JP2021069997A5

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Publication number: JP2021069997A5
Application number: JP2019199386A
Authority: JP
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2022-11-07

Description

ＵＦＢ生成部１０５は、気体溶解液出力槽１０４から供給された気体溶解液内にＵＦＢを発生させてＵＦＢ含有液を作製し、作製したＵＦＢ含有液をＵＦＢ液出力槽１０７に供給する。ＵＦＢ液出力槽１０７は、ＵＦＢ生成部１０５から供給されたＵＦＢ含有液を受容し、循環ポンプ１０６またはＵＦＢ含液出力部１０９にＵＦＢ含有液を供給する役割を果す。

循環ポンプ１０６は、ＵＦＢ液出力槽１０７からＵＦＢ含有液を吸引し、液体入力槽１０２に供給する役割を果たす。循環ポンプ１０６が、液体入力槽１０２→気体溶解部１０３→気体溶解液出力槽１０４→ＵＦＢ生成部１０５→ＵＦＢ液出力槽１０７→循環ポンプ１０６→液体入力槽１０２、という循環経路において液体の循環を行う。このように液体を循環させることにより、所望の密度のＵＦＢが存在するＵＦＢ含有液を作製することができる。作製されたＵＦＢ含有液は開閉バルブＶ１０７を介してＵＦＢ含有液出力部１０９へと出力される。ＵＦＢ含液出力部１０９は、洗浄装置や医療機器などの種々のＵＦＢ利用機器に対してＵＦＢ含有液を供給する。

また、液体入力部１０１と液体入力槽１０２との間に開閉バルブＶ１０１が設けられ、ＵＦＢ液出力槽１０７とＵＦＢ液体出力部１０９との間に開閉バルブＶ１０７が設けられている。開閉バルブＶ１０１，Ｖ１０７は、いずれもＵＦＢ液体を作製する際には開状態（連通状態）にある。気体溶解部１０３、ＵＦＢ生成部１０５、循環ポンプ１０６のいずれかを交換する場合には、開閉バルブＶ１０１及び開閉バルブＶ１０７を閉状態（遮断状態）として交換処理を行う。交換処理が完了すると、開閉バルブＶ１０１及び開閉バルブＶ１０７を開状態としてＵＦＢ含有液の作製を再開する。

図１３は、図１２に示すＵＦＢ含有液作製装置１Ａの構成をより詳細に示すブロック図である。ＵＦＢ含有液作製装置１Ａには、前述のように、液体入力部１０１０と、ＵＦＢ液作製部１０２０と、バッファ槽１０３０と、ＵＦＢ液出力部１０４０とが設けられている。ＵＦＢ液作製部１０２０は、液体入力槽１２０２と、気体溶解部１２０３と、気体溶解液出力槽１２０４と、ＵＦＢ生成部１２０５と、ＵＦＢ液出力槽１２０７と、循環ポンプ１２０６とを含み構成されている。

また、上記の各構成要素の間には、６個の開閉バルブが設けられている。すなわち、液体入力槽１２０２と気体溶解部１２０３の間には開閉バルブＶｉｎ１が設けられ、気体溶解部１２０３と気体溶解液出力槽１２０４との間には開閉バルブＶｏｕｔ１が設けられている。また、気体溶解液出力槽１２０４とＵＦＢ生成部１２０５との間には開閉バルブＶｉｎ２が設けられ、ＵＦＢ生成部１２０５とＵＦＢ液出力槽１２０７との間には開閉バルブＶｏｕｔ２が設けられている。さらに、ＵＦＢ液出力槽１２０７と循環ポンプ１２０６との間には開閉バルブＶｉｎ３が設けられ、循環ポンプ１２０６と液体入力槽１２０２との間には開閉バルブＶｏｕｔ３が設けられている。これらのバルブは、各構成要素の交換時には閉状態とし、交換処理が終了した後には開状態として、交換した構成要素の再稼働を行う。

