(57)【要約】【課題】液体内のＵＦＢの生成を制御して、純度の高いＵＦＢ含有液を効率的に生成することが可能なＵＦＢ生成装置を提供する。【解決手段】ＵＦＢ生成装置１Ａは、発熱部１０Ｇに含まれる発熱素子を駆動して発熱素子に接する液体に膜沸騰を生じさせる駆動手段２０００と、駆動手段２０００による発熱素子の駆動条件を制御する制御手段１０００とを備える。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と接触する位置に配される発熱素子を有する発熱部と、
前記発熱部を駆動し、前記液体に膜沸騰を生じさせてウルトラファインバブルを生成させる駆動手段と、
前記駆動手段による前記発熱素子の駆動条件を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするウルトラファインバブル生成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記駆動条件として、前記発熱素子の駆動周波数、前記発熱部に含まれる複数の前記発熱素子の中の駆動すべき発熱素子の数、及び発熱素子を駆動する時間の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記液体に生成すべきウルトラファインバブルの数に基づいて前記駆動条件を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記液体におけるウルトラファインバブルの目標濃度に基づいて前記駆動条件を制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記液体に生成すべきウルトラファインバブルの生成速度に基づいて前記駆動条件を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項６】
前記駆動条件に基づき、所定の濃度を有するウルトラファインバブル含有液を所定量生成するための生成時間を推定する推定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項７】
前記推定手段によって推定された前記生成時間を通知する通知手段をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項８】
前記液体のウルトラファインバブルの濃度を検出する濃度検知手段をさらに備え、
前記推定手段は、前記駆動条件と、前記ウルトラファインバブルの生成中に前記濃度検知手段によって検出されたウルトラファインバブルの濃度と、に基づいて前記生成時間を更新し、
前記通知手段は、前記推定手段によって更新された前記生成時間を通知することを特徴とする請求項７に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記発熱部に設けられている前記発熱素子の駆動を停止させることにより、ウルトラファインバブルの生成を停止させることが可能であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項１０】
前記発熱部は、所定の液体経路を流動する液体と接触する位置に配されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項１１】
前記液体経路は、前記発熱部と接触する位置を通過する循環流路によって形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項１２】
前記液体経路は、前記発熱部に接触した液体を所定の使用位置へと流出させることを特徴とする請求項１０に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項１３】
前記発熱部と接触する液体の流速を検出する流速検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記流速検知手段によって検出された流速と、前記液体におけるウルトラファインバブルの濃度とに基づき、前記駆動条件を制御することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項１４】
前記発熱部は、液体貯留容器の貯留室に貯留される液体と接触する位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項１５】
前記発熱部は、前記貯留室の底面と側面の少なくとも１つに設けられ、前記発熱素子によって発生した熱により、前記貯留室に貯留されている液体を対流させることを特徴とする請求項１４に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項１６】
前記発熱部より重力方向上方で近接する位置に液体を検知する液体検知手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記液体検知手段によって液体が検知された後、前記発熱部に設けられている発熱素子の駆動を行うことを特徴とする請求項１４または１５に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項１７】
前記液体経路は、水道設備の配管部であることを特徴とする請求項１２または１３に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項１８】
前記液体経路は、洗濯機の洗濯槽への給水を行う給水経路であることを特徴とする請求項１２または１３に記載のウルトラファインバブル生成装置。
【請求項１９】
発熱部に含まれる発熱素子を駆動して当該発熱素子に接する液体に膜沸騰を生じさせるウルトラファインバブルの生成方法であって、
前記発熱素子の駆動条件を制御することによって前記ウルトラファインバブルの生成を制御することを特徴とするウルトラファインバブル生成方法。
【請求項２０】
請求項１ないし１８のいずれか１項に記載のウルトラファインバブル生成装置によって生成されたウルトラファインバブルを含有するウルトラファインバブル含有液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直径が１．０μｍ未満のウルトラファインバブルの生成装置、ウルトラファインバブル生成方法、及びウルトラファインバブルバブル含有液に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直径がマイクロメートルサイズのマイクロバブル、及び直径がナノメートルサイズのナノバブル等の微細なバブルの特性を応用する技術が開発されてきている。特に、直径が１．０μｍ未満のウルトラファインバブル（Ｕｌｔｒａ  Ｆｉｎｅ  Ｂｕｂｂｌｅ；以下、「ＵＦＢ」ともいう）については、その有用性が様々な分野において確認されている。
【０００３】
特許文献１には、気体が加圧溶解された加圧液を減圧ノズルから噴出させることによって、微細なバブルを生成する微細気泡生成装置が開示されている。また、特許文献２には、混合ユニットを用いて気体混合液体の分流と合流を繰り返すことによって、微細なバブルを生成する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６１１８５４４号公報
【特許文献２】特許第４４５６１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載のいずれの装置においても、直径がナノメートルサイズのＵＦＢに加えて、直径がミリメートルサイズのミリバブルや直径がミクロンメートルサイズのマイクロバブルが比較的多量に生成される。このうち、ＵＦＢは、浮力の影響を受け難く、ブラウン運動を行いながら液中に浮遊するため、長期間の保存に適している。しかしながら、ＵＦＢがミリバブルやマイクロバブルとともに生成された場合、ミリバブルやマイクロバブルの消滅の影響を受け、時間の経過とともに減少する。このため、高い有用性を有しているＵＦＢを所望の濃度に生成することが求められているが、特許文献１、２に記載のＵＦＢ生成方法ではミリバブルやマイクロバブルが比較的多量に生成されるためＵＦＢの濃度を制御することが困難であった。
【０００６】
