CN115193279A - 含超细气泡液体产生装置及方法和含超细气泡液体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含超细气泡液体产生装置、含超细气泡液体产生方法和含超细气泡液体。含超细气泡液体产生装置(含UFB液体产生装置)包括产生气体溶解液的溶解单元、和在气体溶解液中产生超细气泡的超细气泡产生单元。另外，含UFB液体产生装置包括温度控制单元，温度控制单元控制溶解单元和超细气泡产生单元的温度中的至少一个，使得超细气泡产生单元的温度等于或低于溶解单元的温度。

Description

含超细气泡液体产生装置及方法和含超细气泡液体
技术领域
本发明涉及产生含直径小于1.0μm的超细气泡的液体的装置、含超细气泡液体的产生方法和含超细气泡液体。
背景技术
最近，已开发出应用细气泡(例如直径为微米级的微米气泡和直径为纳米级的纳米气泡)特征的技术。特别是，直径小于1.0μm的超细气泡(以下也称为“UFB”)的效用已在各种领域得到证实。
日本专利公开No.2014-104441描述了一种通过从喷嘴喷射加压液体(其中气体通过加压溶解法被加压并溶解)来产生细气泡的装置。
日本专利公开No.2019-042732公开了一种通过设置在超细气泡产生单元中的加热器加热从气体溶解单元(液体供应槽)供应的气体溶解液并产生膜沸腾而在气体溶解液中产生超细气泡的技术。
发明内容
本发明是一种含超细气泡液体产生装置，包括：溶解单元，其产生预定的气体溶解于液体中的气体溶解液；超细气泡产生单元，其在气体溶解液中产生超细气泡；和温度控制单元，其控制溶解单元和超细气泡产生单元的温度中的至少一个，使得超细气泡产生单元的温度等于或低于溶解单元的温度。
通过下文参考附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1是示出UFB产生装置示例的图；
图2是前处理单元的示意性构造图；
图3A和3B分别是溶解单元的示意性构造图和用于描述液体中的溶解状态的图；
图4是T-UFB产生单元的示意性构造图；
图5A和5B是用于描述加热元件细节的图；
图6A和6B是用于描述加热元件上的膜沸腾状态的图；
图7A至7D是示出由膜沸腾气泡膨胀引起的UFB产生状态的图；
图8A至8C是示出由膜沸腾气泡收缩引起的UFB产生状态的图；
图9A至9C是示出由液体再加热引起的UFB产生状态的图；
图10A和10B是示出由膜沸腾产生的气泡消失所形成的冲击波引起的UFB产生状态的图；
图11A至11C是示出后处理单元的构造示例的图；
图12是第一实施例的UFB产生装置的示意性构造图；
图13是示出第一实施例的UFB产生单元的示意性构造的竖向剖视图；
图14是第二实施例的UFB产生装置的示意性构造图；
图15是示意性示出第二实施例的UFB产生单元的构造的剖视图；
图16是示意性示出第二实施例的UFB产生单元的温度控制单元的冷却剂流道的剖视图；
图17是第三实施例的UFB产生装置的示意性构造图；和
图18是第四实施例的UFB产生装置的示意性构造图。
具体实施方式
在日本专利公开No.2014-104441和No.2019-042732中公开的技术中，在产生细气泡之前气体被溶解到液体中。然而，任何专利文献都没有公开溶解气体的气体溶解单元的温度与产生细气泡的气泡产生单元的温度之间的关系。通常，在温度降低的情况下，溶解到液体中的气体溶解量增大。由于这个原因，在其中气体被气体溶解单元溶解以达到饱和状态的气体溶解液被供应到气泡产生单元的情况下，如果气泡产生单元的温度高于气体溶解单元的温度，则溶解在气体溶解液中的气体再次析出为气泡。因此，气体溶解液中的气体溶解量减少，并且由气泡产生单元产生的气泡量相应地减少；因此，产生气泡的效率降低。
为了解决这一问题，本发明提供了一种能够有效产生超细气泡的技术。
[基本构造]
首先，描述利用膜沸腾现象的UFB产生装置的基本构造。
图1是示出适用于本发明的UFB产生装置的示例的图。本实施例的UFB产生装置1包括前处理单元100、溶解单元200、T-UFB产生单元300、后处理单元400和收集单元501。每个单元以上述顺序对供应到前处理单元100的液体W(例如自来水)进行特定处理，并且如此处理的液体W被收集单元501收集为含T-UFB液体。这些单元的功能和构造如下所述。尽管细节将在后面描述，通过利用由快速加热引起的膜沸腾产生的UFB在本说明书中被称为热超细气泡 (thermal-ultrafine bubble，T-UFB)。
图2是前处理单元100的示意性构造图。本实施例的前处理单元 100对供应的液体W执行脱气处理。前处理单元100主要包括脱气容器101、喷液头102、减压泵103、液体引入通道104、液体循环通道 105和液体排出通道106。例如，诸如自来水的液体W通过阀109从液体引入通道104供应到脱气容器101。在该过程中，设置在脱气容器101中的喷液头102在脱气容器101中喷洒液体W雾。喷液头102 用于促进液体W的气化；然而，离心机等可以替代地用作产生气化促进效果的机构。
当脱气容器101中贮存一定量的液体W并且然后在所有阀关闭的情况下启动减压泵103时，已气化的气体成分被排出，且溶解在液体 W中的气体成分的气化和排出也被促进。在该过程中，在检查压力计 108的同时，脱气容器101的内部压力可以被减压至大约数百至数千 Pa(1.0Torr至10.0Torr)。由前处理单元100去除的气体包括例如氮气、氧气、氩气、二氧化碳等。
通过利用液体循环通道105，可以对同一液体W重复进行上述脱气处理。具体地，喷液头102在液体引入通道104的阀109和液体排出通道106的阀110关闭而液体循环通道105的阀107打开的情况下操作。这允许贮存在脱气容器101中并且被脱气一次的液体W从喷液头102再次喷洒到脱气容器101中。此外，在减压泵103操作的情况下，对同一液体W重复进执行喷液头102所进行的气化处理和减压泵 103所进行的脱气处理。每次重复执行利用液体循环通道105的上述处理时，可以分阶段减少液体W中含有的气体成分。一旦获得脱气至期望纯度的液体W，则液体W在阀110打开的情况下通过液体排出通道106被转移至溶解单元200。
图2示出了对气体部分减压以气化溶质的脱气单元100；然而，溶液脱气的方法不限于此。例如，可以采用使液体W沸腾以气化溶质的加热和沸腾方法，或者使用中空纤维增大液体与气体之间界面的膜脱气方法。SEPAREL系列(由DIC Corporation生产)作为使用中空纤维的脱气模块在市场上销售。SEPAREL系列使用聚(4-甲基戊烯-1)(PMP)作为中空纤维的原料，并且用于从主要供应给压电头的墨水等中去除气泡。此外，可以一起使用抽真空方法、加热和沸腾方法、以及薄膜脱气方法中的两种或多种。
通过作为前处理执行的上述脱气处理，可以在下文所述的溶解处理中提高所需气体相对于液体W的溶解度和纯度。此外，在后述的 T-UFB产生装置中，可以提高液体W中所含的所需UFB的纯度。也就是说，通过在溶解单元200和T-UFB产生单元300之前提供前处理单元100，可以有效地产生高纯度的含UFB液体(含超细气泡液体)。
图3A和3B分别是溶解单元200的示意性构造图和用于描述液体中溶解状态的图。溶解单元200是用于将所需气体溶解到从前处理单元100供应的液体W中的单元。本实施例的溶解单元200主要包括溶解容器201、设置有旋转板202的旋转轴203、液体引入通道204、气体引入通道205、液体排出通道206和加压泵207。
从前处理单元100供应的液体W通过液体引入通道204被供应并储存在溶解容器201中。同时，气体G通过气体引入通道205供应至溶解容器201。
一旦预定量的液体W和气体G储存在溶解容器201中，则启动加压泵207，以将溶解容器201的内部压力增加至约0.5MPa。安全阀 208布置在加压泵207和溶解容器201之间。随着旋转板202经由旋转轴203在液体中旋转，供应至溶解容器201的气体G转变成气泡，气体G与液体W之间的接触面积增大以促进在液体W中的溶解。这一操作持续进行，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，可以提供用于降低液体温度的单元，以尽可能多地溶解气体。当气体具有低溶解度时，也可以将溶解容器201的内部压力增加到0.5MPa或更高。在这种情况下，为安全起见，容器的材料等需要是最佳的。
一旦获得其中气体G成分以所需浓度溶解的液体W，液体W就通过液体排出通道206排出并被供应至T-UFB产生单元300。在该过程中，背压阀209调节液体W的流动压力，以防止供应期间压力过度增加。
图3B是示意性示出放入溶解容器201中的气体G的溶解状态的图。包含放入液体W中的气体G成分的气泡2从与液体W接触的部分溶解。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，因此气泡2可能移动到远离气体溶解液 3中心的位置或者从气体溶解液3中分离出来而变成残余气泡4。具体地，在通过液体排出通道206供应到T-UFB产生单元300的液体W 中，存在被气体溶解液3包围的气泡2与彼此分离的气泡2和气体溶解液3的混合物。
