CN112237856B - 气体溶解液制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高了气体溶解度的气体溶解液制造装置，具有：泵，该泵使液体升压；配管，该配管与该泵连通；喷嘴，该喷嘴配置于该配管并使用供给来的气体产生微小气泡；以及气液分离箱，该气液分离箱的上部与该配管连通，该气液分离箱将利用该喷嘴生成的气液混合液分离为气体和液体。

Description

气体溶解液制造装置
技术领域
本发明涉及气体溶解液制造装置。
背景技术
近年，随着制造工艺的复杂化、电路图案的微细化，半导体器件工厂、液晶等电子部件制造工厂中的产品的清洁越来越先进化。例如，使用将高纯度气体或高纯度气体和药品溶解到功能水(超纯水等)的特殊的液体(称为清洗液)，除去附着于硅晶片的微粒、金属、有机物等。
作为清洗处理方法，除了重复将多个硅晶片同时浸渍并清洗的操作的“批量处理方法”之外，还采用了对应于多品种少量生产的产品针对一个晶片进行药品清洗和超纯水处理的“单片处理方法”。单片处理方法与批量处理方法相比，每个晶片的清洗工序时间(节拍时间)更长，且清洗液的使用量更多，因此期望缩短节拍时间并减少清洗液使用量。目前，为了在短时间内进行有效的清洗并减少清洗液使用量，进行先进的清洗工艺，该清洗工艺可以单独或者同时使用多种功能水和药品，在短时间内切换清洗工序。
作为功能水，使用例如将臭氧气体溶解于超纯水的臭氧水。溶解于超纯水的臭氧即使在低浓度(几ppm)也具有非常强的氧化力，因此能除去有机物、金属。上述臭氧水通常由臭氧水制造装置制造。在专利文献1中，将臭氧气体溶解于超纯水的臭氧水被供给到气液分离箱，在气液分离箱排出臭氧水和剩余气体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-192439号公报
以往，沿铅垂方向从下至上地向气液分离箱导入液体和气体的混合液。在滞留于气液分离箱的内部的液体中，气体朝向上方而气液分离后的液体朝向下方，从而进行顺畅的气液分离。
然而，由于气液分离非常顺畅，无法确保较长的气体和液体的接触时间，从而无法将气体溶解效率提升到目标(例如最大值)。
发明内容
本发明是鉴于上述技术问题作出的，其目的在于提供一种能提高气体溶解度的气体溶解液制造装置。
本发明第一方式的气体溶解液制造装置具备：泵，该泵使液体升压；配管，该配管与所述泵连通；喷嘴，该喷嘴配置于所述配管并使用供给来的气体产生微小气泡；以及气液分离箱，该气液分离箱的上部与所述配管连通，该气液分离箱将利用所述喷嘴生成的气液混合液分离为气体和液体。
根据上述结构，通过从气液分离箱的上部流入气液混合液，在气液分离箱的内部，朝向上方的气体和朝向下方的液体彼此相对，形成复杂的流。因此，与比较例相比能保持较长的气液接触时间，从而能提高气体溶解效率。其结果是，能实现更高浓度的气体溶解液。
本发明第二方式的气体溶解液制造装置是第一方式的气体溶解液制造装置，当将所述气液分离箱的内直径设为D、将所述配管的内直径设为d、将通过所述配管从上方向所述气液分离箱供给的气液混合液的液体的流量设为F、将该气液混合液所包含的气体的流量设为f时，0＜d/D≤0.5且0＜f/F≤5。
根据上述结构，由于在气液分离箱的内部的水面附近形成有气泡和液体组成的复杂的流，气液的接触频率变高，因此能提高气体溶解度。
本发明第三方式的气体溶解液制造装置是第一或第二方式的气体溶解液制造装置，所述气液分离箱中的能供液体通过的空间的截面积随着朝向下方而变小，所述气体溶解液制造装置具备：流量传感器，该流量传感器对向所述气液分离箱供给的液体的流量进行检测；以及控制部，该控制部控制泵，使得由所述流量传感器测量出的流量越小，液面维持得越靠下方。
根据上述结构，由于即使流入气液分离箱的流量发生变动，由气体和液体形成的复杂的流也不会与气液分离箱的内壁分开，因此能实现利用了内壁的稳定的气液接触，从而能提高气体溶解度。
本发明第四方式的气体溶解液制造装置是第三方式的气体溶解液制造装置，在所述气液分离箱的内部设有排出气液混合液的排出口、以及用于形成到达该排出口的流路的流路调节部件，所述流路的截面积比所述气液分离箱的截面积窄，或者所述流路的截面积随着朝向下方而变小，当由所述流量传感器测量出的流量超过阈值时，所述控制部控制泵以使液面维持在所述流路调节部件的上方的位置，当由所述流量传感器测量出的流量在阈值以下时，所述控制部控制泵以使液面维持在由所述流路调节部件形成的流路内。
