JP2022161588A - ウルトラファインバブル含有液生成装置、ウルトラファインバブル含有液生成方法、及びウルトラファインバブル含有液 - Google Patents

ウルトラファインバブル含有液生成装置、ウルトラファインバブル含有液生成方法、及びウルトラファインバブル含有液 Download PDF

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Abstract

【課題】ウルトラファインバブルを効率的に生成する技術を提供とする。【解決手段】ウルトラファインバブル含有液生成装置（ＵＦＢ含有液生成装置）１００１は、気体溶解液を生成するための溶解手段１１０１と、気体溶解液にウルトラファインバブルを生成するためのウルトラファインバブル生成手段１１０７とを有する。さらに、ＵＦＢ含有液生成装置は、ウルトラファインバブル生成手段の温度が溶解手段の温度以下になるように、ウルトラファインバブル生成手段と前記ウルトラファインバブル生成手段の少なくとも一方の温度を制御する温度制御手段２１１０、２１２０を備える。【選択図】図１２

Description

本開示は、直径が１．０μｍ未満のウルトラファインバブルを含有する液体の生成装置、ウルトラファインバブル含有液生成方法、及びウルトラファインバブル含有液に関する。
近年、直径がマイクロメートルサイズのマイクロバブル、及び直径がナノメートルサイズのナノバブル等の微細なバブルの特性を応用する技術が開発されてきている。特に、直径が１．０μｍ未満のウルトラファインバブル（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｂｕｂｂｌｅ；以下、「ＵＦＢ」ともいう）については、その有用性が様々な分野において確認されている。
特許文献１には、加圧溶解法によって気体が加圧溶解された加圧液をノズルから噴出させることによって、微細なバブルを生成する装置が記載されている。
また、特許文献２には、気体溶解部（液体供給タンク）から供給した気体溶解液を、ウルトラファインバブルの生成部に設けられたヒータにより加熱して膜沸騰を生じさせることにより、気体溶解液にウルトラファインバブルを生成する技術が開示されている。
特開２０１４－１０４４４１号公報 特開２０１９－０４２７３２号公報
特許文献１及び特許文献２に開示の技術では、微細なバブルを生成させる前に液体に気体を溶解させている。しかし、いずれの特許文献にも、気体を溶解させる気体溶解部の温度と微細なバブルを生成するバブル生成部の温度との関係について開示されていない。一般に温度が低くなると液体への気体溶解量は増加する。このため、気体溶解部で飽和状態まで溶解させた気体溶解液をバブル生成部に供給した際、バブル生成部の温度が気体溶解部の温度よりも高い温度であった場合、気体溶解液に溶解している気体が再び気泡となって析出してしまう。その結果、気体溶解液における気体の溶解量が減少し、それに伴ってバブル生成部でのバブル生成量も減少するため、バブルの生成効率が低下する。
そこで、本開示は、ウルトラファインバブルを効率的に生成することを可能にする技術の提供を目的とする。
本開示は、液体に所定の気体を溶解させた気体溶解液を生成するための溶解手段と、前記気体溶解液にウルトラファインバブルを生成するためのウルトラファインバブル生成手段と、前記ウルトラファインバブル生成手段の温度が前記溶解手段の温度以下になるように、前記ウルトラファインバブル生成手段と前記ウルトラファインバブル生成手段の少なくとも一方の温度を制御する温度制御手段と、を備えることを特徴とするウルトラファインバブル含有液生成装置である。
本開示によれば、ウルトラファインバブルを効率的に生成することが可能になる。
ＵＦＢ生成装置の基本構成を示す図である。 前処理ユニットの概略構成図である。 溶解ユニットの概略構成図及び液体の溶解状態を説明するための図である。 Ｔ－ＵＦＢ生成ユニットの概略構成図である。 発熱素子の詳細を説明するための図である。 発熱素子における膜沸騰の様子を説明するための図である。 膜沸騰泡の膨張に伴ってＵＦＢが生成される様子を示す図である。 膜沸騰泡の収縮に伴ってＵＦＢが生成される様子を示す図である。 液体の再加熱によってＵＦＢが生成される様子を示す図である。 膜沸騰で生成される泡の消泡時の衝撃波によってＵＦＢが生成される様子を示す図である。 後処理ユニットの構成例を示す図である。 第１実施形態におけるＵＦＢ生成装置の概略構成図である。 第１実施形態におけるＵＦＢ生成部の概略構成を示す縦断面図である。 第２実施形態におけるＵＦＢ生成装置の概略構成図である。 第２実施形態におけるＵＦＢ生成部の構成を模式的に示す断面図である。 第２実施形態におけるＵＦＢ生成部の温度制御部の冷却液流路を模式的に示す断面図である。 第３実施形態におけるＵＦＢ生成装置の概略構成図である。 第４実施形態におけるＵＦＢ生成装置の概略構成図である。
［基本構成］
まず、膜沸騰現象を利用するＵＦＢ生成装置の基本構成について説明する。
図１は、本実施形態に適用可能なＵＦＢ生成装置の一例を示す図である。本実施形態のＵＦＢ生成装置１は、前処理ユニット１００、溶解ユニット２００、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００、後処理ユニット４００、及び回収ユニット５００を含む。前処理ユニット１００に供給された水道水などの液体Ｗは、上記の順番で各ユニット固有の処理が施され、Ｔ－ＵＦＢ含有液として回収ユニット５００で回収される。以下、各ユニットの機能及び構成について説明する。詳細は後述するが、本明細書では急激な発熱に伴う膜沸騰を利用して生成したＵＦＢをＴ－ＵＦＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ－Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｂｕｂｂｌｅ）と称す。
図２は、前処理ユニット１００の概略構成図である。本実施形態の前処理ユニット１００は、供給された液体Ｗに対し脱気処理を行う。前処理ユニット１００は、主に、脱気容器１０１、シャワーヘッド１０２、減圧ポンプ１０３、液体導入路１０４、液体循環路１０５、液体導出路１０６を有する。例えば水道水のような液体Ｗは、バルブ１０９を介して、液体導入路１０４から脱気容器１０１に供給される。この際、脱気容器１０１に設けられたシャワーヘッド１０２が、液体Ｗを霧状にして脱気容器１０１内に噴霧する。シャワーヘッド１０２は、液体Ｗの気化を促すためのものであるが、気化促進効果を生み出す機構としては、遠心分離器なども代替可能である。
ある程度の液体Ｗが脱気容器１０１に貯留された後、全てのバルブを閉じた状態で減圧ポンプ１０３を作動させると、既に気化している気体成分が排出されるとともに、液体Ｗに溶解している気体成分の気化と排出も促される。この際、脱気容器１０１の内圧は、圧力計１０８を確認しながら数百～数千Ｐａ（１．０Ｔｏｒｒ～１０．０Ｔｏｒｒ）程度に減圧されればよい。脱気ユニット１００によって脱気される気体としては、例えば窒素、酸素、アルゴン、二酸化炭素などが含まれる。
以上説明した脱気処理は、液体循環路１０５を利用することにより、同じ液体Ｗに対して繰り返し行うことができる。具体的には、液体導入路１０４のバルブ１０９と液体導出路１０６のバルブ１１０を閉塞し、液体循環路１０５のバルブ１０７を開放した状態で、シャワーヘッド１０２を作動させる。これにより、脱気容器１０１に貯留され、脱気処理が一度行われた液体Ｗは、再びシャワーヘッド１０２を介して脱気容器１０１に噴霧される。更に、減圧ポンプ１０３を作動させることにより、シャワーヘッド１０２による気化処理と減圧ポンプ１０３による脱気処理が、同じ液体Ｗに対し重ねて行われることになる。そして、液体循環路１０５を利用した上記繰り返し処理を行う度に、液体Ｗに含まれる気体成分を段階的に減少させていくことができる。所望の純度に脱気された液体Ｗが得られると、バルブ１１０を開放することにより、液体Ｗは液体導出路１０６を経て溶解ユニット２００に送液される。
なお、図２では、気体部を低圧にして溶解物を気化させる脱気ユニット１００を示したが、溶解した液体を脱気させる方法はこれに限らない。例えば、液体Ｗを煮沸して溶解物を気化させる加熱煮沸法を採用してもよいし、中空糸を用いて液体と気体の界面を増大させる膜脱気方法を採用してもよい。中空糸を用いた脱気モジュールとしては、ＳＥＰＡＲＥＬシリーズ（大日本インキ社製）が市販されている。これは、中空糸膜の原料にポリ４－メチルペンテン－１（ＰＭＰ）を用いて、主にピエゾヘッド向けに供給するインクなどから気泡を脱気する目的で使用されている。更に、真空脱気法、加熱煮沸法、及び膜脱気方法の２つ以上を併用してもよい。
以上のような脱気処理を前処理として行うことにより、後述する溶解処理では、所望の気体の液体Ｗに対する純度及び溶解度を高めることができる。さらに、後述するＴ－ＵＦＢ生成ユニットでは、液体Ｗに含まれる所望のＵＦＢの純度を高めることができる。すなわち、溶解ユニット２００及びＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００の前に前処理ユニット１００を設けることにより、純度の高いＵＦＢ含有液（ウルトラファインバブル含有液）を効率的に生成することが可能となる。
図３（ａ）及び（ｂ）は、溶解ユニット２００の概略構成図及び液体の溶解状態を説明するための図である。溶解ユニット２００は、前処理ユニット１００より供給された液体Ｗに対し所望の気体を溶解させるユニットである。本実施形態の溶解ユニット２００は、主に、溶解容器２０１、回転板２０２が取り付けられた回転シャフト２０３、液体導入路２０４、気体導入路２０５、液体導出路２０６、及び加圧ポンプ２０７を有する。
前処理ユニット１００より供給された液体Ｗは、液体導入路２０４より、溶解容器２０１に供給され貯留される。一方、気体Ｇは気体導入路２０５より溶解容器２０１に供給される。
所定量の液体Ｗと気体Ｇが溶解容器２０１に貯留されると、加圧ポンプ２０７を作動し溶解容器２０１の内圧を０．５Ｍｐａ程度まで上昇させる。加圧ポンプ２０７と溶解容器２０１の間には安全弁２０８が配されている。また、回転シャフト２０３を介して液中の回転板２０２を回転させることにより、溶解容器２０１に供給された気体Ｇを気泡化し、液体Ｗとの接触面積を大きくし、液体Ｗ中への溶解を促進する。そしてこのような作業を、気体Ｇの溶解度がほぼ最大飽和溶解度に達するまで継続する。この際、可能な限り多くの気体を溶解させるために、液体の温度を低下させる手段を配してもよい。また、難溶解性の気体の場合は、溶解容器２０１の内圧を０．５ＭＰａ以上に上げる事も可能である。その場合は、安全面から容器の材料などを最適にする必要がある。
気体Ｇの成分が所望の濃度で溶解された液体Ｗが得られると、液体Ｗは液体導出路２０６を経由して排出され、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００に供給される。この際、背圧弁２０９は、供給時の圧力が必要以上に高くならないように液体Ｗの流圧を調整する。
図３（ｂ）は、溶解容器２０１で混入された気体Ｇが溶解していく様子を模式的に示す図である。液体Ｗ中に混入された気体Ｇの成分を含む気泡２は、液体Ｗに接触している部分から溶解する。このため、気泡２は徐々に収縮し、気泡２の周囲には気体溶解液体３が存在する状態となる。気泡２には浮力が作用するため、気泡２は気体溶解液体３の中心から外れた位置に移動したり、気体溶解液体３から分離して残存気泡４となったりする。すなわち、液体導出路２０６を介してＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００に供給される液体Ｗには、気体溶解液体３が気泡２を囲った状態のものや、気体溶解液体３と気泡２が互いに分離した状態のものが混在している。
