Оборудование формирования содержащей сверхмелкие пузырьки жидкости и способ формирования содержащей сверхмелкие пузырьки жидкости
Настоящее изобретение относится к оборудованию формирования содержащей сверхмелкие пузырьки жидкости и к способу формирования содержащей сверхмелкие пузырьки жидкости. Оборудование содержит модуль растворения, который растворяет предварительно определенный газ в жидкости, модуль формирования пузырьков, который формирует пузырьки диаметром менее 1 мкм в жидкости, в которой растворен предварительно определенный газ, камеру хранения для хранения жидкости и модуль управления циркуляцией. Модуль управления обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии в случае предписания модулю растворения газа функционировать на маршруте циркуляции, проходящем через модуль растворения. Модуль управления обеспечивает циркуляцию при втором условии в случае предписания модулю формирования пузырьков функционировать на маршруте циркуляции, проходящем через модуль формирования пузырьков. При этом второе условие отличается от первого условия. Технический результат: эффективно формировать жидкость, содержащую требуемый газа с диаметром менее 1 мкм. 6 н. и 34 з.п. ф-лы, 41 ил.
Уровень техники
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к оборудованию формирования содержащей сверхмелкие пузырьки жидкости и к способу формирования содержащей сверхмелкие пузырьки жидкости.
Описание предшествующего уровня техники
[0002] В последнее время, разработаны технологии для применения свойств мелких пузырьков, таких как микропузырьки с диаметром микрометрического размера и нанопузырьки с диаметром нанометрического размера. В частности, полезность сверхмелких пузырьков (в дальнейшем также называемых "UFB") с диаметром меньше 1,0 мкм подтверждена в различных областях техники.
[0003] Патент (Япония) № 6104201 раскрывает оборудование, в котором модуль растворения при повышенном давлении, который создает повышенное давление в требуемом газе, чтобы растворять его в жидкости, и модуль формирования мелких пузырьков, который испускает жидкость из сопла, чтобы формировать мелкие пузырьки, предоставляются на идентичном маршруте циркуляции жидкости, чтобы формировать мелкие пузырьки требуемого газа при высокой концентрации.
[0004] В конфигурации патента (Япония) № 6104201, растворение требуемого газа и формирование мелких пузырьков выполняются одновременно на идентичном маршруте циркуляции. В частности, условие циркуляции, такое как расход и давление жидкости, является идентичным на этапе растворения при повышенном давлении и на этапе формирования мелкого пузырька. Тем не менее, условие циркуляции, подходящее для растворения требуемого газа в жидкости, и условие циркуляции, подходящее для формирования мелких пузырьков, не обязательно являются идентичными. Кроме того, эти подходящие условия циркуляции варьируются независимо друг от друга в зависимости от комбинации жидкости и газа, которые должны использоваться. Таким образом, при конфигурации патента (Япония) № 6104201, не всегда возможно эффективно формировать жидкость, содержащую мелкий пузырек требуемого газа.
Сущность изобретения
[0005] Настоящее изобретение осуществлено, чтобы разрешать вышеуказанную проблему. В силу этого его цель заключается в том, чтобы эффективно формировать жидкость, содержащую сверхмелкие пузырьки требуемого газа.
[0006] В первом аспекте настоящего изобретения, предусмотрено оборудование формирования содержащей сверхмелкие пузырьки жидкости, содержащее: модуль растворения, который растворяет предварительно определенный газ в жидкости; модуль формирования сверхмелких пузырьков, который формирует сверхмелкие пузырьки в жидкости, в которой растворен предварительно определенный газ; и модуль управления циркуляцией, который управляет циркуляцией жидкости по маршрутам циркуляции жидкости, включающим в себя модуль растворения и модуль формирования сверхмелких пузырьков, при этом модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии, которое задает состояние жидкости, которая должна циркулировать, по маршруту циркуляции, проходящему через модуль растворения в случае предписания модулю растворения функционировать на маршруте циркуляции, и модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при втором условии, отличающемся от первого условия, по маршруту циркуляции, проходящему через модуль формирования сверхмелких пузырьков, в случае предписания модулю формирования сверхмелких пузырьков функционировать на маршруте циркуляции.
[0007] Во втором аспекте настоящего изобретения, предусмотрен способ формирования содержащей сверхмелкие пузырьки жидкости, содержащий: этап растворения для растворения предварительно определенного газа в жидкости; этап формирования сверхмелких пузырьков для формирования сверхмелких пузырьков в жидкости, в которой растворен предварительно определенный газ; и этап управления циркуляцией для управления циркуляцией жидкости таким образом, чтобы обеспечивать циркуляцию жидкости при первом условии, которое задает состояние жидкости, которая должна циркулировать по маршруту циркуляции, на котором этап растворения выполняется, в случае выполнения этапа растворения на маршруте циркуляции, и обеспечивать циркуляцию жидкости при втором условии, отличающемся от первого условия, по маршруту циркуляции, на котором этап формирования сверхмелких пузырьков выполняется, в случае выполнения этапа формирования сверхмелких пузырьков на маршруте циркуляции.
[0008] Дополнительные признаки настоящего изобретения должны становиться очевидными из нижеприведенного описания примерных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
[0009] Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей пример оборудования UFB-формирования;
[0010] Фиг. 2 является схемой принципиальной конфигурации модуля предварительной обработки;
[0011] Фиг. 3A и 3B являются схемой принципиальной конфигурации модуля растворения и схемой для описания состояний растворения в жидкости;
[0012] Фиг. 4 является схемой принципиальной конфигурации модуля T-UFB-формирования;
[0013] Фиг. 5A и 5B являются схемами для описания подробностей нагревательного элемента;
[0014] Фиг. 6A и 6B являются схемами для описания состояний пленочного кипения на нагревательном элементе;
[0015] Фиг. 7A-7D являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB, вызываемые посредством расширения образующегося в результате пленочного кипения пузырька;
[0016] Фиг. 8A-8C являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB, вызываемые посредством сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька;
[0017] Фиг. 9A-9C являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB, вызываемые посредством повторного нагрева жидкости;
[0018] Фиг. 10A и 10B являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB, вызываемые посредством ударных волн, создаваемых посредством исчезновения пузырька, сформированного посредством пленочного кипения;
[0019] Фиг. 11A-11C являются схемами, иллюстрирующими пример конфигураций модуля постобработки;
[0020] Фиг. 12 является схемой принципиальной конфигурации оборудования формирования содержащей UFB жидкости в первом варианте осуществления;
[0021] Фиг. 13 является блок-схемой, иллюстрирующей конфигурацию управления в оборудовании формирования содержащей UFB жидкости;
[0022] Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа, описывающей этапы формирования содержащей UFB жидкости в первом варианте осуществления;
[0023] Фиг. 15 является схемой принципиальной конфигурации оборудования формирования содержащей UFB жидкости во втором варианте осуществления;
[0024] Фиг. 16 является блок-схемой последовательности операций способа, описывающей этапы формирования содержащей UFB жидкости во втором варианте осуществления;
[0025] Фиг. 17 является блок-схемой последовательности операций способа, описывающей модификацию второго варианта осуществления;
[0026] Фиг. 18 является схемой принципиальной конфигурации оборудования формирования содержащей UFB жидкости в третьем варианте осуществления;
[0027] Фиг. 19 является блок-схемой последовательности операций способа, описывающей этапы формирования содержащей UFB жидкости в третьем варианте осуществления;
[0028] Фиг. 20 является схемой принципиальной конфигурации оборудования формирования содержащей UFB жидкости в четвертом варианте осуществления;
[0029] Фиг. 21 является блок-схемой последовательности операций способа, описывающей этапы формирования содержащей UFB жидкости в четвертом варианте осуществления;
[0030] Фиг. 22 является блок-схемой последовательности операций способа, описывающей модификацию четвертого варианта осуществления;
[0031] Фиг. 23 является схемой принципиальной конфигурации оборудования формирования содержащей UFB жидкости в пятом варианте осуществления;
[0032] Фиг. 24 является схемой принципиальной конфигурации оборудования формирования содержащей UFB жидкости в шестом варианте осуществления;
[0033] Фиг. 25 является блок-схемой последовательности операций способа, описывающей этапы формирования содержащей UFB жидкости в шестом варианте осуществления;
[0034] Фиг. 26 является схемой принципиальной конфигурации, описывающей модификацию оборудования формирования содержащей UFB жидкости в шестом варианте осуществления;
[0035] Фиг. 27 является схемой принципиальной конфигурации оборудования формирования содержащей UFB жидкости в седьмом варианте осуществления; и
[0036] Фиг. 28 является блок-схемой последовательности операций способа, описывающей этапы формирования содержащей UFB жидкости в седьмом варианте осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления
Конфигурация оборудования UFB-формирования
[0037] Фиг. 1 является схемой принципиальной конфигурации оборудования UFB-формирования, применимого к настоящему изобретению. Оборудование 1 UFB-формирования этого варианта осуществления включает в себя модуль 100 предварительной обработки, модуль 200 растворения, модуль 300 T-UFB-формирования, модуль 400 постобработки и коллекторный модуль 500. Каждый модуль выполняет уникальную обработку для жидкости W, такой как водопроводная вода, подаваемая в модуль 100 предварительной обработки в вышеуказанном порядке, и такая обработанная жидкость W собирается в качестве содержащей T-UFB жидкости посредством коллекторного модуля 500. Ниже описываются функции и конфигурации модулей. Хотя подробности описываются ниже, UFB, сформированные посредством использования пленочного кипения, вызываемого посредством быстрого нагрева, упоминаются как термические сверхмелкие пузырьки (T-UFB) в этом подробном описании.
[0038] Фиг. 2 является схемой принципиальной конфигурации модуля 100 предварительной обработки. Модуль 100 предварительной обработки этого варианта осуществления выполняет обработку дегазирования для подаваемой жидкости W. Модуль 100 предварительной обработки главным образом включает в себя контейнер 101 для дегазирования, душевую головку 102, насос 103 для сброса давления, проход 104 для введения жидкости, проход 105 для циркуляции жидкости и проход 106 для выпуска жидкости. Например, жидкость W, такая как водопроводная вода, подается в контейнер 101 для дегазирования из прохода 104 для введения жидкости через клапан 109. В этом процессе, душевая головка 102, предоставленная в контейнере 101 для дегазирования, распыляет взвесь жидкости W в контейнере 101 для дегазирования. Душевая головка 102 служит для вызывания газификации жидкости W; тем не менее, центрифуга и т.п. может использоваться вместо этого в качестве механизма для формирования эффекта вызывания газификации.
[0039] Когда определенный объем жидкости W резервируется в контейнере 101 для дегазирования, и затем насос 103 для сброса давления активируется, когда все клапаны закрыты, уже газифицированные газовые компоненты выпускаются, и также вызывается газификация и выпуск газовых компонентов, растворенных в жидкости W. В этом процессе, внутреннее давление контейнера 101 для дегазирования может подвергаться сбросу давления приблизительно до нескольких сотен-тысяч Па (1,0-10,0 мм.рт.ст.) при проверке манометра 108. Газы, которые должны удаляться модулем 100 предварительной обработки, включают в себя, например, азот, кислород, аргон, углекислый газ и т.д.
[0040] Вышеописанная обработка дегазирования может многократно выполняться для идентичной жидкости W посредством использования прохода 105 для циркуляции жидкости. В частности, душевая головка 102 задействована, когда клапан 109 прохода 104 для введения жидкости и клапан 110 прохода 106 для выпуска жидкости закрыты, и клапан 107 прохода 105 для циркуляции жидкости открыт. Это обеспечивает возможность повторного распыления жидкости W, зарезервированной в контейнере 101 для дегазирования и дегазированной однократно, в контейнере 101 для дегазирования из душевой головки 102. Помимо этого, когда насос 103 для сброса давления задействован, обработка газификации посредством душевой головки 102 и обработка дегазирования посредством насоса 103 для сброса давления многократно выполняются для идентичной жидкости W. Каждый раз, когда вышеуказанная обработка с использованием прохода 105 для циркуляции жидкости выполняется повторно, можно снижать газовые компоненты, содержащиеся в жидкости W, постадийно. После того как жидкость W, дегазированная до требуемой чистоты, получается, жидкость W переносится на модуль 200 растворения через проход 106 для выпуска жидкости, когда клапан 110 открыт.
[0041] Фиг. 2 иллюстрирует модуль 100 дегазирования, который сбрасывает давление в газовой части, чтобы газифицировать растворенный компонент; тем не менее, способ дегазирования раствора не ограничен этим. Например, может использоваться способ нагрева и кипячения для кипячения жидкости W, чтобы газифицировать растворенный компонент, или способ пленочного дегазирования для увеличения поверхности раздела между жидкостью и газом с использованием полых волокон. Аппарат серии SEPAREL (изготовлен корпорацией DIC) предлагается на рынке в качестве модуля дегазирования с использованием полых волокон. Аппарат серии SEPAREL использует поли(4-метилпентен-1) (PMP) для необработанного материала полых волокон и используется для удаления воздушных пузырьков из чернил и т.п., главным образом подаваемых для пьезоголовки. Помимо этого, два или более из способа вакуумирования, способа нагрева и кипения и способа пленочного дегазирования могут использоваться вместе.
[0042] Фиг. 3A и 3B являются схемой принципиальной конфигурации модуля 200 растворения и схемой для описания состояний растворения в жидкости. Модуль 200 растворения представляет собой модуль для растворения требуемого газа в жидкости W, подаваемой из модуля 100 предварительной обработки. Модуль 200 растворения этого варианта осуществления главным образом включает в себя контейнер 201 для растворения, вращательный вал 203, содержащий вращательную пластину 202, проход 204 для введения жидкости, проход 205 для введения газа, проход 206 для выпуска жидкости и насос 207 для создания повышенного давления.
[0043] Жидкость W, подаваемая из модуля 100 предварительной обработки, подается и резервируется в контейнере 201 для растворения через проход 204 для введения жидкости. Между тем, газ G подается в контейнер 201 для растворения через проход 205 для введения газа.
[0044] После того, как предварительно определенные объемы жидкости W и газа G резервируются в контейнере 201 для растворения, насос 207 для создания повышенного давления активируется, чтобы увеличивать внутреннее давление контейнера 201 для растворения приблизительно до 0,5 МПа. Предохранительный клапан 208 размещается между насосом 207 для создания повышенного давления и контейнером 201 для растворения. Когда вращательная пластина 202 в жидкости вращается через вращательный вал 203, газ G, подаваемый в контейнер 201 для растворения, преобразуется в воздушные пузырьки, и площадь контакта между газом G и жидкостью W увеличивается, чтобы вызывать растворение в жидкости W. Эта операция продолжается до тех пор, пока растворимость газа G не достигнет почти максимальной растворимости при насыщении. В этом случае, модуль для снижения температуры жидкости может предоставляться для того, чтобы растворять газ в максимально возможной степени. Когда газ имеет низкую растворимость, также можно увеличивать внутреннее давление контейнера 201 для растворения до 0,5 МПа или выше. В этом случае, материал и т.п. контейнера должен быть оптимальным для безопасности.
[0045] После того как жидкость W, в которой компоненты газа G растворяются в требуемой концентрации, получается, жидкость W выпускается через проход 206 для выпуска жидкости и подается в модуль 300 T-UFB-формирования. В этом процессе, клапан 209 для регулирования противодавления регулирует давление в потоке жидкости W, чтобы предотвращать чрезмерное увеличение давления во время подачи.
[0046] Фиг. 3B является схемой, принципиально иллюстрирующей состояния растворения газа G, помещенного в контейнер 201 для растворения. Воздушный пузырек 2, содержащий компоненты газа G, помещенного в жидкость W, растворяется из фрагмента в контакте с жидкостью W. Воздушный пузырек 2 за счет этого постепенно сжимается, и жидкость 3 с растворенным газом затем появляется вокруг воздушного пузырька 2. Поскольку воздушный пузырек 2 затрагивается посредством плавучести, воздушный пузырек 2 может перемещаться в позицию на большом расстоянии от центра жидкости 3 с растворенным газом или отделяться от жидкости 3 с растворенным газом, так что он становится остаточным воздушным пузырьком 4. В частности, в жидкости W, которая должна подаваться в модуль 300 T-UFB-формирования через проход 206 для выпуска жидкости, возникает смешение воздушных пузырьков 2, окруженных посредством жидкостей 3 с растворенным газом, и воздушных пузырьков 2 и жидкостей 3 с растворенным газом, отделенных друг от друга.
[0047] Жидкость 3 с растворенным газом на чертежах означает "область жидкости W, в которой концентрация для растворения газа G, подмешанного в нее, является относительно высокой". В газовых компонентах, фактически растворенных в жидкости W, концентрация газовых компонентов в жидкости 3 с растворенным газом является наибольшей во фрагменте, окружающем воздушный пузырек 2. В случае если жидкость 3 с растворенным газом отделяется от воздушного пузырька 2, концентрация газовых компонентов жидкости 3 с растворенным газом является наибольшей в центре области, и концентрация непрерывно снижается по мере удаления от центра. Иными словами, хотя область жидкости 3 с растворенным газом окружается посредством пунктирной линии на фиг. 3 для пояснения, такая четкая граница фактически не существует. Помимо этого, в настоящем изобретении, газ, который не может растворяться полностью, может признаваться существующим в форме воздушного пузырька в жидкости.
[0048] Фиг. 4 является схемой принципиальной конфигурации модуля 300 T-UFB-формирования. Модуль 300 T-UFB-формирования главным образом включает в себя камеру 301, проход 302 для введения жидкости и проход 303 для выпуска жидкости. Поток из прохода 302 для введения жидкости в проход 303 для выпуска жидкости через камеру 301 формируется посредством непроиллюстрированного проточного насоса. Различные насосы, включающие в себя диафрагменный насос, шестеренчатый насос и винтовой насос, могут использоваться в качестве проточного насоса. В жидкость W, введенную из прохода 302 для введения жидкости, подмешивается жидкость 3 с растворенным газом для газа G, помещенного модулем 200 растворения.
