JP7059040B2 - ガス溶解液製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液体にガスを溶解させてガス溶解液を製造するガス溶解液製造装置に関する。
近年、半導体デバイス工場や液晶などの電子部品製造工場における製品の洗浄は、製造プロセスの複雑化、回路パターンの微細化に伴ってますます高度化している。例えば、機能水（超純水など）に高純度のガスまたは高純度ガスと薬品とを溶解した特殊な液体（洗浄液と呼ばれる）を使用して、シリコンウエハに付着した微粒子、金属、有機物などを除去している。
機能水としては、純水にオゾンガスを溶解したオゾン水が用いられる。オゾン水は、一般的にオゾン水製造装置で製造されるが、製造するオゾン水の流量（必要とされるオゾン水の流量）は、ユースポイントでの使用状況によって変動する。
従来のオゾン水製造装置では、純水にオゾンガスを溶解するためのノズルが使用されている（例えば特許文献１参照）。ノズルは、ノズルに通水する純水の流量によりオゾンガスの溶解効率が変化する。また、ノズルには、オゾン水濃度（オゾン水に溶解しているオゾンの濃度）と流量によって、オゾン水濃度の安定性が悪くなる領域が存在する（図６参照）。
特開２０１０－７５８３８号公報
しかしながら、従来のオゾン水製造装置では、以下のような問題があった。まず、ノズルには、オゾン溶解効率（水にオゾンを溶解させる効率）を最適にする流量（最適流量）が存在しており、ノズルに供給される純水の流量が最適流量を外れると、オゾン溶解効率が低くなり、所望の濃度のオゾン水を生成するためにより多くのオゾンガスが必要になる、すなわち、オゾンガスの使用量が増加するという問題があった。また、ノズルに供給する純水の流量が最適流量より過度に低いと、ノズルで生成されるオゾン水の濃度の安定性が低くなるという問題があった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、ガス溶解効率を高くすることができ、また、ガス溶解液の濃度の安定性を向上させることのできるガス溶解液製造装置を提供することを目的とする。
本発明のガス溶解液製造装置は、ガス溶解液の原料となるガスを供給するガス供給部と、前記ガス溶解液の原料となる液体を供給する液体供給部と、前記液体供給部から供給された液体に前記ガス供給部から供給されたガスを溶解させて、ガス溶解液を生成するガス溶解液生成部と、を備え、前記ガス溶解液生成部は、第１最適流量を有する第１ガス溶解部と、前記第１最適流量と異なる第２最適流量を有する第２ガス溶解部と、前記液体供給部から供給される液体の流量を検知する流量検知部と、前記流量検知部で検知された前記液体の流量に基づいて、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部のいずれに供給するか制御する制御部と、を備えている。
この構成によれば、ガス溶解液生成部で、液体供給部から供給された液体にガス供給部から供給されたガスが溶解され、ガス溶解液が生成される。ガス溶解液生成部は、最適流量が異なる二つのガス溶解部（第１ガス溶解部と第２ガス溶解部）を備えており、液体供給部から供給される液体の流量に基づいて、ガス供給部から供給されたガスを二つのガス溶解部（第１ガス溶解部と第２ガス溶解部）のいずれに供給するかが制御される。これにより、液体の流量に応じた適切なガス溶解部でガスの溶解を行うことができるので、ガス溶解効率を高くすることができ、ガスの使用量を低減させることができる。また、液体の流量に応じた適切なガス溶解部でガスの溶解を行うことができるので、ガス溶解液生成部で生成されるガス溶解液の濃度の安定性が向上する。
また、本発明のガス溶解液製造装置では、前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部は、直列に接続され、前記制御部は、前記流量検知部で検知された流量が前記第２ガス溶解部の最適流量より前記第１ガス溶解部の最適流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第１ガス溶解部に供給する制御を行い、前記流量検知部で検知された流量が前記第１ガス溶解部の最適流量より前記第２ガス溶解部の最適流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第２ガス溶解部に供給する制御を行ってもよい。
この構成によれば、第１ガス溶解部と第２ガス溶解部が直列に接続されており、ガス溶解液生成部に供給される液体の流量が第１ガス溶解部の最適流量（第１最適流量）に近い場合には、第１ガス溶解部にガスが供給され、第１ガス溶解部でガスの溶解が行われる。一方、ガス溶解液生成部に供給される液体の流量が、第２ガス溶解部の最適流量（第２最適流量）に近い場合には、第２ガス溶解部にガスが供給され、第２ガス溶解部でガスの溶解が行われる。このようにして、液体の流量に応じた適切なガス溶解部でガスの溶解を行うことができる。
また、本発明のガス溶解液製造装置では、直列に接続された前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部が、二つ並列に設けられ、前記第１最適流量は、前記第２最適流量より小さく、前記第１ガス溶解部は、前記第２ガス溶解部より前記液体供給部に近い上流側に配置されてもよい。
この構成によれば、直列に接続された二つのガス溶解部（第１ガス溶解部と第２ガス溶解部）のうち、最適流量の小さい第１ガス溶解部が上流側に配置され、最適流量の大きい第２ガス溶解部が下流側に配置されるので、ガス溶解水生成部でガス溶解水を生成するときの圧力損失を少なくすることができる。