根据上述结构，当流量超过阈值时，移动的气体的量变多且移动的液体的量变多，因此，使由气体和液体形成的复杂的流的区域能到达气液分离箱的内壁。其结果是，能够实现利用了气液分离箱的内壁的稳定的气液接触，从而能提高气体溶解度。另一方面，当流量在阈值以下时，移动的气体的量较少且移动的液体的量较少，因此，即使由气体和液体形成的复杂的流的区域变小，由于将液面维持在由流路调节部件形成的流路内，因此也能够使复杂的流的区域到达流路调节部件的内壁。其结果是，能够实现利用了流路调节部件的内壁的稳定的气液接触，从而能提高气体溶解度。
本发明第五方式的气体溶解液制造装置是第四方式的气体溶解液制造装置，在所述流路调节部件的内壁设有台阶。
根据上述结构，能够供液体从上方朝向下方通过的截面积可以减小一个台阶，从而能将由气体和液体形成的复杂的流的区域保持在台阶的上方的空间。
本发明第六方式的气体溶解液制造装置是第三至第五方式中的任意一个方式的气体溶解液制造装置，在所述流路调节部件的内壁设有突起物或者存在起伏的结构体。
根据上述结构，当液体与突起物或者结构体碰撞时产生搅拌效果，促进了气体的溶解。
本发明第七方式的气体溶解液制造装置是第一至第六方式中的任意一个方式的气体溶解液制造装置，在所述气液分离箱的内壁设有突起物或存在起伏的结构体。
根据上述结构，液体与突起物或者结构体碰撞而产生搅拌效果，促进了气体的溶解。
本发明第八方式的气体溶解液制造装置是第七方式的气体溶解液制造装置，所述气液分离箱的横截面是大致圆形，以使所述配管在俯视图中位于作为所述气液分离箱的外缘的圆的切线方向的方式将所述配管连结于所述气液分离箱，从而使流入所述气液分离箱的所述气液混合液沿着所述气液分离箱的内壁移动。
根据上述结构，从配管流入的气液混合液沿着气液分离箱的内壁移动。由此，气液混合液与设于气液分离箱的内壁的突起物碰撞，在该碰撞时产生搅拌效果，促进了气体的溶解。
本发明第九方式的气体溶解液制造装置是第一至第八方式中任意一个方式的气体溶解液制造装置，在所述气液分离箱的上部设有与所述配管连通的供给口，在所述气液分离箱的内部设有与所述供给口连通的喷淋喷嘴，该喷淋喷嘴使供给来的气液混合液成为喷雾状并向所述气液分离箱内排出。
根据上述结构，能够增加气液接触面积，从而促进了气体的溶解。
本发明第十方式的气体溶解液制造装置是第一方式的气体溶解液制造装置，在所述气液分离箱的液面或者液面的上方设有板，所述板配置成：通过所述配管流入所述气液分离箱的气液混合液与所述板直接碰撞。
由此，通过使气液混合液与板直接碰撞，能使气泡细分化，能提高气液的接触面积，从而促进了气体的溶解。
本发明第十一方式的气体溶解液制造装置是第一至第十方式中任意一个方式的气体溶解液制造装置，在所述配管中的大致铅垂地连接于所述气液分离箱的部分设有所述喷嘴。
根据上述结构，能利用喷嘴进一步使气泡细分化，从而实现气液接触面积变大的状态，向气液分离箱供给溶解液。
根据本发明的一方式，通过从气液分离箱的上部流入气液混合液，在气液分离箱的内部，朝向上方的气体和朝向下方的液体彼此相对，形成复杂的流。因此，与比较例相比能保持较长的气液接触时间，从而能提高气体溶解效率。其结果是，能实现更高浓度的气体溶解液。
附图说明
图1是第一实施方式的气体溶解液制造装置的示意图。
图2是表示第一实施方式的气液分离箱内的气体和液体的流动的示意图。
图3是第一实施方式的变形例的气体溶解液制造装置的示意图。
图4是第一实施方式的第二变形例的气体溶解液制造装置的示意图。
图5是第二实施方式的气体溶解液制造装置的示意图。
图6是第二实施方式的气液分离箱的概略纵剖视图。
图7是表示当流入气液分离箱的流量较多时，被控制的液面的位置的一例的示意图。
图8是表示当流入气液分离箱的流量较少时，被控制的液面的位置的一例的示意图。
图9是第二实施方式的变形例1的气液分离箱的概略纵剖视图。
图10是当流入气液分离箱的流路较多时，第二实施方式的变形例2的气液分离箱的概略纵剖视图。
图11是当流入气液分离箱的流路较少时，第二实施方式的变形例2的气液分离箱的概略纵剖视图。
图12是第二实施方式的变形例3的气液分离箱的概略纵剖视图。
图13A是第二实施方式的变形例4的气液分离箱的概略立体图。
图13B是图13A的俯视图。