よって、本発明は、液体内のＵＦＢの生成を制御して、純度の高いＵＦＢ含有液を効率的に生成することが可能なＵＦＢ生成装置及びＵＦＢ生成方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、液体と接触する位置に配される発熱素子を有する発熱部と、前記液体に膜沸騰を生じさせるように前記発熱素子を駆動する駆動手段と、前記液体に生成すべきウルトラファインバブルの目標濃度を設定するための設定手段と、前記設定手段によって設定された前記目標濃度に基づいて前記駆動手段による前記発熱素子の駆動条件を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするウルトラファインバブル生成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液体内のＵＦＢの生成を制御して、純度の高いＵＦＢ含有液を効率的に生成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＵＦＢ生成装置の一例を示す図である。
【図２】前処理ユニットの概略構成図である。
【図３】溶解ユニットの概略構成図及び液体の溶解状態を説明するための図である。
【図４】Ｔ−ＵＦＢ生成ユニットの概略構成図である。
【図５】発熱素子の詳細を説明するための図である。
【図６】発熱素子における膜沸騰の様子を説明するための図である。
【図７】膜沸騰泡の膨張に伴ってＵＦＢが生成される様子を示す図である。
【図８】膜沸騰泡の収縮に伴ってＵＦＢが生成される様子を示す図である。
【図９】液体の再加熱によってＵＦＢが生成される様子を示す図である。
【図１０】膜沸騰で生成される泡の消泡時の衝撃波によってＵＦＢが生成される様子を示す図である。
【図１１】後処理ユニットの構成例を示す図である。
【図１２】本実施形態におけるＵＦＢ生成装置の概略構成を示す図である。
【図１３】第１の実施形態において実行されるＵＦＢの生成動作を説明する。
【図１４】ＵＦＢの推定生成時間とＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度との関係を示す図である。
【図１５】ＵＦＢの推定生成時間とＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度との関係を示す図である。
【図１６】第１の実施形態により実行されるＵＦＢ含有液の生成処理を示すフローチャートである。
【図１７】ＵＦＢの推定生成時間とＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度との関係を示す図である。
【図１８】第２の実施形態により実行されるＵＦＢ含有液の生成処理を示すフローチャートである。
【図１９】ＵＦＢ生成時間と生成ＵＦＢ濃度との関係を示す図である。
【図２０】第４の実施形態により実行されるＵＦＢ含有液の生成処理を示すフローチャートである。
【図２１】浄水器として使用されるＴ−ＵＦＢ生成装置を模式的に示す図である。
【図２２】図２１に示す例の動作を示すフローチャートである。
【図２３】洗濯機に用いるＴ−ＵＦＢ生成装置を示す図である。
【図２４】図２３に示す例の動作を示すフローチャートである。
【図２５】第６の実施形態におけるＴ−ＵＦＢ生成装置を示す縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[ＵＦＢ生成装置の基本構成]
図１は、本発明に適用可能なウルトラファインバブル生成装置（ＵＦＢ生成装置）の基本構成の一例を示す図である。本実施形態のＵＦＢ生成装置１は、前処理ユニット１００、溶解ユニット２００、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００、後処理ユニット４００、及び回収ユニット５００を含む。前処理ユニット１００に供給された水道水などの液体Ｗは、上記の順番で各ユニット固有の処理が施され、Ｔ−ＵＦＢ含有液として回収ユニット５００で回収される。以下、各ユニットの機能及び構成について説明する。詳細は後述するが、本明細書では急激な発熱に伴う膜沸騰を利用して生成したＵＦＢをＴ−ＵＦＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ−Ｕｌｔｒａ  Ｆｉｎｅ  Ｂｕｂｂｌｅ）と称す。
【００１１】
図２は、前処理ユニット１００の概略構成図である。本実施形態の前処理ユニット１００は、供給された液体Ｗに対し脱気処理を行う。前処理ユニット１００は、主に、脱器容器１０１、シャワーヘッド１０２、減圧ポンプ１０３、液体導入路１０４、液体循環路１０５、液体導出路１０６を有する。例えば水道水のような液体Ｗは、バルブ１０９を介して、液体導入路１０４から脱気容器１０１に供給される。この際、脱気容器１０１に設けられたシャワーヘッド１０２が、液体Ｗを霧状にして脱気容器１０１内に噴霧する。シャワーヘッド１０２は、液体Ｗの気化を促すためのものであるが、気化促進効果を生み出す機構としては、遠心分離器なども代替可能である。
【００１２】
ある程度の液体Ｗが脱器容器１０１に貯留された後、全てのバルブを閉じた状態で減圧ポンプ１０３を作動させると、既に気化している気体成分が排出されるとともに、液体Ｗに溶解している気体成分の気化と排出も促される。この際、脱気容器１０１の内圧は、圧力計１０８を確認しながら数百〜数千Ｐａ（１．０Ｔｏｒｒ〜１０．０Ｔｏｒｒ）程度に減圧されればよい。脱気ユニット１００によって脱気される気体としては、例えば窒素、酸素、アルゴン、二酸化炭素などが含まれる。
【００１３】
以上説明した脱気処理は、液体循環路１０５を利用することにより、同じ液体Ｗに対して繰り返し行うことができる。具体的には、液体導入路１０４のバルブ１０９と液体導出路１０６のバルブ１１０を閉塞し、液体循環路１０５のバルブ１０７を開放した状態で、シャワーヘッド１０２を作動させる。これにより、脱気容器１０１に貯留され、脱気処理が一度行われた液体Ｗは、再びシャワーヘッド１０２を介して脱気容器１０１に噴霧される。更に、減圧ポンプ１０３を作動させることにより、シャワーヘッド１０２による気化処理と減圧ポンプ１０３による脱気処理が、同じ液体Ｗに対し重ねて行われることになる。そして、液体循環路１０５を利用した上記繰り返し処理を行う度に、液体Ｗに含まれる気体成分を段階的に減少させていくことができる。所望の純度に脱気された液体Ｗが得られると、バルブ１１０を開放することにより、液体Ｗは液体導出路１０６を経て溶解ユニット２００に送液される。
【００１４】
なお、図２では、気体部を低圧にして溶解物を気化させる脱気ユニット１００を示したが、溶解した液体を脱気させる方法はこれに限らない。例えば、液体Ｗを煮沸して溶解物を気化させる加熱煮沸法を採用してもよいし、中空糸を用いて液体と気体の界面を増大させる膜脱気方法を採用してもよい。中空糸を用いた脱気モジュールとしては、ＳＥＰＡＲＥＬシリーズ（大日本インキ社製）が市販されている。これは、中空糸膜の原料にポリ４−メチルペンテン−１（ＰＭＰ）を用いて、主にピエゾヘッド向けに供給するインクなどから気泡を脱気する目的で使用されている。更に、真空脱気法、加熱煮沸法、及び膜脱気方法の２つ以上を併用してもよい。
【００１５】
図３（ａ）及び（ｂ）は、溶解ユニット２００の概略構成図及び液体の溶解状態を説明するための図である。溶解ユニット２００は、前処理ユニット１００より供給された液体Ｗに対し所望の気体を溶解させるユニットである。本実施形態の溶解ユニット２００は、主に、溶解容器２０１、回転板２０２が取り付けられた回転シャフト２０３、液体導入路２０４、気体導入路２０５、液体導出路２０６、及び加圧ポンプ２０７を有する。
【００１６】
前処理ユニット１００より供給された液体Ｗは、液体導入路２０４より、溶解容器２０１に供給され貯留される。一方、気体Ｇは気体導入路２０５より溶解容器２０１に供給される。
【００１７】
所定量の液体Ｗと気体Ｇが溶解容器２０１に貯留されると、加圧ポンプ２０７を作動し溶解容器２０１の内圧を０．５Ｍｐａ程度まで上昇させる。加圧ポンプ２０７と溶解容器２０１の間には安全弁２０８が配されている。また、回転シャフト２０３を介して液中の回転板２０２を回転させることにより、溶解容器２０１に供給された気体Ｇを気泡化し、液体Ｗとの接触面積を大きくし、液体Ｗ中への溶解を促進する。そしてこのような作業を、気体Ｇの溶解度がほぼ最大飽和溶解度に達するまで継続する。この際、可能な限り多くの気体を溶解させるために、液体の温度を低下させる手段を配してもよい。また、難溶解性の気体の場合は、溶解容器２０１の内圧を０．５ＭＰａ以上に上げる事も可能である。その場合は、安全面から容器の材料などを最適にする必要がある。
