TWI840578B

TWI840578B - 氣體溶解液製造裝置

Info

Publication number: TWI840578B
Application number: TW109121345A
Authority: TW
Inventors: 中川洋一; 小澤卓; 荒木裕二; 史
Original assignee: 日商荏原製作所股份有限公司
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2024-05-01

Abstract

本發明提供一種提高了氣體溶解度的氣體溶解液製造裝置，具有：泵，該泵使液體升壓；配管，該配管與該泵連通；噴嘴，該噴嘴配置於該配管並使用供給來的氣體而產生微小氣泡；以及氣液分離箱，該氣液分離箱的上部與該配管連通，該氣液分離箱將藉由該噴嘴生成的氣液混合液分離為氣體和液體。

Description

氣體溶解液製造裝置

本發明關於一種氣體溶解液製造裝置。

近年，隨著製造製程的複雜化、電路圖案的微細化，半導體裝置工廠、液晶等電子零件製造工廠中的產品的清潔越來越先進化。例如，使用將高純度氣體或高純度氣體和藥品溶解到功能水(超純水等)的特殊的液體(稱為清洗液)，除去附著於矽晶圓的微粒、金屬、有機物等。

作為清洗處理方法，除了重複將複數個矽晶圓同時浸漬並清洗的操作的“批量處理方法”之外，還採用了對應於多品種少量生產的產品針對一個晶圓進行藥品清洗和超純水處理的“單片處理方法”。單片處理方法與批量處理方法相比，每個晶圓的清洗步驟時間(節拍時間)更長，且清洗液的使用量更多，因此期望縮短節拍時間並減少清洗液使用量。目前，為了在短時間內進行有效的清洗並減少清洗液使用量，進行先進的清洗製程，該清洗製程可以單獨或者同時使用多種功能水和藥品，在短時間內切換清洗步驟。

作為功能水，使用例如將臭氧氣體溶解於超純水的臭氧水。溶解於超純水的臭氧即使在低濃度(幾ppm)也具有非常強的氧化力，因此能除去有機物、金屬。上述臭氧水通常由臭氧水製造裝置製造。在專利文獻1中，將臭氧氣體溶解於超純水的臭氧水被供給到氣液分離箱，在氣液分離箱排出臭氧水和剩餘氣體。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開2018-192439號公報

以往，沿鉛垂方向從下至上地向氣液分離箱導入液體和氣體的混合液。在滯留於氣液分離箱的內部的液體中，氣體朝向上方而氣液分離後的液體朝向下方，從而進行順暢的氣液分離。

然而，由於氣液分離非常順暢，無法確保較長的氣體和液體的接觸時間，從而無法將氣體溶解效率提升到目標(例如最大值)。

本發明是鑒於上述技術問題作出的，其目的在於提供一種能提高氣體溶解度的氣體溶解液製造裝置。

本發明第一態樣的氣體溶解液製造裝置具備：泵，該泵使液體升壓；配管，該配管與前述泵連通；噴嘴，該噴嘴配置於前述配管並使用供給來的氣體而產生微小氣泡；以及氣液分離箱，該氣液分離箱的上部與前述配管連通，該氣液分離箱將藉由前述噴嘴生成的氣液混合液分離為氣體和液體。

根據上述結構，藉由從氣液分離箱的上部流入氣液混合液，在氣液分離箱的內部，朝向上方的氣體和朝向下方的液體彼此相對向，形成複雜的流。因此，與比較例相比能保持較長的氣液接觸時間，從而能提高氣體溶解效率。其結果是，能實現更高濃度的氣體溶解液。

本發明第二態樣的氣體溶解液製造裝置是第一態樣的氣體溶解液製造裝置，當將前述氣液分離箱的內直徑設為D、將前述配管的內直徑設為d、將藉由前述配管從上方向前述氣液分離箱供給的氣液混合液的液體的流量設為F、將該氣液混合液所包含的氣體的流量設為f時，0<d/D

0.5且0<f/F

5。

根據上述結構，由於在氣液分離箱的內部的水面附近形成有氣泡和液體組成的複雜的流，氣液的接觸頻率變高，因此能提高氣體溶解度。

本發明第三態樣的氣體溶解液製造裝置是第一或第二態樣的氣體溶解液製造裝置，前述氣液分離箱中的能供液體通過的空間的截面積隨著朝向下方而變小，前述氣體溶解液製造裝置具備：流量感測器，該流量感測器對向前述氣液分離箱供給的液體的流量進行檢測；以及控制部，該控制部控制泵，使得由前述流量感測器測量出的流量越小，液面維持得越靠下方。

根據上述結構，由於即使流入氣液分離箱的流量發生變動，由氣體和液體形成的複雜的流也不會與氣液分離箱的內壁分開，因此能實現利用了內壁的穩定的氣液接觸，從而能提高氣體溶解度。