また、本発明のガス溶解液製造装置では、前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部は、並列に接続され、前記制御部は、前記流量検知部で検知された流量が前記第２最適流量より前記第１最適流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスおよび前記液体供給部から供給された液体を前記第１ガス溶解部に供給する制御を行い、前記流量検知部で検知された流量が前記第１最適流量より前記第２最適流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスおよび前記液体供給部から供給された液体を前記第２ガス溶解部に供給する制御を行ってもよい。
この構成によれば、第１ガス溶解部と第２ガス溶解部が並列に接続されており、ガス溶解液生成部に供給される液体の流量が第１ガス溶解部の最適流量（第１最適流量）に近い場合には、第１ガス溶解部にガスと液体が供給され、第１ガス溶解部でガスの溶解が行われる。一方、ガス溶解液生成部に供給される液体の流量が、第２ガス溶解部の最適流量（第２最適流量）に近い場合には、第２ガス溶解部にガスと液体が供給され、第２ガス溶解部でガスの溶解が行われる。このようにして、液体の流量に応じた適切なガス溶解部でガスの溶解を行うことができる。
また、本発明のガス溶解液製造装置では、前記ガス溶解液生成部は、前記第１ガス溶解部および前記第２ガス溶解部と並列に接続され、前記第１最適流量と前記第２最適流量のいずれとも異なる第３最適流量を有する第３ガス溶解部を備え、前記制御部は、前記流量検知部で検知された流量が前記第３最適流量より前記第１最適流量と前記第２最適流量の合計流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部に供給する制御を行い、前記流量検知部で検知された流量が前記第１最適流量と前記第２最適流量の合計流量より前記第３最適流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第３ガス溶解部に供給する制御を行ってもよい。
この構成によれば、三つのガス溶解部（第１ガス溶解部と第２ガス溶解部と第３ガス溶解部）が並列に接続されており、ガス溶解液生成部に供給される液体の流量が第１ガス溶解部の最適流量と第２ガス溶解部の最適流量の合計流量（第１最適流量＋第２最適流量）に近い場合には、第１ガス溶解部と第２ガス溶解部にガスが供給され、第１ガス溶解部と第２ガス溶解部でガスの溶解が行われる。一方、ガス溶解液生成部に供給される液体の流量が、第３ガス溶解部の最適流量（第３最適流量）に近い場合には、第３ガス溶解部にガスが供給され、第３ガス溶解部でガスの溶解が行われる。このようにして、液体の流量に応じた適切なガス溶解部でガスの溶解を行うことができる。
また、本発明のガス溶解液製造装置では、前記制御部は、前記流量検知部で検知された流量が前記第１最適流量と前記第２最適流量の合計流量と前記第３最適流量との中間値に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部に供給する制御を行ってもよい。
この構成によれば、三つのガス溶解部（第１ガス溶解部と第２ガス溶解部と第３ガス溶解部）が並列に接続されており、ガス溶解液生成部に供給される液体の流量が第１ガス溶解部の最適流量と第２ガス溶解部の最適流量の合計流量（第１最適流量＋第２最適流量）と第３ガス溶解部の最適流量（第３最適流量）の中間値に近い場合には、第１ガス溶解部と第２ガス溶解部にガスが供給され、第１ガス溶解部と第２ガス溶解部でガスの溶解が行われる。このようにして、最適流量の小さいガス溶解部（第１ガス溶解部と第２ガス溶解部）でガス溶解水を生成することができるので、ガス溶解水を生成するときのガス溶解効率を高くすることができる。
また、本発明のガス溶解液製造装置では、前記制御部は、前記流量検知部で検知された流量が前記第１最適流量と前記第２最適流量の合計流量と前記第３最適流量との中間値に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第３ガス溶解部に供給する制御を行ってもよい。
この構成によれば、三つのガス溶解部（第１ガス溶解部と第２ガス溶解部と第３ガス溶解部）が並列に接続されており、ガス溶解液生成部に供給される液体の流量が第１ガス溶解部の最適流量と第２ガス溶解部の最適流量の合計流量（第１最適流量＋第２最適流量）と第３ガス溶解部の最適流量（第３最適流量）の中間値に近い場合には、第３ガス溶解部にガスが供給され、第３ガス溶解部でガスの溶解が行われる。このようにして、最適流量の大きいガス溶解部（第３ガス溶解部）でガス溶解水を生成することができるので、ガス溶解水を生成するときの圧力損失を少なくすることができる。
本発明によれば、ガス溶解効率を高くすることができ、また、ガス溶解液の濃度の安定性を向上させることができる。
本発明の第１の実施の形態におけるオゾン水製造装置のブロック図である。 本発明の第１の実施の形態におけるオゾン水生成部の説明図である。 本発明の第１の実施の形態におけるオゾン水生成部の変形例の説明図である。 本発明の第１の実施の形態におけるオゾン水生成部の他の変形例の説明図である。 本発明の第２の実施の形態におけるオゾン水生成部の説明図である。 本発明の実施の形態におけるオゾン水生成部の濃度安定性を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における使用ノズルを示す図である。 本発明の第２の実施の形態におけるオゾン水生成部の変形例の説明図である。