[0049] Подложка 12 слоя элементов, содержащая нагревательный элемент 10, размещается в нижней секции камеры 301. За счет приложения предварительно определенного импульса напряжения к нагревательному элементу 10, пузырек 13, сформированный посредством пленочного кипения (в дальнейшем в этом документе, также называемый "образующимся в результате пленочного кипения пузырьком 13"), формируется в области в контакте с нагревательным элементом 10. Затем сверхмелкий пузырек 11 (UFB), содержащий газ G, формируется в результате расширения и сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Как результат, содержащая UFB жидкость W, содержащая множество UFB 11, выпускается из прохода 303 для выпуска жидкости.
[0050] Фиг. 5A и 5B являются схемами для иллюстрации подробной конфигурации нагревательного элемента 10. Фиг. 5A иллюстрирует вид крупным планом нагревательного элемента 10, и фиг. 5B иллюстрирует вид в поперечном сечении более широкой области подложки 12 слоя элементов, включающей в себя нагревательный элемент 10.
[0051] Как проиллюстрировано на фиг. 5A, в подложке 12 слоя элементов этого варианта осуществления, термическая оксидная пленка 305 в качестве теплоаккумулирующего слоя и межслоевая пленка 306, также служащая в качестве теплоаккумулирующего слоя, наслаиваются на поверхность кремниевой подложки 304. Пленка на основе SiO2 или пленка на основе SiN может использоваться в качестве межслоевой пленки 306. Резистивный слой 307 формируется на поверхности межслоевой пленки 306, и межсоединение 308 частично формируется на поверхности резистивного слоя 307. Межсоединение на основе алюминиевого сплава Al, Si Al, Cu Al и т.п. может использоваться в качестве межсоединения 308. Защитный слой 309, изготовленный из пленки на основе SiO2 или пленки на основе Si3N4, формируется на поверхностях межсоединения 308, резистивного слоя 307 и межслоевой пленки 306.
[0052] Кавитационно-стойкая пленка 310 для защиты защитного слоя 309 от химических и физических воздействий вследствие тепла, выделяемого посредством резистивного слоя 307, формируется на фрагменте и вокруг фрагмента на поверхности защитного слоя 309, причем фрагмент соответствует тепловоздействующему фрагменту 311, который в конечном счете становится нагревательным элементом 10. Область на поверхности резистивного слоя 307, в которой не формируется межсоединение 308, представляет собой тепловоздействующий фрагмент 311, в котором резистивный слой 307 выделяет тепло. Нагревательный фрагмент резистивного слоя 307, на котором не формируется межсоединение 308, функционирует в качестве нагревательного элемента 10 (нагревателя). Как описано выше, слои в подложке 12 слоя элементов последовательно формируются на поверхности кремниевой подложки 304 посредством технологии изготовления полупроводников, и тепловоздействующий фрагмент 311 в силу этого предоставляется на кремниевой подложке 304.
[0053] Конфигурация, проиллюстрированная на чертежах, является примером, и применимы различные другие конфигурации. Например, применимы конфигурация, в которой порядок наслаивания резистивного слоя 307 и межсоединения 308 является противоположным, и конфигурация, в которой электрод соединяется с нижней поверхностью резистивного слоя 307 (так называемая "конфигурация на основе вставляемых электродов"). Другими словами, как описано ниже, любая конфигурация может применяться при условии, что конфигурация обеспечивает возможность тепловоздействующему фрагменту 311 нагревать жидкость для формирования пленочного кипения в жидкости.
[0054] Фиг. 5B является примером вида в поперечном сечении области, включающей в себя схему, соединенную с межсоединением 308 в подложке 12 слоя элементов. Область 322 кармана n-типа и область 323 кармана p-типа частично предоставляются в верхнем слое кремниевой подложки 304, которая представляет собой проводник с каналом p-типа. PMOS 320 формируется в области 322 кармана n-типа, и NMOS 321 формируется в области 323 кармана p-типа посредством введения и диффузии примесей посредством ионной имплантации и т.п. в общем MOS-процессе.
[0055] PMOS 320 включает в себя область 325 истока и область 326 стока, сформированные посредством частичного введения примесей n-типа или p-типа в верхний слой области 322 кармана n-типа, межсоединение 335 затвора и т.д. Межсоединение 335 затвора осаждается на части верхней поверхности области 322 кармана n-типа, за исключением области 325 истока и области 326 стока, при этом изоляционная пленка 328 затвора с толщиной в несколько сотен Å размещается между межсоединением 335 затвора и верхней поверхностью области 322 кармана n-типа.
[0056] NMOS 321 включает в себя область 325 истока и область 326 стока, сформированные посредством частичного введения примесей n-типа или p-типа в верхний слой области 323 кармана p-типа, межсоединение 335 затвора и т.д. Межсоединение 335 затвора осаждается на части верхней поверхности области 323 кармана p-типа, за исключением области 325 истока и области 326 стока, при этом изоляционная пленка 328 затвора с толщиной в несколько сотен Å размещается между межсоединением 335 затвора и верхней поверхностью области 323 кармана p-типа. Межсоединение 335 затвора изготовлено из поликристаллического кремния с толщиной 3000-5000 Å, осаждаемого посредством CVD-способа. CMOS-логика конструируется с помощью PMOS 320 и NMOS 321.
[0057] В области 323 кармана p-типа, NMOS-транзистор 330 для приведения в действие электротермического преобразовательного элемента (нагревательного резистивного элемента) формируется на фрагменте, отличающемся от фрагмента, включающего в себя NMOS 321. NMOS-транзистор 330 включает в себя область 332 истока и область 331 стока, частично предоставленные в верхнем слое области 323 кармана p-типа посредством этапов введения и диффузии примесей, межсоединение 333 затвора и т.д. Межсоединение 333 затвора осаждается на части верхней поверхности области 323 кармана p-типа, за исключением области 332 истока и области 331 стока, при этом изоляционная пленка 328 затвора размещается между межсоединением 333 затвора и верхней поверхностью области 323 кармана p-типа.
[0058] В этом примере, NMOS-транзистор 330 используется в качестве транзистора для приведения в действие электротермического преобразовательного элемента. Тем не менее, транзистор для приведения в действие не ограничен NMOS-транзистором 330, и любой транзистор может использоваться при условии, что транзистор имеет возможность приведения в действие нескольких электротермических преобразовательных элементов отдельно и может реализовывать вышеописанную точную конфигурацию. Хотя электротермический преобразовательный элемент и транзистор для приведения в действие электротермического преобразовательного элемента формируются на идентичной подложке в этом примере, они могут формироваться на различных подложках отдельно.
[0059] Область 324 отделения оксидной пленки формируется посредством оксидирования для формирования защитного оксидного покрытия с толщиной 5000-10000 Å между элементами, к примеру, между PMOS 320 и NMOS 321 и между NMOS 321 и NMOS-транзистором 330. Область 324 отделения оксидной пленки отделяет элементы. Фрагмент области 324 отделения оксидной пленки, соответствующей тепловоздействующему фрагменту 311, функционирует в качестве теплоаккумулирующего слоя 334, который представляет собой первый слой на кремниевой подложке 304.
[0060] Межслойная изоляционная пленка 336, включающая в себя PSG-пленку, BPSG-пленку и т.п. с толщиной приблизительно в 7000 Å, формируется посредством CVD-способа на каждой поверхности элементов, таких как PMOS 320, NMOS 321 и NMOS-транзистор 330. После того, как межслойная изоляционная пленка 336 становится плоской посредством термической обработки, алюминиевый электрод 337 в качестве первого слоя межсоединений формируется в контактной полости, проникающей через межслойную изоляционную пленку 336 и изоляционную пленку 328 затвора. На поверхностях межслойной изоляционной пленки 336 и алюминиевого электрода 337, межслойная изоляционная пленка 338, включающая в себя пленку на основе SiO2 с толщиной 10000-15000 Å, формируется посредством плазменного CVD-способа. На поверхности межслойной изоляционной пленки 338, резистивный слой 307, включающий в себя пленку на основе TaSiN с толщиной приблизительно в 500 Å, формируется посредством способа сонапыления на фрагментах, соответствующих тепловоздействующему фрагменту 311 и NMOS-транзистору 330. Резистивный слой 307 электрически соединяется с алюминиевым электродом 337 около области 331 стока через сквозную полость, сформированную в межслойной изоляционной пленке 338. На поверхности резистивного слоя 307, формируется межсоединение 308 Al в качестве второго слоя межсоединений для межсоединения с каждым электротермическим преобразовательным элементом. Защитный слой 309 на поверхностях межсоединения 308, резистивного слоя 307 и межслойной изоляционной пленки 338 включает в себя пленку на основе SiN с толщиной 3000 Å, сформированную посредством плазменного CVD-способа. Кавитационно-стойкая пленка 310, осаждаемая на поверхности защитного слоя 309, включает в себя тонкую пленку с толщиной приблизительно в 2000 Å, которая представляет собой по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Ta, Fe, Ni, Cr, Ge, Ru, Zr, Ir и т.п. Различные материалы, отличающиеся от вышеописанного TaSiN, такие как TaN0,8, CrSiN, TaAl, WSiN и т.п., могут применяться при условии, что материал может формировать пленочное кипение в жидкости.
[0061] Фиг. 6A и 6B являются схемами, иллюстрирующими состояния пленочного кипения, когда предварительно определенный импульс напряжения прикладывается к нагревательному элементу 10. В этом случае, описывается случай формирования пленочного кипения при атмосферном давлении. На фиг. 6A, горизонтальная ось представляет время. Вертикальная ось на нижнем графике представляет напряжение, прикладываемое к нагревательному элементу 10, и вертикальная ось на верхнем графике представляет объем и внутреннее давление образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, сформированного посредством пленочного кипения. С другой стороны, фиг. 6B иллюстрирует состояния образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 в ассоциации с временами 1-3, показанными на фиг. 6A. Каждое из состояний описывается ниже в хронологическом порядке. UFB 11, сформированные посредством пленочного кипения, как описано ниже, формируются главным образом около поверхности образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Состояния, проиллюстрированные на фиг. 6B, представляют собой состояния, в которых UFB 11, сформированные модулем 300 формирования, повторно подаются в модуль 200 растворения по маршруту циркуляции, и жидкость, содержащая UFB 11, повторно подается в проход для жидкости модуля 300 формирования, как проиллюстрировано на фиг. 1.
[0062] До того, как напряжение прикладывается к нагревательному элементу 10, атмосферное давление фактически поддерживается в камере 301. После того, как напряжение прикладывается к нагревательному элементу 10, пленочное кипение формируется в жидкости в контакте с нагревательным элементом 10, и такой сформированный воздушный пузырек (в дальнейшем в этом документе, называемый "образующимся в результате пленочного кипения пузырьком 13") расширяется посредством высокого давления, действующего изнутри (время 1). Давление пузырения в этом процессе предположительно должно составлять приблизительно 8-10 МПа, что является значением, близким к давлению насыщенного пара воды.
[0063] Время для приложения напряжения (ширина импульса) составляет приблизительно 0,5-10,0 мкс, и образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 расширяется посредством инерции давления, полученного во время 1 даже после приложения напряжения. Тем не менее, отрицательное давление, сформированное с расширением, постепенно увеличивается в образующемся в результате пленочного кипения пузырьке 13, и отрицательное давление действует в таком направлении, чтобы сжимать образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13. Через некоторое время, объем образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 становится максимальным во время 2, когда сила инерции и отрицательное давление балансируются, и после этого образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 сжимается быстро посредством отрицательного давления.
[0064] При исчезновении образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 исчезает не по всей поверхности нагревательного элемента 10, а в одной или более чрезвычайно небольших областей. По этой причине, на нагревательном элементе 10, еще большая сила, чем сила при пузырении во время 1, формируется в чрезвычайно небольшой области, в которой образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 исчезает (время 3).
[0065] Формирование, расширение, сжатие и исчезновение образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, как описано выше, повторяются каждый раз, когда импульс напряжения прикладывается к нагревательному элементу 10, и новые UFB 11 формируются каждый раз.
[0066] Состояния формирования UFB 11 в каждом процессе из формирования, расширения, сжатия и исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 описываются более подробно со ссылкой на фиг. 7A-10B.
[0067] Фиг. 7A-7D являются схемами, принципиально иллюстрирующими состояния формирования UFB 11, вызываемые посредством формирования и расширения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Фиг. 7A иллюстрирует состояние перед приложением импульса напряжения к нагревательному элементу 10. Жидкость W, в которой смешиваются жидкости 3 с растворенным газом, протекает в камере 301.
[0068] Фиг. 7B иллюстрирует состояние, в котором напряжение прикладывается к нагревательному элементу 10, и образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 равномерно формируется почти на всем протяжении области нагревательного элемента 10 в контакте с жидкостью W. Когда напряжение прикладывается, поверхностная температура нагревательного элемента 10 быстро увеличивается со скоростью 10°C/мкс. Пленочное кипение возникает в момент времени, когда температура достигает почти 300°C, и образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 в силу этого формируется.
[0069] После этого, поверхностная температура нагревательного элемента 10 продолжает увеличиваться приблизительно до 600-800°C во время приложения импульса, и жидкость вокруг образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 также быстро нагревается. На фиг. 7B, область жидкости, которая находится вокруг образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 и должна быстро нагреваться, указывается в качестве области 14 высоких температур еще без пузырения. Жидкость с растворенным газом 3 в области 14 высоких температур еще без пузырения превышает предел термического растворения и испаряется, так что она становится UFB. Такие испарившиеся воздушные пузырьки имеют диаметры приблизительно 10-100 нм и большую энергию поверхности раздела "газ-жидкость". Таким образом, воздушные пузырьки плавают независимо в жидкости W без исчезновения за короткое время. В этом варианте осуществления, воздушные пузырьки, сформированные посредством термического действия от формирования до расширения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, называются "первыми UFB 11A".
[0070] Фиг. 7C иллюстрирует состояние, в котором образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 расширяется. Даже после приложения импульса напряжения к нагревательному элементу 10, образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 продолжает расширение посредством инерции силы, полученной в силу его формирования, и область 14 высоких температур еще без пузырения также перемещается и распространяется посредством инерции. В частности, в процессе расширения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, жидкость 3 с растворенным газом в области 14 высоких температур еще без пузырения испаряется в качестве нового воздушного пузырька и становится первым UFB 11A.
[0071] Фиг. 7D иллюстрирует состояние, в котором образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 имеет максимальный объем. По мере того, как образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 расширяется посредством инерции, отрицательное давление в образующемся в результате пленочного кипения пузырьке 13 постепенно увеличивается вместе с расширением, и отрицательное давление действует таким образом, чтобы сжимать образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13. В момент времени, когда отрицательное давление и сила инерции балансируются, объем образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 становится максимальным, и затем сжатие начинается.
[0072] На стадии сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, имеются UFB, сформированные посредством процессов, проиллюстрированных на фиг. 8A-8C (вторые UFB 11B), и UFB, сформированные посредством процессов, проиллюстрированных на фиг. 9A-9C (третьи UFB 11C). Считается, что эти два процесса выполняются одновременно.
[0073] Фиг. 8A-8C являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB 11, вызываемые посредством сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Фиг. 8A иллюстрирует состояние, в котором образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 начинает сжиматься. Хотя образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 начинает сжиматься, окружающая жидкость W по-прежнему имеет силу инерции в направлении расширения. Вследствие этого, сила инерции, действующая в направлении ухода от нагревательного элемента 10, и сила, проходящая к нагревательному элементу 10, вызываемая посредством сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, действуют в окружающей области, чрезвычайно близкой к образующемуся в результате пленочного кипения пузырьку 13, и область подвергается сбросу давления. Область указывается на чертежах в качестве области 15 отрицательного давления еще без пузырения.
[0074] Жидкость 3 с растворенным газом в области 15 отрицательного давления еще без пузырения превышает предел нажимного растворения и испаряется, так что она становится воздушным пузырьком. Такие испарившиеся воздушные пузырьки имеют диаметры приблизительно в 100 нм и после этого плавают независимо в жидкости W без исчезновения за короткое время. В этом варианте осуществления, воздушные пузырьки, испаряющиеся посредством нажимного действия во время сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, называются "вторыми UFB 11B".
[0075] Фиг. 8B иллюстрирует процесс сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Скорость сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 увеличивается за счет отрицательного давления, и область 15 отрицательного давления еще без пузырения также перемещается вместе со сжатием образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. В частности, в процессе сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, жидкости 3 с растворенным газом в части поверх области 15 отрицательного давления еще без пузырения выпадают в осадок одна за другой и становятся вторыми UFB 11B.
[0076] Фиг. 8C иллюстрирует состояние непосредственно перед исчезновением образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Хотя скорость перемещения окружающей жидкости W также увеличивается посредством ускоренного сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, потеря давления возникает вследствие сопротивления протока в камере 301. Как результат, область, занимаемая посредством области 15 отрицательного давления еще без пузырения, дополнительно увеличивается, и формируется определенное число вторых UFB 11B.
[0077] Фиг. 9A-9C являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB посредством повторного нагрева жидкости W во время сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. Фиг. 9A иллюстрирует состояние, в котором поверхность нагревательного элемента 10 покрывается сжатым образующимся в результате пленочного кипения пузырьком 13.
[0078] Фиг. 9B иллюстрирует состояние, в котором сжатие образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 продолжается, и часть поверхности нагревательного элемента 10 входит в контакт с жидкостью W. В этом состоянии, тепло остается на поверхности нагревательного элемента 10, но температура не является достаточно высокой, чтобы приводить к пленочному кипению, даже если жидкость W входит в контакт с поверхностью. Область жидкости, которая должна нагреваться посредством вхождения в контакт с поверхностью нагревательного элемента 10, указывается на чертежах в качестве повторно нагретой области 16 еще без пузырения. Хотя пленочное кипение не проводится, жидкость 3 с растворенным газом в повторно нагретой области 16 еще без пузырения превышает предел термического растворения и испаряется. В этом варианте осуществления, воздушные пузырьки, сформированные посредством повторного нагрева жидкости W во время сжатия образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, называются "третьими UFB 11C".