本發明第四態樣的氣體溶解液製造裝置是第三態樣的氣體溶解液製造裝置，在前述氣液分離箱的內部設有排出氣液混合液的排出口、以及用於形成到達該排出口的流路的流路調節構件，前述流路的截面積比前述氣液分離箱的截面積窄，或者前述流路的截面積隨著朝向下方而變小，當由前述流量感測器測量出的流量超過閾值時，前述控制部控制泵以使液面維持在前述流路調節構件的上方的位置，當由前述流量感測器測量出的流量在閾值以下時，前述控制部控制泵以使液面維持在由前述流路調節構件形成的流路內。

根據上述結構，當流量超過閾值時，移動的氣體的量變多且移動的液體的量變多，因此，使由氣體和液體形成的複雜的流的區域能到達氣液分離箱的內壁。其結果是，能夠實現利用了氣液分離箱的內壁的穩定的氣液接觸，從而能提高氣體溶解度。另一方面，當流量在閾值以下時，移動的氣體的量較少且移動的液體的量較少，因此，即使由氣體和液體形成的複雜的流的區域變小，由於將液面維持在由流路調節構件形成的流路內，因此也能夠使複雜的流的區域到達流路調節構件的內壁。其結果是，能夠實現利用了流路調節構件的內壁的穩定的氣液接觸，從而能提高氣體溶解度。

本發明第五態樣的氣體溶解液製造裝置是第四態樣的氣體溶解液製造裝置，在前述流路調節構件的內壁設有段差部。

根據上述結構，能夠供液體從上方朝向下方通過的截面積可以減小一個階級，從而能將由氣體和液體形成的複雜的流的區域保持在段差部的上方的空間。

本發明第六態樣的氣體溶解液製造裝置是第三至第五態樣中的任意一個態樣的氣體溶解液製造裝置，在前述流路調節構件的內壁設有突起物或者存在起伏的結構體。

根據上述結構，當液體與突起物或者結構體碰撞時產生攪拌效果，促進了氣體的溶解。

本發明第七態樣的氣體溶解液製造裝置是第一至第六態樣中的任意一個態樣的氣體溶解液製造裝置，在前述氣液分離箱的內壁設有突起物或存在起伏的結構體。

根據上述結構，液體與突起物或者結構體碰撞而產生攪拌效果，促進了氣體的溶解。

本發明第八態樣的氣體溶解液製造裝置是第七態樣的氣體溶解液製造裝置，前述氣液分離箱的橫截面是大致圓形，以使前述配管在俯視圖中位於作為前述氣液分離箱的外緣的圓的切線方向的態樣將前述配管連結於前述氣液分離箱，從而使流入前述氣液分離箱的前述氣液混合液沿著前述氣液分離箱的內壁移動。

根據上述結構，從配管流入的氣液混合液沿著氣液分離箱的內壁移動。由此，氣液混合液與設於氣液分離箱的內壁的突起物碰撞，在該碰撞時產生攪拌效果，促進了氣體的溶解。

本發明第九態樣的氣體溶解液製造裝置是第一至第八態樣中任意一個態樣的氣體溶解液製造裝置，在前述氣液分離箱的上部設有與前述配管連通的供給口，在前述氣液分離箱的內部設有與前述供給口連通的噴淋噴嘴，該噴淋噴嘴使供給來的氣液混合液成為噴霧狀並向前述氣液分離箱內排出。

根據上述結構，能夠增加氣液接觸面積，從而促進了氣體的溶解。

本發明第十態樣的氣體溶解液製造裝置是第一態樣的氣體溶解液製造裝置，在前述氣液分離箱的液面或者液面的上方設有板，前述板配置成：通過前述配管流入前述氣液分離箱的氣液混合液與前述板直接碰撞。

由此，藉由使氣液混合液與板直接碰撞，能使氣泡細分化，能提高氣液的接觸面積，從而促進了氣體的溶解。

本發明第十一態樣的氣體溶解液製造裝置是第一至第十態樣中任意一個態樣的氣體溶解液製造裝置，在前述配管中的大致鉛垂地連接於前述氣液分離箱的部分設有前述噴嘴。

根據上述結構，能利用噴嘴進一步使氣泡細分化，從而實現氣液接觸面積變大的狀態，向氣液分離箱供給溶解液。

根據本發明的一態樣，藉由從氣液分離箱的上部流入氣液混合液，在氣液分離箱的內部，朝向上方的氣體和朝向下方的液體彼此相對向，形成複雜的流。因此，與比較例相比能保持較長的氣液接觸時間，從而能提高氣體溶解效率。其結果是，能實現更高濃度的氣體溶解液。

