブルを含むバブル含有液Ｗｂを冷却して固化して得られる氷を細かく砕いて微細バブル（ＣＯ2）の閉じ込められたクラッシュアイスＩｇｄを生成する。そして、クラッシュアイス生成機構６０から微細バブルの閉じ込められたクラッシュアイスＩｇｄが送通管６１を通してプラズマ発生装置２０の反応槽２２に供給される。
【００９４】
このような物質合成装置では、プラズマ発生装置２０の反応槽２２において、二酸化炭素ＣＯ2の微細バブルが閉じ込められたクラッシュアイスＩｇｄに対してマイクロ波発生器２１からのマイクロ波が集中的に照射される。この集中的なマイクロ波の照射による高エネルギーによって、クラッシュアイスＩｇｄ中に分散分布する微細バブルでプラズマが発生し、そのクラッシュアイスＩｇｄが融けて液化されつつ微細バブルに含まれる二酸化炭素ＣＯ２の成分である炭素を原料とした炭素の微粒子が合成される。この炭素の微粒子を含む処理済み液Ｗｐは、送通管２３を通して処理済み液槽３０に回収される。
【００９５】
第１０の実施の形態に係る物質合成装置によれば、バブル含有液Ｗｂを冷却して得られる氷を砕いたクラッシュアイスＩｇｄが用いられるので、より低温環境において物質の合成処理が可能になる。また、クラッシュアイスＩｇｄ（氷）中で動き難い状態で比較的密度高く存在し得る微細バブルでプラズマが発生するので、より効率的に物質（炭素の微粒子）を合成することができるようになる。
【００９６】
前述した各実施の形態に係る物質合成装置では、液体に溶解させる気体として二酸化炭素ＣＯ2を用いたが、この液体に溶解させる気体（二酸化炭素ＣＯ2）は、合成される物質（炭素）の原料となるべき成分（炭素）を含む気体に決めることができる。従って、各実施の形態に係る物質合成装置において、液体（例えば、水Ｗ）を変えなくても、その液体に溶解させる気体を変えることにより、合成される物質を変えることができる。
【００９７】
なお、第１の実施の形態（図１参照）及び第２の実施の形態（図２参照）に係る物質合成装置では、気体溶存液生成機構１０にて生成される気体溶存液Ｗｇｄがプラズマ発生装置２０に供給されるようになっているが、第３の実施の形態（図３参照）等と同様に、気体溶存液Ｗｇｄを微細バブルの含有されたバブル含有液Ｗｂにして、そのバブル含有液Ｗｂをプラズマ発生装置２０に供給することも勿論可能である。
【００９８】
また、逆に、第３の実施の形態（図３参照）、第４の実施の形態（図４参照）、第５の実施の形態（図５参照）、第６の実施の形態（図６参照）、第７の実施の形態（図７参照）及び第８の実施の形態（図８参照）に係るそれぞれの物質合成装置において、第１の実施の形態（図１参照）と同様に、気体溶存液生成機構１０で生成される気体溶存液Ｗｇｄをバブル含有液Ｗｂにすることなくプラズマ発生装置２０に供給することも勿論可能である。
【００９９】
第３の実施の形態（図３参照）、第４の実施の形態（図４参照）、第５の実施の形態（図５参照）、第６の実施の形態（図６参照）、第７の実施の形態（図７参照）、第８の実施の形態（図８参照）、第９の実施の形態（図９参照）及び第１０の実施の形態（図１０参照）に係るそれぞれの物質合成装置において、第２の実施の形態（図２参照）に係る物質合成装置と同様に、処理済み液槽３０から気体溶存液生成機構１０の貯液槽１１に延びる戻し送通管３１とその戻し送通管３１に設けられた循環ポンプ３２とによって構成されるような循環機構を設けることもできる。
【０１００】
前述した各実施の形態に係る物質合成装置では、気体を溶解させる液体として物質の合成に寄与する成分を含まない水（Ｈ2Ｏ）を用いたが、アルコール等の物質の合成に寄与する成分を含む液体を用いることもできる。この場合、その液体中のバブル（気体）と液体とがプラズマのもとで反応し、液体の成分及び気体の成分を原料とする物質（固体）を合成することができる。更に、バブル含有の液体中に微細粒子等の固体物質を配した状態で当該液体中の微細バブルでプラズマを発生させれば、液体の成分、気体の成分、更に、固体物質の成分を原料とする新たな物質を合成することも可能となり得る。
【符号の説明】
【０１０１】
１０ 気体溶存液生成機構
１１ 貯液槽
１２、１８、２３、４１ 送通管
１３ ガス供給器
１４ 開閉弁
１５ ポンプ
１６ 加圧槽
１７ 圧力調整器
２０ プラズマ発生装置
２１ マイクロ波発生器
２２、２５、２７ 反応槽
２４ 電界発生装置
２５ａ、２６、２７ａ 電極対
３０ 処理済み液槽
３１ 戻し送通管
３２ 循環ポンプ
３３、３４ 成膜基板
４０ バブル発生機構
５０ 微細粒子供給部
６０ クラッシュアイス生成機構
６１ 送通管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成ステップと、
前記気体溶存液中に前記気体の微細バブルを発生させて前記気体溶存液をバブル含有液にするバブル含有液化ステップと、
前記バブル含有液に高エネルギーを供給して該バブル含有液中でプラズマを発生させるプラズマ発生ステップとを有し、
前記バブル含有液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する物質合成方法。
【請求項２】
前記バブル含有液化ステップ及び前記プラズマ発生ステップは、前記気体溶存液に高エネルギーを供給するプラズマ発生装置内でなされる請求項１記載の物質合成方法。
【請求項３】
前記バブル含有液化ステップは、前記プラズマ発生ステップのなされるプラズマ発生装置外でなされ、
前記バブル含有液化ステップにて得られた前記バブル含有液が前記プラズマ発生装置に供給される請求項１記載の物質合成方法。
