CN112742224A - 超细气泡含有液制造装置以及超细气泡含有液制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供超细气泡含有液制造装置以及超细气泡含有液制造方法。为了有效地制造包含期望的气体的超细气泡的液体，超细气泡含有液制造装置包括：气体溶解单元，其将预定的气体溶解到液体中；UFB生成单元，其在溶解有预定的气体的液体中生成超细气泡。在经过溶解单元的循环路径中、在使气体溶解单元操作的情况下，CPU在第一条件下进行控制。在经过UFB生成单元的循环路径中、在使UFB生成单元操作的情况下，CPU在不同于第一条件的第二条件下进行控制。

Description

超细气泡含有液制造装置以及超细气泡含有液制造方法

技术领域

本发明涉及超细气泡含有液制造装置以及超细气泡含有液制造方法。

背景技术

近来，已经开发出用于应用微细气泡(例如直径为微米尺寸的微气泡和直径为纳米尺寸的纳米气泡)的特征的技术。尤其是，在各个领域中，已经确认了直径小于1.0μm的超细气泡(以下也称为“UFB”)的实用性。

日本专利第6104201号公开了一种装置，其中在相同的液体循环路径中设置有对期望的气体进行加压以将其溶解到液体中的加压溶解单元和从喷嘴喷射液体以生成细微气泡的细微气泡生成单元，从而以高浓度生成期望的气体的细微气泡。

在日本专利第6104201号的构成中，期望的气体的溶解和细微气泡的生成在相同的循环路径中同时进行。具体地，在加压溶解工序和细微气泡生成工序中，诸如液体的流速和压力的循环条件是相同的。然而，适合于将期望的气体溶解到液体中的循环条件和适合于生成细微气泡的循环条件不一定相同。此外，这些合适的循环条件取决于使用的液体和气体的组合而彼此独立地改变。因此，通过日本专利第6104201号的构成，并不总是能够有效地制造包含期望的气体的微细气泡的液体。

发明内容

为了解决上述问题而做出了本发明。因此本发明的目的是有效地制造包含期望的气体的超细气泡的液体。

在本发明的第一方面中，提供了一种超细气泡含有液制造装置，包括：溶解单元，其将预定的气体溶解到液体中；超细气泡生成单元，其在溶解有预定的气体的液体中生成超细气泡；以及循环控制单元，其控制液体的循环通过液体循环路径，该液体循环路径包括所述溶解单元和所述超细气泡生成单元，其中通过经过所述溶解单元的循环路径、在所述循环路径中在使所述溶解单元操作的情况下，所述循环控制单元在限定要循环的液体的状态的第一条件下使液体循环，以及通过经过所述超细气泡生成单元的循环路径、在所述循环路径中在使所述超细气泡生成单元操作的情况下，所述循环控制单元在不同于所述第一条件的第二条件下使液体循环。

在本发明的第二方面中，提供一种超细气泡含有液制造方法，包括：溶解工序，其中将预定的气体溶解到液体中；超细气泡生成工序，其中在溶解有预定的气体的液体中生成超细气泡；以及循环控制工序，其中控制液体的循环从而：通过其中可执行所述溶解工序的循环路径、在所述循环路径中执行所述溶解工序的情况下，在限定要循环的液体的状态的第一条件下，使液体循环，以及通过其中可执行超细气泡生成工序的循环路径、在所述循环路径中执行所述超细气泡生成工序的情况下，在不同于所述第一条件的第二条件下，使液体循环。

通过以下参考附图对示例性实施方案的说明，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1是表示UFB生成装置的实例的图。

图2是预处理单元的示意性构成图。

图3A和图3B是溶解单元的示意性构成图和用于说明液体中溶解状态的图。

图4是T-UFB生成单元的示意性构成图。

图5A和图5B是用于说明加热元件的细节的图。

图6A和图6B是用于说明加热元件上的膜沸腾的状态的图。

图7A至图7D是表示由膜沸腾气泡的膨胀引起的UFB的生成状态的图。

图8A至图8C是表示由膜沸腾气泡的收缩引起的UFB的生成状态的图。

图9A至图9C是表示由液体的再加热引起的UFB的生成状态的图。

图10A和图10B是表示由膜沸腾生成的气泡消失而生成的冲击波引起的UFB的生成状态的图。

图11A至图11C是表示后处理单元的构成例的图。

图12是第一实施方案中的UFB含有液制造装置的示意性构成图。

图13是表示UFB含有液制造装置中的控制构成的框图。

图14是说明第一实施方案中的UFB含有液制造工序的流程图。

图15是第二实施方案中的UFB含有液制造装置的示意性构成图。

图16是说明第二实施方案中的UFB含有液制造工序的流程图。

图17是说明第二实施方案的变形的流程图。

图18是第三实施方案中的UFB含有液制造装置的示意性构成图。

图19是说明第三实施方案中的UFB含有液制造工序的流程图。

图20是第四实施方案中的UFB含有液制造装置的示意性构成图。

图21是说明第四实施方案中的UFB含有液制造工序的流程图。

图22是说明第四实施方案的变形的流程图。

图23是第五实施方案中的UFB含有液制造装置的示意性构成图。

图24是第六实施方案中的UFB含有液制造装置的示意性构成图。

图25是说明第六实施方案中的UFB含有液制造工序的流程图。

图26是说明第六实施方案中的UFB含有液制造装置的变形的示意性构成图。

图27是第七实施方案中的UFB含有液制造装置的示意性构成图。

和

图28是说明第七实施方案中的UFB含有液制造工序的流程图。

具体实施方式

<<UFB生成装置的构成>>

图1是可应用于本发明的UFB生成装置的示意性构成图。本实施方案的UFB生成装置1包括预处理单元100、溶解单元200、T-UFB生成单元300、后处理单元400和收集单元500。每个单元以上述顺序对供给到预处理单元100的诸如自来水的液体W进行独特的处理，并且如此处理的液体W被收集单元500收集为T-UFB含有液。下面说明这些单元的功能和构成。尽管稍后说明细节，但是在本说明书中，通过利用由快速加热引起的膜沸腾而生成的UFB被称为热超细气泡(T-UFB)。

图2是预处理单元100的示意性构成图。本实施方案的预处理单元100对所供给的液体W进行脱气处理。预处理单元100主要包括脱气容器101、喷淋头102、减压泵103、液体导入路104、液体循环路105和液体排出路106。例如，诸如自来水的液体W从液体导入路104通过阀109被供给到脱气容器101。在该过程中，设置在脱气容器101中的喷淋头102在脱气容器101中喷出液体W的雾。喷淋头102用于促进液体W的气化；但是，可以代替地使用离心机等作为产生气化促进效果的机构。

当一定量的液体W贮留在脱气容器101中，然后在所有阀关闭的情况下启动减压泵103时，已经气化的气体成分被排出，溶解在液体W中的气体成分的气化和排出也被促进。在该过程中，可以在检查压力计108的同时将脱气容器101的内部压力减压至大约几百至几千Pa(1.0托至10.0托)。要被预处理单元100去除的气体包括例如氮、氧、氩、二氧化碳等。

通过利用液体循环路105，可以对同一液体W重复进行上述脱气处理。具体而言，在液体导入路104的阀109和液体排出路106的阀110关闭、且液体循环路105的阀107打开的情况下来操作喷淋头102。这允许贮留在脱气容器101中并且脱气一次的液体W从喷淋头102再次喷入脱气容器101中。另外，在操作减压泵103的情况下，喷淋头102进行的气化处理和减压泵103进行的脱气处理对同一液体W重复进行。每次重复进行利用液体循环路105的上述处理，就可以阶段性地减少液体W中所含的气体成分。一旦获得脱气至期望纯度的液体W，就在阀110打开的情况下通过液体排出路106将液体W转移到溶解单元200。

图2表示将气体部减压以使溶质气化的脱气单元100；然而，使溶液脱气的方法不限于此。例如，可以采用使液体W沸腾以使溶质气化的加热沸腾法，或者使用中空纤维来增加液体和气体之间的界面的膜脱气法。作为使用中空纤维的脱气组件，商业地提供了SEPAREL系列(由DIC Corporation制造)。SEPAREL系列使用聚(4-甲基戊烯-1)(PMP)作为中空纤维的原料，并且用于从主要供给于压电头(piezo head)的油墨等去除气泡。另外，可以并用抽真空法、加热沸腾法和膜脱气法中的两种以上。

图3A和图3B是溶解单元200的示意性构成图和用于说明液体中的溶解状态的图。溶解单元200是用于将期望的气体溶解到从预处理单元100供给的液体W中的单元。本实施方案的溶解单元200主要包括溶解容器201、设置有旋转板202的旋转轴203、液体导入路204、气体导入路205、液体排出路206和加压泵207。

从预处理单元100供给的液体W通过液体导入路204被供给并贮留在溶解容器201中。同时，气体G通过气体导入路205被供给到溶解容器201中。

一旦将预定量的液体W和气体G贮留在溶解容器201中，则启动加压泵207以将溶解容器201的内部压力增加到大约0.5MPa。在加压泵207与溶解容器201之间配置有安全阀208。随着液体内的旋转板202通过旋转轴203旋转，供给到溶解容器201的气体G转化为气泡，气体G和液体W之间的接触面积增加，以促进到液体W中的溶解。继续进行此操作，直到气体G的溶解度几乎达到最大饱和溶解度。在这种情况下，可以设置用于降低液体温度的单元以尽可能地溶解气体。当气体的溶解度低时，也可以将溶解容器201的内部压力增加到0.5MPa以上。在这种情况下，为了安全起见，容器的材料等需要是最佳的。

一旦获得了溶解有期望浓度的气体G成分的液体W，就将液体W通过液体排出路206排出并供给到T-UFB生成单元300。在该过程中，背压阀209调节液体W的流动压力，以防止在供给期间压力的过度增加。

图3B是示意性地表示放入溶解容器201中的气体G的溶解状态的图。从与液体W接触的部分溶解放入液体W中的包含气体G的成分的气泡2。气泡2因此逐渐收缩，然后在气泡2周围出现气体溶解液3。由于气泡2受到浮力的影响，所以气泡2可以移动到远离气体溶解液3的中心的位置，或从气体溶解液3分离出来而成为残留气泡4。具体而言，在通过液体排出路206供给到T-UFB生成单元300的液体W中，存在被气体溶解液3包围的气泡2和彼此分离的气泡2与气体溶解液3的混合物。

图中的气体溶解液3是指“液体W的其中混合的气体G的溶解浓度较高的区域”。在实际溶解在液体W中的气体成分中，气体溶解液3中的气体成分的浓度在气泡2周围的部分最高。在气体溶解液3与气泡2分离的情况下，气体溶解液3的气体成分的浓度在该区域的中心最高，并且该浓度随着远离该中心而连续降低。即，尽管为了说明，在图3中用虚线包围了气体溶解液3的区域，但实际上并不存在这样的明确的边界。另外，在本发明中，可以接受不能完全溶解的气体以气泡的形式存在于液体中。

图4是T-UFB生成单元300的示意性构成图。T-UFB生成单元300主要包括腔室301、液体导入路302和液体排出路303。来自液体导入路302经由腔室301到液体排出路303的流动由未示出的流动泵形成。可以将包括隔膜泵、齿轮泵和螺杆泵的各种泵用作流动泵。在从液体导入路302导入的液体W中，混合有由溶解单元200放入的气体G的气体溶解液3。

设置有加热元件10的元件基板12配置在腔室301的底部。随着对加热元件10施加预定的电压脉冲，在与加热元件10接触的区域中生成由膜沸腾生成的气泡13(在下文中也称为膜沸腾气泡13)。然后，通过膜沸腾气泡13的膨胀和收缩而生成了包含气体G的超细气泡(UFB)11。结果，从液体排出路303排出包含许多UFB 11的UFB含有液W。

图5A和图5B是用于表示加热元件10的详细构成的图。图5A表示加热元件10的近视图，图5B表示包括加热元件10的元件基板12的较宽区域的截面图。

如图5A所示，在本实施方案的元件基板12中，在硅基板304的表面上层叠有作为蓄热层的热氧化膜305和也作为蓄热层的层间膜306。可以将SiO₂膜或SiN膜用作层间膜306。在层间膜306的表面上形成电阻层307，并且在电阻层307的表面上部分地形成布线308。可以使用Al、Al-Si、Al-Cu等Al合金布线作为布线308。由SiO₂膜或Si₃N₄膜制成的保护层309形成在布线308、电阻层307和层间膜306的表面上。