图14是第二实施方式的变形例4的气液分离箱的概略纵剖视图。
图15是第二实施方式的变形例5的气液分离箱的概略纵剖视图。
图16是第二实施方式的变形例6的气液分离箱的概略纵剖视图。
图17A是液面较高时的第三实施方式的气液分离箱的概略纵剖视图。
图17B是液面较低时的第三实施方式的气液分离箱的概略纵剖视图。
图18是沿图17A的箭头A22的方向观察时的向视图。
图19A是第三实施方式的变形例1的板的俯视图和纵剖视图。
图19B是第三实施方式的变形例2的板的俯视图和纵剖视图。
图19C是第三实施方式的变形例3的板的俯视图和纵剖视图。
图20是比较例的气体溶解液制造装置的示意图。
图21是表示比较例的气液分离箱内的气体和液体的流动的示意图。
(符号的说明)
1、1b、1c、1d、100 气体溶解液制造装置
10 驱动机
11、111 泵
112 阀
113 喷嘴
115 阀
117 气液分离箱
118 液面监视传感器安装用管
119 液面监视传感器
12 阀
13 喷嘴
14 阀
15 喷嘴
16 喷嘴
17、17b、17c、17d、17e、17f、17g、17h 气液分离箱
18 液面监视传感器安装用管
19 液面监视传感器
21 压力传感器
22 压力调节阀
23 流量传感器
24 控制部
25 质量流控制器
26 质量流控制器
31、32、37 流路调节部件
311 台阶
33、34、36 突起物
35 喷淋喷嘴
40 板
具体实施方式
以下，参照附图对各实施方式进行说明。但是，存在省略不必要的详细说明的情况。例如，存在省略已经充分公开的事项的详细说明或对于实质上相同的结构重复说明的情况。这是为了防止以下说明不必要地变得冗长，并且便于本领域技术人员理解。
在对实施方式进行说明之前，对比较例进行说明，从而能更好地理解本实施方式的技术问题。
＜比较例＞
图20是比较例的气体溶解液制造装置的示意图。如图20所示，比较例的气体溶解液制造装置100具备：泵111、用于将超纯水(DIW)向泵111供给的配管P11、供臭氧气体通过的配管P12、以及设于配管P12的阀112。阀112是空气驱动阀。气体溶解液制造装置100还具备：气液分离箱117、用于将泵111排出的超纯水(DIW)向气液分离箱117供给的配管P13、设于配管P13的喷嘴113、114、以及阀115。阀115是空气驱动阀。
气体溶解液制造装置100还具备液面监视传感器安装用管118和通过该液面监视传感器安装用管118进行安装的液面监视传感器119。在气液分离箱117连结有用于排出剩余气体的配管P14以及用于排出气液分离后的液体的配管P15。
如图20所示，液体和气体的混合液沿铅垂方向从下至上地导入气液分离箱117。
图21是表示比较例的气液分离箱内的气体和液体的流动的示意图。如图21所示，在滞留于气液分离箱117的内部的液体中，气体朝向上方而气液分离后的液体朝向下方，从而进行顺畅的气液分离。由于气液分离非常顺畅，无法确保较长的溶解气体和液体的接触时间。其结果是，不能将气体溶解效率提高到目标(例如最大值)。
＜本实施方式＞
与此相对，在本实施方式中，目的在于提高气体溶解度。更详细地，其目的在于在实现顺利的气液分离的同时提高气体溶解度。因此，在本实施方式中，与比较例相比更加有效地进行气液的接触。
图1是第一实施方式的气体溶解液制造装置的示意图。如图1所示，第一实施方式的气体溶解液制造装置1具备：使液体(此处将超纯水作为一个示例)升压的泵11、用于将液体(此处将超纯水(DIW)作为一个示例)向泵11供给的配管P1、供臭氧气体通过的配管P2、设于配管P2的阀12。作为一个示例，阀12是空气驱动阀。气体溶解液制造装置1还具备：气液分离箱17、与泵11连通并用于将泵11排出的超纯水(DIW)向气液分离箱17供给的配管P3、以及设于配管P3的喷嘴13、阀14和喷嘴15、16。喷嘴13、15、16是使用供给来的气体(此处将臭氧气体作为一个示例)产生微小气泡的部件，例如是微小气泡产生喷嘴。此处，微小气泡产生喷嘴是例如能够利用回旋流产生被称为微泡、纳米微泡的数mm的直径的气泡的喷嘴，也可以使用吸气器、喷射器等。在本实施方式中，从臭氧气体发生器(未图示)经由阀12向喷嘴13供给臭氧气体。另外，通过质量流控制器(未图示)进行流量控制来供给向臭氧气体发生器(未图示)供给的原料气体(氧气、氮气、CO2)。作为一个示例，阀14是空气驱动阀。