【請求項４】
前記プラズマ発生ステップがなされる前に、前記バブル含有液中に固体物質が配された状態を形成するステップを有し、
前記バブル含有液中で発生するプラズマによって前記気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質を合成する請求項１乃至３のいずれかに記載の物質合成方法。
【請求項５】
前記固体物質として、前記物資を合成する際の核となり得る微小固体物質を用いる請求項４記載の物質合成方法。
【請求項６】
前記固体物質は、前記プラズマ発生ステップで前記プラズマを発生させるための電極を形成する金属物質である請求項４記載の物質合成方法。
【請求項７】
前記気体溶存液を冷却して固化させて気体溶存固体を生成するステップを有し、
該気体溶存固体を前記バブル含有液化ステップ及び前記プラズマ発生ステップがなされる前記プラズマ発生装置内に供給する請求項２記載の物質合成方法。
【請求項８】
前記バブル含有液化ステップにて得られたバブル含有液を冷却して固化させてバブル含有固体を生成するステップを有し、
該バブル含有固体を前記プラズマ発生ステップがなされるプラズマ発生装置内に供給する請求項３記載の物質合成方法。
【請求項９】
前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水である請求項１乃至６のいずれかに記載の物質合成方法。
【請求項１０】
前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水であり、
前記気体溶存固体は、前記気体を含む氷であり、
該氷を前記プラズマ発生装置内に供給する請求項７記載の物質合成方法。
【請求項１１】
前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水であり、
前記バブル含有固体は、前記微細バブルを含有する氷であり、
該氷を前記プラズマ発生装置内に供給する請求項８記載の物質合成方法。
【請求項１２】
液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成機構と、
処理対象液として供給される前記気体溶存液に高エネルギーを供給して前記気体の微細バブルを発生させた処理対象液中でプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを有し、
前記処理対象液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する物質合成装置。
【請求項１３】
液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成機構と、
前記気体溶存液中に前記気体の微細バブルを発生させて前記気体溶存液をバブル含有液にするバブル含有液化機構と、
処理対象液として供給される前記バブル含有液に高エネルギーを供給して該被処理液中でプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを有し、
前記処理対象液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する物質合成装置。
【請求項１４】
前記処理対象液中でプラズマを発生させた後の処理済み液を前記プラズマ発生装置から処理済み液槽に回収する回収機構を有する請求項１２または１３記載の物質合成装置。
【請求項１５】
前記処理済み液槽に回収された前記処理済み液を、前記気体を溶解させるべき液体として前記気体溶存液生成機構に戻す循環機構を有する請求項１４記載の物質合成装置。
【請求項１６】
前記プラズマ発生装置は、高電界を発生する電界発生部を有し、
前記気体溶存液生成機構または前記バブル含有液化機構からの前記処理対象液を前記処理済み液槽に前記電界部を通して導く送通管を有する請求項１４または１５記載の物質合成装置。
【請求項１７】
前記処理対象液が供給されるプラズマ発生装置内に、固体物質が設けられ、前記プラズマによって前記気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質を合成する請求項１２乃至１６記載の物質合成装置。
【請求項１８】
前記気体溶存液生成機構にて生成される前記気体溶存液を冷却して固化させて気体溶存固体を生成する冷却機構を有し、
前記気体溶存固体を前記プラズマ発生装置に供給する請求項１２記載の物質合成装置。
【請求項１９】
前記バブル含有液化機構にて得られる前記微細バブル含有液を冷却して固化させてバブル含有固体を生成する冷却機構を有し、
前記バブル含有固体を前記プラズマ発生装置に供給する請求項１３記載の物質合成装置。
【請求項１】
液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成ステップと、
前記気体溶存液中に前記気体の微細バブルを発生させて前記気体溶存液をバブル含有液にするバブル含有液化ステップと、
前記バブル含有液に高エネルギーを供給して該バブル含有液中でプラズマを発生させるプラズマ発生ステップとを有し、
前記バブル含有液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する物質合成方法。
【請求項２】
前記バブル含有液化ステップ及び前記プラズマ発生ステップは、前記気体溶存液に高エネルギーを供給するプラズマ発生装置内でなされる請求項１記載の物質合成方法。
