超微泡产生设备、超微泡产生方法、含超微泡液体和程序与流程

1.本发明涉及直径小于1.0μm的超微泡的产生设备、超微泡产生方法以及含超微泡液体。


背景技术：

2.近来，已经开发出用于应用诸如直径为微米级的微米泡和直径为纳米级的纳米泡等的微细泡的特征的技术。特别地，已经在各种领域中证实了直径小于1.0μm的超微泡(以下也称为“ufb”)的实用性。
3.在专利文献1中，公开了一种微气泡产生设备，该微气泡产生设备通过从减压喷嘴喷射气体被加压并溶解在其中的加压液体来产生微细泡。在专利文献2中，公开了一种通过用混合单元重复分离和汇聚气液混合流来产生微细泡的设备。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本专利第6118544号公报
7.专利文献2：日本专利第4456176号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.专利文献1和2两者中说明的设备不仅产生直径为纳米级的ufb，而且产生相对大量的直径为毫米级的毫米泡和直径为微米级的微米泡。在上述泡中，ufb由于不太可能受浮力影响并且因此在布朗运动的情况下漂浮在液体中，所以适用于长期储存。然而，在用毫米泡和微米泡产生ufb的情况下，ufb受到毫米泡和微米泡消失的影响并随着时间的推移而减少。因此，要求以期望的浓度产生可用性高的ufb；然而，由于相对大量的毫米泡和微米泡由专利文献1和2中说明的ufb产生方法产生，所以难以控制ufb的浓度。
10.因此，本发明的目的是提供一种ufb产生设备和ufb产生方法，其能够通过控制液体中ufb的产生来有效地产生高纯度的含ufb液体。
11.用于解决问题的方案
12.本发明是一种超微泡产生设备，其包括：加热单元，其包括配置在与液体接触的位置的加热元件；驱动单元，用于驱动所述加热元件以在液体中产生膜沸腾；设定单元，用于设定要在液体中产生的超微泡的目标浓度；以及控制单元，用于基于所述设定单元设定的目标浓度来控制所述驱动单元对所述加热元件的驱动条件。
13.发明的效果
14.根据本发明，可以通过控制液体中ufb的产生来有效地产生高纯度的含ufb液体。
附图说明
15.图1是示出ufb产生设备的示例的图。
16.图2是预处理单元的示意性构造图。
17.图3是溶解单元的示意性构造图和用于说明在液体中的溶解状态的图。
18.图4是t
‑
ufb产生单元的示意性构造图。
19.图5是用于说明加热元件的细节的图。
20.图6是用于说明加热元件上的膜沸腾状态的图。
21.图7是示出由膜沸腾泡的膨胀引起的ufb的产生状态的图。
22.图8是示出由膜沸腾泡的收缩引起的ufb的产生状态的图。
23.图9是示出由液体的再加热引起的ufb的产生状态的图。
24.图10是示出由膜沸腾产生的泡的消失造成的冲击波引起的ufb的产生状态的图。
25.图11是示出后处理单元的构造示例的图。
26.图12是示出本实施方式中的ufb产生设备的示意性构造的图。
27.图13说明了在第一实施方式中执行的ufb的产生操作。
28.图14是示出ufb的推定产生时间和含ufb液体的ufb浓度之间的关系的图。
29.图15是示出ufb的推定产生时间和含ufb液体的ufb浓度之间的关系的图。
30.图16是示出在第一实施方式中执行的含ufb液体的产生处理的流程图。
31.图17是示出ufb的推定产生时间和含ufb液体的ufb浓度之间的关系的图。
32.图18是示出在第二实施方式中执行的含ufb液体的产生处理的流程图。
33.图19是示出ufb产生时间和产生的ufb浓度之间的关系的图。
34.图20是示出在第四实施方式中执行的含ufb液体的产生处理的流程图。
35.图21是示意性地示出用作净水器的t
‑
ufb产生设备的图。
36.图22是示出图21中所示的示例的操作的流程图。
37.图23是示出洗衣机中使用的t
‑
ufb产生设备的图。
38.图24是示出图23中所示的示例的操作的流程图。
39.图25是示出第六实施方式中的t
‑
ufb产生设备的纵截面侧视图。
具体实施方式
40.[ufb产生设备的基本构造]
[0041]
图1是示出可适用于本发明的超微泡产生设备(ufb产生设备)的基本构造的示例的图。本实施方式的ufb产生设备1包括预处理单元100、溶解单元200、t
‑
ufb产生单元300、后处理单元400和收集单元500。以上述顺序对供应到预处理单元100的诸如自来水等的液体w进行各单元唯一的处理，并且液体w作为含t
‑
ufb液体被收集单元500收集。在下文中，说明了单元的功能和构造。通过利用快速加热引起的膜沸腾所产生的ufb在本说明书中被称为热超微泡(t
‑
ufb)；细节后述。
[0042]
图2是预处理单元100的示意性构造图。本实施方式的预处理单元100对所供应的液体w进行脱气处理。预处理单元100主要包括脱气容器101、喷头102、减压泵103、液体引入通道104、液体循环通道105和液体排出通道106。例如，诸如自来水等的液体w通过阀109从液体引入通道104被供应到脱气容器101。在该处理中，设置在脱气容器101中的喷头102在脱气容器101中喷洒出液体w的雾。喷头102用于促进液体w的气化；然而，离心器等可以替代用作产生气化促进效果的机构。
[0043]
当特定量的液体w贮留在脱气容器101中然后在所有阀关闭的情况下致动减压泵103时，已气化的气体成分被排出，并且还促进了溶解在液体w中的气体成分的气化和排出。在该处理中，可以在检查压力计108的同时将脱气容器101的内部压力减压至数百至数千pa(1.0torr至10.0torr)。要被预处理单元100去除的气体例如包括氮、氧、氩气、二氧化碳等。
[0044]
通过利用液体循环通道105，可以对相同的液体w重复进行上述脱气处理。具体地，在液体引入通道104的阀109和液体排出通道106的阀110关闭并且液体循环通道105的阀107打开的情况下操作喷头102。这允许贮留在脱气容器101中并且一度被脱气的液体w从喷头102被再次喷洒到脱气容器101中。此外，在操作减压泵103的情况下，对相同的液体w重复进行由喷头102进行的气化处理和由减压泵103进行的脱气处理。每当重复进行利用液体循环通道105的上述处理时，可以阶段性地减少液体w中包含的气体成分。一旦获得脱气至期望纯度的液体w，就在阀110打开的情况下通过液体排出通道106将液体w转移至溶解单元200。
[0045]
图2示出了将气体部分减压以使溶质气化的脱气单元100；然而，使溶液脱气的方法不限于此。例如，可以采用使液体w沸腾以使溶质气化的加热和沸腾方法，或者采用使用中空纤维来增加液体和气体之间的界面的膜脱气方法。separel系列(由dic公司生产)作为使用中空纤维的脱气模块被商业供应。separel系列使用聚(4
‑
甲基戊烯
‑
1)(pmp)作为中空纤维的原材料，并且用于从主要供应用于压电头的墨等中去除气泡。此外，可以一起使用真空脱气方法、加热煮沸方法和膜脱气方法中的两者或更多者。
[0046]
图3的(a)和图3的(b)是溶解单元200的示意性构造图和用于说明液体中的溶解状态的图。溶解单元200是用于将期望的气体溶解到从预处理单元100供应的液体w中的单元。本实施方式的溶解单元200主要包括溶解容器201、设置有旋转板202的旋转轴203、液体引入通道204、气体引入通道205、液体排出通道206和加压泵207。
[0047]
从预处理单元100供应的液体w通过液体引入通道204被供应到溶解容器201并贮留在溶解容器201中。同时，气体g通过气体引入通道205被供应到溶解容器201。
[0048]
一旦预定量的液体w和气体g被贮留在溶解容器201中，就致动加压泵207，以将溶解容器201的内部压力增加到大约0.5mpa。在加压泵207与溶解容器201之间配置有安全阀208。在经由旋转轴203使液体中的旋转板202旋转的情况下，供应到溶解容器201的气体g变成气泡，并且气体g和液体w之间的接触面积增大以促使溶解到液体w中。继续进行此操作，直到气体g的溶解度几乎达到最大饱和溶解度为止。在这种情况下，可以设置用于降低液体温度的单元以尽可能地溶解气体。当气体的溶解度低时，还可以将溶解容器201的内部压力增加到0.5mpa或更高。在这种情况下，出于安全考虑，容器的材料等需要是最佳的。
[0049]
一旦获得溶解有期望浓度的气体g的成分的液体w，液体w就通过液体排出通道206排出，并被供应到t
‑
ufb产生单元300。在该处理中，背压阀209调节液体w的流动压力，以防止供应期间压力的过度增加。
[0050]
图3的(b)是示意性地示出混入溶解容器201中的气体g的溶解状态的图。从与液体w接触的部分溶解了包含混入液体w中的气体g的成分的气泡2。气泡2因此逐渐收缩，然后在气泡2周围出现气体溶解液3。由于气泡2受到浮力的影响，所以气泡2可以移动到远离气体溶解液3的中心的位置或从气体溶解液3中分离出来而成为残留气泡4。具体地，在通过液体排出通道206供应到t
‑
ufb产生单元300的液体w中，存在被气体溶解液3包围的气泡2以及彼
此分离的气泡2与气体溶解液3的混合物。
[0051]
附图中的气体溶解液3是指“液体w中混合的气体g的溶解浓度相对较高的区域”。在实际溶解在液体w中的气体成分中，气体溶解液3中的气体成分的浓度在包围气泡2的部分处最高。在气体溶解液3从气泡2分离的情况下，气体溶解液3的气体成分的浓度在该区域的中心最高，并且浓度随着远离该中心而连续降低。即，虽然为了说明起见，在图3的(b)中用虚线包围了气体溶解液3的区域，但实际上并不存在这样的明确的边界。此外，在本发明中，可以接受不能完全溶解的气体以气泡的形式存在于液体中。
[0052]
图4是t
‑
ufb产生单元300的示意性构造图。t
‑
ufb产生单元300主要包括腔室301、液体引入通道302和液体排出通道303。通过腔室301从液体引入通道302到液体排出通道303的流由未示出的流泵形成。可以采用包括隔膜泵、齿轮泵和螺杆泵的各种泵作为流泵。在从液体引入通道302引入的液体w中，混合有由溶解单元200混入的气体g的气体溶解液3。
[0053]
设置有加热元件10的元件基板12配置在腔室301的底部。在向加热元件10施加预定电压脉冲的情况下，由膜沸腾产生的泡13(以下还称为膜沸腾泡13)在与加热元件10接触的区域中产生。然后，由于膜沸腾泡13的膨胀和收缩导致含气体g的超微泡(ufb)11的产生。结果，从液体排出通道303排出含许多ufb 11的含ufb液体w。
[0054]
图5的(a)和图5的(b)是用于示出加热元件10的详细构造的图。图5的(a)示出了加热元件10的特写图，以及图5的(b)示出了包括加热元件10的元件基板12的较宽区域的截面图。
[0055]
如图5的(a)所示，在本实施方式的元件基板12中，在硅基板304的表面上层叠有作为蓄热层的热氧化膜305和兼作蓄热层的层间膜306。sio2膜或sin膜可以用作层间膜306。电阻层307形成在层间膜306的表面上，并且配线308部分地形成在电阻层307的表面上。可以使用al、al
‑
si、al
‑
cu等的al合金配线作为配线308。由sio2膜或si3n4膜制成的保护层309形成在配线308、电阻层307和层间膜306的表面上。
[0056]
在保护层309的表面的对应于最终成为加热元件10的热作用部311的部分上和该部分的周围形成用于保护保护层309免受由于电阻层307放出的热而引起的化学和物理冲击的抗气蚀膜310。电阻层307的表面上的未形成配线308的区域是电阻层307放热的热作用部311。电阻层307的未形成配线308的加热部用作加热元件(加热器)10。如上所述，通过半导体生产技术在硅基板304的表面上依次形成元件基板12中的层，并由此在硅基板304上设置热作用部311。
[0057]
在附图中示出的构造是示例，并且各种其它构造是适用的。例如，电阻层307和配线308的层叠顺序相反的构造以及电极连接到电阻层307的下表面的构造(所谓的插塞电极构造)是适用的。换句话说，如后所述，任何构造都是适用的，只要该构造允许热作用部311加热液体以在液体中产生膜沸腾即可。
[0058]
图5的(b)是元件基板12中包括与配线308连接的电路的区域的截面图的示例。n型阱区域322和p型阱区域323被部分地设置在作为p型导体的硅基板304的顶层中。在通常的mos工艺中，通过离子注入等引入和扩散杂质，在n型阱区域322中形成p
‑
mos 320，并且在p型阱区域323中形成n
‑
mos321。
[0059]
p
‑
mos 320包括通过在n型阱区域322的顶层中部分引入n型或p型杂质而形成的源极区域325和漏极区域326、栅极配线335等。栅极配线335沉积在n型阱区域322的顶表面的
除了源极区域325和漏极区域326之外的部分上，并且在栅极配线335和n型阱区域322的顶表面之间插入厚度为几百的栅极绝缘膜328。
[0060]
n
‑
mos 321包括通过在p型阱区域323的顶层中部分引入n型或p型杂质而形成的源极区域325和漏极区域326、栅极配线335等。栅极配线335沉积在p型阱区域323的顶表面的除了源极区域325和漏极区域326之外的部分上，并且在栅极配线335和p型阱区域323的顶表面之间插入厚度为几百的栅极绝缘膜328。栅极配线335由通过cvd法沉积的厚度为至的多晶硅制成。c
‑
mos逻辑由p
‑
mos 320和n
‑
mos 321构成。
[0061]
在p型阱区域323中，用于驱动电热转换元件(热阻元件)的n
‑
mos晶体管330形成在与包括n
‑
mos 321的部分不同的部分上。n
‑
mos晶体管330包括通过杂质的引入和扩散步骤而部分地设置在p型阱区域323的顶层中的源极区域332和漏极区域331、栅极配线333等。栅极配线333沉积在p型阱区域323的顶表面的除了源极区域332和漏极区域331之外的部分上，并且在栅极配线333和p型阱区域323的顶表面之间插入栅极绝缘膜328。
[0062]
在该示例中，n
‑
mos晶体管330用作用于驱动电热转换元件的晶体管。然而，用于驱动的晶体管不限于n
‑
mos晶体管330，而是可以使用任何晶体管，只要该晶体管具有单独地驱动多个电热转换元件并且能够实现上述精细构造的能力即可。尽管在该示例中，电热转换元件和用于驱动电热转换元件的晶体管形成在同一基板上，但是它们可以分别形成在不同的基板上。
[0063]
通过在元件之间(诸如在p
‑
mos 320与n
‑
mos 321之间以及在n
‑
mos 321与n
‑
mos晶体管330之间)进行厚度为至的场氧化来形成氧化膜分离区域324。氧化膜分离区域324分离元件。氧化膜分离区域324的与热作用部311相对应的部分用作蓄热层334，蓄热层334是硅基板304上的第一层。
[0064]
通过cvd方法在诸如p
‑
mos 320、n
‑
mos 321和n
‑
mos晶体管330等元件的各表面上形成包括厚度约为的psg膜、bpsg膜等的层间绝缘膜336。在通过热处理使层间绝缘膜336平坦之后，在贯穿层间绝缘膜336和栅极绝缘膜328的接触孔中形成作为第一配线层的al电极337。在层间绝缘膜336和al电极337的表面上，通过等离子cvd法形成包括厚度为至的sio2膜的层间绝缘膜338。在层间绝缘膜338的表面上，通过共溅射法在与热作用部311和n
‑
