CN106163651A - 细泡沫液产生装置 - Google Patents
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Abstract
细泡沫液产生装置(1)具备：产生部(11)，具备：导入气体及被加压的液体的混合喷嘴(31)；以及将包含被导入的气体的细泡沫的液体排出的细泡沫产生喷嘴(2)；循环路(12)，使从细泡沫产生喷嘴(2)排出的液体以与外部气体隔离的状态返回混合喷嘴(31)；取出部(13)，将在产生部(11)及循环路(12)循环的液体的一部分作为细泡沫液取出；以及补给部(14)，对循环路(12)补给液体来维持在产生部(11)及循环路(12)循环的液体的量。由此，能够连续地产生高密度地包含细泡沫的细泡沫液。
Description
技术领域
本发明涉及细泡沫液产生装置。
背景技术
近年来，包含直径为1mm(毫米)以下的气泡的液体被用于多种领域。另外，在最近，包含直径小于1μm(微米)的气泡(超细泡沫)的液体在多种领域被关注，提出产生该液体的装置。
例如，在日本特开2008-272719号公报(文献1)的细泡沫发生装置中，从泵送出的气液混合流体在通过气体回旋剪切装置使该流体中的气体细微化后，被送出到液体贮存槽而被贮存。在文献1中，为了提高液体中的细泡沫的密度(即，每单位体积的细泡沫的个数)，进行使液体贮存槽内的液体重复向气体回旋剪切装置循环的步骤。
另外，在文献1中，记载了将贮存于贮存槽的液体取出并用于各种各样的用途。然而，在文献1的细泡沫发生装置中，虽然能够批量产生能够贮存于贮存槽的量的液体，然而无法连续产生并供给高密度地包含细泡沫的液体。
发明内容
本发明面向细泡沫液产生装置，其目的在于连续产生高密度地包含细泡沫的细泡沫液。
本发明的细泡沫液产生装置具备：产生部，该产生部具备导入部及排出部，所述导入部导入气体及被加压的液体，所述排出部将包含从所述导入部导入的气体的细泡沫的液体排出；循环路，该循环路使从所述排出部排出的液体以与外部气体隔离的状态返回所述导入部；取出部，该取出部将在所述产生部及所述循环路循环的液体的一部分作为细泡沫液取出；以及补给部，该补给部对所述循环路补给液体来维持在所述产生部及所述循环路循环的液体的量。
根据该细泡沫液产生装置，能够连续产生高密度地包含细泡沫的细泡沫液。
在本发明的一优选的实施方式中，还具备：排液路，该排液路从所述循环路分支并连接于排液端口；以及切换机构，该切换机构在所述导入部与所述排液端口之间切换从所述排出部送出的液体的送出目的地，在开始从所述取出部取出细泡沫液之前的状态下，从所述补给部经由所述循环路导入所述导入部的液体，通过所述切换机构从所述排出部被引导向所述排液端口。
在本发明的其他优选的实施方式中，还具备：旁通路，该旁通路从所述循环路分支，在分支位置的下游侧连接于所述循环路；初期贮存部，该初期贮存部设置在所述旁通路上，并贮存液体；以及切换机构，该切换机构设置于所述循环路与所述旁通路之间，在开始从所述取出部取出细泡沫液之前，通过所述切换机构所进行的切换，从所述排出部排出的液体经由所述旁通路被引导向所述初期贮存部，在暂时贮存于所述初期贮存部之后，经由所述旁通路返回所述导入部，在从所述取出部取出细泡沫液时，通过所述切换机构所进行的切换，从所述排出部排出的液体经由所述循环路被引导向所述导入部。
在本发明的其他优选的实施方式中，所述补给部具备：液体供给路，该液体供给路将从液体供给源压送来的液体向所述循环路引导；以及压力调节部，该压力调节部设置在所述液体供给路上，并调节在所述液体供给路流动的液体的压力。
在本发明的其他优选的实施方式中，所述补给部具备：液体供给路，该液体供给路将液体从液体供给源向所述循环路引导；以及泵，该泵设置在所述液体供给路上，并将所述液体供给路内的液体朝向所述循环路压送。
在本发明的其他优选的实施方式中，还具备：补给控制部，该补给控制部基于从所述取出部取出的细泡沫液的取出流量，控制从所述补给部供给至所述循环路的液体的压力或流量。
在本发明的其他优选的实施方式中，还具备：气泡密度测定部，该气泡密度测定部测定从所述取出部取出的细泡沫液中的细泡沫的密度；存储部，该存储部存储流量-密度信息，该流量-密度信息表示从所述取出部取出的细泡沫液的取出流量与从所述取出部取出的细泡沫液中的细泡沫的密度的关系；以及取出控制部，该取出控制部基于所述气泡密度测定部的测定结果及所述流量-密度信息，控制来自所述取出部的细泡沫液的取出流量。
参照附图并通过以下进行的该发明的详细说明，更明确上述的目的及其他目的、特征、方式及优点。