以下、本発明の実施の形態のガス溶解液製造装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、一例として、純水にオゾンガスを溶解させてオゾン水を製造するオゾン水製造装置の場合を例示する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のオゾン水製造装置の構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態のオゾン水製造装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、オゾン水製造装置１は、オゾン水の原料となるオゾンガスを供給するオゾンガス供給部２と、オゾン水の原料となる純水を供給する純水供給部３と、供給された純水にオゾンガスを溶解させてオゾン水を生成するオゾン水生成部４を備えている。なお、原料となるオゾンガスや純水の供給には、公知の技術を利用することができる。
純水供給部３とオゾン水生成部４との間には、流量計５と昇圧ポンプ６が設けられている。流量計５は、純水供給部３から供給される純水（オゾン水生成部４に供給される純水）の流量を測定し、測定した流量のデータ（流量データ）をオゾン水生成部４に出力する機能を備えている。また、昇圧ポンプ６は、純水供給部３からオゾン水生成部４に供給される純水の流量を調整する機能を備えている。
オゾン水生成部４で生成されたオゾン水は、気液分離タンク７に溜められる。気液分離タンク７では、オゾン水生成部４で生成されたオゾン水が、ユースポイントに供給するオゾン水と、排気口などから排気処理される余剰ガスに分離される。ユースポイントへのオゾン水の供給は、オゾン水供給処理部８により行われる。また、余剰ガスの排気処理は、排気処理部９により行われる。なお、オゾン水の供給処理や余剰ガスの排気処理には、公知の技術を利用することができる。
図２は、本実施の形態のオゾン水生成部４の説明図である。図２に示すように、オゾン水生成部４は、直列に接続された二つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１）を備えている。ノズルは、供給された液体にガスを溶解させる機能を備えている。第１ノズル１０の最適流量は、例えば５Ｌであり、第２ノズル１１の最適流量は例えば１０Ｌである。また、第１ノズル１０は第２ノズル１１より上流側（純水供給部３に近い側）に配置されている。すなわち、オゾン水生成部４に供給された純水は、第１ノズル１０に供給された後、第２ノズル１１に供給される。第２ノズル１１の下流には、出力バルブ１２が設けられている。
また、図２に示すように、オゾン水生成部４は、二つのノズルに対応する二つのガスバルブ（第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４）が設けられている。オゾン水生成部４は、第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４を開閉することにより、第１ノズル１０と第２ノズル１１のいずれか一方にオゾンガスが供給できるように構成されている。なお、本実施の形態では、第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４の両方が同時に開かれることはない。すなわち、第１ノズル１０と第２ノズル１１の両方に同時にガスが供給されることはない。
さらに、図２に示すように、オゾン水生成部４は、流量計５から出力される流量データに基づいて、オゾン水生成部４に供給される純水の流量を検知する流量検知部１５と、流量検知部１５で検知された純水の流量に基づいて、二つのガスバルブ（第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４）の開閉を制御する制御部１６を備えている。制御部１６は、第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４の開閉を制御することによって、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスを第１ノズル１０と第２ノズル１１のいずれに供給するか制御することができる。
例えば、制御部１６は、流量検知部１５で検知された流量が第２ノズル１１の最適流量（１０Ｌ）より第１ノズル１０の最適流量（５Ｌ）に近い場合（例えば、検知された流量が６Ｌである場合）には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスを第１ノズル１０に供給する制御を行う。一方、流量検知部１５で検知された流量が第１ノズル１０の最適流量（５Ｌ）より第２ノズル１１の最適流量（１０Ｌ）に近い場合（例えば、検知された流量が９Ｌである場合）には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスを第２ノズル１１に供給する制御を行う。
