Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2007059318A - Plasma generator - Google Patents

Plasma generator Download PDF

Info

Publication number
JP2007059318A
JP2007059318A JP2005245842A JP2005245842A JP2007059318A JP 2007059318 A JP2007059318 A JP 2007059318A JP 2005245842 A JP2005245842 A JP 2005245842A JP 2005245842 A JP2005245842 A JP 2005245842A JP 2007059318 A JP2007059318 A JP 2007059318A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave
liquid
container
waveguide
tip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005245842A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Sugai
秀郎 菅井
Masanori Sato
正典 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Electronics Co Ltd
Original Assignee
Honda Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Electronics Co Ltd filed Critical Honda Electronics Co Ltd
Priority to JP2005245842A priority Critical patent/JP2007059318A/en
Publication of JP2007059318A publication Critical patent/JP2007059318A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma generator capable of efficiently irradiating microwaves into liquid. <P>SOLUTION: In this plasma generator, a transducer 21 of an ultrasonic generator produces cavitation frequently by irradiating ultrasonic waves into liquid W in a container 12. A waveguide 29 of a microwave generator makes discharge plasma generate by irradiating microwaves into a cavitation generating region R in the liquid W. The waveguide 29 has a tube body 31 of which the top portion is protruded into the container 12 and a microwave transmission medium 32 disposed inside the top portion of the tube body 31. A taper face 36 inclined in a longitudinal direction of the tube body 31 is formed on the top portion of the microwave transmission medium 32. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体中に超音波及びマイクロ波を照射してプラズマを発生させるプラズマ発生装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma generator for generating plasma by irradiating a liquid with ultrasonic waves and microwaves.

所定周波数域の強力な超音波を液体に照射すると、キャビテーションと呼ばれる気泡が発生し、その圧縮、崩壊過程を経てホットスポットと呼ばれる数千度、数千気圧の反応場が局所的に形成されることが知られている。近年ではこの反応場は一種の極限反応場として注目を浴びており、この極限反応場を利用して液体の処理(例えば、化学反応の誘起・促進、物質の分散、殺菌、乳化等の処理)を行う超音波処理装置の開発が進められている。   When a liquid is irradiated with powerful ultrasonic waves in a predetermined frequency range, bubbles called cavitation are generated, and a reaction field of several thousand degrees and several thousand atmospheres called hot spots is formed locally through compression and collapse processes. It is known. In recent years, this reaction field has attracted attention as a kind of limit reaction field, and liquid processing (for example, induction / promotion of chemical reaction, dispersion of substance, sterilization, emulsification, etc.) using this limit reaction field. Development of an ultrasonic treatment apparatus that performs the above-mentioned process is underway.

また、キャビテーションの発生領域にマイクロ波を重畳させることでプラズマ(ソノプラズマ)を発生させるプラズマ発生装置が提案されている(例えば、特許文献1)。この装置を用いれば、プラズマを発生させることで反応場の温度を高めることができ、液体中の反応が促進される。
特開2003−297598号公報
In addition, a plasma generator that generates plasma (sonoplasma) by superimposing a microwave on a cavitation generation region has been proposed (for example, Patent Document 1). If this apparatus is used, the temperature of the reaction field can be increased by generating plasma, and the reaction in the liquid is promoted.
JP 2003-297598 A

ところで、特許文献1にはプラズマ発生装置におけるマイクロ波照射手段の詳細が具体的に開示されておらず、その発明の詳細な説明や図面等の記載から類推すると、キャビテーションの発生領域にアンテナからマイクロ波を照射する構成を採用しているものと考えられる。この装置では、導波管で伝搬されたマイクロ波をアンテナで一旦高周波信号に変換する必要があり、その変換時にエネルギーが損失してしまう。   By the way, Patent Document 1 does not specifically disclose the details of the microwave irradiation means in the plasma generator, and by analogizing from the detailed description of the invention and the description of the drawings, the microcavity is generated from the antenna in the cavitation generation region. It is thought that the structure which irradiates a wave is employ | adopted. In this apparatus, it is necessary to convert the microwave propagated through the waveguide into a high-frequency signal once by the antenna, and energy is lost during the conversion.

そこで本願発明者らは、キャビテーションの発生領域に導波管からマイクロ波を直接照射する新規なプラズマ発生装置を試作した。図11に示すように、そのプラズマ発生装置61では、容器62内において超音波ホーン63に対向する位置に導波管64が配置され、その導波管64の先端が液体W中に入れられている。このプラズマ発生装置61では、液体Wとのインピーダンスマッチングをとるために、導波管64の内部には石英などの誘電体(マイクロ波透過体)65が充填されている。従ってこの装置によれば、特許文献1に記載の装置よりも効率よくプラズマを発生可能であるが、その反面でインピーダンスマッチングを十分にとることができないおそれがある。すなわち、マイクロ波透過体65の先端は平坦面であり、液体Wとの界面でインピーダンスが急激に変化してその界面でマイクロ波が反射するため、マイクロ波の照射効率が低下してしまうからである。   Therefore, the inventors of the present application made a prototype of a novel plasma generator that directly irradiates microwaves from a waveguide to a cavitation generation region. As shown in FIG. 11, in the plasma generator 61, a waveguide 64 is disposed in a container 62 at a position facing the ultrasonic horn 63, and the tip of the waveguide 64 is placed in the liquid W. Yes. In this plasma generator 61, in order to achieve impedance matching with the liquid W, the inside of the waveguide 64 is filled with a dielectric (microwave transparent body) 65 such as quartz. Therefore, according to this apparatus, plasma can be generated more efficiently than the apparatus described in Patent Document 1, but on the other hand, there is a possibility that sufficient impedance matching cannot be obtained. That is, the tip of the microwave transmitting body 65 is a flat surface, and the impedance changes rapidly at the interface with the liquid W, and the microwave is reflected at the interface, so that the microwave irradiation efficiency is reduced. is there.

図12には、マイクロ波の照射時における導波管64内及び液体W中における電界強度を示している。なお、図12において、縦軸には電界強度をとり、横軸には導波管64の先端点Oを基準にしたy方向の距離をとっている。図12に示されるように、液体W中においては、最大電界強度が1/4以下に減衰していることがわかる。またこの場合、マイクロ波透過体65と液体Wとの界面における反射率は0.7であり、この界面でマイクロ波が反射してしまうことが確認された。   FIG. 12 shows the electric field strength in the waveguide 64 and in the liquid W at the time of microwave irradiation. In FIG. 12, the vertical axis represents the electric field strength, and the horizontal axis represents the distance in the y direction with respect to the tip point O of the waveguide 64. As shown in FIG. 12, it can be seen that in the liquid W, the maximum electric field strength is attenuated to ¼ or less. In this case, the reflectance at the interface between the microwave transmission body 65 and the liquid W is 0.7, and it was confirmed that the microwave was reflected at this interface.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体中のキャビテーション発生領域に対して導波管からマイクロ波を効率よく照射することができるプラズマ発生装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a plasma generator capable of efficiently irradiating microwaves from a waveguide onto a cavitation generation region in a liquid. is there.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、液体を導入可能な容器と、前記容器内の液体中に超音波を照射してキャビテーションを多発的に生じさせる超音波照射手段と、マイクロ波発生器により発生したマイクロ波を導波管を介して伝搬させ、前記導波管の先端から前記液体におけるキャビテーション発生領域に照射することにより、放電プラズマを発生させるマイクロ波照射手段とを備え、前記導波管は、先端が前記容器内に突出するように配置された管本体と、前記管本体の先端の内部に配置されたマイクロ波透過体とを有し、前記マイクロ波透過体の先端部に、前記管本体の長手方向に対して傾斜した面が形成されていることを特徴とするプラズマ発生装置をその要旨とする。   In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 includes a container into which a liquid can be introduced, and an ultrasonic irradiation unit that irradiates ultrasonic waves into the liquid in the container to cause cavitation frequently. A microwave irradiating means for generating discharge plasma by propagating the microwave generated by the microwave generator through the waveguide and irradiating the cavitation generation region in the liquid from the tip of the waveguide; The waveguide has a tube body disposed so that a tip projects into the container, and a microwave transmission body disposed inside the tip of the tube body, the microwave transmission body The gist of the plasma generator is characterized in that a surface inclined with respect to the longitudinal direction of the tube body is formed at the tip of the tube.