【００１８】
気体Ｇの成分が所望の濃度で溶解された液体Ｗが得られると、液体Ｗは液体導出路２０６を経由して排出され、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００に供給される。この際、背圧弁２０９は、供給時の圧力が必要以上に高くならないように液体Ｗの流圧を調整する。
【００１９】
図３（ｂ）は、溶解容器２０１で混入された気体Ｇが溶解していく様子を模式的に示す図である。液体Ｗ中に混入された気体Ｇの成分を含む気泡２は、液体Ｗに接触している部分から溶解する。このため、気泡２は徐々に収縮し、気泡２の周囲には気体溶解液体３が存在する状態となる。気泡２には浮力が作用するため、気泡２は気体溶解液体３の中心から外れた位置に移動したり、気体溶解液体３から分離して残存気泡４となったりする。すなわち、液体導出路２０６を介してＴ−ＵＦＢ生成ユニット３００に供給される液体Ｗには、気体溶解液体３が気泡２を囲った状態のものや、気体溶解液体３と気泡２が互いに分離した状態のものが混在している。
【００２０】
なお、図において気体溶解液体３とは、「液体Ｗ中において、混入された気体Ｇの溶解濃度が比較的高い領域」を意味している。実際に液体Ｗに溶解している気体成分においては、気泡２の周囲や、気泡２と分離した状態であっても領域の中心で濃度が最も高く、その位置から離れるほど気体成分の濃度は連続的に低くなる。すなわち、図３（ｂ）では説明のために気体溶解液体３の領域を破線で囲っているが、実際にはこのような明確な境界が存在するわけではない。また、本発明においては、完全に溶解しない気体が、気泡の状態で液体中に存在しても許容される。
【００２１】
図４は、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００の概略構成図である。Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００は、主に、チャンバー３０１、液体導入路３０２、液体導出路３０３を備え、液体導入路３０２からチャンバー３０１内を経て液体導出路３０３に向かう流れが、不図示の流動ポンプによって形成されている。流動ポンプとしては、ダイヤフラムポンプ、ギアポンプ、スクリューポンプなど各種ポンプを採用することができる。液体導入路３０２から導入される液体Ｗには、溶解ユニット２００によって混入された気体Ｇの気体溶解液体３が混在している。
【００２２】
チャンバー３０１の底面には発熱素子１０が設けられた素子基板１２が配されている。発熱素子１０に所定の電圧パルスが印加されることにより、発熱素子１０に接触する領域に膜沸騰により生じる泡１３（以下、膜沸騰泡１３ともいう）が発生する。そして、膜沸騰泡１３の膨張や収縮に伴って気体Ｇを含有するウルトラファインバブル（ＵＦＢ１１）が生成される。その結果、液体導出路３０３からは多数のＵＦＢ１１が含まれたＵＦＢ含有液Ｗが導出される。
【００２３】
図５（ａ）及び（ｂ）は、発熱素子１０の詳細構造を示す図である。図５（ａ）は発熱素子１０の近傍、同図（ｂ）は発熱素子１０を含むより広い領域の素子基板１２の断面図をそれぞれ示している。
【００２４】
図５（ａ）に示すように、本実施形態の素子基板１２は、シリコン基板３０４の表面に、蓄熱層としての熱酸化膜３０５と、蓄熱層を兼ねる層間膜３０６と、が積層されている。層間膜３０６としては、ＳｉＯ２膜、または、ＳｉＮ膜を用いることができる。層間膜３０６の表面には抵抗層３０７が形成され、その抵抗層３０７の表面に、配線３０８が部分的に形成されている。配線３０８としては、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、またはＡｌ−ＣｕなどのＡｌ合金配線を用いることができる。これらの配線３０８、抵抗層３０７、及び、層間膜３０６の表面には、ＳｉＯ2膜、またはＳｉ3Ｎ4膜から成る保護層３０９が形成されている。
【００２５】
保護層３０９の表面において、結果的に発熱素子１０となる熱作用部３１１に対応する部分、及び、その周囲には、抵抗層３０７の発熱に伴う化学的、及び物理的な衝撃から保護層３０９を保護するための耐キャビテーション膜３１０が形成されている。抵抗層３０７の表面において、配線３０８が形成されていない領域は、抵抗層３０７が発熱する熱作用部３１１である。配線３０８が形成されていない抵抗層３０７の発熱部分は、発熱素子（ヒータ）１０として機能する。このように素子基板１２における層は、半導体の製造技術によってシリコン基板３０４の表面に順次に形成され、これにより、シリコン基板３０４に熱作用部３１１が備えられる。
【００２６】
なお、図に示す構成は一例であり、その他の各種構成が適用可能である。例えば、抵抗層３０７と配線３０８との積層順が逆の構成、及び抵抗層３０７の下面に電極を接続させる構成（所謂プラグ電極構成）が適用可能である。つまり、後述するように、熱作用部３１１により液体を加熱して、液体中に膜沸騰を生じさせることができる構成であればよい。
【００２７】
図５（ｂ）は、素子基板１２において、配線３０８に接続される回路を含む領域の断面図の一例である。Ｐ型導電体であるシリコン基板３０４の表層には、Ｎ型ウェル領域３２２、及び、Ｐ型ウェル領域３２３が部分的に備えられている。一般的なＭＯＳプロセスによるイオンインプランテーションなどの不純物の導入、及び拡散によって、Ｎ型ウェル領域３２２にＰ−ＭＯＳ３２０が形成され、Ｐ型ウェル領域３２３にＮ−ＭＯＳ３２１が形成される。
【００２８】
Ｐ−ＭＯＳ３２０は、Ｎ型ウェル領域３２２の表層に部分的にＮ型あるいはＰ型の不純物を導入してなるソース領域３２５及びドレイン領域３２６と、ゲート配線３３５などから構成されている。ゲート配線３３５は、ソース領域３２５及びドレイン領域３２６を除くＮ型ウェル領域３２２の部分の表面に、厚さ数百Åのゲート絶縁膜３２８を介して堆積されている。
【００２９】
Ｎ−ＭＯＳ３２１は、Ｐ型ウェル領域３２３の表層に部分的にＮ型あるいはＰ型の不純物を導入してなるソース領域３２５及びドレイン領域３２６と、ゲート配線３３５などから構成されている。ゲート配線３３５は、ソース領域３２５及びドレイン領域３２６を除くＰ型ウェル領域３２３の部分の表面に、厚さ数百Åのゲート絶縁膜３２８を介して堆積されている。ゲート配線３３５は、ＣＶＤ法により堆積された厚さ３０００Å〜５０００Åのポリシリコンからなる。これらのＰ−ＭＯＳ３２０及びＮ−ＭＯＳ３２１によって、Ｃ−ＭＯＳロジックが構成される。
【００３０】
Ｐ型ウェル領域３２３において、Ｎ−ＭＯＳ３２１と異なる部分には、電気熱変換素子（発熱抵抗素子）の駆動用のＮ−ＭＯＳトランジスタ３３０が形成されている。Ｎ−ＭＯＳトランジスタ３３０は、不純物の導入及び拡散などの工程によりＰ型ウェル領域３２３の表層に部分的に形成されたソース領域３３２及びドレイン領域３３１と、ゲート配線３３３などから構成されている。ゲート配線３３３は、Ｐ型ウェル領域３２３におけるソース領域３３２及びドレイン領域３３１を除く部分の表面に、ゲート絶縁膜３２８を介して堆積されている。
【００３１】
本例においては、電気熱変換素子の駆動用トランジスタとして、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ３３０を用いた。しかし、その駆動用トランジスタは、複数の電気熱変換素子を個別に駆動する能力を持ち、かつ、上述したような微細な構造を得ることができるトランジスタであればよく、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ３３０には限定されない。また本例においては、電気熱変換素子と、その駆動用トランジスタと、が同一基板上に形成されているが、これらは、別々の基板に形成してもよい。
【００３２】
Ｐ−ＭＯＳ３２０とＮ−ＭＯＳ３２１との間、及びＮ−ＭＯＳ３２１とＮ−ＭＯＳトランジスタ３３０との間等の各素子間には、５０００Å〜１００００Åの厚さのフィールド酸化により酸化膜分離領域３２４が形成されている。この酸化膜分離領域３２４によって各素子が分離されている。酸化膜分離領域３２４において、熱作用部３１１に対応する部分は、シリコン基板３０４上の一層目の蓄熱層３３４として機能する。
【００３３】
