CN110235528B - 液中等离子体装置 - Google Patents

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CN110235528B CN201880005459.7A CN201880005459A CN110235528B CN 110235528 B CN110235528 B CN 110235528B CN 201880005459 A CN201880005459 A CN 201880005459A CN 110235528 B CN110235528 B CN 110235528B
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Abstract

本发明提供一种提高处理效率并且简化装置结构的液中等离子体装置。液中等离子体装置(1)具有:内部有液体流过的管状流路部(10);及设置于管状流路部(10)的气蚀产生部(A)及电压施加部(B),气蚀产生部(A)使管状流路部(10)内部的液体产生气蚀,电压施加部(B)配置于管状流路部(10),并且对产生了气蚀的液体施加电压来产生等离子体。气蚀产生部(A)通过在管状流路部(10)中设置内径比其他部位的内径小的节流部而构成,节流部构成为,具有:上游侧倾斜面(E),其为配置于节流部的最窄部位的上游侧的倾斜面;及下游侧倾斜面(F),其为配置于节流部的最窄部位的下游侧的倾斜面。

Description

液中等离子体装置
技术领域
本发明涉及一种在液体中产生等离子体的液中等离子体装置。
背景技术
已知有一种在液体中产生等离子体来实施电化学处理的装置。在专利文献1的装置中,长方形的箱形容器的处理槽中装满被处理液,在处理槽的内部配置有导电性的板状体、凸板及电极。若在板状体、凸板及电极之间施加高电压,则产生等离子体,从而对被处理液施以电化学的净化杀菌处理。
在专利文献2的装置中,为了降低用于产生等离子体的电压,从管形电极向处理槽内注入气体而形成气泡。由此,电极之间成为存在被处理液及气体的状态。由此,施加于电极之间的高电压脉冲在低电压下也产生等离子体,从而对被处理液施以电化学处理。
在专利文献3、4及5的装置中,缩小通水管路的内径而成的喷嘴设置于将被处理水加压输送的加压部的后段。而且,在喷嘴的后段(下游侧)配置有对电极。而且,以恒定的压力输送被处理水并产生微小气蚀气泡,并在对电极之间施加高电压而产生放电等离子体,从而进行被处理水中所含有的有机物等被处理物质的分解或合成等处理。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭61-136484号公报
专利文献2:日本特开2000-93967号公报
专利文献3:日本专利第4813443号说明书
专利文献4:日本专利第5464692号说明书
专利文献5:日本专利第4453052号说明书
发明内容
发明要解决的技术课题
专利文献1及2的装置是在处理槽中装满被处理液后进行处理的所谓的分批注入式装置,因此,难以增加处理效率(每小时的处理量)。并且,在专利文献2的装置中,需要用于注入气体的装置,存在装置结构变得复杂的问题。
而且,在专利文献3、4及5的装置中,如图6所示,喷嘴(3b)的下游侧端部形成为与被处理水的流动方向正交的平面,因此,被处理水的流路直径在喷嘴的下游侧间歇性地变化且急剧扩大。在这种形状的流路中,在喷嘴的附近或下游侧产生湍流或剥离流。如此一来,不易产生气蚀的气泡,并且气泡难以变得均匀,因此需要加快被处理水的流速,并且还难以产生等离子体,因此对被处理水的等离子体处理效率会下降,而且有可能无法充分地进行等离子体处理。
本发明是鉴于上述课题而完成的,其目的在于提供一种提高处理效率并且简化装置结构的液中等离子体装置。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的,液中等离子体装置的结构特征在于具有:内部有液体流过的管状流路部;及设置于所述管状流路部的气蚀产生部及电压施加部,其中,
所述气蚀产生部使所述管状流路部内部的所述液体产生气蚀,
所述电压施加部配置于所述管状流路部,并且对产生了气蚀的所述液体施加电压来产生等离子体,
所述气蚀产生部通过在所述管状流路部中设置内径比其他部位的内径小的节流部而构成,
所述节流部构成为,具有:
上游侧倾斜面,其为配置于所述节流部的最窄部位的上游侧的倾斜面;及
下游侧倾斜面,其为配置于所述节流部的最窄部位的下游侧的倾斜面。