附图说明
图1是表示第一实施方式的细泡沫液产生装置的剖视图。
图2是混合喷嘴的剖视图。
图3是细泡沫产生喷嘴的剖视图。
图4是表示流量-密度信息的图。
图5是表示自取出开始的经过时间与细泡沫液中的细泡沫的浓度的关系的图。
图6是表示细泡沫液产生装置的其他例的剖视图。
图7是表示第二实施方式的细泡沫液产生装置的剖视图。
图8是表示其他的细泡沫液产生装置的剖视图。
符号说明
1，1a 细泡沫液产生装置
2 细泡沫产生喷嘴
11 产生部
12 循环路
13 取出部
14，14a 补给部
31 混合喷嘴
91，91a 液体供给源
92 排液端口
134 取出控制部
135 气泡密度测定部
136 存储部
141 液体供给路
142 压力调节部
143 补给控制部
144 泵
161 排液路
162 切换机构
171 旁通路
172a，172b，172c 切换机构
173 初期贮存部
具体实施方式
图1是表示本发明的第一实施方式的细泡沫液产生装置1的剖视图。细泡沫液产生装置1是将气体与液体混合而产生包含该气体的细泡沫的液体的装置。在以下的说明中，“细泡沫”是指直径小于100μm的气泡，“超细泡沫”是指细泡沫中直径小于1μm的气泡。另外，细泡沫的“密度”是指每单位体积液体含有的细泡沫的个数。
细泡沫液产生装置1具备产生部11、循环路12、取出部13、补给部14、泵15、以及排液部16。产生部11具备混合喷嘴31、加压液产生容器32、以及细泡沫产生喷嘴2。混合喷嘴31将由泵15压送的液体与从气体流入口流入的气体混合，并向加压液产生容器32内喷出混合流体72。在混合喷嘴31进行混合的液体及气体例如是纯水及氮气。
图2是放大并表示混合喷嘴31的剖视图。混合喷嘴31具备：由上述泵15压送的液体流入的液体流入口311；气体流入的气体流入口319；以及喷出混合流体72的混合流体喷出口312。混合流体72是通过将从液体流入口311流入的液体及从气体流入口319流入的气体混合而产生的。液体流入口311、气体流入口319、以及混合流体喷出口312分别为大致圆形。从液体流入口311朝向混合流体喷出口312的喷嘴流路310的流路截面，以及从气体流入口319朝向喷嘴流路310的气体流路3191的流路截面也大致为圆形。流路截面是指与喷嘴流路310、气体流路3191等的流路的中心轴垂直的截面，即，与在流路流动的流体的流动垂直的截面。另外，在以下的说明中，将流路截面的面积称为“流路面积”。喷嘴流路310是流路面积在流路的中间部变小的文丘里管状。
混合喷嘴31具有从液体流入口311朝向混合流体喷出口312按顺序连续配置的导入部313、第一锥部314、喉部315、气体混合部316、第二锥部317、以及导出部318。另外，混合喷嘴31具备在内部设置有气体流路3191的气体供给部3192。
在导入部313中，流路面积在喷嘴流路310的中心轴J1方向的各位置上大致一定。在第一锥部314中，流路面积朝向液体的流动方向(即朝向下游侧)而逐渐减少。在喉部315中，流路面积为大致一定。喉部315的流路面积在喷嘴流路310中最小。另外，在喷嘴流路310中，在即使在喉部315中流路面积稍微变化的情况下，也将流路面积大约最小的部分整体视为喉部315。在气体混合部316中，流路面积为大致一定，比喉部315的流路面积稍大。在第二锥部317中，流路面积朝向下游侧逐渐增大。在导出部318中，流路面积为大致一定。气体流路3191的流路面积也大致一定，气体流路3191连接于喷嘴流路310的气体混合部316。
在混合喷嘴31中，从液体流入口311流入喷嘴流路310的液体在喉部315被加速而静压降低，在喉部315及气体混合部316中，喷嘴流路310内的压力变得比大气压低。由此，气体从气体流入口319被吸引，并通过气体流路3191而流入气体混合部316，气体与液体混合而产生混合流体72。混合流体72在第二锥部317及导出部318中被减速而静压增大，经由混合流体喷出口312而如上所述向加压液产生容器32内喷出。
图1所示的加压液产生容器32内被加压而成为压力比大气压高的状态(以下称为“加压环境”)。在加压液产生容器32中，从混合喷嘴31喷出的液体与气体混合后的流体(以下称为“混合流体72”)在加压环境下流动期间，气体加压溶解于液体而产生加压液。
加压液产生容器32具备在上下方向上层叠的第一流路321、第二流路322、第三流路323、第四流路324、以及第五流路325。在以下的说明中，在统一指代第一流路321、第二流路322、第三流路323、第四流路324、以及第五流路325时，称为“流路321～325”。流路321～325是沿水平方向延伸的管路，流路321～325的与流路321～325的长度方向垂直的截面为大致矩形。