Ｐ−ＭＯＳ３２０、Ｎ−ＭＯＳ３２１、及びＮ−ＭＯＳトランジスタ３３０の各素子の表面には、ＣＶＤ法により、厚さ約７０００ÅのＰＳＧ膜、またはＢＰＳＧ膜などから成る層間絶縁膜３３６が形成されている。層間絶縁膜３３６を熱処理により平坦にした後に、層間絶縁膜３３６及びゲート絶縁膜３２８を貫通するコンタクトホールを介して、第１の配線層となるＡｌ電極３３７が形成される。層間絶縁膜３３６及びＡｌ電極３３７の表面には、プラズマＣＶＤ法により、厚さ１００００Å〜１５０００ÅのＳｉＯ２膜から成る層間絶縁膜３３８が形成される。層間絶縁膜３３８の表面において、熱作用部３１１及びＮ−ＭＯＳトランジスタ３３０に対応する部分には、コスパッタ法により、厚さ約５００ÅのＴａＳｉＮ膜から成る抵抗層３０７が形成される。抵抗層３０７は、層間絶縁膜３３８に形成されたスルーホールを介して、ドレイン領域３３１の近傍のＡｌ電極３３７と電気的に接続される。抵抗層３０７の表面には、各電気熱変換素子への配線となる第２の配線層としてのＡｌの配線３０８が形成される。配線３０８、抵抗層３０７、及び層間絶縁膜３３８の表面の保護層３０９は、プラズマＣＶＤ法により形成された厚さ３０００ÅのＳｉＮ膜から成る。保護層３０９の表面に堆積された耐キャビテーション膜３１０は、Ｔａ、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｇｅ，Ｒｕ，Ｚｒ，Ｉｒ等から選択される少なくとも１つ以上の金属であり、厚さ約２０００Åの薄膜から成る。抵抗層３０７としては、上述したＴａＳｉＮ以外のＴａＮ０．８、ＣｒＳｉＮ、ＴａＡｌ、ＷＳｉＮ等、液体中に膜沸騰を生じさせることができるものであれば各種材料が適用可能である。
【００３４】
図６（ａ）及び（ｂ）は、発熱素子１０に所定の電圧パルスを印加した場合の膜沸騰の様子を示す図である。ここでは、大気圧のもとでの膜沸騰を生じさせた場合を示している。図６（ａ）において、横軸は時間を示す。また、下段のグラフの縦軸は発熱素子１０に印加される電圧を示し、上段のグラフの縦軸は膜沸騰により発生した膜沸騰泡１３の体積と内圧を示す。一方、図６（ｂ）は、膜沸騰泡１３の様子を、図６（ａ）に示すタイミング１〜３に対応づけて示している。以下、時間に沿って各状態を説明する。尚、後述するように膜沸騰によって発生したＵＦＢ１１は主として膜沸騰泡１３の表面近傍に発生する。図６（ｂ）に示す状態は、図１で示したように、生成ユニット３００で発生したＵＦＢ１１から循環経路を介して溶解ユニット２００に再度供給され、その液体が生成ユニット３００の液路に再度供給された状態を示す。
【００３５】
発熱素子１０に電圧が印加される前、チャンバー３０１内はほぼ大気圧が保たれている。発熱素子１０に電圧が印加されると、発熱素子１０に接する液体に膜沸騰が生じ、発生した気泡（以下、膜沸騰泡１３と称す）は内側から作用する高い圧力によって膨張する（タイミング１）。このときの発泡圧力は約８〜１０ＭＰａとみなされ、これは水の飽和蒸気圧に近い値である。
【００３６】
電圧の印加時間（パルス幅）は０．５ｕｓｅｃ〜１０．０ｕｓｅｃ程度であるが、電圧が印加されなくなった後も、膜沸騰泡１３はタイミング１で得られた圧力の慣性によって膨張する。但し、膜沸騰泡１３の内部では膨張に伴って発生した負圧力が徐々に大きくなり、膜沸騰泡１３を収縮する方向に作用する。やがて慣性力と負圧力が釣り合ったタイミング２で膜沸騰泡１３の体積は最大となり、その後は負圧力によって急速に収縮する。
【００３７】
膜沸騰泡１３が消滅する際、膜沸騰泡１３は発熱素子１０の全面ではなく、１箇所以上の極めて小さな領域で消滅する。このため、発熱素子１０においては、膜沸騰泡１３が消滅する極めて小さな領域に、タイミング１で示す発泡時よりも更に大きな力が発生する（タイミング３）。
【００３８】
以上説明したような膜沸騰泡１３の発生、膨張、収縮及び消滅は、発熱素子１０に電圧パルスが印加されるたびに繰り返され、そのたびに新たなＵＦＢ１１が生成される。
【００３９】
次に図７〜図１０を用いて、膜沸騰泡１３の発生、膨張、収縮及び消滅の各過程において、ＵＦＢ１１が生成される様子を更に詳しく説明する。
【００４０】
図７（ａ）〜（ｄ）は、膜沸騰泡１３の発生及び膨張に伴ってＵＦＢ１１が生成される様子を模式的に示す図である。図７（ａ）は、発熱素子１０に電圧パルスが印加される前の状態を示している。チャンバー３０１の内部には、気体溶解液体３が混在した液体Ｗが流れている。
【００４１】
図７（ｂ）は、発熱素子１０に電圧が印加され、液体Ｗに接している発熱素子１０のほぼ全域で膜沸騰泡１３が一様に発生した様子を示している。電圧が印加されたとき、発熱素子１０の表面温度は１０℃／μｓｅｃ以上の速度で急激に上昇し、ほぼ３００℃に達した時点で膜沸騰が起こり、膜沸騰泡１３が生成される。
【００４２】
発熱素子１０の表面温度は、その後もパルスの印加中に６００〜８００℃程度まで上昇し、膜沸騰泡１３の周辺の液体も急激に加熱される。図では、膜沸騰泡１３の周辺に位置し、急激に加熱される液体の領域を未発泡高温領域１４として示している。未発泡高温領域１４に含まれる気体溶解液体３は熱的溶解限界を超えて析出しＵＦＢとなる。析出した気泡の直径は１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、高い気液界面エネルギを有している。そのため、短時間で消滅することもなく液体Ｗ内で独立を保ながら浮遊する。本実施形態では、このように膜沸騰泡１３の発生から膨張時に熱的作用によって生成される気泡を第１のＵＦＢ１１Ａと称す。
【００４３】
図７（ｃ）は、膜沸騰泡１３が膨張する過程を示している。発熱素子１０への電圧パルスの印加が終了しても、膜沸騰泡１３は発生したときに得た力の慣性によって膨張を続け、未発泡高温領域１４も慣性によって移動及び拡散する。すなわち、膜沸騰泡１３が膨張する過程において、未発泡高温領域１４に含まれた気体溶解液体３が新たに気泡となって析出し、第１のＵＦＢ１１Ａとなる。
【００４４】
図７（ｄ）は、膜沸騰泡１３が最大体積となった状態を示している。膜沸騰泡１３は慣性によって膨張するが、膨張に伴って膜沸騰泡１３の内部の負圧は徐々に高まり、膜沸騰泡１３を収縮しようとする負圧力として作用する。そして、この負圧力が慣性力と釣り合った時点で、膜沸騰泡１３の体積は最大となり、以後収縮に転じる。
【００４５】
膜沸騰泡１３の収縮段階においては、図８（ａ）〜（ｃ）に示す過程により発生するＵＦＢ（第２のＵＦＢ１１Ｂ）と、図９（ａ）〜（ｃ）に示す過程により発生するＵＦＢ（第３のＵＦＢ）とがある。これら２つの過程は併存しておきていると考えられる。
【００４６】
図８（ａ）〜（ｃ）は、膜沸騰泡１３の収縮に伴ってＵＦＢ１１が生成される様子を示す図である。図８（ａ）は、膜沸騰泡１３が収縮を開始した状態を示している。膜沸騰泡１３が収縮を開始しても、周囲の液体Ｗには膨張する方向の慣性力が残っている。よって、膜沸騰泡１３の極周囲には、発熱素子１０から離れる方向に作用する慣性力と、膜沸騰泡１３の収縮に伴って発熱素子１０に向かう力とが作用し、減圧された領域となる。図では、そのような領域を未発泡負圧領域１５として示している。
【００４７】
未発泡負圧領域１５に含まれる気体溶解液体３は、圧的溶解限界を超え、気泡として析出する。析出した気泡の直径は１００ｎｍ程度であり、その後短時間で消滅することもなく液体Ｗ内で独立を保ながら浮遊する。本実施形態では、このように膜沸騰泡１３が収縮する際の圧力的作用によって析出する気泡を、第２のＵＦＢ１１Ｂと称す。
【００４８】
図８（ｂ）は、膜沸騰泡１３が収縮する過程を示している。膜沸騰泡１３が収縮する速度は負圧力によって加速し、未発泡負圧領域１５も膜沸騰泡１３の収縮に伴って移動する。すなわち、膜沸騰泡１３が収縮する過程において、未発泡負圧領域１５が通過する箇所の気体溶解液体３が次々に析出し、第２のＵＦＢ１１Ｂとなる。
【００４９】
図８（ｃ）は、膜沸騰泡１３が消滅する直前の様子を示している。膜沸騰泡１３の加速度的な収縮により、周囲の液体Ｗの移動速度も増大するが、チャンバー３０１内の流路抵抗によって圧力損失が生じる。その結果、未発泡負圧領域１５が占める領域は更に大きくなり、多数の第２のＵＦＢ１１Ｂが生成される。
【００５０】
図９（ａ）〜（ｃ）は、膜沸騰泡１３の収縮時において、液体Ｗの再加熱によってＵＦＢが生成される様子を示す図である。図９（ａ）は、発熱素子１０の表面が収縮する膜沸騰泡１３に被覆されている状態を示している。
【００５１】