[0079] Фиг. 9C иллюстрирует состояние, в котором сжатие образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 дополнительно продолжается. Чем меньше образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13, тем больше область нагревательного элемента 10 в контакте с жидкостью W, и третьи UFB 11C формируются до тех пор, пока образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 не исчезает.
[0080] Фиг. 10A и 10B являются схемами, иллюстрирующими состояния формирования UFB, вызываемые посредством влияния в силу исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, сформированного посредством пленочного кипения (т.е. типа кавитации). Фиг. 10A иллюстрирует состояние непосредственно перед исчезновением образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. В этом состоянии, образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 сжимается быстро посредством внутреннего отрицательного давления, и область 15 отрицательного давления еще без пузырения окружает образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13.
[0081] Фиг. 10B иллюстрирует состояние сразу после того, как образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 исчезает в точке P. Когда образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 исчезает, акустические волны пульсируют концентрически из точки P в качестве начальной точки вследствие влияния исчезновения. Акустическая волна представляет собой собирательный термин упругой волны, которая распространяется через все, неважно, газ это, жидкость и твердое тело. В этом варианте осуществления, сжимающие волны жидкости W, которые представляют собой поверхность 17A высокого давления и поверхность 17B низкого давления жидкости W, распространяются попеременно.
[0082] В этом случае, жидкость 3 с растворенным газом в области 15 отрицательного давления еще без пузырения резонирует посредством ударных волн, создаваемых посредством исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, и жидкость 3 с растворенным газом превышает предел нажимного растворения, и фазовый переход выполняется во время, когда поверхность 17B низкого давления проходит через нее. В частности, определенное число воздушных пузырьков испаряется в области 15 отрицательного давления еще без пузырения одновременно с исчезновением образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13. В этом варианте осуществления, воздушные пузырьки, сформированные посредством ударных волн, создаваемых посредством исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, называются "четвертыми UFB 11D".
[0083] Четвертые UFB 11D, сформированные посредством ударных волн, создаваемых посредством исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, внезапно появляются в течение чрезвычайно короткого времени (1 мкс или меньше) в чрезвычайно узкой области в форме тонкой пленки. Диаметр существенно меньше диаметра первых-третьих UFB, и энергия поверхности раздела "газ-жидкость" выше энергии поверхности раздела "газ-жидкость" первых-третьих UFB. По этой причине, считается, что четвертые UFB 11D имеют различные характеристики относительно первых-третьих UFB 11A-11C и формируют различные эффекты.
[0084] Дополнительно, четвертые UFB 11D равномерно формируются во многих частях области концентрической сферы, в которой распространяются ударные волны, и четвертые UFB 11D равномерно существуют в камере 301 в силу их формирования. Хотя множество первых-третьих UFB уже существуют во время формирования четвертых UFB 11D, присутствие первых-третьих UFB не затрагивает значительно формирование четвертых UFB 11D. Также считается, что первые-третьи UFB не исчезают вследствие формирования четвертых UFB 11D.
[0085] Как описано выше, предполагается, что UFB 11 формируются в нескольких стадиях от формирования до исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13 посредством выработки тепла нагревательного элемента 10. Первые UFB 11A, вторые UFB 11B и третьи UFB 11C формируются около поверхности образующегося в результате пленочного кипения пузырька, сформированного посредством пленочного кипения. В этом случае, "около" означает область приблизительно в пределах 20 мкм относительно поверхности образующегося в результате пленочного кипения пузырька. Четвертые UFB 11D формируются в области, через которую распространяются ударные волны, когда воздушный пузырек исчезает. Хотя вышеприведенный пример иллюстрирует стадии до исчезновения образующегося в результате пленочного кипения пузырька 13, способ формирования UFB не ограничен этим. Например, когда сформированный образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 сообщается с атмосферным воздухом перед исчезновением пузырьков, UFB могут формироваться также в том случае, если образующийся в результате пленочного кипения пузырек 13 не достигает исчезновения.
[0086] Далее описываются оставшиеся свойства UFB. Чем выше температура жидкости, тем ниже свойства растворения газовых компонентов, и чем ниже температура, тем выше свойства растворения газовых компонентов. Другими словами, фазовый переход растворенных газовых компонентов вызывается, и формирование UFB становится проще по мере того, как температура жидкости становится более высокой. Температура жидкости и растворимость газа находятся в обратной зависимости, и газ, превышающий растворимость при насыщении, преобразуется в воздушные пузырьки и появляется в жидкости по мере того, как температура жидкости увеличивается.
[0087] Следовательно, когда температура жидкости быстро увеличивается от нормальной температуры, свойства растворения снижаются без остановки, и формирование UFB начинается. Свойства термического растворения снижаются по мере того, как температура увеличивается, и формируется определенное число UFB.
[0088] С другой стороны, когда температура жидкости снижается от нормальной температуры, свойства растворения газа увеличиваются, и сформированные UFB с большей вероятностью должны сжижаться. Тем не менее, такая температура существенно ниже нормальной температуры. Дополнительно, поскольку после формирования UFB имеют высокое внутреннее давление и большую энергию поверхности раздела "газ-жидкость", даже когда температура жидкости снижается, очень маловероятно, что прикладывается достаточно высокое давление для того, чтобы разрывать такую поверхность раздела "газ-жидкость". Другими словами, после формирования UFB не исчезают легко при условии, что жидкость поддерживается при нормальной температуре и нормальном давлении.
[0089] В этом варианте осуществления, первые UFB 11A, описанные на фиг. 7A-7C, и третьи UFB 11C, описанные на фиг. 9A-9C, могут описываться как UFB, которые формируются посредством использования таких свойств термического растворения газа.
[0090] С другой стороны, во взаимосвязи между давлением и свойствами растворения жидкости, чем выше давление жидкости, тем выше свойства растворения газа, и чем ниже давление, тем ниже свойства растворения. Другими словами, фазовый переход в газ жидкости с растворенным газом, растворенной в жидкости, вызывается, и формирование UFB становится проще по мере того, как давление жидкости является более низким. После того как давление жидкости становится ниже нормального давления, свойства растворения снижаются немедленно, и формирование UFB начинается. Свойства нажимного растворения снижаются по мере того, как давление снижается, и формируется определенное число UFB.
[0091] С другой стороны, когда давление жидкости увеличивается таким образом, что оно выше нормального давления, свойства растворения газа увеличиваются, и сформированные UFB с большей вероятностью должны сжижаться. Тем не менее, такое давление существенно выше атмосферного давления. Дополнительно, поскольку после формирования UFB имеют высокое внутреннее давление и большую энергию поверхности раздела "газ-жидкость", даже когда давление жидкости увеличивается, очень маловероятно, что прикладывается достаточно высокое давление для того, чтобы разрывать такую поверхность раздела "газ-жидкость". Другими словами, после формирования UFB не исчезают легко при условии, что жидкость поддерживается при нормальной температуре и нормальном давлении.
[0092] В этом варианте осуществления, вторые UFB 11B, описанные на фиг. 8A-8C, и четвертые UFB 11D, описанные на фиг. 10A-10B, могут описываться как UFB, которые формируются посредством использования таких свойств нажимного растворения газа.
[0093] Эти первые-четвертые UFB, сформированные посредством различных причин, описываются отдельно выше; тем не менее, вышеописанные причины формирования возникают одновременно с событием пленочного кипения. Таким образом, по меньшей мере, два типа первых-четвертых UFB могут формироваться одновременно, и эти причины формирования могут взаимодействовать, чтобы формировать UFB. Следует отметить, что обычная практика заключается в том, что все причины формирования вызываются посредством изменения объема образующегося в результате пленочного кипения пузырька, сформированного посредством явления пленочного кипения. В этом подробном описании, способ формирования UFB посредством использования пленочного кипения, вызываемого посредством быстрого нагрева, как описано выше, упоминается как способ формирования термических сверхмелких пузырьков (T-UFB). Дополнительно, UFB, сформированные посредством способа T-UFB-формирования, упоминаются как T-UFB, и жидкость, содержащая T-UFB, сформированные посредством способа T-UFB-формирования, упоминается как содержащая T-UFB жидкость.
[0094] Почти все воздушные пузырьки, сформированные посредством способа T-UFB-формирования, составляют 1,0 мкм или меньше, и маловероятно, что формируются миллипузырьки и микропузырьки. Иными словами, способ T-UFB-формирования обеспечивает возможность доминирующего и эффективного формирования UFB. Дополнительно, T-UFB, сформированные посредством способа T-UFB-формирования, имеют большую энергию поверхности раздела "газ-жидкость", чем энергия для UFB, сформированных посредством традиционного способа, и T-UFB не исчезают легко при условии хранения при нормальной температуре и нормальном давлении. Кроме того, даже если новые T-UFB формируются посредством нового пленочного кипения, можно предотвращать исчезновение уже сформированных T-UFB вследствие влияния в силу нового формирования. Иными словами, можно сказать, что число и концентрация T-UFB, содержащихся в содержащей T-UFB жидкости, имеют гистерезисные свойства в зависимости от числа раз, когда пленочное кипение проводится в содержащей T-UFB жидкости. Другими словами, можно регулировать концентрацию T-UFB, содержащихся в содержащей T-UFB жидкости, посредством управления числом нагревательных элементов, предоставленных в модуле 300 T-UFB-формирования, и числом приложений импульса напряжения к нагревательным элементам.
[0095] Следует снова обратиться к на фиг. 1. После того как содержащая T-UFB жидкость W с требуемой UFB-концентрацией формируется в модуле 300 T-UFB-формирования, содержащая UFB жидкость W подается в модуль 400 постобработки.
[0096] Фиг. 11A-11C являются схемами, иллюстрирующими примеры конфигураций модуля 400 постобработки этого варианта осуществления. Модуль 400 постобработки этого варианта осуществления удаляет примеси в содержащей UFB жидкости W постадийно в порядке от неорганических ионов, органических веществ и нерастворимых твердых веществ.
[0097] Фиг. 11A иллюстрирует первый механизм 410 постобработки, который удаляет неорганические ионы. Первый механизм 410 постобработки включает в себя обменный контейнер 411, катионообменные смолы 412, проход 413 для введения жидкости, коллекторную трубу 414 и проход 415 для выпуска жидкости. Обменный контейнер 411 хранит катионообменные смолы 412. Содержащая UFB жидкость W, сформированная модулем 300 T-UFB-формирования, впрыскивается в обменный контейнер 411 через проход 413 для введения жидкости и поглощается в катионообменных смолах 412 таким образом, что катионы в качестве примесей удаляются. Такие примеси включают в себя металлические материалы, отслаивающиеся от подложки 12 слоя элементов модуля 300 T-UFB-формирования, такие как SiO2, SiN, SiC, Ta, Al2O3, Ta2O5 и Ir.
[0098] Катионообменные смолы 412 представляют собой синтетические смолы, в которых функциональная группа (ионообменная группа) вводится в высокополимерной матрице, имеющей трехмерную сеть, и внешний вид синтетических смол представляет собой сферические частицы приблизительно в 0,4-0,7 мм. Общая высокополимерная матрица представляет собой сополимер стирола и дивинилбензола, и функциональная группа может представлять собой, например, функциональную группу из ряда метакриловых кислот и ряда акриловых кислот. Тем не менее, вышеуказанный материал является примером. При условии, что материал может эффективно удалять требуемые неорганические ионы, вышеуказанный материал может изменяться на различные материалы. Содержащая UFB жидкость W, поглощенная в катионообменных смолах 412, чтобы удалять неорганические ионы, собирается посредством коллекторной трубы 414 и переносится на следующий этап через проход 415 для выпуска жидкости.
[0099] Фиг. 11B иллюстрирует второй механизм 420 постобработки, который удаляет органические вещества. Второй механизм 420 постобработки включает в себя контейнер 421 для хранения, фильтрационный фильтр 422, вакуумный насос 423, клапан 424, проход 425 для введения жидкости, проход 426 для выпуска жидкости и проход 427 для всасывания воздуха. Внутренняя часть контейнера 421 для хранения разделяется на верхнюю и нижнюю две области посредством фильтрационного фильтра 422. Проход 425 для введения жидкости соединяется с верхней областью из верхней и нижней двух областей, и проход 427 для всасывания воздуха и проход 426 для выпуска жидкости соединяются с нижней областью. После того как вакуумный насос 423 приводится в действие, когда клапан 424 закрыт, воздух в контейнере 421 для хранения выпускается через проход 427 для всасывания воздуха, чтобы задавать давление внутри контейнера 421 для хранения как отрицательное давление, и содержащая UFB жидкость W после этого вводится из прохода 425 для введения жидкости. Затем содержащая UFB жидкость W, из которой примеси удаляются посредством фильтрационного фильтра 422, резервируется в контейнере 421 для хранения.
[0100] Примеси, удаляемые посредством фильтрационного фильтра 422, включают в себя органические материалы, которые могут смешиваться в трубке или каждом модуле, такие как органические соединения, включающие в себя, например, кремний, силоксан и эпоксидную смолу. Пленка для фильтра, применимая для фильтрационного фильтра 422, включает в себя фильтр субмикрометровой сетки (фильтр с диаметром сетки в 1 мкм или меньшее), который может удалять бактерии, и фильтр нанометровой сетки, который может удалять вирус.
[0101] После того, как определенный объем содержащей UFB жидкости W резервируется в контейнере 421 для хранения, вакуумный насос 423 останавливается, и клапан 424 открывается, чтобы переносить содержащую T-UFB жидкость в контейнере 421 для хранения на следующий этап через проход 426 для выпуска жидкости. Хотя способ вакуумной фильтрации используется в качестве способа удаления органических примесей в данном документе, способ гравитационной фильтрации и фильтрация под давлением, например, также могут использоваться в качестве способа фильтрации с использованием фильтра.
[0102] Фиг. 11C иллюстрирует третий механизм 430 постобработки, который удаляет нерастворимые твердые вещества. Третий механизм 430 постобработки включает в себя контейнер 431 для содержимого выпадения в осадок, проход 432 для введения жидкости, клапан 433 и проход 434 для выпуска жидкости.
[0103] Во-первых, предварительно определенный объем содержащей UFB жидкости W резервируется в контейнере 431 для содержимого выпадения в осадок через проход 432 для введения жидкости, когда клапан 433 закрыт, и остается в нем некоторое время. Между тем, твердые вещества в содержащей UFB жидкости W выпадают в осадок на дно контейнера 431 для содержимого выпадения в осадок за счет силы тяжести. Из числа пузырьков в содержащей UFB жидкости, относительно большие пузырьки, такие как микропузырьки, поднимаются на поверхность жидкости посредством плавучести, а также удаляются из содержащей UFB жидкости. После истечения достаточного времени, клапан 433 открывается, и содержащая UFB жидкость W, из которой удаляются твердые вещества и большие пузырьки, переносится на коллекторный модуль 500 через проход 434 для выпуска жидкости. Пример применения трех механизмов постобработки последовательно показывается в этом варианте осуществления; тем не менее, ограничения на это нет, и порядок трех механизмов постобработки может изменяться, или по меньшей мере один необходимый механизм постобработки может использоваться.
[0104] Следует снова обратиться к на фиг. 1. Содержащая T-UFB жидкость W, из которой удаляются примеси модулем 400 постобработки, может непосредственно переноситься в коллекторный модуль 500 или может помещаться обратно в модуль 200 растворения снова. Во втором случае, концентрация для растворения газа содержащей T-UFB жидкости W, которая снижается вследствие формирования T-UFB, может компенсироваться до насыщенного состояния снова модулем 200 растворения. Если новые T-UFB формируются модулем 300 T-UFB-формирования после компенсации, можно дополнительно увеличивать концентрацию UFB, содержащихся в содержащей T-UFB жидкости с вышеописанными свойствами. Иными словами, можно увеличивать концентрацию содержащихся UFB посредством числа циркуляций через модуль 200 растворения, модуль 300 T-UFB-формирования и модуль 400 постобработки, и можно переносить содержащую UFB жидкость W в коллекторный модуль 500 после того, как предварительно определенная концентрация содержащихся UFB получается.
[0105] Коллекторный модуль 500 собирает и хранит содержащую UFB жидкость W, перенесенную из модуля 400 постобработки. Содержащая T-UFB жидкость, собранная посредством коллекторного модуля 500, представляет собой содержащую UFB жидкость с высокой степенью чистоты, из которой удаляются различные примеси.
[0106] В коллекторном модуле 500, содержащая UFB жидкость W может классифицироваться посредством размера T-UFB посредством выполнения некоторых стадий обработки фильтрации. Поскольку предполагается, что температура содержащей T-UFB жидкости W, полученной посредством T-UFB-способа, выше нормальной температуры, коллекторный модуль 500 может содержать модуль охлаждения. Модуль охлаждения может предоставляться в части модуля 400 постобработки.
[0107] Выше приведено схематичное описание оборудования 1 UFB-формирования; тем не менее, разумеется, что проиллюстрированные несколько модулей могут изменяться, и не все они должны подготавливаться. В зависимости от типа жидкости W и газа G, которые должны использоваться, и надлежащего использования содержащей T-UFB жидкости, которая должна формироваться, может опускаться часть вышеописанных модулей, или может добавляться другой модуль, отличный от вышеописанных модулей.
[0108] Например, когда газ, который должен содержаться в UFB, представляет собой атмосферный воздух, модуль дегазирования в качестве модуля 100 предварительной обработки и модуль 200 растворения могут опускаться. С другой стороны, когда несколько видов газов должны содержаться в UFB, другой модуль 200 растворения может добавляться.