mos晶体管330相对应的部分上形成包括厚度为约的tasin膜的电阻层307。电阻层307经由形成在层间绝缘膜338中的通孔与漏极区域331附近的al电极337电连接。在电阻层307的表面上，形成有作为用于配线到各电热转换元件的第二配线层的al的配线308。配线308的表面、电阻层307的表面和层间绝缘膜338的表面上的保护层309包括通过等离子cvd法形成的厚度为的sin膜。沉积在保护层309的表面上的抗气蚀膜310包括厚度为约的薄膜，该薄膜是选自由ta、fe、ni，cr、ge、ru、zr、ir等组成的组中的至少一种金属。除上述tasin以外的各种材料，例如tan0.8、crsin、taal、wsin等都可以适用，只要该材料可以在液体中产生膜沸腾即可。
[0065]
图6的(a)和图6的(b)是示出当向加热元件10施加预定电压脉冲时的膜沸腾的状态的图。在这种情况下，说明了在大气压下产生膜沸腾的情况。在图6的(a)中，水平轴线表
示时间。下部曲线图中的纵轴线表示施加到加热元件10的电压，上部曲线图中的纵轴线表示由膜沸腾产生的膜沸腾泡13的体积和内部压力。另一方面，图6的(b)示出了与图6的(a)所示的定时1至3相关联的膜沸腾泡13的状态。下面按时间顺序说明各状态。如后所述的通过膜沸腾产生的ufb 11主要在膜沸腾泡13的表面附近产生。图6的(b)所示的状态是将产生单元300产生的ufb 11通过循环路径重新供应到溶解单元200的状态，如图1所示，含ufb 11的液体重新供应到产生单元300的液体通道。
[0066]
在将电压施加到加热元件10之前，在腔室301中基本上保持大气压。一旦将电压施加到加热元件10，在与加热元件10接触的液体中就产生膜沸腾，由此产生的气泡(在下文中，称为膜沸腾泡13)由于从内部作用的高压而膨胀(定时1)。在该过程中的发泡压力预计为约8至10mpa，该值接近水的饱和蒸气压。
[0067]
施加电压的时间(脉冲宽度)在0.5μsec至10.0μsec左右，并且即使在施加电压之后，在定时1所获得的压力的惯性也会使膜沸腾泡13膨胀。然而，由膨胀产生的负压在膜沸腾泡13的内部逐渐增加，并且该负压在使膜沸腾泡13收缩的方向上起作用。不久之后，当惯性力和负压平衡时，膜沸腾泡13的体积在定时2变为最大，之后膜沸腾泡13由于负压而迅速收缩。
[0068]
在膜沸腾泡13消失时，膜沸腾泡13不在加热元件10的整个表面中消失，而是在一个或多个极小区域中消失。因此，在加热元件10上，在膜沸腾泡13消失的极小区域中产生比定时1发泡时更大的力(定时3)。
[0069]
每次向加热元件10施加电压脉冲时，都会重复如上所述的膜沸腾泡13的产生、膨胀、收缩和消失，并且每次都产生新的ufb 11。
[0070]
参照图7的(a)至图10的(b)进一步详细说明在膜沸腾泡13的产生、膨胀、收缩和消失的各过程中的ufb 11的产生状态。
[0071]
图7的(a)至图7的(d)是示意性地示出由膜沸腾泡13的产生和膨胀引起的ufb 11的产生状态的图。图7的(a)示出了向加热元件10施加电压脉冲之前的状态。混合有气体溶解液3的液体w在腔室301内流动。
[0072]
图7的(b)示出了在对加热元件10施加电压并且在加热元件10的与液体w接触的几乎整个区域中均匀地产生膜沸腾泡13的状态。当施加了电压时，加热元件10的表面温度以10℃/μsec的速度急剧上升。在温度达到几乎300℃的时间点发生膜沸腾，从而产生膜沸腾泡13。
[0073]
之后，在脉冲施加期间，加热元件10的表面温度保持升高至约600至800℃，并且膜沸腾泡13周围的液体也被迅速加热。在图7的(b)中，将在膜沸腾泡13周围并且将被迅速加热的液体区域标示为未发泡高温区域14。未发泡高温区域14内的气体溶解液3超过了热溶解极限，并气化成为ufb。如此气化的气泡具有约10nm至100nm的直径和大的气
‑
液界面能。因此，气泡独立地漂浮在液体w中而不会在短时间内消失。在本实施方式中，从膜沸腾泡13的产生到膨胀由于热作用而产生的气泡被称为第一ufb 11a。
[0074]
图7的(c)示出了膜沸腾泡13膨胀的状态。即使在电压脉冲施加到加热元件10之后，膜沸腾泡13也由于从其产生所获得的力的惯性而继续膨胀，并且未发泡高温区域14也由于该惯性而移动和扩散。具体地，在膜沸腾泡13的膨胀过程中，未发泡高温区域14内的气体溶解液3气化为新的气泡并变成第一ufb 11a。
[0075]
图7的(d)示出了膜沸腾泡13具有最大体积的状态。随着膜沸腾泡13由于惯性膨胀，膜沸腾泡13内部的负压随着膨胀而逐渐增加，并且负压起到使膜沸腾泡13收缩的作用。在负压和惯性力平衡的时间点，膜沸腾泡13的体积变成最大，然后开始收缩。
[0076]
在膜沸腾泡13的收缩阶段，存在通过图8的(a)至图8的(c)所示的过程产生的ufb(第二ufb 11b)和通过图9的(a)至图9的(c)所示的过程产生的ufb(第三ufb 11c)。这两个过程被认为是同时进行的。
[0077]
图8的(a)至图8的(c)是示出由膜沸腾泡13的收缩引起的ufb 11的产生状态的图。图8的(a)示出了膜沸腾泡13开始收缩的状态。虽然膜沸腾泡13开始收缩，但是周围液体w在膨胀方向上仍然具有惯性力。因此，在远离加热元件10的方向上作用的惯性力和由膜沸腾泡13的收缩引起的朝向加热元件10的力作用在极其靠近膜沸腾泡13的周围区域中，并且该区域被减压。该区域在附图中标示为未发泡负压区域15。
[0078]
未发泡负压区域15内的气体溶解液3超过压力溶解极限并且被气化成为气泡。如此气化的气泡具有约100nm的直径，并且之后独立地漂浮在液体w中而不会在短时间内消失。在本实施方式中，在膜沸腾泡13的收缩期间由于压力作用而气化的气泡被称为第二ufb 11b。
[0079]
图8的(b)示出了膜沸腾泡13的收缩过程。膜沸腾泡13的收缩速度被负压加速，并且未发泡负压区域15也随着膜沸腾泡13的收缩而移动。具体地，在膜沸腾泡13的收缩过程中，通过了未发泡负压区域15的部分内的气体溶解液3逐次析出并成为第二ufb 11b。
[0080]
图8的(c)示出了膜沸腾泡13即将消失之前的状态。虽然由于膜沸腾泡13的加速收缩也增加了周围液体w的移动速度，但是由于腔室301内的流动通道阻力，出现了压力损失。结果，未发泡负压区域15所占据的区域进一步增大，并且产生了许多第二ufb 11b。
[0081]
图9的(a)至图9的(c)是示出在膜沸腾泡13的收缩期间通过液体w的再加热而产生ufb的状态的图。图9的(a)示出了加热元件10的表面在收缩膜沸腾泡13的情况下被覆盖的状态。
[0082]
图9的(b)示出了膜沸腾泡13进行了收缩并且加热元件10的部分表面与液体w接触的状态。在该状态下，加热元件10的表面上留有热，但是即使液体w与加热元件10的表面接触，该热的大小也不足以引起膜沸腾。通过与加热元件10的表面接触而被加热的液体区域在附图中被标示为未发泡再加热区域16。虽然未进行膜沸腾，但是未发泡再加热区域16内的气体溶解液3超过热溶解极限并气化。在本实施方式中，将在膜沸腾泡13的收缩期间通过液体w的再加热产生的气泡称为第三ufb 11c。
[0083]
图9的(c)示出了膜沸腾泡13的收缩进一步进行的状态。膜沸腾泡13越小，加热元件10与液体w接触的区域越大，并且产生第三ufb 11c直到膜沸腾泡13消失为止。
[0084]
图10的(a)和图10的(b)是示出由于膜沸腾而产生的膜沸腾泡13的消失的冲击(即，一种气蚀)引起的ufb的产生状态的图。图10的(a)示出了膜沸腾泡13即将消失之前的状态。在该状态下，膜沸腾泡13由于内部负压而迅速收缩，并且未发泡负压区域15包围膜沸腾泡13。
[0085]
图10的(b)示出了膜沸腾泡13在点p刚消失之后的状态。当膜沸腾泡13消失时，由于消失的冲击，声波从作为起点的点p同心圆环状扩散。声波是传播通过无论是气体、液体和固体等任何物体的弹性波的总称。在本实施方式中，作为液体w的高压面17a和低压面17b
的液体w的压缩波交替地传播。
[0086]
在这种情况下，未发泡负压区域15内的气体溶解液3被膜沸腾泡13的消失所产生的冲击波所共振，并且气体溶解液3超过了压力溶解极限并且当低压面17b通过时发生了相变。具体地，在膜沸腾泡13消失的同时，许多气泡在未发泡负压区域15中被气化。在该实施方式中，由膜沸腾泡13的消失制造的冲击波所产生的气泡被称为第四ufb 11d。
[0087]
由膜沸腾泡13的消失制造的冲击波所产生的第四ufb 11d在极短的时间(1μs或更短)突然出现在极窄的薄膜状区域中。直径充分地小于第一至第三ufb的直径，并且气液界面能高于第一至第三ufb的气液界面能。因此，认为第四ufb 11d具有与第一ufb 11a至第三ufb 11c不同的特性并且产生不同的效果。
[0088]
另外，第四ufb 11d在冲击波所传播的同心球区域的许多部分中均匀地产生，并且第四ufb 11d从其产生时起就均匀地存在于腔室301中。虽然在产生第四ufb 11d时已经存在许多第一至第三ufb，但是第一至第三ufb的存在不会很大地影响第四ufb 11d的产生。还认为第一至第三ufb不会由于第四ufb 11d的产生而消失。
[0089]
如上所述，期望通过加热元件10的加热，从膜沸腾泡13的产生到消失的多个阶段中产生ufb 11。第一ufb 11a、第二ufb 11b和第三ufb 11c在由膜沸腾产生的膜沸腾泡的表面附近产生。在这种情况下，附近意味着距膜沸腾泡的表面约20μm以内的区域。当气泡消失时，在冲击波传播通过的区域中产生第四ufb 11d。虽然以上示例示出了膜沸腾泡13消失的阶段，但是产生ufb的方式不限于此。例如，在泡消失之前，在产生的膜沸腾泡13与大气连通的情况下，即使膜沸腾泡13未达到消失，也能够产生ufb。
[0090]
接下来，说明ufb的剩余特性。液体的温度越高，气体成分的溶解特性越低，并且温度越低，气体成分的溶解特性越高。换句话说，随着液体温度越高，促进了溶解气体成分的相变并且ufb的产生变得越容易。液体温度与气体溶解度成反比关系，并且超过饱和溶解度的气体随着液体温度的升高而转化为气泡并出现在液体中。
[0091]
因此，当液体的温度从常温快速升高时，溶解特性不停地降低，并且开始产生ufb。随着温度的升高，热溶解特性降低，并且会产生许多ufb。
[0092]
相反，当液体的温度从常温降低时，气体的溶解特性增加，并且产生的ufb更容易被液化。然而，这种温度充分地低于常温。此外，由于即使当液体的温度降低时一度产生的ufb具有高的内部压力和大的气液界面能，所以施加足够高的压力以破坏这种气液界面的可能性很小。换句话说，只要将液体储存在常温常压下，一度产生的ufb就不会轻易消失。
[0093]
在该实施方式中，参照图7的(a)至图7的(c)说明的第一ufb 11a和参照图9的(a)至图9的(c)说明的第三ufb 11c可被说明为通过利用这种气体热溶解特性而产生的ufb。
[0094]
另一方面，在液体的压力和溶解特性之间的关系中，液体的压力越高，气体的溶解特性越高，并且压力越低，溶解特性越低。换句话说，随着液体的压力越低，促进了溶解在液体中的气体溶解液向气体的相变，并且ufb的产生变得越容易。一旦液体的压力变得低于常压，溶解特性就会立即降低，并且开始产生ufb。随着压力降低，压力溶解特性降低，并且产生许多ufb。
[0095]
相反地，当液体的压力增加到高于正常压力时，气体的溶解特性增加，并且产生的ufb更容易被液化。然而，这种压力充分地高于大气压。此外，由于即使当液体的压力增加时一度产生的ufb也具有高的内部压力和大的气液界面能，所以施加足够高的压力以破坏这
种气液界面的可能性很小。换句话说，只要将液体储存在常温常压下，一度产生的ufb就不会轻易消失。
[0096]
在该实施方式中，参照图8的(a)至图8的(c)说明的第二ufb 11b和参照图10的(a)至图10的(c)说明的第四ufb 11d可以被说明为通过利用气体的这种压力溶解特性而产生的ufb。
[0097]
以上分别说明了由不同原因产生的第一至第四ufb；然而，上述产生原因与膜沸腾事件同时发生。因此，可以同时产生第一至第四ufb中的至少两者，并且这些产生原因可以协作以产生ufb。应当注意，由膜沸腾现象产生的膜沸腾泡的体积变化引起的所有产生原因都是共通的。在本说明书中，通过利用如上所述的由快速加热引起的膜沸腾来产生ufb的方法被称为热超微泡(t
‑
ufb)产生方法。此外，将通过t
‑
ufb产生方法产生的ufb称为t
‑
ufb，并且将包含通过t
‑
ufb产生方法产生的t
‑
ufb的液体称为含t
‑
ufb液体。
[0098]
几乎所有的通过t
‑
ufb产生方法产生的气泡都为1.0μm以下，并且不太可能产生毫米泡和微米泡。即，t
‑
ufb产生方法允许占主导地位地且有效地产生ufb。此外，通过t
‑
ufb产生方法产生的t
‑
ufb具有比通过常规方法产生的ufb更大的气
‑
液界面能，并且t
‑
ufb只要储存在常温常压下就不会轻易消失。另外，即使通过新的膜沸腾产生了新的t
‑
ufb，也可以防止已经产生的t
‑
ufb由于来自新产生的冲击而消失。即，可以说含t
‑
ufb液体中所含的t
‑
ufb的数量和浓度具有滞后特性，这取决于在含t
‑
ufb液体中进行膜沸腾的次数。换句话说，通过控制设置在t
‑
ufb产生单元300中的加热元件的数量和对加热元件施加的电压脉冲的数量，可以调节含t
‑
ufb液体中所含的t
‑
ufb的浓度。
[0099]
再次参照图1。一旦在t
‑
ufb产生单元300中产生具有期望的ufb浓度的含t
‑
ufb液体w，则将含ufb液体w供应至后处理单元400。
[0100]
图11的(a)至图11的(c)是示出本实施方式的后处理单元400的构造示例的图。本实施方式的后处理单元400按照无机离子、有机物质和不溶性固体物质的顺序阶段性地去除含ufb液体w中的杂质。
[0101]
图11的(a)示出了去除无机离子的第一后处理机构410。第一后处理机构410包括交换容器411、阳离子交换树脂412、液体引入通道413、收集管414和液体排出通道415。交换容器411储存阳离子交换树脂412。由t
‑
ufb产生单元300产生的含ufb液体w通过液体引入通道413注入交换容器411中，并被吸收到阳离子交换树脂412中，从而去除作为杂质的阳离子。这种杂质包括从t
‑
ufb产生单元300的元件基板12剥离的金属材料，诸如sio2、sin、sic、ta、al2o3、ta2o5和ir。
[0102]
阳离子交换树脂412是将官能团(离子交换基团)引入具有三维网络的高聚物基体中的合成树脂，并且合成树脂的外观是约0.4至0.7mm的球形颗粒。一般的高聚物基体是苯乙烯
‑
二乙烯基苯共聚物，并且官能团可以是例如甲基丙烯酸系和丙烯酸系的官能团。然而，以上材料是示例。只要该材料可以有效地去除期望的无机离子，以上材料就可以改变为各种材料。吸附在阳离子交换树脂412中以去除无机离子的含ufb液体w被收集管414收集，并通过液体排出通道415转移到下一步骤。
[0103]
图11的(b)示出了去除有机物质的第二后处理机构420。第二后处理机构420包括储存容器421、过滤器422、真空泵423、阀424、液体引入通道425、液体排出通道426和空气抽吸通道427。储存容器421内部被过滤器422分成上下两个区域。液体引入通道425连接到上