また、液体入力部１０１０と液体入力槽１２０２との間には開閉バルブＶ１０が設けられ、ＵＦＢ液出力槽１２０７とバッファ槽１０３０との間には開閉バルブＶ２０が設けられている。さらに、バッファ槽１０３０とＵＦＢ液出力部１０４０との間には開閉バルブ３０が設けられている。気体溶解部１２０３、ＵＦＢ生成部１２０５、及び循環ポンプ１２０６を着荷時等に設置する場合には、開閉バルブＶ１０，Ｖ２０を閉状態とし、液体の流通が遮断された状態とする。そして、着荷後の設置処理が完了した状態で、開閉バルブＶ１０及び開閉バルブＶ２０を開状態としてＵＦＢ液の作製を開始する。

なお、以上の各構成要素には、前述の基本構成に示した各部の構成を適用することができる。すなわち、液体入力槽１２０２には、基本構成に示した前処理ユニット１００の構成を適用することができる。気体溶解部１２０３及び気体溶解液出力槽１２０４には、基本構成に示した溶解ユニット２００の構成を適用することができる。ＵＦＢ生成部１２０５には、基本構成に示したＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００の構成を適用することができる。ＵＦＢ液出力槽１２０７には、基本構成に示した後処理ユニット４００の構成を適用することができる。さらに、ＵＦＢ液出力部１０４０には、基本構成に示した回収ユニット５００を適用することができる。

図１５に本実施形態によって実行される制御のタイミングチャートを示す。図１５における縦軸は、ＵＦＢ生成部１２０５、気体溶解部１２０３、循環ポンプ１２０６それぞれの動作率と、バッファ槽１０３０のＵＦＢ含有液の蓄積量と、を示している。また、図１５における横軸は、時間の経過を表している。横軸におけるＴ１～Ｔ９のそれぞれは、各部の駆動時間の基準となるタイミングを示しており、隣接する２つのタイミングの間の時間を１単位時間としている。

本実施形態において、定常状態での動作を行っている期間（Ｔ２～Ｔ３、Ｔ５～Ｔ６、Ｔ６～Ｔ７、Ｔ７～Ｔ８、Ｔ８～Ｔ９）における各部品の動作率を１００％とする。この動作率１００％で駆動している状態を、ＵＦＢ含有液の作製量と供給量とが同量である状態、すなわち、前述の（バッファ槽への出力速度≒ＵＦＢ液出力部への出力速度）の状態とする。この状態では、バッファ槽１０３０内のＵＦＢ含有液の蓄積量は変化しない。

制御部１０００は、各ユニットに設けられた開閉バルブ等からなるバルブ群３０００の制御を行う。さらに、制御部１０００は、ＵＦＢ含有液作製装置１Ａ内に設けられた各種ポンプからなるポンプ群４０００や不図示のモータなどの制御も行う。また、ＵＦＢ含有液作製装置１Ａには、種々の計測を行う計測部５０００が設けられている。この計測部５０００には、例えば作製されているＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度や流量の計測を行う計測器、及びバッファ槽１０３０におけるＵＦＢ含有液の蓄積量を計測する計測器などが含まれる。この計測部５０００から出力された計測値は制御部１０００に入力される。

次に、Ｓ４０４０６では、隔離されたＵＦＢ生成部１２０５が交換可能状態となった旨を表示部６００２（図１４参照）へ表示し、ユーザに通知する。この時点で、ＵＦＢ含有液の作製経路を覆っている不図示のカバーのロック機構を解除する。この後、作業者はカバーを開けて、ＵＦＢ含有液の作製経路から隔離された第１ＵＦＢ生成部１２０５の交換作業を行う（Ｓ４０４０７）。

図１９において、バッファ槽１０３０の最大貯蓄可能量は２００％としている。Ｔ０～Ｔ２の期間では、ＵＦＢ生成部１２０５、気体溶解部１２０３、循環ポンプ１２０６は、いずれも動作率２００％で動作し、バッファ１０３０にはＵＦＢ含有液が蓄積される。Ｔ０～Ｔ１，Ｔ１～Ｔ２の期間ではいずれも１００％ずつＵＦＢ含有液の蓄積量が増えていく。Ｔ１～Ｔ２のタイミングで蓄積率は最大の２００％となるので、Ｔ２～Ｔ３では、各構成要素の動作率は１００％となっている。