作为一个示例，配管P3形成为コ字形，在从泵11朝向上方延伸的配管上设有喷嘴13。
这样，在从泵11出来后的配管P3到达气液分离箱17之前，当气液混合液存在沿水平和沿铅垂向下流动的部分时，在配管P3中大致水平地延伸的配管(以下称为水平配管)内已经实现下侧为液体上侧为气体的气液分离状态。该气液分离情况也是使液体和气体的接触面积变小的原因。因此，为了使上述情况消失，在本实施方式中，如图1所示，在配管P3的水平配管上设置有喷嘴15。由此，通过喷嘴15后的气液再次被混合，成为使气泡细分化的状态，从而能维持气液接触面积较大的状态。
即使在通过喷嘴15后的气液中，气泡也彼此聚集，使直径变大。由此，气液接触面积变小。因此，为了使上述情况消失，在本实施方式中，如图1所示，在配管P3中的大致铅垂地连接于气液分离箱17的部分设有喷嘴16。由此，能利用喷嘴16进一步使气泡细分化，从而实现气液接触面积变大的状态，向气液分离箱供给溶解液。
将气液分离箱17的内直径定义为D，将用于供给气液混合液的配管P3的内直径定义为d，将通过配管P3从上方向气液分离箱17供给的气液混合液的液体的流量定义为F，将该气液混合液所包含的气体流量定义为f。在这种情况下，相对于具有0＜d/D≤0.5的内直径的长度比的气液分离箱17和配管P3，优选将具有0＜f/F≤5的混合比的气液混合液从上方向气液分离箱17内供给。由此，由于在气液分离箱17的内部的水面附近形成有气泡和液体组成的复杂的流，气液的接触频率变高，因此能提高气体溶解度。
气体溶解液制造装置1还具备液面监视传感器安装用管18和通过该液面监视传感器安装用管18安装于气液分离箱117的侧面的液面监视传感器19。在气液分离箱17连结有用于排出剩余气体的配管P4以及用于将气液分离后的液体排出的配管P5。液面监视传感器19是例如电容量式液位检测传感器，通过液面监视传感器安装用管18将电极安装于气液分离箱117的侧面，从而对气液分离箱117内的液位进行检测。此处，电容式液位检测传感器是利用了液体具有的固有的介电常数与空气不同的情况的检测方式。另外，液面监视传感器19不限定于电容式液位检测传感器，既可以是与液面接触的类型的其他传感器，也可以是不与液面接触的类型的其他传感器。
如图1所示，气液分离箱17的上部与配管P3连通。能从气液分离箱17的上部沿铅垂向下导入气液混合液。气液分离箱17将由喷嘴13生成的气液混合液分离为气体和液体。在气体溶解液制造装置1具备配管P4和配管P5，所述配管P4与气液分离箱17的上部连通并用于排出剩余气体，所述配管P5与气液分离箱17的下部连通并排出气液分离后的液体。
气体溶解液制造装置1还具备：设于配管P5上的压力传感器21、设于配管P4的压力调节阀22、以及经由信号线连接于压力传感器21和压力调节阀22的控制部24。气液分离箱17内被加压，压力传感器21对气液分离箱17排出的液体的压力进行检测。控制部24从压力传感器21获取由压力传感器21检测到的、排出的液体的压力，并控制压力调节阀22的开度，以使上述排出的液体的压力成为恒定的值。由此，控制部24自动地调节压力调节阀22的开度，从而将气液分离箱17内的压力维持在规定的内压。由此，由于能将气液分离箱17内的压力维持在较高的状态，因此能提高气体溶解度。
图2是表示第一实施方式的气液分离箱内的气体和液体的流动的示意图。如图2所示，在气液分离箱17的内部，如箭头A1所示的朝向上方的气体和如箭头A2所示的朝向下方的液体彼此相对，在区域R1形成复杂的流。因此，与比较例相比能保持较长的气液接触时间，从而能提高气体溶解效率。其结果是，能实现更高浓度的气体溶解液。
综上，第一实施方式的气体溶解液制造装置1具备：泵11，该泵11使液体升压；配管P3，该配管P3与泵11连通；喷嘴13，该喷嘴13配置于配管P3并使用供给来的气体产生微小气泡；以及气液分离箱17，该气液分离向17的上部与配管P3连通，该气液分离箱17将由喷嘴13生成的气液混合液分离为气体和液体。
根据上述结构，通过从气液分离箱17的上部流入气液混合液，在气液分离箱的内部，朝向上方的气体和朝向下方的液体彼此相对，形成复杂的流。因此，与比较例相比能保持较长的气液接触时间，从而能提高气体溶解效率。其结果是，能实现更高浓度的气体溶解液。