下两个区域的上区域，并且空气抽吸通道427和液体排出通道426连接到上下两个区域的下区域。一旦在阀424关闭的状态下驱动真空泵423，则储存容器421中的空气通过空气抽吸通道427排出以使储存容器421内部的压力为负压，之后从液体引入通道425引入含ufb液体w。然后，将由过滤器422去除了杂质的含ufb液体w贮留在储存容器421中。
[0104]
被过滤器422去除的杂质包括可以在管或各单元处混合的有机材料，例如，诸如包括硅、硅氧烷和环氧树脂的有机化合物等。可用于过滤器422的过滤膜包括可去除细菌的亚μm网眼的过滤器(网眼直径为1μm或更小的过滤器)和可去除病毒的nm网眼的过滤器。
[0105]
在储存容器421中贮留了特定量的含ufb液体w之后，真空泵423停止并且阀424被打开以将储存容器421中的含t
‑
ufb液体通过液体排出通道426转移到下一个步骤。虽然真空过滤法被采用为这里的去除有机杂质的方法，但是例如也可以采用重力过滤法和加压过滤作为使用过滤器的过滤法。
[0106]
图11的(c)示出了去除不溶性固体物质的第三后处理机构430。第三后处理机构430包括沉淀容器431、液体引入通道432、阀433和液体排出通道434。
[0107]
首先，在阀433关闭的状态下，通过液体引入通道432将预定量的含ufb液体w贮留到沉淀容器431中，并且将其放置一会儿。同时，含ufb液体w中的固体物质由于重力而沉淀到沉淀容器431的底部上。在含ufb液体中的泡中，诸如微米泡等较大的泡通过浮力上升到液体表面并且也被从含ufb液体中去除。经过足够的时间后，打开阀433，并且去除了固体物质和大泡的含ufb液体w通过液体排出通道434转移到收集单元500。本实施方式中示出了依次应用三个后处理机构的示例；然而，不限于此，并且可以改变三个后处理机构的顺序，或者可以采用至少一种必要的后处理机构。
[0108]
再次参照图1。通过后处理单元400去除了杂质的含t
‑
ufb液体w可以直接转移到收集单元500，或者可以再次放回溶解单元200。在后一种情况下，由于t
‑
ufb的产生而降低的含t
‑
ufb液体w的气体溶解浓度可以通过溶解单元200再次补偿为饱和状态。如果在补偿之后由t
‑
ufb产生单元300产生新的t
‑
ufb，可以进一步增加具有上述特性的含t
‑
ufb液体中所包含的ufb的浓度。即，可以通过经由溶解单元200、t
‑
ufb产生单元300和后处理单元400的循环次数来增加所包含的ufb的浓度，并且可以在获得预定浓度的所包含的ufb之后，将含ufb液体w转移到收集单元500。
[0109]
收集单元500收集并保存从后处理单元400转移的含ufb液体w。收集单元500收集的含t
‑
ufb液体是各种杂质被去除的高纯度的含ufb液体。
[0110]
在收集单元500中，可以通过执行过滤处理的一些阶段，根据t
‑
ufb的尺寸对含ufb液体w进行分类。由于期望通过t
‑
ufb法获得的含t
‑
ufb液体w的温度高于常温，因此收集单元500可以设置有冷却单元。冷却单元可以被设置到后处理单元400的一部分。
[0111]
以上给出了ufb产生设备1的概略说明；然而，无需赘言，可以改变图示的多个单元，并且不必要准备全部单元。根据要使用的液体w和气体g的类型以及要产生的含t
‑
ufb液体的预期用途，可以省略一部分上述单元，或者可以添加除上述单元以外的其它单元。
[0112]
例如，当要被ufb包含的气体是大气时，可以省略作为预处理单元100的脱气单元和溶解单元200。另一方面，当期望ufb包含多种气体时，可以添加另一溶解单元200。
[0113]
如图11的(a)至图11的(c)所述的用于去除杂质的单元可以设置在t
‑
ufb产生单元300的上游或者可以设置在其上游和下游两者。当要供应给ufb产生设备的液体是自来水、
雨水、污水等时，液体中可能包含有机和无机杂质。如果将这种包含杂质的液体w供应到t
‑
ufb产生单元300，则存在使加热元件10劣化并引起盐析现象的风险。利用设置在t
‑
ufb产生单元300上游的如图11的(a)至图11的(c)所示的机构，可以预先去除上述杂质。
[0114]
《可用于含t
‑
ufb液体的液体和气体》
[0115]
现在，说明可用于产生含t
‑
ufb液体的液体w。可用在该实施方式中的液体w例如是纯水、离子交换水、蒸馏水、生物活性水、磁性活性水、洗剂、自来水、海水、河水、净水和污水、湖水、地下水、雨水等。也可以使用包含上述液体等的混合液体。也可以使用包含水和可溶性有机溶剂的混合溶剂。通过与水混合要使用的可溶性有机溶剂没有特别限制；然而，以下可以是其具体示例。碳数为1至4的烷基醇类，包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇。酰胺类，包括n
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮、2
‑
吡咯烷酮、1,3
‑
二甲基
‑2‑
咪唑啉酮、n,n
‑
二甲基甲酰胺和n,n
‑
二甲基乙酰胺。酮类或酮醇类，包括丙酮和二丙酮醇。环醚类，包括四氢呋喃和二噁烷。二醇类，包括乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,2
‑
丁二醇、1,3
‑
丁二醇、1,4
‑
丁二醇、1,5
‑
戊二醇、1,2
‑
己二醇、1,6
‑
己二醇、3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇、二甘醇、三甘醇和硫二甘醇。多元醇的低级烷基醚类，包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、三甘醇单甲醚、三甘醇单乙醚、三甘醇单乙醚和三甘醇单丁醚。聚亚烷基二醇类，包括聚乙二醇和聚丙二醇。三醇类，包括甘油、1,2,6
‑
己三醇和三羟甲基丙烷。这些可溶性有机溶剂可以单独使用，也可以合用两者或更多者。
[0116]
可以引入到溶解单元200中的气体成分是例如氢、氦、氧、氮、甲烷、氟、氖、二氧化碳、臭氧、氩、氯、乙烷、丙烷、空气等。气体成分可以是包含上述成分中的一些的混合气体。此外，溶解单元200不需要溶解气态的物质，并且溶解单元200可以将包含期望成分的液体或固体溶解到液体w中。在这种情况下，溶解可以是自发溶解、压力施加引起的溶解或由由于电离所引起的水合、离子化以及化学反应而引起的溶解。
[0117]
《t
‑
ufb产生方法的效果》
[0118]
接下来，通过与常规ufb产生方法进行比较来说明上述t
‑
ufb产生方法的特征和效果。例如，在以文丘里(venturi)法为代表的传统的气泡产生设备中，在流路的一部分中设置诸如减压喷嘴等的机械减压结构。液体以预定压力流动以通过减压结构，并且在减压结构的下游区域中产生各种尺寸的气泡。
[0119]
在这种情况下，在产生的气泡中，由于诸如毫米泡和微米泡等较大泡受到浮力的影响，因此这种泡上升至液面并消失。即使不受浮力影响的ufb也会与毫米泡和微米泡一起消失，这是因为ufb的气液界面能不是很大。此外，即使上述减压结构串联配置，并且相同的液体反复流过该减压结构，也不能长时间储存与反复次数相对应的数量的ufb。换句话说，通过传统的ufb产生方法产生的含ufb液体难以长时间地将含有的ufb的浓度维持在预定值。
[0120]
相反地，在利用膜沸腾的本实施方式的t
‑
ufb产生方法中，在极接近加热元件的部分中局部发生从常温到约300℃的快速温度变化和从常压到几兆帕左右的快速压力变化。加热元件是一个边为大约数十至数百μm的矩形形状。加热元件大约是传统ufb产生单元的尺寸的1/10至1/1000。此外，在膜沸腾泡表面的极薄膜区域内的气体溶解液瞬间(在微秒以下的极短时间内)超过热溶解极限或压力溶解极限的情况下，发生相变并且气体溶解液析出为ufb。在这种情况下，几乎不产生诸如毫米泡和微米泡等较大的泡，并且液体包含直径
为约100nm且纯度极高的ufb。另外，由于以这种方式产生的t
‑
ufb具有足够大的气
‑
液界面能，因此t
‑
ufb在通常环境下不容易破裂并且可以长期储存。
[0121]
特别地，使用能够在液体中局部形成气体界面的膜沸腾现象的本发明可以在液体的靠近加热元件的一部分中形成界面，而不会影响整个液体区域，并且热作用和压力作用所进行的区域可能是极局部的。结果，可以稳定地产生期望的ufb。在通过液体循环对产生液体施加了更多的用于产生ufb的条件的情况下，可以额外地产生对已经制成的ufb影响小的新ufb。结果，可以相对容易地生产期望尺寸和浓度的ufb液体。
[0122]
另外，由于t
‑
ufb产生方法具有上述滞后特性，因此可以在保持高纯度的同时将浓度增加到期望的浓度。换句话说，根据t
‑
ufb产生方法，可以有效地产生具有高纯度和高浓度的可长期储存的含ufb液体。
[0123]
《含t
‑
ufb液体的具体用途》
[0124]
通常，包含超微泡的液体的应用通过包含气体的类型来区分。只要ppm至bpm程度的量的气体可以溶解在液体中，任何类型的气体都可以制出ufb。例如，包含超微泡的液体可以应用于以下用途。
[0125]
‑
包含空气的含ufb液体可以优选地应用于工业、农业和渔业以及医疗场合等的清洁，以及应用于植物以及农业和渔业产品的培养。
[0126]
‑
包含臭氧的含ufb液体不仅可以优选地应用于工业、农业和渔业以及医疗场合等的清洁应用，还可以例如应用于旨在消毒、灭菌和去污的应用以及排水和受污染的土壤的环境净化。
[0127]
‑
包含氮的含ufb液体不仅可以优选地应用于工业、农业和渔业以及医疗场合等的清洁应用，还可以例如应用于旨在消毒、灭菌和去污的应用以及排水和受污染的土壤的环境净化。
[0128]
‑
包含氧的含ufb液体可以优选地应用于工业、农业和渔业以及医疗场合等的清洁应用，并且应用于植物以及农业和渔业产品的培养。
[0129]
‑
包含二氧化碳的含ufb液体不仅可以优选地应用于工业、农业和渔业以及医疗场合等的清洁应用，还可以例如应用于旨在进行消毒、灭菌和去污的应用。
[0130]
‑
包含作为医用气体的全氟化碳的含ufb液体可以优选地应用于超声诊断和治疗。如上所述，含ufb液体可以在医学、化学、牙科、食品、工业、农业和渔业等各个领域中发挥效果。
[0131]
在各应用中，包含在含ufb液体中的ufb的纯度和浓度对于快速可靠地发挥含ufb液体的效果很重要。换句话说，通过利用本实施方式的能够产生具有高纯度和期望浓度的含ufb液体的t
‑
ufb产生方法，可以在各个领域中期待前所未有的效果。以下是期望优选地能应用t
‑
ufb产生方法和含t
‑
ufb液体的应用列表。
[0132]
(a)液体净化应用
[0133]
‑
在将t
‑
ufb产生单元设置到净水单元的情况下，期望增强净水效果和ph调节液的净化效果。t
‑
ufb产生单元还可以被设置到碳酸水服务器。
[0134]
‑
在将t
‑
ufb产生单元设置到加湿器、熏香机、咖啡机等的情况下，期望增强室内的加湿效果、除臭效果和香味扩散效果。
[0135]
‑
如果产生了由溶解单元溶解了臭氧体的含ufb液体并将其用于牙科治疗、烧伤治
疗和使用内窥镜的伤口治疗，则期望增强医疗清洁效果和杀菌效果。
[0136]
‑
在将t
‑
ufb产生单元设置到公寓的储水槽的情况下，期望增强长时间储存的饮用水的净水效果和除氯效果。
[0137]
‑
如果将包含臭氧或二氧化碳的含t
‑
ufb液体用于不能进行高温巴氏杀菌处理的日本清酒、烧酒、葡萄酒等的酿造过程中，则期望比传统液体的巴氏灭菌处理更有效的巴氏灭菌处理。
[0138]
‑
如果在用于特定保健用途的食品和具有功能要求的食品的生产过程中将含ufb液体混入原材料中，则可以进行巴氏灭菌处理，并且因此可以提供不会失去风味的安全的功能性食品。
[0139]
‑
在将t
‑
ufb产生单元在诸如鱼和珍珠等的渔业产品的养殖场所中设置到养殖用的海水和淡水的供应路径的情况下，期望促使渔业产品的产卵和生长。
[0140]
‑
在将t
‑
ufb产生单元设置在用于食品保存的水净化处理中的情况下，期望增强食品的保存状态。
[0141]
‑
在将t
‑
ufb产生单元设置在漂白单元中用于漂白池水或地下水的情况下，期望更高的漂白效果。
[0142]
‑
在将含t
‑
ufb液体用于修补混凝土构件的裂纹的情况下，期望增强裂纹修补效果。
[0143]
‑
在t
‑
ufb包含在使用液体燃料的机器(例如汽车、船舶和飞机)用的液体燃料的情况下，期望增强燃料的能效。
[0144]
(b)清洁应用
[0145]
近来，含ufb液体作为用于去除附着在衣物上的污物等的清洁水已受到关注。如果将上述实施方式中说明的t
‑
ufb产生单元设置到洗衣机，并且将比传统液体具有更高纯度和更好渗透性的含ufb液体供应给洗涤桶，则期望进一步增强去污力。
[0146]
‑
在将t
‑
ufb产生单元设置到淋浴器和便盆清洁器的情况下，期望的是不仅对包括人体在内的各种动物具有清洁效果，而且还具有促进浴室和便盆上的水垢和霉菌的污物去除的效果。
[0147]
‑
在将t
‑
ufb产生单元设置到汽车用车窗清洁器、用于清洁壁构件等的高压清洁器、洗车器、洗碗器、食物清洁器等的情况下，期望进一步增强其清洁效果。
[0148]
‑
在将含t
‑
ufb液体用于工厂中生产的零件的清洁和维护(包括加压后的去毛刺步骤)的情况下，期望增强清洁效果。
[0149]
‑
在半导体元件的生产中，如果将含t
‑
ufb液体用作晶片的抛光水，则期望增强抛光效果。此外，如果在抗蚀剂去除步骤中使用含t
‑
ufb液体，则增强对不容易剥离的抗蚀剂的剥离的促进。
[0150]
‑
在将t
‑
ufb产生单元设置到用于清洁和消毒诸如医疗机器人、牙科治疗单元、器官保存容器等的医疗机器的情况下，期望增强机器的清洁效果和消毒效果。t
‑
ufb产生单元也适用于动物的治疗。
[0151]
(c)药物应用
[0152]
‑
如果化妆品等中包含含t
‑
ufb液体，则会促使渗入皮下细胞，并且可以显著减少对皮肤产生不良影响的诸如防腐剂和表面活性剂等添加剂。结果，可以提供更安全和功能
更强的化妆品。
[0153]
‑
如果将包含t
‑
ufb的高浓度纳米泡制剂用于诸如ct和mri等医学检查设备的造影剂，则可以有效地使用x射线和超声波的反射光。这使得可以拍摄可用于癌症等的初始诊断的更详细的图像。
[0154]
‑
如果将包含t
‑
ufb的高浓度纳米泡水用于被称为高强度聚焦超声(hifu)的超声波处理机，则可以降低超声波的辐射功率，从而可以更无创地进行治疗。特别地，可以减少对正常组织的损害。
[0155]
‑
通过使用包含t
‑
ufb的高浓度纳米泡作为来源，修饰在气泡周围的负电荷区域中形成脂质体的磷脂，并通过磷脂施加各种医疗物质(诸如dna和rna)，可以制备纳米泡。
[0156]
‑
如果将包含通过t
‑
ufb产生而制成的高浓度纳米泡水的药物转移到牙根管中用于牙髓和牙本质的再生治疗，则该药物由于纳米泡水的渗透效果而深深地进入牙本质小管，并且促进了消毒效果。这使得可以在短时间内安全地治疗牙髓的感染根管。
[0157]
[第一实施方式]
[0158]
接下来，说明本发明的第一实施方式。在本实施方式中，说明了如下示例：产生了具有目标ufb浓度的含ufb液体，同时基于加热元件的规格和控制设定高精度地预测了目标产生时间以通知用户预测的目标产生时间。
[0159]
图12的(a)是示出本实施方式中的ufb产生设备1a的示意性构造的图。与上述基本构造中说明的设备一样，这里说明的ufb产生设备1a包括预处理装置100、溶解单元200、t