附图中的气体溶解液3表示“其中混合的气体G的溶解浓度相对较高的液体W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周围的部分处最高。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处最高，并且浓度随着远离中心而持续降低。也就是说，尽管出于解释目的，在图3中气体溶解液3的区域由虚线包围，但实际上不存在这种清晰的边界。另外，在本发明中，不能完全溶解的气体可允许以气泡的形式存在于液体中。
图4是T-UFB产生单元300的示意性构造图。T-UFB产生单元 300主要包括腔室301、液体引入通道302和液体排出通道303。从液体引入通道302通过腔室301到液体排出通道303的流动通过未示出的流动泵形成。包括隔膜泵、齿轮泵和螺杆泵的各种泵可以用作流动泵。在从液体引入通道302引入的液体W中，混合了由溶解单元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布置在腔室301的底部区段上。随着向加热元件10施加预定的电压脉冲，在与加热元件10接触的区域中产生了通过膜沸腾产生的气泡13(下文中也称为膜沸腾气泡13)。然后，通过膜沸腾气泡13的膨胀和收缩产生了含有气体G的超细气泡(UFB)11。结果，含有许多UFB 11的含UFB液体W从液体排出通道303排出。
图5A和图5B是示出加热元件10的详细构造的图。图5A示出了加热元件10的特写图，图5B示出了包括加热元件10的元件基板 12的更宽区域的剖视图。
如图5A所示，在本实施例的元件基板12中，作为蓄热层的热氧化膜305和也用作蓄热层的层间膜306层压在硅基板304的表面上。 SiO2膜或SiN膜可以用作层间膜306。电阻层307形成在层间膜306 的表面上，布线308部分地形成在电阻层307的表面上。Al、Al-Si、Al-Cu等的铝合金布线可以用作布线308。由SiO2膜或Si3N4膜形成的保护层309形成在布线308、电阻层307和层间膜306的表面上。
用于保护该保护层309免受因电阻层307产生的热而导致的化学和物理影响的抗气蚀膜310形成在保护层309表面的一部分上及该部分的周围，该部分与最终成为加热元件10的热作用部311相对应。电阻层307表面上未形成布线308的区域是其中电阻层307产生热的热作用部311。电阻层307的其上没有形成布线308的加热部用作加热元件(加热器)10。如上所述，元件基板12中的各层通过半导体生产技术依次形成在硅基板304的表面上，并且热作用部311因此设置在硅基板304上。
图中所示的构造是示例，各种其他构造均适用。例如，电阻层307 和布线308的层压顺序相反的构造、以及电极连接到电阻层307的下表面的构造(所谓的插塞式电极构造)也是适用的。换句话说，如下所述，任何构造都是适用的，只要该构造允许热作用部311加热液体以在液体中产生膜沸腾。
图5B是元件基板12中包括连接至布线308的电路的区域的剖视图示例。N型阱区322和P型阱区323部分地设置在作为P型导体的硅基板304的顶层中。通过在通常的MOS处理中借助离子注入等引入和扩散杂质而在N型阱区322中形成P-MOS 320并在P型阱区323 中形成N-MOS 321。
P-MOS 320包括通过在N型阱区322的顶层中部分引入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顶表面的除了源极区325和漏极区326之外的部分上，其中厚度为几百
Figure RE-GDA0003617495750000071
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的顶层中部分引入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P型阱区323顶表面的除了源极区325和漏极区326之外的部分上，其中厚度为几百
Figure RE-GDA0003617495750000072
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方法沉积的
Figure RE-GDA0003617495750000073
厚的多晶硅制成。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(加热电阻元件)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包括通过杂质的引入和扩散步骤部分地设置在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顶表面的除了源极区332和漏极区 331之外的部分上，其中栅极绝缘膜328介于栅极布线333和P型阱区323的顶表面之间。
在此示例中，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，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造。尽管在本示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。
在例如P-MOS 320和N-MOS 321之间、N-MOS 321和N-MOS 晶体管330之间等各元件之间，通过场氧化以
Figure RE-GDA0003617495750000081
至
Figure RE-GDA0003617495750000082
的厚度形成氧化膜分离区324。氧化膜分离区324使各元件分离。氧化膜分离区324的与热作用部311相对应的部分用作蓄热层334，该蓄热层是硅基板304上的第一层。
通过CVD方法在诸如P-MOS 320、N-MOS 321和N-MOS晶体管330等元件的每个表面上形成约
Figure RE-GDA0003617495750000084
厚的层间绝缘膜336，其包括PSG膜、BPSG膜等。在通过热处理使层间绝缘膜336变平之后，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铝电极337。在层间绝缘膜336和铝电极337的表面上，通过等离子体CVD方法形成厚度为
Figure RE-GDA0003617495750000083
的层间绝缘膜338，其包括SiO2膜。在层间绝缘膜338的表面上，通过共溅射方法在与热作用部311和N-MOS晶体管330相对应的部分上形成约
Figure RE-GDA0003617495750000085
厚的电阻层307，其包括TaSiN膜。电阻层307通过形成在层间绝缘膜338中的通孔与漏极区331附近的铝电极337电连接。在电阻层307的表面上，形成铝的布线308作为用于布线到每个电热转换元件的第二布线层。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方法形成的
Figure RE-GDA0003617495750000086
厚的SiN膜。沉积在保护层309表面上的抗气蚀膜310包括厚度约为
Figure RE-GDA0003617495750000087
的薄膜，该薄膜是从包括Ta、Fe、Ni、Cr、Ge、Ru、Zr、Ir等的组中选择的至少一种金属。可以应用除上述TaSiN之外的各种材料，例如TaN0.8、CrSiN、 TaAl、WSiN等，只要该材料能够在液体中产生膜沸腾。
图6A和图6B是示出向加热元件10施加预定的电压脉冲时膜沸腾状态的图。在本示例中，描述了在大气压下产生膜沸腾的情况。在图6A中，横轴表示时间。下方曲线图中的纵轴表示施加至加热元件 10的电压，上方曲线图中的纵轴表示通过膜沸腾产生的膜沸腾气泡13 的体积和内部压力。另一方面，图6B示出了膜沸腾气泡13与图6A 所示的时刻1至3相关的状态。每种状态按时间顺序描述如下。如下所述通过膜沸腾产生的UFB 11主要产生在膜沸腾气泡13的表面附近。图6B所示的状态是如图1所示由产生单元300产生的UFB 11通过循环路径被再供给到溶解单元200以及包含UFB 11的液体被再供给到产生单元300的液体通道的状态。
在向加热元件10施加电压之前，腔室301中基本保持大气压。一旦电压施加到加热元件10，在与加热元件10接触的液体中就产生膜沸腾，并且由此产生的气泡(在下文中，称为膜沸腾气泡13)通过从内部作用的高压而膨胀(时刻1)。该过程中的起泡压力预计为大约8 至10MPa，这是接近水的饱和蒸汽压的值。
施加电压的时间(脉冲宽度)约为0.5μsec至10.0μsec，即使在施加电压后，膜沸腾气泡13也因时刻1获得的压力的惯性而膨胀。然而，随着膨胀而产生的负压在膜沸腾气泡13内逐渐增大，并且该负压沿使膜沸腾气泡13收缩的方向作用。一段时间后，膜沸腾气泡13的体积在惯性力和负压平衡时的时刻2变为最大，此后膜沸腾气泡13 由于负压而迅速收缩。
在膜沸腾气泡13消失时，膜沸腾气泡13不是在加热元件10的整个表面上消失，而是在一个或多个极小的区域内消失。为此，在加热元件10上，在膜沸腾气泡13消失(时刻3)的极小区域中产生比时刻1时起泡的力更大的力。
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的产生、膨胀、收缩和消失重复进行，并且每次都产生新的UFB 11。
参考图7A至10B，进一步详细描述膜沸腾气泡13的产生、膨胀、收缩和消失的每个过程中UFB 11的产生状态。
图7A至7D是示意性示出由膜沸腾气泡13的产生和膨胀引起的 UFB 11产生状态的图。图7A示出了向加热元件10施加电压脉冲之前的状态。其中混合有气体溶解液3的液体W在腔室301内流动。