図９（ｂ）は、膜沸騰泡１３の収縮が進み、発熱素子１０の表面の一部が液体Ｗに接触した状態を示している。このとき発熱素子１０の表面には、液体Ｗが接しても膜沸騰には到らないほどの熱が残っている。図では、発熱素子１０の表面に接することにより加熱される液体の領域を未発泡再加熱領域１６として示している。膜沸騰には到らないものの、未発泡再加熱領域１６に含まれる気体溶解液体３は、熱的溶解限界を超えて析出する。本実施形態では、このように膜沸騰泡１３が収縮する際の液体Ｗの再加熱によって生成される気泡を第３のＵＦＢ１１Ｃと称す。
【００５２】
図９（ｃ）は、膜沸騰泡１３の収縮が更に進んだ状態を示している。膜沸騰泡１３が小さくなるほど、液体Ｗに接する発熱素子１０の領域が大きくなるため、第３のＵＦＢ１１Ｃは、膜沸騰泡１３が消滅するまで生成される。
【００５３】
図１０（ａ）および（ｂ）は、膜沸騰で生成された膜沸騰泡１３の消泡時の衝撃（所謂、キャビテーションの一種）によって、ＵＦＢが生成される様子を示す図である。図１０（ａ）は、膜沸騰泡１３が消滅する直前の様子を示している。膜沸騰泡１３は内部の負圧力によって急激に収縮し、その周囲を未発泡負圧領域１５が覆う状態となっている。
【００５４】
図１０（ｂ）は、膜沸騰泡１３が点Ｐで消滅した直後の様子を示している。膜沸騰泡１３が消泡するとき、その衝撃により音響波が点Ｐを起点として同心円状に広がる。音響波とは、気体、液体、固体を問わず伝播する弾性波の総称であり、本実施形態においては、液体Ｗの粗密、すなわち液体Ｗの高圧面１７Ａと低圧面１７Ｂ、とが交互に伝播される。
【００５５】
この場合、未発泡負圧領域１５に含まれる気体溶解液体３は、膜沸騰泡１３の消泡時の衝撃波によって共振され、低圧面１７Ｂが通過するタイミングで圧的溶解限界を超えて相転移する。すなわち、膜沸騰泡１３の消滅と同時に、未発泡負圧領域１５内には多数の気泡が析出する。本実施形態ではこのような膜沸騰泡１３が消泡する時の衝撃波によって生成される気泡を第４のＵＦＢ１１Ｄと称す。
【００５６】
膜沸騰泡１３の消泡時の衝撃波よって生成される第４のＵＦＢ１１Ｂは、極めて狭い薄膜的領域に極めて短時間（１μＳ以下）で突発的に出現する。直径は第１〜第３のＵＦＢよりも十分小さく、第１〜第３のＵＦＢよりも気液界面エネルギが高い。このため、第４のＵＦＢ１１Ｄは、第１〜第３のＵＦＢ１１Ａ〜１１Ｃとは異なる性質を有し異なる効果を生み出すものと考えられる。
【００５７】
また、第４のＵＦＢ１１Ｄは、衝撃波が伝播する同心球状の領域のいたる所で一様に発生するため、生成された時点からチャンバー３０１内に一様に存在することになる。第４のＵＦＢ１１Ｄが生成されるタイミングでは、第１〜第３のＵＦＢが既に多数存在しているが、これら第１〜第３のＵＦＢの存在が第４のＵＦＢ１１Ｄの生成に大きく影響することはない。また、第４のＵＦＢ１１Ｄの発生によって第１〜第３のＵＦＢが消滅することもないと考えられる。
【００５８】
以上説明したように発熱素子１０の発熱により膜沸騰泡１３が発生し消泡するまでの複数の段階においてＵＦＢ１１が発生すると想定される。第１のＵＦＢ１１Ａ、第２のＵＦＢ１１Ｂ及び第３のＵＦＢ１１Ｃは、膜沸騰により発生する膜沸騰泡の表面の近傍に発生する。ここで近傍とは膜沸騰泡の表面から約２０μｍ以内の領域である。第４のＵＦＢ１１Ｄは、気泡が消泡（消滅）する際に発生する衝撃波が伝搬する領域に発生する。上述した例では膜沸騰泡１３が消泡するまでの例を示したがＵＦＢを発生させるためにはこれに限られない。例えば、発生した膜沸騰泡１３が消泡する前に大気と連通することで、膜沸騰泡１３が消耗まで至らない場合においてもＵＦＢの生成が可能である。
【００５９】
次にＵＦＢの残存特性について説明する。液体の温度が高いほど気体成分の溶解特性は低くなり、温度が低いほど気体成分の溶解特性は高くなる。すなわち、液体の温度が高いほど、溶解している気体成分の相転移が促され、ＵＦＢが生成されやすくなる。液体の温度と気体の溶解度は反比例の関係にあり、液体の温度上昇により、飽和溶解度を超えた気体が気泡になって液体中に析出される。
【００６０】
このため、液体の温度が常温から急激に上昇すると溶解特性が一気に下がり、ＵＦＢが生成され始める。そして、温度が上がるほど熱的溶解特性は下がり、多くのＵＦＢが生成される状況となる。
【００６１】
反対に液体の温度が常温から下降すると、気体の溶解特性は上昇し、生成されたＵＦＢは液化しやすくなる。しかしながら、このような温度は、常温よりも十分に低い。更に、液体の温度が下がっても、一度発生したＵＦＢは高い内圧と高い気液界面エネルギを有するため、この気液界面を破壊するほどの高い圧力が作用する可能性は極めて低い。すなわち、一度生成されたＵＦＢは、液体を常温常圧で保存する限り、簡単に消滅することはない。
【００６２】
本実施形態において、図７（ａ）〜（ｃ）で説明した第１のＵＦＢ１１Ａ、及び図９（ａ）〜（ｃ）で説明した第３のＵＦＢ１１Ｃは、このような気体の熱的溶解特性を利用して生成されたＵＦＢと言える。
【００６３】
一方、液体の圧力と溶解特性の関係においては、液体の圧力が高いほど気体の溶解特性は高くなり、圧力が低いほど溶解特性は低くなる。すなわち液体の圧力が低いほど、液体に溶解している気体溶解液体の気体への相転移が促され、ＵＦＢが生成されやすくなる。液体の圧力が常圧から下がると、溶解特性が一気に下がり、ＵＦＢが生成され始める。そして、圧力が下がるほど圧的溶解特性は下がり、多くのＵＦＢが生成される状況となる。
【００６４】
反対に液体の圧力が常圧から上昇すると、気体の溶解特性は上昇し、生成されたＵＦＢは液化しやすくなる。しかしながら、このような圧力は、大気圧よりも十分に高く、更に、液体の圧力が上がっても、一度発生したＵＦＢは高い内圧と高い気液界面エネルギを有するため、この気液界面を破壊するほどの高い圧力が作用する可能性は極めて低い。すなわち、一度生成されたＵＦＢは、液体を常温常圧で保存する限り、簡単に消滅することはない。
【００６５】
本実施形態において、図８（ａ）〜（ｃ）で説明した第２のＵＦＢ１１Ｂ、及び図１０（ａ）〜（ｃ）で説明した第４のＵＦＢ１１Ｄは、このような気体の圧力的溶解特性を利用して生成されたＵＦＢと言える。
【００６６】
以上では、生成される要因の異なる第１〜第４のＵＦＢを個別に説明してきたが、上述した生成要因は、膜沸騰という事象に伴って同時多発的に起こるものである。このため、第１〜第４のＵＦＢのうち少なくとも２種類以上のＵＦＢが同時に生成されることもあり、これら生成要因が互いに協働してＵＦＢを生成することもある。但し、いずれの生成要因も、膜沸騰現象で生成される膜沸騰泡の体積変化に伴って招致されることは共通している。本明細書では、このように急激な発熱に伴う膜沸騰を利用してＵＦＢを生成する方法を、Ｔ−ＵＦＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ−Ｕｌｔｒａ  Ｆｉｎｅ  Ｂｕｂｂｌｅ）生成方法と称す。また、Ｔ−ＵＦＢ生成方法によって生成したＵＦＢをＴ−ＵＦＢ、Ｔ−ＵＦＢ生成方法によって生成されたＴ−ＵＦＢを含有する液体をＴ−ＵＦＢ含有液と称す。
【００６７】
Ｔ−ＵＦＢ生成方法によって生成される気泡はその殆どが１．０ｕｍ以下であり、ミリバブルやマイクロバブルは生成され難い。すなわち、Ｔ−ＵＦＢ生成方法によれば、ＵＦＢが支配的に、かつ、効率的に生成されることになる。また、Ｔ−ＵＦＢ生成方法によって生成されたＴ−ＵＦＢは、従来法によって生成されたＵＦＢよりも高い気液界面エネルギを有し、常温常圧で保存する限り簡単に消滅することはない。更に、新たな膜沸騰によって新たなＴ−ＵＦＢが生成されても、先行して生成されていたＴ−ＵＦＢがその衝撃によって消滅することも抑制される。つまり、Ｔ−ＵＦＢ含有液に含まれるＴ−ＵＦＢの数や濃度は、Ｔ−ＵＦＢ含有液における膜沸騰の発生回数に対しヒステリシス特性を有すると言える。言い替えると、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００に配する発熱素子の数や発熱素子に対する電圧パルスの印加回数を制御することにより、Ｔ−ＵＦＢ含有液に含まれるＴ−ＵＦＢの濃度を調整することができる。
【００６８】
再び図１を参照する。Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００において、所望のＵＦＢ濃度を有するＴ−ＵＦＢ含有液Ｗが生成されると、当該ＵＦＢ含有液Ｗは、後処理ユニット４００に供給される。
【００６９】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の後処理ユニット４００の構成例を示す図である。本実施形態の後処理ユニット４００は、ＵＦＢ含有液Ｗに含まれる不純物を、無機物イオン、有機物、不溶固形物、の順に段階に除去する。