根据上述结构特征,由于在流过管状流路部的液体中产生等离子体,因此与上述处理槽方式相比,能够飞跃性地提高液体的处理效率。而且,设置于管状流路部的气蚀产生部使管状流路部内部的液体产生气蚀,电压施加部配置于管状流路部,并且对产生了气蚀的液体施加电压来产生等离子体,因此不仅能够简化装置结构,而且由于气蚀产生气体因而能够以比较低的电压来产生等离子体以对液体进行处理。另外,上述液中等离子体装置并不限于液体的净化杀菌,还能够用于促进粉体等在液体中的分散等各种用途。并且,还能够用于金、白金、铜等金属纳米粒子的合成。
而且,气蚀产生部通过在管状流路部中设置内径比其他部位的内径小的节流部而构成,节流部构成为,具有:上游侧倾斜面,其为配置于节流部的最窄部位的上游侧的倾斜面;及下游侧倾斜面,其为配置于节流部的最窄部位的下游侧的倾斜面,因此,节流部的内径从最窄部位的上游侧向下游侧连续减小和增加,因此能够抑制湍流或剥离流的产生,气蚀的气泡容易产生,所产生的气泡还容易变得均匀。即,根据上述结构特征,能够以更低的流量(流速)产生均匀的气蚀气泡,从而更适当地进行对液体的等离子体处理。
本发明所涉及的液中等离子体装置的另一结构特征在于,所述下游侧倾斜面的形状为以正弦函数表示的形状。
根据上述结构特征,节流部中的液体流动变得更加顺畅,能够抑制湍流或剥离流的产生,因此更加适宜。
本发明所涉及的液中等离子体装置的另一结构特征在于,所述上游侧倾斜面与所述下游侧倾斜面为相对于所述最窄部位对称的形状。
根据上述结构特征,节流部中的液体流动变得更加顺畅,能够抑制湍流或剥离流的产生,因此更加适宜。
本发明所涉及的液中等离子体装置的另一结构特征在于,所述下游侧倾斜面形成为不产生所述液体流动的剥离的形状。
若在节流部中产生剥离流,则液体压力的下降被抑制,难以产生气蚀。根据上述结构特征,在节流部中容易产生气蚀,能够更适当地进行对液体的等离子体处理。
本发明所涉及的液中等离子体装置的另一结构特征在于,所述气蚀产生部具有串联配置且相邻配置的至少两个节流部,在配置于上游侧的上游节流部中由所述电压施加部施加于所述液体的电压比在配置于所述上游节流部的下游侧的下游节流部中由所述电压施加部施加的所述液体的电压高。
根据上述结构特征,上游节流部的施加电压比下游节流部的施加电压高,因而在上游侧产生更多的等离子体,进而能够有效地进行等离子体处理,因此更加适宜。
本发明所涉及的液中等离子体装置的另一结构特征在于,所述气蚀产生部具有串联配置且相邻配置的至少两个节流部,并且配置于上游侧的上游节流部的内径比配置于所述上游节流部的下游侧的下游节流部的内径大。
根据上述结构特征,上游节流部的内径比下游节流部的内径大,因而在下游侧产生更多的气泡,进而能够有效地进行等离子体处理,因此更加适宜。
本发明所涉及的液中等离子体装置的另一结构特征在于,多个所述管状流路部并联配置。
根据上述结构特征,多个管状流路部并联配置,因而能够进一步提高液中等离子体装置的处理效率(每小时处理量),因此更加适宜。
本发明能够适当地适用于如下方式的液中等离子体装置,该液中等离子体装置还具有离心式抽吸泵机构部,从所述管状流路部流出的所述液体供给至所述抽吸泵机构部,从所述抽吸泵机构部吐出的所述液体供给至所述管状流路部。
附图说明
图1为表示液中等离子体装置的结构的概略图。
图2为表示管状流路部的形状的主视图及侧视图。
图3为表示圆锥扩散器的内壁的形状的概略图。
图4为圆锥扩散器的扩散线图。
图5为表示管状流路部的内壁的形状的概略图。
图6为表示以往装置的结构的概略图。
图7为以往装置中的液体流动的模拟试验结果。
图8为以往装置中的液体流动的模拟试验结果。
图9为管状流路部中的液体流动的模拟试验结果。
图10为管状流路部中的液体流动的模拟试验结果。
图11为以往装置中的液体压力的模拟试验结果的曲线图。
图12为管状流路部中的液体压力的模拟试验结果的曲线图。
图13为节流部中气蚀产生状态的照片。
具体实施方式
以下,参考附图对本实施方式所涉及的液中等离子体装置进行说明。如图1所示,液中等离子体装置1构成为具有管状流路部10、气蚀产生部A、电压施加部B、抽吸泵机构部40、管状部50、管状部60及罐T。
管状流路部10的出口与抽吸泵机构部40的吸入口通过管状部50连接。在抽吸泵机构部40的吐出口连接有管状部60。管状部60的出口配置于罐T的上方。而且,罐T与管状流路部10连接。通过以上结构,罐T的液体被抽吸泵机构部40抽吸而流过管状流路部10,并通过管状部50、抽吸泵机构部40及管状部60而返回到罐T。即,形成有使液体在罐T和管状流路部10中循环的循环流路。