在保护层309的表面上的一部分和该部分周围，形成用于保护保护层309免受电阻层307的发热引起的化学和物理冲击的抗气蚀膜(cavitation-resistant film)310，所述部分对应于最终成为加热元件10的热作用部311。电阻层307的表面上未形成布线308的区域是电阻层307发热的热作用部311。电阻层307的其上未形成布线308的加热部用作加热元件(加热器)10。如上所述，通过半导体制造技术在硅基板304的表面上依次形成元件基板12中的各层，并因此在硅基板304上设置热作用部311。

图中表示的构成是实例，并且各种其他构成是适用的。例如，可适用以下构成：电阻层307和布线308的层叠顺序相反的构成，以及电极连接到电阻层307的下表面的构成(所谓的塞电极构成)。换句话说，如后所述，可以采用任何构成，只要该构成允许热作用部311加热液体以在液体中生成膜沸腾。

图5B是元件基板12中包括与布线308连接的电路的区域的截面图的实例。N型阱区322和P型阱区323部分地设置在硅基板304(其为P型导体)的顶层中。在通常的MOS工艺中，通过离子注入等导入和扩散杂质，从而在N型阱区322中形成P-MOS 320，在P型阱区323中形成N-MOS 321。

P-MOS 320包括通过在N型阱区322的顶层中部分导入N型或P型杂质而形成的源极区325和漏极区326，栅极布线335等。栅极布线335沉积在N型阱区322的除了源极区325和漏极区326之外的一部分的顶表面上，并且厚度为数百

的栅极绝缘膜328介于栅极布线335和N型阱区322的顶表面之间。

N-MOS 321包括通过在P型阱区323的顶层部分导入N型或P型杂质而形成的源极区325和漏极区326，栅布线335等。栅极布线335沉积在P型阱区323的除了源极区325和漏极区326之外的一部分的顶表面上，并且厚度为数百

的栅极绝缘膜328介于栅极布线335和P型阱区323的顶表面之间。栅极布线335由通过CVD法沉积的厚度为

至

的多晶硅制成。C-MOS逻辑由P-MOS 320和N-MOS 321构成。

在P型阱区323中，用于驱动电热转换元件(热阻元件)的N-MOS晶体管330形成在与包括N-MOS 321的部分不同的部分上。N-MOS晶体管330包括：通过杂质的导入和扩散工序部分地设置在P型阱区323的顶层中的源极区332和漏极区331，栅极布线333等。栅极布线333沉积在P型阱区323的除了源极区332和漏极区331之外的一部分顶表面上，并且栅极绝缘膜328介于在栅极布线333和P型阱区323的顶表面之间。

在该实例中，N-MOS晶体管330用作用于驱动电热转换元件的晶体管。然而，用于驱动的晶体管不限于N-MOS晶体管330，并且可以使用任何晶体管，只要该晶体管具有单独驱动多个电热转换元件的能力并且能够实现上述精细构成。尽管在该实例中，电热转换元件和用于驱动电热转换元件的晶体管形成在同一基板上，但是它们可以分别形成在不同的基板上。

在元件之间(例如在P-MOS 320与N-MOS 321之间以及在N-MOS 321与N-MOS晶体管330之间)通过进行厚度为

至

的场氧化来形成氧化膜分离区324。氧化膜分离区324分离元件。氧化膜分离区324的对应于热作用部311的部分用作蓄热层334，其是硅基板304上的第一层。

通过CVD法在诸如P-MOS 320、N-MOS 321和N-MOS晶体管330的元件的每个表面上形成厚度约为

的包括PSG膜、BPSG膜等的层间绝缘膜336。在通过热处理将层间绝缘膜336平坦化之后，在穿过层间绝缘膜336和栅极绝缘膜328的接触孔中形成作为第一布线层的Al电极337。在层间绝缘膜336和Al电极337的表面上，通过等离子CVD法形成厚度为

至

的包括SiO₂膜的层间绝缘膜338。在层间绝缘膜338的表面上，通过共溅射法在对应于热作用部311和N-MOS晶体管330的部分上形成厚度为约

的包括TaSiN膜的电阻层307。电阻层307经由形成在层间绝缘膜338中的通孔与漏极区331附近的Al电极337电连接。在电阻层307的表面上，形成作为第二布线层的Al的布线308，作为每个电热转换元件的布线。布线308、电阻层307和层间绝缘膜338的表面上的保护层309包括通过等离子体CVD法形成的厚度为

的SiN膜。沉积在保护层309的表面上的抗气蚀膜310包括厚度约为

的薄膜，其是选自Ta、Fe、Ni、Cr、Ge、Ru、Zr、Ir等的至少一种金属。可以适用除上述TaSiN以外的各种材料，例如TaN_0.8、CrSiN、TaAl、WSiN等，只要该材料可以在液体中生成膜沸腾。

图6A和图6B是表示当将预定的电压脉冲施加到加热元件10时膜沸腾的状态的图。在这种情况下，说明在大气压下生成膜沸腾的情况。在图6A中，横轴表示时间。下部曲线图中的纵轴表示施加到加热元件10的电压，上部曲线图中的纵轴表示由膜沸腾生成的膜沸腾气泡13的体积和内部压力。另一方面，图6B表示与图6A所示的时机1至3相关的膜沸腾气泡13的状态。下面按时间顺序说明每种状态。如后所述通过膜沸腾生成的UFB 11主要在膜沸腾气泡13的表面附近生成。图6B所示的状态是如图1所示，将由生成单元300生成的UFB 11通过循环路径再供给到溶解单元200，将包含UFB 11的液体再供给到生成单元300的液体通路的状态。

在将电压施加到加热元件10之前，在腔室301中基本上保持大气压。一旦将电压施加到加热元件10，在与加热元件10接触的液体中生成膜沸腾，并且这样生成的气泡(以下称为膜沸腾气泡13)通过从内部作用的高压而膨胀(时机1)。在该过程中的起泡压力预计为约8至10MPa，其为接近水的饱和蒸气压的值。

施加电压的时间(脉冲宽度)在约0.5μsec至10.0μsec，并且即使在电压施加之后，膜沸腾气泡13也由于在时机1获得的压力的惯性而膨胀。然而，随着膨胀生成的负压在膜沸腾气泡13的内部逐渐增加，并且负压在使膜沸腾气泡13收缩的方向上起作用。不久，在惯性力和负压平衡的时机2，膜沸腾气泡13的体积变为最大，此后膜沸腾气泡13在负压的作用下迅速收缩。

在膜沸腾气泡13的消失中，膜沸腾气泡13不是在加热元件10的整个表面消失，而是在一个或多个极小的区域内消失。因此，在加热元件10上，在膜沸腾气泡13消失(时机3)的极小区域中，生成比时机1起泡中更大的力。

每次向加热元件10施加电压脉冲时，如上所述的膜沸腾气泡13的生成、膨胀、收缩和消失都被重复，并且每次生成新的UFB 11。

参照图7A至图10B进一步详细地说明在膜沸腾气泡13的生成、膨胀、收缩和消失的每个过程中UFB 11的生成状态。

图7A至图7D是示意性地表示由于膜沸腾气泡13的生成和膨胀而引起的UFB 11的生成状态的图。图7A表示在将电压脉冲施加至加热元件10之前的状态。混合有气体溶解液3的溶液W在腔室301内流动。

图7B表示向加热元件10施加电压并且在与液体W接触的加热元件10的几乎整个区域上均匀地生成膜沸腾气泡13的状态。当施加电压时，加热元件10的表面温度以10℃/μsec的速度急剧上升。在温度达到几乎300℃的时间点发生膜沸腾，从而生成膜沸腾气泡13。

此后，在施加脉冲期间，加热元件10的表面温度保持升高到大约600至800℃，并且膜沸腾气泡13周围的液体也被迅速加热。在图7B中，将在膜沸腾气泡13周围并且将被迅速加热的液体的区域表示为尚未起泡的高温区域14。尚未起泡的高温区域14中的气体溶解液3超过热溶解极限，并且被汽化而成为UFB。这样汽化的气泡具有约10nm至100nm的直径和大的气-液界面能。因此，气泡独立地漂浮在液体W中而不会在短时间内消失。在本实施方案中，将从膜沸腾气泡13的生成到膨胀的由热作用而生成的气泡称为第一UFB 11A。

图7C表示膜沸腾气泡13膨胀的状态。即使在对加热元件10施加电压脉冲之后，膜沸腾气泡13也由于从其生成获得的力的惯性而继续膨胀，并且尚未起泡的高温区域14也由于惯性而移动和扩展。具体地，在膜沸腾气泡13的膨胀过程中，尚未起泡的高温区域14内的气体溶解液3作为新的气泡汽化并成为第一UFB 11A。

图7D表示膜沸腾气泡13具有最大体积的状态。随着膜沸腾气泡13由于惯性而膨胀，膜沸腾气泡13内部的负压随着该膨胀而逐渐增加，并且负压起到使膜沸腾气泡13收缩的作用。当负压和惯性力平衡的时间点，膜沸腾气泡13的体积最大，然后开始收缩。

在膜沸腾气泡13的收缩阶段，存在通过图8A至图8C所示的过程生成的UFB(第二UFB 11B)和通过图9A至图9C所示的过程生成的UFB(第三UFB 11C)。认为这两个过程是同时的。

图8A至图8C是表示由膜沸腾气泡13的收缩引起的UFB 11的生成状态的图。图8A表示膜沸腾气泡13开始收缩的状态。尽管膜沸腾气泡13开始收缩，但是周围的液体W在膨胀方向上仍然具有惯性力。因此，在远离加热元件10的方向上作用的惯性力和由膜沸腾气泡13的收缩引起的朝向加热元件10的力作用在极其靠近膜沸腾气泡13的周围区域中，该区域被减压。该区域在图中表示为尚未起泡的负压区域15。

尚未起泡的负压区域15内的气体溶解液3超过压力溶解极限并且被汽化而成为气泡。如此汽化的气泡具有约100nm的直径，并且此后独立地漂浮在液体W中而不会在短时间内消失。在本实施方案中，在膜沸腾气泡13的收缩期间通过压力作用而汽化的气泡被称为第二UFB11B。

图8B表示膜沸腾气泡13的收缩过程。膜沸腾气泡13的收缩速度通过负压而加速，并且尚未起泡的负压区域15也随着膜沸腾气泡13的收缩而移动。具体而言，在膜沸腾气泡13的收缩过程中，尚未起泡的负压区域15上的一部分内的气体溶解液3依次析出而成为第二UFB11B。

图8C表示膜沸腾气泡13消失前即刻的状态。尽管通过膜沸腾气泡13的加速收缩，周围液体W的移动速度也增加了，但是由于腔室301中的流路阻力而产生压力损失。结果，尚未起泡的负压区域15所占据的区域进一步增大，并且生成许多第二UFB 11B。

图9A至图9C是表示在膜沸腾气泡13的收缩期间通过液体W的再加热而生成UFB的状态的图。图9A表示加热元件10的表面被收缩的膜沸腾气泡13覆盖的状态。

图9B表示膜沸腾气泡13的收缩已经进行，并且加热元件10的一部分表面与液体W接触的状态。在该状态下，在加热元件10的表面上残留有热量，但是即使液体W与表面接触，该热量也不足够高以引起膜沸腾。通过与加热元件10的表面接触而被加热的液体的区域在图中表示为尚未起泡的再加热区域16。尽管未进行膜沸腾，但是尚未起泡的再加热区域16内的气体溶解液3超过热溶解极限并汽化。在本实施方案中，将在膜沸腾泡13的收缩期间通过液体W的再加热而生成的气泡称为第三UFB 11C。

图9C表示膜沸腾气泡13的收缩进一步进行的状态。膜沸腾气泡13越小，加热元件10与液体W接触的区域越大，并且生成第三UFB 11C直至膜沸腾气泡13消失。

图10A和图10B是表示由膜沸腾生成的膜沸腾气泡13的消失的冲击(即，气蚀的一种)引起的生成UFB的状态的图。图10A表示膜沸腾气泡13消失之前即刻的状态。在该状态下，膜沸腾气泡13由于内部负压而迅速收缩，尚未起泡的负压区域15包围膜沸腾气泡13。