なお、図において気体溶解液体３とは、「液体Ｗ中において、混入された気体Ｇの溶解濃度が比較的高い領域」を意味している。実際に液体Ｗに溶解している気体成分においては、気泡２の周囲や、気泡２と分離した状態であっても領域の中心で濃度が最も高く、その位置から離れるほど気体成分の濃度は連続的に低くなる。すなわち、図３（ｂ）では説明のために気体溶解液体３の領域を破線で囲っているが、実際にはこのような明確な境界が存在するわけではない。また、本実施形態においては、完全に溶解しない気体が、気泡の状態で液体中に存在しても許容される。
図４は、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００の概略構成図である。Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００は、主に、チャンバー３０１、液体導入路３０２、液体導出路３０３を備え、液体導入路３０２からチャンバー３０１内を経て液体導出路３０３に向かう流れが、不図示の流動ポンプによって形成されている。流動ポンプとしては、ダイヤフラムポンプ、ギアポンプ、スクリューポンプなど各種ポンプを採用することができる。液体導入路３０２から導入される液体Ｗには、溶解ユニット２００によって混入された気体Ｇの気体溶解液体３が混在している。
チャンバー３０１の底面には発熱素子１０が設けられた素子基板１２が配されている。発熱素子１０に所定の電圧パルスが印加されることにより、発熱素子１０に接触する領域に膜沸騰により生じる泡１３（以下、膜沸騰泡１３ともいう）が発生する。そして、膜沸騰泡１３の膨張や収縮に伴って気体Ｇを含有するウルトラファインバブル（ＵＦＢ１１）が生成される。その結果、液体導出路３０３からは多数のＵＦＢ１１が含まれたＵＦＢ含有液Ｗが導出される。
図５（ａ）及び（ｂ）は、発熱素子１０の詳細構造を示す図である。図５（ａ）は発熱素子１０の近傍、同図（ｂ）は発熱素子１０を含むより広い領域の素子基板１２の断面図をそれぞれ示している。
図５（ａ）に示すように、本実施形態の素子基板１２は、シリコン基板３０４の表面に、蓄熱層としての熱酸化膜３０５と、蓄熱層を兼ねる層間膜３０６と、が積層されている。層間膜３０６としては、ＳｉＯ２膜、または、ＳｉＮ膜を用いることができる。層間膜３０６の表面には抵抗層３０７が形成され、その抵抗層３０７の表面に、配線３０８が部分的に形成されている。配線３０８としては、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ－Ｓｉ（シリコン）、またはＡｌ－Ｃｕ（銅）などのＡｌ合金配線を用いることができる。これらの配線３０８、抵抗層３０７、及び、層間膜３０６の表面には、ＳｉＯ2膜、またはＳｉ3Ｎ4膜から成る保護層３０９が形成されている。
保護層３０９の表面において、結果的に発熱素子１０となる熱作用部３１１に対応する部分、及び、その周囲には、抵抗層３０７の発熱に伴う化学的、及び物理的な衝撃から保護層３０９を保護するための耐キャビテーション膜３１０が形成されている。抵抗層３０７の表面において、配線３０８が形成されていない領域は、抵抗層３０７が発熱する熱作用部３１１である。配線３０８が形成されていない抵抗層３０７の発熱部分は、発熱素子（ヒータ）１０として機能する。このように素子基板１２における層は、半導体の製造技術によってシリコン基板３０４の表面に順次に形成され、これにより、シリコン基板３０４に熱作用部３１１が備えられる。
なお、図に示す構成は一例であり、その他の各種構成が適用可能である。例えば、抵抗層３０７と配線３０８との積層順が逆の構成、及び抵抗層３０７の下面に電極を接続させる構成（所謂プラグ電極構成）が適用可能である。つまり、後述するように、熱作用部３１１により液体を加熱して、液体中に膜沸騰を生じさせることができる構成であればよい。
図５（ｂ）は、素子基板１２において、配線３０８に接続される回路を含む領域の断面図の一例である。Ｐ型導電体であるシリコン基板３０４の表層には、Ｎ型ウェル領域３２２、及び、Ｐ型ウェル領域３２３が部分的に備えられている。一般的なＭＯＳプロセスによるイオンインプランテーションなどの不純物の導入、及び拡散によって、Ｎ型ウェル領域３２２にＰ－ＭＯＳ３２０が形成され、Ｐ型ウェル領域３２３にＮ－ＭＯＳ３２１が形成される。
Ｐ－ＭＯＳ３２０は、Ｎ型ウェル領域３２２の表層に部分的にＮ型あるいはＰ型の不純物を導入してなるソース領域３２５及びドレイン領域３２６と、ゲート配線３３５などから構成されている。ゲート配線３３５は、ソース領域３２５及びドレイン領域３２６を除くＮ型ウェル領域３２２の部分の表面に、厚さ数百Åのゲート絶縁膜３２８を介して堆積されている。
Ｎ－ＭＯＳ３２１は、Ｐ型ウェル領域３２３の表層に部分的にＮ型あるいはＰ型の不純物を導入してなるソース領域３２５及びドレイン領域３２６と、ゲート配線３３５などから構成されている。ゲート配線３３５は、ソース領域３２５及びドレイン領域３２６を除くＰ型ウェル領域３２３の部分の表面に、厚さ数百Åのゲート絶縁膜３２８を介して堆積されている。ゲート配線３３５は、ＣＶＤ法により堆積された厚さ３０００Å～５０００Åのポリシリコンからなる。これらのＰ－ＭＯＳ３２０及びＮ－ＭＯＳ３２１によって、Ｃ－ＭＯＳロジックが構成される。
Ｐ型ウェル領域３２３において、Ｎ－ＭＯＳ３２１と異なる部分には、電気熱変換素子（発熱素子）の駆動用のＮ－ＭＯＳトランジスタ３３０が形成されている。Ｎ－ＭＯＳトランジスタ３３０は、不純物の導入及び拡散などの工程によりＰ型ウェル領域３２３の表層に部分的に形成されたソース領域３３２及びドレイン領域３３１と、ゲート配線３３３などから構成されている。ゲート配線３３３は、Ｐ型ウェル領域３２３におけるソース領域３３２及びドレイン領域３３１を除く部分の表面に、ゲート絶縁膜３２８を介して堆積されている。
本例においては、電気熱変換素子の駆動用トランジスタとして、Ｎ－ＭＯＳトランジスタ３３０を用いた。しかし、その駆動用トランジスタは、複数の電気熱変換素子を個別に駆動する能力を持ち、かつ、上述したような微細な構造を得ることができるトランジスタであればよく、Ｎ－ＭＯＳトランジスタ３３０には限定されない。また本例においては、電気熱変換素子と、その駆動用トランジスタと、が同一基板上に形成されているが、これらは、別々の基板に形成してもよい。
Ｐ－ＭＯＳ３２０とＮ－ＭＯＳ３２１との間、及びＮ－ＭＯＳ３２１とＮ－ＭＯＳトランジスタ３３０との間等の各素子間には、５０００Å～１００００Åの厚さのフィールド酸化により酸化膜分離領域３２４が形成されている。この酸化膜分離領域３２４によって各素子が分離されている。酸化膜分離領域３２４において、熱作用部３１１に対応する部分は、シリコン基板３０４上の一層目の蓄熱層３３４として機能する。
Ｐ－ＭＯＳ３２０、Ｎ－ＭＯＳ３２１、及びＮ－ＭＯＳトランジスタ３３０の各素子の表面には、ＣＶＤ法により、厚さ約７０００ÅのＰＳＧ膜、またはＢＰＳＧ膜などから成る層間絶縁膜３３６が形成されている。層間絶縁膜３３６を熱処理により平坦にした後に、層間絶縁膜３３６及びゲート絶縁膜３２８を貫通するコンタクトホールを介して、第１の配線層となるＡｌ電極３３７が形成される。層間絶縁膜３３６及びＡｌ電極３３７の表面には、プラズマＣＶＤ法により、厚さ１００００Å～１５０００ÅのＳｉＯ２膜から成る層間絶縁膜３３８が形成される。層間絶縁膜３３８の表面において、熱作用部３１１及びＮ－ＭＯＳトランジスタ３３０に対応する部分には、コスパッタ法により、厚さ約５００ÅのＴａＳｉＮ膜から成る抵抗層３０７が形成される。抵抗層３０７は、層間絶縁膜３３８に形成されたスルーホールを介して、ドレイン領域３３１の近傍のＡｌ電極３３７と電気的に接続される。抵抗層３０７の表面には、各電気熱変換素子への配線となる第２の配線層としてのＡｌの配線３０８が形成される。配線３０８、抵抗層３０７、及び層間絶縁膜３３８の表面の保護層３０９は、プラズマＣＶＤ法により形成された厚さ３０００ÅのＳｉＮ膜から成る。保護層３０９の表面に堆積された耐キャビテーション膜３１０は、Ｔａ、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｇｅ，Ｒｕ，Ｚｒ，Ｉｒ等から選択される少なくとも１つ以上の金属であり、厚さ約２０００Åの薄膜から成る。抵抗層３０７としては、上述したＴａＳｉＮ以外のＴａＮ0.8、ＣｒＳｉＮ、ＴａＡｌ、ＷＳｉＮ等、液体中に膜沸騰を生じさせることができるものであれば各種材料が適用可能である。
図６（ａ）及び（ｂ）は、発熱素子１０に所定の電圧パルスを印加した場合の膜沸騰の様子を示す図である。ここでは、大気圧のもとでの膜沸騰を生じさせた場合を示している。図６（ａ）において、横軸は時間を示す。また、下段のグラフの縦軸は発熱素子１０に印加される電圧を示し、上段のグラフの縦軸は膜沸騰により発生した膜沸騰泡１３の体積と内圧を示す。一方、図６（ｂ）は、膜沸騰泡１３の様子を、図６（ａ）に示すタイミング１～３に対応づけて示している。以下、時間に沿って各状態を説明する。
発熱素子１０に電圧が印加される前、チャンバー３０１内はほぼ大気圧が保たれている。発熱素子１０に電圧が印加されると、発熱素子１０に接する液体に膜沸騰が生じ、発生した気泡（以下、膜沸騰泡１３と称す）は内側から作用する高い圧力によって膨張する（タイミング１）。このときの発泡圧力は約８～１０ＭＰａとみなされ、これは水の飽和蒸気圧に近い値である。
電圧の印加時間（パルス幅）は０．５ｕｓｅｃ～１０．０ｕｓｅｃ程度であるが、電圧が印加されなくなった後も、膜沸騰泡１３はタイミング１で得られた圧力の慣性によって膨張する。但し、膜沸騰泡１３の内部では膨張に伴って発生した負圧力が徐々に大きくなり、膜沸騰泡１３を収縮する方向に作用する。やがて慣性力と負圧力が釣り合ったタイミング２で膜沸騰泡１３の体積は最大となり、その後は負圧力によって急速に収縮する。
膜沸騰泡１３が消滅する際、膜沸騰泡１３は発熱素子１０の全面ではなく、１箇所以上の極めて小さな領域で消滅する。このため、発熱素子１０においては、膜沸騰泡１３が消滅する極めて小さな領域に、タイミング１で示す発泡時よりも更に大きな力が発生する（タイミング３）。
以上説明したような膜沸騰泡１３の発生、膨張、収縮及び消滅は、発熱素子１０に電圧パルスが印加されるたびに繰り返され、そのたびに新たなＵＦＢ１１が生成される。
次に、膜沸騰泡１３の発生、膨張、収縮及び消滅の各過程において、ＵＦＢ１１が生成される様子を更に詳しく説明する。
図７（ａ）～（ｄ）は、膜沸騰泡１３の発生及び膨張に伴ってＵＦＢ１１が生成される様子を示す図である。図７（ａ）は、発熱素子１０に電圧パルスが印加される前の状態を示している。チャンバー３０１の内部には、気体溶解液体３が混在した液体Ｗが流れている。
図７（ｂ）は、発熱素子１０に電圧が印加され、液体Ｗに接している発熱素子１０のほぼ全域で膜沸騰泡１３が一様に発生した様子を示している。電圧が印加されたとき、発熱素子１０の表面温度は１０℃／μｓｅｃ以上の速度で急激に上昇し、ほぼ３００℃に達した時点で膜沸騰が起こり、膜沸騰泡１３が生成される。
発熱素子１０の表面温度は、その後もパルスの印加中に６００～８００℃程度まで上昇し、膜沸騰泡１３の周辺の液体も急激に加熱される。図では、膜沸騰泡１３の周辺に位置し、急激に加熱される液体の領域を未発泡高温領域１４として示している。未発泡高温領域１４に含まれる気体溶解液体３は熱的溶解限界を超えて析出しＵＦＢとなる。析出した気泡の直径は１０ｎｍ～１００ｎｍ程度であり、高い気液界面エネルギーを有している。そのため、短時間で消滅することもなく液体Ｗ内で独立を保ながら浮遊する。本実施形態では、このように膜沸騰泡１３の膨張時に熱的作用によって生成される気泡を第１のＵＦＢ１１Ａと称す。