1,1b,1c,1d,100:氣體溶解液製造裝置

10:驅動機

11,111:泵

12,14,112,115:閥

13,15,16,113,114:噴嘴

17,17b,17c,17d,17e,17f,17g,17h:氣液分離箱

18:液面監視感測器安裝用管

19:液面監視感測器

21:壓力感測器

22:壓力調節閥

23:流量感測器

24:控制部

25,26:質量流控制器

31,32,37:流路調節構件

33,34,36:突起物

35:噴淋噴嘴

40,40a,40b,40c:板

41,42,43,44:支承構件

51,52,53,54:連結構件

117:氣液分離箱

118:液面監視感測器安裝用管

119:液面監視感測器

311:段差部

DIW:超純水

P1,P2,P3,P4,P5,P6,P11,P12,P13,P14,P15:配管

A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12,A13,A14,A15,A22:箭頭

B1,B2:長軸

D1:排出口

LS1,LS2,LS3,LS4,LS8,LS9:液面

R1,R2,R3,R4,R5:區域

S1,S2:供給口

圖1是第一實施型態的氣體溶解液製造裝置的示意圖。

圖2是顯示第一實施型態的氣液分離箱內的氣體和液體的流動的示意圖。

圖3是第一實施型態的變形例的氣體溶解液製造裝置的示意圖。

圖4是第一實施型態的第二變形例的氣體溶解液製造裝置的示意圖。

圖5是第二實施型態的氣體溶解液製造裝置的示意圖。

圖6是第二實施型態的氣液分離箱的概略縱剖視圖。

圖7是顯示當流入氣液分離箱的流量較多時，被控制的液面的位置的一例的示意圖。

圖8是顯示當流入氣液分離箱的流量較少時，被控制的液面的位置的一例的示意圖。

圖9是第二實施型態的變形例1的氣液分離箱的概略縱剖視圖。

圖10是當流入氣液分離箱的流路較多時，第二實施型態的變形例2的氣液分離箱的概略縱剖視圖。

圖11是當流入氣液分離箱的流路較少時，第二實施型態的變形例2的氣液分離箱的概略縱剖視圖。

圖12是第二實施型態的變形例3的氣液分離箱的概略縱剖視圖。

圖13A是第二實施型態的變形例4的氣液分離箱的概略立體圖。

圖13B是圖13A的俯視圖。

圖14是第二實施型態的變形例4的氣液分離箱的概略縱剖視圖。

圖15是第二實施型態的變形例5的氣液分離箱的概略縱剖視圖。

圖16是第二實施型態的變形例6的氣液分離箱的概略縱剖視圖。

圖17A是液面較高時的第三實施型態的氣液分離箱的概略縱剖視圖。

圖17B是液面較低時的第三實施型態的氣液分離箱的概略縱剖視圖。

圖18是沿圖17A的箭頭A22的方向觀察時的向視圖。

圖19A是第三實施型態的變形例1的板的俯視圖及縱剖視圖。

圖19B是第三實施型態的變形例2的板的俯視圖及縱剖視圖。

圖19C是第三實施型態的變形例3的板的俯視圖及縱剖視圖。

圖20是比較例的氣體溶解液製造裝置的示意圖。

圖21是顯示比較例的氣液分離箱內的氣體和液體的流動的示意圖。

以下，參照圖式對各實施型態進行說明。但是，存在省略不必要的詳細說明的情況。例如，存在省略已經充分公開的事項的詳細說明或對於實質上相同的結構重複說明的情況。這是為了防止以下說明不必要地變得冗長，並且便於本領域技術人員理解。

在對實施型態進行說明之前，對比較例進行說明，從而能更好地理解本實施型態的技術問題。

<比較例>

圖20是比較例的氣體溶解液製造裝置的示意圖。如圖20所示，比較例的氣體溶解液製造裝置100具備：泵111、用於將超純水(DIW)向泵111供給的配管P11、供臭氧氣體通過的配管P12、以及設於配管P12的閥112。閥112是空氣驅動閥。氣體溶解液製造裝置100還具備：氣液分離箱117、用於將泵111排出的超純水(DIW)向氣液分離箱117供給的配管P13、設於配管P13的噴嘴113、114、以及閥115。閥115是空氣驅動閥。

氣體溶解液製造裝置100還具備液面監視感測器安裝用管118、及藉由該液面監視感測器安裝用管118進行安裝的液面監視感測器119。在氣液分離箱117連結有用於排出剩餘氣體的配管P14以及用於排出氣液分離後的液體的配管P15。

如圖20所示，液體和氣體的混合液沿鉛垂方向從下至上地導入氣液分離箱117。

圖21是顯示比較例的氣液分離箱內的氣體和液體的流動的示意圖。如圖21所示，在滯留於氣液分離箱117的內部的液體中，氣體朝向上方而氣液分離後的液體朝向下方，從而進行順暢的氣液分離。由於氣液分離非常順暢，無法確保較長的溶解氣體和液體的接觸時間。其結果是，不能將氣體溶解效率提高到目標(例如最大值)。