【００７０】
図１１（ａ）は、無機物イオンを除去するための第１の後処理機構４１０を示す。第１の後処理機構４１０は、交換容器４１１、陽イオン交換樹脂４１２、液体導入路４１３、集水管４１４及び液体導出路４１５を備えている。交換容器４１１には、陽イオン交換樹脂４１２が収容されている。Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００で生成されたＵＦＢ含有液Ｗは、液体導入路４１３を経由して交換容器４１１に注入され、陽イオン交換樹脂４１２に吸収され、ここで不純物としての陽イオンが除去される。このような不純物には、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００の素子基板１２より剥離した金属材料などが含まれ、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｔａ、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｉｒが挙げられる。
【００７１】
陽イオン交換樹脂４１２は、三次元的な網目構造を持った高分子母体に官能基（イオン交換基）を導入した合成樹脂であり、合成樹脂は０．４〜０．７ｍｍ程度の球状粒子を呈している。高分子母体としては、スチレン−ジビニルベンゼンの共重合体が一般的であり、官能基としては例えばメタクリル酸系とアクリル酸系のものを用いることができる。但し、上記材料は一例である。所望の無機イオンを効果的に除去することができれば、上記材料は様々に変更可能である。陽イオン交換樹脂４１２に吸収され、無機イオンが除去されたＵＦＢ含有液Ｗは、集水管４１４によって集水され、液体導出路４１５を介して次の工程に送液される。
【００７２】
図１１（ｂ）は、有機物を除去するための第２の後処理機構４２０を示す。第２の後処理機構４２０は、収容容器４２１、ろ過フィルタ４２２、真空ポンプ４２３、バルブ４２４、液体導入路４２５、液体導出路４２６、及びエア吸引路４２７を備えている。収容容器４２１の内部は、ろ過フィルタ４２２によって上下２つの領域に分割されている。液体導入路４２５は、上下２つの領域のうち上方の領域に接続し、エア吸引路４２７及び液体導出路４２６は下方の領域に接続する。バルブ４２４を閉じた状態で真空ポンプ４２３を駆動すると、収容容器４２１内の空気がエア吸引路４２７を介して排出され、収容容器４２１の内部が負圧になり、液体導入路４２５よりＵＦＢ含有液Ｗが導入される。そして、ろ過フィルタ４２２によって不純物が除去された状態のＵＦＢ含有液Ｗが収容容器４２１に貯留される。
【００７３】
ろ過フィルタ４２２によって除去される不純物には、チューブや各ユニットで混合され得る有機材料が含まれ、例えばシリコンを含む有機化合物、シロキサン、エポキシなどが挙げられる。ろ過フィルタ４２２に使用可能なフィルタ膜としては、細菌系まで除去できるサブμｍメッシュのフィルタや、ウィルスまで除去できるｎｍメッシュのフィルタが挙げられる。
【００７４】
収容容器４２１にＵＦＢ含有液Ｗがある程度貯留された後、真空ポンプ４２３を停止してバルブ４２４を開放すると、収容容器４２１のＴ−ＵＦＢ含有液は液体導出路４２６を介して次の工程に送液される。なお、ここでは、有機物の不純物を除去する方法として真空ろ過法を採用したが、フィルタを用いたろ過方法としては、例えば重力ろ過法や加圧ろ過を採用することもできる。
【００７５】
図１１（ｃ）は、不溶の固形物を除去するための第３の後処理機構４３０を示す。第３の後処理機構４３０は、沈殿容器４３１、液体導入路４３２、バルブ４３３及び液体導出路４３４を備えている。
【００７６】
まず、バルブ４３３を閉じた状態で沈殿容器４３１に所定量のＵＦＢ含有液Ｗを液体導入路４３２より貯留し、しばらく放置する。この間、ＵＦＢ含有液Ｗに含まれている固形物は、重力によって沈殿容器４３１の底部に沈降する。また、ＵＦＢ含有液に含まれるバブルのうち、マイクロバブルのような比較的大きなサイズのバブルも浮力によって液面に浮上し、ＵＦＢ含有液から除去される。十分な時間が経過した後バルブ４３３を開放すると、固形物や大きなサイズのバブルが除去されたＵＦＢ含有液Ｗが液体導出路４３４を介して、回収ユニット５００に送液される。本実施形態では３つの後処理機構を順に適用する例を示したが、これに限られず、必要に応じた後処理機構を適宜採用すれば良い。
【００７７】
再度図１を参照する。後処理ユニット４００で不純物が除去されたＴ−ＵＦＢ含有液Ｗは、そのまま回収ユニット５００に送液してもよいが、再び溶解ユニット２００に戻すこともできる。後者の場合、Ｔ−ＵＦＢの生成によって低下したＴ−ＵＦＢ含有液Ｗの気体溶解濃度を、溶解ユニット２００において再び飽和状態まで補填することができる。その上で新たなＴ−ＵＦＢをＴ−ＵＦＢ生成ユニット３００で生成すれば、上述した特性のもと、Ｔ−ＵＦＢ含有液のＵＦＢ含有濃度を更に上昇させることができる。すなわち、溶解ユニット２００、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００、後処理ユニット４００を巡る循環回数の分だけ、ＵＦＢ含有濃度を高めることができ、所望のＵＦＢ含有濃度が得られた後に、当該ＵＦＢ含有液Ｗを回収ユニット５００に送液することができる。
【００７８】
回収ユニット５００は、後処理ユニット４００より送液されて来たＵＦＢ含有液Ｗを回収及び保存する。回収ユニット５００で回収されたＴ−ＵＦＢ含有液は、様々な不純物が除去された純度の高いＵＦＢ含有液となる。
【００７９】
回収ユニット５００においては、何段階かのフィルタリング処理を行い、ＵＦＢ含有液ＷをＴ−ＵＦＢのサイズごと分類してもよい。また、Ｔ−ＵＦＢ方式により得られるＴ−ＵＦＢ含有液Ｗは、常温よりも高温であることが予想されるため、回収ユニット５００には冷却手段を設けてもよい。なお、このような冷却手段は、後処理ユニット４００の一部に設けられていてもよい。
【００８０】
以上が、ＵＦＢ生成装置１の概略であるが、図示したような複数のユニットは無論変更可能であり、全てを用意する必要は無い。使用する液体Ｗや気体Ｇの種類、また生成するＴ−ＵＦＢ含有液の使用目的に応じて、上述したユニットの一部を省略してもよいし、上述したユニット以外に更に別のユニットを追加してもよい。
【００８１】
例えば、ＵＦＢに含有させる気体が大気である場合は、脱気ユニット１００や溶解ユニット２００を省略することができる。反対に、ＵＦＢに複数種類の気体を含ませたい場合は、溶解ユニット２００を更に追加してもよい。
【００８２】
また、図１１（ａ）〜（ｃ）で示すような不純物を除去するためのユニットは、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００よりも上流に設けてもよいし、上流と下流の両方に設けてもよい。ＵＦＢ生成装置に供給される液体が水道水や雨水、また汚染水などの場合は、液体中に有機系や無機系の不純物が含まれている事がある。そのような不純物を含んだ液体ＷをＴ−ＵＦＢ生成ユニット３００に供給すると、発熱素子１０を変質させたり、塩析現象を招致したりするおそれが生じる。図１１（ａ）〜（ｃ）で示すような機構をＴ−ＵＦＢ生成ユニット３００よりも上流に設けておくことにより、上記のような不純物を事前に除去することができる。
【００８３】
＜Ｔ−ＵＦＢ含有液に使用可能な液体および気体＞
ここで、Ｔ−ＵＦＢ含有液を生成するために使用可能な液体Ｗについて説明する。本実施形態で使用可能な液体Ｗとしては、例えば、純水、イオン交換水、蒸留水、生理活性水、磁気活性水、化粧水、水道水、海水、川水、上下水、湖水、地下水、雨水などが挙げられる。また、これらの液体等を含む混合液体も使用可能である。また、水と水溶性有機溶剤との混合溶媒も使用できる。水と混合して使用される水溶性有機溶剤としては特に限定されないが、具体例として、以下のものを挙げることができる。メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールなどの炭素数１乃至４のアルキルアルコール類。Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどのアミド類。アセトン、ジアセトンアルコールなどのケトン又はケトアルコール類。テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類。エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール。１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコールなどのグリコール類。エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルなどの多価アルコールの低級アルキルエーテル類。ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール類。グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパンなどのトリオール類。これらの水溶性有機溶剤は、単独で用いてもよく、または２種以上を併用してもよい。