このような第１の実施の形態のオゾン水製造装置１によれば、オゾン水生成部４が、最適流量が異なる二つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１）を備えており、純水供給部３から供給される純水の流量に基づいて、ガス供給部から供給されたオゾンガスを二つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１）のいずれに供給するかが制御される。これにより、純水の流量に応じた適切なノズルでオゾンガスの溶解を行うことができるので、ガス溶解効率を高くすることができ、所定のオゾン水濃度を得るためのオゾンガスの使用量を低減させることができる。また、純水の流量に応じた適切なノズルでオゾンガスの溶解を行うことができるので、オゾン水生成部４で生成されるオゾン水の濃度の安定性が向上する。
また、本実施の形態では、第１ノズル１０と第２ノズル１１が直列に接続されており、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が第１ノズル１０の最適流量（第１最適流量）に近い場合には、第１ノズル１０にオゾンガスが供給され、第１ノズル１０でオゾンガスの溶解が行われる。一方、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が、第２ノズル１１の最適流量（第２最適流量）に近い場合には、第２ノズル１１にオゾンガスが供給され、第２ノズル１１でオゾンガスの溶解が行われる。このようにして、純水の流量に応じた適切なノズルでオゾンガスの溶解を行うことができる。
（第１の実施の形態の変形例）
図３には、第１の実施の形態のオゾン水生成部４の変形例が示される。図３に示すように、この変形例では、直列に接続された二つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１）が、二つ並列に設けられている。すなわち、オゾン水生成部４は、第１列の二つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１）と、第２列の二つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１）を有している。また、制御部１６は、第１列と第２列のノズル上流に設けられた切替バルブ（図示せず）を切り替えることによって、純水供給部３から供給された純水を第１列と第２列のいずれか一方または両方に供給するように制御することができる。
この場合、制御部１６は、流量検知部１５で検知された流量が、第２ノズル１１の最適流量（１０Ｌ）より大きく、第１ノズル１０の最適流量と第２ノズル１１の最適流量の合計流量（１５Ｌ＝５Ｌ＋１０Ｌ）に近い場合（例えば、検知された流量が１４Ｌである場合）には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスおよび純水供給部３から供給された純水を第１列の第１ノズル１０と第２列の第２ノズル１１に供給する制御を行う。
また、制御部１６は、流量検知部１５で検知された流量が、第１ノズル１０の最適流量と第２ノズル１１の最適流量の合計流量（１５Ｌ＝５Ｌ＋１０Ｌ）より二つの第２ノズル１１の最適流量の合計流量（２０Ｌ＝１０Ｌ＋１０Ｌ）に近い場合（例えば、検知された流量が１９Ｌである場合）には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスおよび純水供給部３から供給された純水を第１列の第２ノズル１１と第２列の第２ノズル１１に供給する制御を行う。
これにより、第２ノズル１１の最適流量（１０Ｌ）より大きい流量にも対応が可能になり、純水の流量に応じた適切なノズルでオゾンガスの溶解を行うことができる。
また、本実施の形態では、直列に接続された二つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１）のうち、最適流量の小さい第１ノズル１０が上流側に配置され、最適流量の大きい第２ノズル１１が下流側に配置されるので、ガス溶解水生成部でガス溶解水を生成するときの圧力損失を少なくすることができる。
なお、図４に示すように、直列に接続された二つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１）が二つ並列に設けられている場合に、二つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１）の一方のノズル（例えば第１ノズル１０）のみを用いるようにしてもよい。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態のオゾン水製造装置１について説明する。ここでは、第２の実施の形態のオゾン水製造装置１が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。
図５は、本実施の形態のオゾン水生成部４の説明図である。図５に示すように、オゾン水生成部４は、並列に接続された三つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１７）を備えている。第１ノズル１０の最適流量は例えば５Ｌであり、第２ノズル１１の最適流量は例えば１０Ｌであり、第３ノズル１７の最適流量は例えば２０Ｌである。また、三つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１７）の下流には、それぞれ出力バルブ１２が設けられている。
また、図５に示すように、オゾン水生成部４は、三つのノズルに対応する三つのガスバルブ（第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４と第３ガスバルブ１８）が設けられている。オゾン水生成部４は、第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４と第３ガスバルブ１８を開閉することにより、第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１７に別々にオゾンガスが供給できるように構成されている。