‑
ufb产生单元300、后处理单元400和收集单元500。然而，本实施方式中的ufb产生设备1a设置有回流路径420，回流路径420将后处理单元400中产生的含ufb液体引入溶解单元200。具体地说，回流路径420的一端连接在后处理单元400的液体排出通道434(参见图11的(c))中的排出阀433的上游，并且回流路径420的另一端连接到溶解单元200的溶解容器201(参见图3)。另外，回流路径420设置有循环阀421，循环阀421在路径420的连通和切断之间切换。
[0160]
另外，在图12的(a)中，210表示设置在溶解单元200的气体引入通道205中的气体引入阀，并且211表示设置在溶解单元200的液体引入通道204中的液体引入阀211。在下面的说明中，这些阀210和211也被统称为引入阀212。引入阀212、排出阀433和循环阀421由下述的控制单元1000控制。
[0161]
在本实施方式中，通过关闭引入阀212和排出阀433并打开循环阀421，可以形成作为液体路径的循环路径。即，可以形成将溶解单元200中的液体经由t
‑
ufb产生单元300、后处理单元400和回流路径420再次放回到溶解单元200中的循环路径。
[0162]
图12的(b)是示出本实施方式中的ufb产生设备1a的控制系统的示意性构造的图。在图12的(b)中，控制单元1000包括例如cpu 1001、rom 1002、ram 1003等。cpu 1001用作控制整个ufb产生设备1a的整体的控制单元。rom 1002储存由cpu 1001执行的控制程序、预定表和其它固定数据。ram 1003包括用于临时储存各种输入数据的区域、由cpu 1001执行处理的工作空间等。操作显示单元6000包括：设定单元6001，其用作用于由用户进行各种设定所用的操作的设定单元，各种设定包括ufb产生浓度、ufb产生时间等；以及显示单元6002，其作为例如显示产生含ufb液体所需的时间和装置的状态的显示单元。
[0163]
控制单元1000控制加热元件驱动单元(驱动单元)2000，加热元件驱动单元2000驱动加热单元10g的每个加热元件10，加热单元10g包括设置在元件基板12上的多个加热元件
10。加热元件驱动单元2000将与来自cpu1001的控制信号相对应的驱动脉冲施加至加热单元10g中包括的多个加热元件10中的每一者。每个加热元件10辐射与所施加的驱动脉冲的电压、频率、脉冲宽度等相对应的热。
[0164]
控制单元1000控制阀组3000，阀组3000包括设置在单元中的阀。阀组3000还包括上述的引入阀212、排出阀433、循环阀421等。另外，控制单元1000还控制包括设置在ufb产生装置中的各种泵的泵组4000、设置在溶解单元200中的旋转单元203等。另外，如基本构造中所述，t
‑
ufb产生单元300设置有测量单元，该测量单元进行用于推定正在产生的含ufb液体的ufb浓度的测量，并且由测量单元测得的测量值被输入到控制单元1000。其它构造与上述ufb产生设备1的构造相同，并且省略重复说明。
[0165]
接下来，根据图13的流程图说明第一实施方式中执行的ufb的产生操作。在下面的说明中使用的图13、16、18和20的流程图中指示的一系列处理是通过如下操作进行的：cpu 1001将存储在rom 1002中的程序代码部署到ram 1003中并执行。否则，图13、16、18和20中的部分或全部功能将由诸如asic、电子电路等硬件来实施。各处理的说明中的符号“s”意味着各处理的说明中的步骤。
[0166]
首先，在s101中，设定含ufb液体的目标ufb浓度。在本实施方式中，假设设定了每1ml的ufb数量，并且设定值为1亿个/ml。另外，假设要产生的含ufb液体的量为1l(升)。
[0167]
接下来，在s102中，设定ufb产生速度，即设定作为驱动加热元件10的每秒驱动次数的驱动频率。在本实施方式中，假设用于ufb产生的加热元件10的总数固定为10000个。因此，根据目标ufb浓度，加热元件10的驱动频率被设定为10khz。该目标ufb浓度可以通过设定单元6001由用户来设定。
[0168]
接下来，在s103中，获得产生具有如上所述设定的ufb浓度的含ufb液体所需的时间，并将该所需时间(推定产生时间)显示在显示单元6002上。
[0169]
基于以下产生条件i)和ii)计算该推定产生时间：
[0170]
i)加热元件的总数＝1.0e4(＝1.0
×
104)；以及
[0171]
ii)ufb产生速度＝(1.0e4)
×
10
×
(1.0e4)＝1.0e9(个/秒)。
[0172]
因此，用于产生1l的ufb浓度为1亿个/ml的含ufb液体的产生时间(秒数)为：
[0173]
(1.0e8(个/ml)
×
1.0e3(ml))
÷
1.0e9(个/秒))
[0174]
＝1.0e2(秒)
[0175]
＝100(秒)。
[0176]
因此，例如，在显示单元6002上显示“推定产生时间＝100秒”或“00时01分40秒”。在该过程中，如果推定产生时间不满足，则可以再次返回到s101或s102，以便由用户用设定单元6001再次设定期望的目标浓度和ufb产生速度。以此方式，可以在期望的生产时间内产生具有用户需要的ufb浓度的含ufb液体并提高生产精度。
[0177]
图14是示出在s103中计算出的ufb的推定产生时间t与含ufb液体的ufb浓度之间的关系的图。图中的点10201表示在推定产生时间t_tgt(＝100秒)内要产生的含ufb液体的ufb浓度预计达到目标ufb浓度d_tgt(＝1.0e8个/ml的ufb)。图14所示的直线10211表示随着产生时间的经过ufb浓度增加的推定值。
[0178]
随后，进行ufb产生的准备操作。首先，在s104中，关闭排出阀433。接下来，在s105中，打开循环阀421，并且在s106中，打开引入阀212(液体引入阀211和气体引入阀210)。在
打开液体引入阀211的情况下，由预处理装置100预处理的液体(在这种情况下为水)被引入溶解单元200，并且溶解单元200内部填充有水。另外，在气体引入阀210打开的情况下，溶解单元200能够引入空气。
[0179]
在溶解单元200中，在空气溶解到水中之后，溶解有空气的水被转移到t
‑
ufb产生单元300。转移到t
‑
ufb产生单元300的液体被转移到后处理单元400，然后转移到回流路径420。
[0180]
之后，在s107中，基于来自图外的液体检测传感器的检测结果，判定回流路径420是否充分地填充有水，并且如果判定结果为“否”，则在继续向循环流路420供水的同时，重复s107的判定处理。然后，如果s107的判定结果为“是”，则处理进行到s108，并且关闭引入阀212(液体引入阀211和气体引入阀210)。利用上述过程，ufb产生的准备操作就完成了。
[0181]
随后，进行ufb产生处理。首先，在s108中，开始通过加热元件10的ufb产生处理。在这种情况下，通过向1万个加热元件10中的每一者施加在s102中设定的驱动频率的驱动脉冲来进行ufb产生处理。以此方式，在t
‑
ufb产生单元300被供应的水中产生ufb。在该处理中，在装置中的回流路径420中进行循环，回流路径420从溶解单元200经由t
‑
ufb产生单元300和后处理单元400到达溶解单元200。因此，在回流路径420中的循环期间，在t
‑
ufb产生单元300中产生的ufb混入水中，并且增加了含ufb液体中的ufb浓度。
[0182]
当在s109中从开始ufb产生起经过一定时间时，在s110中通过测量单元5000测量在回流路径420中循环的含ufb液体的当前ufb浓度。至于测量单元，已知有通过使用放大镜和照相机对含ufb液体中的ufb的数量进行光学计数以测量ufb浓度的测量方法、通过测量z电位来测量ufb浓度的方法等；然而，采用任何浓度检测方法的均适用。
[0183]
在s111中，判定在s110中测得的ufb浓度是否等于或大于在s101中设定的目标ufb浓度。如果判定结果为“是”，则处理进行到s110，并且ufb产生处理终止。如果判定结果为“否”，则处理进行到s112以进一步增加ufb浓度。
[0184]
在s112中，重新计算含ufb液体的ufb浓度达到目标浓度所需的时间以更新所需时间，并显示更新后的所需时间。在该处理中，与在s103中进行的所需时间的推定和显示处理一样，计算产生具有目标ufb浓度的含ufb液体的剩余所需时间，并将剩余所需时间显示在显示单元6002上。之所以需要所需时间的这样的更新，是因为ufb产生设备1a的产生性能会因诸如水温、加热元件温度、装置温度、装置外部的环境温度等温度以及其它因素而轻微地变化。
[0185]
现在，说明所需时间(推定产生时间)的更新处理的具体示例。作为示例，在假设在从开始ufb产生起经过约50秒的时间段的时间点处测得的ufb浓度(每1ml的ufb数量)为4.0e7个/ml并且没有达到作为目标的1.0e8个/ml的情况下进行说明。
[0186]
在这种情况下，为了使含ufb液体的浓度达到目标浓度，需要在当前含ufb液体中进一步产生1l的6.0e7个/ml的ufb。为此目的所需的产生时间(秒数)为：
[0187]
(0.6e8(个/ml)
×
1.0e3(ml))
÷
1.0e9(个/秒))
[0188]
＝0.6e2(秒)。
[0189]
因此，将在s111的判定处理中确定为“是”的情况下显示为“推定产生时间＝50秒”、“00时00分50秒”等的显示内容更新为“推定产生时间＝60秒”、“00时01分00秒”等。
[0190]
另外，如果加热元件温度表示高于预定值的温度，则停止t
‑
ufb的产生，并终止处
理。这是因为，与传统的ufb产生方法不同，如果由于例如装置容器的破损、水量检测传感器的故障等在加热元件上的水分流失的同时继续加热加热元件，则加热元件和周围环境的温度变得过高。
[0191]
图15是示出在s112中计算出的ufb的推定产生时间t与含ufb液体的ufb浓度之间的关系的图。图15中所示的点10301表示在推定产生时间t_tgt(＝100秒)内要产生的含ufb液体的ufb浓度预计达到目标ufb浓度d_tgt(＝1.0e8个/ml的ufb)。另外，图15所示的虚线10311表示随着产生时间的经过增加的含ufb液体的初始推定浓度。
[0192]
另一方面，图15所示的点10302表示经过产生时间t1(＝50秒)的时间点处的ufb浓度d2(＝4.0e7个/ml)。另外，ufb浓度d1(＝5.0e7万个/ml的ufb)表示在经过产生时间t1(＝50秒)的时间点处的初始推定ufb浓度。
[0193]
而且，图15所示的点10303表示通过上述s112中的所需时间的更新处理更新的推定产生时间t2(＝50秒+60秒)。另外，图15中的点划线10313表示随着产生时间的经过ufb浓度增加的更新的推定值。
[0194]
在s112中，如果更新并显示了所需时间，则在继续ufb产生处理的同时，所述处理再次返回s110以测量ufb浓度，并且基于测得的ufb浓度的测量结果进行s111中的判定处理。然后，如果s111中的判定结果为“是”，则处理进行到s113，并且ufb产生处理终止。之后，在s114中，循环阀421关闭，并且在s115中，排出阀433打开。以此方式，通过后处理单元400从t
‑
ufb产生单元300产生的含ufb液体被排出到收集单元500中。利用上述过程，含ufb液体的一系列产生处理终止。
[0195]
如上所述，根据使用t
‑
ufb方法的本实施方式，可以通过控制使用多少产生ufb的加热元件10和每秒驱动加热元件10多少次来高精度地控制含ufb液体的产生速度和ufb浓度。此外，根据在含ufb液体的产生操作中作为目标的ufb浓度与实际ufb浓度之间的差异，高精度地推定用于产生预定量的具有所需ufb浓度的含ufb液体的所需时间，并将结果通知用户。因此，用户能够把握含ufb液体的产生时间的正确的所需时间。
[0196]
在上述实施方式中，说明了在s112中每50秒重新计算并显示含ufb液体的所需时间的示例；然而，在实践中，可以以较短的时间间隔重新计算和显示所需时间。在以较短的时间间隔重新计算和显示所需时间的情况下，可以以更高精度推定达到目标ufb浓度所需的时间。
[0197]
[第二实施方式]
[0198]
在第一实施方式中，说明了将所使用的加热元件10的总数固定为一定数量(在第一实施方式中为1万个)以产生含ufb液体的示例。然而，实际上，在加热元件10中，加热元件可能会因伴随加热、发泡和消泡的损耗而失去加热功能。在这种情况下，会出现要产生的ufb量减少的问题。
[0199]
为了解决这个问题，在本实施方式中，在要产生的ufb量低于初始假设的产生量的情况下，进行了通过将生产结果反馈到随后的处理来维持一定的生产量的控制。
[0200]
在下文中，根据图16中的流程图说明本实施方式中执行的含ufb液体的产生处理。在图16中，s201至s211的处理与图13中的s101至s111的处理相同；因此，省略重复说明。
[0201]
在s211中，如果判定为测得的ufb浓度小于目标ufb(如果判定结果为“否”)，则处理进行到s212，并且更新ufb产生速度。ufb产生速度的该更新处理按照如下进行。
[0202]
在下面的说明中，作为示例说明了如下情况：在假设使用了1万个加热元件10的情况下进行s203中的对所需时间的推定处理，但假设的加热元件10中约2000个加热元件实际上失去加热功能。在这种情况下，在ufb产生速度从开始ufb产生起经过了约50秒的时间点处测得的ufb浓度不是5000万个/ml，而是如下所述的4000万个/ml。
[0203]
(实际ufb产生浓度)
[0204]
现在，如果一万个加热元件10中的两千个加热元件失去加热功能，则可用的加热元件的总数为：
[0205]
可用的加热元件的总数＝0.8e4(＝0.8
×
104)。
[0206]
另外，ufb产生速度为：
[0207]
ufb产生速度＝(0.8e4)
×
10
×
(1.0e4)
[0208]
＝0.8e9(个/秒)。
[0209]
因此，从开始ufb产生起经过50秒的时间点处的ufb浓度为：
[0210]
(0.8e9(个/秒)
×
50(秒)
÷
1.0e3(ml))
[0211]
＝0.4e8。
[0212]
因此，在s210中，获得4000万个/ml的ufb浓度作为测量结果。由于作为测量结果获得的该ufb浓度低于作为5000万个/ml的目标ufb浓度，因此在接下来的s211的判定处理中判定为“否”。
[0213]
因此，处理进行到s212，并且进行下述的ufb产生速度的更新处理。该更新处理进行如下。
[0214]
(实际ufb产生速度的计算)
[0215]
在s212中，基于在s210中测得的ufb浓度以及从开始产生ufb起经过的时间(50(秒))，如下计算直到那时实现的实际ufb产生速度。
[0216]
即，实际ufb产生速度为：
[0217]
(4.0e7(个/ml)
×
1.0e3(ml))
÷
50(秒)＝0.8e9(个/秒)。
[0218]
根据该计算结果，发现实际上实现的ufb产生速度为0.8e9(个/秒)，这比初始假设的ufb产生速度(1.0e9(个/秒))小20％。
[0219]
在本实施方式中，在假设ufb产生速度的降低现象的原因是由于加热单元10g中的一些加热元件10失去加热功能的情况下进行控制。因此，在本实施方式中，假设两千个加热元件失去加热功能，则使用的加热元件的总数被更新为：