另外，也可以是，气体溶解液制造装置1中，进一步在例如配管P5设有浓度计。在这种情况下，也可以是，控制单元24将气液分离液后的液体中的当前臭氧浓度与设定浓度进行比较，并且根据比较结果，通过增减原料气体即氧气流量来增减臭氧气体量，或者，增减用于生成臭氧气体的臭氧气体生成装置(未图示)的放电功率。
＜第一实施方式的变形例＞
在第一实施方式的变形例中，也向喷嘴16供给臭氧气体。图3是第一实施方式的变形例的气体溶解液制造装置的示意图。对与图1相同的要素标注相同的符号并省略其说明。并且，控制部24、控制部24与压力传感器21以及压力调节阀22之间的配线也省略。如图3所示，不仅仅从喷嘴13供给气体，还可以从喷嘴15和/或喷嘴16(图3中作为一个示例从喷嘴16)供给臭氧气体。需要通过使用质量流控制器(mass flow controller：MFC)来分别地对向喷嘴13、喷嘴15和/或喷嘴16供给的流量进行控制。这是因为，当将1系统的气体线路分支并向喷嘴13、15、16进行供给时会引起单向流，无法使期望的流量流向期望的喷嘴。
在图3中作为一个示例，第一实施方式的变形例的气体溶解液制造装置1b与第一实施方式的气体溶解液制造装置1相比，还具备：质量流控制器25，该质量流控制器25与配管P2连通并对向喷嘴13供给的臭氧气体量的流量进行控制；质量流控制器26，该质量流控制器26对向喷嘴16供给的臭氧气体量的流量进行控制；以及配管P6，该配管P6的一端与质量流控制器26连通并且另一端与喷嘴16连通。由此，能够使期望的流量流向各个喷嘴13、16。
＜第一实施方式的第二变形例＞
图4是第一实施方式的第二变形例的气体溶解液制造装置的示意图。对与图1相同的要素标注相同的符号并省略其说明。如图4所示，第一实施方式的第二变形例的气体溶解液制造装置1c与第一实施方式的气体溶解液制造装置1b相比不同之处在于，在配管P3中的沿铅垂向下延伸并与气液分离箱17连通的配管上，不仅设有喷嘴16，还设有喷嘴13、15以及阀14。
这样，也可以是，在气液混合液沿铅垂向下流入的配管上配置向气液分离箱17供给溶解气体(此处作为一个示例为臭氧气体)的喷嘴13。由此，由于抵抗了在沿铅垂向下流动的气液中液体向下流动而气体向上流动的趋势，因此能维持气液接触面积较大的状态。由此，像第一实施方式那样，能防止在气体导入后在沿水平布置的配管内气液分离的现象。
并且，如图4所示，为了使彼此聚集而欲变大的气泡细分化，也可以安装喷嘴15、16。此外，也可以向喷嘴15、16供给气体(此处作为一个示例为臭氧气体)并再次生成微小气泡。
(第二实施方式)
流入气液分离箱的气液混合液的流量发生变动。在气液分离箱的内部的截面积相同的情况下，当流量较多时，在到达气液分离箱的内侧壁的范围中形成复杂的流。流与内侧壁接触从而促进了气液接触，存在促进气体溶解的效果。当流量较少时，复杂的流不能到达侧壁，气液接触的效果降低。在第二实施方式中对此进行改进，即使在流量较少的情况下，也能促进气液接触。
图5是第二实施方式的气体溶解液制造装置的示意图。对与图1相同的要素标注相同的符号并省略其说明。并且，控制部24与压力传感器21以及压力调节阀22之间的配线也省略。如图5所示，第二实施方式的气体溶解液制造装置1d与第一实施方式的气体溶解液制造装置相比，改变了气液分离箱17b的内部构造，还具备流量传感器23和控制泵11的控制部24。流量传感器23设于泵11与喷嘴13之间的配管P3，对从泵11排出的液体的流量进行检测。即流量传感器23对向气液分离箱17b供给的液体的流量进行检测。控制部24与流量传感器23连接，从流量传感器23获取由流量传感器23检测到的流量。并且，控制部24与液面监视传感器19连接，从液面监视传感器19获取由液面监视传感器19检测到的液面高度。
气液分离箱17b的能供液体通过的空间的截面积随着朝向下方而变小。控制部24控制泵11，使得由流量传感器23测量出的流量越少，液面维持得越靠下方。根据上述结构，由于即使流入气液分离箱17b的流量发生变动，由气体和液体形成的复杂的流也不会与气液分离箱17b的内壁分开，因此能实现利用了内壁的稳定的气液接触，从而能提高气体溶解度。以下使用图6至8对具体的示例进行说明。
图6是第二实施方式的气液分离箱的概略纵剖视图。在图6的示例中，在气液分离箱17b的内部设有排出气液混合液的排出口D1和用于形成到达该排出口D1的流路的流路调节部件31。该流路的截面积比气液分离箱17b的截面积窄。在图6的示例中，流路调节部件31关于图6的长轴B1轴对称。流路调节部件31既可以与气液分离箱17b一体地成形，也可以在与气液分离箱17b分体地成形后固定于气液分离箱17b。