<本實施型態>

與此相對，在本實施型態中，目的在於提高氣體溶解度。更詳細地，其目的在於在實現順利的氣液分離的同時提高氣體溶解度。因此，在本實施型態中，與比較例相比更加有效地進行氣液的接觸。

圖1是第一實施型態的氣體溶解液製造裝置的示意圖。如圖1所示，第一實施型態的氣體溶解液製造裝置1具備：使液體(此處將超純水作為一個示例)升壓的泵11、用於將液體(此處將超純水(DIW)作為一個示例)向泵11供給的配管P1、供臭氧氣體通過的配管P2、設於配管P2的閥12。作為一個示例，閥12是空氣驅動閥。氣體溶解液製造裝置1還具備：氣液分離箱17、與泵11連通並用於將泵11排出的超純水(DIW)向氣液分離箱17供給的配管P3、以及設於配管P3的噴嘴13、閥14和噴嘴15、16。噴嘴13、15、16是使用供給來的氣體(此處將臭氧氣體作為一個示例)產生微小氣泡者，例如是微小氣泡產生噴嘴。此處，微小氣泡產生噴嘴是例如能夠利用回旋流產生被稱為微泡、納米微泡的數mm的直徑的氣泡的噴嘴，也可以使用吸氣器、噴射器等。在本實施型態中，從臭氧氣體發生器(未圖示)經由閥12向噴嘴13供給臭氧氣體。另外，藉由質量流控制器(未圖示)進行流量控制來供給向臭氧氣體發生器(未圖示)供給的原料氣體(氧氣、氮氣、CO2)。作為一個示例，閥14是空氣驅動閥。

作為一個示例，配管P3形成為ㄈ字形，在從泵11朝向上方延伸的配管上設有噴嘴13。

這樣，在從泵11出來後的配管P3到達氣液分離箱17之前，當氣液混合液存在沿水平和沿鉛垂向下之方向流動的部分時，在配管P3中大致水平地延伸的配管(以下稱為水平配管)內已經實現下側為液體上側為氣體的氣液分離狀態。該氣液分離情況也是使液體和氣體的接觸面積變小的原因。因此，為了使上述情況消失，在本實施型態中，如圖1所示，在配管P3的水平配管上設置有噴嘴15。由此，通過噴嘴15後的氣液再次被混合，成為使氣泡細分化的狀態，從而能維持氣液接觸面積較大的狀態。

即使在通過噴嘴15後的氣液中，氣泡也彼此聚集，使直徑變大。由此，氣液接觸面積變小。因此，為了使上述情況消失，在本實施型態中，如圖1所示，在配管P3中的大致鉛垂地連接於氣液分離箱17的部分設有噴嘴16。由此，能利用噴嘴16進一步使氣泡細分化，從而實現氣液接觸面積變大的狀態，向氣液分離箱供給溶解液。

將氣液分離箱17的內直徑定義為D，將用於供給氣液混合液的配管P3的內直徑定義為d，將藉由配管P3從上方向氣液分離箱17供給的氣液混合液的液體的流量定義為F，將該氣液混合液所包含的氣體流量定義為f。在這種情況下，相對於具有0<d/D

0.5的內直徑的長度比的氣液分離箱17和配管P3，將具有0<f/F

5的混合比的氣液混合液從上方向氣液分離箱17內供給為佳。由此，由於在氣液分離箱17的內部的水面附近形成有氣泡和液體組成的複雜的流，氣液的接觸頻率變高，因此能提高氣體溶解度。

氣體溶解液製造裝置1還具備液面監視感測器安裝用管18、及藉由該液面監視感測器安裝用管18安裝於氣液分離箱117的側面的液面監視感測器19。在氣液分離箱17連結有用於排出剩餘氣體的配管P4以及用於將氣液分離後的液體排出的配管P5。液面監視感測器19是例如電容量式液位檢測感測器，藉由液面監視感測器安裝用管18將電極安裝於氣液分離箱117的側面，從而對氣液分離箱117內的液位進行檢測。此處，電容式液位檢測感測器是利用了液體具有的固有的介電常數與空氣不同的情況的檢測方式。另外，液面監視感測器19不限定於電容式液位檢測感測器，既可以是與液面接觸的類型的其他感測器，也可以是不與液面接觸的類型的其他感測器。

如圖1所示，氣液分離箱17的上部與配管P3連通。能從氣液分離箱17的上部沿鉛垂向下之方向導入氣液混合液。氣液分離箱17將由噴嘴13生成的氣液混合液分離為氣體和液體。在氣體溶解液製造裝置1具備配管P4及配管P5，前述配管P4與氣液分離箱17的上部連通並用於排出剩餘氣體，前述配管P5與氣液分離箱17的下部連通並排出氣液分離後的液體。