【請求項３】
前記バブル含有液化ステップは、前記プラズマ発生ステップのなされるプラズマ発生装置外でなされ、
前記バブル含有液化ステップにて得られた前記バブル含有液が前記プラズマ発生装置に供給される請求項１記載の物質合成方法。
【請求項４】
前記プラズマ発生ステップがなされる前に、前記バブル含有液中に固体物質が配された状態を形成するステップを有し、
前記バブル含有液中で発生するプラズマによって前記気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質を合成する請求項１乃至３のいずれかに記載の物質合成方法。
【請求項５】
前記固体物質として、前記物資を合成する際の核となり得る微小固体物質を用いる請求項４記載の物質合成方法。
【請求項６】
前記固体物質は、前記プラズマ発生ステップで前記プラズマを発生させるための電極を形成する金属物質である請求項４記載の物質合成方法。
【請求項７】
前記気体溶存液を冷却して固化させて気体溶存固体を生成するステップを有し、
該気体溶存固体を前記バブル含有液化ステップ及び前記プラズマ発生ステップがなされる前記プラズマ発生装置内に供給する請求項２記載の物質合成方法。
【請求項８】
前記バブル含有液化ステップにて得られたバブル含有液を冷却して固化させてバブル含有固体を生成するステップを有し、
該バブル含有固体を前記プラズマ発生ステップがなされるプラズマ発生装置内に供給する請求項３記載の物質合成方法。
【請求項９】
前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水である請求項１乃至６のいずれかに記載の物質合成方法。
【請求項１０】
前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水であり、
前記気体溶存固体は、前記気体を含む氷であり、
該氷を前記プラズマ発生装置内に供給する請求項７記載の物質合成方法。
【請求項１１】
前記気体溶存液生成ステップにて前記気体を溶解させるべき液体は、水であり、
前記バブル含有固体は、前記微細バブルを含有する氷であり、
該氷を前記プラズマ発生装置内に供給する請求項８記載の物質合成方法。
【請求項１２】
液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成機構と、
処理対象液として供給される前記気体溶存液に高エネルギーを供給して前記気体の微細バブルを発生させた処理対象液中でプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを有し、
前記処理対象液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する物質合成装置。
【請求項１３】
液体中に気体を溶解させて気体溶存液を生成する気体溶存液生成機構と、
前記気体溶存液中に前記気体の微細バブルを発生させて前記気体溶存液をバブル含有液にするバブル含有液化機構と、
処理対象液として供給される前記バブル含有液に高エネルギーを供給して該被処理液中でプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを有し、
前記処理対象液中で発生するプラズマによって少なくとも前記気体の成分を原料とした物質を合成する物質合成装置。
【請求項１４】
前記処理対象液中でプラズマを発生させた後の処理済み液を前記プラズマ発生装置から処理済み液槽に回収する回収機構を有する請求項１２または１３記載の物質合成装置。
【請求項１５】
前記処理済み液槽に回収された前記処理済み液を、前記気体を溶解させるべき液体として前記気体溶存液生成機構に戻す循環機構を有する請求項１４記載の物質合成装置。
【請求項１６】
前記プラズマ発生装置は、高電界を発生する電界発生部を有し、
前記気体溶存液生成機構または前記バブル含有液化機構からの前記処理対象液を前記処理済み液槽に前記電界部を通して導く送通管を有する請求項１４または１５記載の物質合成装置。
【請求項１７】
前記処理対象液が供給されるプラズマ発生装置内に、固体物質が設けられ、前記プラズマによって前記気体の成分とともに前記固体物質の成分を原料とした物質を合成する請求項１２乃至１６記載の物質合成装置。
【請求項１８】
前記気体溶存液生成機構にて生成される前記気体溶存液を冷却して固化させて気体溶存固体を生成する冷却機構を有し、
前記気体溶存固体を前記プラズマ発生装置に供給する請求項１２記載の物質合成装置。
【請求項１９】
前記バブル含有液化機構にて得られる前記微細バブル含有液を冷却して固化させてバブル含有固体を生成する冷却機構を有し、
前記バブル含有固体を前記プラズマ発生装置に供給する請求項１３記載の物質合成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−５２８（Ｐ２０１２−５２８Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３４８３８（Ｐ２０１０−１３４８３８）
【出願日】平成２２年６月１４日（２０１０．６．１４）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１４日（２０１０．６．１４）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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