图10B表示膜沸腾气泡13在点P处消失之后即刻的状态。当膜沸腾气泡13消失时，由于消失的冲击，声波从点P作为起点同心地波动。声波是弹性波的总称，其通过任何物体传播，无论是气体、液体和固体。在本实施方案中，作为液体W的高压面17A和低压面17B的液体W的压缩波交替地传播。

在这种情况下，尚未起泡的负压区域15内的气体溶解液3通过因膜沸腾气泡13消失而产生的冲击波而发生共振，气体溶解液3超过压力溶解极限，并且在低压面17B通过其的时机进行相变。具体地，在膜沸腾气泡13消失的同时，许多气泡在尚未起泡的负压区域15中汽化。在本实施方案中，由膜沸腾气泡13的消失产生的冲击波而生成的气泡被称为第四UFB 11D。

由膜沸腾气泡13的消失所产生的冲击波所生成的第四UFB 11D在极窄的薄膜状区域中以极短的时间(1μS以下)突然出现。直径足够小于第一至第三UFB的直径，并且气-液界面能高于第一至第三UFB的气-液界面能。因此，认为第四UFB 11D具有与第一至第三UFB11A至11C不同的特性并且生成不同的效果。

另外，第四UFB 11D在其中传播冲击波的同心球的区域的许多部分均匀地生成，并且第四UFB 11D从其生成开始均匀地存在于腔室301中。尽管在生成第四UFB 11D的时机已经存在许多第一至第三UFB，但是第一至第三UFB的存在不会极大地影响第四UFB 11D的生成。还认为第一至第三UFB不会由于第四UFB 11D的生成而消失。

如上所述，期望通过加热元件10生成热从膜沸腾气泡13的生成到消失在多个阶段中生成UFB 11。第一UFB 11A、第二UFB 11B和第三UFB 11C在膜沸腾生成的膜沸腾气泡的表面附近生成。在这种情况下，“附近”是指距膜沸腾气泡的表面约20μm以内的区域。当气泡消失时，在冲击波传播的区域中生成第四UFB 11D。尽管以上实例表示了至膜沸腾气泡13消失的阶段，但是生成UFB的方式不限于此。例如，在气泡消失之前，通过所生成的膜沸腾气泡13与大气连通，如果膜沸腾气泡13尚未达到消失，也能够生成UFB。

接下来，说明UFB的保存特性。液体的温度越高，气体成分的溶解特性越低，温度越低，气体成分的溶解特性越高。换句话说，随着液体温度升高，促进溶解的气体成分的相变并且UFB的生成变得更容易。液体的温度与气体的溶解度成相反关系，随着液体温度升高，超过饱和溶解度的气体转变为气泡并出现在液体中。

因此，当液体的温度从常温迅速升高时，溶解特性不停地降低，并且开始生成UFB。随着温度升高，热溶解特性降低，并且生成许多UFB。

相反，当液体的温度从常温下降时，气体的溶解特性增加，并且生成的UFB更容易液化。然而，这样的温度远低于常温。另外，由于即使当液体的温度降低时，一旦生成的UFB也具有高的内部压力和大的气-液界面能，所以施加足够高的压力以破坏这种气-液界面的可能性很小。换句话说，只要将液体储存在常温常压下，一旦生成的UFB就不会轻易消失。

在本实施方案中，用图7A至图7C说明的第一UFB 11A和用图9A至图9C说明的第三UFB 11C可以描述为通过利用气体的这种热溶解特性而生成的UFB。

另一方面，在压力与液体的溶解特性之间的关系中，液体的压力越高，气体的溶解特性越高，并且压力越低，溶解特性越低。换句话说，随着液体的压力降低，促进液体中溶解的气体溶解液向气体的相变，并且UFB的生成变得更容易。一旦液体的压力变得低于常压，溶解特性就会立即降低，开始UFB的生成。随着压力降低，压力溶解特性降低，并且生成许多UFB。

相反，当液体的压力增加到高于常压时，气体的溶解特性增加，并且生成的UFB更容易被液化。但是，这样的压力远高于大气压。另外，由于即使当液体的压力增加时，一旦生成的UFB也具有高的内部压力和大的气-液界面能，所以施加足够高的压力以破坏这种气-液界面的可能性很小。换句话说，只要将液体储存在常温常压下，一旦生成的UFB就不会轻易消失。

在本实施方案中，用图8A至图8C说明的第二UFB 11B和用图10A至图10B说明的第四UFB 11D可以描述为通过利用气体的这种压力溶解特性而生成的UFB。

上面分别说明了由不同原因生成的那些第一至第四UFB；但是，上述生成原因与膜沸腾事件同时发生。因此，可以同时生成至少两种类型的第一至第四UFB，并且这些生成原因可以协作以生成UFB。应当注意，由膜沸腾现象生成的膜沸腾气泡的体积变化引发所有生成原因是常见的。在本说明书中，通过利用如上所述由快速加热引起的膜沸腾来生成UFB的方法被称为热超细气泡(T-UFB)生成方法。另外，将通过T-UFB生成方法生成的UFB称为T-UFB，将通过T-UFB生成方法生成的包含T-UFB的液体称为T-UFB含有液。

通过T-UFB生成方法生成的气泡几乎全部为1.0μm以下，并且难以生成毫气泡和微气泡。即，T-UFB生成方法允许显着且有效地生成UFB。另外，通过T-UFB生成方法生成的T-UFB具有比通过常规方法生成的UFB大的气-液界面能，并且只要在常温和常压下储存T-UFB就不会轻易消失。此外，即使通过新的膜沸腾生成了新的T-UFB，也可以防止由于新生成的冲击而使已经生成的T-UFB消失。即，可以说，T-UFB含有液中所含的T-UFB的数量和浓度具有滞后特性(hysteresis properties)，这取决于在T-UFB含有液中进行膜沸腾的次数。换句话说，可以通过控制设置在T-UFB生成单元300中的加热元件的数量和施加电压脉冲至加热元件的数量来调节包含在T-UFB含有液中的T-UFB的浓度。

再次参考图1。一旦在T-UFB生成单元300中生成具有期望的UFB浓度的T-UFB含有液W，则将UFB含有液W供给到后处理单元400。

图11A至图11C是表示本实施方案的后处理单元400的构成实例的图。本实施方案的后处理单元400以从无机离子、有机物和不溶性固体物质的顺序阶段地去除UFB含有液W中的杂质。

图11A表示去除无机离子的第一后处理机构410。第一后处理机构410包括交换容器411、阳离子交换树脂412、液体导入路413、收集管414和液体排出路415。交换容器411储存阳离子交换树脂412。将由T-UFB生成单元300生成的UFB含有液W通过液体导入路413注入交换容器411中，并吸收到阳离子交换树脂412中，使得去除作为杂质的阳离子。这些杂质包括从T-UFB生成单元300的元件基板12剥离的金属材料，例如SiO₂、SiN、SiC、Ta、Al₂O₃、Ta₂O₅和Ir。

阳离子交换树脂412是将官能团(离子交换基团)导入具有三维网络的高聚物基体中的合成树脂，并且合成树脂的外观是约0.4至0.7mm的球形颗粒。一般的高聚物基体是苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，官能团可以是例如甲基丙烯酸系列和丙烯酸系列的官能团。然而，以上材料是示例。只要该材料可以有效地去除期望的无机离子，上述材料就可以改变为各种材料。吸收在阳离子交换树脂412中以去除无机离子的UFB含有液W由收集管414收集，并通过液体排出路415转移到下一工序。

图11B表示去除有机物的第二后处理机构420。第二后处理机构420包括储存容器421、过滤器(filtration filter)422、真空泵423、阀424、液体导入路425、液体排出路426和空气吸引路427。储存容器421的内部被过滤器422分成上下方两个区域。液体导入路425连接到上下方两个区域的上方区域，空气吸引路427和液体排出路426连接到上下方两个区域的下方区域。一旦在阀424关闭的状态下驱动真空泵423，则储存容器421中的空气通过空气吸引路427排出以使储存容器421内部的压力为负压，然后从液体导入路425导入UFB含有液W。然后，将由过滤器422去除了杂质的UFB含有液W贮留在储存容器421中。

由过滤器422去除的杂质包括可以在管或各单元处混合的有机材料，例如包括例如硅、硅氧烷和环氧树脂的有机化合物。可用于过滤器422的滤膜包括可去除细菌的亚μm网眼的过滤器(网眼直径为1μm以下的过滤器)和可去除病毒的nm网眼的过滤器。

在储存容器421中贮留了一定量的UFB含有液W之后，停止真空泵423并且打开阀424以将储存容器421中的T-UFB含有液通过液体排出路426转移到下一工序。此处虽然采用了真空过滤法作为去除有机杂质的方法，但是例如，也可以采用重力过滤法和加压过滤作为使用过滤器的过滤方法。

图11C表示去除不溶性固体物质的第三后处理机构430。第三后处理机构430包括沉淀容器431、液体导入路432、阀433和液体排出路434。

首先，在阀433关闭的状态下，通过液体导入路432将预定量的UFB含有液W贮留在沉淀容器431中，并且将其放置一会儿。同时，UFB含有液W中的固体物质由于重力而沉淀到沉淀容器431的底部上。在UFB含有液中的气泡中，较大的气泡如微气泡通过浮力上升到液体表面，并且也从UFB含有液中去除。经过足够的时间后，打开阀433，去除了固体物质和大气泡的UFB含有液W通过液体排出路434转移到收集单元500。在本实施方案中示出了依次适用三个后处理机构的实例；然而，并不限于此，并且可以改变三个后处理机构的顺序，或者可以采用至少一种所需的后处理机构。

再次参考图1。通过后处理单元400去除了杂质的T-UFB含有液W可以直接转移到收集单元500，或者可以再次放回溶解单元200。在后一种情况下，由于T-UFB的生成而降低的T-UFB含有液W的气体溶解浓度可以由溶解单元200再次补偿到饱和状态。如果在补偿之后由T-UFB生成单元300生成新的T-UFB，则可以进一步增加具有上述特性的T-UFB含有液中包含的UFB的浓度。即，可以通过在溶解单元200、T-UFB生成单元300和后处理单元400的循环次数来增加所包含的UFB的浓度，并且可以在获得所含的UFB的预定的浓度之后，将UFB含有液W转移到收集单元500。

收集单元500收集并保存从后处理单元400转移的UFB含有液W。由收集单元500收集的T-UFB含有液是具有高纯度的UFB含有液，各种杂质从其中去除。

在收集单元500中，通过进行某些阶段的过滤处理，可以通过T-UFB的尺寸对UFB含有液W进行分类。由于预想通过T-UFB方法获得的T-UFB含有液W的温度高于常温，因此收集单元500可以设置有冷却单元。冷却单元可以被设置到后处理单元400的一部分。

上面给出了UFB生成装置1的示意说明；然而，不用说可以改变表示的多个单元，并且不需要全部准备。取决于所使用的液体W和气体G的类型以及所生成的T-UFB含有液的预期用途，可以省略上述单元的一部分，或者可以添加除上述单元之外的其他单元。

例如，当要被UFB包含的气体是大气时，可以省略作为预处理单元100的脱气单元和溶解单元200。另一方面，当期望UFB包含多种气体时，可以添加其他溶解单元200。

可以将图11A至图11C中说明的用于去除杂质的单元设置为T-UFB生成单元300的上游，或者可以设置在其上游和下游两者。当要供给到UFB生成装置的液体是自来水、雨水、污水等时，液体中可能包含有机和无机杂质。如果将这样的包含杂质的液体W供给到T-UFB生成单元300，则存在使加热元件10劣化并引起盐析现象的危险。通过将如图11A至图11C所示的机构设置在T-UFB生成单元300的上游，可以预先去除上述杂质。