在第一流路321的上流侧的端部(即，图1中的左侧的端部)安装有上述的混合喷嘴31，从混合喷嘴31喷出后的混合流体72在加压环境下向图1中的右侧流动。在本实施方式中，在第一流路321内的混合流体72的液面的上方从混合喷嘴31喷出混合流体72，刚喷出后的混合流体72在与第一流路321的下游侧的壁面(即，图1中的右侧的壁面)碰撞前，与上述液面直接碰撞。为了使从混合喷嘴31喷出的混合流体72与液面直接碰撞，优选使第一流路321的长度大于混合喷嘴31的混合流体喷出口312(参照图2)的中心与第一流路321的下表面之间的上下方向的距离的7.5倍。
在加压液产生容器32中，混合喷嘴31的混合流体喷出口312的一部分或整体也可以位于第一流路321内的混合流体72的液面的下侧。由此，与上述相同，在第一流路321内，刚从混合喷嘴31喷出后的混合流体72与在第一流路321内流动的混合流体72直接碰撞。
在第一流路321的下游侧的端部的下面设置有大致圆形的开口321a，在第一流路321中流动的混合流体72经由开口321a而向位于第一流路321的下方的第二流路322落下。在第二流路322中，从第一流路321落下的混合流体72在加压环境下从图1中的右侧向左侧流动，经由设置于第二流路322的下游侧的端部的下面的大致圆形的开口322a，向位于第二流路322的下方的第三流路323落下。在第三流路323中，从第二流路322落下的混合流体72在加压环境下从图1中的左侧向右侧流动，经由设置于第三流路323的下游侧的端部的下面的大致圆形的开口323a，向位于第三流路323的下方的第四流路324落下。如图1所示，在第一流路321～第四流路324中，混合流体72被分为包含气泡的液体层与位于其上方的气体层。
在第四流路324中，从第三流路323落下的混合流体72在加压环境下从图1中的右侧向左侧流动，经由设置于第四流路324的下游侧的端部的下面的大致圆形的开口324a，向位于第四流路324的下方的第五流路325流入(即，落下)。在第五流路325中，与第一流路321～第四流路324不同，不存在气体层，在充满于第五流路325内的液体内，成为气泡少许存在于第五流路325的上表面附近的状态。在第五流路325中，从第四流路324流入的混合流体72在加压环境下从图1中的左侧向右侧流动。
在加压液产生容器32中，在使流路321～325阶段地缓急交错且从上向下流动落下的(即，使向水平方向的流动与向下方向的流动交替反复地流动)混合流体72中，气体逐渐加压溶解于液体。在第五流路325中，溶解于液体中的气体的浓度大致等于加压环境下的该气体的(饱和)溶解度的60％～90％。并且，未溶解于液体的剩余的气体在第五流路325内作为能够视觉辨认的较大的气泡而存在。通过使上下相邻的水平流路321～325中的混合流体72的流动方向为反向，从而实现加压液产生容器32的小型化。
加压液产生容器32还具备从第五流路325的下游侧的上表面向上方延伸的剩余气体分离部326。在剩余气体分离部326中充满了混合流体72。剩余气体分离部326的与上下方向垂直的截面为大致矩形，剩余气体分离部326的上端部连接于取出部13。在第五流路325流动的混合流体72的气泡在剩余气体分离部326内上升并向取出部13移动。后述关于取出部13的详细。
这样一来，混合流体72的剩余气体与混合流体72的一部分一起被分离，从而产生实际上不包含至少能够容易视觉辨认的较大的气泡的加压液，并供给向直接连接于第五流路325的下游侧的端部的细泡沫产生喷嘴2。在本实施方式中，在加压液中溶解大气压下的气体的(饱和)溶解度的约2倍以上的气体。在加压液产生容器32中，在流路321～325流动的混合流体72的液体还能够视为产生途中的加压液。
在第一流路321的上方还设置有排气阀61。在泵15的停止时打开排气阀61，防止混合流体72向混合喷嘴31倒流。
图3是放大并表示细泡沫产生喷嘴2的剖视图。细泡沫产生喷嘴2具备：加压液从加压液产生容器32的第五流路325流入的加压液流入口21；以及朝向循环路12开口的加压液喷出口22。加压液流入口21及加压液喷出口22分别为大致圆形，从加压液流入口21朝向加压液喷出口22的喷嘴流路20的流路截面也为大致圆形。