图7是表示当流入气液分离箱的流量较多时，被控制的液面的位置的一例的示意图。如图7所示，当由流量传感器23测量出流量超过阈值时，控制部24对驱动泵11的驱动机10进行控制来控制流量，以将液面维持在流路调节部件31的上方的位置(例如图7的情况下，液面LS1的位置)。此处，驱动机10例如是电动机。
由此，当流量超过了阈值时，如箭头A3所示地移动的气体的量较多且如箭头A4所示地移动的液体的量较多，因此由气体和液体形成的复杂的流的区域R2能够到达气液分离箱17b的内壁。其结果是，能够实现利用了气液分离箱17b的内壁的稳定的气液接触，从而能提高气体溶解度。
图8是表示当流入气液分离箱的流量较少时，被控制的液面的位置的一例的示意图。如图8所示，当由流量传感器23测量出流量在阈值以下时，控制部24对驱动泵11的驱动机10进行控制来控制流量，以将液面维持在由流路调节部件31形成的流路内(例如图8的情况下，液面LS2的位置)。
由此，当流量在阈值以下时，如箭头A5所示地移动的气体的量较少且如箭头A6所示地移动的液体的量较少，因此，即使由气体和液体形成的复杂的流的区域R3变小，由于将液面维持在由流路调节部件31形成的流路内，因此能够使复杂的流的区域R3到达流路调节部件31的内壁。其结果是，能够实现利用了流路调节部件31的内壁的稳定的气液接触，从而能提高气体溶解度。
此外，如图8所示，在流量调节部件31的内壁设有台阶311。根据上述结构，能够供液体从上方朝向下方通过的截面积可以减小一个台阶，从而能将由气体和液体形成的复杂的流的区域R3保持在台阶311的上方的空间。
另外，此处流路调节部件31的空间构成为能供液体从上方朝向下方通过的截面积减小一个台阶，但是不限定于此，也可以设有多个台阶，使得能供液体从上方朝向下方通过的截面积减小两个以上台阶。即，流路调节部件的空间可构成为，能供液体从上方朝向下方通过的截面积至少减小一个台阶。
＜第二实施方式的变形例1＞
接着，对第二实施方式的变形例1进行说明。图9是第二实施方式的变形例1的气液分离箱的概略纵剖视图。如图9所示，在变形例1中，在气液分离箱17c中设有流路调节部件32，该流路调节部件32的形成于内部的空间(即空腔)的形状不同。上述流路调节部件32内的空间(即空腔)具有例如包括倒锥形的形状的漏斗形状，并且该空间的横截面积随着朝向下方而连续变小。换言之，流路调节部件32内的空间以流路从上方朝向下方收缩的方式设有倾斜度，使得能够供液体从上方朝向下方通过的截面积连续变小。
在上述结构中，控制部24也可以控制泵，使得由流量传感器23测量出的流量越少，液面维持得越靠下方。具体地例如，也可以是，当由流量传感器23测量出的流量超过阈值时，控制部24控制泵11以将液面维持在流路调节部件32的上方的位置，当由流量传感器23测量出的流量在阈值以下时，控制部24控制泵以将液面维持在由流路调节部件32形成的流路内。
＜第二实施方式的变形例2＞
接着，对第二实施方式的变形例2进行说明。图10是当流入气液分离箱的流量较多时，第二实施方式的变形例2的气液分离箱的概略纵剖视图。如图10所示，在变形例1中，在气液分离箱17d的内壁设有突起物33。另外，代替突起物33或者除此之外，也可以在气液分离箱17c的内壁设置存在起伏的结构体。当流入气液分离箱的流量超过阈值时，通过控制部24将液面LS3维持在流路调节部件31的上方。在这种情况下，如上所述，通过如箭头A7所示的气体流和如箭头A8所示的液体流在区域R4形成有复杂的流。此时，复杂的流与突起物33或者结构体碰撞而产生搅拌效果，促进了气体的溶解。
图11是当流入气液分离箱的流路较少时，第二实施方式的变形例2的气液分离箱的概略纵剖视图。如图11所示，在流量调节部件31的内壁设有突起物34。另外，代替突起物34或者除此之外，也可以在流量调节部件31的内壁设置存在起伏的结构体。当流入气液分离箱的流量在阈值以下时，通过控制部24将液面LS4维持在由流路调节部件31形成的流路内。在这种情况下，如上所述，通过如箭头A9所示的气体流和如箭头A10所示的液体流在区域R5形成有复杂的流。此时，当复杂的流与突起物34或者结构体碰撞时产生搅拌效果，促进了气体的溶解。