<<可用于T-UFB含有液的液体和气体>>

现在说明可用于生成T-UFB含有液的液体W。可用于本实施方案中的液体W是例如纯水、离子交换水、蒸馏水、生物活性水、磁性活性水、化妆水、自来水、海水、河水、清洁水和污水、湖水、地下水、雨水等。也可以使用包含上述液体等的混合液体。也可以使用包含水和可溶性有机溶剂的混合溶剂。通过与水混合而使用的可溶性有机溶剂没有特别限制；但是，以下可以是其具体实例。碳数为1至4的烷基醇类，包括甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，仲丁醇和叔丁醇。酰胺类，包括N-甲基-2-吡咯烷酮，2-吡咯烷酮，1，3-二甲基-2-咪唑啉酮，N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺。酮类或酮醇类，包括丙酮和双丙酮醇。环状醚类，包括四氢呋喃和二噁烷。二醇类，包括乙二醇，1,2-丙二醇，1,3-丙二醇，1,2-丁二醇，1,3-丁二醇，1,4-丁二醇，1,5-戊二醇，1,2-己二醇，1，6-己二醇，3-甲基-1,5-戊二醇，二甘醇，三甘醇和硫代二甘醇。多元醇的低级烷基醚类，包括乙二醇单甲醚，乙二醇单乙醚，乙二醇单丁醚，二甘醇单甲醚，二甘醇单乙醚，二甘醇单丁醚，三甘醇单甲醚，三甘醇单乙醚，和三乙二醇单丁醚。聚亚烷基二醇类，包括聚乙二醇和聚丙二醇。三醇类，包括甘油，1,2,6-己三醇和三羟甲基丙烷。这些可溶性有机溶剂可以单独使用，也可以并用它们中的2种以上。

可以导入到溶解单元200中的气体成分是例如氢、氦、氧、氮、甲烷、氟、氖、二氧化碳、臭氧、氩、氯、乙烷、丙烷、空气等。气体成分可以是包含上述成分中的一些的混合气体。另外，溶解单元200无需以气态溶解物质，并且溶解单元200可以将包含期望成分的液体或固体融合到液体W中。在这种情况下，溶解可以是自发溶解，施加压力引起的溶解，或由于电离而引起的水合、离子化和化学反应导致的溶解。

《T-UFB生成方法的效果》

接下来，通过与常规UFB生成方法进行比较来说明上述T-UFB生成方法的特征和效果。例如，在以文丘里法为代表的常规的气泡生成装置中，在流路的一部分中设置有诸如减压喷嘴的机械减压结构。液体以预定的压力流动以经过减压结构，并且在减压结构的下游区域中生成各种尺寸的气泡。

在这种情况下，在生成的气泡中，由于诸如毫气泡和微气泡的相对较大的气泡受到浮力的影响，因此这些气泡上升至液面并消失。即使不受浮力影响的UFB也可能随毫气泡和微气泡消失，因为UFB的气-液界面能不是很大。另外，即使上述减压结构串联配置，并且同一液体重复地流过减压结构，也不能长时间储存与重复次数相对应的数量的UFB。换句话说，通过常规的UFB生成方法生成的UFB含有液一直难以长时间地将所含有的UFB的浓度维持在预定值。

相反，在利用膜沸腾的本实施方案的T-UFB生成方法中，在极其靠近加热元件的部分中局部地发生从常温到约300℃的快速温度变化和从常压到约几兆帕的快速压力变化。加热元件是矩形，其一侧大约数十至数百μm。它大约是常规UFB生成单元尺寸的1/10至1/1000。另外，随着在膜沸腾气泡表面的极薄膜区域内的气体溶解液瞬时(以微秒计的极短时间内)超过热溶解极限或压力溶解极限，发生相变并且气体溶解液析出为UFB。在这种情况下，几乎不生成较大的气泡，例如毫气泡和微气泡，并且液体以极高的纯度包含直径为约100nm的UFB。此外，由于以这种方式生成的T-UFB具有足够大的气-液界面能，因此在正常环境下T-UFB不容易破坏并且可以长时间储存。

特别地，使用能够在液体中局部形成气体界面的膜沸腾现象的本发明可以在靠近加热元件的液体的一部分中形成界面，而不会影响整个液体区域，并且热和压力作用进行于其上的区域可以非常局部。结果，可以稳定地生成期望的UFB。随着用于生成UFB的进一步更多的条件应用于通过液体循环的生成液，可以另外生成新的UFB而对已经制成的UFB的影响很小。结果，可以相对容易地制造期望尺寸和浓度的UFB液。

此外，由于T-UFB生成方法具有上述滞后特性，可以在保持高纯度的同时将浓度增加到期望的浓度。换句话说，根据T-UFB生成方法，可以有效地生成高纯度和高浓度的可长时间储存的UFB含有液。

<<T-UFB含有液的具体用途>>

通常，包含超细气泡的液体的应用通过包含气体的类型来区分。只要可以将大约PPM至BPM的气体量溶解在液体中，任何类型的气体都可以构成UFB。例如，含超细气泡的液体可用于以下应用。

-含空气的UFB含有液可以优选用于工业、农业和渔业以及医疗现场等中的清洁，以及植物和农业和渔业产品的养殖。

-含臭氧的UFB含有液不仅可以优选用于工业、农业和渔业以及医疗现场等中的清洁应用，而且还可以应用于旨在消毒、灭菌和除菌的应用以及例如排水和受污染的土壤的环境净化。

-含氮的UFB含有液不仅可以优选用于工业、农业和渔业以及医疗现场等中的清洁应用，还可以用于旨在进行消毒、灭菌和除菌的应用以及例如排水和受污染的土壤的环境净化。

-含氧的UFB含有液可以优选用于工业、农业和渔业、以及医疗现场等中的清洁应用，以及植物和农业和渔业产品的养殖。

-含二氧化碳的UFB含有液不仅可以优选用于工业、农业和渔业以及医疗现场等中的清洁应用，还可以用于例如旨在进行消毒、灭菌和除菌的应用。

-含有全氟化碳作为医用气体的UFB含有液可优选用于超声诊断和治疗。如上所述，UFB含有液可以在医疗、化学、牙科、食品、工业、农业和渔业等的各个领域中发挥作用。

在每种应用中，包含在UFB含有液中的UFB的纯度和浓度对于快速可靠地发挥UFB含有液的作用很重要。换句话说，通过利用本实施方案的T-UFB生成方法，可以在各个领域中期待空前的效果，其中该方法能够生成具有高纯度和期望浓度的UFB含有液。以下是期望可优选应用T-UFB生成方法和T-UFB含有液的应用列表。

(A)液体纯化应用

-在将T-UFB生成单元设置于水净化单元的情况下，期望增强水净化效果和PH调节液的纯化效果。T-UFB生成单元还可以设置于碳酸水站。

-在将T-UFB生成单元设置于加湿器、香气扩散器、咖啡机等的情况下，期望增强室内的加湿效果、除臭效果和气味扩散效果。

-如果生成了由溶解单元将臭氧气体溶解在其中的UFB含有液，并且将其用于牙科治疗、烧伤治疗和使用内窥镜的伤口治疗，则期望增强医疗清洁效果和抗菌效果。

-在将T-UFB生成单元设置于公寓的储水箱的情况下，期望增强将长时间储存的饮用水的水净化效果和除氯效果。

-如果将含有臭氧或二氧化碳的T-UFB含有液用于不能进行高温灭菌处理的日本清酒、烧酒、葡萄酒等的酿造过程，期望比使用常规液体更有效地进行巴氏灭菌处理(pasteurization processing)。

-如果在用于特定保健用途的食品和具有功能要求的食品的制造过程中将UFB含有液混入成分中，则可以进行巴氏灭菌处理，因此可以提供安全且功能性的食品，而没有味道的损失。

-在将T-UFB生成单元设置于用于在渔业产品(例如鱼和珍珠)的养殖场中的养殖的海水和淡水的供给路径的情况下，期望促进渔业产品的产卵和生长。

-在将T-UFB生成单元设置于用于食品保藏的水的纯化工序的情况下，期望增强食品的保藏状态。

-在将T-UFB生成单元设置于用于将池水或地下水漂白的漂白单元中的情况下，期望更高的漂白效果。

-在将T-UFB含有液用于修复混凝土构件的裂缝的情况下，期望增强裂缝修复的效果。

-在将T-UFB包含于用于使用液体燃料的机器(例如汽车、船舶和飞机)的液体燃料的情况下，期望增强燃料的能效。

(B)清洁应用

近来，UFB含有液作为用于去除附着在衣物上的污垢等的清洁水已受到关注。如果将上述实施方案中说明的T-UFB生成单元设置于洗衣机，并且将比常规液体具有更高纯度和更好渗透性的UFB含有液供给到洗涤桶，则期望进一步增强去污力。

-在将T-UFB生成单元设置于淋浴器和便器洗涤器的情况下，不仅期望对包括人体在内的各种动物的清洁效果，而且还期望促进浴室和便器上的水渍和霉菌的污染去除的效果。

-在将T-UFB生成单元设置于汽车的窗户清洗器、用于清洁墙壁构件等的高压清洗器、汽车清洗器、洗碗机、食物清洗器等的情况下，期望进一步增强其清洁效果。

-在将T-UFB含有液用于清洁和维护工厂中制造的零件、包括压制后的去毛刺工序的情况下，期望增强清洁效果。

-在半导体元件的制造中，如果将T-UFB含有液用作晶片的抛光水，则期望增强抛光效果。另外，如果在抗蚀剂去除工序中使用T-UFB含有液，则增强促进不容易剥离的抗蚀剂的剥离。

-在将T-UFB生成单元设置于用于对医疗机器(例如医疗机器人、牙科治疗单元、器官保藏容器等)进行清洁和除菌的机器的情况下，期望增强机器的清洁效果和除菌效果。T-UFB生成单元也可用于动物的治疗。

(C)药物应用

-如果在化妆品等中包含T-UFB含有液，则促进渗透到皮下细胞，并且可以大大减少对皮肤生成不良影响的添加剂例如防腐剂和表面活性剂。结果，可以提供更安全和更功能性的化妆品。

-如果将包含T-UFB的高浓度纳米气泡制剂用于例如CT和MRI的医学检查装置的造影剂，则可以有效地使用X射线和超声波的反射光。这使得可以捕获可用于癌症等的初步诊断的更详细的图像。

-如果将包含T-UFB的高浓度纳米气泡水用于称为高强度聚焦超声(HIFU)的超声波治疗机，则可以降低超声波的照射功率，从而可以使治疗更加非侵入。特别地，可以减少对正常组织的损伤。

-通过使用含有T-UFBs的高浓度纳米气泡作为源、修饰在气泡周围的负电荷区域中形成脂质体的磷脂、并通过磷脂适用各种医疗物质(例如DNA和RNA)，可以形成纳米气泡制剂。

-如果将含有通过生成T-UFB制成的高浓度纳米气泡水的药物转移到牙根管中以进行牙髓和牙本质的再生治疗，则该药物会由于纳米气泡水的渗透效果而深深地进入牙本质小管，并且促进除菌效果。这使得可以在短时间内安全地治疗牙髓的感染根管。

下面将具体说明本发明的实施方案。

(第一实施方案)

图12是第一实施方案中的超细气泡含有液制造装置2000的示意性构成图(以下称为UFB含有液制造装置2000)。本实施方案中的UFB含有液制造装置2000主要包括液体供给单元600、气体溶解单元800、第一储存室900和超细气泡生成单元1000(以下称为UFB生成单元1000)。液体供给单元600、气体溶解单元800和UFB生成单元1000分别对应于图1中的预处理单元100、溶解单元200和T-UFB生成单元300。这些单元通过管700彼此连接，并且液体W通过设置在管700的中间部的泵701循环。在图12中，每个实线箭头表示液体流，并且每个虚线箭头表示气流。

液体供给单元600主要包括液体贮留单元601、两个泵602和603以及脱气单元604。贮留在液体贮留单元601中的液体W通过泵602和603经由脱气单元604转移到第一储存室900。在脱气单元604的内部设置有膜，气体可以穿过该膜而液体不能穿过。在来自泵602和603的压力下，仅气体穿过该膜，使得气体和液体彼此分离。液体W朝着第一储存室900移动，而气体被排出到外部。各种气体可以溶解在液体贮留单元601中贮留的液体中。通过在将液体转移到第一储存室900之前在脱气单元604去除溶解的气体，可以增强随后进行的气体溶解工序中的溶解效率。

气体溶解单元800包括气体供给单元804、预处理单元801、合流部802和气-液分离室803。虽然气体供给单元804可以是储存期望的气体G的气瓶，但气体供给单元804可以是能够连续地生成期望的气体G的装置。例如，在期望的气体G是氧气的情况下，可以采用吸收大气、去除氮气、并且用泵进料已去除了氮气的气体的装置。