また、請求項2に記載の発明は、液体を導入可能な容器と、前記容器内の液体中に超音波を照射してキャビテーションを多発的に生じさせる超音波照射手段と、マイクロ波発生器により発生したマイクロ波を導波管を介して伝搬させ、前記導波管の先端から前記液体におけるキャビテーション発生領域に照射することにより、放電プラズマを発生させるマイクロ波照射手段とを備え、前記導波管は、先端が前記容器内に突出するように配置された管本体と、前記管本体の先端の内部に配置されたマイクロ波透過体とを有し、前記マイクロ波透過体の先端部に凹凸が形成されていることを特徴とするプラズマ発生装置をその要旨とする。   The invention according to claim 2 includes a container into which a liquid can be introduced, an ultrasonic irradiation means for irradiating ultrasonic waves into the liquid in the container to generate cavitation frequently, and a microwave generator. A microwave irradiation means for generating discharge plasma by propagating the generated microwave through the waveguide and irradiating the cavitation generation region in the liquid from the tip of the waveguide; Has a tube body arranged so that the tip projects into the container, and a microwave transmission body arranged inside the tip of the tube body, and the tip of the microwave transmission body is uneven. The gist of the plasma generator is that it is formed.

請求項1及び2に記載の発明によれば、導波管の先端部をキャビテーション発生領域の近くに配置させ、その導波管からマイクロ波を液体中に直接照射することができる。また、請求項1に記載の発明のように、マイクロ波透過体の先端部に傾斜面を形成したり、請求項2に記載の発明のように、マイクロ波透過体の先端部に凹凸を形成したりすることで、マイクロ波透過体と液体との境界においてインピーダンスを緩やかに変化させることができる。このように構成すると、マイクロ波透過体の先端部でのマイクロ波の反射を抑制することができ、放電プラズマを効率よく発生させることができる。また、導波管の先端の内部にマイクロ波透過体を配置したことで、そのマイクロ波透過体がいわば蓋として機能する結果、容器内に突出して配置された導波管内への液体の侵入が防止される。   According to the first and second aspects of the invention, the tip of the waveguide can be disposed near the cavitation generation region, and microwaves can be directly irradiated into the liquid from the waveguide. Further, as in the invention described in claim 1, an inclined surface is formed at the tip of the microwave transmission body, or asperities are formed in the tip of the microwave transmission body as in the invention of claim 2. By doing so, the impedance can be gently changed at the boundary between the microwave transmitting body and the liquid. If comprised in this way, reflection of the microwave in the front-end | tip part of a microwave permeation | transmission body can be suppressed, and discharge plasma can be generated efficiently. In addition, since the microwave transmission body is arranged inside the distal end of the waveguide, the microwave transmission body functions as a lid, so that liquid does not enter into the waveguide that protrudes into the container. Is prevented.

前記マイクロ波透過体は誘電体であることが好ましく(請求項5)、具体的には比誘電率が前記液体よりも小さく、空気よりも大きい誘電体にて形成されることがよく、その好適例としては石英を挙げることができる。石英は上記の好適な性質を有するため、マイクロ波を効率よく伝搬することができる。また、石英は比較的加工性がよいため、傾斜面や凹凸を形成する加工を比較的容易に行うことができ、マイクロ波透過体の製造コストを抑えることができる。   The microwave transmitting body is preferably a dielectric (Claim 5), and specifically, it is preferably formed of a dielectric having a relative dielectric constant smaller than that of the liquid and larger than that of air. An example is quartz. Since quartz has the above-mentioned preferable properties, it can propagate microwaves efficiently. In addition, since quartz has relatively good processability, it is possible to relatively easily perform the process of forming the inclined surface and the unevenness, and the manufacturing cost of the microwave transmission body can be suppressed.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2において、前記管本体の外形形状は略円形状であり、前記マイクロ波透過体の断面形状は略矩形状であり、前記容器には、前記導波管の先端を入れる管本体挿通孔が設けられるとともに、前記管本体の外周面に当接した状態で前記管本体挿通孔との隙間をシールするシール部材が設けられることをその要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the outer shape of the tube main body is a substantially circular shape, and the cross-sectional shape of the microwave transmitting body is a substantially rectangular shape. The gist of the invention is that a tube main body insertion hole for inserting the distal end of the waveguide is provided, and a seal member for sealing a gap between the tube main body insertion hole and the outer peripheral surface of the tube main body is provided. .

請求項3に記載の発明によれば、マイクロ波透過体の断面形状は略矩形状であるので、マイクロ波を効率よく伝搬させることができる。また、管本体の外形形状は略円形状であり角部などの出っ張りを有していないので、シール部材を管本体の外周面に当接した状態で配置させることによって、管本体と管本体挿通孔との隙間を容易にシールすることができる。   According to invention of Claim 3, since the cross-sectional shape of a microwave permeation | transmission body is substantially rectangular shape, a microwave can be propagated efficiently. Also, since the outer shape of the tube body is substantially circular and does not have protrusions such as corners, the tube body and the tube body can be inserted by placing the seal member in contact with the outer peripheral surface of the tube body. The gap with the hole can be easily sealed.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項において、前記容器内部への管本体の突出量を変更可能な構造を有することをその要旨とする。   The gist of a fourth aspect of the present invention is that, in any one of the first to third aspects, it has a structure capable of changing a protruding amount of the tube main body into the container.

請求項4に記載の発明によれば、キャビテーション発生領域に対するマイクロ波の照射位置(定在波の位置)を調整することができ、放電プラズマを効率よく発生させることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to adjust the microwave irradiation position (standing wave position) with respect to the cavitation generation region, and to efficiently generate discharge plasma.

以上詳述したように、請求項1〜5に記載の発明によると、液体中のキャビテーション発生領域に対して導波管からマイクロ波を効率よく照射することができるプラズマ発生装置を提供することができる。   As described above in detail, according to the first to fifth aspects of the present invention, it is possible to provide a plasma generator capable of efficiently irradiating microwaves from a waveguide onto a cavitation generation region in a liquid. it can.

以下、本発明をプラズマ発生装置に具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は本実施の形態のプラズマ発生装置11を示す概略構成図であり、図2はそのプラズマ発生装置11の要部断面図である。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a plasma generator will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a plasma generator 11 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the plasma generator 11.

図1に示されるように、プラズマ発生装置11は、液体を導入可能な容器12、超音波発生装置13、マイクロ波発生装置14、位置調整装置15、中性子照射装置16、中性子カウンタ17、バブリング装置18、熱交換器19、及び制御装置20を備える。   As shown in FIG. 1, the plasma generator 11 includes a container 12 into which a liquid can be introduced, an ultrasonic generator 13, a microwave generator 14, a position adjusting device 15, a neutron irradiation device 16, a neutron counter 17, and a bubbling device. 18, a heat exchanger 19, and a control device 20.

制御装置20は、CPU、ROM、RAM、入出力ポートなどからなる周知のマイクロコンピュータにより構成されている。この制御装置20は、超音波発生装置13、マイクロ波発生装置14、位置調整装置15、中性子照射装置16、中性子カウンタ17、バブリング装置18、及び熱交換器19と電気的に接続されており、各種処理を実行することでプラズマ発生装置11全体を統括的に制御する。   The control device 20 is constituted by a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, and the like. The control device 20 is electrically connected to the ultrasonic generator 13, the microwave generator 14, the position adjusting device 15, the neutron irradiation device 16, the neutron counter 17, the bubbling device 18, and the heat exchanger 19, The entire plasma generator 11 is comprehensively controlled by executing various processes.