なお、本実施の形態では、第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４と第３ガスバルブ１８のいずれか二つを同時に開くこともでき、三つすべてを同時に開くこともできる。すなわち、第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１７のいずれか二つに同時にオゾンガスを供給することもでき、三つすべてに同時にオゾンガスを供給することもできる。もちろん、第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４と第３ガスバルブ１８のいずれか一つを開いて、第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１７のいずれか一つにオゾンガスを供給することもできる。
制御部１６は、流量検知部１５で検知された純水の流量に基づいて、三つのガスバルブ（第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４と第３ガスバルブ１８）の開閉を制御することによって、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスを第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１７のいずれに供給するか制御する。また、制御部１６は、三つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１２）の上流に設けられた切替バルブ（図示せず）を切り替えることによって、純水供給部３から供給された純水を第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１２のいずれに供給するか制御することができる。
例えば、制御部１６は、流量検知部１５で検知された流量が第２最適流量（１０Ｌ）より第１最適流量（５Ｌ）に近い場合（例えば、検知された流量が６Ｌである場合）には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスおよび純水供給部３から供給された純水を第１ノズル１０に供給する制御を行う。また、流量検知部１５で検知された流量が第１最適流量（５Ｌ）より第２最適流量（１０Ｌ）に近い場合（例えば、検知された流量が９Ｌである場合）には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスおよび純水供給部３から供給された純水を第２ノズル１１に供給する制御を行う。また、流量検知部１５で検知された流量が第２最適流量（１０Ｌ）より第３最適流量（２０Ｌ）に近い場合（例えば、検知された流量が１９Ｌである場合）には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスおよび純水供給部３から供給された純水を第３ノズル１７に供給する制御を行う。
また、制御部１６は、流量検知部１５で検知された流量が第３最適流量（２０Ｌ）より第１最適流量と第２最適流量の合計流量（１５Ｌ＝５Ｌ＋１０Ｌ）に近い場合（例えば、検知された流量が１６Ｌである場合）には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスおよび純水供給部３から供給された純水を第１ノズル１０と第２ノズル１１の両方に供給する制御を行う。また、流量検知部１５で検知された流量が第１最適流量と第２最適流量の合計流量（１５Ｌ＝５Ｌ＋１０Ｌ）より第３最適流量（２０Ｌ）に近い場合（例えば、検知された流量が１９Ｌである場合）には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスおよび純水供給部３から供給された純水を第３ノズル１７に供給する制御を行う。
さらに、制御部１６は、流量検知部１５で検知された流量が第１最適流量と第２最適流量の合計流量と第３最適流量との中間値（１７．５Ｌ）に近い場合には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスおよび純水供給部３から供給された純水を第１ノズル１０と第２ノズル１１に供給する制御を行う。あるいは、制御部１６は、流量検知部１５で検知された流量が第１最適流量と第２最適流量の合計流量と第３最適流量との中間値（１７．５Ｌ）に近い場合には、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスおよび純水供給部３から供給された純水を第３ノズル１７に供給する制御を行ってもよい。
このような第２の実施の形態のオゾン水製造装置１によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。すなわち、オゾン水生成部４が、最適流量が異なる三つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１７）を備えており、純水供給部３から供給される純水の流量に基づいて、オゾンガス供給部２から供給されたオゾンガスおよび純水供給部３から供給された純水を三つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１７）のいずれに供給するかが制御される。これにより、純水の流量に応じた適切なノズルでオゾンガスの溶解を行うことができるので、ガス溶解効率を高くすることができ、所定のオゾン水濃度を得るためのオゾンガスの使用量を低減させることができる。また、純水の流量に応じた適切なノズルでオゾンガスの溶解を行うことができるので、オゾン水生成部４で生成されるオゾン水の濃度の安定性が向上する。