由气体供给单元804供给的气体G在预处理单元801经受诸如放电的处理。然后气体G与从第一储存室900流出的液体W在合流部802合流。在此，气体G的一部分溶解到液体W中。如此合流的气体G和液体W在气-液分离室803再次彼此分离，并且仅未溶解到液体W中的气体G的部分被排出到外部。然后，其中溶解有气体G的液体W通过泵701转移到UFB生成单元1000。注意，在气-液分离室803的下游设置有溶解程度传感器805，其检测气体G在液体W中的溶解程度。

UFB生成单元1000在使其流入UFB生成单元1000的液体W中生成UFB。可以采用诸如文丘里(Venturi)法的各种方法作为生成UFB的方法。在本实施方案中，采用使用图4至图10说明的T-UFB方法。过滤器1001设置在UFB生成单元1000的上游，并且防止杂质、灰尘等进入UFB生成单元1000。去除杂质、灰尘等可以提高UFB生成单元1000的UFB生成效率。由UFB生成单元1000生成的UFB含有液W通过管700被储存到第一储存室900中。

第一储存室900储存从液体供给单元600供给的液体W、已由气体溶解单元800溶解了期望的气体G的液体W以及已由UFB生成单元1000生成了T-UFB的UFB含有液的混合液。

温度传感器905检测储存在第一储存室900中的液体的温度。液位传感器902设置在第一储存室900中的预定的高度，并检测液体W的表面。UFB浓度传感器906检测储存在第一储存室900中的液体W的UFB浓度。在将储存在第一储存室900中的液体W排出到外部的容器的情况下，打开阀904。注意，尽管在图12中未示出，但是第一储存室900中可以设置有搅拌器，用于使液体W的温度和UFB分布均匀。

冷却单元903冷却储存在第一储存室900中的液体W。优选要被供给到气体溶解单元800的液体W的温度尽可能低，以在气体溶解单元800有效地溶解期望的气体G。此外，将要循环的液体W保持在低温抑制UFB生成单元1000的温度升高，该UFB生成单元1000通过利用膜沸腾来生成UFB。这可以延长UFB生成单元1000的寿命。在本实施方案中，在用温度传感器905检测液体的温度的同时，通过使用冷却单元903将要被供给到气体溶解单元800的液体W的温度调节为20℃或更低。

冷却单元903的构成没有特别限制。例如，可以采用使用珀耳帖器件的类型或使被冷却器冷却的液体循环的类型。在后者的情况下，如图12中，可以使冷却液循环通过其的冷却管缠绕在第一储存室900的外周上；或者第一储存室900可以形成为具有中空结构，在中空空间中设有冷却管。可替代地，所述构成可以使得冷却管浸入第一储存室900内部的液体W中。

在本实施方案中，上述构成形成液体W的循环路径，该循环路径从第一储存室900开始、经过气体溶解单元800和UFB生成单元1000，并且返回到第一储存室900。

在图12中，促使液体W循环通过整个循环路径的泵701设置在气体溶解单元800和UFB生成单元1000之间。但是，泵的位置和数量不限于这种情况。例如，可以在UFB生成单元1000与第一储存室900之间设置泵，或者可以在气体溶解单元800与UFB生成单元1000之间以及在UFB生成单元1000与第一储存室900之间设置泵。此外，在每个单元的构成中，可以设置在单元的操作中可能需要的泵和阀。优选使用脉动和流速变化小的泵，以避免损害UFB生成效率。

另外，用于收集液体W的收集路径和阀904可以不设置在第一储存室900，而是设置在液体循环路径中的其他位置。此外，在UFB生成单元1000的温度急剧升高的情况下，UFB生成单元1000也可以设置有与第一储存室900的冷却单元同样的冷却单元。

溶解程度传感器805、温度传感器905和UFB浓度传感器906不必一定设置在图12中所示的位置。这些传感器可以设置在其他位置，只要它们在循环路径中。可替代地，所述构成可以使得每种传感器被设置在循环路径中的多个位置并且可以输出平均值。

接触UFB含有液的部件，例如管700、泵701、过滤器1001、第一储存室900和UFB生成单元1000的液体接触部分，优选由具有高耐腐蚀性的材料制成。例如，可以优选使用诸如聚四氟乙烯(PTFE)或全氟烷氧基烷烃(PFA)的氟系树脂、诸如SUS316L的金属或其他无机材料。这样，即使在使用高腐蚀性的气体G和液体W的情况下，也能够以适当的方式生成UFB。

图13是用于说明本实施方案中的UFB含有液制造装置2000中的控制构成的框图。CPU 2001根据储存在ROM 2002中的程序，在将RAM2003用作工作区域的同时控制整个装置。

在CPU 2001的指示下，泵控制单元2004控制在图12中所示的循环路径中设置的各种泵的驱动，包括泵602、603和701。在CPU 2001的指示下，阀控制单元2005控制包括阀904的各种阀的打开和关闭。在CPU 2001的指示下，传感器控制单元2006控制包括溶解程度传感器805、液位传感器902、温度传感器905和UFB浓度传感器906的各种传感器，并将各种传感器的检测值提供给CPU 2001。

例如，在UFB含有液制造装置2000开始操作的情况下，CPU 2001驱动泵602和603，直到液位传感器902检测到液面以在第一储存室900中贮留预定量的液体。此外，在由UFB浓度传感器906检测到的UFB浓度达到预定值的情况下，CPU 2001使泵控制单元2004停止操作泵701，并使阀控制单元2005打开阀904，从而排出储存在第一储存室900中的液体W。

图14是用于说明在UFB含有液制造装置2000中制造期望的UFB含有液的情况下由CPU 2001执行的工序的流程图。在该处理开始时，CPU 2001首先在第一储存室900中贮留预定量的液体(S01)。

具体地，在监视液位传感器902的检测的同时CPU 2001使泵602和603操作。因此，贮留在液体供给单元600中的液体W在脱气单元604脱气并转移到第一储存室900。然后，在液位传感器902检测到液面的情况下，CPU 2001使泵602和603停止操作。结果，在第一储存室900中贮留预定量的液体W。

然后，CPU 2001开始调节储存在第一储存室900中的液体W的温度(S02)。具体地，在监视温度传感器905检测到的温度的同时CPU2001使冷却单元903操作。如果温度传感器905检测到的温度达到20℃或更低，则CPU 2001进行到S03。

在S03中，CPU 2001使气体溶解单元800操作，并在监视溶解程度传感器805的检测同时在第一循环条件下驱动泵701以使液体W循环。在本实施方案中，第一循环条件是适合于将气体G溶解到液体W中的循环条件。在本实施方案中，该第一循环条件设定为使得循环路径中的液体的流速和流动压力分别为300-3000mL/min和0.2-0.6MPa。具体地，在S03中，CPU 2001使泵控制单元2004驱动泵701，以维持这样的流速和流动压力。

在例如UFB生成单元具有基于文丘里法的构成的情况下，即、使液体经过特定的流路结构以生成UFB，则不停止液体流就不能停止UFB的生成，可能会生成不期望尺寸的气泡。然而，在本实施方案中，采用了T-UFB方法。因此，没有对其加热元件(加热器)施加电压，就不会在UFB生成单元1000生成UFB。因此，通过在S03中使UFB生成单元1000不操作，就不生成UFB，并且在这种状态下，在第一循环条件下循环的液体W可以有效地仅提高其中气体G的溶解程度。

在溶解程度传感器805检测到预定的溶解程度的情况下，CPU 2001使气体溶解单元800和泵701停止操作(S04)。结果，液体W的循环停止。在该状态下，在第一储存室900中贮留了以期望的溶解程度溶解有期望的气体G的液体W。

在S05中，CPU 2001在第二循环条件下驱动泵701以使液体W循环。在本实施方案中，第二循环条件是适合于UFB生成单元1000生成UFB的循环条件。在本实施方案中，该第二循环条件设定为使得循环路径中的液体的流速和流动压力分别为10-300mL/min和0.1-0.3MPa。具体地，在S05中，CPU 2001使泵控制单元2004驱动泵701，以维持这样的流速和流动压力。

此外，在监视UFB浓度传感器906的检测的同时，CPU 2001使UFB生成单元1000操作。这样做时，CPU 2001使气体溶解单元800不操作。换句话说，在第二循环条件下，有效地提高了循环的液体W中的UFB浓度。

在UFB浓度传感器906检测到预定的UFB浓度的情况下，CPU 2001使UFB生成单元1000和泵701停止操作(S06)。结果，液体W的循环停止。在该状态下，在第一储存室900中贮留了以期望的浓度含有的期望的气体G的UFB的UFB含有液W。

在S07中，CPU 2001打开阀904，以将储存在第一储存室900中的UFB含有液W排出到外部的收集容器中。这样做时，CPU 2001可以排出储存在第一储存室900中的全部液体W，或者仅排出一部分液体W。

在S08中，CPU 2001确定收集在收集容器中的液体W是否已达到目标量。如果未达到目标量，则CPU 2001返回到S01并且重复工序S01到S07。另一方面，如果在S08中确定已达到目标量，则该处理终止。

在上述本实施方案中，溶解期望的气体G的工序和生成UFB的工序是彼此独立的工序，并且其中液体在适合于该工序的循环条件下循环。具体地，在溶解期望的气体G的工序中，使液体以相对较高的流速和压力循环，以促使气体在合流部802溶解。另一方面，在生成UFB的工序(其采用利用膜沸腾的T-UFB法)中，使液体在适合于引起膜沸腾的条件下循环，即流速和压力(大约大气压)低于在第一循环条件中的流速和压力。这样，与常规方法相比，可以更有效地生成包含期望的气体G的UFB的液体。

注意，在上述第一循环条件和第二循环条件中的流速和压力的具体数值可以根据气体G和液体W的类型而各种改变。例如第一循环条件中的流速和压力以及第二循环条件中的流速和压力可以根据气体G的类型和液体W的类型的组合而变化。在这种情况下，可以将表提前储存在ROM中，该表中对于第一循环条件和第二循环条件中的每个，对应于气体G和液体W的组合的泵701的驱动参数与循环条件相关联。这样，CPU 2001可以基于要使用的气体G和液体W的组合来设置适合于第一循环条件和第二循环条件的驱动参数。

第一和第二循环条件可以包含除了流速和压力以外的参数，例如温度等。在这种情况下，CPU 2001在S03和S05中不同地设置液体W的调节温度。

例如，第二循环条件中的温度可以设置为低于第一循环条件中的温度。取决于从第一储存室900到UFB生成单元1000的管的长度，温度可能略微升高。因此，溶解在液体W中的一部分气体G可能析出为气泡，这可能有效地降低UFB的生成。气体的溶解度越高，由温度升高生成的气泡量越大。通过使UFB生成期间的液体温度低于气体溶解期间，使得将液体W在从第一储存室900供给到UFB生成单元1000同时液体温度不升高至20℃或更高，可以防止上述问题发生并稳定地生成UFB。

(第二实施方案)

图15是第二实施方案中的UFB含有液制造装置2000的示意性构成图。本实施方案中的UFB含有液制造装置2000与图12中所示的第一实施方案的不同之处在于，对于第一储存室900准备了两个循环路径。图15中的箭头A所示的循环路径A是从第一储存室900开始，经过气体溶解单元800并返回到第一储存室900的循环路径，并且使用第一泵702作为驱动源。箭头B所示的循环路径B是从第一储存室900开始，经过UFB生成单元1000并返回到第一储存室900的循环路径，并且使用第二泵703作为驱动源。

通过如上所述地准备两个循环路径，本实施方案中的UFB含有液制造装置2000可以在独立的循环路径中执行溶解期望的气体G的工序和生成UFB的工序，在所述独立的循环路径中设置适合于各个工序的循环条件。

图16是用于说明在本实施方案中的UFB含有液制造装置2000中制造期望的UFB含有液的情况下由CPU 2001执行的工序的流程图。本实施方案中的UFB含有液制造装置2000也具有与图13的框图中所示的第一实施方案中同样的控制构成。

在图16中，S11和S12与图14中说明的S01和S02同样，因此在此省略其说明。

在S13中，CPU 2001使气体溶解单元800操作，并在第一循环条件下驱动第一泵702以开始通过循环路径A使液体W循环。第一循环条件的内容与第一实施方案中同样。然后，继续通过循环路径A的该循环，直到溶解程度传感器805检测到预定的溶解程度。在溶解程度传感器805检测到预定的溶解程度的情况下，CPU 2001使气体溶解单元800和第一泵702停止操作(S14)。