[0220]
加热元件的总数＝0.8e4(＝0.8
×
104)。
[0221]
然后，ufb产生速度被更新为：
[0222]
ufb产生速度＝(0.8e4)
×
10
×
(1.0e4)＝0.8e9(个/秒)。
[0223]
另外，在从开始产生ufb起经过50(秒)的时间点处产生的含ufb液体的ufb浓度被更新为：
[0224]
(0.8e9(个/秒)
×
50(秒)
÷
1.0e3(ml))＝0.4e8。
[0225]
以上处理在s212中进行。
[0226]
接下来，在s213中，重新计算并显示所需时间。针对这种情况下的所需时间的重新计算，使用在s212中更新的加热元件的总数和ufb产生速度。
[0227]
因此，产生1l的ufb浓度为残余6千万个/ml的含ufb液体所需的时间(秒数)为：
[0228]
(0.6e8(个/ml)
×
1.0e3(ml))
÷
0.8e9(个/秒))
[0229]
＝0.75e2(秒)。
[0230]
因此，在显示单元6002上，作为“推定产生时间＝50秒”、“00时00分50秒”等的初始显示内容被更新为诸如“推定产生时间＝75秒”、“00时01分15秒”等的显示内容。
[0231]
图17是示出在s213中计算出的ufb的推定产生时间t与含ufb液体的ufb浓度之间的关系的图。图17中所示的点10501表示在推定产生时间t_tgt(＝100秒)内要产生的含ufb液体的ufb浓度预计达到初始目标ufb浓度d_tgt(＝1.0e8个/ml)。另外，图17所示的虚线10511表示随着产生时间的经过增加的含ufb液体的初始推定浓度。
[0232]
另一方面，图17中所示的点10502表示在产生时间tl(＝50秒)已经经过的时间点处的ufb浓度d2(＝6.0e7个/ml)。此外，ufb浓度d1(＝5.0e7个/ml)表示在经过时间t1(＝50秒)已经经过的时间点处的初始推定ufb浓度。
[0233]
此外，图17所示的点10503表示通过上述在s213中对所需时间的更新处理更新的推定产生时间tl(＝50秒+75秒)。此外，图17中的点划线10513表示随着产生时间的经过ufb浓度增加的更新的推定值。
[0234]
在s213中，如果更新并显示了所需时间，则在继续ufb产生处理的同时，所述处理再次返回s210以测量ufb浓度，并且基于测得的ufb浓度的测量结果进行s211中的判定处理。然后，如果s211中的判定结果为“是”，则处理进行到s214，并且ufb产生处理终止。之后，在s215中，循环阀421关闭，并且在s216中，排出阀433打开。以此方式，t
‑
ufb产生单元300和后处理单元400中处理的含ufb液体被排出到收集单元500中。利用上述过程，含ufb液体的一系列产生处理终止。
[0235]
如上所述，根据本实施方式，为了控制所使用的加热元件10的数量和驱动频率，可以高精度地控制含ufb液体的产生速度和ufb浓度。另外，在本实施方式中，通过使用ufb测量结果更新可实际驱动的加热元件的数量，可以以更高精度设定实际ufb产生速度。因此，可以以更高精度推定和通知产生具有期望的ufb浓度的期望量的含ufb液体的所需时间。
[0236]
而且，在本实施方式中，在含ufb液体的产生操作中，通过使用含ufb液体的前一产生操作中设定的ufb产生速度可以高精度地推定ufb产生所需时间。即，在用于当前产生操作的s202中的ufb产生速度的设定处理中，可以使用含ufb液体的前一产生操作的s212中更新的所用的加热元件的数量(在上述示例中，加热元件的总数为8000个)。因此，在当前产生操作中，可以在所需时间的第一推定处理(s203中的处理)中对应于ufb产生设备1a的性能变化而以高精度推定和显示所需时间。
[0237]
现在，计算实现ufb目标数量的所需时间如何根据本示例中的可驱动加热元件的数量而变化的示例如表1所示。
[0238]
[表1]
[0239]
(表1)
[0240][0241][0242]
从表1可以看出，在t
‑
ufb方法中，可以基于装置性能的把握结果来推定ufb产生的所需时间。
[0243]
本实施方式中对所需时间的推定有利于在之后的相同操作中很可能重现加热元件失去加热功能的同样倾向的情况下的推定。
[0244]
另外，在本实施方式中，说明了在s213中每50秒重新计算并显示含ufb液体的所需时间的示例；然而，在本实施方式中还可以以更短的时间间隔重新计算和显示所需时间。这样，可以以更高精度推定达到目标ufb浓度所需的时间。
[0245]
而且，在本实施方式中，基于从开始ufb产生起经过的时间t和该时间点处产生的ufb浓度d来推定ufb产生速度和可驱动加热元件的数量。然而，可以基于装置性能在更短时间内的变化来进行上述推定。例如，可以使用每10秒测量一次ufb浓度的方法，并且对于经过50秒的时间点处的推定，经过50秒的时间点处的ufb浓度d和经过40秒的时间点处的ufb浓度d之间的差除以10秒的时间差以推定ufb产生速度。该方法有利于在ufb产生设备的产生性能的变化所需的时间短于ufb产生时间的情况下的推定。
[0246]
[第三实施方式]
[0247]
在第一实施方式和第二实施方式中，说明了可以高精度地推定通过t
‑
ufb方法获得具有目标ufb浓度的含ufb液体的所需时间的示例。相较而言，在第三实施方式中，进行通过控制ufb产生速度使实际ufb产生时间接近目标产生时间的控制。
[0248]
图18是示出本实施方式中执行的含ufb液体的产生处理的流程图。
[0249]
在图18中，s301至s303中的处理与图13的s101至s103中的处理相同；因此，省略重复说明。
[0250]
在s301中，基于含ufb液体的前一产生处理中在s303设定的ufb产生速度，设定根据经过时间的ufb进展浓度。
[0251]
在本示例中，假设ufb产生速度为1.0e8个/ml的情况，并且在每个经过时间处的进展ufb浓度的推定值如表2所示。
[0252]
[表2]
[0253]
(表2)
[0254]
经过时间进展ufb浓度0秒0.00e8个/ml20秒0.20e8个/ml40秒0.40e8个/ml60秒0.60e8个/ml80秒0.80e8个/ml100秒1.00e8个/ml
[0255]
图18中，s305至s312与图13中的s104至s111相同；因此，省略说明。
[0256]
如果s312中的判定处理中的判定结果为“否”，则处理进行到s313。在s313中，将s311中测得的ufb浓度与s304中设定的ufb进展浓度比较，以判定测得的ufb浓度是否达到ufb进展浓度。如果判定结果为“是”，则处理进行到s315。在s315中，增加ufb产生速度，并且处理进行到s316。
[0257]
如果s313中的判定结果为“否”，则处理进行到s314。在s314中，判定在s311中测得的ufb浓度是否超过s304中设定的ufb进展浓度。如果判定结果为“是”，则处理进行到s316。在s316中，降低ufb产生速度，并且处理进行到s317。
[0258]
如果s314中的判定处理的判定结果为“否”，则意味着测得的ufb浓度与推定的ufb浓度相同；因此，处理进行到s317而不更新ufb产生速度。在s317中，在s315或s316中进行了ufb产生速度的更新(增速或减速)的情况下，更新并显示最新的所需时间，并且处理进行到s311以继续该处理。
[0259]
图19是示出在本实施方式中基于测得的ufb浓度控制ufb产生速度的情况下ufb产生时间t和产生的ufb浓度d之间的关系的图。
[0260]
图19所示的点10701表示在推定产生时间t_tgt(＝100秒)内要产生的含ufb液体的ufb浓度预计达到初始目标ufb浓度d_tgt(＝1.0e8个/ml)。此外，图19中所示的虚线10711表示随着产生时间的经过ufb浓度增加的初始推定值。
[0261]
在此说明了如下示例：在从开始ufb产生起20秒(tl)内如最初预期的那样进行ufb产生，但是在20秒过后，一些加热元件10失去加热功能，并且ufb产生速度降低，并且之后加热元件10不会发生功能的失去。
[0262]
图19中所示的点10702表示在经过了产生时间tl(＝20秒)的时间点处的ufb浓度dl(＝2.0e7个/ml)。实线10712表示随着产生时间的ufb浓度的推定值。
[0263]
此外，图19中所示的点10703表示在经过了产生时间t2(＝40秒)的时间点处的ufb浓度d2(＝3.6e7万个/ml)，并且虚线10713表示随着产生时间变化(增加)的ufb浓度的测量值。
[0264]
在这种情况下，由于ufb浓度d2是比在经过了产生时间t2(＝40秒)的时间点处的ufb进展浓度(＝4.0e7万个/ml)小的值，所以s313中的判定结果为“是”，并且在s315中提高了ufb产生速度。
[0265]
在产生时间tl至t2中的20秒内ufb浓度的增加量为1.6e7个/ml(＝(3.6e7个/ml)
‑
(2.0e7万个/ml))。根据这个增加量，推定为可驱动加热元件的数量为约8000万个。
[0266]
在本实施方式中，通过增加加热元件10的驱动频率来增加ufb产生速度。在经过了产生时间t2(＝40秒)的时间点处的未实现的ufb量约为4.0e6个/ml((4.0e7个/ml)
‑
(3.6e7个/ml))。因此，在接下来的产生时间t2(40秒)至t3(60秒)，产生了作为最初假设的产生量加上不足部分的2400万个/ml(＝(2.0e7万个/ml)+(4.0e6个/ml))。因此，驱动频率增加了1.5倍到了15khz。图19中的点划线10714表示随着产生时间的经过的ufb浓度推定值。
[0267]
图19中所示的点10704表示在经过了产生时间t3(＝60秒)的时间点处的ufb浓度d3(＝6.0e7个/ml)，并且点划线10714表示随着产生时间的经过的ufb浓度推定值。在这种情况下，由于ufb浓度d3与经过了产生时间t3(＝60秒)的时间点处的ufb进展浓度(＝6000万个/ml)是相同的值，所以s313和s314两者中的判定处理的判定结果为“否”，并且在保持ufb产生速度的同时继续处理。图19中的点划线10715表示随着产生时间增加的ufb浓度推定值。
[0268]
接下来，图19中所示的点10705表示经过了产生时间t4(＝80秒)的时间点处的ufb浓度d4(＝8.4e7个/ml)，并且点划线10715表示随着经过的时间的ufb浓度推定值。
[0269]
在这种情况下，ufb浓度d4是比已经经过了经过时间t4(＝80秒)的时间点处的ufb进展浓度(＝8.0e7个/ml)大的值。因此，s313中的判定处理的判定结果为“否”，而s314中的判定处理的判定结果为“是”，并且在s316中降低ufb产生速度。该处理如下进行。
[0270]
首先，产生时间t3至t4的20秒内的ufb浓度的增加量为2.4e7个/ml(＝(8.0e7个/ml)
‑
(6.0e7个/ml))。根据该增加量，推定为工作的加热元件的数量约为8.0e7个。
[0271]
在本实施方式中，通过降低加热元件10的驱动频率来降低ufb产生速度。经过了产生时间t4(＝80秒)的时间点处的超过的ufb量约为4.0e6个/ml(＝(8.4e7个/ml)
‑
(8.0e7个/ml))。因此，通过从初始假设的产生量减去超过部分获得的1.6e7个/ml(＝(2.0e7个/ml)
‑
(4.0e6个/ml)从接下来的产生时间t4(80秒)至t_tgt(100秒)产生。因此，加热元件10的驱动频率增加了1.0倍到了10khz。图19中所示的双点划线10716表示随着经过时间的ufb浓度推定值。
[0272]
通过进行这样的控制，ufb浓度推定值最终达到由图19中的点10701表示的值。该点10701表示在经过的时间t_tgt(100秒)处的ufb进展浓度d_tgt(＝1.0e8个/ml)。
[0273]
如果图18中的s312中的判定处理中的判定结果为“是”，则在s318中终止ufb产生。之后，在s215中，循环阀421关闭，并且在s216中，排出阀433打开以将产生的含ufb液体排出到收集单元500中。利用上述过程，含ufb液体的一系列产生处理终止。
[0274]
因此，根据本实施方式，可以通过测量ufb浓度来推定ufb产生速度，并且基于ufb浓度的测量结果来控制通过加热元件的产生速度。因此，可以使实际的ufb产生时间接近目标时间，并且可以以更高精度来控制ufb浓度以及对所需时间的推定。
[0275]
注意，在本实施方式中，说明了通过控制加热元件10的驱动频率来控制s315和s316中的ufb产生速度的示例。然而，ufb产生速度的控制方法不限于控制驱动频率的方法，可以使用其它控制方法，或者可以将多种控制方法相互组合。
[0276]
现在，所使用的可驱动加热元件的数量和ufb产生速度的组合示例在表3中示出。
[0277]
[表3]
[0278]
(表3)
[0279][0280][0281]
一般而言，由于加热元件失去加热功能，所以可驱动加热元件的数量可能随着ufb产生操作而减少。因此，设定这样的条件也是有效的：作为初始设定最初使用1万个加热元件中的仅8千个加热元件。例如，在s315中，使用9000个加热元件提高ufb产生速度，并且使用10000个加热元件进一步提高ufb产生速度。此外，在s316中，使用7000个加热元件来降低ufb产生速度，并且使用6000个加热元件10进一步降低ufb产生速度。因此，还可以根据所使用的加热元件的数量来调整ufb产生速度。注意，在进行这种控制的情况下，可以通过在每次ufb产生操作时顺次地改变初始设定的加热元件的组合来均衡加热元件的消耗并延长加热元件的寿命长度。
[0282]
此外，加热元件每秒的驱动次数(驱动频率)与ufb产生速度的组合示例在表4中示出。
[0283]
[表4]
[0284]
(表4)
[0285][0286][0287]
从上表4中可以明显看出，可以通过控制加热元件的驱动频率来控制产生的ufb的数量。
[0288]
而且，通过加热元件的驱动频率和加热元件的数量的组合使ufb产生速度(每秒产生的ufb的数量)保持恒定的示例在表5中示出。
[0289]
[表5]
[0290]
(表5)
[0291][0292][0293]
如上表5中所示，通过根据被驱动的加热元件的数量控制加热元件的驱动频率，可以保持产生的ufb的数量恒定。即，如果可用的加热元件的数量较多，则降低各加热元件的驱动频率，并且如果可用的加热元件的数量较少，则提高各加热元件的驱动频率。这样，在可用的加热元件的数量发生变化的情况下，也可以获得恒定的所产生的ufb的数量。注意，在进行这样的控制的情况下，通过单独地检测可驱动的加热元件的数量，可以设定合适的驱动频率。至于可驱动加热元件的检测方法，可以采用诸如检测驱动加热元件时产生的热
的方法以及检测来自发泡和消泡的声音的方法等的各种方法。
[0294]
[第四实施方式]
[0295]
在上述使用t
‑
ufb方法的实施方式中，可以高精度地使要产生的含ufb液体的浓度接近目标ufb浓度。因此，担心的是，如果将含ufb液体的目标ufb浓度设定得过高，则可能根据高设定值产生高浓度的含ufb液体。为了解决这个问题，本实施方式中的含ufb液体的产生设备具有用于在用户设定过高的目标ufb浓度时将ufb浓度限制为适当浓度的功能。
[0296]
之所以设置这样的浓度限制功能，是因为使用t