図７（ｃ）は、膜沸騰泡１３が膨張する過程を示している。発熱素子１０への電圧パルスの印加が終了しても、膜沸騰泡１３は発生したときに得た力の慣性によって膨張を続け、未発泡高温領域１４も慣性によって移動及び拡散する。すなわち、膜沸騰泡１３が膨張する過程において、未発泡高温領域１４に含まれた気体溶解液体３が新たに気泡となって析出し、第１のＵＦＢ１１Ａとなる。
図７（ｄ）は、膜沸騰泡１３が最大体積となった状態を示している。膜沸騰泡１３は慣性によって膨張するが、膨張に伴って膜沸騰泡１３の内部の負圧は徐々に高まり、膜沸騰泡１３を収縮しようとする負圧力として作用する。そして、この負圧力が慣性力と釣り合った時点で、膜沸騰泡１３の体積は最大となり、以後収縮に転じる。
図８（ａ）～（ｃ）は、膜沸騰泡１３の収縮に伴ってＵＦＢ１１が生成される様子を示す図である。図８（ａ）は、膜沸騰泡１３が収縮を開始した状態を示している。膜沸騰泡１３が収縮を開始しても、周囲の液体Ｗには膨張する方向の慣性力が残っている。よって、膜沸騰泡１３の極周囲には、発熱素子１０から離れる方向に作用する慣性力と、膜沸騰泡１３の収縮に伴って発熱素子１０に向かう力とが作用し、減圧された領域となる。図では、そのような領域を未発泡負圧領域１５として示している。
未発泡負圧領域１５に含まれる気体溶解液体３は、圧力的溶解限界を超え、気泡として析出する。析出した気泡の直径は１００ｎｍ程度であり、その後短時間で消滅することもなく液体Ｗ内で独立を保ながら浮遊する。本実施形態では、このように膜沸騰泡１３が収縮する際の圧力的作用によって析出する気泡を、第２のＵＦＢ１１Ｂと称す。
図８（ｂ）は、膜沸騰泡１３が収縮する過程を示している。膜沸騰泡１３が収縮する速度は負圧力によって加速し、未発泡負圧領域１５も膜沸騰泡１３の収縮に伴って移動する。すなわち、膜沸騰泡１３が収縮する過程において、未発泡負圧領域１５が通過する箇所の気体溶解液体３が次々に析出し、第２のＵＦＢ１１Ｂとなる。
図８（ｃ）は、膜沸騰泡１３が消滅する直前の様子を示している。膜沸騰泡１３の加速度的な収縮により、周囲の液体Ｗの移動速度も増大するが、チャンバー３０１内の流路抵抗によって圧力損失が生じる。その結果、未発泡負圧領域１５が占める領域は更に大きくなり、多数の第２のＵＦＢ１１Ｂが生成される。
図９（ａ）～（ｃ）は、膜沸騰泡１３の収縮時において、液体Ｗの再加熱によってＵＦＢが生成される様子を示す図である。図９（ａ）は、発熱素子１０の表面が収縮する膜沸騰泡１３に被覆されている状態を示している。
図９（ｂ）は、膜沸騰泡１３の収縮が進み、発熱素子１０の表面の一部が液体Ｗに接触した状態を示している。このとき発熱素子１０の表面には、液体Ｗが接しても膜沸騰には到らないほどの熱が残っている。図では、発熱素子１０の表面に接することにより加熱される液体の領域を未発泡再加熱領域１６として示している。膜沸騰には到らないものの、未発泡再加熱領域１６に含まれる気体溶解液体３は、熱的溶解限界を超えて析出する。本実施形態では、このように膜沸騰泡１３が収縮する際の液体Ｗの再加熱によって生成される気泡を第３のＵＦＢ１１Ｃと称す。
図９（ｃ）は、膜沸騰泡１３の収縮が更に進んだ状態を示している。膜沸騰泡１３が小さくなるほど、液体Ｗに接する発熱素子１０の領域が大きくなるため、第３のＵＦＢ１１Ｃは、膜沸騰泡１３が消滅するまで生成される。
図１０（ａ）及び（ｂ）は、膜沸騰で生成された膜沸騰泡１３の消泡時の衝撃（所謂、キャビテーションの一種）によって、ＵＦＢが生成される様子を示す図である。図１０（ａ）は、膜沸騰泡１３が消滅する直前の様子を示している。膜沸騰泡１３は内部の負圧力によって急激に収縮し、その周囲を未発泡負圧領域１５が覆う状態となっている。
図１０（ｂ）は、膜沸騰泡１３が点Ｐで消滅した直後の様子を示している。膜沸騰泡１３が消泡するとき、その衝撃により音響波が点Ｐを起点として同心円状に広がる。音響波とは、気体、液体、固体を問わず伝播する弾性波の総称であり、本実施形態においては、液体Ｗの粗密、すなわち液体Ｗの高圧面１７Ａと低圧面１７Ｂ、とが交互に伝播される。
この場合、未発泡負圧領域１５に含まれる気体溶解液体３は、膜沸騰泡１３の消泡時の衝撃波によって共振され、低圧面１７Ｂが通過するタイミングで圧力的溶解限界を超えて相転移する。すなわち、膜沸騰泡１３の消滅と同時に、未発泡負圧領域１５内には多数の気泡が析出する。本実施形態では、このような膜沸騰泡１３が消泡する時の衝撃波によって生成される気泡を第４のＵＦＢ１１Ｄと称す。
膜沸騰泡１３の消泡時の衝撃波よって生成される第４のＵＦＢ１１Ｄは、極めて狭い薄膜的領域に極めて短時間（１μＳ以下）で突発的に出現する。直径は第１～第３のＵＦＢよりも十分小さく、第１～第３のＵＦＢよりも気液界面エネルギーが高い。このため、第４のＵＦＢ１１Ｄは、第１～第３のＵＦＢ１１Ａ～１１Ｃとは異なる性質を有し異なる効果を生み出すものと考えられる。
また、第４のＵＦＢ１１Ｄは、衝撃波が伝播する同心球状の領域のいたる所で一様に発生するため、生成された時点からチャンバー３０１内に一様に存在することになる。第４のＵＦＢ１１Ｄが生成されるタイミングでは、第１～第３のＵＦＢが既に多数存在しているが、これら第１～第３のＵＦＢの存在が第４のＵＦＢ１１Ｄの生成に大きく影響することはない。また、第４のＵＦＢ１１Ｄの発生によって第１～第３のＵＦＢが消滅することもない。
以上説明したように発熱素子１０の発熱により膜沸騰泡１３が発生し消泡するまでの複数の段階においてＵＦＢ１１が発生する。上述した例では膜沸騰泡１３が消泡するまでの例を示したがＵＦＢを発生させるためにはこれに限られない。例えば、発生した膜沸騰泡１３が消泡する前に大気と連通することで、膜沸騰泡１３が消耗まで至らない場合においてもＵＦＢの生成が可能である。
次にＵＦＢの残存特性について説明する。液体の温度が高いほど気体成分の溶解特性は低くなり、温度が低いほど気体成分の溶解特性は高くなる。すなわち、液体の温度が高いほど、溶解している気体成分の相転移が促され、ＵＦＢが生成されやすくなる。液体の温度と気体の溶解度は反比例の関係にあり、液体の温度上昇により、飽和溶解度を超えた気体が気泡になって液体中に析出される。
このため、液体の温度が常温から急激に上昇すると溶解特性が一気に下がり、ＵＦＢが生成され始める。そして、温度が上がるほど熱的溶解特性は下がり、多くのＵＦＢが生成される状況となる。
反対に液体の温度が常温から下降すると、気体の溶解特性は上昇し、生成されたＵＦＢは液化しやすくなる。しかしながら、このような温度は、常温よりも十分に低い。更に、液体の温度が下がっても、一度発生したＵＦＢは高い内圧と高い気液界面エネルギーを有するため、この気液界面を破壊するほどの高い圧力が作用する可能性は極めて低い。すなわち、一度生成されたＵＦＢは、液体を常温常圧で保存する限り、簡単に消滅することはない。
本実施形態において、図７（ａ）～（ｃ）で説明した第１のＵＦＢ１１Ａ、及び図９（ａ）～（ｃ）で説明した第３のＵＦＢ１１Ｃは、このような気体の熱的溶解特性を利用して生成されたＵＦＢと言える。
一方、液体の圧力と溶解特性の関係においては、液体の圧力が高いほど気体の溶解特性は高くなり、圧力が低いほど溶解特性は低くなる。すなわち液体の圧力が低いほど、液体に溶解している気体溶解液体の気体への相転移が促され、ＵＦＢが生成されやすくなる。液体の圧力が常圧から下がると、溶解特性が一気に下がり、ＵＦＢが生成され始める。そして、圧力が下がるほど圧力的溶解特性は下がり、多くのＵＦＢが生成される状況となる。
反対に液体の圧力が常圧から上昇すると、気体の溶解特性は上昇し、生成されたＵＦＢは液化しやすくなる。しかしながら、このような圧力は、大気圧よりも十分に高く、更に、液体の圧力が上がっても、一度発生したＵＦＢは高い内圧と高い気液界面エネルギーを有するため、この気液界面を破壊するほどの高い圧力が作用する可能性は極めて低い。すなわち、一度生成されたＵＦＢは、液体を常温常圧で保存する限り、簡単に消滅することはない。
本実施形態において、図８（ａ）～（ｃ）で説明した第２のＵＦＢ１１Ｂ、及び図１０（ａ）～（ｃ）で説明した第４のＵＦＢ１１Ｄは、このような気体の圧力的溶解特性を利用して生成されたＵＦＢと言える。
以上では、生成される要因の異なる第１～第４のＵＦＢを個別に説明してきたが、上述した生成要因は、膜沸騰という事象に伴って同時多発的に起こるものである。このため、第１～第４のＵＦＢのうち少なくとも２種類以上のＵＦＢが同時に生成されることもあり、これら生成要因が互いに協働してＵＦＢを生成することもある。但し、いずれの生成要因も、膜沸騰現象によって招致されることは共通している。以下、本明細書では、このように急激な発熱に伴う膜沸騰を利用してＵＦＢを生成する方法を、Ｔ－ＵＦＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ－Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｂｕｂｂｌｅ）生成方法と称す。また、Ｔ－ＵＦＢ生成方法によって生成したＵＦＢをＴ－ＵＦＢ、Ｔ－ＵＦＢ生成方法によって生成されたＴ－ＵＦＢを含有する液体をＴ－ＵＦＢ含有液と称す。
Ｔ－ＵＦＢ生成方法によって生成される気泡はその殆どが１．０μｍ以下であり、ミリバブルやマイクロバブルは生成され難い。すなわち、Ｔ－ＵＦＢ生成方法によれば、ＵＦＢのみが効率的に生成されることになる。また、Ｔ－ＵＦＢ生成方法によって生成されたＴ－ＵＦＢは、従来法によって生成されたＵＦＢよりも高い気液界面エネルギーを有し、常温常圧で保存する限り簡単に消滅することはない。更に、新たな膜沸騰によって新たなＴ－ＵＦＢが生成されても、先行して生成されていたＴ－ＵＦＢがその衝撃によって消滅することもない。つまり、Ｔ－ＵＦＢ含有液に含まれるＴ－ＵＦＢの数や濃度は、Ｔ－ＵＦＢ含有液における膜沸騰の発生回数に対しヒステリシス特性を有すると言える。言い替えると、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００に配する発熱素子の数や発熱素子に対する電圧パルスの印加回数を制御することにより、Ｔ－ＵＦＢ含有液に含まれるＴ－ＵＦＢの濃度を調整することができる。
再び図１を参照する。Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００において、所望のＵＦＢ濃度を有するＴ－ＵＦＢ含有液Ｗが生成されると、当該ＵＦＢ含有液Ｗは、後処理ユニット４００に供給される。
図１１（ａ）～（ｃ）は、本実施形態の後処理ユニット４００の構成例を示す図である。本実施形態の後処理ユニット４００は、ＵＦＢ含有液Ｗに含まれる不純物を、無機イオン、有機物、不溶固形物、の順に段階に除去する。
図１１（ａ）は、無機イオンを除去するための第１の後処理機構４１０を示す。第１の後処理機構４１０は、交換容器４１１、陽イオン交換樹脂４１２、液体導入路４１３、集水管４１４及び液体導出路４１５を備えている。交換容器４１１には、陽イオン交換樹脂４１２が収容されている。Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００で生成されたＵＦＢ含有液Ｗは、液体導入路４１３を経由して交換容器４１１に注入され、陽イオン交換樹脂４１２に吸収され、ここで不純物としての陽イオンが除去される。このような不純物には、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００の素子基板１２より剥離した金属材料などが含まれ、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｔａ、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｉｒが挙げられる。