CPU 2001还开始通过循环路径B的循环(S15)。具体地，CPU 2001在第二循环条件下驱动第二泵703，并且还使UFB生成单元1000操作。第二循环条件的内容也与第一实施方案中同样。然后，继续通过循环路径B的该循环，直到UFB浓度传感器906检测到预定的UFB浓度。在UFB浓度传感器906检测到预定的UFB浓度的情况下，CPU 2001使UFB生成单元1000和第二泵703停止操作(S16)。

在通过循环路径A的循环和通过循环路径B的循环都停止之后，CPU 2001进行到S17，其中CPU 2001打开阀904以将储存在第一储存室900中的液体W排出到外部的收集容器中。后续工序与图14中说明的流程图中的工序同样，因此省略其说明。

图17是用于说明第二实施方案的变形的流程图。图17的流程图与图16的流程图的不同之处在于，为循环路径A设置了S19，并且将S14移动至流程的末端。在该实例中，在溶解程度传感器805检测到预定的溶解程度的情况下，在维持气体溶解单元800的操作的同时CPU 2001将循环路径A中的循环条件从第一循环条件切换到第三循环条件(S19)。

在该变形中，第三循环条件是用于恢复由于生成UFB而减少的气体在液体中的溶解程度的条件。尽管第三循环条件可以是与第一循环条件相同的条件，但是可以使用比第一循环条件中的流速和压力低的流速和压力，以防止生成的UFB被破坏。可替代地，第三循环条件可以是使得流速和压力与第一循环条件中的流速和压力相同，但是在第一循环条件下的循环被重复且周期性地进行和停止。无论哪种方式，根据该变形，无论所含的UFB的浓度，都可以将气体在液体W中的溶解程度维持在优选的值。这样可以进一步提高UFB的生成效率。

根据使用图15至图17说明的上述第二实施方案，循环路径A和循环路径B均比第一实施方案中所示的循环路径短。因此与第一实施方案中相比，可以在更短的时间段内完成各个工序。另外，在循环路径A中将气体G溶解的工序和在循环路径B中生成UFB的工序可以在适合于各个工序的循环条件下在各个路径中进行。因此，可以更有效地制造期望的UFB含有液。

此外，根据本实施方案，液体以较高的流速和压力流动的路径(循环路径A)比第一实施方案中短。因此，可以降低UFB含有液制造装置本身的成本，并使其尺寸更小，并且还期望其维护更容易。

(第三实施方案)

图18是第三实施方案中的UFB含有液制造装置2000的示意性构成图。本实施方案中的UFB含有液制造装置2000与图15中所示的第二实施方案的不同之处在于，增加了第二储存室950。

第二储存室950小于第一储存室900，并且具有第一储存室900的大约1/100至1/5的容积。与第一储存室900一样，第二储存室950也优选由具有高耐腐蚀性的材料制成。例如，可以优选使用诸如PTFE或PFA的氟系树脂、诸如SUS316L的金属或其他无机材料。第二储存室950具有与第一储存室900基本相同的构成，并且包括温度传感器955、液位传感器952和冷却单元953。然而，在本实施方案中，仅第二储存室950、而不是第一储存室900，设置有用于检测包含的UFB的浓度的UFB浓度传感器956和用于将UFB含有液排出到外部的容器的管和阀954。同时，优选第一储存室900和第二储存室950之间的管尽可能短，以防止在将液体从第一储存室900供给到第二储存室950时液体W的温度升高。

图18中的箭头A所示的循环路径A是从第一储存室900开始，经过气体溶解单元800并返回到第一储存室900的循环路径，并且使用第一泵702作为驱动源。图18中的箭头B所示的循环路径B是从第二储存室950开始，经过UFB生成单元1000并返回到第二储存室950的循环路径，并且使用第三泵704作为驱动源。此外，图18中的箭头C所示的路径是用于将液体W从第一储存室900转移到第二储存室950的路径，并且使用第四泵705作为驱动源。

在本实施方案的该UFB含有液制造装置2000中，用于溶解期望的气体G的循环路径A和用于生成UFB的循环路径B彼此不合流，并且彼此独立。因此，即使在使液体同时流过这两个循环路径的情况下，循环路径中的诸如流速和压力的循环条件也不会彼此影响，能够以高精度维持适合于各循环路径的条件。例如，第一循环条件中的流速和压力可以高于第一和第二实施方案中的流速和压力，以进一步提高气体溶解到液体W中的效率。除了流速和压力之外，循环条件还可以包括每个循环路径中的液体的温度，并且对于循环路径A和循环路径B可以不同地设置调节的温度。具体地，适合于溶解期望的气体G的温度可以设置于第一循环条件，并且可以在第二循环条件中设置低于或等于该温度的温度。

图19是用于说明在本实施方案中的UFB含有液制造装置2000中制造期望的UFB含有液的情况下由CPU 2001执行的工序的流程图。本实施方案中的UFB含有液制造装置2000也具有与图13的框图中所示的第一实施方案中同样的控制构成

在图19中，S21和S22与图14中说明的S01和S02同样，因此这里省略其说明。

在S23中，CPU 2001使气体溶解单元800操作，并在第一循环条件下驱动第一泵702以开始通过循环路径A的循环。这样做时，CPU 2001使第三泵704和第四泵705不操作。第一循环条件的内容可以与第一实施方案中相同，或者可以为比第一实施方案中更高的流速和压力。然后，继续通过循环路径A的该循环，直到溶解程度传感器805检测到预定的溶解程度。

在溶解程度传感器805检测到预定的溶解程度的情况下，CPU 2001将储存在第一储存室900中的液体W的一部分转移到第二储存室950(S24)。具体地，CPU 2001首先使气体溶解单元800和第一泵702停止操作。然后，在监视设置在第二储存室950中的液位传感器952的检测的同时CPU 2001使第四泵705操作，并且当液位传感器952检测到液面时，停止第四泵705。结果，预定量的液体W被贮留在第二储存室950中。

然后，CPU 2001将在S24中转移到第二储存室950的液体W的量再次从液体供给单元600供给到第一储存室900(S26)。具体地，CPU 2001使泵602和603操作直到液位传感器902检测到液面。

在由温度传感器905检测到的温度达到20℃或更低之后，CPU 2001使气体溶解单元800恢复操作，并在第三循环条件下驱动第一泵702以使液体W循环通过循环路线A(S27)。在本实施方案中，第三循环条件是适合于恢复由于使液体W在S24和S29中流入和流出而降低的气体的溶解程度再次回到期望的溶解程度的条件。第三循环条件可以是与第一循环条件中相同的流动和压力，或者可以是与第一循环条件中不同的流速和压力。可替代地，第三循环条件可以是使得流速和压力与第一循环条件中相同，但是在第一循环条件下的循环被重复且间歇地进行和停止。

在溶解程度传感器805检测到预定的溶解程度的情况下，CPU 2001使气体溶解单元800和第一泵702停止操作(S28)。在此，停止第一泵702的操作不是关键的。即，可以在继续通过循环路径A的循环的同时进行后续工序。

CPU 2001还与S26至S28并行地控制通过循环路径B的循环。首先，CPU 2001开始调节储存在第二储存室950中的液体W的温度(S25)。具体地，在监视由温度传感器955检测的温度的同时CPU 2001使冷却单元953操作。这里，第二循环条件的温度范围如第一循环条件可以为20℃以下，但是出于与第一实施方案中说明的原因同样的原因，可以是更低温度以下。同时在第二储存室950由具有较高导热率的SUS316L等制成的情况下，可以在S24之前开始第二储存室950的冷却。这样，可以在将供给到第二储存室950的液体W的温度维持在20℃或更低的同时调节用于第二循环条件的温度，因此抑制溶解的气体G作为气泡的析出。因此可以有效地生成UFB。

在CPU 2001确认温度传感器955检测到的温度在上述第二循环条件的温度范围内的情况下，CPU 2001在第二循环条件下驱动第三泵704以使液体W循环通过循环路径B，并且使UFB生成单元1000开始操作(S29)。第二循环条件的内容可以与第一实施方案中相同，或者可以是与第一实施方案中不同的条件。无论哪种方式，只要设定适合于UFB生成的流速和压力即可。CPU 2001继续通过循环路径B的该循环，直到设置在第二储存室950中的UFB浓度传感器956检测到预定的UFB浓度。

在UFB浓度传感器956检测到预定的UFB浓度的情况下，CPU 2001使UFB生成单元1000和第三泵704停止操作(S30)。然后，CPU 2001打开阀954，以将储存在第二储存室950中的液体W排出到外部的收集容器中(S31)。

这里，将T1假定为开始从液体供给单元600向第一储存室900供给新的液体之后，以期望的溶解程度将期望的气体G溶解到该液体中所需的时间(S27所需的时间)。还假定T2是将供给到第二储存室950的液体W变成期望的浓度的UFB含有液并完成将其排出到收集容器所需的时间(S25至S31所需的时间)。在本实施方案中，满足T1≤T2。在满足上述条件的情况下，当从第二储存室950向收集容器的排出完成时，已经在第一储存室900中准备了其中以期望的溶解浓度溶解了期望的气体的液体W。因此，可以有效地继续UFB生成工序。

在S32中，CPU 2001确定收集在收集容器中的液体W是否已达到目标量。如果未达到目标量，则CPU 2001返回到S24，其中CPU 2001再次将液体从第一储存室900转移到第二储存室950。在这种情况下，贮留在第一储存室900中的液体是其中已经以期望的溶解程度溶解了期望的气体的液体。

另一方面，如果在S32中确定收集在收集容器中的液体W已达到目标量，则终止该处理。

根据上述本实施方案，可以在分别合适的循环条件下同时进行在循环路径A中将气体G溶解的工序和在循环路径B中生成UFB的工序。此外，由于循环路径A和循环路径B彼此不合流并且彼此独立，可以以更高的精度维持适合于各个循环路径的条件。

(第四实施方案)

图20是第四实施方案中的UFB含有液制造装置2000的示意性构成图。本实施方案中的UFB含有液制造装置2000与图18中所示的第三实施方案的不同之处在于，增加了图20中的箭头D所示的路径。图20中的箭头D所示的路径是用于将液体W从第二储存室950转移到第一储存室900的路径，并且使用第五泵706作为驱动源。另外，在本实施方案中的第二储存室950除了用于管理液位的上限的液位传感器952以外，还设置有用于管理液面的下限的下限传感器957。用于将液体W从第一储存室900转移到第二储存室950的第四泵705和用于将液体W从第二储存室950转移到第一储存室900的第五泵706可以是在液体转移性能方面相同的泵或不同的泵。

根据具有以上构成的本实施方案，在循环路径B中的UFB生成工序中的液体W可以再次返回到循环路径A中的气体溶解工序。即，通过将液体带回循环路径A，可以将由于生成UFB而降低的气体的溶解程度再次调节到适当的溶解程度。

图21是用于说明在本实施方案中的UFB含有液制造装置2000中制造期望的UFB含有液的情况下CPU 2001执行的工序的流程图。本实施方案中的UFB含有液制造装置2000也具有与图13的框图中所示的第一实施方案中同样的控制构成。

在图21中，S41至S45与图19中说明的S21至S25相同，因此在此省略其说明。然而，在S44中，CPU 2001不使第一泵702停止并且维持通过循环路径A的循环。

在S46中，CPU 2001在第二循环条件下驱动第三泵704，以使液体W循环通过循环路径B，并使UFB生成单元1000开始操作。

然后，CPU 2001确定UFB浓度传感器956是否已经检测到预定的UFB浓度(S47)。如果确定尚未达到预定的UFB浓度，则CPU 2001将储存在第二储存室950中的液体W的一部分返回到第一储存室900中(S48)。具体地，在监视第二储存室950中设置的下限传感器957的检测的同时，CPU 2001使第五泵706操作，并且当下限传感器957检测到液面时，使第五泵706停止操作。结果，预定量的液体W从第二储存室950返回到第一储存室900。

在溶解程度传感器805检测到预定的溶解程度的情况下，CPU 2001将储存在第一储存室900中的液体W的一部分再次转移到第二储存室950(S49)。具体地，在监视设置在第二储存室950中的液位传感器952的检测的同时，CPU 2001使第四泵705操作，并且当液位传感器952检测到液面时，使第四泵705停止操作。结果，预定量的液体W从第一储存室900转移到第二储存室950。然后，重复这些工序S48和S49，即、使液体W在第一储存室900和第二储存室950之间流入和流出的工序，直到UFB浓度传感器956检测到预定的UFB浓度。