[0109] Модули для удаления примесей, как описано на фиг. 11A-11C, могут предоставляться выше модуля 300 T-UFB-формирования или могут предоставляться выше и ниже него. Когда жидкость, которая должна подаваться в оборудование UFB-формирования, представляет собой водопроводную воду, дождевую воду, загрязненную воду и т.п., в жидкость могут быть включены органические и неорганические примеси. Если такая жидкость W, включающая в себя примеси, подается в модуль 300 T-UFB-формирования, возникает риск ухудшения характеристик нагревательного элемента 10 и стимулирования явления высаливания. Когда механизмы, как проиллюстрировано на фиг. 11A-11C, предоставляются выше модуля 300 T-UFB-формирования, можно удалять вышеописанные примеси заранее.
Жидкость и газ, применимые для содержащей T-UFB жидкости
[0110] Далее описывается жидкость W, применимая для формирования содержащей T-UFB жидкости. Жидкость W, применимая в этом варианте осуществления, например, представляет собой чистую воду, ионообменную воду, дистиллированную воду, биоактивную воду, магнитную активную воду, лосьон, водопроводную воду, морскую воду, речную воду, чистую и сточную воду, озерную воду, подземную воду, дождевую воду и т.д. Смешанная жидкость, содержащая вышеуказанную жидкость и т.п., также является применимой. Смешанный растворитель, содержащий воду и растворимый органический растворитель, также может использоваться. Растворимый органический растворитель, который должен использоваться посредством смешивания с водой, не ограничен конкретным образом; тем не менее, далее приводится конкретный пример означенного. Группа алкиловых спиртов с углеродным числом 1-4 включает в себя метиловый спирт, этиловый спирт, n-пропиловый спирт, изопропиловый спирт, н-бутиловый спирт, втор-бутиловый спирт и трет-бутиловый спирт. Амидная группа включает в себя н-метил-2-пирролидон, 2-пирролидон, 1,3-диметил-2-имидазолидинон, N, N-диметилформамид и N, N-диметилацетамид. Кетонная группа или группа кетоспиртов включает в себя ацетоновый и диацетоновый спирт. Циклическая простая эфирная группа включает в себя тетрагидрофуран и диоксан. Гликолевая группа включает в себя этиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль, 1,3-пропиленгликоль, 1,2-бутандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,2-гександиол, 1,6-гександиол, 3-метил-1,5-пентандиол, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль и тиодигликоль. Группа низших простых алкиловых эфиров многоатомного спирта включает в себя простой монометиловый эфир этиленгликоля, простой моноэтиловый эфир этиленгликоля, простой монобутиловый эфир этиленгликоля, простой монометиловый эфир диэтиленгликоля, простой моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, простой монобутиловый эфир диэтиленгликоля, простой монометиловый эфир триэтиленгликоля, простой моноэтиловый эфир триэтиленгликоля и простой монобутиловый эфир триэтиленгликоля. Полиалкиленгликолевая группа включает в себя полиэтиленгликоль и полипропиленгликоль. Триолная группа включает в себя глицерин, 1,2,6-гексантриол и триметилолпропан. Эти растворимые органические растворители могут использоваться отдельно, либо два или более из них могут использоваться вместе.
[0111] Газовый компонент, который может вводиться в модуль 200 растворения, например, представляет собой водород, гелий, кислород, азот, метан, фтор, неон, углекислый газ, озон, аргон, хлор, этан, пропан, воздух и т.д. Газовый компонент может представлять собой газовую смесь, содержащую часть вышеуказанного. Дополнительно, для модуля 200 растворения необязательно растворять вещество в газообразном состоянии, и модуль 200 растворения может плавить жидкость или твердое тело, содержащее желательные компоненты, в жидкость W. Растворение в этом случае может представлять собой самопроизвольное растворение, растворение, вызываемое посредством приложения давления, или растворение, вызываемое посредством гидратации, ионизации и химической реакции вследствие электролитической диссоциации.
Эффекты способа T-UFB-формирования
[0112] Далее описываются характеристики и эффекты вышеописанного способа T-UFB-формирования посредством сравнения с традиционным способом UFB-формирования. Например, в традиционном оборудовании формирования воздушных пузырьков, представленном посредством способа Вентури, механическая конструкция для сброса давления, такая как сопло для сброса давления, предоставляется в части протока. Жидкость протекает при предварительно определенном давлении с возможностью проходить через конструкцию для сброса давления, и воздушные пузырьки различных размеров формируются в нижерасположенной области конструкции для сброса давления.
[0113] В этом случае, из числа сформированных воздушных пузырьков, поскольку относительно большие пузырьки, такие как миллипузырьки и микропузырьки, затрагиваются посредством плавучести, такие пузырьки поднимаются на поверхность жидкости и исчезают. Даже UFB, которые не затрагиваются посредством плавучести, также могут исчезать с миллипузырьками и микропузырьками, поскольку энергия поверхности раздела "газ-жидкость" UFB не является очень большой. Дополнительно, даже если вышеописанные конструкции для сброса давления размещаются последовательно, и идентичная жидкость протекает через конструкции для сброса давления многократно, невозможно хранить в течение длительного времени UFB в числе, соответствующем числу повторений. Другими словами, для содержащей UFB жидкости, сформированной посредством традиционного способа UFB-формирования, затруднительно поддерживать концентрацию содержащихся UFB равной предварительно определенному значению в течение длительного времени.
[0114] Напротив, в способе T-UFB-формирования этого варианта осуществления с использованием пленочного кипения, быстрое изменение температуры от нормальной температуры приблизительно до 300°C и быстрое изменение давления от нормального давления приблизительно до нескольких мегапаскалей возникает локально в части, чрезвычайно близкой к нагревательному элементу. Нагревательный элемент имеет прямоугольную форму, имеющую одну сторону приблизительно в несколько десятков-сотен мкм. Это составляет приблизительно 1/10-1/1000 от размера традиционного модуля UFB-формирования. Дополнительно, когда жидкость с растворенным газом в чрезвычайно тонкопленочной области поверхности образующегося в результате пленочного кипения пузырька мгновенно превышает предел термического растворения или предел нажимного растворения (в течение чрезвычайно короткого времени меньше микросекунд), возникает фазовый переход, и жидкость с растворенным газом выпадает в осадок в качестве UFB. В этом случае, относительно большие пузырьки, такие как миллипузырьки и микропузырьки, практически не формируются, и жидкость содержит UFB с диаметром приблизительно в 100 нм с чрезвычайно высокой степенью чистоты. Кроме того, поскольку T-UFB, сформированные таким образом, имеют достаточно большую энергию поверхности раздела "газ-жидкость", T-UFB не разрываются легко в нормальной окружающей среде и могут храниться в течение длительного времени.
[0115] В частности, настоящее изобретение с использованием явления пленочного кипения, которое обеспечивает локальное формирование поверхности раздела газа в жидкости, может формировать поверхность раздела в части жидкости, близкой к нагревательному элементу, без затрагивания всей области жидкости, и область, в которой термические и нажимные действия выполняются, может быть чрезвычайно локальной. Как результат, можно стабильно формировать требуемые UFB. Когда еще дополнительные условия для формирования UFB применяются к жидкости для формирования через циркуляцию жидкости, можно дополнительно формировать новые UFB с небольшими эффектами в отношении уже созданных UFB. Как результат, можно относительно легко формировать UFB-жидкость требуемого размера и концентрации.
[0116] Кроме того, поскольку способ T-UFB-формирования имеет вышеописанные гистерезисные свойства, можно увеличивать концентрацию до требуемой концентрации при поддержании высокой степени чистоты. Другими словами, согласно способу T-UFB-формирования, можно эффективно формировать допускающую долговременное хранение содержащую UFB жидкость с высокой степенью чистоты и высокой концентрацией.
Конкретное использование содержащей T-UFB жидкости
[0117] В общем, варианты применения содержащих сверхмелкие пузырьки жидкостей отличаются посредством типа содержащегося газа. Любой тип газа может создавать UFB при условии, что объем приблизительно от PPM до BPM газа может растворяться в жидкости. Например, содержащие сверхмелкие пузырьки жидкости могут применяться к следующим вариантам применения.
[0118] - Содержащая UFB жидкость, содержащая воздух, предпочтительно может применяться к очистке в промышленных, сельскохозяйственных и рыболовных и медицинских окружениях и т.п. и к культивированию растений и сельскохозяйственных и рыболовных продуктов.
[0119] - Содержащая UFB жидкость, содержащая озон, предпочтительно может применяться не только к варианту применения для очистки в промышленных, сельскохозяйственных и рыболовных и медицинских окружениях и т.п., но также и, например, к вариантам применения, предназначенным для дезинфекции, стерилизации и очищения от загрязнений и очистки окружающей среды касательно канализации и загрязненной почвы.
[0120] - Содержащая UFB жидкость, содержащая азот, предпочтительно может применяться не только к варианту применения для очистки в промышленных, сельскохозяйственных и рыболовных и медицинских окружениях и т.п., но также и, например, к вариантам применения, предназначенным для дезинфекции, стерилизации и очищения от загрязнений и очистки окружающей среды касательно канализации и загрязненной почвы.
[0121] - Содержащая UFB жидкость, содержащая кислород, предпочтительно может применяться к варианту применения для очистки в промышленных, сельскохозяйственных и рыболовных и медицинских окружениях и т.п. и к культивированию растений и сельскохозяйственных и рыболовных продуктов.
[0122] - Содержащая UFB жидкость, содержащая углекислый газ, предпочтительно может применяться не только к варианту применения для очистки в промышленных, сельскохозяйственных и рыболовных и медицинских окружениях и т.п., но также и, например, к вариантам применения, предназначенным для дезинфекции, стерилизации и очищения от загрязнений.
[0123] - Содержащая UFB жидкость, содержащая перфторуглероды в качестве медицинского газа, предпочтительно может применяться к ультразвуковой диагностике и лечению. Как описано выше, содержащие UFB жидкости могут проявлять эффекты в различных областях техники, а именно, в медицинской, химической, стоматологической, пищевой, промышленной, сельскохозяйственной и рыболовной и т.д.
[0124] В каждом из вариантов применения, чистота и концентрация UFB, содержащихся в содержащей UFB жидкости, являются важными для быстрого и надежного проявления эффекта содержащей UFB жидкости. Другими словами, беспрецедентные эффекты могут ожидаться в различных областях техники посредством использования способа T-UFB-формирования этого варианта осуществления, который обеспечивает формирование содержащей UFB жидкости с высокой степенью чистоты и с требуемой концентрацией. Ниже приводится список вариантов применения, в которых предположительно должны быть предпочтительно применимыми способ T-UFB-формирования и содержащая T-UFB жидкость.
(A) Вариант применения для очистки жидкости
[0125] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для модуля осветления воды, ожидается улучшение эффекта осветления воды и эффекта очистки жидкости с pH-регулированием. Модуль T-UFB-формирования также может предоставляться для сервера подачи газированной воды.
[0126] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для увлажнителя, аромадиффузора, кофеварки и т.п., ожидается улучшение эффекта увлажнения, эффекта дезодорирования и эффекта распространения ароматов в помещении.
[0127] - Если содержащая UFB жидкость, в которой озоновый газ растворяется модулем растворения, формируется и используется для лечения зубов, лечения ожогов и лечения ран с использованием эндоскопа, то ожидается улучшение медицинского очистительного эффекта и антисептического эффекта.
[0128] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для бака для хранения воды кондоминиума, ожидается улучшение эффекта осветления воды и эффекта удаления хлора питьевой воды, которая должна храниться в течение длительного времени.
[0129] - Если содержащая T-UFB жидкость, содержащая озон или углекислый газ, используется для процесса приготовления японского сакэ, сетю, вина и т.д., в котором не может выполняться обработка высокотемпературной пастеризации, то ожидается более эффективная обработка пастеризации, чем обработка пастеризации для традиционной жидкости.
[0130] - Если содержащая UFB жидкость подмешивается в ингредиент в процессе изготовления пищевых продуктов для указанного применения для здоровья и пищевых продуктов с заявленными функциональными свойствами, обработка пастеризации является возможной, и в силу этого можно предоставлять безопасные и функциональные пищевые продукты без потери вкуса.
[0131] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для маршрута подачи морской воды и пресной воды для культивирования в месте культивирования рыболовных продуктов, таких как рыба и жемчуг, ожидается вызывание размножения и выращивания рыболовных продуктов.
[0132] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется в процессе очистки воды для консервирования пищевых продуктов, ожидается улучшение состояния консервирования пищевых продуктов.
[0133] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется в модуле отбеливания для отбеливания воды в бассейне или подземной воды, ожидается более высокий отбеливающий эффект.
[0134] - Когда содержащая T-UFB жидкость используется для восстановления после возникновения трещины бетонного элемента, ожидается улучшение эффекта восстановления после возникновения трещин.
[0135] - Когда T-UFB содержатся в жидком топливе для машины с использованием жидкого топлива (такой как автомобиль, судно и самолет), ожидается повышение эффективности использования энергии топлива.
(B) Вариант применения для очистки
[0136] В последнее время, содержащие UFB жидкости привлекают внимание в качестве очистительной воды для удаления грязи и т.п., прилипающей к одежде. Если модуль T-UFB-формирования, описанный в вышеуказанном варианте осуществления, предоставляется для стиральной машины, и содержащая UFB жидкость с более высокой чистотой и лучшей проницаемостью, чем традиционная жидкость, подается в бак для стирки, ожидается дополнительное улучшение моющего действия.
[0137] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для душа саунзла и моющей машины для подкладных суден, ожидается не только эффект очистки для всех видов животных, включающих в себя человеческое тело, но также и эффект вызывания удаления загрязнения в виде пятен от воды и формованной части на ванной и подкладном судне.
[0138] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для машины для мойки окон для автомобилей, моющей машины высокого давления для очистки элементов стенки и т.п., моечной машины для автомобилей, посудомоечной машины, машины для мытья пищевых продуктов и т.п., ожидается дополнительное улучшение эффектов их очистки.
[0139] - Когда содержащая T-UFB жидкость используется для очистки и техобслуживания частей, изготовленных на заводе, включающей в себя этап съема заусенец после прижатия, ожидается улучшение эффекта очистки.
[0140] - При изготовлении полупроводниковых элементов, если содержащая T-UFB жидкость используется в качестве полировочной воды для полупроводниковой пластины, ожидается улучшение эффекта полировки. Дополнительно, если содержащая T-UFB жидкость используется на этапе удаления резиста, улучшается вызывание отслаивания резиста, который не отслаивается легко.
[0141] - Когда модуль T-UFB-формирования предоставляется для машин для очистки и очищения от загрязнений на медицинских аппаратах, таких как медицинский робот, модуль лечения зубов, контейнер для сбережения органов и т.п., ожидается улучшение эффекта очистки и эффекта очищения от загрязнений машин. Модуль T-UFB-формирования также является применимым к лечению животных.
(C) Фармацевтический вариант применения
[0142] - Если содержащая T-UFB жидкость содержится в косметике и т.п., проникание в подкожные клетки вызывается, и добавки, которые вызывают плохие эффекты на коже, такие как консервант и поверхностно-активное вещество, могут значительно уменьшаться. Как результат, можно предоставлять более безопасную и более функциональную косметику.
[0143] - Если подготовка нанопузырьков с высокой концентрацией, содержащих T-UFB, используется для контрастностей для оборудования для медицинских обследований, такого как CT и MRI, отраженный свет рентгеновских лучей и ультразвуковых волн может эффективно использоваться. Это позволяет захватывать более подробное изображение, которое является применимым для начальной диагностики рака и т.п.
[0144] - Если вода с нанопузырьками с высокой концентрацией, содержащая T-UFB, используется для машины для лечения ультразвуковыми волнами, называемой "аппаратом для терапии высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком (HIFU)", мощность излучения ультразвуковых волн может уменьшаться, и в силу этого лечение может становиться более неинзвазивным. В частности, можно уменьшать повреждение нормальных тканей.
[0145] - Можно проводить подготовку нанопузырьков посредством использования нанопузырьков с высокой концентрацией, содержащих T-UFB в качестве источника, модификации фосфолипида, формирующего липосому в отрицательной области электрического заряда вокруг воздушного пузырька, и применения различных медицинских веществ (таких как DNA и RNA) через фосфолипид.
[0146] - Если препарат, содержащий воду с нанопузырьками с высокой концентрацией, созданную посредством формирования T-UFB, переносится в канал зуба для рекуперативного лечения мякоти и дентина, препарат входит глубоко в зубной каналец посредством эффекта проникания воды с нанопузырьками, и вызывается эффект очищения от загрязнений. Это позволяет лечить зараженный корневой канал мякоти безопасно за короткое время.
[0147] Ниже подробно описываются варианты осуществления настоящего изобретения.
Первый вариант осуществления
[0148] Фиг. 12 является схемой принципиальной конфигурации оборудования 2000 формирования содержащей сверхмелкие пузырьки жидкости в первом варианте осуществления (в дальнейшем называемого "оборудованием 2000 формирования содержащей UFB жидкости"). Оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления главным образом включает в себя модуль 600 подачи жидкости, модуль 800 растворения газа, первую камеру 900 для хранения и модуль 1000 формирования сверхмелких пузырьков (в дальнейшем называемым "модулем 1000 UFB-формирования"). Модуль 600 подачи жидкости, модуль 800 растворения газа и модуль 1000 UFB-формирования соответствуют модулю 100 предварительной обработки, модулю 200 растворения и модулю 300 T-UFB-формирования на фиг. 1, соответственно. Эти модули соединяются между собой посредством трубы 700, и жидкость W циркулирует посредством насоса 701, расположенного в промежуточном фрагменте трубы 700. На фиг. 12, каждая сплошная стрелка представляет поток жидкости, и каждая пунктирная стрелка представляет поток газа.