‑
ufb方法的上述实施方式中的含ufb液体的产生设备能够将超过饱和溶解度的气体保持在液体(例如水)中。根据上述实施方式中说明的装置，可以与产生时间的增加一样多地提高ufb浓度，结果，可以产生保持前所未有的高浓度气体的含ufb液体。如上所述的具有高ufb浓度的含ufb液体具有多种有效性；然而，浓度过高的ufb也具有降低效果的可能性，因此，通过下述浓度限制功能将ufb浓度限制为适当的ufb浓度是有利的。
[0297]
图20是示出本实施方式中执行的含ufb液体的产生处理的流程图。
[0298]
在图20中，s401至s410与图13中的s101至s110相同，并且s412至s416与图13中的s111至s115相同；因此，省略重复的说明。
[0299]
在s400中，设定上限ufb浓度以不允许产生过量的ufb浓度。该上限ufb浓度的设定处理通过读取事先储存在ram等中的上限ufb浓度来进行。或者，也可以设定用户从事先确定的多种上限值中指定的上限值。
[0300]
在s411中，判定在s410中测量的测得的ufb浓度是否等于或大于在s400中设定的上限ufb浓度。如果判定结果为“否”，则处理进行到s412，并继续处理。另一方面，如果s411中的判定处理的判定结果为“是”，则处理进行到s417。在s417中，通过使用监视器或警告灯对用户进行警告通知。它可能是一种通过网络向另一个装置发出声音或进行警告通知的方法。之后，进行s414至s416中的处理。该处理与图13中的s113至s115中的处理相同。
[0301]
在s400中设定的上限ufb浓度根据产生为ufb的气体的类型来设定是有利的。此外，代替在s400中设定上限ufb浓度，在s401进行的目标ufb浓度的设定处理中，也可以采用在设定浓度超过上限ufb浓度的情况下进行警告通知以不允许设定目标ufb浓度的方法。
[0302]
如上所述，在本实施方式中，设定了上限ufb浓度，并且如果检测到超过上限ufb浓度的ufb浓度，则进行警告通知以停止ufb产生。这样，可以在发生之前防止通过t
‑
ufb方法制造具有过高ufb浓度的含ufb液体。注意，上限ufb浓度有利地根据产生的含ufb液体的浓度、工作环境、含ufb液体的使用环境等适当地设定。
[0303]
[第五实施方式]
[0304]
接下来，说明根据本发明的ufb产生设备的第五实施方式。
[0305]
根据上述第一实施方式至第四实施方式的t
‑
ufb方法的含ufb液体产生设备被假设用于以下用例：贮留在收集单元500中的含ufb液体被储存到一些密封容器中，并且在含ufb液体被转移到使用场所后实际地使用。然而，本发明不限于对上述用例的应用。例如，本发明也应用于这样的用例：例如，在从液体路径供应的液体中通过t
‑
ufb方法产生ufb，并且产生的含ufb液体被直接排出到预定的使用位置。在下文中，在用作净水器的t
‑
ufb产生设备以及在洗衣机中使用的t
‑
ufb产生设备被采用为本发明所应用的上述用例的t
‑
ufb产生设备的示例时给出说明。
[0306]
<用作净水器的t
‑
ufb产生设备>
[0307]
图21是示意性地示出用作净水器的t
‑
ufb产生设备的图。在图21中，t
‑
ufb产生设备700包括附接到水管的水龙头的前端的t
‑
ufb产生单元711(在下文中也简称为单元)，并通过将ufb应用于从水管的水龙头流入单元711的水(液体)来净化自来水。在单元711中，检测是否有水的液体检测传感器(液体检测单元)7111、检测水流速度的流速传感器(流速检测单元)7112和在其中流动的水中产生t
‑
ufb的加热单元7113彼此靠近地设置。此外，单元711设置有控制加热单元7113的驱动的控制单元713。
[0308]
而且，单元711的外表面设置有用于设定t
‑
ufb的操作的操作显示单元712。操作显示单元712设置有off设定按钮7121、low(低)设定按钮7122和high(高)设定按钮7123。在该情况下，off设定按钮7121是用于发出停止ufb产生的指令的按钮，并且low设定按钮7122是用于发出产生浓度较低的ufb的指令的按钮。此外，high设定按钮7123是用于发出产生浓度较高的ufb的指令的按钮。在按下这些按钮的情况下，每个按钮均向控制单元713传输指令，并且控制单元713根据指令控制未示出的驱动单元，该驱动单元驱动加热单元7113。
[0309]
而且，在该示例中，未示出的发光元件安装在每个按钮7121、7122和7123的内部。安装在每个按钮中的发光元件在按钮处于有效状态的情况下通过控制单元713的驱动控制而发光，使得可以通知用户按钮操作的状况。另外，液体检测传感器7111和流速传感器7112都连接到cpu 714，并且来自每个传感器的检测信号被输入到cpu 714。
[0310]
注意，在图21中，7013表示水管设施的配管部。配管部7013设置有未示出的阀，并且通过调整阀的开度，可以进行向ufb产生单元711供应自来水和停止向ufb产生单元711供应自来水以及供应量的调整。注意，自来水在配管部7013中沿着箭头7014和7015表示的方向流动和移动。
[0311]
接下来，参照图22所示的流程图说明本示例中的操作。注意，在以下说明中使用的图22的流程图中表示的一系列处理是通过cpu将储存在rom中的程序代码部署到ram中并执行该代码来进行的。或者，图22中的部分或全部功能可以通过诸如asic、电子电路等的硬件来实现。注意，每个处理的说明中的符号“s”意味着每个处理的说明中的步骤。
[0312]
在s501中，首先，液体检测传感器7111检测是否有水。在该处理中，如果自来水处于供应停止状态，则液体检测传感器7111的检测结果为“无水”，并且如果自来水被供应，则液体检测传感器7111的检测结果为“有水”。如果检测结果为无水，则重复s501的处理。另一方面，如果s501中的检测结果是“有水”，则处理进行到s502。
[0313]
在s502中，通过流速传感器7112检测供应到ufb产生单元711的水的流速。流速传感器7112可以是采用使用水轮或弹簧的机械检测方法的流速传感器，或者可以是采用使用压力的电气检测方法的流速传感器。
[0314]
在s503中，检测流速传感器7112检测的流速是否基本处于供应停止状态。如果用户关闭阀以停止使用水管，则流速传感器7112的检测结果为“停止供应”。然后，如果检测结果是停止供应，则处理进行到s508，通过加热单元7113的ufb产生终止，并且一系列处理终止。另一方面，如果检测结果不是停止供应，则处理进行到s504。
[0315]
在s504中，设定目标ufb浓度。在该情况下，基于图21所示的操作显示单元712的设定来进行浓度设定。在该示例中，基于最后按下哪个按钮来如下设定目标ufb浓度。
[0316]
·
最后按下off设定按钮7121
→
目标ufb浓度＝0
[0317]
·
最后按下low设定按钮7122
→
目标ufb浓度＝100万个/ml
[0318]
·
最后按下high设定按钮7123
→
目标ufb浓度＝200万个/ml
[0319]
接下来，在s505中，设定ufb产生速度。ufb产生速度根据供水的流速和目标ufb浓度来设定。即，为了实现目标ufb浓度，需要随着流速的加快而提高ufb产生速度。
[0320]
在本示例中，假设：
[0321]
·
加热元件数量为1000个；和
[0322]
·
当1个加热元件被驱动1次时产生的ufb数量为10个，以及
[0323]
通过控制加热元件的每秒驱动次数(驱动频率)来实现目标ufb浓度。
[0324]
流速、操作显示单元712上的实现目标ufb产生浓度所需的ufb产生速度以及加热单元7113的每秒驱动次数的列表在表6中示出。
[0325]
[表6]
[0326]
(表6)：实现所需的ufb产生速度的加热单元的每秒驱动次数
[0327][0328]
上表6所示的驱动次数计算如下。
[0329]
例如，在水的流速为10(ml/秒)并且目标ufb浓度为low：100万(个/ml)的情况下，ufb产生设备700需要的每秒的ufb产生速度：
[0330]
10(ml/秒)
×
100万(个/ml)＝1000万(个/秒)。
[0331]
在加热单元7113被驱动一次的情况下，
[0332]
产生1000
×
10＝10,000(个/驱动次数)的ufb；因此，为实现所需的ufb产生速度，每秒应进行的加热单元7113的驱动次数为：
[0333]
1000万(个/秒)
÷
1万(个/驱动次数)＝1000(驱动次数/秒)。
[0334]
在s506中，根据在s505中设定的ufb产生速度执行ufb产生。此外，在s506中，显示ufb产生状况，并且处理返回s502。之后，继续s502至s507中的处理，直到s503的判定结果变为“停止供应”为止。
[0335]
如上所述，操作显示单元712包括安装在每个按钮7121、7122和7123内部的发光元件。在s507中，这些按钮7121、7122和7123中的一个以绿色闪烁表示处于ufb产生中。另一方面，在目标ufb浓度因被供应的水的流量过多而无法实现的情形下，所选的按钮以红色闪烁，以敦促用户通过降低流速等来应对该情形。
[0336]
如果用户降低流速，则在接着的s502中检测降低的流速，并且在s506中基于降低的流速来重置ufb产生速度。然后，如果处于可以实现目标ufb浓度的情形，则所选的按钮的发光颜色变为绿色。
[0337]
此外，如果所选的按钮从high设定按钮7123变化到low设定按钮7122，则在s506中，基于降低的目标ufb浓度来重置ufb产生速度。
[0338]
而且，如果用户在按钮的发光颜色为绿色时增加流速或增加目标ufb浓度，则按钮的发光颜色可以由于s506中的ufb产生速度的重置而变为红色。
[0339]
在表7中示出了加热单元7113的每秒驱动次数上限为4000次的情况下的流速、根据操作显示单元712的设定的加热单元7113的每秒实际驱动次数(实际驱动次数)以及按钮的发光颜色之间的关系的列表。
[0340]
[表7]
[0341]
(表7)：驱动次数上限为4000次的情况下的实际驱动次数和按钮的发光颜色
[0342][0343]
如果用户按下low设定按钮7122以将目标ufb浓度设定为low(100万个/ml)，则可以在流速变为40ml/秒之前实现目标ufb浓度。因此，如果流速传感器7112检测到的流速等于或低于40ml/秒，则cpu 714将实际驱动次数设定为所需驱动次数，并进行控制以将low设定按钮7122的发光颜色设定为绿色。然而，如果流速超过40ml/秒，则需要将超过4000次/秒的驱动次数作为上限。因此，如果流速传感器7112检测到的流速超过40ml/秒，则cpu 714将实际驱动次数设定成作为上限的4000次/秒，并进行控制以将low设定按钮7122的发光颜色设定为红色。
[0344]
另一方面，如果用户按下high设定按钮7123以将目标ufb浓度设定为high(200万个/ml)，则可以在流速变为20ml/秒之前实现目标ufb浓度。因此，如果流速传感器7112检测到的流速等于或低于20ml/秒，则cpu 714将实际驱动次数设定为所需驱动次数，并进行控制以将high设定按钮7123的发光颜色设定为绿色。然而，如果流速超过20ml/秒，则需要将超过4000次/秒的驱动次数作为上限。因此，如果流速传感器7112检测的流速超过20ml/秒，则cpu 714将实际驱动次数设定成作为上限的4000次/秒并将high设定按钮7123的发光颜色设定为红色。
[0345]
如果按下off设定按钮7121，并且ufb产生被设定为off，则off设定按钮7121的发光颜色被设定为白色，以向用户清楚地示出ufb产生处于off状态。
[0346]
因此，在该示例中，用户能够基于按钮的发光颜色视觉地把握是否正在产生具有期望的ufb浓度的含ufb液体以及是否正在产生ufb。
[0347]
此外，在该示例中，通过安装在按钮中的发光元件将装置的驱动状况通知给用户；然而，也可以设置能够在操作显示单元712上显示更多信息量的显示单元。例如，可以在操作显示单元712中设置液晶显示器、有机el显示器等，以显示诸如实际ufb产生浓度等的信息。
[0348]
而且，还可以在ufb产生单元711中安装未示出的通信单元，以将诸如上述实际ufb产生浓度等的信息传输到诸如智能电话等的外部装置并在外部装置侧显示该信息。
[0349]
如上所述，在该示例中，在根据流速设定ufb产生速度的情况下，可以向用户提供具有期望ufb浓度的含ufb液体。此外，根据设定的流速或ufb浓度，在某些情况下可能无法
实现期望的ufb浓度；然而，在这样的情况下，可以动态地向用户通知无法实现的状况。
[0350]
此外，在该示例中，在通过按下off按钮来停止加热单元7113中的ufb的产生的情况下，可以使被供应的液体(在这种情况下，自来水)自身保持流动。在本示例中，在产生ufb的情况和不产生ufb的情况之间不需要改变液体的流动通道，并且可以连续地保持液体的流动和移动。因此，可以简化流动通道构造并实现装置的小型化和成本降低。相比之下，在使用文丘里管等的传统ufb产生设备中，为了能够在保持液体的流动和移动的同时在不含ufb的液体和含ufb液体之间进行切换，至少需要两条路径和用于在路径之间切换的阀等。即，需要穿过ufb产生单元的路径、不穿过ufb产生单元的旁通流动通道、以及在路径之间选择性地切换的阀，与该示例相比，这导致装置的尺寸更大并且成本更高。
[0351]
另外，在本示例中关注含ufb液体的杀菌效果，因此说明了净水器包括可以获得高ufb浓度的t
‑
ufb产生设备的示例。然而，根据本发明的t
‑
ufb产生设备不限于净水器，并且对需要根据变化的流速或期望的ufb浓度来调节ufb产生速度的另一种ufb产生设备的应用也是有效的。
[0352]
<安装在洗衣机中的t
‑
ufb产生设备>
[0353]
接下来，说明安装在洗衣机中的t
‑
ufb产生设备。至于安装在洗衣机中的t
‑
ufb产生设备，将预定ufb浓度的ufb稳定地供应给被供应的水的构造也与图21所示的t
‑
ufb产生设备700相同。然而，在本示例中的t
‑
ufb产生设备800中，需要产生适用于洗衣机特有的功能的含ufb液体。洗衣机特有的功能可以是例如：
[0354]
洗涤：去除附着在衣服上的污渍等；
[0355]
桶清洁：去除附着在洗涤桶上的黑色霉菌；
[0356]
等等。
[0357]
因此，从t
‑
ufb产生设备供应具有根据这些功能的ufb浓度的含ufb液体以改进洗衣机的功能。在下文中，参照图23和图24说明洗衣机中使用的t
‑
ufb产生设备的构造和操作。
[0358]
图23所示的洗衣机8000包括位于供水侧的t
‑
ufb产生设备800，并且通过使用产生设备中产生的含ufb液体来进行衣物的洗涤、洗涤桶的清洁等。该洗衣机8000的洗衣机主体8300设置有洗涤桶8301。洗涤桶8301联接到后述的t
‑
ufb产生设备800和排水路径8305，该t
‑
ufb产生设备800联接到供水路径8303，排水路径8305将洗涤桶8301中的水排出到外部。此外，洗涤桶8301联接到用于使水在洗涤桶8301和t
‑
ufb产生设备800之间循环的回流路径8304，并且回流路径8304的排出口设置有去除异物的过滤器8302。注意，图中的箭头8307至8309表示路径中的水流的流动方向。
[0359]
洗衣机主体8300设置有连接到上述供水路径8303的t