その上、本実施の形態では、第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１７が並列に接続されており、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が第１ノズル１０の最適流量（第１最適流量）に近い場合には、第１ノズル１０にオゾンガスが供給され、第１ノズル１０でオゾンガスの溶解が行われる。また、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が、第２ノズル１１の最適流量（第２最適流量）に近い場合には、第２ノズル１１にオゾンガスが供給され、第２ノズル１１でオゾンガスの溶解が行われる。また、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が、第３ノズル１７の最適流量（第３最適流量）に近い場合には、第３ノズル１７にオゾンガスが供給され、第３ノズル１７でオゾンガスの溶解が行われる。このようにして、純水の流量に応じた適切なノズルでオゾンガスの溶解を行うことができる。
この場合、並列に接続された三つのノズルの中から、オゾン水生成部４に供給される純水の流量に応じた適切なノズルを選択してオゾンガスの溶解を行うことができるので、純水の流量が小さい場合に、流量に応じた最適流量の小さいノズルを使用することができる。したがって、最適流量の大きいノズルを使用するのを回避することができ、その結果、図６に示すように、システム全体として濃度安定性の良い領域が大きくなる。なお、図６の上図は、最適流量の大きいノズルしか使用できないシステムの濃度安定性を示す図であり、図６の下図は、本実施の形態のシステム全体の濃度安定性を示す図である。
また、図７に示すテーブルに基づいて、並列に接続された三つのノズルの中から、どのノズルを使用するかを決定してもよい。図７のテーブルの第１行（一番上側の横行）は、ノズルの最適流量を示しており、図７のテーブルの第１列（一番左側の縦列）は、ノズルの最適流量に積算される比の値を示している。そして、図７のテーブルの第２行第２列から第４行第４列までの各セルには、最適流量に比の値を積算した結果の数値（流量）が示されている。
なお、図７のテーブルでは、ノズルの最適流量が等比数列（５，１０，２０，・・・）を構成するように設定されており、比の値が等差数列（０．８，１．０，１．２，１．４，・・・）を構成するように設定されている。
図７のテーブルは、例えば、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が「４Ｌ」の場合には、最適流量が５Ｌのノズル（第１ノズル１０）を使用することを示している。同様に、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が「２８Ｌ」の場合には、最適流量が２０Ｌのノズル（第３ノズル１７）を使用することを示している。このようなテーブルに基づいて、流量に応じた使用ノズルを決定することにより、広い流量範囲（４Ｌ～２８Ｌの範囲）をバランスよくカバーすることができる。
また、本実施の形態では、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が第１ノズル１０の最適流量と第２ノズル１１の最適流量の合計流量（第１最適流量＋第２最適流量）に近い場合には、第１ノズル１０と第２ノズル１１にオゾンガスが供給され、第１ノズル１０と第２ノズル１１でオゾンガスの溶解が行われる。一方、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が、第３ノズル１７の最適流量（第３最適流量）に近い場合には、第３ノズル１７にオゾンガスが供給され、第３ノズル１７でオゾンガスの溶解が行われる。このようにして、純水の流量に応じた適切なノズルでオゾンガスの溶解を行うことができる。
また、本実施の形態では、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が第１ノズル１０の最適流量と第２ノズル１１の最適流量の合計流量（第１最適流量＋第２最適流量）と第３ノズル１７の最適流量（第３最適流量）の中間値に近い場合には、第１ノズル１０と第２ノズル１１にオゾンガスが供給され、第１ノズル１０と第２ノズル１１でオゾンガスの溶解が行われる。このようにして、最適流量の小さいノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１）でガス溶解水を生成することができるので、ガス溶解水を生成するときのガス溶解効率を高くすることができる。
あるいは、オゾン水生成部４に供給される純水の流量が第１ノズル１０の最適流量と第２ノズル１１の最適流量の合計流量（第１最適流量＋第２最適流量）と第３ノズル１７の最適流量（第３最適流量）の中間値に近い場合には、第３ノズル１７にオゾンガスが供給され、第３ノズル１７でオゾンガスの溶解が行われる。このようにして、最適流量の大きいノズル（第３ノズル１７）でガス溶解水を生成することができるので、ガス溶解水を生成するときの圧力損失を少なくすることができる。
（第２の実施の形態の変形例）