[0149] Модуль 600 подачи жидкости главным образом включает в себя модуль-резервуар 601 для жидкости, два насоса 602 и 603 и модуль 604 дегазирования. Жидкость W, зарезервированная в модуле-резервуаре 601 для жидкости, переносится в первую камеру 900 для хранения посредством насосов 602 и 603 через модуль 604 дегазирования. В модуле 604 дегазирования располагается пленка, через которую могут проходить газы, и не могут проходить жидкости. За счет давлений из насосов 602 и 603, только газы проходят через пленку, так что газы и жидкость отделяются друг от друга. Жидкость W перемещается к первой камере 900 для хранения, тогда как газы выпускаются наружу. Различные газы могут растворяться в жидкости, зарезервированной в модуле-резервуаре 601 для жидкости. Посредством удаления растворенных газов в модуле 604 дегазирования до переноса жидкость в первую камеру 900 для хранения, может повышаться эффективность растворения на этапе растворения газа, который должен выполняться в дальнейшем.
[0150] Модуль 800 растворения газа включает в себя модуль 804 подачи газа, модуль 801 предварительной обработки, сливающуюся часть 802 и камеру 803 разделения газа и жидкости. Хотя модуль 804 подачи газа может представлять собой газовый баллон, хранящий требуемый газ G, модуль 804 подачи газа может представлять собой оборудование, допускающее непрерывное формирование требуемого газа G. Например, в случае если требуемый газ G представляет собой кислород, можно использовать оборудование, которое вовлекает атмосферный воздух, удаляет азот и подает газ, из которого азот удален с помощью насоса.
[0151] Газ G, подаваемый модулем 804 подачи газа, подвергается такому процессу, как электрический разряд в модуле 801 предварительной обработки. Затем в сливающейся части 802, газ G сливается с жидкостью W, вытекающей из первой камеры 900 для хранения. Здесь, часть газа G растворяется в жидкости W. Газ G и жидкость W, сливающиеся таким способом, отделяются друг от друга снова в камере 803 разделения газа и жидкости, и только часть газа G, которая не растворена в жидкости W, выпускается наружу. Жидкость W с газом G, растворенным в ней, затем переносится в модуль 1000 UFB-формирования посредством насоса 701. Следует отметить, что датчик 805 степени растворения, который определяет степень растворения газа G в жидкости W, предоставляется ниже камеры 803 разделения газа и жидкости.
[0152] Модуль 1000 UFB-формирования формирует UFB в жидкости W, принудительно протекающей в модуль 1000 UFB-формирования. Различные способы, такие как способ Вентури, могут использоваться в качестве способа формирования UFB. В настоящем варианте осуществления, используется T-UFB-способ, описанный с использованием фиг. 4-10. Фильтр 1001 располагается выше модуля 1000 UFB-формирования и предотвращает поступление примесей, пыли и т.п. в модуль 1000 UFB-формирования. Удаление примесей, пыли и т.п. позволяет повышать эффективность UFB-формирования в модуле 1000 UFB-формирования. Содержащая UFB жидкость W, сформированная модулем 1000 UFB-формирования, хранится в первой камере 900 для хранения через трубу 700.
[0153] Первая камера 900 для хранения хранит смешанную жидкость из жидкости W, подаваемой из модуля 600 подачи жидкости, жидкости W, в которой требуемый газ G растворен модулем 800 растворения газа, и содержащей UFB жидкости, в которой T-UFB сформированы модулем 1000 UFB-формирования.
[0154] Температурный датчик 905 определяет температуру жидкости, хранимой в первой камере 900 для хранения. Датчик 902 уровня жидкости располагается на предварительно определенной высоте в первой камере 900 для хранения и обнаруживает поверхность жидкости W. Датчик 906 UFB-концентрации определяет UFB-концентрацию жидкости W, хранимой в первой камере 900 для хранения. Клапан 904 открывается в случае выпуска жидкости W, хранимой в первой камере 900 для хранения, в контейнер снаружи. Следует отметить, что, хотя не проиллюстрировано на фиг. 12, первая камера 900 для хранения может содержать мешалку для задания температуры и UFB-распределения жидкости W равномерной.
[0155] Модуль 903 охлаждения охлаждает жидкость W, хранимую в первой камере 900 для хранения. Предпочтительно, если температура жидкости W, которая должна подаваться в модуль 800 растворения газа, является максимально возможно низкой, чтобы эффективно растворять требуемый газ G в модуле 800 растворения газа. Кроме того, поддержание жидкости W, которая должна циркулировать, при низкой температуре подавляет рост температуры модуля 1000 UFB-формирования, который формирует UFB посредством использования пленочного кипения. Это позволяет продлевать ресурс модуля 1000 UFB-формирования. В настоящем варианте осуществления, температура жидкости W, которая должна подаваться в модуль 800 растворения газа, регулируется до 20°C или ниже посредством использования модуля 903 охлаждения, в то время как температура жидкости определяется с помощью температурного датчика 905.
[0156] Конфигурация модуля 903 охлаждения не ограничена конкретным образом. Например, можно использовать тип, который использует устройство Пельтье, или тип, который обеспечивает циркуляцию жидкости, охлажденной посредством охладителя. Во втором случае, охлаждающая трубка, через которую циркулирует охлаждающая жидкость, может наматываться вокруг внешней периферии первой камеры 900 для хранения, как показано на фиг. 12, либо первая камера 900 для хранения может формироваться с возможностью иметь полую конструкцию с охлаждающей трубкой, расположенной в полом пространстве. Альтернативно, конфигурация может быть такой, что охлаждающая трубка погружается в жидкость W в первой камере 900 для хранения.
[0157] В настоящем варианте осуществления, вышеуказанная конфигурация формирует маршрут циркуляции для жидкости W, который начинается с первой камеры 900 для хранения, проходит через модуль 800 растворения газа и модуль 1000 UFB-формирования и возвращается в первую камеру 900 для хранения.
[0158] На фиг. 12, насос 701, который принудительно направляет жидкость W, которая должна циркулировать, по всему маршруту циркуляции, располагается между модулем 800 растворения газа и модулем 1000 UFB-формирования. Тем не менее, позиция и число насосов не ограничены этим случаем. Например, насос может располагаться между модулем 1000 UFB-формирования и первой камерой 900 для хранения, или насос может располагаться между модулем 800 растворения газа и модулем 1000 UFB-формирования, а также между модулем 1000 UFB-формирования и первой камерой 900 для хранения. Дополнительно, в конфигурации каждого модуля, могут предоставляться насос и клапан, которые могут требоваться при функционировании модуля. Насос, пульсация и варьирование расхода которого являются небольшими, предпочтительно используется для того, чтобы не допускать ухудшения эффективности UFB-формирования.
[0159] Кроме того, маршрут сбора и клапан 904 для сбора жидкости W могут предоставляться не в первой камере 900 для хранения, а в другой позиции на маршруте циркуляции жидкости. Дополнительно, в случае если температура модуля 1000 UFB-формирования сильно повышается, модуль 1000 UFB-формирования также может содержать модуль охлаждения, аналогичный модулю охлаждения первой камеры 900 для хранения.
[0160] Датчик 805 степени растворения, температурный датчик 905 и датчик 906 UFB-концентрации не должны обязательно предоставляться в позициях, проиллюстрированных на фиг. 12. Эти датчики могут предоставляться в других позициях при условии, что они находятся внутри маршрута циркуляции. Альтернативно, конфигурация может быть такой, что каждый датчик предоставляется во множестве позиций на маршруте циркуляции, и среднее значение может выводиться.
[0161] Элементы, которые контактируют с содержащей UFB жидкостью, к примеру, контактирующие с жидкостью фрагменты трубы 700, насоса 701, фильтра 1001, первой камеры 900 для хранения и модуля 1000 UFB-формирования, предпочтительно изготавливаются из материала с высокой коррозионной стойкостью. Например, предпочтительно могут использоваться фтористая смола, такая как политетрафторэтилен (PTFE) или перфторалкоксилалкан (PFA), металл, такой как SUS316L, либо другой неорганический материал. Таким образом, можно формировать UFB надлежащим образом даже в случае использования высококоррозийного газа G и жидкости W.
[0162] Фиг. 13 является блок-схемой для описания конфигурации управления в оборудовании 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления. CPU 2001 управляет всем оборудованием при использовании RAM 2003 в качестве рабочей области в соответствии с программой, сохраненной в ROM 2002.
[0163] При инструкции CPU 2001, модуль 2004 управления насосом управляет приведением в действие различных насосов, предоставленных на маршруте циркуляции, проиллюстрированном на фиг. 12, включающих в себя насосы 602, 603 и 701. При инструкции CPU 2001, модуль 2005 управления клапаном управляет открытием и закрытием различных клапанов, включающих в себя клапан 904. При инструкции CPU 2001, модуль 2006 управления датчиком управляет различными датчиками, включающими в себя датчик 805 степени растворения, датчик 902 уровня жидкости, температурный датчик 905 и датчик 906 UFB-концентрации, и предоставляет значения обнаружения различных датчиков в CPU 2001.
[0164] Например, в случае если оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости начинает функционировать, CPU 2001 приводит в действие насосы 602 и 603 до тех пор, пока датчик 902 уровня жидкости не обнаруживает поверхность жидкости, чтобы резервировать предварительно определенный объем жидкости в первой камере 900 для хранения. Кроме того, в случае если UFB-концентрация, определенная посредством датчика 906 UFB-концентрации, достигает предварительно определенного значения, CPU 2001 предписывает модулю 2004 управления насосом прекратить задействовать насос 701 и предписывает модулю 2005 управления клапаном открывать клапан 904, за счет этого выпуская жидкость W, хранимую в первой камере 900 для хранения.
[0165] Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа для описания этапов, выполняемых посредством CPU 2001 в случае формирования требуемой содержащей UFB жидкости в оборудовании 2000 формирования содержащей UFB жидкости. В начале этого процесса, CPU 2001, во-первых, резервирует предварительно определенный объем жидкости в первой камере 900 для хранения (S01).
[0166] В частности, CPU 2001 предписывает насосам 602 и 603 функционировать при мониторинге определения посредством датчика 902 уровня жидкости. Таким образом, жидкость W, зарезервированная в модуле 600 подачи жидкости, дегазируется в модуле 604 дегазирования и переносится в первую камеру 900 для хранения. Затем в случае, если датчик 902 уровня жидкости обнаруживает поверхность жидкости, CPU 2001 предписывает насосам 602 и 603 прекратить функционировать. Как результат, предварительно определенный объем жидкости W резервируется в первой камере 900 для хранения.
[0167] CPU 2001 затем начинает регулирование температуры жидкости W, хранимой в первой камере 900 для хранения (S02). В частности, CPU 2001 предписывает модулю 903 охлаждения функционировать при мониторинге температуры, определенной посредством температурного датчика 905. CPU 2001 переходит к S03, если температура, определенная посредством температурного датчика 905, достигает 20°C или ниже.
[0168] На S03, CPU 2001 предписывает модулю 800 растворения газа функционировать и приводит в действие насос 701 при первом условии циркуляции, чтобы обеспечивать циркуляцию жидкости W при мониторинге определения посредством датчика 805 степени растворения. В настоящем варианте осуществления, первое условие циркуляции представляет собой условие циркуляции, подходящее для растворения газа G в жидкости W. В настоящем варианте осуществления, это первое условие циркуляции задается таким образом, что расход и давление в потоке жидкости на маршруте циркуляции составляют 300-3000 мл/мин и 0,2-0,6 МПа, соответственно. В частности, на S03, CPU 2001 предписывает модулю 2004 управления насосом приводить в действие насос 701 таким образом, чтобы поддерживать такой расход и давление в потоке.
[0169] В случае если, например, модуль UFB-формирования имеет конфигурацию на основе способа Вентури, т.е. жидкость проходит через конкретную конструкцию протока, чтобы формировать UFB, формирование UFB не может прекратиться без прекращения потока жидкости, и могут формироваться пузырьки ненадлежащих размеров. Тем не менее, в настоящем варианте осуществления, используется T-UFB-способ. Таким образом, UFB не формируются в модуле 1000 UFB-формирования без напряжения, прикладываемого к его нагревательным элементам (нагревателям). Таким образом, посредством предписания модулю 1000 UFB-формирования не функционировать на S03, UFB не формируются, и в этом состоянии циркулирующая жидкость W может эффективно повышать только степень растворения газа G в ней при первом условии циркуляции.
[0170] В случае если датчик 805 степени растворения определяет предварительно определенную степень растворения, CPU 2001 предписывает модулю 800 растворения газа и насос 701 прекратить функционировать (S04). Как результат, циркуляция жидкости W прекращается. В этом состоянии, жидкость W, в которой требуемый газ G растворяется с требуемой степенью растворения, резервируется в первой камере 900 для хранения.
[0171] На S05, CPU 2001 приводит в действие насос 701 при втором условии циркуляции, чтобы обеспечивать циркуляцию жидкости W. В настоящем варианте осуществления, второе условие циркуляции представляет собой условие циркуляции, подходящее для модуля 1000 UFB-формирования, чтобы формировать UFB. В настоящем варианте осуществления, это второе условие циркуляции задается таким образом, что расход и давление в потоке жидкости на маршруте циркуляции составляют 10-300 мл/мин и 0,1-0,3 МПа, соответственно. В частности, на S05, CPU 2001 предписывает модулю 2004 управления насосом приводить в действие насос 701 таким образом, чтобы поддерживать такой расход и давление в потоке.
[0172] Дополнительно, CPU 2001 предписывает модулю 1000 UFB-формирования функционировать при мониторинге определения посредством датчика 906 UFB-концентрации. При этом, CPU 2001 предписывает модулю 800 растворения газа не функционировать. Другими словами, UFB-концентрация в циркулирующей жидкости W эффективно повышается при втором условии циркуляции.
[0173] В случае если датчик 906 UFB-концентрации определяет предварительно определенную UFB-концентрацию, CPU 2001 предписывает модулю 1000 UFB-формирования и насосу 701 прекратить функционировать (S06). Как результат, циркуляция жидкости W прекращается. В этом состоянии, содержащая UFB жидкость W, содержащая UFB требуемого газа G в требуемой концентрации, резервируется в первой камере 900 для хранения.
[0174] На S07, CPU 2001 открывает клапан 904, чтобы выпускать содержащую UFB жидкость W, хранимую в первой камере 900 для хранения, в коллекторный контейнер снаружи. При этом, CPU 2001 может выпускать полностью жидкость W, хранимую в первой камере 900 для хранения, или выпускать только часть жидкости W.
[0175] На S08, CPU 2001 определяет то, достигает или нет жидкость W, собранная в коллекторном контейнере, целевого объема. Если целевой объем не достигнут, CPU 2001 возвращается на S01 и повторяет этапы S01-S07. С другой стороны, если на S08 определяется то, что целевой объем достигнут, этот процесс завершается.
[0176] В настоящем варианте осуществления, описанном выше, этап растворения требуемого газа G и этап формирования UFB представляют собой этапы, которые являются независимыми друг от друга, и на которых жидкость циркулирует при условии циркуляции, подходящем для этапа. В частности, на этапе растворения требуемого газа G, жидкость циркулирует при относительно высоком расходе и давлении, чтобы вызывать растворение газа в сливающейся части 802. С другой стороны, на этапе формирования UFB, который использует пленочное кипение использования T-UFB-способа, жидкость циркулирует при условии, подходящем для вызывания пленочного кипения, т.е. при расходе и давлении (примерно атмосферном давлении) ниже расхода и давления при первом условии циркуляции. Таким образом, жидкость, содержащая UFB требуемого газа G, может формироваться более эффективно, чем традиционные способы.
[0177] Следует отметить, что конкретные числовые значения расходов и давлений при первом и втором условиях циркуляции, описанных выше, могут изменяться различными способами согласно типу газа G и жидкости W. Например, расход и давление при первом условии циркуляции и расход и давление при втором условии циркуляции могут варьироваться согласно комбинации типа газа G и типа жидкости W. В этом случае, заранее в ROM может сохраняться таблица, в которой, для каждого из первого условия циркуляции и второго условия циркуляции, параметры приведения в действие насоса 701, соответствующие комбинациям газа G и жидкости W, ассоциированы с условием циркуляции. Таким образом, CPU 2001 может задавать параметры приведения в действие, подходящие для первого условия циркуляции и второго условия циркуляции, на основе комбинации газа G и жидкости W, которые должны использоваться.
[0178] Первое и второе условия циркуляции могут содержать параметр, отличный от расхода и давления, например, температуру и т.п. В этом случае, CPU 2001 задает отрегулированную температуру из жидкости W по-разному на S03 и на S05.
[0179] Например, температура при втором условии циркуляции может задаваться ниже температуры при первом условии циркуляции. В зависимости от длины трубы из первой камеры 900 для хранения в модуль 1000 UFB-формирования, температура может немного повышаться. Следовательно, часть газа G, растворенного в жидкости W, может выпадать в осадок в качестве пузырьков, что позволяет эффективно понижать UFB-формирование. Чем выше растворимость газа, тем больше количество пузырьков, сформированных в силу роста температуры. Можно предотвращать возникновение затруднений, как описано выше, и стабильно формировать UFB посредством задания температуры жидкости ниже во время UFB-формирования, чем во время растворения газа, так что температура жидкости не повышается до 20°C или выше в то время, когда жидкость W подается в модуль 1000 UFB-формирования из первой камеры 900 для хранения.
Второй вариант осуществления
[0180] Фиг. 15 является схемой принципиальной конфигурации оборудования 2000 формирования содержащей UFB жидкости во втором варианте осуществления. Оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления отличается от оборудования в первом варианте осуществления проиллюстрированного на фиг. 12, тем, что два маршрута циркуляции подготавливаются для первой камеры 900 для хранения. Маршрут A циркуляции, указываемый посредством стрелки A на фиг. 15, представляет собой маршрут циркуляции, начинающийся с первой камеры 900 для хранения, проходящий через модуль 800 растворения газа и возвращающийся в первую камеру 900 для хранения, и использует первый насос 702 в качестве источника приведения в действие. Маршрут B циркуляции, указываемый посредством стрелки B, представляет собой маршрут циркуляции, начинающийся с первой камеры 900 для хранения, проходящий через модуль 1000 UFB-формирования и возвращающийся в первую камеру 900 для хранения, и использует второй насос 703 в качестве источника приведения в действие.