次に、Ｔ６～Ｔ７の期間では、再びＵＦＢ含有液をバッファ槽１０３０に蓄積させる動作を行う。この時、ＵＦＢ生成部１２０５、気体溶解部１２０３、循環ポンプ１２０６のいずれも動作率が２００％となり、バッファ槽１０３０の貯蓄量は１００％増加して２００％となる。

従って、
各構成要素の残り寿命の差＞部品交換時間＋ＵＦＢ液蓄積時間
であれば、図１９に示した方法で部品交換が可能である。
これに対し、
各構成要素の残り寿命の差＜部品交換時間＋ＵＦＢ液蓄積時間
であれば、先に寿命に達する構成要素を早目に交換することで交換処理とＵＦＢ含有液の供給とを並行して行うことが可能になる。

気体供給部２０から供給される気体は、前処理部３２で放電等の処理がなされ、供給管３１を通り、溶解部３３へと送り込まれる。また、溶解部３３には、第１の貯蔵室４０内の液体４１が配管１０１を通って供給される。この液体の供給はポンプ１０４によって行われる。溶解部３３では供給された液体４１に気体を溶解させる。溶解部３３の先には気液分離室３４が配設され、溶解部３３で溶解できなかった気体が排気部３５から排出される。気体溶解液は配管１０２を通って第１の貯蔵室４０に回収される。

なお、図２０では、ＵＦＢ生成ユニット６０の上流にポンプ１０４を配置した場合を示している。しかしポンプの配置はこれに限定されるものではなく、効率良くＵＦＢ含有液を作製できる位置であれば、他の位置に設けることも可能である。例えば、ＵＦＢ生成装置の下流に配置しても良い。さらに、ＵＦＢ生成部６０の上流と下流の両方に配置しても良い。

以上説明した装置構成において、気体や液体の種類は特に制限されるものではなく、自由に選択することが可能である。また、気体または溶解液と接する部分（配管３１、１０１、１０２、１０３、ポンプ１０４、２０３、フィルタ２２４、第１の貯蔵室４０、ＵＦＢ生成ユニット６０の接液部等）は、耐腐食性の強い材料で形成されていることが好ましい。例えば、液説部には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）などのフッ素系樹脂、ＳＵＳ３１６Ｌなどの金属やその他の無機材料が適用されていることが好ましい。これにより、腐食性の強い気体や液体であっても好適にＵＦＢを生成することが可能である。

また、第１，第２ＵＦＢ生成部６０におけるＵＦＢ含有液を流動させるポンプ１０４は、ＵＦＢ生成効率を損なわないよう、脈動や流量ばらつきの小さいポンプを適用することが好ましい。これにより、ＵＦＢ濃度のばらつきの小さいＵＦＢ含有液を効率的に作製することができる。

このようにして、予め一定量のＵＦＢ含有液を蓄積しておけば、弁４５を閉状態とした場合にも、一定期間は安定してＵＦＢ含有液を外部に送出し続けることができる。すなわち、表１に示すように弁４５と弁７２を制御することで、バッファ槽７０に蓄積したＵＦＢ含有液を用いて、装置の構成要素の交換中であっても安定的にＵＦＢ含有液の供給を継続することが可能になる。