‑
ufb产生设备800。t
‑
ufb产生设备800包括用于检测是否有水的液体检测传感器8111、流速传感器(流速检测单元)8112、产生t
‑
ufb的加热单元8113等。加热单元8113包括许多加热元件。
[0360]
此外，洗衣机主体8300设置有用于设定t
‑
ufb的操作的操作显示单元832。该操作显示单元832不仅设置有用于向洗衣机8000输入电力的电源按钮8321，而且设置有用于指示可以由洗衣机进行的各种操作的按钮。在该情况下，设置了用于指示洗涤的洗涤按钮8322、用于指示漂洗的漂洗按钮8323、用于指示脱水的脱水按钮8325、用于指示烘干的烘干按钮8325、用于指示洗涤桶8301的清洁的桶清洁按钮8326等。
[0361]
此外，洗衣机主体8300设置有控制洗衣机8000和t
‑
ufb产生设备800的操作的控制单元813。控制单元813包括控制洗衣机8000的所有驱动单元、t
‑
ufb产生设备800等的cpu 814、rom 815、ram 816等，并且安装在主体单元8300中。控制单元813根据从上述按钮8321至8326输出的指令等来控制各单元的操作。
[0362]
接下来，参考图24中所示的流程图来说明该示例中的操作。注意，在以下说明中使用的图24中的流程图中指示的一系列处理是通过cpu 814将存储在rom 815中的程序代码部署到ram 816中并执行该代码来进行的。或者，图24中的部分或全部功能可以通过诸如asic、电子电路等的硬件来实现。注意，每个处理的说明中的符号“s”意味着每个处理的说明中的步骤。
[0363]
如果按下了操作显示单元832的电源按钮8321，并且电力被输入到洗衣机8000，则cpu 814判定洗涤按钮8322是否被按下(s601)。在该处理中，如果判定结果为“是”，则处理进行到设定用于在洗涤期间的ufb产生的驱动条件的处理s603至s605。在该设定处理中，在s603中设定洗涤用的流速，在s604中设定洗涤用的ufb浓度，并且在s605中设定洗涤用的ufb产生速度。
[0364]
另一方面，如果s601中的判定处理中的判定结果为“否”，则处理进行到s602。在s602中，判定桶清洁按钮8326是否被按下，并且如果判定结果为“否”，则处理返回到s601中的判定处理，并且如果判定结果为“是”，则处理进行到设定用于桶清洁期间的ufb产生的驱动条件的处理s606至s608。在该设定处理中，在s606中设定桶清洁用的流速，在s607中设定桶清洁用的ufb浓度，并且在s608中设定桶清洁用的ufb产生速度。
[0365]
因此，在该示例中，ufb产生期间的驱动条件在操作显示单元832中设置的按钮中的洗涤按钮8322被按下的情况和其中的桶清洁按钮8326被按下的情况之间切换。
[0366]
至于对驱动条件的切换的具体说明，例如需要诸如以下等的控制：
[0367]
洗涤：ufb浓度上限100万(个/ml)；和
[0368]
筒清洁：ufb浓度下限1000万(个/ml)。
[0369]
即，对于洗涤的情况，需要将预定的ufb浓度设定为上限，以避免在去除污渍等的同时对衣物的损坏。另一方面，对于桶清洁的情况，由于不需要考虑对衣物的损坏，所以有利地可靠产生去除黑色霉菌等所需的具有相对高浓度的ufb。
[0370]
安装在本示例中的洗衣机8000中的t
‑
ufb产生设备800具有以下规格。
[0371]
·
加热单元中设置的加热元件数量：10000个
[0372]
·
一次驱动一个加热元件的情况下产生的ufb数量：10个
[0373]
·
每个加热元件的驱动次数/秒的上限：4000次/秒
[0374]
利用上述规格，从供水路径8303供应的水的流速与通常洗涤和桶清洁中的每一者用的驱动每个加热元件的次数之间的关系在表8中示出。
[0375]
[表8]
[0376]
(表8)：各操作期间的流速与驱动次数之间的关系
[0377][0378]
如表8所示，在通常洗涤的情况下，在流速40ml/秒和流速400ml/秒的两种情况下都可以产生所需的ufb浓度。
[0379]
另一方面，如果流速为40ml/秒，则还可以在桶清洁的情况下产生所需的ufb浓度。然而，如果流速为400ml/秒，则要求加热元件的每秒驱动次数为40000次/秒，这超过作为上限的4000次/秒，并且不可能产生具有所需ufb浓度的含ufb液体。为了解决这个问题，通过如下控制流速，可以在通常洗涤和桶清洁这两种情况下实现所需的ufb浓度。
[0380]
·
通常洗涤期间的流速：400ml/秒(供应40l的含ufb液体的约100秒)；和
[0381]
·
桶清洁期间的流速：40ml/秒(供应40l的含ufb液体的约1000秒)。
[0382]
如上所述，在该示例中，为洗涤和桶清洁设定不同的驱动条件，并且根据相应的驱动条件执行s609至s613中的处理。即，在s609中，基于液体检测传感器8111的检测结果来判定是否将水供应到了t
‑
ufb产生设备800，如果判定结果为“是”，则处理进行到s610，并且如果为“否”，则继续判定处理。在s610中，根据s603至s605中的设定处理或s606至s608中的设定处理所设定的驱动条件来执行ufb产生操作。然后，在操作显示单元832中设置的显示单元8327上显示ufb产生状况。之后，在s612中，基于流速传感器8112的检测结果来判定供水是否停止，如果判定结果为“否”，则继续判定处理，如果判定结果为“是”，则一系列ufb产生处理终止。
[0383]
在该示例中，说明了通过控制流速来产生通常洗涤和桶清洁的每一者情况下所需的ufb浓度的示例。然而，还可以采用用于通过使水循环而不根据通常洗涤期间的流速改变筒清洁期间的流速来提高ufb浓度的方法。
[0384]
此外，在关注水进入洗涤桶8301中的填充速度的情况下，在通常洗涤和桶清洁这两种情况下，可以在将水的流速设定为等于或大于根据目标ufb浓度和ufb产生性能而计算出的流速的水流速的同时使水循环。这样，也可以提高实际ufb浓度。
[0385]
[第六实施方式]
[0386]
接下来，说明本发明第六实施方式中的ufb产生设备。本实施方式包括一种t
‑
ufb产生设备，其能够通过在液体储存容器中贮留的液体中产生ufb来产生具有期望ufb浓度的含ufb液体。
[0387]
图25是示意性地示出在本实施方式中配置有t
‑
ufb产生设备700a至700e的液体贮留容器900的纵截面侧视图。注意，在图25中，z表示垂直方向，h表示水平方向。在液体贮留容器900中，形成了贮留室901，贮留室901形成了液体可以贮留的空间。贮留室901具有多面形状。在本实施方式中，储存室901由八个内表面形成，所述内表面是底表面911、上表面912、四个侧表面(左侧表面913、右侧表面914、后侧表面915和前侧表面(未示出))、左倾斜表面917和右倾斜表面918。在液体贮留容器900设置在水平面上的状态下，底表面911和上表面912形成为基本上平行于水平面。此外，储留室901被构造为使得从未示出的供给口向
贮留室901供应预定的液体(例如，水)，并且在供应了一定量之后可以将供给口保持在关闭状态。
[0388]
在贮留室901中，t
‑
ufb产生设备700a分别沿着底表面911、左右侧表面913、914、左右倾斜表面917、918配置。即，在贮留室901中配置了总共五个t
‑
ufb产生设备700a至700e。与上述图21中所示的t
‑
ufb产生设备700一样，在t
‑
ufb产生设备700a至700e各自中，液体检测传感器7111、流速传感器7112和加热单元7113设置在彼此靠近的位置。传感器7111和7112以及加热单元7113配置在它们可以与贮留在贮留室901中的液体接触的状态。注意，t
‑
ufb产生设备700a至700e全部都连接到未示出的控制单元，并且加热单元7113的加热元件的驱动由控制单元控制。
[0389]
在具有上述构造的液体贮留容器900中，五个t
‑
ufb产生设备700a至700e中的每一者的液体检测传感器7111检测是否有水。当贮留室901被供应水时，首先，配置在底表面911上的t
‑
ufb产生设备700a的液体检测传感器7111检测水并将检测信号传输到控制单元。接收检测信号的控制单元驱动t
‑
ufb产生设备700a的加热单元7113以产生ufb。
[0390]
之后，当供应到贮留室901的水的液位增加时，水与配置在左右侧表面913和914的t
‑
ufb产生设备700b和700c中的每一者的液体检测传感器7111接触，并且从每个传感器输出检测信号。接收该检测信号的控制单元驱动配置在左右两表面上的t
‑
ufb产生设备700b和700c的加热单元7113。通过该构造，从t
‑
ufb产生设备700a至700c的每一者的加热单元7113产生ufb。
[0391]
之后，当水的液位进一步增加时，水与配置在左右两倾斜表面917和918上的t
‑
ufb产生设备700d和700e中的每一者的液体检测传感器7111接触。结果，从传感器7111和7112中的每一者接收检测信号的控制单元驱动t
‑
ufb产生设备700d和700e中的每一者的每个加热单元7113。因此，从所有t
‑
ufb产生设备700a至700e的加热单元7113产生ufb。之后，在继续驱动加热单元7113的情况下，贮留室901中的水的ufb浓度增加。
[0392]
此外，在本实施方式的t
‑
ufb产生设备700a至700e中，当产生t
‑
ufb时，加热单元7113附近的水被过度加热，并且温度升高。由于高温水的密度相对于该增加的温度减小，所以如箭头9301至9305所示发生向上对流，而低温水相对发生向下对流。
[0393]
因此，根据本实施方式，由于贮留室901中的液体的对流随着含ufb液体的产生而自然发生，因此可以在不设置专用于搅拌贮留室901中的水的机构的情况下获得均匀的ufb浓度。因此，可以实现装置的简化、小型化和成本降低。
[0394]
本实施方式中的水的对流发生在将t
‑
ufb产生设备配置在如图25所示的位置的情况下。即，在本实施方式中，t
‑
ufb产生设备配置在除了上表面912之外的表面上，并且这允许发生水的上述对流。
[0395]
另一方面，如果例如将t
‑
ufb产生设备配置在液体贮留容器900的上表面部分以从处于水平状态的加热单元朝向大致正下方来产生ufb，则没有发生高温水的对流，水留在加热元件附近，并且降低了ufb的产生效率。这是因为发生了以下状况：
[0396]
·
因为水温高，所以饱和溶解度降低；和
[0397]
·
已经存在导致气体析出的含ufb的泡。
[0398]
换言之，发生了与传统文丘里方法的ufb产生原理相同的ufb产生状态，因此降低了ufb的产生效率。然而，由于t
‑
ufb产生方法自身起作用，因此可以产生比传统ufb产生方
法更高浓度和更高效率的ufb。然而，为了更有效地产生ufb，如本实施方式那样，有利的是在水平配置的加热单元的下表面不配置t
‑
ufb产生设备，并且将t
‑
ufb产生设备配置在除了水平之外的方向上，以允许发生水的对流。
[0399]
此外，如果如本实施方式那样在侧表面和倾斜表面上设置t
‑
ufb产生设备，则在对流方面将加热单元配置地较低是有利的。而且，在配置t
‑
ufb产生设备700a至700e的情况下，如图25所示，有利的是将液体检测传感器7111配置在使得重力方向上的位置高于加热单元7113的方向上。其原因是，如果在没有水存在的情况下驱动加热元件，则这会增加加热元件具有过高温度并劣化或损坏的可能性。如果液体检测传感器7111配置在比加热单元7113高的部分，则可以在水存在的情况下驱动加热单元7113并提高加热单元7113的寿命。
[0400]
[t
‑
ufb产生设备的应用示例]
[0401]
从上述实施方式的说明中可以清楚地看出，根据本发明的t
‑
ufb产生设备与传统的ufb产生设备相比具有以下优点。
[0402]
有如下优点：
[0403]
·
可以产生高ufb浓度；
[0404]
·
可以控制ufb产生量和产生速度；
[0405]
·
由于可以控制ufb的产生，所以可以预测要产生的ufb浓度；和
[0406]
·
可以高精度地重新补充消耗的ufb。
[0407]
因此，对于以下产品，也可以通过在其中安装根据本发明的t
‑
ufb产生设备来改进产品的功能。在下文中，列举了根据本发明的t
‑
ufb产生设备的应用示例。
[0408]
<香薰机>
[0409]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在香薰机中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0410]
·
快速ufb产生模式，以为有访客等做准备；
[0411]
·
低速ufb产生模式，用于睡眠；
[0412]
·
根据香薰油的类型适当切换ufb产生速度；
[0413]
·
通过与用于大气中的ufb浓度的检测单元组合，均匀化ufb浓度；
[0414]
·
使用高浓度ufb的扩散器内清洁功能；
[0415]
·
使用低浓度ufb的香薰扩散功能；
[0416]
等等。
[0417]
<淋浴器>
[0418]
在根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在淋浴器的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0419]
·
由于热水和冷水之间的气体饱和溶解度不同，所以根据温度切换ufb产生速度；
[0420]
·
根据流速切换ufb产生速度；
[0421]
·
根据清洁目标切换ufb浓度；
[0422]
·
使用相对高浓度的ufb的淋浴器内清洁功能；
[0423]
·
使用相对低浓度的ufb的人体清洁功能；
[0424]
等等。
[0425]
<浴室清洁机>
[0426]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在浴室清洁机上的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0427]
·
由于热水和冷水之间的饱和溶解度不同，所以根据温度切换ufb产生速度；
[0428]
·
根据流速切换ufb产生速度；
[0429]
·
根据清洁目标切换ufb浓度；
[0430]
·
使用相对高浓度的ufb的脱模和管道清洁功能；
[0431]
·
使用相对低浓度的ufb的浴室和浴缸清洁功能；
[0432]
等等。
[0433]
<洁厕机>
[0434]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在洁厕机上的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0435]
·
由于热水和冷水之间的饱和溶解度不同，所以根据温度切换ufb产生速度；
[0436]
·
根据流速切换ufb产生速度；
[0437]
·
根据清洁目标切换ufb浓度；
[0438]
·
使用相对高浓度的ufb的水垢去除和管道清洁功能；
[0439]
·
使用相对低浓度的ufb的人体清洁功能；
[0440]
等等。
[0441]
<窗户清洁器>
[0442]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在窗户清洁器上的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0443]