[0181] Посредством подготовки двух маршрутов циркуляции, как описано выше, оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления может выполнять этап растворения требуемого газа G и этап формирования UFB на независимых маршрутах циркуляции, на которых задаются условия циркуляции, подходящие для соответствующих этапов.
[0182] Фиг. 16 является блок-схемой последовательности операций способа для описания этапов, выполняемых посредством CPU 2001 в случае формирования требуемой содержащей UFB жидкости в оборудовании 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления. Оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления также имеет конфигурацию управления, аналогичную конфигурации управления в первом варианте осуществления, проиллюстрированной на блок-схеме по фиг. 13.
[0183] На фиг. 16, S11 и S12 являются аналогичными S01 и S02, описанным на фиг. 14, и в силу этого их описание опускается здесь.
[0184] На S13, CPU 2001 предписывает модулю 800 растворения газа функционировать и приводит в действие первый насос 702 при первом условии циркуляции, чтобы начинать циркуляцию жидкости W по маршруту A циркуляции. Содержимое первого условия циркуляции является аналогичным содержимому в первом варианте осуществления. Затем, эта циркуляция по маршруту A циркуляции продолжается до тех пор, пока датчик 805 степени растворения не определяет предварительно определенную степень растворения. В случае если датчик 805 степени растворения определяет предварительно определенную степень растворения, CPU 2001 предписывает модулю 800 растворения газа и первому насосу 702 прекратить функционировать (S14).
[0185] CPU 2001 также начинает циркуляцию по маршруту B циркуляции (S15). В частности, CPU 2001 приводит в действие второй насос 703 при втором условии циркуляции, а также предписывает модулю 1000 UFB-формирования функционировать. Содержимое второго условия циркуляции также аналогичным содержимому в первом варианте осуществления. Затем, эта циркуляция по маршруту B циркуляции продолжается до тех пор, пока датчик 906 UFB-концентрации не определяет предварительно определенную UFB-концентрацию. В случае если датчик 906 UFB-концентрации определяет предварительно определенную UFB-концентрацию, CPU 2001 предписывает модулю 1000 UFB-формирования и второй насос 703 прекратить функционировать (S16).
[0186] После того, как циркуляция по маршруту A циркуляции и циркуляция по маршруту B циркуляции прекращаются, CPU 2001 переходит к S17, на котором CPU 2001 открывает клапан 904, чтобы выпускать жидкость W, хранимую в первой камере 900 для хранения, в коллекторный контейнер снаружи. Следующий этап является аналогичным этапу на блок-схеме последовательности операций способа, описанной на фиг. 14, и в силу этого его описание опускается.
[0187] Фиг. 17 является блок-схемой последовательности операций способа для описания модификации второго варианта осуществления. Блок-схема последовательности операций способа по фиг. 17 отличается от блок-схемы последовательности операций способа по фиг. 16 тем, что S19 предоставляется для маршрута A циркуляции, и S14 перемещается в конец последовательности операций. В этом примере, в случае если датчик 805 степени растворения определяет предварительно определенную степень растворения, CPU 2001 переключает условие циркуляции на маршруте A циркуляции с первого условия циркуляции на третье условие циркуляции при поддержании функционирования модуля 800 растворения газа (S19).
[0188] В этой модификации, третье условие циркуляции представляет собой условие для восстановления степени растворения газа в жидкости, которая снижена в результате формирования UFB. Хотя третье условие циркуляции может представлять собой условие, идентичное первому условию циркуляции, расход и давление ниже расхода и давления при первом условии циркуляции могут использоваться для того, чтобы предотвращать разрывание сформированных UFB. Альтернативно, третье условие циркуляции может быть таким, что расход и давление являются идентичными расходу и давлению при первом условии циркуляции, но циркуляция при первом условии циркуляции выполняется и прекращается многократно и периодически. В любом случае, согласно этой модификации, степень растворения газа в жидкости W может поддерживаться равной предпочтительному значению независимо от концентрации содержащихся UFB. Это дополнительно может повышать эффективность UFB-формирования.
[0189] Согласно второму варианту осуществления, описанному выше с использованием фиг. 15-17, маршрут A циркуляции и маршрут B циркуляции короче маршрута циркуляции, проиллюстрированного в первом варианте осуществления. Таким образом, соответствующие этапы могут завершаться за меньший период времени, чем этапы в первом варианте осуществления. Помимо этого, этап растворения газа G на маршруте A циркуляции и этап формирования UFB на маршруте B циркуляции могут выполняться на отдельных маршрутах при условиях циркуляции, подходящих для отдельных этапов. Соответственно, требуемая содержащая UFB жидкость может формироваться более эффективно.
[0190] Кроме того, согласно настоящему варианту осуществления, маршрут, по которому жидкость протекает при более высоком расходе и давлении (маршрут A циркуляции), короче маршрута в первом варианте осуществления. Таким образом, непосредственно оборудование формирования содержащей UFB жидкости может создаваться менее дорогостоящим и с меньшим размером, и его техобслуживание также предположительно должно упрощаться.
Третий вариант осуществления
[0191] Фиг. 18 является схемой принципиальной конфигурации оборудования 2000 формирования содержащей UFB жидкости в третьем варианте осуществления. Оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления отличается от оборудования во втором варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 15 тем, что вторая камера 950 для хранения добавляется.
[0192] Вторая камера 950 для хранения меньше первой камеры 900 для хранения и имеет емкость приблизительно от 1/100 до 1/5 по сравнению с первой камерой 900 для хранения. Аналогично первой камере 900 для хранения, вторая камера 950 для хранения также предпочтительно изготавливается из материала с высокой коррозионной стойкостью. Например, предпочтительно могут использоваться фтористая смола, такая как PTFE или PFA, металл, такой как SUS316L, либо другой неорганический материал. Вторая камера 950 для хранения имеет конфигурацию, практически идентичную конфигурации первой камеры 900 для хранения, и включает в себя температурный датчик 955, датчик 952 уровня жидкости и модуль охлаждения 953. Тем не менее, в настоящем варианте осуществления, только вторая камера 950 для хранения, а не первая камера 900 для хранения, содержит датчик 956 UFB-концентрации для определения концентрации содержащихся UFB и трубу и клапан 954 для выпуска содержащей UFB жидкости в контейнер снаружи. Между тем, предпочтительно, если труба между первой камерой 900 для хранения и второй камерой 950 для хранения является максимально возможно короткой, чтобы предотвращать повышение температуры жидкости W в то время, когда жидкость подается во вторую камеру 950 для хранения из первой камеры 900 для хранения.
[0193] Маршрут A циркуляции, указываемый посредством стрелки A на фиг. 18, представляет собой маршрут циркуляции, начинающийся с первой камеры 900 для хранения, проходящий через модуль 800 растворения газа и возвращающийся в первую камеру 900 для хранения, и использует первый насос 702 в качестве источника приведения в действие. Маршрут B циркуляции, указываемый посредством стрелки B на фиг. 18, представляет собой маршрут циркуляции, начинающийся со второй камеры 950 для хранения, проходящий через модуль 1000 UFB-формирования и возвращающийся во вторую камеру 950 для хранения, и использует третий насос 704 в качестве источника приведения в действие. Дополнительно, маршрут, указываемый посредством стрелки C на фиг. 18, представляет собой маршрут для переноса жидкости W из первой камеры 900 для хранения во вторую камеру 950 для хранения и использует четвертый насос 705 в качестве источника приведения в действие.
[0194] В этом оборудовании 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления, маршрут A циркуляции для растворения требуемого газа G и маршрут B циркуляции для формирования UFB не сливаются друг с другом и являются независимыми друг от друга. Таким образом, даже в случае, если жидкости принудительно протекают по этим двум маршрутам циркуляции одновременно, условия циркуляции, такие как расход и давление, на маршрутах циркуляции не затрагивают друг друга, и условие, подходящее для каждого маршрута циркуляции, может поддерживаться с высокой точностью. Например, расход и давление при первом условии циркуляции могут быть выше расходов и давлений в первом и втором вариантах осуществления, чтобы дополнительно повышать эффективность растворения газа в жидкости W. Кроме того, условие циркуляции может включать в себя температуру жидкости в каждом маршруте циркуляции в дополнение к расходу и давлению, и отрегулированная температура может задаваться по-разному для маршрута A циркуляции и маршрута B циркуляции. В частности, температура, подходящая для растворения требуемого газа G, может задаваться при первом условии циркуляции, и температура, ниже или равная этой температуре, может задаваться при втором условии циркуляции.
[0195] Фиг. 19 является блок-схемой последовательности операций способа для описания этапов, выполняемых посредством CPU 2001 в случае формирования требуемой содержащей UFB жидкости в оборудовании 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления. Оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления также имеет конфигурацию управления, аналогичную конфигурации управления в первом варианте осуществления, проиллюстрированной на блок-схеме по фиг. 13.
[0196] На фиг. 19, S21 и S22 являются аналогичными S01 и S02, описанным на фиг. 14, и в силу этого их описание опускается здесь.
[0197] На S23, CPU 2001 предписывает модулю 800 растворения газа функционировать и приводит в действие первый насос 702 при первом условии циркуляции, чтобы начинать циркуляцию по маршруту A циркуляции. При этом, CPU 2001 предписывает третьему насосу 704 и четвертому насосу 705 не функционировать. Содержимое первого условия циркуляции может быть идентичным содержимому в первом варианте осуществления либо представлять собой более высокий расход и давление, чем расход и давление в первом варианте осуществления. Затем, эта циркуляция по маршруту A циркуляции продолжается до тех пор, пока датчик 805 степени растворения не определяет предварительно определенную степень растворения.
[0198] В случае если датчик 805 степени растворения определяет предварительно определенную степень растворения, CPU 2001 переносит часть жидкости W, хранимой в первой камере 900 для хранения, во вторую камеру 950 для хранения (S24). В частности, CPU 2001, во-первых, предписывает модулю 800 растворения газа и первому насосу 702 прекратить функционировать. Затем CPU 2001 предписывает четвертому насосу 705 функционировать при мониторинге определения посредством датчика 952 уровня жидкости, предоставленного во второй камере 950 для хранения, и останавливает четвертый насос 705, когда датчик 952 уровня жидкости обнаруживает поверхность жидкости. Как результат, предварительно определенный объем жидкости W резервируется во второй камере 950 для хранения.
[0199] Затем CPU 2001 подает объем жидкости W, перенесенный во вторую камеру 950 для хранения на S24 из модуля 600 подачи жидкости, в первую камеру 900 для хранения снова (S26). В частности, CPU 2001 предписывает насосам 602 и 603 функционировать до тех пор, пока датчик 902 уровня жидкости не обнаруживает поверхность жидкости.
[0200] После того, как температура, определенная посредством температурного датчика 905, достигает 20°C или ниже, CPU 2001 предписывает модулю 800 растворения газа возобновлять функционирование и приводит в действие первый насос 702 при третьем условии циркуляции, чтобы обеспечивать циркуляцию жидкости W по маршруту A циркуляции (S27). В настоящем варианте осуществления, третье условие циркуляции представляет собой условие, подходящее для восстановления степени растворения газа, которая снижена в результате принуждения жидкости W втекать и вытекать на S24 и S29, обратно до требуемой степени растворения снова. Третье условие циркуляции может представлять собой поток и давление, идентичные потоку и давлению при первом условии циркуляции, либо представлять собой расход и давление, отличающиеся от расхода и давления при первом условии циркуляции. Альтернативно, третье условие циркуляции может быть таким, что расход и давление являются идентичными расходу и давлению при первом условии циркуляции, но циркуляция при первом условии циркуляции выполняется и прекращается многократно и прерывисто.
[0201] В случае если датчик 805 степени растворения определяет предварительно определенную степень растворения, CPU 2001 предписывает модулю 800 растворения газа и первому насосу 702 прекратить функционировать (S28). Здесь, прекращение работы первого насоса 702 не является существенным. Иными словами, следующий этап может выполняться при продолжении циркуляции по маршруту A циркуляции.
[0202] CPU 2001 также управляет циркуляцией по маршруту B циркуляции параллельно с S26-S28. Во-первых, CPU 2001 начинает регулирование температуры жидкости W, хранимой во второй камере 950 для хранения (S25). В частности, CPU 2001 предписывает модулю охлаждения 953 функционировать при мониторинге температуры, определенной посредством температурного датчика 955. Здесь, диапазон температур для второго условия циркуляции может составлять 20°C и ниже, аналогично первому условию циркуляции, но может составлять более низкую температуру и ниже по причине, аналогичной причине, описанной в первом варианте осуществления. Между тем, в случае если вторая камера 950 для хранения изготовлена из SUS316L и т.п., имеющего относительно высокую теплопроводность, охлаждение второй камеры 950 для хранения может начинаться перед S24. Таким образом, можно регулировать температуру для второго условия циркуляции, в то время как температура жидкости W, подаваемой во вторую камеру 950 для хранения, поддерживается равной 20°C или ниже, и в силу этого подавлять выпадение в осадок растворенного газа G в качестве пузырьков. Соответственно, UFB могут формироваться эффективно.
[0203] В случае если CPU 2001 подтверждает то, что температура, определенная посредством температурного датчика 955, находится в пределах диапазона температур для второго условия циркуляции, упомянутого выше, CPU 2001 приводит в действие третий насос 704 при втором условии циркуляции, чтобы обеспечивать циркуляцию жидкости W по маршруту B циркуляции, и предписывает модулю 1000 UFB-формирования начинать функционировать (S29). Содержимое второго условия циркуляции может быть идентичным содержимому в первом варианте осуществления либо может представлять собой условие, отличающееся от условия в первом варианте осуществления. В любом случае, достаточно того, что задаются расход и давление, подходящие для UFB-формирования. CPU 2001 продолжает такую циркуляцию по маршруту B циркуляции до тех пор, пока датчик 956 UFB-концентрации, предоставленный во второй камере 950 для хранения, не определяет предварительно определенную UFB-концентрацию.
[0204] В случае если датчик 956 UFB-концентрации определяет предварительно определенную UFB-концентрацию, CPU 2001 предписывает модулю 1000 UFB-формирования и третьему насосу 704 прекратить функционировать (S30). CPU 2001 затем открывает клапан 954, чтобы выпускать жидкость W, хранимую во второй камере 950 для хранения, в коллекторный контейнер снаружи (S31).
[0205] Здесь, предположим T1 в качестве времени, необходимого для того, чтобы растворять требуемый газ G в новой жидкости с требуемой степенью растворения после начала подачи этой жидкости в первую камеру 900 для хранения из модуля 600 подачи жидкости (времен, необходимого для S27). Также допустим, что T2 представляет собой время, необходимое для того, чтобы превращать жидкость W, подаваемую во вторую камеру 950 для хранения, в содержащую UFB жидкость с требуемой концентрацией и завершать ее выпуск в коллекторный контейнер (время, необходимое для S25-S31). В настоящем варианте осуществления, T1≤T2 удовлетворяется. В случае если вышеуказанное условие удовлетворяется, жидкость W, в которой требуемый газ растворяется в требуемой концентрации для растворения, уже подготавливается в первой камере 900 для хранения к тому времени, когда завершается выпуск из второй камеры 950 для хранения в коллекторный контейнер. Соответственно, этап UFB-формирования может продолжаться эффективно.
[0206] На S32, CPU 2001 определяет то, достигает или нет жидкость W, собранная в коллекторном контейнере, целевого объема. Если целевой объем не достигнут, CPU 2001 возвращается на S24, на котором CPU 2001 переносит жидкость из первой камеры 900 для хранения во вторую камеру 950 для хранения снова. В этом случае, жидкость, зарезервированная в первой камере 900 для хранения, представляет собой жидкость, в которой требуемый газ уже растворен с требуемой степенью растворения.
[0207] С другой стороны, если на S32 определяется то, что жидкость W, собранная в коллекторном контейнере, достигает целевого объема, этот процесс завершается.
[0208] Согласно настоящему варианту осуществления, описанному выше, этап растворения газа G на маршруте A циркуляции и этап формирования UFB на маршруте B циркуляции могут выполняться одновременно, соответственно, при подходящих условиях циркуляции. Дополнительно, поскольку маршрут A циркуляции и маршрут B циркуляции не сливаются друг с другом и являются независимыми друг от друга, условия, подходящие для соответствующих маршрутов циркуляции, могут поддерживаться с большей точностью.
Четвертый вариант осуществления
[0209] Фиг. 20 является схемой принципиальной конфигурации оборудования 2000 формирования содержащей UFB жидкости в четвертом варианте осуществления. Оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления отличается от оборудования в третьем варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 18, тем, что маршрут, указываемый посредством стрелки D на фиг. 20, добавляется. Маршрут, указываемый посредством стрелки D на фиг. 20, представляет собой маршрут для переноса жидкости W из второй камеры 950 для хранения в первую камеру 900 для хранения и использует пятый насос 706 в качестве источника приведения в действие. Кроме того, вторая камера 950 для хранения в настоящем варианте осуществления содержит датчик 957 нижнего предела для управления нижним пределом уровня жидкости, в дополнение к датчику 952 уровня жидкости для управления верхним пределом уровня жидкости. Четвертый насос 705 для переноса жидкости W из первой камеры 900 для хранения во вторую камеру 950 для хранения и пятый насос 706 для переноса жидкости W из второй камеры 950 для хранения в первую камеру 900 для хранения могут представлять собой идентичные насосы или насосы, отличающиеся по производительности переноса жидкости.
[0210] Согласно настоящему варианту осуществления, имеющему вышеуказанную конфигурацию, жидкость W на этапе UFB-формирования на маршруте B циркуляции может возвращаться на этап растворения газа на маршрут A циркуляции снова. Иными словами, степень растворения газа, которая снижена в результате формирования UFB, может регулироваться до надлежащей степени растворения снова посредством возвращения жидкости на маршрут A циркуляции.