氣體溶解液製造裝置1還具備：設於配管P5上的壓力感測器21、設於配管P4的壓力調節閥22、以及經由信號線連接於壓力感測器21和壓力調節閥22的控制部24。氣液分離箱17內被加壓，壓力感測器21對氣液分離箱17排出的液體的壓力進行檢測。控制部24從壓力感測器21獲取由壓力感測器21檢測到的、排出的液體的壓力，並控制壓力調節閥22的開度，以使上述排出的液體的壓力成為恆定的值。由此，控制部24自動地調節壓力調節閥22的開度，從而將氣液分離箱17內的壓力維持在規定的內壓。由此，由於能將氣液分離箱17內的壓力維持在較高的狀態，因此能提高氣體溶解度。

圖2是顯示第一實施型態的氣液分離箱內的氣體和液體的流動的示意圖。如圖2所示，在氣液分離箱17的內部，如箭頭A1所示的朝向上方的氣體和如箭頭A2所示的朝向下方的液體彼此相對向，在區域R1形成複雜的流。因此，與比較例相比能保持較長的氣液接觸時間，從而能提高氣體溶解效率。其結果是，能實現更高濃度的氣體溶解液。

綜上，第一實施型態的氣體溶解液製造裝置1具備：泵11，該泵11使液體升壓；配管P3，該配管P3與泵11連通；噴嘴13，該噴嘴13配置於配管P3並使用供給來的氣體而產生微小氣泡；以及氣液分離箱17，該氣液分離箱17的上部與配管P3連通，該氣液分離箱17將由噴嘴13生成的氣液混合液分離為氣體和液體。

根據上述結構，藉由從氣液分離箱17的上部流入氣液混合液，在氣液分離箱的內部，朝向上方的氣體和朝向下方的液體彼此相對向，形成複雜的流。因此，與比較例相比能保持較長的氣液接觸時間，從而能提高氣體溶解效率。其結果是，能實現更高濃度的氣體溶解液。

另外，也可以是，氣體溶解液製造裝置1中，進一步在例如配管P5設有濃度計。在這種情況下，也可以是，控制部24將氣液分離液後的液體中的當前臭氧濃度與設定濃度進行比較，並且根據比較結果，藉由增減原料氣體即氧氣流量來增減臭氧氣體量，或者，增減用於生成臭氧氣體的臭氧氣體生成裝置(未圖示)的放電功率。

<第一實施型態的變形例>

在第一實施型態的變形例中，也向噴嘴16供給臭氧氣體。圖3是第一實施型態的變形例的氣體溶解液製造裝置的示意圖。對與圖1相同的元件標註相同的符號並省略其說明。並且，控制部24、控制部24與壓力感測器21以及壓力調節閥22之間的配線也省略。如圖3所示，不僅僅從噴嘴13供給氣體，還可以從噴嘴15及/或噴嘴16(圖3中作為一個示例從噴嘴16)供給臭氧氣體。需要藉由使用質量流控制器(mass flow controller：MFC)來分別地對向噴嘴13、噴嘴15及/或噴嘴16供給的流量進行控制。這是因為，當將一系統的氣體線路分支並向噴嘴13、15、16進行供給時會引起單向流，無法使期望的流量流向期望的噴嘴。

在圖3中作為一個示例，第一實施型態的變形例的氣體溶解液製造裝置1b與第一實施型態的氣體溶解液製造裝置1相比，還具備：質量流控制器25，該質量流控制器25與配管P2連通並對向噴嘴13供給的臭氧氣體量的流量進行控制；質量流控制器26，該質量流控制器26對向噴嘴16供給的臭氧氣體量的流量進行控制；以及配管P6，該配管P6的一端與質量流控制器26連通並且另一端與噴嘴16連通。由此，能夠使期望的流量流向各個噴嘴13、16。

<第一實施型態的第二變形例>

圖4是第一實施型態的第二變形例的氣體溶解液製造裝置的示意圖。對與圖1相同的元件標註相同的符號並省略其說明。如圖4所示，第一實施型態的第二變形例的氣體溶解液製造裝置1c與第一實施型態的氣體溶解液製造裝置1b相比不同之處在於，在配管P3中的沿鉛垂向下之方向延伸並與氣液分離箱17連通的配管上，不僅設有噴嘴16，還設有噴嘴13、15以及閥14。