细泡沫产生喷嘴2具备从加压液流入口21朝向加压液喷出口22按顺序连续配置的导入部23、锥部24、以及喉部25。在导入部23中，流路面积在喷嘴流路20的中心轴J2方向的各位置上大致一定。在锥部24中，流路面积朝向加压液的流动方向(即，朝向下游侧)逐渐减少。锥部24的内表面是以喷嘴流路20的中心轴J2为中心的大致圆锥面的一部分。在包含该中心轴J2的截面中，锥部24的内表面的所成角度α优选为10°以上90°以下。
喉部25使锥部24与加压液喷出口22连通。喉部25的内表面为大致圆筒面，在喉部25中，流路面积为大致一定。喉部25中的流路截面的直径在喷嘴流路20中最小，喉部25的流路面积在喷嘴流路20中最小。喉部25的长度优选为喉部25的直径的1.1倍以上10倍以下，更优选为1.5倍以上2倍以下。另外，在喷嘴流路20中，在即使在喉部25中流路面积稍微变化的情况下，也将流路面积大约最小的部分整体视为喉部25。
另外，细泡沫产生喷嘴2还具备：扩大部27，该扩大部27连续地设置于喉部25，且从加压液喷出口22远离来包围加压液喷出口22的周围；以及设置于扩大部27的端部的扩大部开口28。加压液喷出口22与扩大部开口28之间的流路29是设置于加压液喷出口22的外部的流路，以下称为“外部流路29”。外部流路29的流路截面及扩大部开口28为大致圆形，外部流路29的流路面积为大致一定。外部流路29的直径比喉部25的直径(即，加压液喷出口22的直径)大。
在以下的说明中，将扩大部27的内周面的加压液喷出口22侧的边缘与加压液喷出口22的边缘之间的圆环状的面称为“喷出口端面221”。在本实施方式中，喷嘴流路20及外部流路29的中心轴J2与喷出口端面221所成的角度为约90°。另外，外部流路29的直径为10mm～20mm，外部流路29的长度与外部流路29的直径大约相等。在细泡沫产生喷嘴2中，在与加压液流入口21相反一侧的端部形成有作为凹部的外部流路29，在该凹部的底部视为形成有比该底部小的开口的加压液喷出口22。在扩大部27中，加压液喷出口22与循环路12之间的加压液的流路面积被扩大。
在细泡沫产生喷嘴2中，从加压液流入口21流入喷嘴流路20的加压液在锥部24中被逐渐加速并向喉部25流动，通过喉部25并从加压液喷出口22作为喷流被喷出。喉部25中的加压液的流速优选为秒速10m～30m。在喉部25中，加压液的静压降低，因此加压液中的气体成为过饱和而作为细泡沫在液中析出。细泡沫与加压液一起通过扩大部27的外部流路29。在细泡沫产生喷嘴2中，在加压液通过外部流路29期间也发生细泡沫的析出。由此，产生包含细泡沫的液体，并向循环路12供给。在细泡沫产生喷嘴2产生的细泡沫主要包含超细泡沫。
在图1所示的产生部11中，混合喷嘴31是将气体及由泵15加压的液体向加压液产生容器32导入的导入部。另外，细泡沫产生喷嘴2是将包含从混合喷嘴31导入的气体的细泡沫的液体向循环路12排出的排出部。
循环路12的一方的端部连接于细泡沫产生喷嘴2的扩大部开口28(参照图3)，另一方的端部连接于混合喷嘴31的液体流入口311(参照图2)。在循环路12上设置有上述的泵15。从细泡沫产生喷嘴2排出的包含细泡沫的液体通过泵15而在循环路12内被压送，并返回混合喷嘴31。循环路12是被密封的管路，从细泡沫产生喷嘴2排出的液体以与外部气体隔离的状态返回混合喷嘴31。返回到混合喷嘴31的液体经由加压液产生容器32、细泡沫产生喷嘴2、以及循环路12而再次返回混合喷嘴31。在细泡沫液产生装置1中，包含细泡沫的液体以与外部气体隔离的状态在产生部11及循环路12循环。并且，液体中的细泡沫的密度通过重复该循环而变高。
在细泡沫液产生装置1中，在产生部11及循环路12循环的液体的一部分通过取出部13被取出作为细泡沫液。取出部13具备取出路131与气泡去除部132。取出路131连接于剩余气体分离部326的上端部。气泡去除部132设置于取出路131上，从自剩余气体分离部326流入取出路131的液体去除细泡沫以外的气泡(即，能够容易地视觉辨认的程度的较大的气泡)。作为气泡去除部132，例如利用抽气阀。通过了气泡去除部132的液体实际不包含能够容易地视觉辨认的程度的较大的气泡，并且是高密度地包含细泡沫的细泡沫液。从取出路131的顶端的取出口133取出细泡沫液。
细泡沫液产生装置1还具备取出控制部134、气泡密度测定部135、存储部136。取出控制部134在取出路131上设置于气泡去除部132与取出口133之间。取出控制部134例如为调节在取出路131流动的细泡沫液的流量的流量调节阀及控制该流量调节阀的开度的阀控制部。气泡密度测定部135在气泡去除部132与取出口133之间连接于取出路131。气泡密度测定部135测定从取出部13取出的细泡沫液中的细泡沫的密度。作为气泡密度测定部135，例如能够使用NanoSight公司(NanoSight Limited)的NS500等的技术来实现。