如果在S47中确定UFB浓度传感器956已经检测到预定的UFB浓度，则CPU 2001停止UFB生成单元1000和通过循环路径B的循环(S50)。然后，CPU 2001打开阀954，以将储存在第二储存室950中的液体W排出到外部的收集容器中(S51)。

在S52中，CPU 2001确定收集在收集容器中的液体W是否已达到目标量。如果未达到目标量，则CPU 2001返回到S41并且重复工序S41到S51。另一方面，如果在S52中确定已经达到目标量，则CPU 2001停止通过循环路径A的循环和气体溶解单元800的操作(S53)。然后该过程终止。

根据上述本实施方案，即使液体W在第一储存室900与第二储存室950之间和从第二储存室950排出液体的期间，也能够以连续的方式进行循环路径A中的气体溶解工序和循环路径B中的UFB生成工序。因此，与上述实施方案相比，可以更大程度地提高UFB含有液制造效率。

在图20中所示的本实施方案中，可以通过使第四泵705的转移量和第五泵706的转移量彼此相等并且还使它们同时操作而形成包括箭头C和D所示的路径的新的循环路径CD。在这种情况下，第一储存室900和第二储存室950可以被视为单个大储存室，并且实际上代表与图15中说明的第二实施方案同样的构成。在这种情况下，可以设置独立的循环条件用于循环路线CD。即，在第一循环条件下通过循环路径A的循环和第二循环条件下通过循环路径B的循环期间，可以在不同于第一循环条件和第二循环条件这两者的循环条件下进行通过循环路径CD的循环。

此外，在图20中所示的本实施方案中，在第四泵705和第五泵706都停止时，可以实施与图18中说明的第三实施方案同样的实施方案。换句话说，图20中所示的本实施方案中的UFB含有液制造装置2000能够根据诸如要制造的UFB含有液的种类和环境条件的各种情况在第二实施方案中的制造方法和第三实施方案中的制造方法之间进行切换。

图22是用于说明第四实施方案的变形的流程图。在该变形中，在将液体W从第一储存室900供给到第二储存室950之后(S44)，在第三循环条件下，液体通过循环路径A循环，并且气体继续溶解(S54)。另一方面，开始调节第二储存室950中的液体的温度(S55)，并且在第二循环条件下使液体通过循环路径CBD循环(S56)。该循环操作的细节与图21中说明的那些同样。在第二储存室950中的温度设置为与第一储存室900中的温度不同的情况下，例如，在第二储存室950中的温度设置为15℃，并且将第一储存室中的温度设置为20℃，则CPU2001可以进行到S56，而无需等待第二储存室950中的温度达到15℃。

如果检测到溶解程度传感器805、温度传感器905和温度传感器955的所有值均已达到预定值，则CPU 2001使UFB生成单元1000操作(S57)。然后，如果确定UFB浓度传感器956已经检测到预定的UFB浓度，则CPU 2001停止UFB生成单元1000以及泵704、705和706以停止通过循环路径CBD的循环。

然后，CPU 2001打开阀954以将储存在第二储存室950中的液体W排出到外部的收集容器中(S51)。之后，如在图21中说明的过程中，重复这些操作，直到获得目标量的UFB含有液。

利用图20的构成，在从第一储存室900向第二储存室950供给液体W的同时，以及在第二储存室950中的液体温度达到预定值之前，液体温度可能升高到高于在第一储存室900中获得的调节温度，由此降低气体G的溶解程度。根据该变形，即使在这种情况下，因为可以在S54和S56之后的S57中开始UFB的生成，也能够稳定且有效地生成UFB，而与路径C的长度和第二储存室950的材料无关。

(第五实施方案)

图23是第五实施方案中的UFB含有液制造装置2000的示意性构成图。本实施方案中的UFB含有液制造装置2000与图20中所示的第四实施方案的不同之处在于，从UFB生成单元1000返回至第一储存室900的路径不通过第二储存室950。

通过本实施方案中的UFB含有液制造装置2000，在制造期望的UFB含有液的情况下，由CPU 2001执行的工序与图22中说明的工序同样。但是在本实施方案中，将图22的S56中的循环路径CBD记作循环路径CB。路径C和路径B中的流速可以相同或不同。在流速不同的情况下，路径C中的流速设置为高于路径B中的流速。

在UFB生成单元1000生成相对大量的热量的情况下，液体W的温度可能升高，并且溶解在其中的气体G可能析出为气泡。如图20中那样将这些气泡返回到第二储存室950，将改变第二储存室950中的液体温度，并且例如从UFB生成单元1000转移的气泡将再次供给到UFB生成单元1000。这导致担心可能损害在UFB生成单元1000的UFB生成效率，并且该担心在选择具有高溶解程度的气体的情况下尤其明显。

根据本实施方案，已经经过UFB生成单元1000的液体返回到第一储存室900。这使得可以避免上述担心并继续有效的UFB生成。

注意，第一储存室900具有充分大于第二储存室950的容积，因此不易受温度变化的影响。另外，路径C的末端位置比路径B的开始位置设置的高。因此，气泡进入第二储存室950并且供给到UFB生成单元1000的可能性低。这可以更稳定地生成UFB。管之间的这种位置关系也适用于第一储存室900。通过将路径A和B的末端位置设置在路径C的起点上方，可以进一步减少气泡进入第二储存室950。

(第六实施方案)

图24是第六实施方案中的UFB含有液制造装置2000的示意性构成图。本实施方案中的UFB含有液制造装置2000构成为将液体W从第一储存室900直接供给到UFB生成单元1000，并将液体W从UFB生成单元1000通过第三储存室960供给到第一储存室900。

像第二储存室950一样，第三储存室960小于第一储存室900并且具有第一储存室900的大约1/100到1/5的容积。第三储存室960由具有高耐腐蚀性的材料制成，例如诸如PTFE或PFA的氟系树脂、诸如SUS316L的金属、或其他无机材料。而且，第三储存室960设置有液位传感器962和967，用于检测包含的UFB的浓度的UFB浓度传感器966，以及用于将UFB含有液排出到外部的容器的管和阀964。由于第三储存室960位于UFB生成单元1000的下游，因此第三储存室960不需要冷却单元，但是可以取决于应用设置有冷却单元。

UFB过滤器968设置在第三储存室960中位于液位传感器967的高度水平或低于其的位置。第三储存室960的内部通过UFB过滤器968分成UFB含有液贮留室960a和液体贮留室960b。UFB过滤器968的孔径为约1μm。形成循环路径BD，使得路径B的末端设置在UFB含有液贮留室960a中，并且路径D的起点设置在液体贮留室960b中。在该构成中，从UFB生成单元1000供给的UFB含有液中的UFB被贮留在UFB含有液储存室960a的内部，并且不含UFB的液W移动到液体储存室960b中并进一步被供给到第一储存室900。

通过本实施方案中的UFB含有液制造装置2000，在制造期望的UFB含有液的情况下，由CPU 2001执行的工序如图25中所说明地，并且这些工序与图17中的基本相同。路径B和路径D中的流速可以相同或不同。在路径B和路径D中的流速不同的情况下，路径D中的流速设置为高于路径B中的流速。

在UFB生成单元1000生成UFB时，液体在第三循环条件下通过循环路径A循环，并且气体溶解到液体中(S19)。在本实施方案中，没有使由UFB生成单元1000生成的UFB流入第一储存室900。因此，不必担心循环的UFB在合流部802等被破坏。因此，可以自由地设定第三循环条件中的流速和压力，并且不需要将其设置为低于第一循环条件以防止UFB的破裂。

在本实施方案中，一旦生成，UFB就不经过各种路径或UFB生成单元1000，而是保留在UFB含有液贮留室960a中。因此，通过控制UFB生成单元1000的操作时间段，可以稳定地制造期望的浓度的UFB含有液。

如果确定UFB浓度传感器966已检测到预定的UFB浓度，则CPU2001首先使UFB生成单元1000和泵705停止操作，从而仅停止通过路径B的液体W的供给(S61)。然后，在液位传感器967检测到液面的时刻，CPU 2001停止泵706以停止液体W通过路径D的流动(S62)。之后，CPU 2001打开阀964，以将储存在第三储存室960中的液体W排出到外部的收集容器中(S17)。

上述本实施方案例如对于以下情况特别有效：使用溶解度不显著高的气体G，并且通过重复通过循环路径A的循环多次来制造高浓度的UFB含有液。

图26是作为第六实施方案的变形的UFB含有液制造装置2000的示意性构成图。UFB过滤器968在图24中水平放置，而在图26中UFB过滤器968垂直放置。

在图24的情况中，在气泡进入UFB含有液贮留室960a之后，试图以浮力上升的气泡可能会密封UFB过滤器968，并减小UFB过滤器968的有效面积。与此相对，在该变形的构成中，随着浮力而上升的气泡将被释放到大气中。这使得可以维持UFB过滤器968的有效面积并继续稳定的循环操作。同时，UFB含有液贮留室960a具有比液体贮留室960b大的体积。这使得可以增加一次要收集的UFB含有液的量。

(第七实施方案)

图27是第七实施方案中的UFB含有液制造装置2000的示意性构成图。

本实施方案中的UFB含有液制造装置2000构成为将液体W从第一储存室900通过第二储存室950供给到UFB生成单元1000，并将液体W从UFB生成单元1000通过第三储存室960供给到第一储存室900。

第二储存室950和第三储存室960的构成和功能与上述同样，并且第一储存室900形成为具有充分大于第二储存室950和第三储存室960的容积之和的容积。

图28是在本实施方案中的UFB含有液制造装置2000中制造期望的UFB含有液的情况下，由CPU 2001执行的工序的流程图。图28与图22中说明的流程图基本相同。如果确定UFB浓度传感器966已经检测到预定的UFB浓度，则CPU 2001首先使UFB生成单元1000和泵705停止操作，从而仅停止通过路径CB的液体W的供给(S71)。然后，在液位传感器967检测到液面的时刻，CPU 2001停止泵706以停止通过路径D的液体W的供给(S72)。之后，CPU 2001打开阀964，以将储存在第三储存室960中的液体W排出到外部的收集容器中(S51)。

根据本实施方案的构成，不管气体G的类型如何，都可以通过UFB生成单元1000高效地实施UFB生成和制造高浓度的UFB含有液。尽管图27示出连接一种气体G的情况，但本实施方案也适合于在多种气体G中将要连接的气体G彼此切换的情况。

(其他实施方案)

本发明的实施方案还可以通过系统或装置的计算机来实现，其读取并执行记录在储存介质(也可以更完整地称为“非暂时性计算机可读储存介质”)上的计算机可执行的指示(例如，一个或多个程序)来进行一个或多个上述实施方案的功能和/或包括一个或多个电路(例如，特殊应用集成电路(ASIC))，以进行一个或多个上述实施方案的功能；以及通过由系统或装置的计算机进行的方法实现，其例如通过从储存介质读取并执行计算机可执行的指示以进行一个或多个上述实施方案的功能和/或控制一个或多个电路以进行一个或多个上述实施方案的功能。该计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)，微处理单元(MPU))，并且可以包括分离的计算机或分离的处理器的网络，以读取并执行计算机可执行的指示。可以例如从网络或储存介质将计算机可执行的指示提供给计算机。该储存介质可以包括例如硬盘，随机存取储存器(RAM)，只读储存器(ROM)，分布式计算系统的储存器，光盘(诸如压缩盘(CD)，数字多功能光盘(DVD)或蓝光光盘(BD)^TM)，闪存装置，储存卡等中的一个或多个。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种储存介质将执行上述实施方案/实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

尽管已经参考示例性实施方案说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方案。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这样的变形以及等同的结构和功能。

Claims (40)