图7B示出了向加热元件10施加电压的状态，在加热元件10与液体W接触的几乎整个区域内均匀地产生膜沸腾气泡13。在施加电压时，加热元件10的表面温度以10℃/μsec的速度快速升高。在温度达到差不多300℃的时间点发生膜沸腾，因此产生膜沸腾气泡13。
此后，在脉冲施加期间加热元件10的表面温度持续升高至约600 至800℃，膜沸腾气泡13周围的液体也被快速加热。在图7B中，膜沸腾气泡13周围且要被快速加热的液体区域被表示为尚未起泡的高温区14。尚未起泡的高温区14内的气体溶解液3超过热溶解极限并被蒸发成UFB。如此蒸发的气泡具有大约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。在本实施例中，由从膜沸腾气泡13的产生到膨胀的热作用产生的气泡被称为第一UFB 11A。
图7C示出了膜沸腾气泡13膨胀的状态。即使在向加热元件10 施加了电压脉冲之后，膜沸腾气泡13由于其产生所获得的力的惯性而继续膨胀，并且尚未起泡的高温区14也由于惯性而移动和扩散。具体地，在膜沸腾气泡13的膨胀过程中，尚未起泡的高温区14内的气体溶解液3被蒸发为新的气泡并变成第一UFB 11A。
图7D示出了膜沸腾气泡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内的负压随着膨胀而逐渐增大，并且负压起到使膜沸腾气泡13收缩的作用。在负压和惯性力平衡的时间点，膜沸腾气泡13的体积变为最大，然后开始收缩。
图8A至8C是示出由膜沸腾气泡13的收缩引起的UFB 11产生状态的图。图8A示出了膜沸腾气泡13开始收缩的状态。尽管膜沸腾气泡13开始收缩，但周围的液体W仍具有沿膨胀方向的惯性力。由于此，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的力作用在极为靠近膜沸腾气泡13的周围区域中，并且该区域被减压。该区域在附图中被表示为尚未起泡的负压区15。
尚未起泡的负压区15内的气体溶解液3超过压力溶解极限并蒸发成气泡。如此蒸发的气泡具有大约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。在本实施例中，在膜沸腾气泡 13的收缩过程中由压力作用蒸发的气泡称为第二UFB 11B。
图8B示出了膜沸腾气泡13的收缩过程。负压加速了膜沸腾气泡 13的收缩速度，尚未起泡的负压区15也随着膜沸腾气泡13的收缩而移动。具体地，在膜沸腾气泡13的收缩过程中，尚未起泡的负压区 15上一部分内的气体溶解液3相继析出并变为第二UFB 11B。
图8C示出了膜沸腾气泡13即将消失前的状态。虽然周围液体W 的移动速度也因膜沸腾气泡13的加速收缩而增大，但由于腔室301 中的流道阻力而产生压力损失。结果，由尚未起泡的负压区15占据的区域进一步增大，并且产生了多个第二UFB 11B。
图9A至9C是示出在膜沸腾气泡13收缩期间通过液体W的再加热产生UFB的状态的图。图9A示出了加热元件10的表面被收缩的膜沸腾气泡13覆盖的状态。
图9B示出了膜沸腾气泡13的收缩已经进行且加热元件10的一部分表面与液体W接触的状态。在这种状态下，加热元件10的表面上留有热量，但即使液体W与表面接触，该热量也未高到足以引起膜沸腾。通过与加热元件10的表面接触而被加热的液体区域在附图中被表示为尚未起泡的再加热区16。虽然没有进行膜沸腾，但尚未起泡的再加热区16内的气体溶解液3超过了热溶解极限并被蒸发。在本实施例中，在膜沸腾气泡13收缩过程中由液体W的再加热产生的气泡被称为第三UFB 11C。
图9C示出了膜沸腾气泡13的收缩已经进一步进展的状态。膜沸腾气泡13越小，则加热元件10与液体W接触的区域越大，并且产生第三UFB 11C一直到膜沸腾气泡13消失。
图10A和10B是示出由膜沸腾产生的膜沸腾气泡13的消失(即，一种空化)产生的冲击引起的UFB产生状态的图。图10A示出了膜沸腾气泡13即将消失之前的状态。在这种状态下，膜沸腾气泡13由于内部负压而迅速收缩，并且尚未起泡的负压区15包围膜沸腾气泡13。
图10B示出了紧接在膜沸腾气泡13在点P处消失后的状态。当膜沸腾气泡13消失时，由于消失的冲击使得声波从作为起点的点P 同心地扩散。声波是通过无论是气体、液体还是固体的任何物质传播的弹性波的统称。在本实施例中，液体W的压缩波(其为液体W的高压面17A和低压面17B)交替传播。
在这种情况下，尚未起泡的负压区15内的气体溶解液3因膜沸腾气泡13消失产生的冲击波而共振，并且气体溶解液3超过压力溶解极限，并且在低压面17B通过的时刻发生相变。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15中蒸发。在本实施例中，由膜沸腾气泡13消失所形成的冲击波产生的气泡被称为第四 UFB 11D。
由膜沸腾气泡13消失所形成的冲击波产生的第四UFB 11D在极短的时间内(1μS或更短)突然出现在极窄的薄膜状区域内。直径远小于第一至第三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。为此，认为第四UFB 11D具有与第一UFB 11A至第三UFB 11C不同的特性并产生不同的效果。
此外，第四UFB 11D在冲击波传播的同心球体区的许多部分中均匀地产生，并且第四UFB 11D自其产生起均匀地存在于腔室301中。尽管在第四UFB 11D产生的时刻已经存在许多第一至第三UFB，但是第一至第三UFB的存在不会显著影响第四UFB 11D的产生。还认为第一至第三UFB不会由于第四UFB 11D的产生而消失。
如上所述，预期通过加热元件10的发热在从膜沸腾气泡13产生到消失的多个阶段中产生UFB 11。虽然上述示例示出了到膜沸腾气泡 13消失的阶段，但产生UFB的方式不限于此。例如，在所产生的膜沸腾气泡13在气泡消失前与大气相通的情况下，在膜沸腾气泡13未达到消失时也可以产生UFB。
接下来，描述UFB的其余性质。液体温度越高，则气体成分的溶解性越低，而温度越低，则气体成分的溶解性越高。换句话说，随着液体温度的升高，溶解气体成分的相变得到促进并且UFB的产生变得更容易。液体的温度和气体的溶解度成反比关系，超过饱和溶解度的气体随着液体温度的升高而转变为气泡并出现在液体中。
因此，当液体温度从常温快速升高时，溶解性不断降低，并且开始产生UFB。热溶解性随着温度的升高而降低，并且产生大量的UFB。
相反，当液体温度从常温降低时，气体的溶解性增大，产生的UFB 更容易液化。然而，这样的温度远低于常温。此外，由于一度产生的 UFB即使在液体温度降低时也具有高的内部压力和大的气-液界面能，因此施加足够高的压力来破坏这种气-液界面是非常不可能的。换句话说，只要在常温常压下储存液体，一度产生的UFB就不容易消失。
在本实施例中，图7A至7C所述的第一UFB 11A和图9A至9C 所述的第三UFB 11C可以被描述为利用气体的这种热溶解性产生的 UFB。
另一方面，在液体的压力和溶解性之间的关系中，液体的压力越高，则气体的溶解性越高，而压力越低，则溶解性越低。换句话说，随着液体压力的降低，溶解在液体中的气体溶解液向气体的相变得到促进并且UFB的产生变得更容易。一旦液体压力变得低于常压，则溶解性立即下降并且开始产生UFB。压力溶解性随着压力的降低而降低，并且产生大量的UFB。
相反，当液体压力增大到高于常温时，气体的溶解性增大，并且产生的UFB更易于液化。然而，这种压力远高于大气压。此外，由于一度产生的UFB即使在液体压力增加时也具有高的内部压力和大的气-液界面能，因此施加足够高的压力来破坏这种气-液界面是非常不可能的。换句话说，只要在常温常压下储存液体，一度产生的UFB就不容易消失。
在本实施例中，图8A至8C所述的第二UFB 11B和图10A至10B 所述的第四UFB 11D可以被描述为利用气体的这种压力溶解性产生的UFB。
在上文中分别描述了这些由不同原因产生的第一至第四UFB；然而，上述产生原因与膜沸腾事件同时发生。因此，可以同时产生第一至第四UFB中的至少两种类型，并且这些产生原因可以相协作来产生 UFB。应当注意，通常所有的产生原因都由膜沸腾现象产生的膜沸腾气泡的体积变化而引起。在本说明书中，利用上述由快速加热引起的膜沸腾产生UFB的方法被称为热超细气泡(T-UFB)产生方法。此外，通过T-UFB产生方法产生的UFB被称为T-UFB，含有通过T-UFB产生方法产生的T-UFB的液体被称为含T-UFB液体。
通过T-UFB产生方法产生的几乎所有气泡均为1.0μm或更小，且不大可能产生毫米气泡和微米气泡。也就是说，T-UFB产生方法允许占主导且有效地产生UFB。此外，通过T-UFB产生方法产生的T-UFB 比通过常规方法产生的UFB具有更大的气-液界面能，并且只要在常温常压下储存，T-UFB就不容易消失。此外，即使新的T-UFB通过新的膜沸腾而产生，也可以防止已经产生的T-UFB由于来自新产生的冲击而消失。即，可以说含T-UFB液体中所包含的T-UFB的数量和浓度相对于含T-UFB液体中进行膜沸腾的次数具有滞后性。换句话说，可以通过控制T-UFB产生单元300中所设置的加热元件的数量和施加到加热元件的电压脉冲的数量来调节含T-UFB液体中包含的T-UFB 的浓度。
再次参考图1。一旦在T-UFB产生单元300中产生了具有所需 UFB浓度的含T-UFB液体W，含UFB液体W就被供应到后处理单元400。