Claims

液体入力部から供給された液体を用いてＵＦＢを含有したＵＦＢ含有液を作製し、当該作製したＵＦＢ含有液を出力する作製部と、
前記作製部から出力された液体を受容し、受容した液体を液体出力部へと出力するバッファ槽と、
前記作製部から前記バッファ槽へのＵＦＢ含有液の出力を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするＵＦＢ含有液作製装置。
前記制御手段は、前記作製部の動作を停止させる前の所定の期間において前記バッファ槽にＵＦＢ含有液が蓄積されるように前記作製部を制御することを特徴とする請求項１に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記制御手段は、前記作製部の動作を停止させる期間に応じて、前記所定の期間において前記作製部から出力されるＵＦＢ含有液の量を制御することを特徴とする請求項２に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記制御手段は、前記作製部から出力されるＵＦＢ含有液の出力速度を制御することを特徴とする請求項２または３に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記制御手段は、前記所定の期間において前記作製部から出力されるＵＦＢ含有液の出力速度が、前記バッファ槽から出力されるＵＦＢ含有液の出力速度を超えるように前記作製部を制御することを特徴とする請求項４に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記制御手段は、前記所定の期間において前記作製部から出力されるＵＦＢ含有液の出力速度が、前記所定の期間とは異なる期間において前記作製部から出力されるＵＦＢ含有液の出力速度を超えるように前記作製部を制御することを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記作製部の動作を停止させる期間は、当該作製部に設けられた構成要素の交換・修理を行う期間であり、
前記制御手段は、前記構成要素の交換・修理が完了した時点で前記作製部を動作させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記作製部は、複数の構成要素を含み、
前記制御手段は、前記複数の構成要素の交換・修理を順番に連続して行う期間に応じて、前記所定の期間において前記作製部から出力されるＵＦＢ含有液の出力速度を制御することを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記制御手段は、複数の前記構成要素それぞれの交換・修理を行うタイミングを所定の時間を介して設定し、前記各構成要素の交換・修理を行う前の所定の期間に、前記バッファ槽の蓄積量を増大させるように前記作製部から出力されるＵＦＢ含有液の出力速度を制御することを特徴とする請求項８に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記制御手段は、前記所定の時間間隔は、前記構成要素の寿命に基づいて定められることを特徴とする請求項９に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記作製部は、前記液体入力部から供給された液体にＵＦＢを発生させるＵＦＢ生成部を備え、
前記制御手段は、前記ＵＦＢ生成部の交換・修理を行う場合には、前記バッファ槽からの液体の出力を行いつつ、前記液体入力部から前記ＵＦＢ生成部への液体の供給及び前記ＵＦＢ生成部の動作を停止させ、前記ＵＦＢ生成部の交換・修理が行われた後は、液体入力部から前記ＵＦＢ生成部への液体の供給及び前記ＵＦＢ生成部の動作を再開させると共に、前記バッファ槽へのＵＦＢ含有液への出力を再開させることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記作製部は、前記液体入力部から供給された液体に気体を溶解させる気体溶解部と、前記ＵＦＢ生成部から出力された液体を循環させる循環ポンプと、をさらに備え、
前記制御手段は、前記ＵＦＢ生成部の交換・修理を行う場合には、前記バッファ槽からの液体の出力を行いつつ、前記液体入力部から前記ＵＦＢ生成部への液体の供給を停止すると共に、前記気体溶解部、前記ＵＦＢ生成部、及び前記循環ポンプの動作を停止し、前記ＵＦＢ生成部の交換・修理が行われた後は、前記液体入力部から前記ＵＦＢ生成部への液体の出力を行いつつ、前記気体溶解部、前記ＵＦＢ生成部、及び前記循環ポンプの動作を再開させると共に、前記バッファ槽へのＵＦＢ含有液への出力を再開させることを特徴とする請求項１１に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
前記ＵＦＢ生成部は、前記液体に膜沸騰を生じさせる発熱素子によって液体にＵＦＢを生成することを特徴とする請求項１１または１２に記載のＵＦＢ含有液作製装置。
液体入力部から供給された液体を用いてＵＦＢを含有したＵＦＢ含有液を作製部により作製し、当該作製したＵＦＢ含有液を前記作製部から出力する工程と、
前記作製部から出力されたＵＦＢ含有液を受容するバッファ槽から液体出力部へと出力する工程と、
前記作製部から前記バッファ槽へのＵＦＢ含有液の出力を制御する工程と、
を備えることを特徴とするＵＦＢ含有液作製方法。