在取出控制部134连接有存储部136。在存储部136预先存储有流量-密度信息。流量-密度信息是表示从取出部13取出的细泡沫液的取出流量与从取出部13取出的细泡沫液中的细泡沫的密度的关系的信息。
图4是表示流量-密度信息的图。图4的横轴表示细泡沫液的取出流量，纵轴表示细泡沫液中的细泡沫的密度。图4中的多个圆形记号表示对以细泡沫液的各取出流量取出时的细泡沫液中的细泡沫的密度进行测定的结果。该测定是使取出流量以外的条件大致相同来进行的。图4中的实线81是根据多个圆形记号求得的流量-密度信息。如图4所示，当细泡沫液的取出流量变大，则细泡沫液中的细泡沫的密度减少。
气泡密度测定部135的测定结果(即，测定出的细泡沫的密度)被送向取出控制部134。在取出控制部134中，基于预先输入的目标密度、气泡密度测定部135的测定结果、以及存储于存储部136的流量-密度信息，对从取出部13取出的细泡沫液的取出流量进行控制。由此，从取出部13取出的细泡沫液中的细泡沫的密度约等于目标密度。
图5是表示在细泡沫液产生装置1中在连续取出细泡沫液的情况下的自取出开始的经过时间与取出的细泡沫液中的细泡沫的密度的关系的图。图5的横轴表示自细泡沫液的取出开始的经过时间，纵轴表示细泡沫液中的细泡沫的密度。如图5所示，在细泡沫液产生装置1中，通过进行由取出控制部134施行的控制，从而能够以大约所希望的密度长时间地连续取出包含细泡沫的细泡沫液。
补给部14连接于循环路12，对循环路12补给与在产生部11及循环路12循环的液体相同种类的液体(本实施方式中为纯水)。补给部14通过对循环路12补给与从取出部13取出的细泡沫液大约同量的液体，从而维持在产生部11及循环路12循环的液体的量。
补给部14具备液体供给路141、压力调节部142、以及补给控制部143。液体供给路141的一方的端部在切换机构162与泵15之间连接于循环路12，另一方的端部连接于细泡沫液产生装置1的外部的液体供给源91。液体供给源91例如为设置于工厂等并对各种各样的装置压送纯水的纯水供给线。液体供给路141将从液体供给源91压送的液体引导向循环路12。液体供给路141是被密封的管路，来自液体供给源91的液体在液体供给路141内以与外部气体隔离的状态被引导向循环路12。压力调节部142设置于液体供给路141上，对从液体供给源91压送并在液体供给路141流动的液体的压力进行调节。作为压力调节部142，例如利用压力调节阀。
补给控制部143连接于压力调节部142。在压力调节部142为压力调节阀的情况下，补给控制部143例如为控制该压力调节阀的开度的阀控制部。补给控制部143基于从取出部13取出的细泡沫液的取出流量来控制压力调节部142。具体而言，以从补给部14的液体供给路141供给至循环路12的液体的流量(以下称为“补给流量”)与从取出部13取出的细泡沫液的取出流量大约相等的方式，对从补给部14供给至循环路12的液体的压力或流量进行控制。由此，能够将在产生部11及循环路12循环的液体的量(以下称为“循环量”)维持成大约一定。
在细泡沫液产生装置1中，例如，也可以预先存储在维持循环量的情况下的来自取出部13的取出流量与从补给部14供给的液体的压力的关系，基于该关系与取出流量，来控制从补给部14供给的液体的压力。或者，也可以在补给部14设置对补给流量进行测定的流量计，以该流量计的测定结果与从取出部13取出的细泡沫液的取出流量相等的方式，通过补给控制部143，压力调节部142被反馈控制。
排液部16具备排液路161与切换机构162(例如，三通阀等切换阀)。排液路161的一方的端部在细泡沫产生喷嘴2与泵15之间连接于循环路12，另一方的端部连接于细泡沫液产生装置1的外部的排液端口92。换言之，排液路161从循环路12分支并连接于排液端口92。切换机构162设置于循环路12与排液路161的连接部(即，分支部)，在排液端口92与混合喷嘴31之间切换来自细泡沫产生喷嘴2的液体的送出目的地。
在细泡沫液产生装置1刚启动后，即液体刚开始在产生部11流动后，产生部11内的压力变动。因此，从细泡沫液产生装置1刚启动后规定的时间(例如几十秒)，从补给部14经由循环路12向产生部11供给液体，并通过切换机构162将通过了产生部11的液体引导向排液端口92。此时，不进行从取出部13的细泡沫液的取出。换言之，在开始从取出部13取出细泡沫液前的状态下，从补给部14经由循环路12而被导入产生部11的混合喷嘴31的液体不在产生部11及循环路12循环，而通过切换机构162从细泡沫产生喷嘴2被引导向排液端口92。由此，能够使产生部11内的压力大约为一定，能够稳定地进行细泡沫液产生装置1的启动。