本実施の形態において容器12はステンレスからなり、その容器12内には液体Wが入れられている。液体Wとしては、目的に応じて任意のものが選択可能である。   In the present embodiment, the container 12 is made of stainless steel, and the liquid W is placed in the container 12. Any liquid W can be selected according to the purpose.

超音波照射手段としての超音波発生装置13は、トランスデューサ21とそのトランスデューサ21を駆動するためのパルスを出力するパルス発生器22とを備える。図2に示すように、トランスデューサ21は、振動子23及びホーン(共振体)24からなる。そして、トランスデューサ21のホーン24の外周面が固定部材25を用いて容器12の上面に固定されており、そのホーン24の先端が液体Wの中に入れられている。   The ultrasonic generator 13 as the ultrasonic irradiation means includes a transducer 21 and a pulse generator 22 that outputs a pulse for driving the transducer 21. As shown in FIG. 2, the transducer 21 includes a vibrator 23 and a horn (resonator) 24. The outer peripheral surface of the horn 24 of the transducer 21 is fixed to the upper surface of the container 12 using a fixing member 25, and the tip of the horn 24 is placed in the liquid W.

このトランスデューサ21は、パルス発生器22から出力されたパルスによって振動子23が駆動されると、例えば20kHz、0〜1kWの超音波をホーン24の先端から液体W中に照射する。なお、本実施の形態では、超音波の照射に伴う摩耗を防止するために、ホーン24先端にはセラミックからなる保護板26が設けられている。   When the vibrator 23 is driven by the pulse output from the pulse generator 22, the transducer 21 irradiates the liquid W with, for example, an ultrasonic wave of 20 kHz and 0 to 1 kW from the tip of the horn 24. In the present embodiment, a protective plate 26 made of ceramic is provided at the tip of the horn 24 in order to prevent wear associated with the irradiation of ultrasonic waves.

図1に示すように、マイクロ波照射手段としてのマイクロ波発生装置14は、マイクロ波を発生するマグネトロン(マイクロ波発生器)28と、マグネトロン28にて発生したマイクロ波を伝搬する導波管(マイクロ波ホーン)29とを備え、位置調整装置15上に載置されている。マイクロ波発生装置14の導波管29は、超音波発生装置13のトランスデューサ21に対向した状態で容器12の底面に配置されている。このマイクロ波発生装置14において、マグネトロン28は、直流電流が供給されることで、例えば、2.45GHz、0〜1.8kWのマイクロ波を発生する。そして、導波管29は、そのマイクロ波を基本モードであるTE01モードで伝搬させ、先端部から液体W中に直接照射する。   As shown in FIG. 1, a microwave generator 14 as a microwave irradiation means includes a magnetron (microwave generator) 28 that generates a microwave, and a waveguide that propagates the microwave generated by the magnetron 28 ( Microwave horn) 29, and is placed on the position adjusting device 15. The waveguide 29 of the microwave generator 14 is disposed on the bottom surface of the container 12 so as to face the transducer 21 of the ultrasonic generator 13. In the microwave generator 14, the magnetron 28 generates a microwave of 2.45 GHz, 0 to 1.8 kW, for example, when supplied with a direct current. The waveguide 29 propagates the microwave in the TE01 mode, which is the fundamental mode, and directly irradiates the liquid W from the tip.

図2に示すように、中性子照射装置16は、容器12の側面に設けられた中性子透過部40に臨むようにして配置されている。中性子照射装置16は、図示しないイオン発生源で発生した荷電粒子のビームを電荷を持たない中性子のビームに変換した後、その中性子のビームを容器12内部に向けて出力する。なお、中性子透過部40は、容器12を構成するステンレスよりも中性子を透過させやすい部材(例えば、ガラス板)などを用いて形成される。用途によっては、中性子照射装置16を使用しなくてもよい。   As shown in FIG. 2, the neutron irradiation device 16 is arranged so as to face the neutron transmission part 40 provided on the side surface of the container 12. The neutron irradiation device 16 converts a charged particle beam generated by an ion generation source (not shown) into a neutron beam having no charge, and then outputs the neutron beam toward the inside of the container 12. In addition, the neutron transmission part 40 is formed using the member (for example, glass plate) etc. which are easy to permeate | transmit a neutron rather than the stainless steel which comprises the container 12. FIG. Depending on the application, the neutron irradiation device 16 may not be used.

図1に示すように、容器12の近傍には中性子の量を検出するための中性子カウンタ17が設けられている。この中性子カウンタ17は、容器12内の中性子量の検出に用いられる。なお、中性子カウンタ17としては、従来公知の中性子測定器(例えば電離箱、比例計数管、G−M計数管等)が使用可能である。用途によっては、中性子カウンタ17を使用しなくてもよい。   As shown in FIG. 1, a neutron counter 17 for detecting the amount of neutrons is provided in the vicinity of the container 12. The neutron counter 17 is used for detecting the amount of neutrons in the container 12. As the neutron counter 17, a conventionally known neutron measuring instrument (for example, an ionization chamber, a proportional counter, a GM counter, etc.) can be used. Depending on the application, the neutron counter 17 may not be used.

バブリング装置18は、希ガスとしてのアルゴンガスが充填されるガスボンベ41と、そのアルゴンガスを液体W中に供給するための供給パイプ42と、供給パイプ42の途中に設けられる開閉バルブ43とを備える。このバブリング装置18では、開閉バルブ43が開状態に作動されることで、ガスボンベ41のアルゴンガスが供給パイプ42を通して液体W中に供給される。   The bubbling device 18 includes a gas cylinder 41 filled with argon gas as a rare gas, a supply pipe 42 for supplying the argon gas into the liquid W, and an opening / closing valve 43 provided in the middle of the supply pipe 42. . In the bubbling device 18, the open / close valve 43 is operated in an open state, whereby the argon gas in the gas cylinder 41 is supplied into the liquid W through the supply pipe 42.

図2に示すように、液体W中でアルゴンガスがバブリングされると、液体W中に含まれる空気などが取り除かれる。また、液体W中にアルゴンガスをバブリングすることで、超音波の照射によるキャビテーションが多発的に生じるとともに、マイクロ波の照射による放電プラズマが発生しやすくなる。   As shown in FIG. 2, when argon gas is bubbled in the liquid W, air and the like contained in the liquid W are removed. In addition, bubbling argon gas into the liquid W causes frequent cavitation due to ultrasonic irradiation and facilitates generation of discharge plasma due to microwave irradiation.

熱交換器19は、容器12の側面や底面に設けられ冷却水を循環させる冷却用配管45と、その冷却用配管45の途中に設けられる液体ポンプ46と、液体Wの温度を検出するための熱電対47とを備える。この熱交換器19では、熱電対47によって検出された温度に基づいて液体ポンプ46が駆動されると、冷却用配管45における冷却水の循環が開始され、液体Wの温度が所定温度以下となるように冷却される。   The heat exchanger 19 is provided on the side surface or bottom surface of the container 12 for cooling the cooling pipe 45 for circulating the cooling water, the liquid pump 46 provided in the middle of the cooling pipe 45, and a temperature for detecting the temperature of the liquid W. A thermocouple 47. In the heat exchanger 19, when the liquid pump 46 is driven based on the temperature detected by the thermocouple 47, the circulation of the cooling water in the cooling pipe 45 is started, and the temperature of the liquid W becomes a predetermined temperature or less. To be cooled.

容器12の側面にはその内部状態を目視で観察可能な覗き窓(図示略)が設けられており、超音波の照射時に発生するソノルミネッセンスの観察やマイクロ波の照射時に発生するソノプラズマの観察が可能となっている。   A viewing window (not shown) is provided on the side surface of the container 12 so that its internal state can be visually observed. Observation of sonoluminescence generated during irradiation with ultrasonic waves and observation of sonoplasma generated during irradiation with microwaves are provided. Is possible.

次に、本実施の形態における導波管29の構造について詳述する。図3は、導波管29の先端より若干基端側となる位置においてその長手方向に直交する方向に切った断面図である。   Next, the structure of the waveguide 29 in the present embodiment will be described in detail. FIG. 3 is a cross-sectional view taken in a direction perpendicular to the longitudinal direction at a position slightly proximal to the distal end of the waveguide 29.