[0211] Фиг. 21 является блок-схемой последовательности операций способа для описания этапов, выполняемых посредством CPU 2001 в случае формирования требуемой содержащей UFB жидкости в оборудовании 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления. Оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления также имеет конфигурацию управления, аналогичную конфигурации управления в первом варианте осуществления, проиллюстрированной на блок-схеме по фиг. 13.
[0212] На фиг. 21, S41-S45 являются идентичными S21-S25, описанным на фиг. 19, и в силу этого их описание опускается здесь. Тем не менее, на S44, CPU 2001 не останавливает первый насос 702 и поддерживает циркуляцию по маршруту A циркуляции.
[0213] На S46, CPU 2001 приводит в действие третий насос 704 при втором условии циркуляции, чтобы обеспечивать циркуляцию жидкости W по маршруту B циркуляции, и предписывает модулю 1000 UFB-формирования начинать функционировать.
[0214] Затем CPU 2001 определяет то, определяет или нет датчик 956 UFB-концентрации предварительно определенную UFB-концентрацию (S47). При определении того, что предварительно определенная UFB-концентрация не достигнута, CPU 2001 возвращает часть жидкости W, хранимой во второй камере 950 для хранения, обратно в первую камеру 900 для хранения (S48). В частности, CPU 2001 предписывает пятому насосу 706 функционировать при мониторинге определения посредством датчика 957 нижнего предела, предоставленного во второй камере 950 для хранения, и предписывает пятому насосу 706 прекратить функционировать, когда датчик 957 нижнего предела обнаруживает поверхность жидкости. Как результат, предварительно определенный объем жидкости W возвращается в первую камеру 900 для хранения из второй камеры 950 для хранения.
[0215] В случае если датчик 805 степени растворения определяет предварительно определенную степень растворения, CPU 2001 снова переносит часть жидкости W, хранимой в первой камере 900 для хранения, во вторую камеру 950 для хранения (S49). В частности, CPU 2001 предписывает четвертому насосу 705 функционировать при мониторинге определения посредством датчика 952 уровня жидкости, предоставленного во второй камере 950 для хранения, и предписывает четвертому насосу 705 прекратить функционировать, когда датчик 952 уровня жидкости обнаруживает поверхность жидкости. Как результат, предварительно определенный объем жидкости W переносится на вторую камеру 950 для хранения из первой камеры 900 для хранения. Далее, эти этапы S48 и S49, т.е. этапы принуждения жидкости W втекать и вытекать между первой камерой 900 для хранения и второй камерой 950 для хранения, повторяются до тех пор, пока датчик 956 UFB-концентрации не определяет предварительно определенную UFB-концентрацию.
[0216] При определении на S47 того, что датчик 956 UFB-концентрации определяет предварительно определенную UFB-концентрацию, CPU 2001 останавливает модуль 1000 UFB-формирования и прекращает циркуляцию по маршруту B циркуляции (S50). CPU 2001 затем открывает клапан 954, чтобы выпускать жидкость W, хранимую во второй камере 950 для хранения, в коллекторный контейнер снаружи (S51).
[0217] На S52, CPU 2001 определяет то, достигает или нет жидкость W, собранная в коллекторном контейнере, целевого объема. Если целевой объем не достигнут, CPU 2001 возвращается на S41 и повторяет этапы S41-S51. С другой стороны, при определении на S52 того, что целевой объем достигнут, CPU 2001 прекращает циркуляцию по маршруту A циркуляции и функционирование модуля 800 растворения газа (S53). Этот процесс после этого завершается.
[0218] Согласно настоящему варианту осуществления, описанному выше, этап растворения газа на маршруте A циркуляции и этап UFB-формирования на маршруте B циркуляции могут выполняться непрерывно, даже во время жидкости W между первой камерой 900 для хранения и второй камерой 950 для хранения и выпуском жидкости из второй камеры 950 для хранения. Эффективность изготовления содержащей UFB жидкости в силу этого может повышаться в большей степени, чем в вариантах осуществления, описанных выше.
[0219] В настоящем варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 20, новый маршрут CD циркуляции, включающий в себя маршруты, указываемые посредством стрелок C и D, может формироваться посредством задания объема переноса посредством четвертого насоса 705 и объема переноса посредством пятого насоса 706 равными друг другу, а также предписания им функционировать одновременно. В этом случае, первая камера 900 для хранения и вторая камера 950 для хранения могут считаться одной большой камерой хранения и фактически представлять конфигурацию, аналогичную второму варианту осуществления, описанному на фиг. 15. В этом случае, независимое условие циркуляции может задаваться для маршрута CD циркуляции. Иными словами, во время циркуляции по маршруту A циркуляции при первом условии циркуляции и циркуляции по маршруту B циркуляции при втором условии циркуляции, циркуляция по маршруту CD циркуляции может выполняться при условии циркуляции, отличающемся как от первого условия циркуляции, так и от второго условия циркуляции.
[0220] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 20, в то время как четвертый насос 705 и пятый насос 706 останавливаются, можно реализовывать вариант осуществления, аналогичный третьему варианту осуществления, описанному на фиг. 18. Другими словами, оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 20, допускает переключение между способом формирования во втором варианте осуществления и способом формирования в третьем варианте осуществления согласно различным ситуациям, таким как тип содержащей UFB жидкости, которая должна формироваться, и окружающие условия.
[0221] Фиг. 22 является блок-схемой последовательности операций способа для описания модификации четвертого варианта осуществления. В этой модификации, после того, как жидкость W подается из первой камеры 900 для хранения во вторую камеру 950 для хранения (S44), жидкость циркулирует по маршруту A циркуляции при третьем условии циркуляции, и растворение газа продолжается (S54). С другой стороны, регулирование температуры жидкости во второй камере 950 для хранения начинается (S55), и жидкость циркулирует по маршруту CBD циркуляции при втором условии циркуляции (S56). Подробности этой операции циркуляции являются аналогичными подробностям, описанным на фиг. 21. В случае если температура во второй камере 950 для хранения задается отличающейся от температуры в первой камере 900 для хранения, например, в случае если температура во второй камере 950 для хранения задается равной 15°C, и температура в первой камере хранения задается равной 20°C, CPU 2001 может переходить к S56, без ожидания достижения температурой во второй камере 950 для хранения значения в 15°C.
[0222] При обнаружении того, что все значения датчика 805 степени растворения, температурного датчика 905 и температурного датчика 955 достигают предварительно определенных значений, CPU 2001 предписывает модулю 1000 UFB-формирования функционировать (S57). Затем при определении того, что датчик 956 UFB-концентрации определяет предварительно определенную UFB-концентрацию, CPU 2001 останавливает модуль 1000 UFB-формирования и насосы 704, 705 и 706, чтобы прекратить циркуляцию по маршруту CBD циркуляции.
[0223] CPU 2001 затем открывает клапан 954, чтобы выпускать жидкость W, хранимую во второй камере 950 для хранения, в коллекторный контейнер снаружи (S51). После этого, аналогично процессу, описанному на фиг. 21, эти операции повторяются до тех пор, пока целевой объем содержащей UFB жидкости не получается.
[0224] При конфигурации по фиг. 20, в то время, когда жидкость W подается во вторую камеру 950 для хранения из первой камеры 900 для хранения, а также до того, как температура жидкости во второй камере 950 для хранения достигает предварительно определенного значения, температура жидкости может повышаться до значения выше отрегулированной температуры, полученного в первой камере 900 для хранения, за счет этого понижая степень растворения газа G. Согласно этой модификации, даже в таком случае, UFB могут формироваться стабильно и эффективно независимо от длины маршрута C и материала второй камеры 950 для хранения, поскольку UFB-формирование может начинаться на S57 после S54 и S56.
Пятый вариант осуществления
[0225] Фиг. 23 является схемой принципиальной конфигурации оборудования 2000 формирования содержащей UFB жидкости в пятом варианте осуществления. Оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления отличается от оборудования в четвертом варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 20, тем, что маршрут, ведущий обратно в первую камеру 900 для хранения из модуля 1000 UFB-формирования, не проходит через вторую камеру 950 для хранения.
[0226] Для оборудования 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления, этапы, выполняемые посредством CPU 2001 в случае формирования требуемой содержащей UFB жидкости, являются аналогичными этапам, описанным на фиг. 22. Тем не менее, в настоящем варианте осуществления, маршрут CBD циркуляции на S56 на фиг. 22 обозначается как маршрут CB циркуляции. Расходы на маршруте C и маршруте B могут быть идентичными или отличающимися. В случае если расходы отличаются, расход на маршруте C задается выше расхода на маршруте B.
[0227] В случае если модуль 1000 UFB-формирования формирует относительно большое количество тепла, температура жидкости W может повышаться, и газ G, растворенный в ней, может выпадать в осадок в качестве пузырьков. Возврат этих пузырьков во вторую камеру 950 для хранения, как показано на фиг. 20, например, должен изменять температуру жидкости во второй камере 950 для хранения, и пузырьки, перенесенные из модуля 1000 UFB-формирования, должны подаваться в модуль 1000 UFB-формирования снова. Это приводит к такой проблеме, что эффективность UFB-формирования в модуле 1000 UFB-формирования может нарушаться, и эта проблема является особенно заметной в случае, если выбирается газ с высокой растворимостью.
[0228] Согласно настоящему варианту осуществления, жидкость, прошедшая через модуль 1000 UFB-формирования, возвращается в первую камеру 900 для хранения. Это позволяет исключать вышеуказанную проблему и продолжать эффективное UFB-формирование.
[0229] Следует отметить, что первая камера 900 для хранения имеет значительно большую емкость, чем вторая камера 950 для хранения, и в силу этого менее подвержена изменениям температуры. Кроме того, конечная позиция маршрута C располагается выше начальной позиции маршрута B. Таким образом, вероятность поступления пузырьков во вторую камеру 950 для хранения и подачи в модуль 1000 UFB-формирования является низкой. Это обеспечивает более стабильное UFB-формирование. Эта позиционная взаимосвязь между трубами также является применимой к первой камере 900 для хранения. Посредством расположения конечных позиций маршрутов A и B выше начала маршрута C, можно дополнительно уменьшать поступление пузырьков во вторую камеру 950 для хранения.
Шестой вариант осуществления
[0230] Фиг. 24 является схемой принципиальной конфигурации оборудования 2000 формирования содержащей UFB жидкости в шестом варианте осуществления. Оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления выполнено с возможностью подавать жидкость W непосредственно из первой камеры 900 для хранения в модуль 1000 UFB-формирования и подавать жидкость W из модуля 1000 UFB-формирования в первую камеру 900 для хранения через третью камеру 960 для хранения.
[0231] Аналогично второй камере 950 для хранения, третья камера 960 для хранения меньше первой камеры 900 для хранения и имеет емкость приблизительно от 1/100 до 1/5 по сравнению с первой камерой 900 для хранения. Третья камера 960 для хранения изготовлена из материала с высокой коррозионной стойкостью, к примеру, из фтористой смолы, такой как PTFE или PFA, металла, такого как SUS316L, либо другого неорганического материала. Кроме того, третья камера 960 для хранения содержит датчики 962 и 967 уровня жидкости, датчик 966 UFB-концентрации для определения концентрации содержащихся UFB и трубу и клапан 964 для выпуска содержащей UFB жидкости в контейнер снаружи. Поскольку третья камера 960 для хранения присутствует ниже модуля 1000 UFB-формирования, третья камера 960 для хранения не требует модуля охлаждения, но может содержать модуль охлаждения в зависимости от варианта применения.
[0232] UFB-фильтр 968 предоставляется в третьей камере 960 для хранения в позиции на/ниже уровня высоты датчика 967 уровня жидкости. Внутренняя часть третьей камеры 960 для хранения разделяется на камеру-резервуар 960a для содержащей UFB жидкости и камеру-резервуар 960b для жидкости посредством UFB-фильтра 968. Размер пор UFB-фильтра 968 составляет приблизительно 1 мкм. Маршрут BD циркуляции формируется таким образом, что конец маршрута B располагается в камере-резервуаре 960a для содержащей UFB жидкости, и начало маршрута D располагается в камере-резервуаре 960b для жидкости. В этой конфигурации, UFB в содержащей UFB жидкости, подаваемой из модуля 1000 UFB-формирования, резервируются в камере-резервуаре 960a для содержащей UFB жидкости, и жидкость W, содержащая UFB, перемещается в камеру-резервуар 960b для жидкости и дополнительно подается в первую камеру 900 для хранения.
[0233] Для оборудования 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления, этапы, выполняемые посредством CPU 2001 в случае формирования требуемой содержащей UFB жидкости, являются такими, как описано на фиг. 25, и эти этапы являются практически идентичными этапам, описанным на фиг. 17. Расходы на маршруте B и маршруте D могут быть идентичными или отличающимися. В случае если расходы на маршруте B и маршруте D отличаются, расход на маршруте D задается выше расхода на маршруте B.
[0234] В то время, когда модуль 1000 UFB-формирования формирует UFB, жидкость циркулирует по маршруту A циркуляции при третьем условии циркуляции, и газ растворяется в жидкости (S19). В настоящем варианте осуществления, UFB, сформированные модулем 1000 UFB-формирования, не протекают принудительно в первую камеру 900 для хранения. Таким образом, отсутствует опасность того, что циркулирующие UFB должны разрываться в сливающейся части 802 и т.п. Соответственно, расход и давление при третьем условии циркуляции могут задаваться свободно и не должны обязательно задаваться ниже расхода и давления при первом условии циркуляции, чтобы предотвращать разрыв UFB.
[0235] В настоящем варианте осуществления, после формирования, UFB не проходят по различным маршрутам или модуль 1000 UFB-формирования, а остаются в камере-резервуаре 960a для содержащей UFB жидкости. Таким образом, посредством управления периодом времени функционирования модуля 1000 UFB-формирования, можно стабильно формировать содержащую UFB жидкость с требуемой концентрацией.
[0236] При определении того, что датчик 966 UFB-концентрации определяет предварительно определенную UFB-концентрацию, CPU 2001, во-первых, предписывает модулю 1000 UFB-формирования и насосу 705 прекратить функционировать, чтобы за счет этого прекратить только подачу жидкости W по маршруту B (S61). После этого, в то время, когда датчик 967 уровня жидкости обнаруживает поверхность жидкости, CPU 2001 останавливает насос 706, чтобы прекратить поток жидкости W по маршруту D (S62). CPU 2001 после этого открывает клапан 964, чтобы выпускать жидкость W, хранимую в третьей камере 960 для хранения, в коллекторный контейнер снаружи (S17).
[0237] Настоящий вариант осуществления, описанный выше, в частности, является эффективным, например, для случая, в котором используется газ G, растворимость которого не является очень высокой, и содержащая UFB жидкость с высокой концентрацией формируется посредством повторения циркуляции по маршруту A циркуляции определенное число раз.
[0238] Фиг. 26 является схемой принципиальной конфигурации оборудования 2000 формирования содержащей UFB жидкости в качестве модификации шестого варианта осуществления. UFB-фильтр 968 располагается горизонтально на фиг. 24, тогда как UFB-фильтр 968 располагается вертикально на фиг. 26.
[0239] В случае фиг. 24, после того, как пузырьки поступают в камеру-резервуар 960a для содержащей UFB жидкости, пузырьки, пытающиеся подниматься в силу плавучести, могут уплотнять UFB-фильтр 968 и уменьшать эффективную площадь UFB-фильтра 968. Напротив, в конфигурации этой модификации, пузырьки, поднимающиеся за счет плавучести, должны высвобождаться в атмосферу. Это позволяет поддерживать эффективную площадь UFB-фильтра 968 и продолжать стабильное протекание циркуляции. Между тем, камера-резервуар 960a для содержащей UFB жидкости имеет больший объем, чем камера-резервуар 960b для жидкости. Это позволяет увеличивать объем содержащей UFB жидкости, которая должна собираться за один раз.
Седьмой вариант осуществления
[0240] Фиг. 27 является схемой принципиальной конфигурации оборудования 2000 формирования содержащей UFB жидкости в седьмом варианте осуществления.
[0241] Оборудование 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления выполнено с возможностью подавать жидкость W из первой камеры 900 для хранения в модуль 1000 UFB-формирования через вторую камеру 950 для хранения и подавать жидкость W из модуля 1000 UFB-формирования в первую камеру 900 для хранения через третью камеру 960 для хранения.
[0242] Конфигурации и функции второй камеры 950 для хранения и третьей камеры 960 для хранения являются аналогичными конфигурациям и функциям, описанным выше, и первая камера 900 для хранения формируется с возможностью иметь емкость, большую суммы емкостей второй камеры 950 для хранения и третьей камеры 960 для хранения.
[0243] Фиг. 28 является блок-схемой последовательности операций способа для этапов, выполняемых посредством CPU 2001 в случае формирования требуемой содержащей UFB жидкости в оборудовании 2000 формирования содержащей UFB жидкости в настоящем варианте осуществления. Фиг. 28 является практически идентичным блок-схеме последовательности операций способа, описанной на фиг. 22. При определении того, что датчик 966 UFB-концентрации определяет предварительно определенную UFB-концентрацию, CPU 2001, во-первых, предписывает модулю 1000 UFB-формирования и насосу 705 прекратить функционировать, чтобы за счет этого прекратить только подачу жидкости W по маршруту CB (S71). После этого, в то время, когда датчик 967 уровня жидкости обнаруживает поверхность жидкости, CPU 2001 останавливает насос 706, чтобы прекратить подачу жидкости W по маршруту D (S72). CPU 2001 после этого открывает клапан 964, чтобы выпускать жидкость W, хранимую в третьей камере 960 для хранения, в коллекторный контейнер снаружи (S51).