【００８４】
溶解ユニット２００で導入可能な気体成分としては、例えば、水素、ヘリウム、酸素、窒素、メタン、フッ素、ネオン、二酸化炭素、オゾン、アルゴン、塩素、エタン、プロパン、空気、などが挙げられる。また、上記のいくつかを含む混合気体であってもよい。さらに、溶解ユニット２００では必ずしも気体状態にある物質を溶解させなくてもよく、所望の成分で構成される液体や固を液体Ｗに融解させてもよい。この場合の溶解としては、自然溶解のほか、圧力付与による溶解であってもよいし、電離による水和、イオン化、化学反応を伴う溶解であってもよい。
【００８５】
＜Ｔ−ＵＦＢ生成方法の効果＞
次に、以上説明したＴ−ＵＦＢ生成方法の特徴と効果を、従来のＵＦＢ生成方法と比較して説明する。例えばベンチュリー方式に代表される従来の気泡生成装置においては、流路の一部に減圧ノズルのようなメカ的な減圧構造を設け、この減圧構造を通過するように所定の圧力で液体を流すことにより、減圧構造の下流の領域に様々なサイズの気泡を生成している。
【００８６】
この場合、生成された気泡のうち、ミリバブルやマイクロバブルのような比較的大きなサイズのバブルには浮力が作用するため、やがて液面に浮上して消滅してしまう。また、浮力が作用しないＵＦＢについても、然程大きな気液界面エネルギを有していないので、ミリバブルやマイクロバブルとともに消滅してしまう場合もある。加えて、上記減圧構造を直列に配置し、同じ液体を繰り返し減圧構造に流したとしても、その繰り返し回数に応じた数のＵＦＢを、長期間保存することはできない。すなわち、従来のＵＦＢ生成方法によって生成されたＵＦＢ含有液では、ＵＦＢ含有濃度を所定の値で長期間維持することは困難であった。
【００８７】
これに対し、膜沸騰を利用する本実施形態のＴ−ＵＦＢ生成方法では、常温から３００℃程度への急激な温度変化や、常圧から数メガパスカル程度への急激な圧力変化を、発熱素子の極近傍に局所的に生じさせている。当該発熱素子は、一辺が数十μｍ〜数百μｍ程度の四辺形をしている。従来のＵＦＢ発生器の大きさに比べると、１／１０〜１／１０００程度である。且つ、膜沸騰泡表面の極薄い膜領域に存在する気体溶解液体が、熱的溶解限界または圧力的溶解限界を瞬間的に（マイクロ秒以下の超短時間で）超えることにより、相転移が起こりＵＦＢとなって析出する。この場合、ミリバブルやマイクロバブルのような比較的大きなサイズのバブルは殆ど発生せず、液体には直径が１００ｎｍ程度のＵＦＢが極めて高い純度で含有される。更に、このように生成されたＴ−ＵＦＢは、十分に高い気液界面エネルギを有しているため、通常の環境下において破壊されにくく、長期間の保存が可能である。
【００８８】
特に、液体に対し局所的に気体界面を形成できる膜沸騰現象を用いた本発明であれば、液体領域全体に影響を与えることなく、発熱素子の近傍に存在する液体の一部に界面形成し、それに伴う熱的、圧力的に作用する領域を極めて局所的な範囲とすることができる。その結果、安定的に所望のＵＦＢを生成することができる。また、液体を循環して生成液体に対し更にＵＦＢの生成条件を付与することで、既存のＵＦＢへの影響を少なく新たなＵＦＢを追加生成することができる。その結果、比較的容易に、所望のサイズ、濃度のＵＦＢ液体を製造することができる。
【００８９】
更に、Ｔ−ＵＦＢ生成方法においては、上述したヒステリシス特性を有するため、高い純度のまま所望の濃度まで含有濃度を高めていくことができる。すなわち、Ｔ−ＵＦＢ生成方法よれば、高純度、高濃度で且つ長期間保存可能なＵＦＢ含有液を、効率的に生成することができる。
【００９０】
＜Ｔ−ＵＦＢ含有液の具体的用途＞
一般に、ウルトラファインバブル含有液は、内包される気体の種類によって用途が区別される。なお、液体にＰＰＭ〜ＢＰＭ程度の量を液体中に溶解できる気体であれば、いずれの気体においてもＵＦＢ化させることが可能である。１例としては、下記のような用途に応用する事ができる。
【００９１】
・空気を内包させたＵＦＢ含有液は、工業的・農水産業・医療用などの洗浄や、植物・農水産物の育成にも好適に用いることができる。
【００９２】
・オゾンを内包したＵＦＢ含有液は、工業的・農水産業・医療用などの洗浄用途に加え、殺菌、滅菌及び除菌を目的とした用途や、排水や汚染土壌の環境浄化などにも好適に用いることができる。
【００９３】
・窒素を内包したＵＦＢ含有液は、工業的・農水産業・医療用など洗浄用途に加え、殺菌、滅菌及び除菌を目的とした用途や、排水や汚染土壌の環境浄化などにも好適に用いることができる。
【００９４】
・酸素を内包したＵＦＢ含有液は、工業的・農水産業・医療用など洗浄用途に加え、植物・農水産物の育成にも好適に用いることができる。
【００９５】
・二酸化炭素を内包したＵＦＢ含有液は、工業的・農水産業・医療用などの洗浄用途に加え、殺菌、滅菌及び除菌を目的とした用途などに好適に用いることができる。
【００９６】
・医療用ガスであるパーフロロカーボンを内包したＵＦＢ含有液は、超音波診断や治療に好適に用いることができる。このように、ＵＦＢ含有液は、医療・薬品・歯科・食品・工業・農水産業などの多岐に亘って、効果を発揮することができる。
【００９７】
そして、それぞれの用途において、ＵＦＢ含有液の効果を迅速に且つ確実に発揮するためには、ＵＦＢ含有液に含まれるＵＦＢの純度と濃度が重要となる。すなわち、高純度で所望の濃度のＵＦＢ含有液を生成することが可能な本実施形態のＴ−ＵＦＢ生成方法を利用すれば、様々な分野でこれまで以上の効果を期待することができる。以下、Ｔ−ＵＦＢ生成方法及びＴ−ＵＦＢ含有液を好適に適用可能と想定される用途を列挙する。
【００９８】
（Ａ）液体の精製的用途
・浄水器に対し、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニットを配することにより、浄水効果やＰＨ調製液の精製効果を高めることが期待できる。また、炭酸水サーバなどにＴ−ＵＦＢ生成ユニットを配することもできる。
【００９９】
・加湿器、アロマディヒューザー、コーヒーメーカー等にＴ−ＵＦＢ生成ユニットを配することにより、室内の加湿効果や消臭効果及び香りの拡散効果を向上させることが期待できる。
【０１００】
・溶解ユニットにおいてオゾンガスを溶解させたＵＦＢ含有液を生成し、これを歯科治療、火傷の治療、内視鏡使用時の傷の手当てなどで用いることにより、医療的な洗浄効果や消毒効果を向上させることが期待できる。
【０１０１】
・集合住宅の貯水槽にＴ−ＵＦＢ生成ユニットを配することにより、長期間保存される飲料水の浄水効果や塩素の除去効果を向上させることが期待できる。
【０１０２】
・日本酒、焼酎、ワインなど、高温の殺菌処理を行うことができない酒造工程において、オゾンや二酸化炭素を含有するＴ−ＵＦＢ含有液を用いることにより、従来よりも効率的に低温殺菌処理を行うことが期待できる。
【０１０３】
・特定保健食品や機能表示食品の製造過程で、原料にＵＦＢ含有液を混合させることで低温殺菌処理が可能になり、風味を落とさずに、安心かつ機能性を有する食品を提供することができる。
【０１０４】
・魚や真珠などの魚介類の養殖場所において、養殖用の海水や淡水の供給経路にＴ−ＵＦＢ生成ユニットを配することにより、魚介類の産卵や発育を促進させることが期待できる。
【０１０５】
・食材保存水の精製工程にＴ−ＵＦＢ生成ユニットを配することにより、食材の保存状態を向上させることが期待できる。
【０１０６】
・プール用水や地下水などを脱色するための脱色器にＴ−ＵＦＢ生成ユニットを配することにより、より高い脱色効果を期待することができる。
【０１０７】