図2及び図3に示すように、導波管29は、先端が容器12内に突出するように配置された管本体31と、管本体31の先端の内部(中央孔31a)に配置されたマイクロ波透過体(具体的には石英)32とを有する。なお、マイクロ波透過体32としては、石英の以外の誘電体材料(例えば、セラミックスからなる誘電体など)であって、その比誘電率が空気の1よりも大きく、液体Wよりも小さい材料を用いることができる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the waveguide 29 is arranged in a tube main body 31 arranged so that the tip protrudes into the container 12, and inside the tip of the tube main body 31 (central hole 31 a). And a microwave transmission body (specifically, quartz) 32. The microwave transmitting body 32 is made of a dielectric material other than quartz (for example, a dielectric made of ceramics), and has a relative dielectric constant larger than 1 of air and smaller than that of the liquid W. Can be used.

管本体31は、外形形状が略円形状となるよう形成されるとともに、中央孔31aは、管本体31の長手方向に直交する方向に切った断面が略矩形状となるように形成されている。管本体31の先端は、容器12の底面中央に設けられた管本体挿通孔33に挿入されている。そして、管本体31の先端より若干基端側となる位置には、その外周面に当接した状態で管本体挿通孔33との間の隙間をシールするOリング(シール部材)34が配置されている。管本体31の外周面において前記Oリング34がある位置には、リング状の固定部材35が設けられている。この固定部材35は、このOリング34を圧縮して縮径させるとともに、管本体31を容器12の底面に対して固定させている。なお、本実施の形態では、固定部材35を取り外した状態で位置調整装置15が駆動され、導波管29の位置がその長手方向に沿って適宜調整される。その後、管本体31を固定部材35で再度固定することにより、容器12の底面に対する管本体31の突出量が変更可能になっている。   The tube body 31 is formed so that the outer shape is substantially circular, and the center hole 31a is formed so that a cross section cut in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the tube body 31 is substantially rectangular. . The distal end of the tube body 31 is inserted into a tube body insertion hole 33 provided in the center of the bottom surface of the container 12. An O-ring (seal member) 34 that seals the gap between the tube body insertion hole 33 while being in contact with the outer peripheral surface is disposed at a position slightly proximal to the distal end of the tube body 31. ing. A ring-shaped fixing member 35 is provided at a position where the O-ring 34 is present on the outer peripheral surface of the tube body 31. The fixing member 35 compresses the O-ring 34 to reduce its diameter, and fixes the tube body 31 to the bottom surface of the container 12. In the present embodiment, the position adjusting device 15 is driven with the fixing member 35 removed, and the position of the waveguide 29 is appropriately adjusted along the longitudinal direction. Thereafter, by fixing the tube body 31 again with the fixing member 35, the protruding amount of the tube body 31 with respect to the bottom surface of the container 12 can be changed.

図2〜図4に示すように、マイクロ波透過体32は、管本体31の長手方向に直交する方向に切った断面形状が略矩形状であり、その先端がくさび状(具体的にはV溝状)に削られることで、管本体31の長手方向(図2の上下方向)に対して傾斜した面(テーパ面)36が形成されている。このように、マイクロ波透過体32の先端にテーパ面36を形成することで、液体Wに対するマイクロ波透過体32のインピーダンスのマッチングがとられている。なお、マイクロ波透過体32の基端側は、くさび状に突出するよう加工されており、導波管29内の空気とのインピーダンスのマッチングがとられている。このマイクロ波透過体32の加工は、切削加工などの公知の手法を用いて行われ、その加工後のマイクロ波透過体32が管本体31に挿入されて導波管29が形成されている。本実施形態では、切削加工という機械的手法を採用しているがエッチング等のような化学的手法を用いてもよい。   As shown in FIGS. 2 to 4, the microwave transmission body 32 has a substantially rectangular cross-sectional shape cut in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the tube body 31, and the tip thereof has a wedge shape (specifically, V By being cut into a groove shape, a surface (tapered surface) 36 that is inclined with respect to the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 2) of the tube main body 31 is formed. Thus, by forming the tapered surface 36 at the tip of the microwave transmission body 32, the impedance of the microwave transmission body 32 with respect to the liquid W is matched. The proximal end side of the microwave transmission body 32 is processed so as to protrude in a wedge shape, and impedance matching with the air in the waveguide 29 is taken. The processing of the microwave transmitting body 32 is performed using a known method such as cutting, and the processed microwave transmitting body 32 is inserted into the tube body 31 to form the waveguide 29. In the present embodiment, a mechanical technique called cutting is employed, but a chemical technique such as etching may be used.

このように、マイクロ波透過体32の先端にテーパ面36を形成することで、マイクロ波透過体32と液体Wとの境界においてインピーダンスが緩やかに変化し、マイクロ波透過体32の先端部でのマイクロ波の反射が抑制される。   In this way, by forming the tapered surface 36 at the tip of the microwave transmission body 32, the impedance changes gently at the boundary between the microwave transmission body 32 and the liquid W, and the Microwave reflection is suppressed.

具体的には、本願発明者らは、マイクロ波透過体32における先端の削り量d1(図5参照)を変化させた場合についてのマイクロ波の反射率と先端の削り量d1との関係をシミュレーションしてみた。その結果を図6に示す。図6に示されるように、マイクロ波透過体32における先端の削り量d1が多くなるに従いマイクロ波の反射率が低下している。従って、マイクロ波透過体32にテーパ面36を形成することにより、マイクロ波を液体W中に効率よく照射することが可能となる。   Specifically, the inventors of the present application simulate the relationship between the reflectance of the microwave and the cutting amount d1 of the tip when the cutting amount d1 (see FIG. 5) of the tip of the microwave transmission body 32 is changed. I tried to. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the reflectance of the microwave decreases as the cutting amount d1 at the tip of the microwave transmitting body 32 increases. Therefore, the microwave can be efficiently irradiated into the liquid W by forming the tapered surface 36 on the microwave transmitting body 32.

次に、本実施の形態におけるプラズマ発生装置11の動作例を説明する。   Next, an operation example of the plasma generator 11 in the present embodiment will be described.

先ず、制御装置20は、バブリング装置18における開閉バルブ43を開状態に作動させ、ガスボンベ41のアルゴンガスを供給パイプ42を通して液体W中に供給する。これにより、液体W中でのアルゴンガスのバブリングが開始される。   First, the control device 20 operates the open / close valve 43 in the bubbling device 18 to open, and supplies the argon gas from the gas cylinder 41 into the liquid W through the supply pipe 42. Thereby, bubbling of argon gas in the liquid W is started.

そして、制御装置20は超音波発生装置13に制御信号を出力して超音波の照射を開始させる。すなわち、パルス発生器22において、制御装置20からの制御信号に同期したタイミングでパルスが生成され、そのパルスがトランスデューサ21に供給されることにより、トランスデューサ21から超音波が液体W中に照射される。この超音波の照射により、液体W中にキャビテーションが多発的に生じる。   And the control apparatus 20 outputs a control signal to the ultrasonic generator 13, and starts irradiation of an ultrasonic wave. That is, in the pulse generator 22, a pulse is generated at a timing synchronized with a control signal from the control device 20, and the pulse is supplied to the transducer 21, so that the ultrasonic wave is irradiated from the transducer 21 into the liquid W. . Cavitation occurs frequently in the liquid W due to the irradiation of the ultrasonic waves.