陽イオン交換樹脂４１２は、三次元的な網目構造を持った高分子母体に官能基（イオン交換基）を導入した合成樹脂であり、合成樹脂は０．４～０．７ｍｍ程度の球状粒子を呈している。高分子母体としては、スチレン－ジビニルベンゼンの共重合体が一般的であり、官能基としては例えばメタクリル酸系とアクリル酸系のものを用いることができる。但し、上記材料は一例である。所望の無機イオンを効果的に除去することができれば、上記材料は様々に変更可能である。陽イオン交換樹脂４１２に吸収され、無機イオンが除去されたＵＦＢ含有液Ｗは、集水管４１４によって集水され、液体導出路４１５を介して次の工程に送液される。
図１１（ｂ）は、有機物を除去するための第２の後処理機構４２０を示す。第２の後処理機構４２０は、収容容器４２１、ろ過フィルタ４２２、真空ポンプ４２３、バルブ４２４、液体導入路４２５、液体導出路４２６、及びエア吸引路４２７を備えている。収容容器４２１の内部は、ろ過フィルタ４２２によって上下２つの領域に分割されている。液体導入路４２５は、上下２つの領域のうち上方の領域に接続し、エア吸引路４２７及び液体導出路４２６は下方の領域に接続する。バルブ４２４を閉じた状態で真空ポンプ４２３を駆動すると、収容容器４２１内の空気がエア吸引路４２７を介して排出され、収容容器４２１の内部が負圧になり、液体導入路４２５よりＵＦＢ含有液Ｗが導入される。そして、ろ過フィルタ４２２によって不純物が除去された状態のＵＦＢ含有液Ｗが収容容器４２１に貯留される。
ろ過フィルタ４２２によって除去される不純物には、チューブや各ユニットで混合され得る有機材料が含まれ、例えばシリコンを含む有機化合物、シロキサン、エポキシなどが挙げられる。ろ過フィルタ４２２に使用可能なフィルタ膜としては、細菌系まで除去できるサブμｍメッシュのフィルタや、ウィルスまで除去できるｎｍメッシュのフィルタが挙げられる。
収容容器４２１にＵＦＢ含有液Ｗがある程度貯留された後、真空ポンプ４２３を停止してバルブ４２４を開放すると、収容容器４２１のＴ－ＵＦＢ含有液は液体導出路４２６を介して次の工程に送液される。なお、ここでは、有機物の不純物を除去する方法として真空ろ過法を採用したが、フィルタを用いたろ過方法としては、例えば重力ろ過法や加圧ろ過を採用することもできる。
図１１（ｃ）は、不溶の固形物を除去するための第３の後処理機構４３０を示す。第３の後処理機構４３０は、沈殿容器４３１、液体導入路４３２、バルブ４３３及び液体導出路４３４を備えている。
まず、バルブ４３３を閉じた状態で沈殿容器４３１に所定量のＵＦＢ含有液Ｗを液体導入路４３２より貯留し、しばらく放置する。この間、ＵＦＢ含有液Ｗに含まれている固形物は、重力によって沈殿容器４３１の底部に沈降する。また、ＵＦＢ含有液に含まれるバブルのうち、マイクロバブルのような比較的大きなサイズのバブルも浮力によって液面に浮上し、ＵＦＢ含有液から除去される。十分な時間が経過した後バルブ４３３を開放すると、固形物や大きなサイズのバブルが除去されたＵＦＢ含有液Ｗが液体導出路４３４を介して、回収ユニット５００に送液される。
再度図１を参照する。後処理ユニット４００で不純物が除去されたＴ－ＵＦＢ含有液Ｗは、そのまま回収ユニット５００に送液してもよいが、再び溶解ユニット２００に戻すこともできる。後者の場合、Ｔ－ＵＦＢの生成によって低下したＴ－ＵＦＢ含有液Ｗの気体溶解濃度を、溶解ユニット２００において再び飽和状態まで補填することができる。その上で新たなＴ－ＵＦＢをＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００で生成すれば、上述した特性のもと、Ｔ－ＵＦＢ含有液のＵＦＢ含有濃度を更に上昇させることができる。すなわち、溶解ユニット２００、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００、後処理ユニット４００を巡る循環回数の分だけ、ＵＦＢ含有濃度を高めることができ、所望のＵＦＢ含有濃度が得られた後に、当該ＵＦＢ含有液Ｗを回収ユニット５００に送液することができる。
ここで、生成されたＴ－ＵＦＢ含有液Ｗを再び溶解ユニット２００に戻すことの効果について、本開示者らが具体的に検証した検証内容に従って簡単に説明する。まず、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００においては、素子基板１２に１００００個の発熱素子１０を配した。液体Ｗとしては工業用純水を用い、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００のチャンバー３０１の中を、１．０リットル／時の流速で流動させた。この状態で、個々の発熱素子に対し、電圧２４Ｖ、パルス幅１．０μｓの電圧パルスを、１０ＫＨｚの駆動周波数で印加した。
生成されたＴ－ＵＦＢ含有液Ｗを溶解ユニット２００に戻さず回収ユニット５００で回収した場合、すなわち循環回数を１回とした場合、回収ユニット５００で回収されたＴ－ＵＦＢ含有液Ｗには、１．０ｍＬあたり３６億個のＵＦＢが確認された。一方、Ｔ－ＵＦＢ含有液Ｗを溶解ユニット２００に戻す操作を９回行った場合、すなわち循環回数を１０回とした場合、回収ユニット５００で回収されたＴ－ＵＦＢ含有液Ｗには、１．０ｍＬあたり３６０億個のＵＦＢが確認された。すなわち、ＵＦＢ含有濃度は、循環回数に比例して高くなることが確認された。なお、上記のようなＵＦＢの数密度については、株式会社島津製作所製の測定器（型番ＳＡＬＤ－７５００）を用い、所定体積のＵＦＢ含有液Ｗに含まれる直径１．０μｍ未満のＵＦＢ４１をカウントすることによって取得した。
回収ユニット５００は、後処理ユニット４００より送液されて来たＵＦＢ含有液Ｗを回収及び保存する。回収ユニット５００で回収されたＴ－ＵＦＢ含有液は、様々な不純物が除去された純度の高いＵＦＢ含有液となる。
回収ユニット５００においては、何段階かのフィルタリング処理を行い、ＵＦＢ含有液ＷをＴ－ＵＦＢのサイズごと分類してもよい。また、Ｔ－ＵＦＢ生成方法により得られるＴ－ＵＦＢ含有液Ｗは、常温よりも高温であることが予想されるため、回収ユニット５００には冷却手段を設けてもよい。なお、このような冷却手段は、後処理ユニット４００の一部に設けられていてもよい。
以上が、ＵＦＢ生成装置１の概略であるが、図示したような複数のユニットは無論変更可能であり、全てを用意する必要は無い。使用する液体Ｗや気体Ｇの種類、また生成するＴ－ＵＦＢ含有液の使用目的に応じて、上述したユニットの一部を省略してもよいし、上述したユニット以外に更に別のユニットを追加してもよい。
例えば、ＵＦＢに含有させる気体が大気である場合は、脱気ユニット１００や溶解ユニット２００を省略することができる。反対に、ＵＦＢに複数種類の気体を含ませたい場合は、溶解ユニット２００を更に追加してもよい。
また、図１に示した幾つかのユニットの機能は、１つのユニットに統合させることもできる。例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示した溶解容器２０１の中に発熱素子１０を配することにより、溶解ユニット２００と、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００とを統合することができる。具体的には、気体溶解容器（高圧チャンバー）内に、電極タイプのＴ－ＵＦＢモジュールを内蔵させて、当該モジュール内に配した複数のヒータを駆動し、膜沸騰を発生させる。このようにすれば、１つのユニットの中で気体を溶解させながらその気体を含有するＴ－ＵＦＢを生成することができる。なお、この場合、Ｔ－ＵＦＢモジュールを気体溶解容器の底辺に配置しておくことにより、ヒータで生成された熱がマランゴニ対流を起こし、循環・攪拌手段を設けなくても容器内の液体をある程度攪拌することができる。
また、図１１（ａ）～（ｃ）で示すような不純物を除去するための除去ユニットは、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００よりも上流に前処理ユニットの一部として設けてもよいし、上流と下流の両方に設けてもよい。ＵＦＢ生成装置に供給される液体が水道水や雨水、また汚染水などの場合は、液体中に有機系や無機系の不純物が含まれている事がある。そのような不純物を含んだ液体ＷをＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００に供給すると、発熱素子１０を変質させたり、塩析現象を招致したりするおそれが生じる。図１１（ａ）～（ｃ）で示すような機構をＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００よりも上流に設けておくことにより、上記のような不純物を事前に除去し、より純度の高いＵＦＢ含有液をより効率的に生成することが可能となる。
特に、図１１（ａ）で示したイオン交換樹脂による不純物除去ユニットを、前処理ユニットに設ける場合は、陰イオン交換樹脂を配置するとＴ－ＵＦＢ水の効率的な生成に寄与する。この理由は、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００が生成するウルトラファインバブルは、負電荷を持つことが確認されているためである。従って、前処理ユニットにおいて、同じ負電荷をもつ不純物を除去することで、純度の高いＴ－ＵＦＢ水を生成することができる。ここで使用する陰イオン交換樹脂としては、４級アンモニウム基を持つ強塩基性陰イオン交換樹脂と、１～３級アミン基を持つ弱塩基性陰イオン交換樹脂との双方が適している。これらのうちどちらが適切かは、使用する液体の種類に依存する。通常、水道水または純水などを液体として使用する場合は、後者の弱塩基性陰イオン交換樹脂のみで、不純物除去機能を十分に果たすことができる。
＜＜Ｔ－ＵＦＢ含有液に使用可能な液体及び気体＞＞
ここで、Ｔ－ＵＦＢ含有液を生成するために使用可能な液体Ｗについて説明する。本実施形態で使用可能な液体Ｗとしては、例えば、純水、イオン交換水、蒸留水、生理活性水、磁気活性水、化粧水、水道水、海水、川水、上下水、湖水、地下水、雨水などが挙げられる。また、これらの液体等を含む混合液体も使用可能である。また、水と水溶性有機溶剤との混合溶媒も使用できる。水と混合して使用される水溶性有機溶剤としては特に限定されないが、具体例として、以下のものを挙げることができる。
・メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ－プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ－ブチルアルコール、ｓｅｃ－ブチルアルコール、ｔｅｒｔ－ブチルアルコールなどの炭素数１乃至４のアルキルアルコール類。
・Ｎ－メチル－２－ピロリドン、２－ピロリドン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミドなどのアミド類。アセトン、ジアセトンアルコールなどのケトン又はケトアルコール類。
・テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類。
・エチレングリコール、１，２－プロピレングリコール、１，３－プロピレングリコール。１，２－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，２－ヘキサンジオール、１，６－ヘキサンジオール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコールなどのグリコール類。
・エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルなどの多価アルコールの低級アルキルエーテル類。
・ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール類。
・グリセリン、１，２，６－ヘキサントリオール、トリメチロールプロパンなどのトリオール類。
これらの水溶性有機溶剤は、単独で用いてもよく、または２種以上を併用してもよい。
溶解ユニット２００で導入可能な気体成分としては、例えば、水素、ヘリウム、酸素、窒素、メタン、フッ素、ネオン、二酸化炭素、オゾン、アルゴン、塩素、エタン、プロパン、空気、などが挙げられる。また、上記のいくつかを含む混合気体であってもよい。さらに、溶解ユニット２００では必ずしも気体状態にある物質を溶解させなくてもよく、所望の成分で構成される液体や固を液体Ｗに融解させてもよい。この場合の溶解としては、自然溶解のほか、圧力付与による溶解であってもよいし、電離による水和、イオン化、化学反応を伴う溶解であってもよい。
＜＜オゾンガスを用いた場合の具体例＞＞
ここで、一つの具体例として、オゾンガスを気体成分として用いる場合について説明する。まず、オゾンガスの生成方法としては、放電法、電解法、紫外線ランプ法が挙げられる。以下、これらを順番に説明する。
（１）放電法
放電法には無声放電法と沿面放電法がある。無声放電法では、平行平板状もしくは同軸円筒状に配置された一対の電極の間に酸素含有気体を流しつつ、交流高電圧をかける。これにより、酸素含有気体中に放電が生じ、オゾンガスが発生する。この一対の電極の表面は一方、もしくは双方がガラスなどの誘電体で被覆されている必要がある。放電はこの誘電体表面における電荷が正負交互に変動するのに伴って気体（空気もしくは酸素）中で発生する。
一方、沿面放電法は、平面状の電極の表面をセラミックスなどの誘電体で覆い、その誘電体の表面に線状の電極を配置して、平板状電極と線状電極の間に交流高電圧をかける。これにより、誘電体の表面に放電が生じオゾンガスが発生する。
（２）電解法
水中に電解質膜を挟んだ一対の電極を配置し、両極間に直流電圧をかける。これにより水の電気分解が起こり、酸素発生側に酸素と同時にオゾンガスが発生する。実用されているオゾン発生器としては、陰極に白金触媒層を持つ多孔質チタン、陽極にニ酸化鉛触媒層を持つ多孔質チタン、電解質膜にペルフルオルスルフォン酸陽イオン交換膜を用いたものなどがある。本装置によれば、２０重量％以上の高濃度オゾンを発生させることができる。
（３）紫外線ランプ法
地球のオゾン層が作られるのと同様の原理を利用し、紫外線を空気などにあててオゾンガスを発生させる。紫外線ランプとしては通常水銀ランプが使用される。
なお、オゾンガスを気体成分として用いる場合、以上説明した（１）～（３）の方法を採用するオゾンガス発生ユニットは、図１のＵＦＢ生成装置１に更に追加してもよい。
次に、生成したオゾンガスの溶解方法について説明する。オゾンガスを液体Ｗ中に溶解させるのに適した方法としては、図３（ａ）及び（ｂ）で示した加圧溶解法以外に、「気泡溶解法」、「隔膜溶解法」、「充填層溶解法」が挙げられる。以下に、これら３つの方法を比較しながら順番に説明する。
（ｉ）気泡溶解法
液体Ｗ中にオゾンガスを泡として混在させ、液体Ｗとともに流動させながら溶解する方法である。例えば、液体Ｗが貯留している容器の下部からオゾンガスを吹き込むバブリング法、液体Ｗを流動させる配管の一部に狭隘部を設け、狭隘部にオゾンガスを吹きこむエジェクター法、ポンプで液体Ｗとオゾンガスを攪拌する方法等がある。比較的コンパクトな溶解法であり、浄水場などでも有用されている。
（ｉｉ）隔膜溶解法
多孔質のテフロン（登録商標）膜に液体Ｗを流し、その外側にオゾンガスを流して、液体Ｗ中にオゾンガスを吸収及び溶解させる方法である。
（ｉｉｉ）充填層溶解法
充填層の上部から液体Ｗを流し且つ下部からオゾンガスを流すことにより、オゾンガスと液体を向流させ、充填層内でオゾンガスを液体Ｗに溶解させる方法である。
なお、以上説明した（ｉ）～（ｉｉｉ）の方法を採用する場合、ＵＦＢ生成装置１の溶解ユニット２００は、図３（ａ）及び（ｂ）で示した構成のものから（ｉ）～（ｉｉｉ）のいずれかの方法を採用する構成のものに変更すればよい。
特に、純度の高いオゾンガスは、強い毒性などの観点から、特殊な環境を準備しない限り、ガスボンベでの購入が義務付けられ、使用が制限されている。そのため、気体導入による従来のマイクロバブルまたはウルトラファインバブルの生成方法（例えば、ベンチュリー方式、旋回流方式、加圧溶解方式など）では、オゾンマイクロバブル及びオゾンウルトラファインバブルの生成が困難である。
一方、オゾン溶解水を生成する方法としては、前述の放電法、電解法、または紫外線ランプ法によって供給される酸素からオゾンを生成し、当該生成と同時に水などに溶解する方法が、安全性及び容易性の点から有用である。
但し、キャビテーション方式などを採用する場合には、オゾン溶解水を用いて、オゾンウルトラファインバブルを生成することは可能であるが、装置の大型化を招き、オゾンウルトラファインバブルの濃度を高くできないなどの課題が残っている。
これに対し、本実施形態のＴ－ＵＦＢ生成方法は、装置を相対的に小型化でき、オゾン溶解水から高濃度なオゾンウルトラファインバブルを生成できる点で、キャビテーション方式などの他の生成方法よりも優れている。
＜＜Ｔ－ＵＦＢ生成方法の効果＞＞
次に、以上説明したＴ－ＵＦＢ生成方法の特徴と効果を、従来のＵＦＢ生成方法と比較して説明する。例えばベンチュリー方式に代表される従来の気泡生成装置においては、流路の一部に減圧ノズルのようなメカ的な減圧構造を設け、この減圧構造を通過するように所定の圧力で液体を流すことにより、減圧構造の下流の領域に様々なサイズの気泡を生成している。
この場合、生成された気泡のうち、ミリバブルやマイクロバブルのような比較的大きなサイズのバブルには浮力が作用するため、やがて液面に浮上して消滅してしまう。また、浮力が作用しないＵＦＢについても、然程大きな気液界面エネルギーを有していないので、ミリバブルやマイクロバブルとともに消滅してしまう。加えて、上記減圧構造を直列に配置し、同じ液体を繰り返し減圧構造に流したとしても、その繰り返し回数に応じた数のＵＦＢを、長期間保存することはできない。すなわち、従来のＵＦＢ生成方法によって生成されたＵＦＢ含有液では、ＵＦＢ含有濃度を所定の値で長期間維持することは困難であった。
これに対し、膜沸騰を利用する本実施形態のＴ－ＵＦＢ生成方法では、常温から３００℃程度への急激な温度変化や、常圧から数メガパスカル程度への急激な圧力変化を、発熱素子の極近傍に局所的に生じさせている。この発熱素子は、一辺が数十μｍ～数百μｍ程度の四辺形をしている。従来のＵＦＢ生成器の大きさに比べると、１／１０～１／１０００程度である。また、膜沸騰泡表面の極薄い膜領域に存在する気体溶解液体が、熱的溶解限界または圧力的溶解限界を瞬間的に（マイクロ秒以下の超短時間で）超えることにより、相転移が起こりＵＦＢとなって析出する。この場合、ミリバブルやマイクロバブルのような比較的大きなサイズのバブルは殆ど発生せず、液体には直径が１００ｎｍ程度のＵＦＢが極めて高い純度で含有される。更に、このように生成されたＴ－ＵＦＢは、十分に高い気液界面エネルギーを有しているため、通常の環境下において破壊されにくく、長期間の保存が可能である。
特に、液体に対し局所的に気体界面を形成できる膜沸騰現象を用いた本実施形態であれば、液体領域全体に影響を与えることなく、液体の一部に界面形成し、それに伴う熱的、圧力的に作用する領域を極めて局所的な範囲とすることができる。その結果、安定的に所望のＵＦＢを生成することができる。また、液体を循環して生成液体に対し更にＵＦＢの生成条件を付与することで、既存のＵＦＢへの影響を少なく新たなＵＦＢを追加生成することができる。その結果、比較的容易に、所望のサイズ、濃度のＵＦＢ液体を製造することができる。
更に、Ｔ－ＵＦＢ生成方法においては、上述したヒステリシス特性を有するため、高い純度のまま所望の濃度まで含有濃度を高めていくことができる。すなわち、Ｔ－ＵＦＢ生成方法よれば、高純度、高濃度で且つ長期間保存可能なＵＦＢ含有液を、効率的に生成することができる。
尚、ここではオゾンガスを液体Ｗに溶解させる方法を説明したが、オゾンガスの代わりに一酸化窒素を液体Ｗに溶解させる方法であってもよい。一酸化窒素を用いた場合、生理活性機能などを利用して、医学的臨床応用にも適している。
次に、本開示の特徴的構成及び作用を、以下に示す第１実施形態～第４実施形態に基づき説明する。
［第１実施形態］
図１２は、第１実施形態におけるウルトラファインバブル含有液生成装置（ＵＦＢ含有液生成装置）１００１の概略構成図である。ＵＦＢ含有液生成装置１００１は、液体に所定のガス（気体）を溶解させるための溶解手段を構成するガス溶解槽１１０１と、ガス溶解槽１１０１によって生成されたガス溶解液（気体溶解液）１１０４にＵＦＢを発生させるＵＦＢ生成部１１０７と、を有する。なお、本実施形態に用いるＵＦＢ生成部１１０７は、前述の基本構成で示したＴ-ＵＦＢ生成ユニット３００とは異なり、図１３に示す複数（ここでは３個）のノズル部１２１０、１２２０、１２３０を備えた構成を有する。なお、ＵＦＢ生成部（ウルトラファインバブル生成手段）１１０７の構成については後に、図１３を用いて詳細に説明する。
ガス溶解槽１１０１には、ガス溶解槽１１０１へ液体を導入するための液体導入流路１１０２と、ガス溶解槽１１０１へガスを導入するためのガス導入流路１１０３とが連結されている。ガス溶解槽１１０１は、液体導入流路１１０２から導入された液体に、ガス導入流路１１０３から導入されたガスを溶解させることによってガス溶解液１１０４を生成する。
ガス溶解槽１１０１で生成されたガス溶解液１１０４は、ポンプ１１０５によってガス溶解液流路１１０６Ａ内を通ってＵＦＢ生成部１１０７へ送られる。ＵＦＢ生成部１１０７は、ガス溶解液に含まれている溶存ガスからＵＦＢを生成する。この際、ガス溶解液１１０４に含まれている溶存ガスの量が多いほどＵＦＢの発生量も多くなる。そこで、液体へのガスの溶解度が高まる低温状態にするため、ガス溶解槽１１０１には、ガス溶解槽用温度制御部（以下、第１温度制御部（第１温度制御手段）ともいう）２１１０が設置されている。第１温度制御部２１１０は、ガス溶解槽１１０１の外周部に這い回した冷却液流路２１１１と、その冷却液流路２１１１において不凍液などの冷却液を循環させる冷却液供給部２１１２とを有する。冷却液流路において冷却液を循環させることによりガス溶解槽１１０１を冷却することができる。ガス溶解槽１１０１が冷却され、内部に導入された液体が冷却されることにより、液体へのガス溶解量は増加する。
なお、第１温度制御部２１１０は、上記のような冷却液流路を用いた構成に限らず、ガス溶解槽１１０１内の液体の温度調整ができる構成であれば他の構成であってもよい。また、ガス溶解槽１１０１は、液体内にガスを溶存させることが可能な構成であればよく、その形状、構造などは特に限定されない。
ＵＦＢ生成部１１０７には、ＵＦＢ生成部用温度制御部（以下、第２温度制御部（第２温度制御手段）ともいう）２１２０が設置されており、液体の温度をガス溶解槽１１０１における温度以下に制御している。これは、ＵＦＢ生成部１１０７の方がガス溶解槽１１０１よりも温度が高い場合、ガス溶解槽１１０１で溶解させたガスが、ガスの飽和溶解度を超えることにより気泡となって析出することを抑制するためである。第２温度制御部２１２０は、第１温度制御部１１０８と同様に構成することができる。すなわち、ＵＦＢ生成部１１０７の外周部に這い回した冷却液流路２１２１と、冷却液流路２１２１において冷却液を循環させる冷却液供給部２１２２とにより構成することができる。但し、第２温度制御部２１２０においても、ＵＦＢ生成部１１０７内の液体の温度を制御可能な構成であれば他の構成であってもよい。