气蚀产生部A使管状流路部10的内部的液体产生气蚀。电压施加部B配置于管状流路部10,并对产生了气蚀的液体施加电压来产生等离子体。
根据上述结构的液中等离子体装置1,能够对流过管状流路部10的液体实施等离子体处理。例如,能够对液体实施净化杀菌处理。例如,能够使液体成为分散质与液相分散介质的混合流体,并且辅助分散质在液相分散介质中的分散。其原理在于,即使是不易被分散的分散质,通过等离子体处理在表面生成OH基或H基,从而通过该表面改性来辅助分散。具体而言,能够适用于碳质材料在锂离子电池的材料或树脂加强件中的分散、尤其碳纳米管或碳黑等不易分散的材料的改性、化妆品中的氧化钛等无机材料的高浓度分散等。
管状流路部10为管状的部件,其构成为具有第1节流部21、第2节流部22、第3节流部23及第4节流部24。在本实施方式中,管状流路部10的截面形成为长方形。具体而言,管状流路部10构成为具有上壁面10a、下壁面10b、一对侧壁面10c、10d(参考图2)。一对侧壁面彼此之间的距离恒定。如图1所示,上壁面10a及下壁面10b形成为高度连续变化的波浪形形状。即,管状流路部10的截面的长方形的宽度方向(图1中,与纸面垂直的方向)上的大小恒定,高度方向(在与液体的流动方向垂直的方向且从下壁面10b朝向上壁面10a的方向)上的大小连续且周期性变化。
更详细而言,上壁面10a及下壁面10b形成为正弦波的形状。而且,上壁面10a的波谷的顶点与下壁面10b的波顶的顶点在液体的流动方向上配置在相同位置。由此,在管状流路部10中形成内径比其他部位的内径更小的节流部。在本实施方式中,沿液体的流动方向形成有第1节流部21、第2节流部22、第3节流部23及第4节流部这四个节流部。
若液体流过如此构成的管状流路部10,则管状流路部10的截面面积(即,截面的长方形的面积)周期性变化,因而液体的流速在截面面积小的部位变大,液体的压力会下降。在本实施方式中,利用管状流路部10的四个节流部降低液体的压力。而且,在下降后的液体的压力低于液体的饱和蒸气压时,液体将减压沸腾,而在液体产生气蚀。即,在本实施方式中,气蚀产生部A构成为具有四个节流部(第1节流部21、第2节流部22、第3节流部23及第4节流部24)。
在本实施方式中,第1节流部21的内径L1、第2节流部22的内径L2、第3节流部23的内径L3及第4节流部24的内径L4具有以下关系。
L1>L2>L3>L4
即,管状流路部10的多个节流部形成为其内径沿着液体的流动方向逐渐减小。换言之,配置于上游侧的上游节流部(例如,第1节流部21)的内径(L1)比配置于上游节流部的下游侧的下游节流部(例如,第2节流部22)的内径(L2)大。
在本实施方式中,电压施加部B构成为具有第1电极部31、第2电极部32、第3电极部33及第4电极部34。如图1所示,这四个电极部分别由配置于管状流路部10的上壁面10a及下壁面10b的一对电极构成。而且,四个电极部分别与控制装置35连接,通过从控制装置35供给过来的高电压,对上壁面10a的电极与下壁面10b的电极之间施加高电压。由此,在流过管状流路部10的液体产生等离子体。
第1电极部31的电极配置于第1节流部21。第2电极部32的电极配置于第2节流部22。第3电极部33的电极配置于第3节流部23。第4电极部34的电极配置于第4节流部24。详细而言,各个节流部的各个电极配置于管状流路部10的内径变得最小的部位(即,上壁面10a和下壁面10b最为靠近的部位(最窄部位D))的稍微上游侧。如后述,根据本实施方式的管状流路部10,不仅在气蚀产生部A中最窄部位D的下游侧产生气蚀的气泡,在上游侧也产生气蚀的气泡。通过将各个电极配置于最窄部位D的上游侧,通过在最窄部位D的上游侧产生的气泡产生等离子体,其更适于对液体进行等离子体处理。
在本实施方式中,在第1节流部21由第1电极部31施加于液体的电压V1、在第2节流部22由第2电极部32施加于液体的电压V2、在第3节流部23由第3电极部33施加于液体的电压V3、在第4节流部24由第4电极部34施加于液体的电压V4具有以下关系。
V1>V2>V3>V4
即,施加于管状流路部10内部的液体的电压被控制为沿着液体的流动方向逐渐减小。换言之,在配置于上游侧的上游节流部(例如,第1节流部21)中由电压施加部施加于液体的电压(V1)比在配置于上游节流部的下游侧的下游节流部(例如,第2节流部22)中由电压施加部施加于液体的电压(V2)高。