その後、制御装置20はマイクロ波発生装置14に制御信号を出力してマイクロ波の照射を開始させる。具体的には、制御装置20からの制御信号に基づいてマグネトロン28に直流電流が供給されることでマイクロ波が発生される。そして、そのマイクロ波は導波管29を伝搬しマイクロ波透過体32を通して液体W中のキャビテーションの発生領域R(図2参照)に照射される。ここで、本実施の形態のマイクロ波透過体32にはテーパ面36が形成され、液体Wとの境界においてインピーダンスが緩やかに変化するため、マイクロ波が効率よくキャビテーション発生領域Rに照射される。その照射によって放電プラズマが発生しその領域(放電プラズマ発生領域)Rの温度が高められる。   Thereafter, the control device 20 outputs a control signal to the microwave generator 14 to start microwave irradiation. Specifically, a microwave is generated by supplying a direct current to the magnetron 28 based on a control signal from the control device 20. Then, the microwave propagates through the waveguide 29 and is irradiated to the cavitation generation region R (see FIG. 2) in the liquid W through the microwave transmission body 32. Here, since the tapered surface 36 is formed in the microwave transmission body 32 of the present embodiment and the impedance changes gently at the boundary with the liquid W, the microwave is efficiently irradiated to the cavitation generation region R. The irradiation generates discharge plasma, and the temperature of the region (discharge plasma generation region) R is increased.

次いで、制御装置20は、中性子照射装置16に制御信号を出力して中性子の照射を開始させる。このとき、放電プラズマ発生領域Rに中性子が照射されると、液体Wに含まれる重水素が励起状態となり、放電プラズマの温度がさらに高温化する。容器12内の中性子は中性子カウンタ17で計数され、制御装置20はその検出信号を取り込む。制御装置20はその検出信号に基づいて所定の処理を行い、所定の情報を図示しない表示装置(ディスプレイ)などに表示する。なお、中性子の照射や計数は必要がなければ実施しなくてもよい。   Next, the control device 20 outputs a control signal to the neutron irradiation device 16 to start neutron irradiation. At this time, when the discharge plasma generation region R is irradiated with neutrons, deuterium contained in the liquid W is excited, and the temperature of the discharge plasma is further increased. Neutrons in the container 12 are counted by the neutron counter 17, and the control device 20 captures the detection signal. The control device 20 performs predetermined processing based on the detection signal, and displays predetermined information on a display device (display) (not shown). Note that neutron irradiation and counting may not be performed if unnecessary.

また、制御装置20は、熱電対47の検出信号を取り込み、その検出信号に対応する液体温度が所定温度以上か否かを判定する。そして、液体温度が所定温度以上と判定した場合、熱交換器19を作動させる。すなわち、制御装置20は、液体ポンプ46を駆動して冷却用配管45に冷却水を循環させ、液体Wを冷却する。液体Wの温度が下がり、熱電対47の検出信号に基づいて液体温度が所定温度以下であると判断した場合、制御装置20は熱交換器19(液体ポンプ46)を停止する。このように、熱交換器19を制御することにより、容器12中の液体Wが高温となってキャビテーションの発生が不安定となることが防止される。   Further, the control device 20 takes in the detection signal of the thermocouple 47 and determines whether or not the liquid temperature corresponding to the detection signal is equal to or higher than a predetermined temperature. And when it determines with liquid temperature being more than predetermined temperature, the heat exchanger 19 is operated. That is, the control device 20 drives the liquid pump 46 to circulate cooling water through the cooling pipe 45 to cool the liquid W. When the temperature of the liquid W decreases and it is determined that the liquid temperature is equal to or lower than the predetermined temperature based on the detection signal of the thermocouple 47, the control device 20 stops the heat exchanger 19 (liquid pump 46). In this way, by controlling the heat exchanger 19, it is possible to prevent the liquid W in the container 12 from becoming high temperature and causing cavitation to become unstable.

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施の形態のプラズマ発生装置11では、導波管29から液体W中にマイクロ波を直接照射するように構成している。よって、アンテナを介してマイクロ波を出力するプラズマ発生装置と比較して、広い領域に均一なマイクロ波を照射することができ、プラズマ発生領域Rの大きさを十分に確保することができる。また、マイクロ波透過体32の先端部にテーパ面36が形成されているので、マイクロ波透過体32と液体Wとの境界においてインピーダンスを緩やかに変化させることができ、マイクロ波透過体32の先端部でのマイクロ波の反射を抑制することができる。従って、マイクロ波が効率よく照射され、放電プラズマを確実に発生させることができる。   (1) The plasma generator 11 of the present embodiment is configured to directly irradiate the microwave from the waveguide 29 into the liquid W. Therefore, compared with a plasma generator that outputs a microwave via an antenna, a uniform microwave can be irradiated to a wide region, and the size of the plasma generation region R can be sufficiently secured. Further, since the tapered surface 36 is formed at the tip of the microwave transmission body 32, the impedance can be changed gently at the boundary between the microwave transmission body 32 and the liquid W, and the tip of the microwave transmission body 32. The reflection of the microwave at the part can be suppressed. Therefore, microwaves can be efficiently irradiated and discharge plasma can be generated reliably.

(2)本実施の形態の場合、マイクロ波透過体32として石英を用いその先端部をくさび状に削ってテーパ面36を形成した。石英は比誘電率が前記液体Wよりも小さく、空気よりも大きい材料であるため、マイクロ波を効率よく伝搬できるマイクロ波透過体32とすることができる。また、石英は比較的加工性がよいため、その先端部をくさび状に削る加工を比較的容易に行うことができ、マイクロ波透過体32の製造コストを抑えることができる。   (2) In the case of the present embodiment, quartz is used as the microwave transmission body 32 and the tip portion thereof is cut into a wedge shape to form the tapered surface 36. Since quartz is a material having a relative dielectric constant smaller than that of the liquid W and larger than that of air, the microwave transmission body 32 capable of efficiently transmitting microwaves can be obtained. Further, since quartz has a relatively good processability, it is possible to relatively easily process the tip portion into a wedge shape, and the manufacturing cost of the microwave transmission body 32 can be suppressed.

(3)本実施の形態の場合、マイクロ波透過体32の断面形状は略矩形状であるので、マイクロ波を効率よく伝搬させることができる。また、管本体31の外形形状は略円形状であり角部などの出っ張りを有していないので、Oリング34を管本体31の外周面に当接した状態で配置させることによって、管本体31と管本体挿通孔33との隙間を容易にシールすることができる。   (3) In the case of the present embodiment, since the cross-sectional shape of the microwave transmission body 32 is substantially rectangular, microwaves can be propagated efficiently. Further, since the outer shape of the tube body 31 is substantially circular and does not have protrusions such as corners, the tube body 31 is arranged by placing the O-ring 34 in contact with the outer peripheral surface of the tube body 31. And the tube main body insertion hole 33 can be easily sealed.

(4)本実施の形態のプラズマ発生装置11では、位置調整装置15上にマイクロ波発生装置14が設けられ、位置調整装置15を駆動させることにより容器12内部への管本体31の突出量を変更することができる。この場合、キャビテーション発生領域Rに対するマイクロ波の照射位置(定在波の位置)を調整することができ、放電プラズマを効率よく発生させることができる。   (4) In the plasma generator 11 of the present embodiment, the microwave generator 14 is provided on the position adjustment device 15, and the position adjustment device 15 is driven to reduce the amount of protrusion of the tube body 31 into the container 12. Can be changed. In this case, the microwave irradiation position (standing wave position) with respect to the cavitation generation region R can be adjusted, and discharge plasma can be generated efficiently.

(5)本実施の形態のプラズマ発生装置11では、超音波発生装置13のトランスデューサ21とマイクロ波発生装置14の導波管29とが対向して配置されるので、超音波の照射によって発生したキャビテーションの発生領域Rに対してマイクロ波を確実に照射でき、反応場を形成するのに十分な量のプラズマ(ソノプラズマ)を発生させることができる。   (5) In the plasma generator 11 according to the present embodiment, the transducer 21 of the ultrasonic generator 13 and the waveguide 29 of the microwave generator 14 are arranged to face each other, and thus generated by irradiation with ultrasonic waves. The microwave can be reliably irradiated to the cavitation generation region R, and a sufficient amount of plasma (sonoplasma) can be generated to form a reaction field.