在细泡沫液产生装置1中，当产生部11内的压力为大约一定时，通过切换机构162切换从细泡沫产生喷嘴2排出的包含细泡沫的液体的送出目的地，该液体经由循环路12返回混合喷嘴31。然后，包含细泡沫的液体在产生部11及循环路12循环，从而使液体中的细泡沫的密度增大而成为所希望的密度。在液体中的细泡沫的密度成为所希望的密度为止，不进行从取出部13的细泡沫液的取出，来自补给部14的液体的补给也停止。当在产生部11及循环路12循环的液体中的细泡沫的密度成为所希望的密度时，开始从取出部13取出细泡沫液，也开始从补给部14补给液体。
如上所说明的，细泡沫液产生装置1具备：产生部11，该产生部11具备混合喷嘴31与细泡沫产生喷嘴2；使从细泡沫产生喷嘴2排出的液体以与外部气体隔离的状态返回混合喷嘴31的循环路12；将在产生部11及循环路12循环的液体的一部分作为细泡沫液取出的取出部13；以及对循环路12补给液体来维持在产生部11及循环路12循环的液体的量的补给部14。由此，能够连续产生高密度地包含细泡沫的细泡沫液。其结果，能够在各种各样的用途中连续供给细泡沫液。
此外，在半导体的制造装置等中，需求用于半导体基板的处理的处理液在供给至半导体基板前避免在装置的途中滞留。在细泡沫液产生装置1中，如上所述，由于包含细泡沫的液体在途中不滞留而在产生部11及循环路12循环，因此特别适合于向半导体的制造装置等的细泡沫液的供给。另外，在细泡沫液产生装置1中，在装置的启动时，在产生部11流动的液体不在产生部11及循环路12循环而向排液端口92排出。由此，即使在细泡沫液产生装置1启动时，也能够防止液体在装置内滞留。因此，细泡沫液产生装置1进一步适合于向半导体的制造装置等的细泡沫液的供给。
细泡沫液产生装置1具备：测定从取出部13取出的细泡沫液中的细泡沫的密度的气泡密度测定部135；存储流量-密度信息的存储部136；以及基于气泡密度测定部135的测定结果及流量-密度信息来对从取出部13取出的细泡沫液的取出流量进行控制的取出控制部134。由此，能够以所希望的气泡密度容易地产生包含细泡沫的细泡沫液。
如上所述，补给部14具备将从液体供给源91压送来的液体引导向循环路12的液体供给路141和调节在液体供给路141流动的液体的压力的压力调节部142。由此，能够容易地维持在产生部11及循环路12循环的液体的量。另外，通过补给控制部143，基于从取出部13取出的细泡沫液的取出流量，来控制从补给部14对循环路12补给的液体的压力或流量。由此，能够自动进行由来自补给部14的液体的补给进行的循环量的维持。
在细泡沫液产生装置1中，补给部14的结构不限定于上述的方式，也可以进行各种各样的变更。例如，也可以取代图1所示的补给部14，在细泡沫液产生装置1设置图6所示的补给部14a。补给部14a具备液体供给路141、补给控制部143、以及泵144。液体供给路141的一方的端部在切换机构162与泵15之间连接于循环路12，另一方的端部连接于细泡沫液产生装置1的外部的液体供给源91a。液体供给源91a例如为贮存纯水的贮存槽。液体供给路141将液体从液体供给源91a引导向循环路12。液体供给路141是被密封的管路，来自液体供给源91a的液体在液体供给路141内以与外部气体隔离的状态被引导向循环路12。泵144设置于液体供给路141上，将液体供给路141内的液体向循环路12压送。由此，与图1所示的设置有补给部14的情况相同，能够容易地维持在产生部11及循环路12循环的液体的量(即，循环量)。
另外，补给控制部143连接于泵144，控制泵144的驱动。通过补给控制部143控制泵144，从而以来自补给部14a的补给流量与来自取出部13的细泡沫液的取出流量大约相等的方式，控制从补给部14a供给至循环路12的液体的压力或流量。由此，与上述相同，能够自动进行由来自补给部14a的液体的补给进行的循环量的维持。在补给部14a中，也可以在液体供给路141上设置节流阀等流量调整部。在该情况下，以一定的输出驱动泵144，通过补给控制部143控制该节流阀，从而以来自补给部14a的补给流量与来自取出部13的细泡沫液的取出流量大约相等的方式，控制从补给部14a供给至循环路12的液体的流量。
图7是表示本发明的第二实施方式的细泡沫液产生装置1a的剖视图。细泡沫液产生装置1a具备初期循环部17来取代图1所示的排液部16。其他的结构与图1所示的细泡沫液产生装置1相同，在以下的说明中对相同的结构标记相同符号。