图11A至11C是示出本实施例的后处理单元400的构造示例的图。本实施例的后处理单元400按照无机离子、有机物质和不溶性固体物质的顺序分阶段去除含UFB液体W中的杂质。
图11A示出了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、液体引入通道413、收集管414和液体排出通道415。交换容器411储存阳离子交换树脂 412。由T-UFB产生单元300产生的含UFB液体W通过液体引入通道413注入交换容器411并且被吸收到阳离子交换树脂412中，使得作为杂质的阳离子被去除。这种杂质包括从T-UFB产生单元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是其中官能团(离子交换基团)被引入具有三维网状件的高分子基质中的合成树脂，合成树脂的外观为约0.4至 0.7mm的球形颗粒。通常的高分子基质是苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，官能团可以是例如甲基丙烯酸系和丙烯酸系的官能团。然而，以上材料仅是示例。只要材料能够有效地去除所期望的无机离子，上述材料就可以改成各种材料。被吸收到阳离子交换树脂412中以除去无机离子的含UFB液体W被收集管414收集，并通过液体排出通道415转移到下一步骤。
图11B示出了去除有机物质的第二后处理机构420。第二后处理机构420包括储存容器421、滤选过滤器422、真空泵423、阀424、液体引入通道425、液体排出通道426和空气抽吸通道427。储存容器 421的内部被滤选过滤器422分成上下两个区域。液体引入通道425连接到上下两个区域中的上区域，空气抽吸通道427和液体排出通道 426连接到上下两个区域中的下区域。一旦真空泵423在阀424关闭的情况下被驱动，则通过空气抽吸通道427排出储存容器421中的空气，以使储存容器421内的压力为负压，然后从液体引入通道425引入含UFB液体W。然后，通过滤选过滤器422去除了杂质的含UFB 液体W被储存在储存容器421中。
由滤选过滤器422去除的杂质包括可能在管道或每个单元中混入的有机材料，例如包括诸如硅、硅氧烷和环氧树脂的有机化合物。可用于滤选过滤器422的过滤膜包括能够去除细菌的亚微米网(网孔直径为1μm或更小的过滤器)过滤器和能够去除病毒的纳米网过滤器。
在储存容器421中储存一定量的含UFB液体W后，停止真空泵 423并打开阀424，以通过液体排出通道426将储存容器421中的含 T-UFB液体转移至下一步骤。尽管真空过滤法在此用作去除有机杂质的方法，但是例如重力过滤法和加压过滤法也可以用作使用过滤器的过滤法。
图11C示出了用于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、液体引入通道432、阀433 和液体排出通道434。
首先，在阀433关闭的情况下通过液体引入通道432将预定量的含UFB液体W储存到沉淀容器431中，并放置一段时间。同时，含 UFB液体W中的固体物质通过重力沉淀到沉淀容器431的底部。在含UFB液体中的气泡中，相对较大的气泡如微气泡通过浮力上升到液体表面并且也从含UFB液体中去除。经过足够的时间后，打开阀433，除去了固体物质和大气泡的含UFB液体W通过液体排出通道434转移到收集单元501。
再次参考图1。通过后处理单元400去除了杂质的含T-UFB液体 W可以直接转移到收集单元501，或者可以再次放回到溶解单元200。在后一种情况下，由于T-UFB的产生而降低的含T-UFB液体W的气体溶解浓度可以通过溶解单元200再次补偿到饱和状态。如果在补偿后T-UFB产生单元300产生新的T-UFB，则基于上述特性可以进一步增大含T-UFB液体中所含有的UFB的浓度。也就是说，可以通过溶解单元200、T-UFB产生单元300和后处理单元400进行循环的次数来增加所含UFB的浓度，并且可以在所含UFB达到预定浓度后将含 UFB液体W转移到收集单元501。
此处，根据本发明执行的具体测试的细节简单描述将所产生的含 T-UFB液体W再次放回到溶解单元200的效果。首先，在T-UFB产生单元300中，10000个加热元件10布置在元件基板12上。工业纯水用作液体W并以1.0升/小时的流速流入T-UFB产生单元300的腔室301中。在这种状态下，电压为24V、脉冲宽度为1.0μs的电压脉冲以10KHz的驱动频率施加到各个加热元件上。
在产生的含T-UFB液体W由收集单元500收集而不放回溶解单元200的情况下，即在循环次数为一次的情况下，在由收集单元501 收集的含T-UFB液体W中确认到每毫升有36亿个UFB。另一方面，在将含T-UFB液体W放回溶解单元200的操作执行九次的情况下，即在循环次数为十次的情况下，在由收集单元500收集的含T-UFB液体W中确认到每毫升有360亿个UFB。也就是说，证实了含UFB浓度与循环次数成比例地增加。上述UFB的数量密度是通过使用由 SHIMADZU CORPORATION制造的测量仪器(型号SALD-7500) 对包含在预定体积的含UFB液体W中的直径小于1.0μm的UFB进行计数而获得的。
收集单元500收集并储存从后处理单元400转移的含UFB液体 W。由收集单元500收集的含T-UFB液体是去除了各种杂质的高纯度的含UFB液体。
在收集单元500中，含UFB液体W可以通过进行一些阶段的过滤处理而根据T-UFB的尺寸进行分类。由于预期通过T-UFB产生方法获得的含T-UFB液体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为后处理单元400的一部分。
上文给出了UFB产生装置1的示意性描述；然而，不用说，图示的多个单元可以改变且并不是所有的单元都需要准备。根据要使用的液体W和气体G的类型和要产生的含T-UFB液体的预期用途，可以省略上述单元中的一部分，或者可以添加除上述单元之外的其他单元。
例如，当UFB所要包含的气体是大气空气时，可省略溶解单元 200和作为前处理单元100的脱气单元。另一方面，当期望UFB包含多种气体时，可以增加其他溶解单元200。
图1中所示的一些单元的功能可以被集成到单个单元中。例如，溶解单元200和T-UFB产生单元300可以通过将加热元件10布置在图3A和3B所示的溶解容器201中而集成。具体地，电极型T-UFB 模块布置在气体溶解容器(高压室)中，并且布置在该模块中的多个加热器被驱动以产生膜沸腾。这种构造允许单个单元在将气体溶解于其中的同时产生包含气体的T-UFB。在这种情况下，在T-UFB模块布置在气体溶解容器的底部上的情况下，由于加热器产生的热量而产生 Marangoni流，并且容器中的液体可以在某种程度上被搅动而无需提供循环和搅动单元。
如图11A至11C所示的用于去除杂质的去除单元可以作为前处理单元的一部分设置在T-UFB产生单元300的上游或可以在T-UFB产生单元的上游和下游都设置。在供应给UFB产生装置的液体是自来水、雨水、污水等的情况下，液体中可能包含有机和无机杂质。如果这种包含杂质的液体W被供应到T-UFB产生单元300，则存在使加热元件10劣化并引发盐析现象的风险。在如图11A至11C所示的机构设置在T-UFB产生单元300上游的情况下，可以预先去除上述杂质并且更有效地产生具有更高纯度的含UFB液体。
特别地，在使用图11A所示的离子交换树脂的杂质去除单元设置在前处理单元中的情况下，布置阴离子交换树脂有助于有效地产生 T-UFB水。这是因为已经证实由T-UFB产生单元300产生的超细气泡带负电荷。因此，通过在前处理单元中去除带相同负电荷的杂质，能够产生高纯度的T-UFB水。作为这里使用的阴离子交换树脂，具有季铵基团的强碱性阴离子交换树脂和具有伯胺至叔胺基团的弱碱性阴离子交换树脂都是合适的。哪一种合适取决于要使用的液体的类型。通常，在使用自来水、纯水等作为液体的情况下，仅使用后一种弱碱性阴离子交换树脂就可以充分实现去除杂质的功能。
<<可用于含T-UFB液体的液体和气体>>
现在，描述可用于产生含T-UFB液体的液体W。在本实施例中可用的液体W是例如纯水、离子交换水、蒸馏水、生物活性水、磁活性水、乳液(lotion)、自来水、海水、河水、上下水、湖水、地下水、雨水等。也可以使用含有上述液体等的混合液体。也可以使用含有水和可溶性有机溶剂的混合溶剂。通过与水混合使用的可溶性有机溶剂没有特别限制；然而，以下可以是其具体示例。碳原子数为1至4的烷基醇基团，包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇。酰胺基团，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。酮基团或酮醇基团，包括丙酮和双丙酮醇。环醚基团，包括四氢呋喃和二恶烷。二醇基团，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基团，包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚和三乙二醇单丁醚。聚亚烷基二醇基团，包括聚乙二醇和聚丙二醇。三醇基团，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，也可以两种或多种一起使用。