(6)本実施の形態のプラズマ発生装置11では、液体W中にアルゴンガスがバブリングされるので、キャビテーションが多発的にかつ効率よく生じるようになり、放電プラズマ発生領域を拡大しやすくなる。また、熱交換器19により液体Wが冷却されるので、キャビテーションが安定的に発生する。その結果、放電プラズマ発生領域Rの温度をより高めることができる。   (6) In the plasma generator 11 of the present embodiment, since argon gas is bubbled into the liquid W, cavitation occurs frequently and efficiently, and the discharge plasma generation region can be easily expanded. Further, since the liquid W is cooled by the heat exchanger 19, cavitation is stably generated. As a result, the temperature of the discharge plasma generation region R can be further increased.

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。   In addition, you may change embodiment of this invention as follows.

・本実施の形態では、マイクロ波透過体32の先端を凹状に加工して、テーパ面36を形成するものであったがこれに限定されるものではない。図7に示すように、マイクロ波透過体51の先端をくさび状に突出するよう加工することでテーパ面52を形成してもよい。なお、このマイクロ波透過体51においても、先端の削り量d2を変化させた場合についてのマイクロ波の反射率と先端の削り量d2の関係をシミュレーションしてみた。その結果を図8に示す。図8に示されるように、マイクロ波透過体51における先端の削り量d2が多くなるに従いマイクロ波の反射率が低下している。従って、このマイクロ波透過体51においても、その先端にテーパ面52を形成することにより、マイクロ波を液体W中に効率よく照射することができる。   -In this Embodiment, although the front-end | tip of the microwave permeation | transmission body 32 was processed into concave shape and the taper surface 36 was formed, it is not limited to this. As shown in FIG. 7, the tapered surface 52 may be formed by processing the tip of the microwave transmitting body 51 so as to protrude in a wedge shape. In the microwave transmission body 51, the relationship between the reflectance of the microwave and the cutting amount d2 at the tip when the cutting amount d2 at the tip was changed was simulated. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 8, the reflectance of the microwave decreases as the cutting amount d2 at the tip of the microwave transmitting body 51 increases. Therefore, also in this microwave transmission body 51, the microwave can be efficiently irradiated into the liquid W by forming the tapered surface 52 at the tip thereof.

また、図9に示すマイクロ波透過体53のように、その先端部に凹凸を形成してもよいし、図10に示すマイクロ波透過体54のように、その先端部に球面状の凹部を形成してもよい。勿論、マイクロ波透過体の先端部に円錐状や角錐状の凹部または凸部を形成してもよい。また、このマイクロ波透過体の先端部に形成される凹部または凸部は1つでもよいし複数でもよい。このように、マイクロ波透過体53,54を形成することで、マイクロ波透過体53,54と液体Wとの境界においてインピーダンスを緩やかに変化させることができ、マイクロ波を液体W中に効率よく照射することができる。ただし、これらのものに比べて先端の形状が単純な前記実施形態のマイクロ波透過体32や、図7のマイクロ波透過体51のほうが、加工が容易という点で有利である。   Further, an uneven portion may be formed at the tip portion as in the microwave transmitting body 53 shown in FIG. 9, and a spherical concave portion is formed in the tip portion as in the microwave transmitting body 54 shown in FIG. It may be formed. Of course, a conical or pyramidal concave or convex portion may be formed at the tip of the microwave transmitting body. In addition, the concave portion or the convex portion formed at the tip of the microwave transmitting body may be one or plural. In this way, by forming the microwave transmission bodies 53 and 54, the impedance can be gradually changed at the boundary between the microwave transmission bodies 53 and 54 and the liquid W, and the microwave is efficiently contained in the liquid W. Can be irradiated. However, the microwave transmission body 32 of the above-described embodiment having a simple tip shape as compared with these and the microwave transmission body 51 of FIG. 7 are advantageous in terms of easy processing.

・上記実施の形態のプラズマ発生装置11では、超音波発生装置13とマイクロ波発生装置14とを1対設けるものであったが、複数対設けるものであってもよい。このようにしても、プラズマ発生領域Rの大きさを十分に確保することができ、広い範囲で音響核融合を起こさせることができる。   In the plasma generator 11 of the above embodiment, one pair of the ultrasonic generator 13 and the microwave generator 14 is provided, but a plurality of pairs may be provided. Even in this case, the size of the plasma generation region R can be sufficiently secured, and acoustic fusion can be caused in a wide range.

・上記実施の形態のプラズマ発生装置11では、超音波発生装置13のトランスデューサ21を容器12の上面に配置し、マイクロ波発生装置14の導波管29を容器12の底面に配置するものであったが、これとは逆に、トランスデューサ21を容器12の底面に配置し、導波管29を容器12の上面に配置してもよい。   In the plasma generator 11 of the above embodiment, the transducer 21 of the ultrasonic generator 13 is disposed on the top surface of the container 12 and the waveguide 29 of the microwave generator 14 is disposed on the bottom surface of the container 12. However, conversely, the transducer 21 may be disposed on the bottom surface of the container 12 and the waveguide 29 may be disposed on the top surface of the container 12.

・上記実施の形態のプラズマ発生装置11では、マイクロ波発生装置14を位置調整装置15上に配置し、マイクロ波発生装置14の導波管29の位置を変更可能に構成したが、超音波発生装置13側に位置調整装置15を設け、トランスデューサ21の位置を変更可能に構成してもよい。   In the plasma generator 11 of the above embodiment, the microwave generator 14 is arranged on the position adjusting device 15 and the position of the waveguide 29 of the microwave generator 14 can be changed. The position adjustment device 15 may be provided on the device 13 side so that the position of the transducer 21 can be changed.

・上記実施の形態のプラズマ発生装置11は、例えば、音響核融合(ソノフュージョン)を起こさせる核融合装置として利用することも可能である。勿論、このような装置として利用する以外にも、このプラズマ発生装置11は、化学反応の誘起・促進をさせる反応装置(例えばカーボンナノ粒子、カーボンナノチューブ、アモルファスカーボン等の生成装置)や、汚水などに含まれる有害物質を分解する処理装置としても利用することができる。なおこの場合、プラズマ発生装置11における中性子照射装置16や中性子カウンタ17は省略することができる。   -The plasma generator 11 of the said embodiment can also be utilized as a nuclear fusion apparatus which raises acoustic fusion (sonofusion), for example. Of course, in addition to being used as such an apparatus, the plasma generator 11 can be used as a reaction apparatus for inducing and promoting a chemical reaction (for example, an apparatus for generating carbon nanoparticles, carbon nanotubes, amorphous carbon, etc.), sewage, etc. It can also be used as a processing device for decomposing harmful substances contained in water. In this case, the neutron irradiation device 16 and the neutron counter 17 in the plasma generator 11 can be omitted.

・上記実施の形態のプラズマ発生装置11において、容器12に液体Wを流通させるための通路(液体Wの導入路及び排出路)を接続し、液体Wを容器12に流しつつ化学反応の処理や汚水処理などの処理を行うように構成することもできる。なおこの場合、前記処理は連続処理であってもよく非連続処理(いわゆるバッチ処理)であってもよい。   In the plasma generator 11 of the above-described embodiment, a passage for introducing the liquid W to the container 12 (introduction path and discharge path for the liquid W) is connected, and the chemical reaction process while flowing the liquid W through the container 12 is performed. It can also be configured to perform treatment such as sewage treatment. In this case, the processing may be continuous processing or discontinuous processing (so-called batch processing).

・上記実施の形態のプラズマ発生装置11では、超音波発生装置13が照射する超音波の周波数は20kHzであり、マイクロ波発生装置14が照射するマイクロ波は2.45GHzであったが、これら周波数は適宜変更してもよい。例えば、超音波の周波数をより高く、具体的には100kHz〜500kHz程度に設定してもよい。   In the plasma generator 11 of the above embodiment, the frequency of the ultrasonic wave irradiated by the ultrasonic wave generator 13 is 20 kHz, and the microwave irradiated by the microwave generator 14 is 2.45 GHz. May be changed as appropriate. For example, the ultrasonic frequency may be set higher, specifically, about 100 kHz to 500 kHz.