初期循环部17具备：旁通路171；例如作为阀的切换机构172a、172b、172c；以及初期贮存部173。旁通路171的一方的端部在细泡沫产生喷嘴2与切换机构172c之间连接于循环路12。旁通路171的另一方的端部在上述一方的端部的下游侧(即，在循环路12内流动的液体的流动方向前侧)且在切换机构172c与泵15之间连接于循环路12。换言之，旁通路171在循环路12上的分支位置从循环路12分支，在与该分支位置相比位于循环路12下游侧的位置连接于循环路12。
初期贮存部173设置于旁通路171上的切换机构172a、172b之间，并贮存在旁通路171流动的液体。初期贮存部173例如为能够贮存某程度的量的液体的储备箱。切换机构172a、172b分别设置于循环路12与旁通路171之间。切换机构172a、172b、172c在循环路12与旁通路171之间切换来自细泡沫产生喷嘴2的液体的送出目的地。
在细泡沫液产生装置1a刚启动后，即，在液体刚开始在产生部11流动后，产生部11内的压力变动。在此，从细泡沫液产生装置1a刚启动后的规定时间(例如，数十秒)，贮存于初期贮存部173的液体(例如纯水)经由旁通路171及循环路12向产生部11供给。通过了产生部11的液体，利用切换机构172a、172b、172c，不经由切换机构172c被引导向产生部11，而是被引导向旁通路171，并经由旁通路171被引导向初期贮存部173。该液体暂时贮存于初期贮存部173后，经由旁通路171向产生部11供给。此时，不进行从取出部13取出细泡沫液。
换言之，在开始从取出部13取出细泡沫液前的状态下，从细泡沫产生喷嘴2排出的液体经由旁通路171被引导向初期贮存部173，暂时贮存于初期贮存部173后，经由旁通路171返回混合喷嘴31。由此，能够使产生部11内的压力为大约一定，能够稳定地进行细泡沫液产生装置1a的启动。另外，在细泡沫液产生装置1a启动时不将液体排出到装置外，因此能够降低装置启动时的液体的消费量。
在细泡沫液产生装置1a中，当产生部11内的压力成为大约一定时，通过切换机构172a、172b、172c切换从细泡沫产生喷嘴2排出的包含细泡沫的液体的送出目的地，该液体不经由旁通路171及初期贮存部173而经由循环路12上的切换机构172c返回混合喷嘴31。并且，包含细泡沫的液体在产生部11及循环路12循环，从而液体中的细泡沫的密度增大而成为所希望的密度。直到液体中的细泡沫的密度成为所希望的密度为止，不进行从取出部13取出细泡沫液，也停止从补给部14补给液体。
当在产生部11及循环路12循环的液体中的细泡沫的密度成为所希望的密度时，开始从取出部13取出细泡沫液，也开始从补给部14补给液体。这样一来，在细泡沫液产生装置1a中，在从取出部13取出细泡沫液时，从细泡沫产生喷嘴2排出的液体经由循环路12返回混合喷嘴31。由此，与图1所示的细泡沫液产生装置1相同，能够连续产生高密度地包含细泡沫的细泡沫液。
另外，如图8所示，细泡沫液产生装置1a也可以进一步具备其他的初期循环部18。初期循环部18具备：旁通路181：以及例如作为阀的切换机构182。旁通路181的一方的端部连接于取出部13的气泡去除部132与取出控制部134之间。旁通路181的另一方的端部连接于初期循环部17的切换机构172a、172b间的旁通路171及初期贮存部173中的规定的部位(图8中为初期贮存部173)。切换机构182设置于旁通路181上，与切换机构172a、172b、172c协同工作。即，在切换机构172a、172b、172c使液体不经由切换机构172c向产生部11供给，而使初期贮存部173的液体经由旁通路171及循环路12向产生部11供给的情况下，切换机构182将去除了细泡沫以外的气泡的液体从气泡去除部132引导向初期循环部17。在切换机构172a、172b、172c使来自细泡沫产生喷嘴2的液体不经由旁通路171及初期贮存部173而经由循环路12上的切换机构172c返回混合喷嘴31的情况下，切换机构182不将液体从气泡去除部132引导向初期循环部17。如上所述，通过进一步具备初期循环部18，从而能够更有效地在产生部11使液体循环。
上述细泡沫液产生装置1、1a能够进行各种各样的变更。
例如，在混合喷嘴31中与气体混合的液体不限定于完全的水，也可以是以水为主要成分的液体。例如，也可以是添加了添加物、不挥发性的液体的水。另外，液体例如考虑也能够使用酒精等。形成细泡沫的气体不限定于氮气，也可以是空气、其他的气体。当然，必需是对于液体而言不溶性或难溶性的气体。