可以引入溶解单元200的气体成分为例如氢气、氦气、氧气、氮气、甲烷、氟气、氖气、二氧化碳、臭氧、氩气、氯气、乙烷、丙烷、空气等。气体成分可以是包含一些上述气体的混合气体。此外，溶解单元200不必溶解气态物质，溶解单元200可以将包含期望成分的液体或固体溶解到液体W中。这种情况下的溶解可以是自发溶解，由压力施加引起的溶解，或由水合、电离和由于电离解导致的化学反应所引起的溶解。
<<使用臭氧气体的情况的具体示例>>
此处，作为具体示例，描述使用臭氧气体作为气体成分的情况。首先，产生臭氧气体的方法可以包括放电法、电解法和紫外线灯法。下面依次描述上述方法。
(1)放电法
放电法包括无声放电法和沿面放电法。在无声放电法中，在含氧气体在以平行平板或同轴圆柱体形式布置的一对电极之间流动的同时施加交流高电压。由此，在含氧气体中发生放电，并且产生臭氧气体。这对电极的一个或两个表面需要覆盖有电介质(例如玻璃)。伴随着电介质表面上正负交替变化的电荷，在气体(空气或氧气)中发生放电。
另一方面，在沿面放电法中，平板状电极的表面覆盖有诸如陶瓷的电介质，线状电极布置在电介质的表面上。然后，在平板状电极和线状电极之间施加交流高电压。由此，在电介质的表面上发生放电，并且产生臭氧气体。
(2)电解法
将其间布置有电解质膜的一对电极布置在水中，并且在两个电极之间施加直流电压。由此，发生水的电解，并且随着氧气产生侧的氧气产生臭氧气体。实际使用的臭氧产生器包括在阴极上具有铂催化剂层的多孔钛、在阳极上具有二氧化铅催化剂层的多孔钛、使用全氟磺酸阳离子交换膜作为电解质膜的臭氧产生器等。根据本装置，能够产生重量占比为20％或更高的高浓度臭氧。
(3)紫外线灯法
通过使用与地球臭氧层的产生原理相似的原理将紫外线暴露于空气等来产生臭氧气体。通常，汞灯被用作紫外线灯。
在使用臭氧气体作为气体成分的情况下，可以将采用上述方法(1) 至(3)的臭氧气体产生单元额外地添加至图1中的UFB产生装置1。
接下来，描述溶解所产生的臭氧气体的方法。除了图3A和3B所示的加压溶解法之外，适于将臭氧气体溶解到液体W中的方法可以包括“气泡溶解法”、“隔膜溶解法”和“填充层溶解法”。在下文中，对上述三种方法进行相互比较并依次描述。
(i)气泡溶解法
这是一种将臭氧气体作为气泡混入液体W中并使臭氧气体与液体W一起流动以溶解的方法。例如，存在从容纳液体W的容器的下部吹入臭氧气体的起泡法、在液体W流过的管道的一部分中设置狭窄部并将臭氧气体吹入该狭窄部的喷射法、通过泵搅拌液体W和臭氧气体的方法等。气泡溶解法是一种比较紧凑的溶解方法，用于水处理厂等。
(ii)隔膜溶解法
这是一种通过使液体W流过多孔聚四氟乙烯(注册商标)膜同时使臭氧气体流过外部以将臭氧气体吸收并溶解到液体W中的方法。
(iii)填充层溶解法
这是一种通过使液体W从填充层的顶部流动同时使臭氧气体从底部流动以使臭氧气体和液体逆流而将臭氧气体溶解到填充层内的液体W中的方法。
在采用上述方法(i)至(iii)的情况下，UFB产生装置1的溶解单元200可以从具有图3A和3B所示构造的单元变为具有采用方法(i) 至(iii)中任一种的构造的单元。
特别地，从强毒性来说，高纯度的臭氧气体必须用气瓶购买，并且除非准备了特殊环境，否则其使用受到限制。为此，通过气体引入来产生微米气泡或超细气泡的常规方法(例如，文丘里法、旋流法、加压溶解法等)难以产生臭氧微米气泡和臭氧超细气泡。
另一方面，作为产生臭氧溶解水的方法，从安全性和可操作性的角度来看，由上述放电法、电解法或紫外线灯法提供的从氧气产生臭氧并在臭氧产生的同时将臭氧溶解到水中的方法是有用的。
然而，在采用空化法等的情况下，尽管可以通过使用臭氧溶解水来产生臭氧超细气泡，但仍存在问题，例如设备尺寸增大以及难以增加臭氧超细气泡的浓度。
相比之下，本实施例的T-UFB产生方法优于诸如空化法等其他产生方法，因为装置能够相应地缩小尺寸，并且能够从臭氧溶解水中产生高浓度的臭氧超细气泡。
<<T-UFB产生方法的效果>>
接下来，通过与常规UFB产生方法进行比较来描述上述T-UFB 产生方法的特征和效果。例如，在以文丘里法为代表的常规气泡产生装置中，在流道的一部分中设置诸如减压喷嘴的机械减压结构。液体以预定压力流动通过减压结构，并且在减压结构的下游区域产生各种尺寸的气泡。
在这种情况下，在产生的气泡中，由于诸如毫米气泡和微米气泡之类的相对较大的气泡受浮力的影响，这些气泡上升至液体表面并消失。甚至不受浮力影响的UFB也可能随着毫米气泡和微米气泡消失，因为UFB的气-液界面能不是很大。此外，即使上述减压结构串联布置并且相同的液体重复流过减压结构，也无法长时间储存数量与重复次数相对应的UFB。换句话说，由传统的UFB产生方法产生的含UFB 液体很难长时间将所含UFB的浓度维持在预定值。
相比之下，在本实施例利用膜沸腾的T-UFB产生方法中，从常温到约300℃的快速温度变化和从常压到约数兆帕的快速压力变化局部发生在极为靠近加热元件的部分中。加热元件是矩形的，一边大约为数十μm到数百μm。该加热元件是传统UFB产生单元尺寸的大约1/10 到1/1000。此外，在膜沸腾气泡表面的极薄膜区域内的气体溶解液瞬间(在微秒以下的极短时间内)超过热溶解极限或压力溶解极限的情况下，发生相变并且气体溶解液析出为UFB。在这种情况下，几乎不会产生相对较大的气泡(例如毫米气泡和微米气泡)并且液体含有纯度极高的直径约为100nm的UFB。此外，由于以这种方式产生的 T-UFB具有足够大的气-液界面能，因此T-UFB在正常环境下不容易破裂并且能够被长期储存。
具体地，利用可在液体中局部形成气体界面的膜沸腾现象的本发明能够在靠近加热元件的液体部分中形成界面而不会影响整个液体区域，并且进行热和压力作用的区域可以是极其局部的。结果，可以稳定地产生期望的UFB。随着通过液体循环将更多用于产生UFB的条件应用于产生液体，可以额外地产生新的UFB而对已经产生的UFB 影响很小。结果，可以相对容易地生产所需尺寸和浓度的UFB液体。
此外，由于T-UFB产生方法具有上述滞后性，因此能够在保持高纯度的同时将浓度增大至所需浓度。换句话说，根据T-UFB产生方法，可以有效地产生具有高纯度和高浓度的可长期储存的含UFB液体。
本文描述了将臭氧气体溶解到液体W中的方法；然而，可以采用将一氧化氮气体而不是臭氧气体溶解到液体W中的方法。通过使用生物活性功能等，一氧化氮气体的使用也适合于医学和临床应用。
接下来，基于下述第一至第四实施例描述本发明的特征构造和操作。
[第一实施例]
图12是第一实施例中的含超细气泡液体产生装置(含UFB液体产生装置)1001的示意性构造图。含UFB液体产生装置1001包括气体溶解槽1101和UFB产生单元1107，气体溶解槽包括将预定气体溶解到液体中的溶解单元，UFB产生单元在由气体溶解槽1101产生的气体溶解液1104中产生UFB。本实施例中使用的UFB产生单元1107 不同于上述基本构造中描述的T-UFB产生单元300，并且具有包括图 13所示的多个(三个)喷嘴部1210、1220和1230的构造。下面参考图13详细描述UFB产生单元(超细气泡产生单元)1107的构造。
将液体引入气体溶解槽1101的液体引入流道1102和将气体引入气体溶解槽1101的气体引入流道1103联接至气体溶解槽1101。气体溶解槽1101通过将从气体引入流道1103引入的气体溶解到从液体引入流道1102引入的液体中来产生气体溶解液1104。
在气体溶解槽1101中产生的气体溶解液1104由泵1105经由气体溶解液流道1106A的内部转移至UFB产生单元1107。UFB产生单元 1107从包含在气体溶解液中的溶解气体产生UFB。在该过程中，由于包含在气体溶解液1104中的溶解气体的量大，所以产生的UFB的量也大。考虑到这一点，为了设定其中气体在液体中的溶解度增大的低温状态，用于气体溶解槽的温度控制单元2110(下文中也称为第一温度控制单元)布置在气体溶解槽1101中。第一温度控制单元2110包括布设在气体溶解槽1101的外周处的冷却剂流道2111、和使诸如防冻液的冷却剂在冷却剂流道2111中循环的冷却剂供应单元2112。气体溶解槽1101可以通过在冷却剂流道2111中循环冷却剂来冷却。随着气体溶解槽1101被冷却并因此使引入其中的液体冷却，溶解到液体中的气体量增大。
第一温度控制单元2110不限于具有上述使用冷却剂流道的构造，并且可应用其它构造，只要该构造是能够调节气体溶解槽1101中的液体温度的构造。另外，气体溶解槽的形状、结构等没有特别限制，只要气体溶解槽1101的构造能够将气体溶解到液体中。
在UFB产生单元1107中，设置用于UFB产生单元的温度控制单元2120(下文中也称为第二温度控制单元)以将液体的温度控制到等于或低于气体溶解槽1101中的温度。这是为了防止在UFB产生单元 1107的温度高于气体溶解槽1101的温度的情况下通过气体溶解槽 1101溶解的气体超过气体的饱和溶解度并变成气泡而析出。第二温度控制单元2120可以具有与第一温度控制单元2110相似的构造。即，第二温度控制单元2120可以包括布设在UFB产生单元1107的外周处的冷却剂流道2121和使冷却剂在冷却剂流道2121中循环的冷却剂供应单元2122。注意，第二温度控制单元2120也可以具有其他构造，只要该构造是能够控制UFB产生单元1107中的液体温度的构造。