突起物33的距气液分离箱17c的内壁面的长度是例如0～10mm。突起物34的距流路调节部件31c的内壁面的长度是例如0～10mm。只要能与突起物33、34碰撞而产生搅拌效果并促进气体的溶解，则突起物33、34的形状不作限定。
＜第二实施方式的变形例3＞
接着，对第二实施方式的变形例3进行说明。图12是第二实施方式的变形例3的气液分离箱的概略纵剖视图。另外，对与图10相同的要素标注相同的符号，并省略其说明。如图12所示，在气液分离箱17d的上部设有与配管P3连通的供给口S1。本第二实施方式的变形例3的气液分离箱17d与图10的第二实施方式的变形例2的气液分离箱17d相比，进一步构成为在气液分离箱17d的内部设有与供给口S1连通的喷淋喷嘴35。喷淋喷嘴35使供给的气液混合液成为喷雾状并向气液分离箱17d内排出。由此，能够增加气液接触面积，从而促进了气体的溶解。
＜第二实施方式的变形例4＞
接着，对第二实施方式的变形例4进行说明。图13A是第二实施方式的变形例4的气液分离箱的概略立体图。如图13A所示，在气液分离箱17e的上部，沿铅垂向下倾斜地连结有配管P3。图13B是图13A的俯视图。如图13B所示，气液分离箱17e的横截面是大致圆形，以使配管P3在俯视图中位于气液分离箱的外缘即圆的切线方向的方式将配管P3连结于气液分离箱，从而使流入气液分离箱17e的气液混合液沿着气液分离箱17e的内壁移动。由此，如箭头A11、箭头A12所示，从配管P3经由供给口S2流入的气液混合液沿着气液分离箱17e的内壁移动。由此，气液混合液与设于气液分离箱17e的内壁的突起物33碰撞，在该碰撞时产生搅拌效果，促进了气体的溶解。
图14是第二实施方式的变形例4的气液分离箱的概略纵剖视图。如图14中的箭头A13～A15所示，在积存于气液分离箱17e的液体中，在内部产生沿着圆周的流。由此，通过该流，使积存于气液分离箱17e的液体与设于气液分离箱17e的内壁的突起物33碰撞，在该碰撞时产生搅拌效果，促进了气体的溶解。
另外，此处对一个供给口S2进行了说明，但是只要使气液混合液能沿着相同的转动方向(此处作为一个示例为右旋转)流入，则也可以设置多个供给口。存在多个供给口时的设置高度不仅可以在同一圆周上，也可以改变垂直方向的高度。并且，供给角度既可以是水平，也可以具有俯角、仰角。
＜第二实施方式的变形例5＞
图15是第二实施方式的变形例5的气液分离箱的概略纵剖视图。如图15所示，第二实施方式的变形例5的气液分离箱17f在图9的第二实施方式的变形例1的气液分离箱17c中，在流路调节部件32的倾斜面设有突起物36。
＜第二实施方式的变形例6＞
图16是第二实施方式的变形例6的气液分离箱的概略纵剖视图。如图16所示，像第二实施方式的变形例6的气液分离箱17g那样，流路调节部件37的内部的流路也可以关于长轴B2不对称。
＜第三实施方式＞
接着，对第三实施方式进行说明。图17A是液面较高时的第三实施方式的气液分离箱的概略纵剖视图。图17B是液面较低时的第三实施方式的气液分离箱的概略纵剖视图。对与图2相同的要素标注相同的符号并省略其说明。
如图17A所示，在气液分离箱17h的液面处设有板40。并且，板40被配置成：通过配管P3流入气液分离箱17h的气液混合液与板40直接碰撞。由此，通过使气液混合液与板40直接碰撞，能使气泡细分化，能提高气液的接触面积，从而促进了气体的溶解。
此处作为一个示例，板40漂浮在液面上，并由支承部件41～44(也参照图18)定位，从而使水平位置位于与配管P3连通的开口S1的下方。由此，如图17A、图17B所示，随着液面LS8、LS9的高度上下移动，板40上下移动。
图18是沿图17A的箭头A22的方向观察时的向视图。如图18所示，支承部件41～44经由对应的连结部件51～54与板40连结。连结部件51～54既可以是弹性体也可以是绳。板40具有圆柱的形状，支承部件41～44之间的距离比板40的直径短。由此，能将板40保持在用支承部件41～44包围的区域。
另外，板40既可以固定在气液分离箱17h的液面的上方，也可以固定在液面上。
＜第三实施方式的变形例1＞
图19A是第三实施方式的变形例1的板的俯视图和纵剖视图。如图19A所示，第三实施方式的变形例1的板40a在俯视图中是大致圆形，在纵剖视图中是具有三角形的形状的多棱锥。
＜第三实施方式的变形例2＞