抽吸泵机构部40为从上游侧抽吸液体而向下游侧送出的机构。作为抽吸泵机构部40,只要是能够送出液体的泵均可适当地使用。并且,也可以适当地使用旋转叶片在装置内部旋转从而抽吸粉体和流体并在内部进行粉体的分散后进行排出的分散液制作装置。详细而言,分散液制作装置也可以采用如下形态:通过使旋转叶片在叶片室内部移动,使得被多个旋转叶片、定子及外周壁部区划的多个流体空间进行旋转移动,从而从导入室通过通孔向流体空间抽吸混合流体,并且在流体空间与吐出口连通时从流体空间向吐出口排出混合流体。
以下,参考图2~5,对管状流路部10的形状进行进一步详细的说明。
在本实施方式的管状流路部10中,各个节流部构成为具有:上游侧倾斜面E,其为配置于节流部的最窄部位D的上游侧的倾斜面;及下游侧倾斜面F,其为配置于节流部的最窄部位D的下游侧的倾斜面(图2中,示出了第3节流部23及第4节流部24)。而且,如上所述,在本实施方式中,上游侧倾斜面E及下游侧倾斜面F的形状呈以正弦函数表示的形状。并且,上游侧倾斜面E与下游侧倾斜面F呈相对于最窄部位D对称的形状。
尤其,管状流路部10的下游侧倾斜面F形成为不产生液体流动的剥离的形状。不产生剥离的形状例如能够以如下方式进行确定。
就图3所示的通常的圆锥扩散器而言,流动从内壁不产生剥离的条件可以使用图4所示的扩散线图来求出。在图4的扩散线图中,在比Cp **线更靠右侧的区域,未产生剥离,流动稳定。即,只要以位于比Cp **线更靠右侧区域的方式确定2l3/l2(以下,作为n)及S1/S2的值(截面面积的面积比),则不会产生剥离。此时的扩散器内壁的斜率θ的正切函数可以从图3表示为如下。
[数学式1]
Figure BDA0002108255460000081
适用上述讨论可以认为,只要下游侧倾斜面F的斜率为数学式1的tanθ以下,则不会产生混合液MI的流动的剥离。
在图5所示的下游侧倾斜面F的形状中,斜率成为数学式1的tanθ以下的条件如下求出。表示下游侧倾斜面F的内壁的形状的函数y(x)表示为如下,其中a、b为常数。
[数学式2]
Figure BDA0002108255460000082
该函数的最大斜率在x=π/2b时产生,因此该斜率只要在以数学式1表示的角度以内即可。即,只要成立以下关系即可。
[数学式3]
Figure BDA0002108255460000083
利用数学式2、数学式3,如下求得b。
[数学式4]
Figure BDA0002108255460000091
因此,可以将表示下游侧倾斜面F的形状的函数y(x)表示为如下。
[数学式5]
Figure BDA0002108255460000092
通过如上步骤,适当地确定2l3/l2及S1/S2的值,并据此确定下游侧倾斜面F的形状,由此,能够将下游侧倾斜面F形成为从内壁不会产生流动的剥离的形状。
<杀菌性确认>
使用上述液中等离子体装置1进行了杀灭水中的大肠杆菌的实验。实验装置(即,液中等离子体装置1)的详细参数及实验条件如下。
管状流路部10的形状
Figure BDA0002108255460000093
抽吸泵机构部40的运转条件
液体的流速 :800m/分钟以上
电压施加部B的运转条件
施加电压 :±4.0kV
脉冲宽度 :1.5μs
脉冲频率 :60kHz
将实验开始前的试验液0.01ml滴入琼脂培养基经培养,产生了大量的大肠杆菌的菌落。在上述实验条件下将液中等离子体装置1运转5分钟,对试验液进行了等离子体处理。在运转期间,在管状流路部10确认到表示等离子体的生成的发光。将运转结束后的试验液0.01ml在相同条件下进行了培养,但并未观测到有大肠杆菌的菌落存在。通过上述实验确认到,通过液中等离子体装置1能够进行大肠杆菌的杀菌。
<等离子体发光强度测定>
通过改变抽吸泵机构部40的转速,测定了管状流路部10中的基于等离子体的产生的发光的强度。以下示出实验条件。将结果示于表1。
电压施加部B的运转条件
施加电压 :±4kV
脉冲宽度 :0.8μs
电极材质 :钨
[表1]
Figure BDA0002108255460000101
如表1所示,伴随抽吸泵机构部40的转速的增加,管状流路部10的发光的强度增加。其原因可以认为,若抽吸泵机构部40的转速增加,则管状流路部10中的液体的流速增加,使得基于气蚀的气泡的产生量增加。
<通过模拟试验与以往技术进行的比较>
为了对本实施方式所涉及的管状流路部10与以往装置(图6)的气蚀的产生进行比较,进行了流速及压力的模拟试验。
图7为以往装置在流速1500L/h下的流速的模拟试验结果。从图7的下方朝上流入的液体的流速在内径变小的部位(喷嘴)增加,在喷嘴的下游侧中的管的中央部的流速也变大。但是,在喷嘴的下游侧的内径大的部位,流速在管的外壁附近大幅下降,而且产生朝向图中下方的流动(逆流)。图8(以往装置、流速2000L/h)中的情况也相同。该结果表示,根据以往装置的形状,在喷嘴的下游侧容易产生湍流或剥离流。