在本实施例中，允许气体溶解槽1101和UFB产生单元1107彼此连通的气体溶解液流道1106A较短，且其几乎不影响气体溶解液1104 的温度升高。由于这一原因，在气体溶解液流道1106A中没有设置温度控制单元。在UFB产生单元1107中产生的含UFB液体通过出口流道1110注入容器1111中。由于出口流道1110和容器1111是在UFB 产生后液体所通过的路径，因此不需要在其中设置温度控制单元。
<引入气体溶解槽的液体和气体>
作为引入气体溶解槽1101的液体，例如，可使用纯水、离子交换水、蒸馏水、生理活性水、磁活性水、乳液、自来水、海水、河水、上下水、湖水、地下水、雨水等。包括上述液体等的混合液体也是可用的。也可以使用水和水溶性有机溶剂的混合溶剂。
尽管与水混合使用的水溶性有机溶剂没有特别限制，但以下可以是其具体示例。
-碳原子数为1至4的烷基醇，如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇。
-酰胺，例如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。
-酮或酮醇，例如丙酮和双丙酮醇。
-环醚，例如四氢呋喃和二恶烷。
-乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇。
-二醇，例如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。
-多元醇低级烷基醚，例如乙二醇单甲醚、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、三甘醇单乙醚和三甘醇单丁醚。
-聚亚烷基二醇，例如聚乙二醇和聚丙二醇。
-三醇，例如甘油、1，2，6-己三醇和三羟甲基丙烷。
上述水溶性有机溶剂可以单独使用或者两种或多种组合使用。
作为气体，例如可使用氢气、氦气、氧气、氮气、甲烷、氟气、氖气、二氧化碳、臭氧、氩气、氯气、乙烷、丙烷、空气、包含上述气体的混合气体等。
<UFB产生单元>
图13是本实施例中的UFB产生单元1107的示意性构造的竖向剖视图。UFB产生单元1107具有多个喷嘴部顺序连接在管状外周部1200 中的构造。也就是说，在外周部1200中，均具有大致圆筒形形状的第一喷嘴部1210、第二喷嘴部1220和第三喷嘴部1230从气体溶解液流道1106A朝出口流道1110(从上游朝下游)存放且同时被顺序连接。尽管没有具体示出，但是第二温度控制单元2120的冷却剂流道2121 布设在外周部1200中。
在第一喷嘴部1210中，从喷嘴流道1202的上游侧朝下游侧依次连续形成引入部1211、第一锥形部1212和第一喉状部1213。在第二喷嘴部1220中，设置有第一扩大部1221、第二锥形部1222和第二喉状部1223。在第三喷嘴部1230中，形成有第二扩大部1231、第三锥形部1232和第三喉状部1233。
引入部1211的内表面是以喷嘴流道1202的中心轴线J1为中心的大致圆筒形表面，引入部1211的流道面积在沿着中心轴线J1的方向上大致恒定。第一锥形部1212的上游端与引入部1211的下游端连通。第一锥形部1212上游端处的流道横截面与引入部1211下游端处的流道横截面一致。第一锥形部1212的内表面具有以中心轴线J1为中心的大致截锥形形状。第一锥形部1212的流道面积从喷嘴流道1202的上游朝下游(即，朝气体溶解液1104流动的方向)逐渐减小。在包括中心轴线J1的竖向截面中，由第一锥形部1212的内表面和中心轴线 J1形成的角度α1优选为大于等于10°且小于等于90°。
第一喉状部1213的上游端连接至第一锥形部1212的下游端。第一喉状部1213上游端处的流道横截面与第一锥形部1212下游端处的流道横截面一致。第一喉状部1213的内表面是以中心轴线J1为中心的大致圆筒形表面，并且第一喉状部1213的流道面积在中心轴线J1 方向上大致恒定。第一喉状部1213的流道面积在第一喷嘴部1210中是最小的。第一喉状部1213在中心轴线J1方向上的长度优选为第一喉状部1213的流道横截面的直径的1.1倍以上且10倍以下，更优选为其1.5倍以上且2倍以下。在下面的描述中，流道在中心轴线J1方向上的长度简称为“长度”，流道横截面的直径简称为“直径”。
第一喉状部1213下游端处的开口是第一喷射口1217，其将从第一锥形部1212流入第一喉状部1213的流体作为射流喷射至在下游侧与第一喷射口1217相邻的第二喷嘴部1220的第一扩大部1221。如果第一喷嘴部1210的流道面积的一部分稍微改变，则具有最小流道面积的部分影响第一喉状部1213的整体液体流动性。
第一扩大部1221连接至第一喉状部1213的第一喷射口1217，并且流道面积从第一喉状部1213开始立即扩大。在包括中心轴线J1的竖向截面中，由第一扩大部1221的第一表面1221a和中心轴线J1形成的角度β1优选为大于等于45°且小于等于90°。在本实施例中，由第一扩大部1221的第一表面1221a和中心轴线J1形成的角度β1为90°。第一扩大部1221上游端处的流道横截面大于第一喉状部1213的第一喷射口1217，并且流道横截面的周边(第一扩大部1221在上游端处的开口部)以从第一喷射口1217径向向外远离的方式围绕第一喷射口1217定位。
第二锥形部1222连接至第一扩大部1221的下游端。第二锥形部 1222上游端处的流道横截面与第一扩大部1221下游端的流道横截面一致。第二锥形部1222的内表面具有以中心轴线J1为中心的大致截锥形形状。第二锥形部1222的流道面积从上游朝下游逐渐减小。在包括中心轴线J1的截面中，由第二锥形部1222的内表面形成的角度α2 优选为大于等于10°且小于等于90°。
第二喉状部1223与第二锥形部1222的下游端连通。第二喉状部 1223上游端处的流道横截面与第二锥形部1222下游端处的流道横截面一致。第二喉状部1223的内表面是以中心轴线J1为中心的大致圆筒形表面，第二喉状部1223的流道面积大致恒定。第二喉状部1223 的流道面积在第二喷嘴部1220中是最小的。第二喉状部1223的长度优选为第二喉状部1223直径的1.1倍以上且10倍以下，更优选为其 1.5倍以上且2倍以下。
第二喉状部1223下游端处的开口是第二喷射口1227，其将从第二锥形部1222流向第二喉状部1223的流体作为射流喷射至在下游侧与第二喷射口1227相邻的第三喷嘴部1230的第二扩大部1231。如果第二喷嘴部1220的流道面积的一部分稍微改变，则具有最小流道面积的部分影响第二喉状部1223的整体液体流动性。
第二扩大部1231连接至第二喉状部1223的第二喷射口1227，并且流道面积从第二喉状部1223开始立即扩大。在包括中心轴线J1的竖向截面中，由第二扩大部1231的第一表面1231a和中心轴线J1形成的角度β2优选为大于等于45°且小于等于90°。在本实施例中，由第二扩大部1231的第一表面1231a和中心轴线J1形成的角度β2为 90°。第二扩大部1231上游端处的流道横截面大于第二喉状部1223的第二喷射口1227，并且流道横截面的外周边缘(第二扩大部1231的上游端处的开口部)以从第二喷射口1227径向向外远离的方式围绕第二喷射口1227定位。
第三锥形部1232的上游端连接至第二扩大部1231的下游端。第三锥形部1232上游端处的流道横截面与第二扩大部1231下游端处的流道横截面一致。第三锥形部1232的内表面具有以中心轴线J1为中心的大致截锥形形状。第三锥形部1232的流道面积从上游朝下游逐渐减小。在包括中心轴线J1的竖向截面中，由第三锥形部1232的内表面形成的角度α3优选为大于等于10°且小于等于90°。
第三喉状部1233的上游端连接至第三锥形部1232的下游端。第三喉状部1233上游端处的流道横截面与第三锥形部1232下游端处的流道横截面一致。第三喉状部1233的内表面是以中心轴线J1为中心的大致圆筒形表面，第三喉状部1233的流道面积大致恒定。第三喉状部1233的流道面积在第三喷嘴部1230中是最小的。第三喉状部1233 的长度优选为第三喉状部1233直径的1.1倍以上且10倍以下，更优选为其1.5倍以上且2倍以下。
第三喉状部1233下游端处的开口是第三喷射口1237，其将从第三锥形部1232流入第三喉状部1233的流体作为射流喷射至下游侧。如果第三喷嘴部1230的流道面积的一部分稍微改变，则具有最小流道面积的部分影响第三喉状部1233的整体液体流动性。优选地，第三喉状部1233的直径等于或大于第二喉状部1223的直径，并且第二喉状部1223的直径等于或大于第一喉状部1213的直径。
在本实施例中，第一锥形部1212、第二锥形部1222和第三锥形部1232具有相同的形状。第一扩大部1221和第二扩大部1231具有相同的形状。引入部1211、第一扩大部1221和第二扩大部1231的直径分别是第一喉状部1213的直径、第二喉状部1223的直径和第三喉状部1233的直径的大约4至5倍。第一喉状部1213、第二喉状部1223 和第三喉状部1233每个的直径理想地从上游朝下游增大，并且更理想地，直径增大的增长率理想地为7％或更小。在这种情况下，增长率指示由以下表达式表示的比率。
增长率＝(下游喉状部直径-上游喉状部直径)/下游喉状部直径× 100(％)
在上述表达式中，例如，如果上游喉状部是第一喉状部1213，则下游喉状部是第二喉状部1223，而如果上游喉状部是第二喉状部 1223，则下游喉状部是第三喉状部1233。