這樣，也可以是，在氣液混合液沿鉛垂向下之方向流入的配管上配置向氣液分離箱17供給溶解氣體(此處作為一個示例為臭氧氣體)的噴嘴13。由此，由於在沿鉛垂向下之方向流動的氣液中液體係向下流動而氣體係以想向上流動的方式進行抵抗，因此能維持氣液接觸面積較大的狀態。由此，像第一實施型態那樣，能防止在氣體導入後在沿水平佈置的配管內氣液分離的現象。

並且，如圖4所示，為了使彼此聚集而欲變大的氣泡細分化，也可以安裝噴嘴15、16。此外，也可以向噴嘴15、16供給氣體(此處作為一個示例為臭氧氣體)並再次生成微小氣泡。

<第二實施型態>

流入氣液分離箱的氣液混合液的流量發生變動。在氣液分離箱的內部的截面積相同的情況下，當流量較多時，在到達氣液分離箱的內側壁的範圍中形成複雜的流。流與內側壁接觸從而促進了氣液接觸，存在促進氣體溶解的效果。當流量較少時，複雜的流不能到達側壁，氣液接觸的效果降低。在第二實施型態中對此進行改進，即使在流量較少的情況下，也能促進氣液接觸。

圖5是第二實施型態的氣體溶解液製造裝置的示意圖。對與圖1相同的元件標註相同的符號並省略其說明。並且，控制部24與壓力感測器21以及壓力調節閥22之間的配線也省略。如圖5所示，第二實施型態的氣體溶解液製造裝置1d與第一實施型態的氣體溶解液製造裝置相比，改變了氣液分離箱17b的內部構造，還具備流量感測器23、及控制泵11的控制部24。流量感測器23設於泵11與噴嘴13之間的配管P3，對從泵11排出的液體的流量進行檢測。即流量感測器23對向氣液分離箱17b供給的液體的流量進行檢測。控制部24與流量感測器23連接，從流量感測器23獲取由流量感測器23檢測到的流量。並且，控制部24與液面監視感測器19連接，從液面監視感測器19獲取由液面監視感測器19檢測到的液面高度。

氣液分離箱17b的能供液體通過的空間的截面積隨著朝向下方而變小。控制部24控制泵11，使得由流量感測器23測量出的流量越少，液面維持得越靠下方。根據上述結構，由於即使流入氣液分離箱17b的流量發生變動，由氣體和液體形成的複雜的流也不會與氣液分離箱17b的內壁分開，因此能實現利用了內壁的穩定的氣液接觸，從而能提高氣體溶解度。以下使用圖6至8對具體的示例進行說明。

圖6是第二實施型態的氣液分離箱的概略縱剖視圖。在圖6的示例中，在氣液分離箱17b的內部設有排出氣液混合液的排出口D1、及用於形成到達該排出口D1的流路的流路調節構件31。該流路的截面積比氣液分離箱17b的截面積窄。在圖6的示例中，流路調節構件31關於圖6的長軸B1軸對稱。流路調節構件31既可以與氣液分離箱17b一體地成形，也可以在與氣液分離箱17b分體地成形後固定於氣液分離箱17b。

圖7是顯示當流入氣液分離箱的流量較多時，被控制的液面的位置的一例的示意圖。如圖7所示，當由流量感測器23測量出流量超過閾值時，控制部24對驅動泵11的驅動機10進行控制來控制流量，以將液面維持在流路調節構件31的上方的位置(例如圖7的情況下，液面LS1的位置)。此處，驅動機10例如是電動機。

由此，當流量超過了閾值時，如箭頭A3所示地移動的氣體的量較多且如箭頭A4所示地移動的液體的量較多，因此由氣體和液體形成的複雜的流的區域R2能夠到達氣液分離箱17b的內壁。其結果是，能夠實現利用了氣液分離箱17b的內壁的穩定的氣液接觸，從而能提高氣體溶解度。

圖8是顯示當流入氣液分離箱的流量較少時，被控制的液面的位置的一例的示意圖。如圖8所示，當由流量感測器23測量出流量在閾值以下時，控制部24對驅動泵11的驅動機10進行控制來控制流量，以將液面維持在由流路調節構件31形成的流路內(例如圖8的情況下，液面LS2的位置)。

由此，當流量在閾值以下時，如箭頭A5所示地移動的氣體的量較少且如箭頭A6所示地移動的液體的量較少，因此，即使由氣體和液體形成的複雜的流的區域R3變小，由於將液面維持在由流路調節構件31形成的流路內，因此能夠使複雜的流的區域R3到達流路調節構件31的內壁。其結果是，能夠實現利用了流路調節構件31的內壁的穩定的氣液接觸，從而能提高氣體溶解度。

此外，如圖8所示，在流路調節構件31的內壁設有段差部311。根據上述結構，能夠供液體從上方朝向下方通過的截面積可以減小一個階級，從而能將由氣體和液體形成的複雜的流的區域R3保持在段差部311的上方的空間。