·
由于依赖于窗户清洁液的温度的饱和溶解度存在差异，所以根据液体温度或环境温度切换ufb产生速度；
[0444]
·
根据雨刷速度切换ufb产生速度；
[0445]
·
由于车辆的移动速度越快，液体流出窗外的时间段就越短，所以根据车辆的移动速度切换ufb产生速度；
[0446]
·
如果一段时间不擦拭，窗户上会附着灰尘，在长时间不擦拭的情况下，通过增加ufb浓度来提高除尘效率；
[0447]
·
根据例如如下清洁目标切换ufb浓度，
[0448]
·
使用相对高浓度的ufb的水垢去除和管道清洁功能，以及
[0449]
·
使用相对低浓度的ufb的雨天时的擦拭支持；
[0450]
等等。
[0451]
<餐具清洁机>
[0452]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在餐具清洁机上的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0453]
·
由于热水和冷水之间的饱和溶解度不同，所以根据温度切换ufb产生速度；
[0454]
·
根据流速切换ufb产生速度；
[0455]
·
用低温水+高浓度ufb也可以清洁因为传统的餐具清洁机只能在高温下进行清洁而不能使用餐具清洁机的材料(例如：塑料、涂层物品等)的餐具；
[0456]
·
根据诸如硬水和软水的水质控制ufb浓度(例如，进行控制以对于水垢等频繁发
生的硬水产生较高浓度的ufb，并且对于软水产生较低浓度的ufb)；
[0457]
·
无洗涤剂模式，其中对于不适合使用洗涤剂的餐具(材料、涂层物品等)产生较高浓度的ufb；
[0458]
·
使用高温和高浓度的ufb水的金属烹饪装备清洁模式；
[0459]
等等。
[0460]
<咖啡机>
[0461]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在咖啡机上的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0462]
·
由于热水和冷水之间的饱和溶解度不同，所以根据温度切换ufb产生速度；
[0463]
·
根据流速切换ufb产生速度；
[0464]
·
产生较高浓度的ufb，用于产生用冰稀释的冰咖啡；
[0465]
·
产生相对高浓度的ufb，用于产生与牛奶混合的牛奶咖啡；
[0466]
等等。
[0467]
<高压清洁机>
[0468]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在高压清洁机上的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0469]
·
由于热水和冷水之间的饱和溶解度不同，所以根据温度切换ufb产生速度；
[0470]
·
根据流速切换ufb产生速度；
[0471]
·
无洗涤剂模式，其中对于不适合使用洗涤剂的餐具(材料、涂层物品等)产生较高浓度的ufb；
[0472]
·
根据诸如硬水和软水等的水质切换ufb浓度；
[0473]
等等。
[0474]
<食品清洁机>
[0475]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在食品清洁机上的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0476]
·
由于热水和冷水之间的饱和溶解度不同，所以根据温度切换ufb产生速度；
[0477]
·
根据流速切换ufb产生速度；
[0478]
·
生肉和生菜清洁模式，通过使用低温高浓度的ufb减少食品质量变化；
[0479]
·
污垢清洁模式，其通过使用高温高浓度ufb以清洁效果优先；
[0480]
·
使用高温高浓度ufb的清洁机自身的清洁模式；
[0481]
等等。
[0482]
<洗车机>
[0483]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在洗车机上的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0484]
·
由于热水和冷水之间的饱和溶解度不同，所以根据温度切换ufb产生速度；
[0485]
·
根据流速切换ufb产生速度；
[0486]
·
无洗涤剂模式，其中对于不适合使用洗涤剂的车身(材料、涂层物品等)产生较高浓度的ufb；
[0487]
·
使用高温高浓度ufb的洗车机自身的清洁模式；
[0488]
等等。
[0489]
<医疗器械清洁>
[0490]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在医疗器械上的情况下，或者在将医疗器械连接到根据本发明的t
‑
ufb产生设备的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且医疗器械适用于以下：
[0491]
(i)对牙科医疗器械的适用
[0492]
·
利用相对高浓度的ufb的医疗器械内部清洁
[0493]
·
利用相对低浓度的ufb的人体(口腔、牙齿)清洁
[0494]
(ii)对手术辅助机器人的适用
[0495]
·
利用相对高浓度的ufb的手术器械的内部清洁
[0496]
·
利用相对低浓度的ufb的人体(皮肤、器官)清洁
[0497]
·
在用于器官等的储存水中ufb浓度降低的情况下添加ufb
[0498]
(iii)对内窥镜的适用
[0499]
·
利用相对高浓度的ufb的内窥镜设备内部清洁
[0500]
·
利用相对低浓度的ufb的人体(体内、器官、血管)清洁
[0501]
·
插入内窥镜时用ufb水涂覆内窥镜表面进行除菌和抗菌处理
[0502]
<治疗器械>
[0503]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备并入治疗器械中的情况下，或者在将治疗器械连接到根据本发明的t
‑
ufb产生设备的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且治疗器械适用于以下：
[0504]
·
牙科用高浓度臭氧纳米泡水的产生(例如，用于去除在空腔上产生的生物膜)；
[0505]
·
用于烧伤的水泡的高浓度臭氧ufb水的产生；
[0506]
·
使用含氧高浓度ufb对内窥镜等损伤的消化器官(大肠、小肠、胃等)内壁进行止血；
[0507]
·
根据患者的年龄、性别和状况的ufb浓度的产生；
[0508]
等等。
[0509]
<水管>
[0510]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在水管中的情况下，可以根据包括图21和图22所示示例在内的各种使用状况来切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0511]
·
由于热水和冷水之间的饱和溶解度不同，所以根据温度切换ufb产生速度；
[0512]
·
根据流速切换ufb产生速度；
[0513]
·
使用高浓度ufb的无氯水管；
[0514]
等等。
[0515]
<蓄水槽>
[0516]
对于设置在诸如公寓等复杂住宅的屋顶等的蓄水池，在根据本发明的t
‑
ufb产生装置安装在其中的情况下，也可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0517]
·
ufb添加处理，用于改变因居民使用而降低的ufb浓度，将普通水添加到预定的
ufb浓度；
[0518]
·
ufb添加处理，用于将长期储存而降低的ufb浓度改变成预定的ufb浓度；
[0519]
·
使用高浓度ufb的无氯蓄水槽；
[0520]
等等。
[0521]
<低温杀菌器>
[0522]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在低温杀菌器中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0523]
·
以低温和高浓度(含二氧化碳)的ufb水对清酒和烧酒进行杀菌；
[0524]
·
以低温和高浓度(含氮)的ufb水对酒进行杀菌；
[0525]
·
根据细菌浓度的适当的ufb浓度；
[0526]
·
根据酿造工艺的适当的ufb浓度；
[0527]
等等。
[0528]
<养鱼器>
[0529]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在养鱼器上的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0530]
·
根据鱼的种类的ufb浓度；
[0531]
·
通过根据鱼的生长情况设定ufb浓度来控制生长速度；
[0532]
·
根据渔业养殖器的水温，通过ufb产生速度控制来均匀化ufb浓度；
[0533]
等等。
[0534]
<食品保存水>
[0535]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在食品保存水中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0536]
·
根据食品的种类的ufb浓度；
[0537]
·
通过重新补充保存过程中降低的ufb浓度来控制ufb产生速度；
[0538]
·
根据食品保存水的水温，通过ufb产生速度控制使ufb浓度均匀化；
[0539]
等等。
[0540]
<珍珠养殖器>
[0541]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在珍珠养殖器中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0542]
·
根据珍珠的种类的ufb浓度；
[0543]
·
根据珍珠的生长情况，通过设定ufb浓度来控制生长速度；
[0544]
·
根据珍珠养殖器的水温，通过ufb产生速度控制来均匀化ufb浓度；
[0545]
等等。
[0546]
<碳酸水服务器>
[0547]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在碳酸水服务器中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0548]
·
根据碳酸水的类型(硬水或软水)的ufb浓度；
[0549]
·
根据碳酸水的流量控制ufb产生速度；
[0550]
·
根据碳酸水的水温控制ufb产生速度；
[0551]
等等。
[0552]
<晶圆研磨机>
[0553]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在晶圆研磨机中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0554]
·
将高浓度ufb添加到研磨水；
[0555]
·
根据研磨目标控制ufb浓度；
[0556]
·
通过附加地产生在研磨过程中减少的ufb来控制保持ufb浓度恒定；
[0557]
等等。
[0558]
<晶圆上的抗蚀剂剥离器>
[0559]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在抗蚀剂剥离器中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0560]
·
产生高浓度ufb，用于去除注入处理后难以剥离的抗蚀剂；
[0561]
·
根据抗蚀剂的状态(剥离的难易程度)控制ufb浓度；
[0562]
·
通过附加地产生在剥离过程中减少的ufb来恒定控制ufb浓度；
[0563]
等等。
[0564]
<零件清洁机>
[0565]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在零件清洁机中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0566]
·
在加压工艺后的去毛刺(磨削)处理中通过使用高浓度ufb来去除污染的清洁；
[0567]
·
根据处理目标的材料控制ufb浓度；
[0568]
·
根据例如在加压工艺前和工艺后的状态控制ufb浓度；
[0569]
等等。
[0570]
<建筑构件裂缝修复器>
[0571]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在裂缝修复器中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0572]
·
通过在喷射后留下高浓度的二氧化碳ufb与混凝土构件反应来填充孔的处理；
[0573]
·
根据混凝土构件的类型控制ufb浓度；
[0574]
·
根据混凝土构件制造后的年限控制ufb浓度；
[0575]
·
根据混凝土构件的初始密度控制ufb浓度；
[0576]
·
基于修复的进展程度增减ufb浓度的处理；
[0577]
等等。
[0578]
<具有高燃烧效率的汽车>
[0579]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在汽车中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0580]
·
通过向燃料中添加高浓度氧气的ufb来提高燃烧效率；
[0581]
·
根据所选档位控制ufb浓度；
[0582]
·
根据燃料温度控制ufb浓度；
[0583]
·
根据发动机转数控制ufb浓度；
[0584]
等等。
[0585]
<脱色器>
[0586]
在将根据本发明的t
‑
ufb产生设备安装在脱色器中的情况下，可以根据各种使用状况切换和控制ufb浓度和ufb产生速度，并且可以实现以下：
[0587]
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通过水池的脱色(高浓度臭氧ufb)的水的透明度的改善处理；
[0588]
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通过地下水的脱色(高浓度氧气ufb)的铁的氧化处理；
[0589]
等等。
[0590]
本发明可以通过将实现上述实施方式的一个或多个功能的程序通过网络或存储介质提供给系统或装置使得系统的计算机中的一个或多个处理器或装置读取并执行该程序的处理来实现。此外，本发明也可以通过实现一个或多个功能的电路(例如asic)来实现。
[0591]
本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，为了明确本发明的范围，还附加了所附权利要求书。
[0592]
本技术主张2019年2月28日提交的日本专利申请2019
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036144号的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于此。