図８には、第２の実施の形態のオゾン水生成部４の変形例が示される。図８に示すように、この変形例では、並列に接続された三つのノズル（第１ノズル１０と第２ノズル１１と第３ノズル１７）の後段に、それぞれ直列に三つのノズル（第４ノズル１９と第５ノズル２０と第６ノズル２１）が設けられている。第１ノズル１０の最適流量は例えば５Ｌであり、第２ノズル１１の最適流量は例えば１０Ｌであり、第３ノズル１７の最適流量は例えば２０Ｌである。また、第４ノズル１９の最適流量は例えば１０Ｌであり、第５ノズル２０の最適流量は例えば１５Ｌであり、第６ノズル２１の最適流量は例えば３０Ｌである。
そして、図８に示すように、オゾン水生成部４は、六つのノズルに対応する六つのガスバルブ（第１ガスバルブ１３と第２ガスバルブ１４と第３ガスバルブ１８と第４ガスバルブ２２と第５ガスバルブ２３と第６ガスバルブ２４）が設けられている。オゾン水生成部４は、六つのガスバルブ（第１ガスバルブ１３～第６ガスバルブ２４）を開閉することにより、六つのノズル（第１ノズル１０～第６ノズル２１）に別々にオゾンガスが供給できるように構成されている。
これにより、六つのノズル（第１ノズル１０～第６ノズル２１）の中から、オゾン水生成部４に供給される純水の流量に応じた適切なノズルを選択してオゾンガスの溶解を行うことができるので、さらに広い流量範囲をバランスよくカバーすることができる。
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
例えば、以上の説明では、純水にオゾンガスを溶解させてオゾン水を製造するオゾン水製造装置を例示して説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、原料となるガスはオゾンガスに限られず、また、原料となる液体も純水に限られない。例えば、純水に二酸化炭素を溶解させて炭酸水を製造してもよく、純水に窒素を溶解させて窒素水を製造してもよい。また、純水に水素を溶解させて水素水を製造してもよい。その他、本発明は、機能水を製造するためのガス溶解に適用することができる。
以上のように、本発明にかかるガス溶解液製造装置は、ガス溶解効率を高くすることができるとともに、ガス溶解液の濃度の安定性を向上させることができるという効果を有し、例えば、純水にオゾンガスを溶解させてオゾン水を製造するオゾン水製造装置等として有用である。
１ オゾン水製造装置（ガス溶解液製造装置）
２ オゾンガス供給部（ガス供給部）
３ 純水供給部（液体供給部）
４ オゾン水生成部（ガス溶解液生成部）
５ 流量計
６ 昇圧ポンプ
７ 気液分離タンク
８ オゾン水供給処理部
９ 排気処理部
１０ 第１ノズル（第１ガス溶解部）
１１ 第２ノズル（第２ガス溶解部）
１２ 出力バルブ
１３ 第１ガスバルブ
１４ 第２ガスバルブ
１５ 流量検知部
１６ 制御部
１７ 第３ノズル（第３ガス溶解部）
１８ 第３ガスバルブ
１９ 第４ノズル
２０ 第５ノズル
２１ 第６ノズル
２２ 第４ガスバルブ
２３ 第５ガスバルブ
２４ 第６ガスバルブ
Ｕ ユースポイント

Claims (6)

  1. ガス溶解液の原料となるガスを供給するガス供給部と、
    前記ガス溶解液の原料となる液体を供給する液体供給部と、
    前記液体供給部から供給された液体に前記ガス供給部から供給されたガスを溶解させて、ガス溶解液を生成するガス溶解液生成部と、
    を備え、
    前記ガス溶解液生成部は、
    第１最適流量を有する第１ガス溶解部と、
    前記第１最適流量と異なる第２最適流量を有する第２ガス溶解部と、
    前記液体供給部から供給される液体の流量を検知する流量検知部と、
    前記流量検知部で検知された前記液体の流量に基づいて、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部のいずれに供給するか制御する制御部と、
    を備え、
    前記第１最適流量は、前記第１ガス溶解部に供給される液体の流量であって、前記液体供給部から供給される液体に前記ガス供給部から供給されるガスを前記第１ガス溶解部で溶解させるときにガス溶解効率が最適となる前記液体の流量であり、
    前記第２最適流量は、前記第２ガス溶解部に供給される液体の流量であって、前記液体供給部から供給される液体に前記ガス供給部から供給されるガスを前記第２ガス溶解部で溶解させるときにガス溶解効率が最適となる前記液体の流量であり、
    前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部は、直列に接続され、
    前記制御部は、
    前記流量検知部で検知された流量が前記第２ガス溶解部の最適流量より前記第１ガス溶解部の最適流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第１ガス溶解部に供給する制御を行い、
    前記流量検知部で検知された流量が前記第１ガス溶解部の最適流量より前記第２ガス溶解部の最適流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第２ガス溶解部に供給する制御を行う、ことを特徴とするガス溶解液製造装置。
  2. 直列に接続された前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部が、二つ並列に設けられ、
    前記第１最適流量は、前記第２最適流量より小さく、
    前記第１ガス溶解部は、前記第２ガス溶解部より前記液体供給部に近い上流側に配置される、請求項１に記載のガス溶解液製造装置。