在细泡沫液产生装置1、1a中，只要取出部13将在产生部11及循环路12循环的液体的一部分取出作为细泡沫液，则取出部13不一定需要连接于加压液产生容器32的剩余气体分离部326。取出部13例如也可以连接于产生部11的剩余气体分离部326以外的部位，也可以在循环路12中连接于细泡沫产生喷嘴2与泵15之间。
产生部11的结构可以进行各种各样的变更，并且也可以使用不同的结构。例如，细泡沫产生喷嘴2也可以具备多个加压液喷出口22。细泡沫产生喷嘴2无需直接连接于加压液产生容器32的第五流路325，也可以通过使第五流路325的下游侧的端部与细泡沫产生喷嘴2密封的连接路来进行连接。另外，加压液产生容器32的流路的截面形状也可以为圆形。也可以在气体与液体的混合中使用机械的搅拌等其他的手段。
通过细泡沫液产生装置1、1a产生的细泡沫液可以利用于至今为止对以往的细泡沫液提出的各种各样的用途。也可以用于新领域，设想的利用领域有多种多样。例如，食品、饮料、化妆品、药品、医疗、植物栽培、半导体装置、平板显示器、电子设备、太阳电池、二次电池、新功能材料、放射性物质去除等。
上述实施方式及各变形例的结构只要不相互矛盾则可以进行适当组合。
详细描写并说明了本发明，但已述的说明是例示而非限定的说明。因此，可以说只要不脱离本发明的范围，能够有多种变形、方式。
Claims (7)
1.一种细泡沫液产生装置，其特征在于，具备：
产生部，该产生部具备导入部及排出部，所述导入部导入气体及被加压的液体，所述排出部将包含从所述导入部导入的气体的细泡沫的液体排出；
循环路，该循环路使从所述排出部排出的液体以与外部气体隔离的状态返回所述导入部；
取出部，该取出部将在所述产生部及所述循环路循环的液体的一部分作为细泡沫液取出；以及
补给部，该补给部对所述循环路补给液体来维持在所述产生部及所述循环路循环的液体的量。
2.根据权利要求1所述的细泡沫液产生装置，其特征在于，还具备：
排液路，该排液路从所述循环路分支并连接于排液端口；以及
切换机构，该切换机构在所述导入部与所述排液端口之间切换从所述排出部送出的液体的送出目的地，
在开始从所述取出部取出细泡沫液之前的状态下，从所述补给部经由所述循环路导入所述导入部的液体，通过所述切换机构从所述排出部被引导向所述排液端口。
3.根据权利要求1所述的细泡沫液产生装置，其特征在于，还具备：
旁通路，该旁通路从所述循环路分支，在分支位置的下游侧连接于所述循环路；
初期贮存部，该初期贮存部设置在所述旁通路上，并贮存液体；以及
切换机构，该切换机构设置于所述循环路与所述旁通路之间，
在开始从所述取出部取出细泡沫液之前，通过所述切换机构所进行的切换，从所述排出部排出的液体经由所述旁通路被引导向所述初期贮存部，在暂时贮存于所述初期贮存部之后，经由所述旁通路返回所述导入部，
在从所述取出部取出细泡沫液时，通过所述切换机构所进行的切换，从所述排出部排出的液体经由所述循环路被引导向所述导入部。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的细泡沫液产生装置，其特征在于，
所述补给部具备：
液体供给路，该液体供给路将从液体供给源压送来的液体向所述循环路引导；以及
压力调节部，该压力调节部设置在所述液体供给路上，并调节在所述液体供给路流动的液体的压力。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的细泡沫液产生装置，其特征在于，
所述补给部具备：
液体供给路，该液体供给路将液体从液体供给源向所述循环路引导；以及
泵，该泵设置在所述液体供给路上，并将所述液体供给路内的液体朝向所述循环路压送。
6.根据权利要求4或5所述的细泡沫液产生装置，其特征在于，还具备：
补给控制部，该补给控制部基于从所述取出部取出的细泡沫液的取出流量，控制从所述补给部供给至所述循环路的液体的压力或流量。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的细泡沫液产生装置，其特征在于，还具备：
气泡密度测定部，该气泡密度测定部测定从所述取出部取出的细泡沫液中的细泡沫的密度；
存储部，该存储部存储流量-密度信息，该流量-密度信息表示从所述取出部取出的细泡沫液的取出流量与从所述取出部取出的细泡沫液中的细泡沫的密度的关系；以及
取出控制部，该取出控制部基于所述气泡密度测定部的测定结果及所述流量-密度信息，控制来自所述取出部的细泡沫液的取出流量。
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