图11为以往装置的压力的模拟试验结果。纵轴表示管的中心部上的液体的压力。横轴为液体的流动方向上的位置,其中,将内径最小的部位(喷嘴的下游侧端部)设为0,上游侧表示为(-),下游侧表示为(+)。压力的最小值在流速1500L/h下约为-0.03Pa,在流速2000L/h下约为-0.05Pa。
图9为本实施方式所涉及的管状流路部10中的流速1500L/h下的流速的的模拟试验结果。与图7及8的以往装置相同地,从图中下方朝上流入的液体的流速随着靠近最窄部位D而增加。但是,与以往装置不同,在最窄部位D的下游侧,流速在整个流路(截面方向)均匀。而且,随着靠近下游的最宽部位C,流速整体缓缓减慢。在本实施方式所涉及的管状流路部10中并未产生在以往装置中看到的在管的外壁附近产生的逆流或流速的大幅减小。图10(管状流路部10、流速2000L/h)中的情况也相同。该结果表示,在本实施方式所涉及的管状流路部10中,与以往装置不同,不易产生湍流或剥离流。
图12为本实施方式所涉及的管状流路部10的压力的模拟试验结果。压力的最小值在流速1500L/h下约为-0.09Pa,流速2000L/h下约为-0.16Pa,与以往装置相比,压力大幅下降且容易产生气蚀。并且,在以往装置中,压力在位置0mm的跟前下降,而在管状流路部10中,压力从位置-20mm附近开始缓缓下降,而且压力的下降量也比以往装置大。该结果表示,在本实施方式所涉及的管状流路部10中,气蚀能够从最窄部位D的之前就开始产生。
<气蚀气泡产生确认>
利用上述液中等离子体装置1对气蚀产生部A(节流部)中的气蚀的气泡的产生进行了确认。图13中示出了使水以3.0m/sec以上的流速流过管状流路部10中的状态下的气蚀产生部A的照片。
图13的左侧为上游侧,右侧为下游侧。从中央的最窄部位D至下游侧的最宽部位C为止产生了大量的气泡(黑色部位)。气泡不仅产生在最窄部位D的下游侧,还产生在上游侧。该结果表示,上述压力模拟试验结果所表示的最窄部位D的上游侧的压力下降实际产生,能够在最窄部位D的上游侧产生气蚀及等离子体。
(其他实施方式)
(1)在上述实施方式中,液中等离子体装置1构成为具有一个管状流路部10。管状流路部10的数量并不只限于一个,也可以并联配置多个管状流路部10。由此,能够提高通过液中等离子体装置进行等离子体处理的单位时间的液体的量(处理效率)。
(2)管状流路部10中的节流部的数量并不只限于四个,也可以是一~三个或五个以上。
(3)在上述实施方式中,管状流路部10形成为,其节流部的内径成为L1>L2>L3>L4。节流部的内径可以设为全部相同,也也可以设为L1<L2<L3<L4,还可以采用互换大小关系的所有形式。
(4)在上述实施方式中,通过控制装置35控制电极部的施加电压成为V1>V2>V3>V4。施加电压也可以设为全部相同,也可以设为V1<V2<V3<V4,还可以采用互换大小关系的所有形式。
(5)上述实施方式构成为,在液中等离子体装置1中形成循环流路,通过管状流路部10的液体通过抽吸泵机构部40后返回到管状流路部10并再次通过管状流路部10。也可以构成为,通过管状流路部10而被等离子体处理后的液体直接从液中等离子体装置1中排出。这种所谓的一次通过形式的液中等离子体装置1例如优选适用于对积存于罐内的大量液体实施等离子体处理的情况(例如,油轮的压载水等)。此时,可以根据所需的等离子体处理的程度(杀菌力或粉体的分散程度等)适当地调整等离子体的强度或管状流路部10的长度。
(6)通过组合上述液中等离子体装置1与能够在吐出部产生气蚀的离心式泵机构(喷浆机),也能够大幅提高等离子体发光性能。详细而言,通过配置在离心式泵机构(喷浆机)的吐出口具备电压施加部B的管状流路部10,能够大幅提高管状流路部10中的等离子体发光性能。
另外,上述实施方式(包括其他实施方式,下同)中公开的结构只要不产生矛盾,则能够与其他实施方式中公开的结构组合使用,并且,本说明书中公开的实施方式为示例,本发明的实施方式并不只限于此,在不脱离本发明的目的的范围内能够进行适当改变。
符号说明
1-液中等离子体装置,10-管状流路部,10a-上壁面,10b-下壁面,10c-侧壁面,10d-侧壁面,21-第1节流部,22-第2节流部,23-第3节流部,24-第4节流部,31-第1电极部,32-第2电极部,33-第3电极部,34:第4电极部,35-控制装置,40-抽吸泵机构部,50-管状部,60-管状部,A-气蚀产生部,B-电压施加部,C-最宽部位,D-最窄部位,E-上游侧倾斜面,F-下游侧倾斜面。