・上記の実施の形態のマイクロ波透過体32は、管本体31の長手方向に直交する方向に切った断面形状が略矩形状であったが、略矩形状以外の形状(例えば略円形状)であってもよい。   -Although the cross-sectional shape cut | disconnected in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the pipe | tube main body 31 was substantially rectangular shape, the microwave transmission body 32 of said embodiment was shapes (for example, substantially circular shape) other than a substantially rectangular shape. It may be.

・上記実施の形態のプラズマ発生装置11におけるマイクロ波透過体32は、先端部に管本体31の長手方向に対して傾斜した面(テーパ面36)を形成したものであったが、これに代えて図11に示すマイクロ波透過体65を用いることも許容される。このマイクロ波透過体65の先端部には、傾斜した面がなくその代わりに管本体31の長手方向に対して垂直な平坦面が形成されている。そして、上記実施の形態のマイクロ波透過体32には及ばないものの、図11に示すマイクロ波透過体65によれば、特許文献1に記載のプラズマ発生装置におけるマイクロ波照射手段よりは、マイクロ波を効率よく照射でき、プラズマを効率よく発生させることが可能となる。   The microwave transmitting body 32 in the plasma generator 11 of the above embodiment has a surface (tapered surface 36) inclined with respect to the longitudinal direction of the tube main body 31 at the tip, but this is replaced. Therefore, it is acceptable to use the microwave transmission body 65 shown in FIG. There is no inclined surface at the tip of the microwave transmitting body 65, and instead, a flat surface perpendicular to the longitudinal direction of the tube body 31 is formed. And although it does not reach the microwave transmission body 32 of the said embodiment, according to the microwave transmission body 65 shown in FIG. 11, rather than the microwave irradiation means in the plasma generator described in patent document 1, it is microwave. Can be efficiently irradiated, and plasma can be generated efficiently.

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。   Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.

(1)請求項1乃至4のいずれか1項において、前記液体は重水素及び/または三重水素を含むものであり、核融合を起こさせる核融合装置として利用することを特徴とするプラズマ発生装置。   (1) The plasma generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid contains deuterium and / or tritium, and is used as a nuclear fusion device for causing nuclear fusion. .

(2)請求項1乃至4のいずれか1項において、前記マイクロ波透過体が石英からなることを特徴とするプラズマ発生装置。   (2) The plasma generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the microwave transmitting body is made of quartz.

(3)請求項1において、前記マイクロ波透過体の先端部がくさび状に形成されたことを特徴とするプラズマ発生装置。   (3) The plasma generator according to claim 1, wherein a tip portion of the microwave transmitting body is formed in a wedge shape.

(4)請求項1乃至4のいずれか1項において、前記超音波照射手段と前記マイクロ波照射手段と電気的に接続され、前記各手段を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とするプラズマ発生装置。   (4) The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a control unit that is electrically connected to the ultrasonic irradiation unit and the microwave irradiation unit and controls each of the units. Plasma generator.

(5)液体を導入可能な容器と、前記容器内の液体中に超音波を照射してキャビテーションを多発的に生じさせる超音波照射手段と、マイクロ波発生器により発生したマイクロ波を導波管を介して伝搬させ、前記導波管の先端から前記液体におけるキャビテーション発生領域に照射することにより、放電プラズマを発生させるマイクロ波照射手段とを備え、前記導波管は、先端が前記容器内に突出するように配置された管本体と、前記管本体の先端の内部に配置された誘電体からなるマイクロ波透過体とを有することを特徴とするプラズマ発生装置。   (5) A container into which a liquid can be introduced, ultrasonic irradiation means for generating cavitation frequently by irradiating the liquid in the container with ultrasonic waves, and a microwave generated by the microwave generator as a waveguide And a microwave irradiation means for generating discharge plasma by irradiating the cavitation generation region in the liquid from the tip of the waveguide, and the waveguide has a tip in the container. A plasma generator comprising: a tube main body arranged so as to protrude; and a microwave transmitting body made of a dielectric disposed inside a tip of the tube main body.

本発明を具体化した一実施の形態のプラズマ発生装置を示す概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram which shows the plasma generator of one Embodiment which actualized this invention. 図1のプラズマ発生装置を示す要部断面図。FIG. 2 is a main part sectional view showing the plasma generating apparatus of FIG. 1. 導波管を示す断面図。Sectional drawing which shows a waveguide. マイクロ波透過体を示す斜視図。The perspective view which shows a microwave transparent body. マイクロ波透過体の削り量を示す断面図。Sectional drawing which shows the amount of cutting of a microwave transmission body. 削り量と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the amount of shavings and a reflectance. 別の実施形態のマイクロ波透過体の削り量を示す断面図。Sectional drawing which shows the amount of cutting of the microwave transmission body of another embodiment. 削り量と反射率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the amount of shavings and a reflectance. 別の実施形態のマイクロ波透過体を示す断面図。Sectional drawing which shows the microwave transmission body of another embodiment. 別の実施形態のマイクロ波透過体を示す断面図。Sectional drawing which shows the microwave transmission body of another embodiment. 試作品であるプラズマ発生装置を示す要部断面図。Sectional drawing which shows the principal part which shows the plasma generator which is a prototype. 導波管内及び液体中における電界強度を示すグラフ。The graph which shows the electric field strength in a waveguide and in a liquid.

符号の説明Explanation of symbols

11…プラズマ発生装置
12…容器
13…超音波照射手段としての超音波発生装置
14…マイクロ波照射手段としてのマイクロ波発生装置
28…マイクロ波発生器としてのマグネトロン
29…導波管
31…管本体
32,51,53,54…マイクロ波透過体
33…管本体挿通孔
34…シール部材としてのOリング
36,52…テーパ面
R…キャビテーション発生領域
W…液体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Plasma generator 12 ... Container 13 ... Ultrasonic generator as ultrasonic irradiation means 14 ... Microwave generator as microwave irradiation means 28 ... Magnetron as microwave generator 29 ... Waveguide 31 ... Tube main body 32, 51, 53, 54 ... microwave transmitting body 33 ... tube body insertion hole 34 ... O-ring as sealing member 36, 52 ... taper surface R ... cavitation generation region W ... liquid

Claims (5)