[0244] Согласно конфигурации настоящего варианта осуществления, можно реализовывать эффективное UFB-формирование и образование содержащей UFB жидкости с высокой концентрацией с помощью модуля 1000 UFB-формирования независимо от типа газа G. Хотя фиг. 27 иллюстрирует случай, в котором один тип газа G связывается, настоящий вариант осуществления также является подходящим для случая переключения с газа G, который должен связываться, с одного на другой из множества газов G.
Другие варианты осуществления
[0245] Вариант(ы) осуществления настоящего изобретения также могут реализовываться посредством компьютера системы или оборудования, которое считывает и выполняет машиноисполняемые инструкции (например, одну или более программ), записанные на носитель хранения данных (который также более полно может называться "энергонезависимым машиночитаемым носителем хранения данных"), с тем чтобы выполнять функции одного или более вышеописанных вариантов осуществления, и/или которое включает в себя одну или более схем (например, специализированную интегральную схему (ASIC)) для выполнения функций одного или более вышеописанных вариантов осуществления, и посредством способа, осуществляемого посредством компьютера системы или оборудования, например, посредством считывания и выполнения машиноисполняемых инструкций из носителя хранения данных с возможностью выполнять функции одного или более вышеописанных вариантов осуществления, и/или управления одной или более схем с возможностью выполнять функции одного или более вышеописанных вариантов осуществления. Компьютер может содержать один или более процессоров (например, центральный процессор (CPU), микропроцессор (MPU)) и может включать в себя сеть отдельных компьютеров или отдельных процессоров, чтобы считывать и выполнять машиноисполняемые инструкции. Машиноисполняемые инструкции могут предоставляться в компьютер, например, из сети или с носителя хранения данных. Носитель хранения данных может включать в себя, например, одно или более из жесткого диска, оперативного запоминающего устройства (RAM), постоянного запоминающего устройства (ROM), устройства хранения распределенных вычислительных систем, оптического диска (такого как компакт-диск (CD), универсальный цифровой диск (DVD) или Blu-Ray-диск (BD)™), устройства флэш-памяти, карты памяти и т.п.
[0246] Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми примерными вариантами осуществления. Объем прилагаемой формулы изобретения должен соответствовать самой широкой интерпретации, так что он заключает в себе все такие модификации и эквивалентные конструкции и функции.
1. Оборудование формирования жидкости, содержащей пузырьки диаметром менее 1 мкм, содержащее:
модуль растворения, который растворяет предварительно определенный газ в жидкости;
модуль формирования пузырьков, который формирует пузырьки диаметром менее 1 мкм в жидкости, в которой растворен предварительно определенный газ;
камеру хранения для хранения жидкости и
модуль управления циркуляцией, который управляет циркуляцией жидкости по маршрутам циркуляции жидкости, включающим в себя модуль растворения, модуль формирования пузырьков и камеру хранения, при этом
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии, которое задает состояние жидкости, которая должна циркулировать, по маршруту циркуляции, проходящему через модуль растворения, в случае предписания модулю растворения функционировать на маршруте циркуляции,
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при втором условии, отличающемся от первого условия, по маршруту циркуляции, проходящему через модуль формирования пузырьков, в случае предписания модулю формирования пузырьков функционировать на маршруте циркуляции,
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии по маршруту циркуляции, начинающемуся с камеры хранения, проходящему через модуль растворения и модуль формирования пузырьков и возвращающемуся в камеру хранения, в случае предписания модулю растворения функционировать и предписания модулю формирования пузырьков не функционировать на маршруте циркуляции, и
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при втором условии по маршруту циркуляции в случае предписания модулю растворения не функционировать и предписания модулю формирования пузырьков функционировать на маршруте циркуляции.
2. Оборудование по п.1, дополнительно содержащее:
модуль подачи жидкости, который подает жидкость в камеру хранения; и
выпускной модуль, который выпускает жидкость из камеры хранения.
3. Оборудование по п.1, в котором модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии и при втором условии посредством управления приведением в действие насосов, расположенных на маршрутах циркуляции.
4. Оборудование по п.1, в котором модуль формирования пузырьков формирует пузырьки диаметром менее 1 мкм посредством предписания нагревательному элементу вырабатывать тепло и обеспечивать пленочное кипение на поверхности раздела между жидкостью и нагревательным элементом.
5. Оборудование формирования жидкости, содержащей пузырьки диаметром менее 1 мкм, содержащее:
модуль растворения, который растворяет предварительно определенный газ в жидкости;
модуль формирования пузырьков, который формирует пузырьки диаметром менее 1 мкм в жидкости, в которой растворен предварительно определенный газ;
модуль управления циркуляцией, который управляет циркуляцией жидкости по маршрутам циркуляции жидкости, включающим в себя модуль растворения и модуль формирования пузырьков,
первую камеру хранения и вторую камеру хранения для хранения жидкости и
модуль, который подает жидкость из первой камеры хранения во вторую камеру хранения, при этом
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии, которое задает состояние жидкости, которая должна циркулировать, по маршруту циркуляции, проходящему через модуль растворения, в случае предписания модулю растворения функционировать на маршруте циркуляции, и
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при втором условии, отличающемся от первого условия, по маршруту циркуляции, проходящему через модуль формирования пузырьков, в случае предписания модулю формирования пузырьков функционировать на маршруте циркуляции,
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии по первому маршруту циркуляции, начинающемуся с первой камеры хранения, проходящему через модуль растворения и возвращающемуся в первую камеру хранения без прохождения через модуль формирования пузырьков, в случае предписания модулю растворения функционировать на первом маршруте циркуляции, и
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при втором условии по второму маршруту циркуляции, начинающемуся со второй камеры хранения, проходящему через модуль формирования пузырьков и возвращающемуся во вторую камеру хранения без прохождения через модуль растворения, в случае предписания модулю формирования пузырьков функционировать на втором маршруте циркуляции.
6. Оборудование по п.5, дополнительно содержащее модуль, который подает жидкость, в которой пузырьки диаметром менее 1 мкм формируются модулем формирования пузырьков, из второй камеры хранения в первую камеру хранения.
7. Оборудование по п.6, в котором модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при условии циркуляции, отличающемся от первого условия и второго условия, по третьему маршруту циркуляции, включающему в себя маршрут для подачи жидкости из первой камеры хранения во вторую камеру хранения и маршрут для подачи жидкости из второй камеры хранения в первую камеру хранения.
8. Оборудование по п.5, в котором модуль управления циркуляцией одновременно выполняет циркуляцию по первому маршруту циркуляции и циркуляцию по второму маршруту циркуляции.
9. Оборудование по п.8, в котором:
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии по первому маршруту циркуляции в случае предписания модулю формирования пузырьков не функционировать, и
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при третьем условии, отличающемся от первого условия, по первому маршруту циркуляции в случае предписания модулю формирования пузырьков функционировать.
10. Оборудование по п.5, при этом емкость второй камеры хранения меньше емкости первой камеры хранения и оборудование дополнительно содержит:
модуль подачи жидкости, который подает жидкость в первую камеру хранения; и
выпускной модуль, который выпускает жидкость из второй камеры хранения.
11. Оборудование по п.5, в котором модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии и при втором условии посредством управления приведением в действие насосов, расположенных на маршрутах циркуляции.
12. Оборудование по п.5, в котором модуль формирования пузырьков формирует пузырьки диаметром менее 1 мкм посредством предписания нагревательному элементу вырабатывать тепло и обеспечивать пленочное кипение на поверхности раздела между жидкостью и нагревательным элементом.
13. Оборудование формирования жидкости, содержащей пузырьки диаметром менее 1 мкм, содержащее:
модуль растворения, который растворяет предварительно определенный газ в жидкости;
модуль формирования пузырьков, который формирует пузырьки диаметром менее 1 мкм в жидкости, в которой растворен предварительно определенный газ; и
модуль управления циркуляцией, который управляет циркуляцией жидкости по маршрутам циркуляции жидкости, включающим в себя модуль растворения и модуль формирования пузырьков, при этом
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии, которое задает состояние жидкости, которая должна циркулировать, по маршруту циркуляции, проходящему через модуль растворения, в случае предписания модулю растворения функционировать на маршруте циркуляции,
модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при втором условии, отличающемся от первого условия, по маршруту циркуляции, проходящему через модуль формирования пузырьков, в случае предписания модулю формирования пузырьков функционировать на маршруте циркуляции, и
каждое из первого условия и второго условия задает состояние, представляющее собой по меньшей мере одно из расхода, давления и температуры жидкости.
14. Оборудование по п.13, при этом первое условие задает более высокий расход, чем расход при втором условии.
15. Оборудование по п.13, при этом первое условие задает более высокое давление, чем давление при втором условии.
16. Оборудование по п.13, при этом второе условие задает более низкую температуру, чем температура при первом условии.
17. Оборудование по п.13, в котором модуль управления циркуляцией обеспечивает циркуляцию жидкости при первом условии и при втором условии посредством управления приведением в действие насосов, расположенных на маршрутах циркуляции.
18. Оборудование по п.13, в котором модуль формирования пузырьков формирует пузырьки диаметром менее 1 мкм посредством предписания нагревательному элементу вырабатывать тепло и обеспечивать пленочное кипение на поверхности раздела между жидкостью и нагревательным элементом.
19. Способ формирования жидкости, содержащей пузырьки диаметром менее 1 мкм, содержащий:
этап растворения, на котором растворяют предварительно определенный газ в жидкости;
этап формирования пузырьков, на котором формируют пузырьки диаметром менее 1 мкм в жидкости, в которой растворен предварительно определенный газ; и
этап управления циркуляцией, на котором управляют циркуляцией жидкости таким образом, чтобы:
обеспечивать циркуляцию жидкости при первом условии, которое задает состояние жидкости, которая должна циркулировать, по маршруту циркуляции, на котором этап растворения выполняется, в случае выполнения этапа растворения на маршруте циркуляции, и
обеспечивать циркуляцию жидкости при втором условии, отличающемся от первого условия, по маршруту циркуляции, на котором этап формирования пузырьков выполняется, в случае выполнения этапа формирования пузырьков на маршруте циркуляции,
при этом этап управления циркуляцией включает в себя этапы, на которых:
обеспечивают циркуляцию жидкости при первом условии по маршруту циркуляции, на котором этап растворения и этап формирования пузырьков выполняются, в случае выполнения этапа растворения и невыполнения этапа формирования пузырьков на маршруте циркуляции, и
обеспечивают циркуляцию жидкости при втором условии по маршруту циркуляции в случае невыполнения этапа растворения и выполнения этапа формирования пузырьков на маршруте циркуляции.
20. Способ по п.19, дополнительно содержащий:
этап подачи жидкости, на котором подают все еще подлежащую циркуляции жидкость в камеру хранения для хранения жидкости; и
этап выпуска, на котором выпускают циркулирующую жидкость из камеры хранения.
21. Способ по п.19, в котором каждое из первого условия и второго условия задает состояние, представляющее собой по меньшей мере одно из расхода, давления и температуры жидкости.
22. Способ по п.21, в котором первое условие задает более высокий расход, чем расход при втором условии.
23. Способ по п.21, в котором первое условие задает более высокое давление, чем давление при втором условии.
24. Способ по п.21, в котором второе условие задает более низкую температуру, чем температура при первом условии.
25. Способ по п.19, в котором этап управления циркуляцией включает в себя этап, на котором обеспечивают циркуляцию жидкости при первом условии и при втором условии посредством управления приведением в действие насосов, расположенных на маршрутах циркуляции.
26. Способ по п.19, в котором этап формирования пузырьков включает в себя этап, на котором формируют пузырьки посредством предписания нагревательному элементу вырабатывать тепло и обеспечивать пленочное кипение на поверхности раздела между жидкостью и нагревательным элементом.
27. Способ формирования жидкости, содержащей пузырьки диаметром менее 1 мкм, содержащий:
этап растворения, на котором растворяют предварительно определенный газ в жидкости;
этап формирования пузырьков, на котором формируют пузырьки диаметром менее 1 мкм в жидкости, в которой растворен предварительно определенный газ; и
этап управления циркуляцией, на котором управляют циркуляцией жидкости таким образом, чтобы:
обеспечивать циркуляцию жидкости при первом условии, которое задает состояние жидкости, которая должна циркулировать, по маршруту циркуляции, на котором этап растворения выполняется, в случае выполнения этапа растворения на маршруте циркуляции, и
обеспечивать циркуляцию жидкости при втором условии, отличающемся от первого условия, по маршруту циркуляции, на котором этап формирования пузырьков выполняется, в случае выполнения этапа формирования пузырьков на маршруте циркуляции; и
этап, на котором подают жидкость из первой камеры хранения для хранения жидкости во вторую камеру хранения для хранения жидкости,
при этом этап управления циркуляцией включает в себя этапы, на которых:
обеспечивают циркуляцию жидкости при первом условии по первому маршруту циркуляции, по которому жидкость выводится из первой камеры хранения и возвращается в первую камеру хранения и на котором этап растворения выполняется, а этап формирования пузырьков не выполняется, в случае выполнения этапа растворения на первом маршруте циркуляции, и
обеспечивают циркуляцию жидкости при втором условии по второму маршруту циркуляции, по которому жидкость выводится из второй камеры хранения и возвращается во вторую камеру хранения и на котором этап растворения не выполняется, а этап формирования пузырьков выполняется, в случае выполнения этапа формирования пузырьков на втором маршруте циркуляции.
28. Способ по п.27, дополнительно содержащий этап, на котором подают жидкость, в которой пузырьки диаметром менее 1 мкм формируются посредством этапа формирования пузырьков, из второй камеры хранения в первую камеру хранения.
29. Способ по п.28, в котором этап управления циркуляцией включает в себя этап, на котором обеспечивают циркуляцию жидкости при условии, отличающемся от первого условия и второго условия, по третьему маршруту циркуляции, включающему в себя маршрут для подачи жидкости из первой камеры хранения во вторую камеру хранения и маршрут для подачи жидкости из второй камеры хранения в первую камеру хранения.
30. Способ по п.27, в котором этап управления циркуляцией включает в себя этап, на котором одновременно выполняют циркуляцию по первому маршруту циркуляции и циркуляцию по второму маршруту циркуляции.
31. Способ по п.30, в котором этап управления циркуляцией включает в себя этапы, на которых:
обеспечивают циркуляцию жидкости при первом условии по первому маршруту циркуляции в случае невыполнения этапа формирования пузырьков, и
обеспечивают циркуляцию жидкости при третьем условии, отличающемся от первого условия, по первому маршруту циркуляции в случае выполнения этапа формирования пузырьков.
32. Способ по п.27, при этом емкость второй камеры хранения меньше емкости первой камеры хранения и способ дополнительно содержит:
этап подачи жидкости, на котором подают жидкость в первую камеру хранения; и
этап выпуска, на котором выпускают жидкость из второй камеры хранения.
33. Способ по п.27, в котором каждое из первого условия и второго условия задает состояние, представляющее собой по меньшей мере одно из расхода, давления и температуры жидкости.
34. Способ по п.33, в котором первое условие задает более высокий расход, чем расход при втором условии.
35. Способ по п.33, в котором первое условие задает более высокое давление, чем давление при втором условии.
36. Способ по п.33, в котором второе условие задает более низкую температуру, чем температура при первом условии.
37. Способ по п.27, в котором этап управления циркуляцией включает в себя этап, на котором обеспечивают циркуляцию жидкости при первом условии и при втором условии посредством управления приведением в действие насосов, расположенных на маршрутах циркуляции.
38. Способ по п.27, в котором этап формирования пузырьков включает в себя этап, на котором формируют пузырьки посредством предписания нагревательному элементу вырабатывать тепло и обеспечивать пленочное кипение на поверхности раздела между жидкостью и нагревательным элементом.
39. Способ формирования жидкости, содержащей пузырьки диаметром менее 1 мкм, содержащий:
этап растворения, на котором растворяют предварительно определенный газ в жидкости;
этап формирования пузырьков, на котором формируют пузырьки диаметром менее 1 мкм в жидкости, в которой растворен предварительно определенный газ; и
этап управления циркуляцией, на котором управляют циркуляцией жидкости таким образом, чтобы:
обеспечивать циркуляцию жидкости при первом условии, которое задает состояние жидкости, которая должна циркулировать, по маршруту циркуляции, на котором этап растворения выполняется, в случае выполнения этапа растворения на маршруте циркуляции, и
обеспечивать циркуляцию жидкости при втором условии, отличающемся от первого условия, по маршруту циркуляции, на котором этап формирования пузырьков выполняется, в случае выполнения этапа формирования пузырьков на маршруте циркуляции; и
по меньшей мере одно из следующего:
первый этап подачи, на котором подают жидкость на этап формирования пузырьков из первой камеры хранения для хранения жидкости через вторую камеру хранения для хранения жидкости; и
второй этап подачи, на котором подают жидкость в первую камеру хранения с этапа формирования пузырьков через третью камеру хранения для хранения жидкости,
при этом этап управления циркуляцией включает в себя этапы, на которых:
обеспечивают циркуляцию жидкости при первом условии по первому маршруту циркуляции, по которому жидкость выводится из первой камеры хранения и возвращается в первую камеру хранения и на котором этап растворения выполняется, а этап формирования пузырьков не выполняется, в случае выполнения этапа растворения на первом маршруте циркуляции, и
обеспечивают циркуляцию жидкости при втором условии по второму маршруту циркуляции, по которому жидкость выводится из первой камеры хранения и возвращается в первую камеру хранения и на котором этап растворения не выполняется, а этап формирования пузырьков выполняется, в случае выполнения этапа формирования пузырьков на втором маршруте циркуляции.
40. Способ по п.39, при этом:
способ содержит второй этап подачи,
третья камера хранения включает в себя фильтр, который разделяет внутреннюю часть третьей камеры хранения на камеру хранения пузырьков, соединенную с этапом формирования пузырьков, и камеру хранения жидкости, соединенную с первой камерой хранения, и
способ дополнительно содержит этап выпуска, на котором выпускают жидкость из камеры хранения пузырьков.