  3. ガス溶解液の原料となるガスを供給するガス供給部と、
    前記ガス溶解液の原料となる液体を供給する液体供給部と、
    前記液体供給部から供給された液体に前記ガス供給部から供給されたガスを溶解させて、ガス溶解液を生成するガス溶解液生成部と、
    を備え、
    前記ガス溶解液生成部は、
    第１最適流量を有する第１ガス溶解部と、
    前記第１最適流量と異なる第２最適流量を有する第２ガス溶解部と、
    前記液体供給部から供給される液体の流量を検知する流量検知部と、
    前記流量検知部で検知された前記液体の流量に基づいて、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部のいずれに供給するか制御する制御部と、
    を備え、
    前記第１最適流量は、前記第１ガス溶解部に供給される液体の流量であって、前記液体供給部から供給される液体に前記ガス供給部から供給されるガスを前記第１ガス溶解部で溶解させるときにガス溶解効率が最適となる前記液体の流量であり、
    前記第２最適流量は、前記第２ガス溶解部に供給される液体の流量であって、前記液体供給部から供給される液体に前記ガス供給部から供給されるガスを前記第２ガス溶解部で溶解させるときにガス溶解効率が最適となる前記液体の流量であり、
    前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部は、並列に接続され、
    前記制御部は、
    前記流量検知部で検知された流量が前記第２最適流量より前記第１最適流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスおよび前記液体供給部から供給された液体を前記第１ガス溶解部に供給する制御を行い、
    前記流量検知部で検知された流量が前記第１最適流量より前記第２最適流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスおよび前記液体供給部から供給された液体を前記第２ガス溶解部に供給する制御を行う、ことを特徴とするガス溶解液製造装置。
  4. ガス溶解液の原料となるガスを供給するガス供給部と、
    前記ガス溶解液の原料となる液体を供給する液体供給部と、
    前記液体供給部から供給された液体に前記ガス供給部から供給されたガスを溶解させて、ガス溶解液を生成するガス溶解液生成部と、
    を備え、
    前記ガス溶解液生成部は、
    第１最適流量を有する第１ガス溶解部と、
    前記第１最適流量と異なる第２最適流量を有する第２ガス溶解部と、
    前記第１最適流量と前記第２最適流量のいずれとも異なる第３最適流量を有する第３ガス溶解部と、
    前記液体供給部から供給される液体の流量を検知する流量検知部と、
    前記流量検知部で検知された前記液体の流量に基づいて、前記ガス供給部から供給されたガスを、前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部、または、前記第３ガス溶解部、のいずれに供給するか制御する制御部と、
    を備え、
    前記第１最適流量は、前記第１ガス溶解部に供給される液体の流量であって、前記液体供給部から供給される液体に前記ガス供給部から供給されるガスを前記第１ガス溶解部で溶解させるときにガス溶解効率が最適となる前記液体の流量であり、
    前記第２最適流量は、前記第２ガス溶解部に供給される液体の流量であって、前記液体供給部から供給される液体に前記ガス供給部から供給されるガスを前記第２ガス溶解部で溶解させるときにガス溶解効率が最適となる前記液体の流量であり、
    前記第３最適流量は、前記第３ガス溶解部に供給される液体の流量であって、前記液体供給部から供給される液体に前記ガス供給部から供給されるガスを前記第３ガス溶解部で溶解させるときにガス溶解効率が最適となる前記液体の流量であり、
    前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部と前記第３ガス溶解部は、並列に接続され、
    前記制御部は、
    前記流量検知部で検知された流量が前記第３最適流量より前記第１最適流量と前記第２最適流量の合計流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部に供給する制御を行い、
    前記流量検知部で検知された流量が前記第１最適流量と前記第２最適流量の合計流量より前記第３最適流量に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第３ガス溶解部に供給する制御を行う、ことを特徴とするガス溶解液製造装置。
  5. 前記制御部は、
    前記流量検知部で検知された流量が前記第１最適流量と前記第２最適流量の合計流量と前記第３最適流量との中間値に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第１ガス溶解部と前記第２ガス溶解部に供給する制御を行う、請求項４に記載のガス溶解液製造装置。
  6. 前記制御部は、
    前記流量検知部で検知された流量が前記第１最適流量と前記第２最適流量の合計流量と前記第３最適流量との中間値に近い場合には、前記ガス供給部から供給されたガスを前記第３ガス溶解部に供給する制御を行う、請求項４に記載のガス溶解液製造装置。
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