另外，此處流路調節構件31的空間構成為能供液體從上方朝向下方通過的截面積減小一個階級，但是不限定於此，也可以設有複數個段差部，使得能供液體從上方朝向下方通過的截面積減小兩個以上段差部。即，流路調節構件的空間可構成為，能供液體從上方朝向下方通過的截面積至少減小一個階級。

<第二實施型態的變形例1>

接著，對第二實施型態的變形例1進行說明。圖9是第二實施型態的變形例1的氣液分離箱的概略縱剖視圖。如圖9所示，在變形例1中，在氣液分離箱17c中設有流路調節構件32，該流路調節構件32的形成於內部的空間(即空腔)的形狀不同。上述流路調節構件32內的空間(即空腔)具有例如包括倒錐形的形狀的漏斗形狀，並且該空間的橫截面積隨著朝向下方而連續變小。換言之，流路調節構件32內的空間以流路從上方朝向下方收縮的方式設有傾斜度，使得能夠供液體從上方朝向下方通過的截面積連續變小。

在上述結構中，控制部24也可以控制泵，使得由流量感測器23測量出的流量越少，液面維持得越靠下方。具體地例如，也可以是，當由流量感測器23測量出的流量超過閾值時，控制部24控制泵11以將液面維持在流路調節構件32的上方的位置，當由流量感測器23測量出的流量在閾值以下時，控制部24控制泵以將液面維持在由流路調節構件32形成的流路內。

<第二實施型態的變形例2>

接著，對第二實施型態的變形例2進行說明。圖10是當流入氣液分離箱的流量較多時，第二實施型態的變形例2的氣液分離箱的概略縱剖視圖。如圖10所示，在變形例1中，在氣液分離箱17d的內壁設有突起物33。另外，代替突起物33或者除此之外，也可以在氣液分離箱17c的內壁設置存在起伏的結構體。當流入氣液分離箱的流量超過閾值時，藉由控制部24將液面LS3維持在流路調節構件31的上方。在這種情況下，如上所述，藉由如箭頭A7所示的氣體流和如箭頭A8所示的液體流在區域R4形成有複雜的流。此時，複雜的流與突起物33或者結構體碰撞而產生攪拌效果，促進了氣體的溶解。

圖11是當流入氣液分離箱的流路較少時，第二實施型態的變形例2的氣液分離箱的概略縱剖視圖。如圖11所示，在流路調節構件31的內壁設有突起物34。另外，代替突起物34或者除此之外，也可以在流路調節構件31的內壁設置存在起伏的結構體。當流入氣液分離箱的流量在閾值以下時，藉由控制部24將液面LS4維持在由流路調節構件31形成的流路內。在這種情況下，如上所述，藉由如箭頭A9所示的氣體流和如箭頭A10所示的液體流在區域R5形成有複雜的流。此時，當複雜的流與突起物34或者結構體碰撞時產生攪拌效果，促進了氣體的溶解。

突起物33的距氣液分離箱17c的內壁面的長度是例如0~10mm。突起物34的距流路調節構件31c的內壁面的長度是例如0~10mm。只要能與突起物33、34碰撞而產生攪拌效果並促進氣體的溶解，則突起物33、34的形狀不作限定。

<第二實施型態的變形例3>

接著，對第二實施型態的變形例3進行說明。圖12是第二實施型態的變形例3的氣液分離箱的概略縱剖視圖。另外，對與圖10相同的元件標註相同的符號，並省略其說明。如圖12所示，在氣液分離箱17d的上部設有與配管P3連通的供給口S1。本第二實施型態的變形例3的氣液分離箱17d與圖10的第二實施型態的變形例2的氣液分離箱17d相比，進一步構成為在氣液分離箱17d的內部設有與供給口S1連通的噴淋噴嘴35。噴淋噴嘴35使供給的氣液混合液成為噴霧狀並向氣液分離箱17d內排出。由此，能夠增加氣液接觸面積，從而促進了氣體的溶解。

<第二實施型態的變形例4>

接著，對第二實施型態的變形例4進行說明。圖13A是第二實施型態的變形例4的氣液分離箱的概略立體圖。如圖13A所示，在氣液分離箱17e的上部，沿鉛垂向下之方向傾斜地連結有配管P3。圖13B是圖13A的俯視圖。如圖13B所示，氣液分離箱17e的橫截面是大致圓形，以使配管P3在俯視圖中位於氣液分離箱的外緣即圓的切線方向的方式將配管P3連結於氣液分離箱，從而使流入氣液分離箱17e的氣液混合液沿著氣液分離箱17e的內壁移動。由此，如箭頭A11、箭頭A12所示，從配管P3經由供給口S2流入的氣液混合液沿著氣液分離箱17e的內壁移動。由此，氣液混合液與設於氣液分離箱17e的內壁的突起物33碰撞，在該碰撞時產生攪拌效果，促進了氣體的溶解。