なお、本実施形態においては、ガス溶解槽１１０１とＵＦＢ生成部１１０７とを連通させるガス溶解液流路１１０６Ａが短く、ガス溶解液１１０４の温度上昇に実質的に影響することは殆どない。このため、ガス溶解液流路１１０６Ａには温度制御部を設置していない。また、ＵＦＢ生成部１１０７で生成されたＵＦＢ含有液は、出口流路１１１０を通って容器１１１１へ注入される。出口流路１１１０及び容器１１１１はＵＦＢが生成された後に経由する経路であるため、温度制御手段を設けなくてもよい。
＜ガス溶解槽へ導入する液体及びガス＞
ガス溶解槽１１０１へ導入する液体としては、例えば、純水、イオン交換水、蒸留水、生理活性水、磁気活性水、化粧水、水道水、海水、川水、上下水、湖水、地下水、雨水などが使用可能である。また、これらの液体等を含む混合液体も使用可能である。また、水と水溶性有機溶剤との混合溶媒も使用可能である。
水と混合して使用される水溶性有機溶剤は特に限定されないが、具体例として、以下のものを挙げることができる。
・メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ－プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ－ブチルアルコール、ｓｅｃ－ブチルアルコール、ｔｅｒｔ－ブチルアルコールなどの炭素数１乃至４のアルキルアルコール類。
・Ｎ－メチル－２－ピロリドン、２－ピロリドン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミドなどのアミド類。
・アセトン、ジアセトンアルコールなどのケトン又はケトアルコール類。
・テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類。
・エチレングリコール、１，２－プロピレングリコール、１，３－プロピレングリコール。
・１，２－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，２－ヘキサンジオール、１，６－ヘキサンジオール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコールなどのグリコール類。
・エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルなどの多価アルコールの低級アルキルエーテル類。
・ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール類。
・グリセリン、１，２，６－ヘキサントリオール、トリメチロールプロパンなどのトリオール類。
また、上記の水溶性有機溶剤は、単独で用いてもよく、または２種以上を併用してもよい。
また、ガスとしては、例えば、水素、ヘリウム、酸素、窒素、メタン、フッ素、ネオン、二酸化炭素、オゾン、アルゴン、塩素、エタン、プロパン、空気、及びそれらを含む混合気体等が使用可能である。
＜ＵＦＢ生成部＞
図１３は、本実施形態におけるＵＦＢ生成部１１０７の概略構成を示す縦断面図である。ＵＦＢ生成部１１０７は、筒状の外周部１２００の中に、複数のノズル部を順次に接続した構成を有している。すなわち、外周部１２００の中には、それぞれ略円筒状の第１ノズル部１２１０、第２ノズル部１２２０、及び第３ノズル部１２３０が、ガス溶解液流路１１０６Ａから出口流路１１１０に向かって（上流から下流に向かって）順に接続された状態で収容されている。なお、ここでは特に図示しないが、外周部１２００には、第２温度制御部２１２０の冷却液流路２１２１が這い回されている。
第１ノズル部１２１０には、ノズル流路１２０２の上流側から下流側に向けて、導入部１２１１と、第１テーパ部１２１２と、第１喉部１２１３とが順に連続して形成されている。また、第２ノズル部１２２０には、第１拡大部１２２１と、第２テーパ部１２２２と、第２喉部１２２３とが設けられている。さらに、第３ノズル部１２３０には、第２拡大部１２３１と、第３テーパ部１２３２と、第３喉部１２３３とが形成されている。
導入部１２１１の内面は、ノズル流路１２０２の中心軸Ｊ１を中心とする略円筒面であり、導入部１２１１の流路面積は中心軸Ｊ１に沿った方向においてほぼ一定である。第１テーパ部１２１２の上流端は、導入部１２１１の下流端に連通している。第１テーパ部１２１２の上流端における流路断面は、導入部１２１１の下流端における流路断面と一致する。第１テーパ部１２１２の内面は、中心軸Ｊ１を中心とする略円錐台形状を有している。第１テーパ部１２１２の流路面積は、ノズル流路１２０２の上流から下流に向かって（すなわち、ガス溶解液１１０４の流れる方向に向かって）漸次減少する。中心軸Ｊ１を含む縦断面において、第１テーパ部１２１２の内面と中心軸Ｊ１との成す角度α１は、１０°以上９０°以下であることが好ましい。
第１喉部１２１３の上流端は、第１テーパ部１２１２の下流端に接続されている。第１喉部１２１３の上流端における流路断面は、第１テーパ部１２１２の下流端における流路断面と一致する。第１喉部１２１３の内面は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒面であり、第１喉部１２１３の流路面積は中心軸Ｊ１方向においてほぼ一定である。第１喉部１２１３の流路面積は、第１ノズル部１２１０において最も小さい。第１喉部１２１３の中心軸Ｊ１方向の長さは、好ましくは、第１喉部１２１３の流路断面の直径の１．１倍以上１０倍以下であり、より好ましくは、１．５倍以上２倍以下である。なお、以下の説明では、流路の中心軸Ｊ１方向の長さを単に「長さ」といい、流路断面の直径を単に「直径」という。
第１喉部１２１３の下流端の開口は、第１テーパ部１２１２から第１喉部１２１３へと流入した流体を、噴流として下流側に隣接する第２ノズル部１２２０の第１拡大部１２２１へと噴出する第１噴出口１２１７である。なお、第１ノズル部１２１０の流路面積が部分的に僅かに変化していた場合、流路面積が最も小さい部分が、第１喉部１２１３の全体的な液体流動性に影響することとなる。
第１拡大部１２２１は、第１喉部１２１３の第１噴出口１２１７に接続され、第１喉部１２１３から流路面積が急激に拡大する。中心軸Ｊ１を含む縦断面において、第１拡大部１２２１の第１面１２２１ａと中心軸Ｊ１との成す角度β１は、４５°以上９０°以下であることが好ましい。本実施の形態では、第１拡大部１２２１の第１面１２２１ａと中心軸Ｊ１との成す角度β１は９０°である。第１拡大部１２２１の上流端における流路断面は、第１喉部１２１３の第１噴出口１２１７より大きく、当該流路断面の周縁（第１拡大部１２２１の上流端の開口部）は、第１噴出口１２１７から径方向外側に離間して第１噴出口１２１７の周囲に位置する。
第２テーパ部１２２２は、第１拡大部１２２１の下流端に接続されている。第２テーパ部１２２２の上流端における流路断面は、第１拡大部１２２１の下流端における流路断面と一致する。第２テーパ部１２２２の内面は、中心軸Ｊ１を中心とした円錐面台形状を有している。第２テーパ部１２２２の流路面積は、上流から下流に向かって漸次減少する。中心軸Ｊ１を含む断面において、第２テーパ部１２２２の内面の成す角度α２は、１０°以上９０°以下であることが好ましい。
第２喉部１２２３は、第２テーパ部１２２２の下流端に連通している。第２喉部１２２３の上流端における流路断面は、第２テーパ部１２２２の下流端における流路断面と一致する。第２喉部１２２３の内面は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒面であり、第２喉部１２２３の流路面積はほぼ一定である。第２喉部１２２３の流路面積は、第２ノズル部１２２０において最も小さい。第２喉部１２２３の長さは、好ましくは、第２喉部１２２３の直径の１．１倍以上１０倍以下であり、より好ましくは、１．５倍以上２倍以下である。
第２喉部１２２３の下流端の開口は、第２テーパ部１２２２から第２喉部１２２３へと流入した流体を、噴流として下流側に隣接する第３ノズル部１２３０の第２拡大部１２３１へと噴出する第２噴出口１２２７である。なお、第２ノズル部１２２０の流路面積が部分的に僅かに変化していた場合、流路面積が最も小さい部分が、第２喉部１２２３の全体的な液体流動性に影響することとなる。
第２拡大部１２３１は、第２喉部１２２３の第２噴出口１２２７に接続され、第２喉部１２２３から流路面積が急激に拡大する。中心軸Ｊ１を含む縦断面において、第２拡大部１２３１の第１面１２３１ａと中心軸Ｊ１との成す角度β２は、４５°以上９０°以下であることが好ましい。本実施の形態では、第２拡大部１２３１の第１面１２３１ａと中心軸Ｊ１との成す角度β２は９０°である。第２拡大部１２３１の上流端における流路断面は、第２喉部１２２３の第２噴出口１２２７より大きく、当該流路断面の外周縁（第２拡大部１２３１の上流端の開口部）は、第２噴出口１２２７から径方向外側に離間して第２噴出口１２２７の周囲に位置する。
第３テーパ部１２３２の上流端は、第２拡大部１２３１の下流端に接続されている。第３テーパ部１２３２の上流端における流路断面は、第２拡大部１２３１の下流端における流路断面と一致する。第３テーパ部１２３２の内面は、中心軸Ｊ１を中心とする略円錐台形状を有している。第３テーパ部１２３２の流路面積は、上流から下流に向かって漸次減少する。中心軸Ｊ１を含む縦断面において、第３テーパ部１２３２の内面の成す角度α３は、１０°以上９０°以下であることが好ましい。
第３喉部１２３３の上流端は、第３テーパ部１２３２の下流端に接続されている。第３喉部１２３３の上流端における流路断面は、第３テーパ部１２３２の下流端における流路断面と一致する。第３喉部１２３３の内面は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒面であり、第３喉部１２３３の流路面積はほぼ一定である。第３喉部１２３３の流路面積は、第３ノズル部１２３０において最も小さい。第３喉部１２３３の長さは、好ましくは、第３喉部１２３３の直径の１．１倍以上１０倍以下であり、より好ましくは、１．５倍以上２倍以下である。
第３喉部１２３３の下流端の開口は、第３テーパ部１２３２から第３喉部１２３３へと流入した流体を、噴流として下流側へと噴出する第３噴出口１２３７である。なお、第３ノズル部１２３０の流路面積が部分的に僅かに変化していた場合、流路面積が最も小さい部分が、第３喉部１２３３の全体的な液体流動性に影響することとなる。第３喉部１２３３の直径は第２喉部１２２３の直径以上であり、第２喉部１２２３の直径は第１喉部１２１３の直径以上であることが好ましい。
本実施形態では、第１テーパ部１２１２と、第２テーパ部１２２２と、第３テーパ部１２３２とは同形状である。また、第１拡大部１２２１と第２拡大部１２３１とは同形状である。第１拡大部１２２１、第２拡大部１２３１及び第３拡大部１２３４の直径はそれぞれ、第１喉部１２１３の直径、第２喉部１２２３の直径及び第３喉部１２３３の直径の約４倍～約５倍である。第１喉部１２１３、第２喉部１２２３及び第３喉部１２３３の直径はそれぞれ、上流から下流に向かうに従って増大することが望ましく、さらに望ましくは増大率が７％以下で増大することが望ましい。ここで増大率は、下記の式によって示される割合を示す。
増大率＝（下流の喉部の直径－上流の喉部の直径）÷下流の喉部の直径×１００（％）
なお、上記の式において、例えば、上流の喉部を第１喉部１２１３とすると、下流の喉部は第２喉部１２２３であり、上流の喉部が第２喉部１２２３とすると、下流の喉部は第３喉部１２３３である。