1.一种超细气泡含有液制造装置，包括：

溶解单元，其将预定的气体溶解到液体中；

超细气泡生成单元，其在溶解有预定的气体的液体中生成超细气泡；以及

循环控制单元，其控制液体的循环通过液体循环路径，该液体循环路径包括所述溶解单元和所述超细气泡生成单元，

其中，通过经过所述溶解单元的循环路径、在所述循环路径中在使所述溶解单元操作的情况下，所述循环控制单元在限定要循环的液体的状态的第一条件下使液体循环，以及

通过经过所述超细气泡生成单元的循环路径、在所述循环路径中在使所述超细气泡生成单元操作的情况下，所述循环控制单元在不同于所述第一条件的第二条件下使液体循环。

2.根据权利要求1所述的超细气泡含有液制造装置，还包括用于储存液体的储存室，

其中，通过从所述储存室开始、经过所述溶解单元和所述超细气泡生成单元并返回到所述储存室的循环路径、在所述循环路径中在使所述溶解单元操作且使所述超细气泡生成单元不操作的情况下，所述循环控制单元在所述第一条件下使液体循环，以及

通过所述循环路径、在所述循环路径中在使所述溶解单元不操作且使所述超细气泡生成单元操作的情况下，所述循环控制单元在所述第二条件下使液体循环。

3.根据权利要求1所述的超细气泡含有液制造装置，还包括用于储存液体的储存室，

其中，通过从所述储存室开始、经过所述溶解单元并返回到所述储存室而不经过所述超细气泡生成单元的第一循环路径、在所述第一循环路径中在使所述溶解单元操作的情况下，所述循环控制单元在所述第一条件下使液体循环，以及

通过从所述储存室开始、经过所述超细气泡生成单元并返回到所述储存室而不经过所述溶解单元的第二循环路径、在所述第二循环路径中在使所述超细气泡生成单元操作的情况下，所述循环控制单元在所述第二条件下使液体循环。

4.根据权利要求2所述的超细气泡含有液制造装置，还包括：

液体供给单元，其向所述储存室供给液体；以及

排出单元，其从所述储存室排出液体。

5.根据权利要求3所述的超细气泡含有液制造装置，还包括：

液体供给单元，其向所述储存室供给液体；以及

排出单元，其从所述储存室排出液体。

6.根据权利要求1所述的超细气泡含有液制造装置，还包括：

第一储存室和第二储存室，用于储存液体；以及

从所述第一储存室向所述第二储存室供给液体的单元，

其中，通过从所述第一储存室开始、经过所述溶解单元并返回到所述第一储存室而不经过所述超细气泡生成单元的第一循环路径、在所述第一循环路径中在使所述溶解单元操作的情况下，所述循环控制单元在所述第一条件下使液体循环，以及

通过从所述第二储存室开始、经过所述超细气泡生成单元并返回到所述第二储存室而不经过所述溶解单元的第二循环路径、在所述第二循环路径中在使所述超细气泡生成单元操作的情况下，所述循环控制单元在所述第二条件下使液体循环。

7.根据权利要求6所述的超细气泡含有液制造装置，还包括将其中通过所述超细气泡生成单元生成了超细气泡的液体从所述第二储存室供给到所述第一储存室的单元。

8.根据权利要求7所述的超细气泡含有液制造装置，其中，通过包括用于将液体从所述第一储存室供给到所述第二储存室的路径以及用于将液体从所述第二储存室供给到所述第一储存室的路径的第三循环路径，所述循环控制单元在与所述第一条件和所述第二条件不同的循环条件下使液体循环。

9.根据权利要求6所述的超细气泡含有液制造装置，其中，所述循环控制单元同时进行通过所述第一循环路径的循环和通过所述第二循环路径的循环。

10.根据权利要求9所述的超细气泡含有液制造装置，其中，

通过所述第一循环路径、在使所述超细气泡生成单元不操作的情况下，所述循环控制单元在所述第一条件下使液体循环，并且

通过所述第一循环路径、在使所述超细气泡生成单元操作的情况下，所述循环控制单元在不同于所述第一条件的第三条件下使液体循环。

11.根据权利要求6所述的超细气泡含有液制造装置，其中，

所述第二储存室的容积小于所述第一储存室的容积，并且

所述超细气泡含有液制造装置还包括：

液体供给单元，其向所述第一储存室供给液体；以及

排出单元，其从所述第二储存室排出液体。

12.根据权利要求1所述的超细气泡含有液制造装置，其中，所述第一条件和所述第二条件分别限定为液体的流速、压力和温度中的至少一个的状态。

13.根据权利要求12所述的超细气泡含有液制造装置，其中，所述第一条件限定比所述第二条件中的流速高的流速。

14.根据权利要求12所述的超细气泡含有液制造装置，其中，所述第一条件限定比所述第二条件中的压力高的压力。

15.根据权利要求12所述的超细气泡含有液制造装置，其中，所述第二条件限定比所述第一条件中的温度低的温度。

16.根据权利要求1所述的超细气泡含有液制造装置，其中，通过控制设置在所述循环路径中的泵的驱动，所述循环控制单元在所述第一条件和所述第二条件下使液体循环。

17.根据权利要求1所述的超细气泡含有液制造装置，其中，所述超细气泡生成单元通过使加热元件生成热并在液体与所述加热元件之间的界面处产生膜沸腾来生成超细气泡。

18.根据权利要求1所述的超细气泡含有液制造装置，还包括以下中的至少一者：

第一供给单元，其将液体从用于储存液体的第一储存室通过用于储存液体的第二储存室供给到所述超细气泡生成单元；以及

第二供给单元，其将液体从所述超细气泡生成单元通过用于储存液体的第三储存室供给到所述第一储存室，

其中，通过从所述第一储存室开始、经过所述溶解单元并返回到所述第一储存室而不经过所述超细气泡生成单元的第一循环路径、在所述第一循环路径中在使所述溶解单元操作的情况下，所述循环控制单元在所述第一条件下使液体循环，以及

通过从所述第一储存室开始、经过所述超细气泡生成单元并返回到所述第一储存室而不经过所述溶解单元的第二循环路径、在所述第二循环路径中在使所述超细气泡生成单元操作的情况下，所述循环控制单元在所述第二条件下使液体循环。

19.根据权利要求18所述的超细气泡含有液制造装置，其中，所述超细气泡含有液制造装置包括第二供给单元，

第三储存室包括过滤器，所述过滤器将所述第三储存室的内部分为与所述超细气泡生成单元连接的超细气泡储存室和与所述第一储存室连接的液体储存室，以及

所述超细气泡储存室包括排出液体的排出单元。

20.根据权利要求19所述的超细气泡含有液制造装置，其中，所述过滤器垂直设置。

21.根据权利要求19所述的超细气泡含有液制造装置，其中，所述超细气泡储存室的体积大于所述液体储存室的体积。

22.根据权利要求18所述的超细气泡含有液制造装置，其中，所述第二储存室和所述第三储存室的容积之和小于所述第一储存室的容积。

23.一种超细气泡含有液制造方法，包括：

溶解工序，其中将预定的气体溶解到液体中；

超细气泡生成工序，其中在溶解有预定的气体的液体中生成超细气泡；以及

循环控制工序，其中控制液体的循环从而

通过其中可执行所述溶解工序的循环路径、在所述循环路径中执行所述溶解工序的情况下，在限定要循环的液体的状态的第一条件下，使液体循环，以及

通过其中可执行超细气泡生成工序的循环路径、在所述循环路径中执行所述超细气泡生成工序的情况下，在不同于所述第一条件的第二条件下，使液体循环。

24.根据权利要求23所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述循环控制工序包括

通过其中可执行所述溶解工序和所述超细气泡生成工序这两者的循环路径、在所述循环路径中在进行所述溶解工序且不进行所述超细气泡生成工序的情况下，在所述第一条件下使液体循环，以及

通过所述循环路径、在所述循环路径中在不进行所述溶解工序且进行所述超细气泡生成工序的情况下，在所述第二条件下使液体循环。

25.根据权利要求23所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述循环控制工序包括

通过其中可执行所述溶解工序且不可执行所述超细气泡生成工序的第一循环路径、在所述第一循环路径中在进行所述溶解工序的情况下，在所述第一条件下使液体循环，以及

通过其中不可执行所述溶解工序且可执行所述超细气泡生成工序的第二循环路径、在所述第二循环路径中在进行所述超细气泡生成工序的情况下，在所述第二条件下使液体循环。

26.根据权利要求23所述的超细气泡含有液制造方法，还包括：

液体供给工序，其中将尚未循环的液体供给到用于储存液体的储存室；以及

排出工序，其中从所述储存室排出循环液体。

27.根据权利要求23所述的超细气泡含有液制造方法，还包括：将液体从用于储存液体的第一储存室供给到用于储存液体的第二储存室，

其中所述循环控制工序包括

通过第一循环路径、在所述第一循环路径中进行所述溶解工序的情况下、在所述第一条件下使液体循环，其中通过所述第一循环路径将液体从所述第一储存室引出并返回到所述第一储存室并且所述第一循环路径中可执行所述溶解工序且不可执行所述超细气泡生成工序，以及

通过第二循环路径、在所述第二循环路径中进行所述超细气泡生成工序的情况下、在所述第二条件下使液体循环，其中通过所述第二循环路径将液体从所述第二储存室引出并返回到所述第二储存室并且所述第二循环路径中不可执行所述溶解工序并且可执行所述超细气泡生成工序。

28.根据权利要求27所述的超细气泡含有液制造方法，还包括：将其中通过所述超细气泡生成工序生成了超细气泡的液体从所述第二储存室供给到所述第一储存室。

29.根据权利要求28所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述循环控制工序包括：通过包括用于将液体从所述第一储存室供给到所述第二储存室的路径以及用于将液体从所述第二储存室供给到所述第一储存室的路径的第三循环路径，在与所述第一条件和所述第二条件不同的条件下使液体循环。

30.根据权利要求27所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述循环控制工序包括同时进行通过所述第一循环路径的循环和通过所述第二循环路径的循环。

31.根据权利要求30所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述循环控制工序包括

通过所述第一循环路径、在不进行所述超细气泡生成工序的情况下、在所述第一条件下使液体循环，以及

通过所述第一循环路径、在进行所述超细气泡生成工序的情况下、在不同于所述第一条件的第三条件下使液体循环。

32.根据权利要求27所述的超细气泡含有液制造方法，其中，

所述第二储存室的容积小于所述第一储存室的容积，并且

所述超细气泡含有液制造方法还包括：

液体供给工序，其中将液体供给到所述第一储存室；以及

排出工序，其中从所述第二储存室排出液体。

33.根据权利要求23所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述第一条件和所述第二条件分别限定为液体的流速、压力和温度的至少一者的状态。

34.根据权利要求33所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述第一条件限定比所述第二条件中的流速高的流速。

35.根据权利要求33所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述第一条件限定比所述第二条件中的压力高的压力。

36.根据权利要求33所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述第二条件限定比所述第一条件中的温度低的温度。

37.根据权利要求23所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述循环控制工序包括：通过控制设置在所述循环路径中的泵的驱动，在所述第一条件下和所述第二条件下使液体循环。

38.根据权利要求23所述的超细气泡含有液制造方法，其中，所述超细气泡生成工序包括通过使加热元件生成热并在液体与所述加热元件之间的界面处产生膜沸腾来生成超细气泡。

39.根据权利要求23所述的超细气泡含有液制造方法，还包括以下中的至少一者：

第一供给工序，其中将液体从用于储存液体的第一储存室通过用于储存液体的第二储存室供给到所述超细气泡生成工序；和

第二供给工序，其中将液体从所述超细气泡生成工序通过用于储存液体的第三储存室供给到所述第一储存室，

其中所述循环控制工序包括

通过第一循环路径、在所述第一循环路径中进行溶解工序的情况下、在所述第一条件下使液体循环，其中通过所述第一循环路径将液体从所述第一储存室引出并返回到所述第一储存室并且所述第一循环路径中可执行所述溶解工序且不可执行所述超细气泡生成工序，以及

通过第二循环路径、在所述第二循环路径中进行所述超细气泡生成工序的情况下、在第二条件下使液体循环，其中通过所述第二循环路径将液体从所述第一储存室引出并返回到所述第一储存室并且所述第二循环路径中不可执行所述溶解工序并且可以执行所述超细气泡生成工序。

40.根据权利要求39所述的超细气泡含有液制造方法，其中，

所述超细气泡含有液制造方法包括第二供给工序，

第三储存室包括过滤器，该过滤器将所述第三储存室的内部分为与所述超细气泡生成工序连接的超细气泡储存室和与所述第一储存室连接的液体储存室，以及

所述超细气泡含有液制造方法还包括排出工序，其中从所述超细气泡储存室排出液体。

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