圖14是第二實施型態的變形例4的氣液分離箱的概略縱剖視圖。如圖14中的箭頭A13~A15所示，在積存於氣液分離箱17e的液體中，在內部產生沿著圓周的流。由此，藉由該流，使積存於氣液分離箱17e的液體與設於氣液分離箱17e的內壁的突起物33碰撞，在該碰撞時產生攪拌效果，促進了氣體的溶解。

另外，此處對一個供給口S2進行了說明，但是只要使氣液混合液能沿著相同的轉動方向(此處作為一個示例為右旋轉)流入，則也可以設置複數個供給口。存在複數個供給口時的設置高度不僅可以在同一圓周上，也可以改變垂直方向的高度。並且，供給角度既可以是水平，也可以具有俯角、仰角。

<第二實施型態的變形例5>

圖15是第二實施型態的變形例5的氣液分離箱的概略縱剖視圖。如圖15所示，第二實施型態的變形例5的氣液分離箱17f在圖9的第二實施型態的變形例1的氣液分離箱17c中，在流路調節構件32的傾斜面設有突起物36。

<第二實施型態的變形例6>

圖16是第二實施型態的變形例6的氣液分離箱的概略縱剖視圖。如圖16所示，像第二實施型態的變形例6的氣液分離箱17g那樣，流路調節構件37的內部的流路也可以關於長軸B2不對稱。

<第三實施型態>

接著，對第三實施型態進行說明。圖17A是液面較高時的第三實施型態的氣液分離箱的概略縱剖視圖。圖17B是液面較低時的第三實施型態的氣液分離箱的概略縱剖視圖。對與圖2相同的元件標註相同的符號並省略其說明。

如圖17A所示，在氣液分離箱17h的液面處設有板40。並且，板40被配置成：通過配管P3流入氣液分離箱17h的氣液混合液與板40直接碰撞。由此，藉由使氣液混合液與板40直接碰撞，能使氣泡細分化，能提高氣液的接觸面積，從而促進了氣體的溶解。

此處作為一個示例，板40漂浮在液面上，並由支承構件41~44(也參照圖18)定位，從而使水平位置位於與配管P3連通的供給口S1的下方。由此，如圖17A、圖17B所示，隨著液面LS8、LS9的高度上下移動，板40上下移動。

圖18是沿圖17A的箭頭A22的方向觀察時的向視圖。如圖18所示，支承構件41~44經由對應的連結構件51~54與板40連結。連結構件51~54既可以是彈性體也可以是繩。板40具有圓柱的形狀，支承構件41~44之間的距離比板40的直徑短。由此，能將板40保持在用支承構件41~44包圍的區域。

另外，板40既可以固定在氣液分離箱17h的液面的上方，也可以固定在液面上。

<第三實施型態的變形例1>

圖19A是第三實施型態的變形例1的板的俯視圖及縱剖視圖。如圖19A所示，第三實施型態的變形例1的板40a在俯視圖中是大致圓形，在縱剖視圖中是具有三角形的形狀的多棱錐。

<第三實施型態的變形例2>

圖19B是第三實施型態的變形例2的板的俯視圖及縱剖視圖。如圖19B所示，第三實施型態的變形例2的板40b在俯視圖中是大致圓形，在縱剖視圖中是具有三角形的形狀的多棱錐。如俯視圖所示，也可以從多棱錐的頂點朝向底邊進行曲線狀的槽加工。由此，也可以將氣液混合液有意地與該多棱錐的頂點接觸，並且用該力使板40b在水平面上旋轉。由此，藉由使板40b在水平面上旋轉，使積存於氣液分離箱17h內的液體被攪拌，因此能增加氣液的接觸時間，從而提高氣體溶解。

<第三實施型態的變形例3>

圖19C是第三實施型態的變形例3的板的俯視圖及縱剖視圖。如圖19C所示，第三實施型態的變形例3的板40c在俯視圖中是大致圓形，在縱剖視圖中是具有長方形的形狀的圓柱。另外，板40c也可以在板厚方向上設置複數個例如方形的貫通孔。貫通孔的形狀也可以是圓形。此外板40c也可以是多棱柱。

綜上，本發明實際上不限於上述實施型態，可以在實施階段在不脫離本發明的主旨的範圍中對結構元件變形而使其具體化。並且，藉由適當地組合上述實施型態所公開的複數個結構元件，可以形成各種發明。例如，也可以從實施型態示出的所有結構元件中刪除一些結構元件。此外，也可以適當地組合不同實施型態的結構元件。

1:氣體溶解液製造裝置

11:泵

12,14:閥

13,15,16:噴嘴

17:氣液分離箱