图19B是第三实施方式的变形例2的板的俯视图和纵剖视图。如图19B所示，第三实施方式的变形例2的板40b在俯视图中是大致圆形，在纵剖视图中是具有三角形的形状的多棱锥。如俯视图所示，也可以从多棱锥的顶点朝向底边进行曲线状的槽加工。由此，也可以将气液混合液有意地与该多棱锥的顶点接触，并且用该力使板40b在水平面上旋转。由此，通过使板40b在水平面上旋转，使积存于气液分离箱17h内的液体被搅拌，因此能增加气液的接触时间，从而提高气体溶解。
＜第三实施方式的变形例3＞
图19C是第三实施方式的变形例3的板的俯视图和纵剖视图。如图19C所示，第三实施方式的变形例3的板40c在俯视图中是大致圆形，在纵剖视图中是具有长方形的形状的圆柱。另外，板40c也可以在板厚方向上设置多个例如方形的贯通孔。贯通孔的形状也可以是圆形。此外板40c也可以是多棱柱。
综上，本发明实际上不限于上述实施方式，可以在实施阶段在不脱离本发明的主旨的范围中对结构要素变形而使其具体化。并且，通过适当地组合上述实施方式所公开的多个结构要素，可以形成各种发明。例如，也可以从实施方式示出的所有结构要素中删除一些结构要素。此外，也可以适当地组合不同实施方式的结构要素。

Claims (10)

1.一种气体溶解液制造装置，其特征在于，具备：
泵，该泵使液体升压；
配管，该配管与所述泵连通；
喷嘴，该喷嘴配置于所述配管并使用供给来的气体产生微小气泡；以及
气液分离箱，该气液分离箱的上部与所述配管连通，该气液分离箱将利用所述喷嘴生成的气液混合液分离为气体和液体，
当将所述气液分离箱的内直径设为D、将所述配管的内直径设为d、将通过所述配管从上方向所述气液分离箱供给的气液混合液的液体的流量设为F、将该气液混合液所包含的气体的流量设为f时，0＜d/D≤0.5且0＜f/F≤5。
2.如权利要求1所述的气体溶解液制造装置，其特征在于，
所述气液分离箱的能供液体通过的空间的截面积随着朝向下方而变小，
所述气体溶解液制造装置具备：
流量传感器，该流量传感器对向所述气液分离箱供给的液体的流量进行检测；以及
控制部，该控制部控制泵，使得由所述流量传感器测量出的流量越小，液面维持得越靠下方。
3.如权利要求1所述的气体溶解液制造装置，其特征在于，
在所述气液分离箱的内壁设有突起物或者存在起伏的结构体。
4.如权利要求3所述的气体溶解液制造装置，其特征在于，
所述气液分离箱的横截面是圆形，
以使所述配管在俯视图中位于作为所述气液分离箱的外缘的圆的切线方向的方式将所述配管连结于所述气液分离箱，从而使流入所述气液分离箱的所述气液混合液沿着所述气液分离箱的内壁移动。
5.如权利要求1所述的气体溶解液制造装置，其特征在于，
在所述气液分离箱的上部设有与所述配管连通的供给口，
在所述气液分离箱的内部设有与所述供给口连通的喷淋喷嘴，
该喷淋喷嘴使供给来的气液混合液成为喷雾状并向所述气液分离箱内排出。
6.如权利要求1所述的气体溶解液制造装置，其特征在于，
在所述气液分离箱的液面或者液面的上方设有板，
所述板被配置成：通过所述配管流入所述气液分离箱的气液混合液与所述板直接碰撞。
7.如权利要求1所述的气体溶解液制造装置，其特征在于，
在所述配管中的铅垂地连接于所述气液分离箱的部分设有所述喷嘴。
8.一种气体溶解液制造装置，其特征在于，具备：
泵，该泵使液体升压；
配管，该配管与所述泵连通；
喷嘴，该喷嘴配置于所述配管并使用供给来的气体产生微小气泡；
气液分离箱，该气液分离箱的上部与所述配管连通，该气液分离箱将利用所述喷嘴生成的气液混合液分离为气体和液体；
流量传感器，该流量传感器对向所述气液分离箱供给的液体的流量进行检测；以及
控制部，该控制部控制所述泵，
在所述气液分离箱的内部设有排出气液混合液的排出口、以及用于形成到达该排出口的流路的流路调节部件，所述流路的截面积比所述气液分离箱的截面积窄，或者所述流路的截面积随着朝向下方而变小，
当由所述流量传感器测量出的流量超过阈值时，所述控制部控制泵以使液面维持在所述流路调节部件的上方的位置，当由所述流量传感器测量出的流量在阈值以下时，所述控制部控制泵以使液面维持在由所述流路调节部件形成的流路内。
9.如权利要求8所述的气体溶解液制造装置，其特征在于，
在所述流路调节部件的内壁设有台阶。
10.如权利要求8所述的气体溶解液制造装置，其特征在于，
在所述流路调节部件的内壁设有突起物或者存在起伏的结构体。
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