Claims (7)

1.一种液中等离子体装置,其具有:内部有液体流过的管状流路部;及设置于所述管状流路部的气蚀产生部及电压施加部,该液中等离子体装置的特征在于,
所述气蚀产生部使所述管状流路部内部的所述液体产生气蚀,
所述电压施加部配置于所述管状流路部,并且对产生了气蚀的所述液体施加电压来产生等离子体,
所述气蚀产生部通过在所述管状流路部中设置内径比其他部位的内径小的节流部而构成,
所述节流部构成为,具有:
上游侧倾斜面,其为配置于所述节流部的最窄部位的上游侧的倾斜面;及
下游侧倾斜面,其为配置于所述节流部的最窄部位的下游侧的倾斜面,所述下游侧倾斜面的形状为以正弦函数表示的形状。
2.根据权利要求1所述的液中等离子体装置,其特征在于,
所述上游侧倾斜面与所述下游侧倾斜面为相对于所述最窄部位彼此对称的形状。
3.根据权利要求1或2所述的液中等离子体装置,其特征在于,
所述下游侧倾斜面形成为不产生所述液体流动的剥离的形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液中等离子体装置,其特征在于,
所述气蚀产生部具有串联配置且相邻配置的至少两个节流部,在配置于上游侧的上游节流部中由所述电压施加部施加于所述液体的电压比在配置于所述上游节流部的下游侧的下游节流部中由所述电压施加部施加于所述液体的电压高。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液中等离子体装置,其特征在于,
所述气蚀产生部具有串联配置且相邻配置的至少两个节流部,并且配置于上游侧的上游节流部的内径比配置于所述上游节流部的下游侧的下游节流部的内径大。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的液中等离子体装置,其特征在于,
多个所述管状流路部并联配置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液中等离子体装置,其特征在于,
还具有离心式抽吸泵机构部,从所述管状流路部流出的所述液体供给至所述抽吸泵机构部,从所述抽吸泵机构部吐出的所述液体供给至所述管状流路部。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2021763B1 (en) * 2018-10-04 2020-05-11 Indra Scient Sa Liquid purification method and system
KR102619877B1 (ko) * 2019-09-11 2024-01-03 삼성전자주식회사 기판 처리 장치
CZ2019772A3 (cs) * 2019-12-13 2020-10-29 Vysoké Učení Technické V Brně Zařízení pro čištění kapalin a způsob čištění kapalin s využitím tohoto zařízení
CN111249941B (zh) 2020-02-10 2021-09-14 深圳市尚水智能设备有限公司 一种用于固体在液体中分散的叶轮组件及使用该组件的固液混合设备
EP3981743A1 (en) * 2020-10-07 2022-04-13 Jozef Stefan Institute Method and device for disinfection of liquid
DE102021206089A1 (de) * 2021-06-15 2022-12-15 Axenic Prim Water GmbH Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4152925B2 (ja) * 2004-07-06 2008-09-17 株式会社ビ−・シ−・オ− 水質浄化装置
JP2010022991A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Yaskawa Electric Corp 液体処理装置および液体処理方法
CN102870502A (zh) * 2010-02-10 2013-01-09 阿尔弗雷多·佐莱齐-加勒东 用于将等离子粒子施加至液体的方法和装置以及用于消毒水的用途
CN203558900U (zh) * 2013-10-21 2014-04-23 廖明勇 等离子体协同水力空化反应装置