液体を導入可能な容器と、
前記容器内の液体中に超音波を照射してキャビテーションを多発的に生じさせる超音波照射手段と、
マイクロ波発生器により発生したマイクロ波を導波管を介して伝搬させ、前記導波管の先端から前記液体におけるキャビテーション発生領域に照射することにより、放電プラズマを発生させるマイクロ波照射手段と
を備え、
前記導波管は、先端が前記容器内に突出するように配置された管本体と、前記管本体の先端の内部に配置されたマイクロ波透過体とを有し、前記マイクロ波透過体の先端部に、前記管本体の長手方向に対して傾斜した面が形成されていることを特徴とするプラズマ発生装置。
A container into which a liquid can be introduced;
Ultrasonic irradiation means for irradiating ultrasonic waves into the liquid in the container to cause multiple cavitations;
A microwave irradiation means for generating discharge plasma by propagating the microwave generated by the microwave generator through the waveguide and irradiating the cavitation generation region in the liquid from the tip of the waveguide; ,
The waveguide has a tube main body arranged so that a tip protrudes into the container, and a microwave transmitting body arranged inside the tip of the pipe main body, and the tip of the microwave transmitting body The plasma generator is characterized in that a surface inclined with respect to the longitudinal direction of the tube main body is formed in the part.
液体を導入可能な容器と、
前記容器内の液体中に超音波を照射してキャビテーションを多発的に生じさせる超音波照射手段と、
マイクロ波発生器により発生したマイクロ波を導波管を介して伝搬させ、前記導波管の先端から前記液体におけるキャビテーション発生領域に照射することにより、放電プラズマを発生させるマイクロ波照射手段と
を備え、
前記導波管は、先端が前記容器内に突出するように配置された管本体と、前記管本体の先端の内部に配置されたマイクロ波透過体とを有し、前記マイクロ波透過体の先端部に凹凸が形成されていることを特徴とするプラズマ発生装置。
A container into which a liquid can be introduced;
Ultrasonic irradiation means for irradiating ultrasonic waves into the liquid in the container to cause multiple cavitations;
A microwave irradiation means for generating discharge plasma by propagating the microwave generated by the microwave generator through the waveguide and irradiating the cavitation generation region in the liquid from the tip of the waveguide; ,
The waveguide has a tube main body arranged so that a tip protrudes into the container, and a microwave transmitting body arranged inside the tip of the pipe main body, and the tip of the microwave transmitting body A plasma generator characterized in that the surface is uneven.
前記管本体の外形形状は略円形状であり、前記マイクロ波透過体の断面形状は略矩形状であり、
前記容器には、前記導波管の先端を入れる管本体挿通孔が設けられるとともに、前記管本体の外周面に当接した状態で前記管本体挿通孔との隙間をシールするシール部材が設けられることを特徴とする請求項1または2に記載のプラズマ発生装置。
The outer shape of the tube body is a substantially circular shape, and the cross-sectional shape of the microwave transmitting body is a substantially rectangular shape,
The container is provided with a tube main body insertion hole into which the distal end of the waveguide is inserted, and a seal member that seals a gap between the tube main body insertion hole and the outer peripheral surface of the tube main body. The plasma generator according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記容器内部への管本体の突出量を変更可能な構造を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプラズマ発生装置。   The plasma generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the plasma generator has a structure capable of changing a protruding amount of the tube main body into the container. 前記マイクロ波透過体は誘電体であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプラズマ発生装置。   The plasma generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the microwave transmission body is a dielectric.
JP2005245842A 2005-08-26 2005-08-26 Plasma generator Pending JP2007059318A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005245842A JP2007059318A (en) 2005-08-26 2005-08-26 Plasma generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005245842A JP2007059318A (en) 2005-08-26 2005-08-26 Plasma generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007059318A true JP2007059318A (en) 2007-03-08

Family

ID=37922606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005245842A Pending JP2007059318A (en) 2005-08-26 2005-08-26 Plasma generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007059318A (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009072716A (en) * 2007-09-21 2009-04-09 Honda Electronic Co Ltd Apparatus and method for treatment with plasma in liquid
JP2010260036A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Shinka Sangyo Kk Microwave-ultrasonic wave hybrid chemical apparatus
JP2013258159A (en) * 2011-05-17 2013-12-26 Panasonic Corp Plasma generation device and plasma generation method
CN105430860A (en) * 2015-11-19 2016-03-23 大连海事大学 Apparatus and method for generating microwave liquid plasma in direct coupling manner under atmospheric pressure
US9370762B2 (en) 2011-11-11 2016-06-21 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus
WO2016136656A1 (en) * 2015-02-24 2016-09-01 学校法人東京理科大学 Method for generating mechanical and electrochemical cavitation, method for changing geometric shape and electrochemical properties of substance surface, method for peeling off rare metal, mechanical and electrochemical cavitation generator, and method for generating nuclear fusion reaction of deuterium
US9573112B2 (en) 2011-11-11 2017-02-21 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus
JP2019034158A (en) * 2012-09-11 2019-03-07 ヘッカーマン, ブラッドHECKERMAN, Brad Electric discharge washer and method
US10457930B2 (en) 2010-06-30 2019-10-29 Microwave Chemical Co., Ltd. Oil-based material-producing method and oil-based material-producing apparatus
US11224852B2 (en) 2011-06-29 2022-01-18 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus and chemical reaction method
US11229895B2 (en) 2011-11-11 2022-01-25 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction method using chemical reaction apparatus

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009072716A (en) * 2007-09-21 2009-04-09 Honda Electronic Co Ltd Apparatus and method for treatment with plasma in liquid
JP2010260036A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Shinka Sangyo Kk Microwave-ultrasonic wave hybrid chemical apparatus
US10457930B2 (en) 2010-06-30 2019-10-29 Microwave Chemical Co., Ltd. Oil-based material-producing method and oil-based material-producing apparatus
JP2013258159A (en) * 2011-05-17 2013-12-26 Panasonic Corp Plasma generation device and plasma generation method
US9540262B2 (en) 2011-05-17 2017-01-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Plasma generating apparatus and plasma generating method
US11224852B2 (en) 2011-06-29 2022-01-18 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus and chemical reaction method
US11229895B2 (en) 2011-11-11 2022-01-25 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction method using chemical reaction apparatus
US9370762B2 (en) 2011-11-11 2016-06-21 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus
US9573112B2 (en) 2011-11-11 2017-02-21 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction apparatus
US10464040B2 (en) 2011-11-11 2019-11-05 Microwave Chemical Co., Ltd. Chemical reaction method
JP2019034158A (en) * 2012-09-11 2019-03-07 ヘッカーマン, ブラッドHECKERMAN, Brad Electric discharge washer and method
JPWO2016136656A1 (en) * 2015-02-24 2017-12-07 学校法人東京理科大学 Method for generating mechanical and electrochemical cavitation, method for changing the surface geometry and electrochemical properties of a material, method for stripping rare metals, and apparatus for generating mechanical and electrochemical cavitation
US10590966B2 (en) 2015-02-24 2020-03-17 Sanyo-Onoda City Public University Corporation Method for generating mechanical and electrochemical cavitation, method for changing geometric shape and electrochemical properties of substance surface, method for peeling off rare metal, mechanical and electrochemical cavitation generator, and method for generating nuclear fusion reaction of deuterium
WO2016136656A1 (en) * 2015-02-24 2016-09-01 学校法人東京理科大学 Method for generating mechanical and electrochemical cavitation, method for changing geometric shape and electrochemical properties of substance surface, method for peeling off rare metal, mechanical and electrochemical cavitation generator, and method for generating nuclear fusion reaction of deuterium
CN105430860A (en) * 2015-11-19 2016-03-23 大连海事大学 Apparatus and method for generating microwave liquid plasma in direct coupling manner under atmospheric pressure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007059318A (en) Plasma generator
JP2007059317A (en) Plasma generator and plasma generation method
US5485828A (en) Portable device for micropulverization generated by ultrasound waves
JP4759668B2 (en) Microwave heating device
JP5408605B2 (en) Nanoparticle production apparatus and nanoparticle production method
KR101693339B1 (en) Method and apparatus for generating high power terahertz
JP5968218B2 (en) HIFU-induced cavitation with reduced power threshold
JP5490192B2 (en) Microwave heat treatment apparatus and treatment method
JP4982658B2 (en) Submerged plasma processing apparatus and submerged plasma processing method
JP2008173521A (en) Submerged plasma treatment apparatus and submerged plasma treatment method
US9786266B2 (en) Method and system for acoustically treating material
TW200915931A (en) Plasma processing system and use of plasma processing system
CN109316328B (en) Cosmetic device
CN104128328A (en) Jetting and nucleus supplementing ultrasonic cavitation device and method
JP2005108600A (en) In-liquid plasma generation device and in-liquid plasma generation method
JP2009082862A (en) Vacuum disruption apparatus with triple variable intersecting ultrasonic beams
JP4775694B2 (en) Ultrasonic treatment apparatus and ultrasonic treatment method
JP5390315B2 (en) Metal carrier manufacturing apparatus and metal carrier manufacturing method
KR102251801B1 (en) Method of plasma redox reaction assisted by laser heating
Laroussi Cold gas plasma sources and the science behind their applications in biology and medicine
JP2015018686A (en) Microwave plasma treatment apparatus, slot antenna, and semiconductor device
JP5531192B2 (en) Ultrasonic generator
JP2014171928A (en) Ultrasonic reaction device
Tuziuti et al. Correlation in spatial intensity distribution between volumetric bubble oscillations and sonochemiluminescence in a multibubble system
Yuji et al. Laser-induced fluorescence image of OH radicals for atmospheric-pressure nonequilibrium dry air gas DC pulse plasma jet

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20070214

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070214