上記のように構成されたＵＦＢ生成部１１０７では、ノズル入口１２０１からノズル流路１２０２に流入したガス溶解液１１０４は、第１テーパ部１２１２において徐々に加速されつつ第１喉部１２１３へと流入する。第１喉部１２１３におけるガス溶解液１１０４の流速は、好ましくは秒速７ｍ～３０ｍである。第１喉部１２１３では、ガス溶解液１１０４の静圧が低下するため、ガス溶解液１１０４に溶解している気体（溶存気体）が、その気体の飽和溶解度を超えて微細気泡として液中に析出する。微細気泡を含む液体（微細気泡含有液）は、第１噴出口１２１７から第１拡大部１２２１に向けて噴流として噴出される。
第１拡大部１２２１に噴出された微細気泡含有液中においても微細気泡の析出は継続される。微細気泡は、第１噴出口１２１７からの噴流により第１拡大部１２２１内に生じる剪断力等により、さらに微細化される。第１拡大部１２２１を流れる微細気泡含有液は、第２テーパ部１２２２において徐々に加速されつつ第２喉部１２２３へと流入し、第２噴出口１２２７から第２拡大部１２３１に向けて噴流として噴出される。第２拡大部１２３１に噴出された微細気泡含有液に含まれる微細気泡は、当該噴流により第２拡大部１２３１内に生じる剪断力等により、さらに微細化される。
第２拡大部１２３１を流れる微細気泡含有液は、第３テーパ部１２３２において徐々に加速されつつ第３喉部１２３３へと流入し、第３噴出口１２３７から出口流路１１１０に向けて噴流として噴出される。微細気泡含有液中の微細気泡は、当該噴流により第３拡大部１２３４内に生じる剪断力等によりさらに微細化され、直径が１μｍ未満のＵＦＢが多く含まれるＵＦＢ含有液が生成される。
＜ＵＦＢ含有液の生成例（１）＞
上記のＵＦＢ生成装置において、第１温度制御部２１１０及び第２温度制御部２１２０は、ガス溶解槽１１０１及びＵＦＢ生成部１１０７を、気体溶解液の凝固（凍結）を避けるため、気体溶解液の凝固点より高い温度範囲において制御する必要がある。制御すべき温度範囲としては、好ましくは、気体溶解液の凝固点から凝固点より１５℃以上高い温度までの範囲であり、さらに好ましくは、温度範囲は、気体溶解液の凝固点より１０℃以上高い温度までの範囲である。また、ＵＦＢ生成部１１０７の温度は、ガス溶解槽１１０１の温度に対して２℃以上低くなるように制御することが好ましく、さらにガス溶解槽１１０１の温度に対して５℃以上低くなるように制御することがより好ましい。
本実施形態では、ＵＦＢ生成装置において、第１温度制御部２１１０によってガス溶解槽１１０１の温度を１０℃に設定し、第２温度制御部２１２０によってＵＦＢ生成部１１０７の温度を５℃に設定した。この温度条件の下でＵＦＢを生成し、ＵＦＢ濃度の測定を行った。なお、本実施形態におけるガス溶解槽１１０１の温度は、ガス溶解槽１１０１内の液体内にセンサーを設置して測定を行った。また、ＵＦＢ生成部１１０７の温度は、ガス溶解液流路１１０６Ａの上流側にセンサーを設置して測定を行った。
使用した液体は純水であり、純水中に溶解させたガスとしては酸素を用いた。ガス溶解槽１１０１内に導入した純水の量は１０Ｌとした。さらに、ガス溶解槽１１０１には、酸素を約１００ｍＬ／ｍｉｎの流量で導入し、ガス溶解槽１１０１内で１時間バブリングすることによって純水内に酸素を溶解させ、気体溶解液として、酸素溶解水を生成した。
１時間のバブリングの後、溶存酸素計によって酸素溶解水の溶存酸素量を測定した。その結果、酸素溶解水の溶存酸素量は、５４ｍｇ／Lであった。これに対し、酸素溶解前の常温の純水に含まれる溶存酸素量測定値は８mｇ／Ｌであった。従って、本実施形態のガス溶解槽１１０１における酸素溶解処理によって生成された酸素溶解水には十分な酸素が溶解していることがわかった。
次に、気体溶解液としての酸素溶解水をＵＦＢ生成部１１０７に約１Ｌ／ｍｉｎの流量で導入し、ＵＦＢ生成部１１０７を通過する酸素溶解水にＵＦＢ含有液を生成した。前述のように、ＵＦＢ生成部１１０７はガス溶解槽１１０１の設定温度よりも低い５℃に設定されているため、ガス溶解槽１１０１で溶解した酸素がＵＦＢ生成部１１０７で飽和状態に達することはなく、ほぼ全てがＵＦＢ生成のために使われる。この後、ＵＦＢ生成部１１０７によって生成されたＵＦＢ含有液は、排出経路１０を通過して容器１１１１に収納される。
容器１１１１に収容されたＵＦＢ含有液の発生濃度を、ＳＡＬＤ７５００ｎａｎｏ（株式会社島津製作所製）を用いて測定した。その結果、生成されたＵＦＢ含有液において、１μｍ以下のＵＦＢの濃度は約１億個／ｍＬであり、ＵＦＢの平均粒径は１１０ｎｍであることが確認された。
［第２実施形態］
＜ＵＦＢ含有液生成装置＞
図１４は、本開示の第２の実施形態におけるＵＦＢ含有液生成装置１００２の概略構成図である。ＵＦＢ含有液生成装置１００２は、ガス溶解槽１１０１と、ガス溶解槽用温度制御部である第１温度制御部２１１０と、ＵＦＢ生成部１１１３と、容器１１１１とを含む。さらに、ＵＦＢ含有液生成装置１００２は、ＵＦＢ生成部用温度制御部である第２温度制御部２２２０と、ガス溶解液流路（第１流路）１１０６Ｂと、ガス溶解液流路用温度制御部２２３０とを含む。ガス溶解槽１１０１、ガス溶解槽用温度制御部である第１温度制御部２１１０及び容器１１１１は、第１実施形態に示したものと同様である。但し、第１実施形態と本実施形態とは以下の点で異なる。
本実施形態におけるＵＦＢ含有液生成装置１００２におけるＵＦＢ生成部１１１３には、前述の基本構成において説明したＴ－ＵＦＢ生成方法が採用されている。また、ＵＦＢ生成部１１１３には、ＵＦＢ生成部用温度制御部（第２温度制御部）２２２０が設けられている。ＵＦＢ生成部１１１３及び第２温度制御部２２２０については後述する。
さらに、本実施形態では、ガス溶解槽１１０１で生成されたガス溶解液をＵＦＢ生成部１１１３まで送るガス溶解液流路１１０６Ｂの温度を制御するためのガス溶解液流路用温度制御部２２３０が設けられている。以下、第１実施形態と異なる点を中心に、第２実施形態におけるＵＦＢ含有液生成装置１００２の各部の構成をより詳細に説明する。
図１５は、本実施形態におけるＵＦＢ生成部１１１３の構成を模式的に示す断面図である。図１５に示すように、ＵＦＢ生成部１１１３には、流入口１４０１から流出口１４０６に至るＵＦＢ生成流路１４０４が形成されている。流入口１４０１は、ガス溶解液流路１１０６Ｂの下流端に接続されている。また、流出口１４０６は、ＵＦＢ生成流路１４０４の下流端に位置し、容器１１１１に接続された出口流路１１１０の上流端に接続されている。ＵＦＢ生成流路１４０４の底部には、発熱素子（ヒータ）１４０２を備える素子基板１４０３が配置されている。素子基板１４０３は、前述の基本構成において図５（ａ）を参照して説明した素子基板１２と同様の構成を有しており、ここでは説明を省略する。
上記構成を有するＵＦＢ生成部１１１３では、ガス溶解槽１１０１にて生成されたガス溶解液１１０４が、ガス溶解液流路１１０６Ｂを経て流入口１４０１からＵＦＢ生成流路１４０４に導入される。ＵＦＢ生成流路１４０４に導入されたガス溶解液１１０４は、素子基板１４０３を通過する際に発熱素子１４０２によって加熱されて膜沸騰を生じる。その結果、ガス溶解液１１０４内にはＵＦＢ１４０５が発生し、ＵＦＢ含有液が生成される。ＵＦＢ生成流路１４０４内で生成されたＵＦＢ含有液は、流出口１４０６から出口流路１１１０に送られ、容器１１１１に収容される。
＜温度制御部＞
＜＜ＵＦＢ生成部用温度制御部（第２温度制御部）＞＞
図１６は、本実施形態におけるＵＦＢ生成部１１１３の温度制御を行うＵＦＢ生成部用温度制御部（第２温度制御部）２２２０の一部を構成する冷却液流路２２２１を模式的に示す断面図である。図１６において、素子基板１４０３が配置されているベースプレート１４０７には、冷却液流路２２２１が形成されている。冷却液流路２２２１の流入口２２２１ａ及び流出口２２２１ｂは図１４に示す冷却液供給部２２２３に連結流路２２２２を介して連結されている。冷却液供給部２２２３から流出した冷却液は、連結流路２２２２を経て流入口２２２１ａから冷却液流路２２２１内に流入する。冷却液は冷却液流路２２２１を通過する間にベースプレート１４０７を冷却する。その後、冷却液は流出口２２２１ｂから連結流路２２２２を経て冷却液供給部２２２３に戻り、冷却液供給部２２２３で冷却された後、再び連結流路２２２２を経て冷却液流路２２２１内に流入する。このように、本実施形態における第２温度制御部２２２０は、発熱素子１４０２（図１５）によって温度が上昇する素子基板１４０３に直接接触するベースプレート１４０７内に冷却液を流す。このため、素子基板１４０３の温度上昇を効果的に抑制しつつ、ＵＦＢ生成部１１１３におけるＵＦＢ生成流路１４０４の温度を予め定めた所定の温度に保つことができる。
＜＜ガス溶解液流路用温度制御部（第３温度制御部）＞＞
図１４に戻り説明する。本実施形態において、ガス溶解槽１１０１からＵＦＢ生成部１１１３に至るガス溶解液流路１１０６Ｂの温度を制御するためのガス溶解液流路用温度制御部（以下、第３温度制御部（第３温度制御手段）ともいう）２２３０が設けられている。第３温度制御部２２３０は、ガス溶解液流路１１０６Ｂの周囲に配設された冷却液流路２２３１と、冷却液流路２２３１において冷却液を循環させる冷却液供給部２２３２と、を有している。ガス溶解液流路１１０６Ｂの周囲に配設された冷却液流路２２３１内に、冷却液供給部２２３２から送出された冷却液を流動させることにより、ガス溶解液流路１１０６Ｂを冷却することができる。従って、ガス溶解液流路１１０６Ｂが所定長よりも長い流路であり、環境温度の影響を受け易い場合にも、ガス溶解槽１１０１から送出されたガス溶解液の温度上昇を第３温度制御部２２３０によって抑制することができる。このため、ガス溶解槽１１０１によって生成されたガス溶解液がＵＦＢ生成部１１１３に達するまで間に、ガス溶解液から溶存ガスが析出することを抑制することが可能になる。
＜ＵＦＢ含有液の生成例（２）＞
上記構成を有する本実施形態のＵＦＢ含有液生成装置を使い、下記条件にてＵＦＢを生成し、ＵＦＢ濃度の測定を行った。なお、ガス溶解槽１１０１の温度は、ガス溶解槽１１０１内の液体内にセンサーを設置して測定を行った。また、ＵＦＢ生成部１１１３の温度は、ＵＦＢ生成流路１４０４の流入口１４０１の上流側にセンサを設置して測定した。
使用した液体は純水であり、純水中に溶解させたガスとしては酸素を用いた。ガス溶解槽１１０１内に導入した純水の量を１０Ｌとし、ガス溶解槽１１０１の温度を１０℃に設定した。また、酸素を約１００Ｌ／ｍｉｎの流量でガス溶解槽１１０１に導入し、ガス溶解槽１１０１内で１時間バブリングすることによって純水内に酸素を溶解させた。溶存酸素計で測定した結果、生成された酸素溶解水の溶存酸素量は５４ｍｇ／Ｌであった。
次に、酸素溶解水をＵＦＢ生成部１１１３へ約１Ｌ／ｍｉｎの流量で送り込み、ＵＦＢ含有液を生成した。このとき、ＵＦＢ生成部１１１３における発熱素子４０２の数は１００，０００個、発熱素子１４０２の駆動周波数は２０ｋＨｚ、駆動時の発熱素子に与えるパルス信号のパルス幅は１．０μｓｅｃ、パルス電圧は２４Ｖ、ＵＦＢ生成部１１１３の温度は５℃とした。生成されたＵＦＢ含有液は、出口流路１１１０を通過して容器１１１１に収納した。
生成したＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度をＳＡＬＤ７５００ｎａｎｏ（株式会社島津製作所製）で測定した。その結果、ＵＦＢ含有液に含まれる１μｍ以下のＵＦＢの濃度は、約１４億個／ｍＬ、平均粒径は１１０ｎｍであることを確認した。
＜ＵＦＢ含有液の生成例（３）＞
本実施形態のＵＦＢ含有液生成装置において、ガス溶解槽１１０１の温度を５℃、ＵＦＢ生成部１１１３の温度を３℃にしてＵＦＢの生成を行った。温度以外の条件は全て上記の＜ＵＦＢ含有液の生成例（２）＞と同一にした。