CN103896387A (zh) * 2014-03-24 2014-07-02 陕西师范大学 磁场协同水力空化反应装置
CN105461006A (zh) * 2015-12-16 2016-04-06 李芳� 气蚀等离子体水处理装置及方法
CN105541060A (zh) * 2015-12-16 2016-05-04 赵赫 超声空化等离子体污泥无害化装置及方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4813443B1 (zh) 1968-09-03 1973-04-27
JPS61136484A (ja) 1984-12-06 1986-06-24 Hitachi Metals Ltd 大腸菌の殺菌方法
US4906387A (en) * 1988-01-28 1990-03-06 The Water Group, Inc. Method for removing oxidizable contaminants in cooling water used in conjunction with a cooling tower
EP0879363B1 (en) * 1996-02-15 2002-09-11 Oleg Vyacheslavovich Kozyuk Method and device for obtaining a free disperse system in liquid
JP4041224B2 (ja) 1998-09-25 2008-01-30 正之 佐藤 液体処理方法及び液体処理装置
WO2007138773A1 (ja) * 2006-05-31 2007-12-06 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki 水処理装置
JP4813443B2 (ja) 2007-11-14 2011-11-09 株式会社安川電機 水処理装置
JP5464692B2 (ja) 2009-08-21 2014-04-09 株式会社安川電機 水処理装置
JP2015003297A (ja) * 2013-06-20 2015-01-08 スタンレー電気株式会社 排水液処理方法及び装置
US20150139853A1 (en) 2013-11-20 2015-05-21 Aic, Llc Method and apparatus for transforming a liquid stream into plasma and eliminating pathogens therein
KR101778438B1 (ko) * 2016-04-20 2017-09-14 곽헌길 유전체 삽입물, 리액터 및 이를 포함하는 플라즈마 발생장치
RU2637026C1 (ru) * 2016-11-14 2017-11-29 Юрий Павлович Скакунов Способ и устройство для обработки водной среды в потоке

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4152925B2 (ja) * 2004-07-06 2008-09-17 株式会社ビ−・シ−・オ− 水質浄化装置
JP2010022991A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Yaskawa Electric Corp 液体処理装置および液体処理方法
CN102870502A (zh) * 2010-02-10 2013-01-09 阿尔弗雷多·佐莱齐-加勒东 用于将等离子粒子施加至液体的方法和装置以及用于消毒水的用途
CN203558900U (zh) * 2013-10-21 2014-04-23 廖明勇 等离子体协同水力空化反应装置
CN103896387A (zh) * 2014-03-24 2014-07-02 陕西师范大学 磁场协同水力空化反应装置
CN105461006A (zh) * 2015-12-16 2016-04-06 李芳� 气蚀等离子体水处理装置及方法
CN105541060A (zh) * 2015-12-16 2016-05-04 赵赫 超声空化等离子体污泥无害化装置及方法

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