在具有上述构造的UFB产生单元1107中，从喷嘴入口1201流入喷嘴流道1202的气体溶解液1104在第一锥形部1212中逐渐加速的同时流入第一喉状部1213。第一喉状部1213中的气体溶解液1104的流速优选为每秒7至30m。在第一喉状部1213中，气体溶解液1104的静压降低。因此，溶解在气体溶解液1104中的气体(溶解气体)超过气体的饱和溶解度，并作为细气泡析出到液体中。包含细气泡的液体 (含细气泡液体)作为射流从第一喷射口1217朝第一扩大部1221喷射。
在喷射至第一扩大部1221的含细气泡液体中也继续细气泡的析出。细气泡由于来自第一喷射口1217的射流在第一扩大部1221中产生的剪切力等而变得更细。流过第一扩大部1221的含细气泡液体在第二锥形部1222中逐渐加速的同时流入第二喉状部1223，并且被作为射流从第二喷射口1227朝第二扩大部1231喷射。喷射至第二扩大部 1231的含细气泡液体中所包含的细气泡通过由射流在第二扩大部 1231中产生的剪切力等而变得更细。
流过第二扩大部1231的含细气泡液体在第三锥形部1232中逐渐加速的同时流入第三喉状部1233，并且被作为射流从第三喷射口1237 朝出口流道1110喷射。含细气泡液体中的细气泡由于射流在第三扩大部1234中产生的剪切力等而变得更细，从而产生了含有许多直径小于 1μm的UFB的含UFB液体。
<产生含UFB液体的示例(1)>
在上述UFB产生装置中，第一温度控制单元2110和第二温度控制单元2120需要将气体溶解槽1101和UFB产生单元1107控制在高于气体溶解液的凝固点的温度范围内，以避免气体溶解液凝固(冻结)。作为控制目标的温度范围优选是从气体溶解液的凝固点到高于凝固点 15℃以上的温度的范围，更优选地，温度范围是到高于气体溶解液的凝固点10℃以上的温度的范围。UFB产生单元1107的温度优选被控制为低于气体溶解槽1101的温度2℃以上，更优选地UFB产生单元 1107的温度被控制为低于气体溶解槽1101的温度5℃以上。
在本实施例中，在UFB产生装置中，气体溶解槽1101的温度由第一温度控制单元2110设定为10℃，UFB产生单元1107的温度由第二温度控制单元2120设定为5℃。在该温度条件下，产生UFB并测量UFB浓度。本实施例中的气体溶解槽1101的温度通过在气体溶解槽1101内的液体中设置传感器来测量。通过在气体溶解液流道1106A 的上游侧布置传感器来测量UFB产生单元1107的温度。
所用液体为纯水，氧气用作溶解在纯水中的气体。引入到气体溶解槽1101中的纯水量为10L。在气体溶解槽1101中，以约100mL/min 的流速引入氧气，在气体溶解槽1101中进行一小时的起泡以使氧气溶解到纯水中并制成气体溶解液，从而产生氧气溶解水。
起泡一小时后，通过溶解氧气分析仪测量氧气溶解水中的溶解氧气量。其结果为，氧气溶解水中的溶解氧气量为54mg/L。相比之下，在氧气溶解之前常温下纯水中包含的溶解氧气量的测量值为8mg/L。因此，发现在本实施例中，足够的氧气溶解在通过气体溶解槽1101 中的氧气溶解处理产生的氧气溶解水中。
接下来，作为气体溶解液将氧气溶解水以约1L/min的流速引入 UFB产生单元1107，在通过UFB产生单元1107的氧气溶解水中产生含UFB液体。如上所述，由于UFB产生单元1107被设定为比气体溶解槽1101的设定温度低5℃，所以溶解在气体溶解槽1101中的氧气在UFB产生单元1107中没有达到饱和状态，并且几乎所有的氧气都用于UFB产生。此后，由UFB产生单元1107产生的含UFB液体通过排出路径1110并储存在容器1111中。
通过使用SALD7500nano(由SHIMADZU CORPORATION制造)测量储存在容器1111中的所产生的含UFB液体的浓度。其结果为，在产生的含UFB液体中，确认了1μm或更小的UFB的浓度为约 100亿个/mL，UFB的平均粒径为110nm。
第二实施例
<含UFB液体产生装置>
图14是本发明第二实施例中的含UFB液体产生装置1002的示意性构造图。含UFB液体产生装置1002包括气体溶解槽1101、作为用于气体溶解槽的温度控制单元的第一温度控制单元2110、UFB产生单元1113和容器1111。另外，含UFB液体产生装置1002包括作为用于UFB产生单元的温度控制单元的第二温度控制单元2220、气体溶解液流道(第一流道)1106B、和用于气体溶解液流道的温度控制单元2230。气体溶解槽1101、作为用于气体溶解槽的温度控制单元的第一温度控制单元2110和容器1111与第一实施例中所示的类似。然而，第一实施例和本实施例在以下方面不同。
本实施例中的含UFB液体产生装置1002中的UFB产生单元1113 采用上述基本构造中描述的T-UFB产生方法。在UFB产生单元1113 中，设置了用于UFB产生单元的温度控制单元(第二温度控制单元) 2220。稍后描述UFB产生单元1113和第二温度控制单元2220。
在本实施例中，设置了用于气体溶解液流道的温度控制单元 2230，其控制将气体溶解槽1101中产生的气体溶解液转移至UFB产生单元1113的气体溶解液流道1106B的温度。以下，聚焦于与第一实施例不同的点而更详细地描述第二实施例的含UFB液体产生装置1002中的各单元的构造。
图15是示意性示出本实施例中的UFB产生单元1113的构造的剖视图。如图15所示，在UFB产生单元1113中，形成有从入口1401 到出口1406的UFB产生流道1404。入口1401连接在气体溶解液流道1106B的下游端处。出口1406位于UFB产生流道1404的下游端处并连接在与容器1111相连的出口流道1110的上游端处。包括加热元件(加热器)1402的元件基板1403布置在UFB产生流道1404的底部上。元件基板1403具有与在上述基本构造中参考图5A描述的元件基板12相似的构造；由于这个原因，省去了描述。
在具有上述构造的UFB产生单元1113中，气体溶解槽1101中产生的气体溶解液1104通过气体溶解液流道1106B从入口1401引到 UFB产生流道1404。引入UFB产生流道1404的气体溶解液1104在穿过元件基板1403的同时被加热元件1402加热，并且发生膜沸腾。因此，在气体溶解液1104中产生了UFB 1405，并且产生了含UFB液体。在UFB产生流道1404中产生的含UFB液体从出口1406转移到出口流道1110并且储存在容器1111中。
<温度控制单元>
<<用于UFB产生单元的温度控制单元(第二温度控制单元)>>
图16是剖视图，示意性地示出了形成用于UFB产生单元的温度控制单元2220(第二温度控制单元)的一部分的冷却剂流道2221，该温度控制单元2220在本实施例中执行UFB产生单元1113的温度控制。在图16中，冷却剂流道2221形成在底板1407中，元件基板1403 布置在该底板上。冷却剂流道2221的入口2221a和出口2221b通过联接流道2222联接到图14所示的冷却剂供应单元2223。从冷却剂供应单元2223流出的冷却剂从入口2221a经由联接流道2222流入冷却剂流道2221。冷却剂在穿过冷却剂流道2221的同时冷却底板1407。此后，冷却剂从出口2221b经由联接流道2222返回到冷却剂供应单元 2223并且被冷却剂供应单元2223冷却。然后，冷却剂通过联接流道 2222再次流入冷却剂流道2221。因此，本实施例中的第二温度控制单元2220使冷却剂在与温度被加热元件1402升高的元件基板1403(图 15)直接接触的底板1407中流动。因此，UFB产生单元1113中的 UFB产生流道1404的温度能够维持在预定温度，同时有效地抑制元件基板1403中的温度升高。
<<用于气体溶解液流道的温度控制单元(第三温度控制单元)>>
再次参考图14进行描述。在本实施例中，在此提供了用于气体溶解液流道的温度控制单元2230(下文中也称为第三温度控制单元)，其控制从气体溶解槽1101到UFB产生单元1113的气体溶解液流道1106B的温度。第三温度控制单元2230包括围绕气体溶解液流道1106B布置的冷却剂流道2231和使冷却剂在冷却剂流道2231中循环的冷却剂供应单元2232。气体溶解液流道1106B可以通过使从冷却剂供应单元2232转移的冷却剂流入围绕气体溶解液流道1106B布置的冷却剂流道2231而被冷却。因此，即使在气体溶解液流道1106B是比预定长度长并且有可能受环境温度影响的流道的情况下，从气体溶解槽1101转移的气体溶解液的温度升高也可以被第三温度控制单元 2230抑制。因此，可以抑制溶解气体从气体溶解液中析出，直到由气体溶解槽1101产生的气体溶解液到达UFB产生单元1113。
<产生含UFB液体的示例(2)>
本实施例具有上述构造的含UFB液体产生装置用于在下述条件下产生UFB并测量UFB浓度。通过在气体溶解槽1101内的液体中布置传感器来测量气体溶解槽1101的温度。通过在UFB产生流道1404 的入口1401的上游侧布置传感器来测量UFB产生单元1113的温度。
所用液体为纯水，氧气用作溶解在纯水中的气体。引入到气体溶解槽1101中的纯水量为10L，气体溶解槽1101的温度设定为10℃。氧气以大约100mL/min的流速引入气体溶解槽1101中，在气体溶解槽1101中进行1小时的起泡以将氧气溶解到纯水中。通过溶解氧气分析仪测量的结果是，产生的氧气溶解水中的溶解氧气量为54mg/L。
接下来，将氧气溶解水以大约1L/min的流速引入UFB产生单元 1113并产生含UFB液体。在该过程中，UFB产生单元1113中的加热元件1402的数量为100000个，加热元件1402的驱动频率为20kHz，施加到驱动的加热元件的脉冲信号的脉冲宽度为1.0μsec，脉冲电压为 24V，UFB产生单元1113的温度为5℃。产生的含UFB液体通过出口流道1110并被储存在容器1111中。