生成したＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度をＳＡＬＤ７５００ｎａｎｏ（株式会社島津製作所製）で測定した。その結果、ＵＦＢ含有液に含まれる１μｍ以下のＵＦＢ濃度は、約１６億個／ｍＬ、平均粒径は１１０ｎｍであることを確認した。
［第３実施形態］
図１７は、本開示の第３の実施形態におけるＵＦＢ含有液生成装置１００３の概略構成図である。本実施形態におけるＵＦＢ含有液生成装置１００３は、上述の第２実施形態に示したＵＦＢ含有液生成装置１００２に対し、ＵＦＢ生成部１１１３で生成したＵＦＢ含有液をガス溶解槽１１０１に戻すための循環流路（第２流路）１１１４を追加した構成を有する。循環流路は、不図示の切替弁を介して出口流路１１１０に連結されており、ＵＦＢ生成部１１１３で生成したＵＦＢ含有液の送出先を、ガス溶解槽１１０１と容器１１１１に選択的に切り替えることが可能になっている。
また、循環流路１１１４には、循環流路用温度制御部（第４温度制御部）２３４０が設けられている。第４温度制御部２３４０は、循環流路１１１４の周囲に配置された冷却液流路２３４１と、冷却液流路２３４１において冷却利液を循環させる冷却液供給部２３４２とを備える。この第４温度制御部２３４０により、ＵＦＢ生成部１１１３によって生成されたＵＦＢ含有液の、循環流路１１１４における温度上昇を抑制することが可能になる。
＜ＵＦＢ含有液の生成例（４）＞
上記構成を有する本実施形態のＵＦＢ含有液生成装置１００３を用い、ガス溶解槽１１０１内の液体が５回循環するまで装置の稼働を続けてＵＦＢ含有液を生成し、その後、出口流路１１１０から容器１１１１に収容した。ＵＦＢ含有液の生成時の温度条件は、前述の第２実施形態における＜ＵＦＢ含有液の生成例（２）＞と同一にした。
生成されたＵＦＢ含有液のＵＦＢの発生濃度をＳＡＬＤ７５００ｎａｎｏ（株式会社島津製作所製）で測定した。その結果、ＵＦＢ含有液に含まれる１μｍ以下のＵＦＢ濃度は約４０億個／ｍＬ、平均粒径は１１０ｎｍであることを確認した。
［第４実施形態］
図１８は、本開示の第４実施形態におけるＵＦＢ含有液生成装置１００４の概略構成図である。本実施形態におけるＵＦＢ含有液生成装置１００４は、第２実施形態と同様の構成を有するガス溶解槽１１０１及びＵＦＢ生成部１１１３と、これらを包含する収容室１１３５とを有する。この収容室１１３５は、ガス溶解槽１１０１とＵＦＢ生成部１１１３とを含む領域の温度を制御可能とする不図示の温度制御部（第４温度制御手段）を有している。
このように、収容室１１３５内の同一領域にガス溶解槽１１０１とＵＦＢ生成部１１１３とが存在するため、ガス溶解槽１１０１とＵＦＢ生成部１１１３の温度は同一となる。なお、本実施形態では、第２実施形態に示した第２温度制御部２２２０及び第３温度制御部２２３０は設けられていない。
＜ＵＦＢ含有液の生成例（５）＞
以上の構成を有するＵＦＢ含有液生成装置１００４を用いて、温度条件以外の条件を第２の実施形態と同一にしてＵＦＢ含有液を生成した。なお、収容室１１３５の温度制御部によって、ＵＦＢ生成時のガス溶解槽１１０１とＵＦＢ生成部１１１３の温度は５℃に設定した。
生成したＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度をＳＡＬＤ７５００ｎａｎｏ（株式会社島津製作所製）で測定した。その結果、ＵＦＢ含有液に含まれる１μｍ以下のＵＦＢ濃度は約１２億個／ｍＬ、平均粒径は１１０ｎｍであることを確認した。
上記のように、本実施形態においても十分なＵＦＢ生成濃度及び平均粒径が得られる。但し、本実施形態によって生成されたＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度は、第２実施形態における＜ＵＦＢ含有液の生成例（２）＞において生成されたＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度より減少している。これは次のような理由によるものと考えられる。
本実施形態においては、ガス溶解槽１１０１とＵＦＢ生成部１１１３とを、同じ空間温度で制御しているため、発熱素子４０２の影響等でＵＦＢ生成部１１１３に若干の温度上昇が発生する。この場合、ガス溶解液において飽和溶解度を超えた溶存酸素が気化し、ガス溶解液に含まれる溶存酸素が減少する。これが、本実施形態において生成されるＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度が低下した要因になっていると考えられる。
＜比較例＞
ここで、第２実施形態に対する比較例を示す。この比較例では、第２の実施形態に示す構成を有するＵＦＢ含有液生成装置１００２を用い、ガス溶解槽１１０１とＵＦＢ生成部１１１３の温度をいずれも常温（２５℃）に設定してＵＦＢ含有液の生成を行った。温度以外の条件は第２実施形態における＜ＵＦＢ含有液の生成例（２）＞と同一にした。
生成したＵＦＢ含有液におけるＵＦＢ生成濃度をＳＡＬＤ７５００ｎａｎｏ（株式会社島津製作所製）で測定した。その結果、生成されたＵＦＢ含有液において、１μｍ以下のＵＦＢの濃度は約１０億個／ｍＬ、平均粒径は１１０ｎｍであることが確認された。この結果から、上記実施形態のような温度制御を行うことによって、効率的に高濃度のＵＦＢ含有液を生成することが可能になることが明らかになった。
［他の実施形態］
上記実施形態では、ＵＦＢ生成手段としてのＵＦＢ生成部におけるＵＦＢ生成方式として、ノズル部を用いた方式、及びＴ－ＵＦＢ生成方式を用いた例を示したが、これに限定されない。本実施形態は、他のＵＦＢ生成方式を用いた場合にも有効である。
また、上記実施形態では、複数の温度制御部を備えている場合、それぞれの温度制御部を用いた温度制御を行う例を説明したが、これに限定されない。複数の温度制御部を備えていても、少なくともＵＦＢ生成部を冷却する温度制御部による温度制御を実行することで、ＵＦＢ生成部の温度がガス溶解槽の温度以下となるように制御されればよい。また、ＵＦＢ生成部が十分に冷却されているような状態であれば、ガス溶解槽の温度制御を実行することで、ＵＦＢ生成部の温度がガス溶解槽の温度以下となるように制御してもよい。
１００１ ウルトラファインバブル含有液生成装置
１１０１ ガス溶解槽
１１０７ ウルトラファインバブル生成部
２１１０ 第１温度制御部
２１２０ 第２温度制御部

Claims (15)

  1. 液体に所定の気体を溶解させた気体溶解液を生成するための溶解手段と、
    前記気体溶解液にウルトラファインバブルを生成するためのウルトラファインバブル生成手段と、
    前記ウルトラファインバブル生成手段の温度が前記溶解手段の温度以下になるように前記溶解手段と前記ウルトラファインバブル生成手段の少なくとも一方の温度を制御する温度制御手段と、を備えることを特徴とするウルトラファインバブル含有液生成装置。
  2. 前記温度制御手段は、前記溶解手段の温度を制御する第１温度制御手段と、前記ウルトラファインバブル生成手段の温度を制御する第２温度制御手段と、を含み、
    前記第１温度制御手段と前記第２温度制御手段は、互いに独立して温度制御が可能である、請求項１に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  3. 前記温度制御手段は、前記溶解手段によって生成した気体溶解液を前記ウルトラファインバブル生成手段に送るための第１流路の温度を制御する第３温度制御手段を含む、請求項１または２に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  4. 前記溶解手段と前記ウルトラファインバブル生成手段との間で液体を循環させる第２流路が形成され、
    前記温度制御手段は、前記第２流路の温度を制御する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  5. 前記溶解手段と前記ウルトラファインバブル生成手段とを同一の領域に収容する収容室を備え、
    前記温度制御手段は、前記領域の温度を制御する第４温度制御手段を含む、請求項１に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  6. 前記温度制御手段は、前記溶解手段の温度及び前記ウルトラファインバブル生成手段の温度が、前記気体溶解液の凝固点より高い温度範囲にあるように制御する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  7. 前記温度範囲は、前記気体溶解液の凝固点から前記凝固点より１０℃以上高い温度の範囲である、請求項６に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  8. 前記温度範囲は、前記気体溶解液の凝固点から前記凝固点より１５℃以上高い温度の範囲である、請求項６または７に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  9. 前記温度制御手段は、前記ウルトラファインバブル生成手段の温度が、前記溶解手段の温度に対し２℃以上低くなるように制御する、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  10. 前記温度制御手段は、前記ウルトラファインバブル生成手段の温度が、前記気体の溶解手段より５℃以上低くなるように制御する、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  11. 前記ウルトラファインバブル生成手段は、前記気体溶解液に膜沸騰を生じさせることによりウルトラファインバブルを生成する、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  12. 前記ウルトラファインバブル生成手段は、少なくとも１つのノズル部から前記気体溶解液を噴出させることによって前記ウルトラファインバブルを生成する、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  13. 前記ウルトラファインバブル生成手段は、所定の方向に沿って配置された複数のノズルを有し、前記所定の方向の上流側に位置するノズル部は、当該ノズル部に前記所定の方向における下流側に隣接するノズル部へ溶解液を噴出する、請求項１２に記載のウルトラファインバブル含有液生成装置。
  14. 液体に所定の気体を溶解させた気体溶解液を生成するための溶解手段と、
    前記気体溶解液にウルトラファインバブルを生成するためのウルトラファインバブル生成手段と、を備え、
    前記ウルトラファインバブル生成手段の温度が前記溶解手段の温度以下になるように、前記ウルトラファインバブル生成手段と前記ウルトラファインバブル生成手段の少なくとも一方の温度を制御することを特徴とするウルトラファインバブル含有液生成方法。
  15. 液体に所定の気体を溶解させた気体溶解液を生成するための溶解手段と、
    前記気体溶解液にウルトラファインバブルを生成するためのウルトラファインバブル生成手段と、を備えたウルトラファインバブル含有液生成装置によって生成されたウルトラファインバブル含有液であって、
    前記ウルトラファインバブル生成手段の温度が前記溶解手段の温度以下になるように、前記ウルトラファインバブル生成手段と前記ウルトラファインバブル生成手段の少なくとも一方の温度を制御することによって生成されたウルトラファインバブル含有液。
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