通过SALD7500nano(由SHIMADZU CORPORATION制造) 测量所产生的含UFB液体中的UFB浓度。其结果为，确认了含UFB 液体中含有的1μm或更小的UFB的浓度大约为14亿个/mL，并且平均粒径为110nm。
<产生含UFB液体的示例(3)>
在本实施例的含UFB液体产生装置中，在设定气体溶解槽1101 的温度为5℃并且UFB产生单元1113的温度为3℃的条件下产生 UFB。除温度之外的条件均与上述的<产生含UFB液体的示例(2)> 相同。
通过SALD7500nano(由SHIMADZU CORPORATION制造) 测量所产生的含UFB液体中的UFB浓度。其结果为，确认了含UFB 液体中含有的1μm或更小的UFB的浓度大约为16亿个/mL，并且平均粒径为110nm。
第三实施例
图17是本发明第三实施例中的含UFB液体产生装置1003的示意性构造图。本实施例中的含UFB液体产生装置1003具有的构造是上述第二实施例中所示的上述含UFB液体产生装置1002的构造添加了用于将UFB产生单元1113中产生的含UFB液体送回气体溶解槽1101 的循环流道(第二流道)1114。循环流道1114经由未示出的切换阀联接到出口流道1110，以便能够将在UFB产生单元1113中产生的含UFB 液体的转移目的选择性地切换到气体溶解槽1101或容器1111。
在循环流道1114中，设置了用于循环流道的温度控制单元2340。第四温度控制单元2340包括围绕循环流道1114布置的冷却剂流道 2341、和使冷却剂在冷却剂流道2341中循环的冷却剂供应单元2342。温度控制单元2340使得能够抑制在UFB产生单元1113中产生的含 UFB液体的循环流道1114中的温度升高。
<产生含UFB液体的示例(4)>
本实施例具有上述构造的含UFB液体产生装置1003用于通过连续操作该装置一直到气体溶解槽1101中的液体循环五次来产生含 UFB液体，此后含UFB液体通过出口流道1110储存到容器1111中。产生含UFB液体的温度条件与上述第二实施例中的<产生含UFB液体的示例(2)>相同。
通过SALD7500nano(由SHIMADZU CORPORATION制造) 测量所产生的含UFB液体中产生的UFB的浓度。其结果为，确认了含UFB液体中含有的1μm或更小的UFB的浓度约为40亿个/mL，并且平均粒径为110nm。
第四实施例
图18是本发明第四实施例中的含UFB液体产生装置1004的示意性构造图。本实施例中的含UFB液体产生装置1004包括构造与第二实施例类似的气体溶解槽1101和UFB产生单元1113、以及存放气体溶解槽1101和UFB产生单元1113的储存室1135。储存室1135包括未示出的温度控制单元(第四温度控制单元)，以便能够控制包括气体溶解槽1101和UFB产生单元1113的区域的温度。
因此，由于气体溶解槽1101和UFB产生单元1113存在于储存室 1135中的同一区域内，气体溶解槽1101和UFB产生单元1113的温度相同。在本实施例中，没有设置第二实施例中描述的第二温度控制单元2220和第三温度控制单元2230。
<产生含UFB液体的示例(5)>
具有上述构造的含UFB液体产生装置1004用于在将除温度条件以外的条件设定为与第二实施例相同的条件下产生含UFB液体。在产生UFB期间，气体溶解槽1101和UFB产生单元1113的温度通过储存室1135中的温度控制单元设定为5℃。
通过SALD7500nano(由SHIMADZU CORPORATION制造) 测量所产生的含UFB液体中的UFB浓度。其结果为，确认了含UFB 液体中含有的1μm或更小的UFB的浓度大约为12亿个/mL，并且平均粒径为110nm。
如上所述，在本实施例中也能够获得足够的UFB产生浓度和平均粒径。然而，在本实施例中产生的含UFB液体的UFB浓度低于在第二实施例的<产生含UFB液体的示例(2)>中产生的含UFB液体的 UFB浓度。可以认为这是因为以下原因。
在本实施例中，由于气体溶解槽1101和UFB产生单元1113被控制在相同的空间温度下，因此由于加热元件1402等的作用使UFB产生单元1113中出现轻微的温度升高。在这种情况下，超过饱和溶解度的溶解氧气在气体溶解液中气化，且气体溶解液中包含的溶解氧气减少。可以认为这导致本实施例中产生的含UFB液体的UFB浓度降低。
<对比例>
在此描述第二实施例的对比例。在对比例中，构造与第二实施例中所述相同的含UFB液体产生装置1002用于通过将气体溶解槽1101 和UFB产生单元1113的温度都设定为常温(25℃)来产生含UFB液体。除了温度之外的条件与第二实施例中的<产生含UFB液体的示例 (2)>的条件相同。
通过SALD7500nano(由SHIMADZU CORPORATION制造) 测量所产生的含UFB液体中产生的UFB的浓度。其结果为，确认了在产生的含UFB液体中的1μm或更小的UFB的浓度为大约10亿个 /mL，并且平均粒径为110nm。由该结果可知，通过如上述实施例那样进行温度控制可以有效地产生高浓度的含UFB液体。
其他实施例
在上述实施例中，作为UFB产生单元中的UFB产生方法，描述了使用喷嘴部的方法和T-UFB产生方法的示例；然而，其不限于此。本实施例在使用其他UFB产生方法的情况下也是有效的。
在上述实施例中，描述了在设置多个温度控制单元的情况下使用相应的温度控制单元进行温度控制的示例；然而，其不限于此。即使设置了多个温度控制单元，也可以通过至少执行由冷却UFB产生单元的温度控制单元进行的温度控制来将UFB产生单元的温度控制为等于或低于气体溶解槽的温度。只要UFB产生单元被充分冷却，通过执行气体溶解槽的温度控制就可以将UFB产生单元的温度控制为等于或低于气体溶解槽的温度。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以便涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (15)

1.一种含超细气泡液体产生装置，包括：
溶解单元，其产生预定的气体溶解到液体中的气体溶解液；
超细气泡产生单元，其在气体溶解液中产生超细气泡；和
温度控制单元，其控制溶解单元和超细气泡产生单元的温度中的至少一个，使得超细气泡产生单元的温度等于或低于溶解单元的温度。
2.根据权利要求1所述的含超细气泡液体产生装置，其中
温度控制单元包括控制溶解单元的温度的第一温度控制单元、和控制超细气泡产生单元的温度的第二温度控制单元，并且
第一温度控制单元和第二温度控制单元能够彼此独立控制温度。
3.根据权利要求1或2所述的含超细气泡液体产生装置，其中
温度控制单元包括第三温度控制单元，其控制将由溶解单元产生的气体溶解液转移到超细气泡产生单元的第一流道的温度。
4.根据权利要求1所述的含超细气泡液体产生装置，其中
形成使液体在溶解单元和超细气泡产生单元之间循环的第二流道，并且
温度控制单元控制第二流道的温度。
5.根据权利要求1所述的含超细气泡液体产生装置，还包括：
在同一区域中存放溶解单元和超细气泡产生单元的储存室，其中
温度控制单元包括控制所述区域的温度的第四温度控制单元。
6.根据权利要求1所述的含超细气泡液体产生装置，其中
温度控制单元控制溶解单元的温度和超细气泡产生单元的温度，使得两者温度在高于气体溶解液的凝固点的温度范围内。
7.根据权利要求6所述的含超细气泡液体产生装置，其中
温度范围是从气体溶解液的凝固点到高于凝固点10℃以上的温度的范围。
8.根据权利要求6所述的含超细气泡液体产生装置，其中
温度范围是从气体溶解液的凝固点到高于凝固点15℃以上的温度的范围。
9.根据权利要求1所述的含超细气泡液体产生装置，其中
温度控制单元控制超细气泡产生单元的温度以使其低于溶解单元的温度2℃以上。
10.根据权利要求1所述的含超细气泡液体产生装置，其中
温度控制单元控制超细气泡产生单元的温度以使其低于气体溶解单元的温度5℃以上。
11.根据权利要求1所述的含超细气泡液体产生装置，其中
超细气泡产生单元通过在气体溶解液中产生膜沸腾来产生超细气泡。
12.根据权利要求1所述的含超细气泡液体产生装置，其中
超细气泡产生单元通过从至少一个喷嘴部喷射气体溶解液来产生超细气泡。
13.根据权利要求12所述的含超细气泡液体产生装置，其中
超细气泡产生单元包括沿预定方向布置的多个喷嘴，位于预定方向上的上游侧的第一喷嘴部将气体溶解液喷射至在预定方向上的下游侧与第一喷嘴部相邻的第二喷嘴部。
14.一种含超细气泡液体产生方法，其特征在于：
包括产生预定的气体溶解到液体中的气体溶解液的溶解单元、和在气体溶解液中产生超细气泡的超细气泡产生单元；和
控制溶解单元和超细气泡产生单元的温度中的至少一个，使得超细气泡产生单元的温度等于或低于溶解单元的温度。
15.一种由含超细气泡液体产生装置产生的含超细气泡液体，含超细气泡液体产生装置包括产生预定的气体溶解到液体中的气体溶解液的溶解单元、和在气体溶解液中产生超细气泡的超细气泡产生单元，其特征在于，
通过控制溶解单元和超细气泡产生单元的温度中的至少一个以使得超细气泡产生单元的温度等于或低于溶解单元的温度来产生含超细气泡液体。
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