・コンクリート部材のひび割れ修復のためにＴ−ＵＦＢ含有液を用いることにより、ひび割れ修復の効果向上を期待することができる。
【０１０８】
・液体燃料を用いる機器（自動車、船舶、飛行機）等の液体燃料に、Ｔ−ＵＦＢを含有させることにより、燃料のエネルギ効率を向上させることが期待できる。
【０１０９】
（Ｂ）洗浄的用途
近年、衣類に付着した汚れなどを除去するための洗浄水として、ＵＦＢ含有液が注目されている。上記実施形態で説明したＴ−ＵＦＢ生成ユニットを洗濯機に配し、従来よりも純度が高く浸透性に優れたＵＦＢ含有液を洗濯層に供給することにより、更に洗浄力を向上させることが期待できる。
【０１１０】
・浴用シャワーや便器洗浄機にＴ−ＵＦＢ生成ユニットを配することにより、人体等、生物全般の洗浄効果のほか、浴室又は便器の水垢やカビなどの汚染除去を促す効果を期待できる。
【０１１１】
・自動車などのウィンドウォッシャー、壁材などを洗浄するための高圧洗浄機、洗車機、食器洗浄機、食材洗浄機等においてＴ−ＵＦＢ生成ユニットを配することにより、それぞれの洗浄効果を更に向上させることが期待できる。
【０１１２】
・プレス加工後のバリ取り工程など工場で製造した部品を洗浄・整備する際に、Ｔ−ＵＦＢ含有液を用いることにより、洗浄効果を向上させることが期待できる。
【０１１３】
・半導体素子製造時、ウェハの研磨水としてＴ−ＵＦＢ含有液を用いることにより、研磨効果を向上させることが期待できる。また、レジスト除去工程においては、Ｔ−ＵＦＢ含有液を用いることにより、剥離が困難なレジストの剥離を促すことが期待できる。
【０１１４】
・医療ロボット、歯科治療器、臓器の保存容器などの医療機器の、洗浄や消毒を行うための器機に、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニットを配することにより、これら器機の洗浄効果や消毒効果の向上を期待することができる。また、生物の治療などにも適用可能である。
【０１１５】
（Ｃ）医薬品用途
・化粧品などにＴ−ＵＦＢ含有液を含有させることで、皮下細胞への浸透を促進するとともに防腐剤や界面活性剤などの皮膚に悪影響を与える添加剤を大幅に低下させることができる。その結果、より安心で、且つ、機能性のある化粧品を提供する事ができる。
【０１１６】
・ＣＴやＭＲＩなどの医療検査装置の造影剤に、Ｔ−ＵＦＢを含有する高濃度ナノバブル製剤を活用することで、Ｘ線や超音波による反射光を効率的に活用でき、より詳細な撮影画像を得る事ができ、悪性腫瘍の初期診断などに活用できる。
【０１１７】
・ＨＩＦＵ（Ｈｉｇｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）と呼ばれている超音波治療器で、Ｔ−ＵＦＢを含有する高濃度ナノバブル水を用いることで、超音波の照射パワーを低下でき、より非侵襲的に治療をすることができる。特に、正常な組織へのダメージを低減することが可能になる。
【０１１８】
・Ｔ−ＵＦＢを含有する高濃度ナノバブルを種にして、気泡周囲のマイナス電荷領域にリポソームを形成するリン脂質を修飾させ、そのリン脂質を介して、各種医療性物質（ＤＮＡや、ＲＮＡなど）を付与したナノバブル製剤を作成することができる。
【０１１９】
・歯髄や象牙質再生治療として、Ｔ−ＵＦＢ生成による高濃度ナノバブル水を含む薬剤を歯管内に送液すると、ナノバブル水の浸透作用により薬剤が象牙細管内に深く入り込み除菌効果を促進し、歯髄の感染根管治療を短時間かつ安全に行うことが可能である。
【０１２０】
［第１の実施形態］
次に、本発明の第１の実施形態を説明する。本実施形態では、目標のＵＦＢ濃度を持つＵＦＢ含有液の生成を行うと共に、発熱素子の仕様及び制御設定に基づいて、目標生成時間を高精度に予測してユーザに通知する例について説明する。
【０１２１】
図１２（ａ）は本実施形態におけるＵＦＢ生成装置１Ａの概略構成を示す図である。ここに示すＵＦＢ生成装置１Ａは、上述の基本構成において示したものと同様に、前処理装置１００、溶解ユニット２００、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００、後処理ユニット４００、回収ユニット５００を備える。但し、本実施形態におけるＵＦＢ生成装置１Ａでは、後処理ユニット４００で生成されたＵＦＢ含有液を溶解ユニット２００に導く還流経路４２０が設けられている。具体的には、後処理ユニット４００の液体導出路４３４（図１１（ｃ）参照）において導出バルブ４３３の上流側に還流経路４２０の一端が接続され、還流経路４２０の他端が溶解ユニット２００の溶解容器２０１（図３参照）に接続されている。さらに、還流経路４２０には、同経路４２０の連通、遮断を切換える循環バルブ４２１が設けられている。
【０１２２】
また、図１２において、２１０は溶解ユニット２００の気体導入路２０５に設けられた気体導入バルブを、２１１は溶解ユニット２００の液体導入路２０４に設けられた液体導入路２０４に設けられた液体導入バルブ２１１を示している。以下の説明において、これらのバルブ２１０、２１１をまとめて導入バルブ２１２とも言う。導入バルブ２１２、導出バルブ４３３及び循環バルブ４２１は以下に説明する制御部１０００によって制御される。
【０１２３】
なお、本実施形態では、導入バルブ２１２及び導出バルブ４３３を閉じ、循環バルブ４２１を開くことによって、液体経路として循環経路を構成することが可能である。すなわち、溶解ユニット２００の液体を、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００、後処理ユニット４００、及び還流経路４２０を経て再び溶解ユニット２００へと戻す循環経路を構成することが可能である。
【０１２４】
図１２（ｂ）は、本実施形態におけるＵＦＢ生成装置１Ａの制御系の概略構成を示す図である。図１２（ｂ）において、制御部１０００は、例えば、ＣＰＵ１００１、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００３などを含み構成されている。ＣＰＵ１００１は、ＵＦＢ生成装置１Ａ全体を統括的に制御する制御手段としての機能を果たす。ＲＯＭ１００２はＣＰＵ１００１によって実行される制御プログラムや所定のテーブルその他の固定データを格納している。ＲＡＭ１００３は、種々の入力データを一時的に格納する領域や、ＣＰＵ１００１によって処理を実行する際の作業領域等を有する。操作表示部６０００は、ユーザによってＵＦＢ発生濃度やＵＦＢ生成時間等を含む種々の設定操作を行う設定手段として機能する設定部６００１と、ＵＦＢ含有液の生成所要時間や装置の状態表示などを行う表示手段としての表示部６００２とを備える。
【０１２５】
制御部１０００は、素子基板１２に設けられた複数の発熱素子１０を有する発熱部１０Ｇの各発熱素子１０の駆動を行う発熱素子駆動部（駆動手段）２０００を制御する。発熱素子駆動部２０００は、ＣＰＵ１００１からの制御信号に応じた駆動パルスを発熱部１０Ｇに含まれる複数の発熱素子１０のそれぞれに印加する。各発熱素子１０は、印加された駆動パルスの電圧、周波数、パルス幅などに応じた熱を発する。
【０１２６】
制御部１０００は、各ユニットに設けられたバルブからなるバルブ群３０００の制御を行う。バルブ群３０００には、前述の導入バルブ２１２、導出バルブ４３３及び循環バルブ４２１等を含も含まれる。さらに、制御部１０００は、ＵＦＢ発生装置内に設けられた各種ポンプからなるポンプ群４０００及び溶解ユニット２００に設けられている回転ユニット２０３などの制御も行う。また、基本構成において述べたように、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００には、生成されているＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度を推定するための計測を行う計測部が設けられており、ここで計測された計測値が制御部１０００に入力される。なお、その他の構成は前述のＵＦＢ生成装置１と同様であり、重複説明は省略する。
【０１２７】
次に、図１３のフローチャートに従って、第１の実施形態において実行されるＵＦＢの生成動作を説明する。なお、以下の説明で用いる図１３、図１６、図１８及び図２０のフローチャートに示される一連の処理は、ＣＰＵ１００１がＲＯＭ１００２に記憶されているプログラムコードをＲＡＭ１００３に展開し実行することにより行われる。あるいはまた、図１３、図１６、図１８及び図２０における一部または全部の機能をＡＳＩＣや電子回路等のハードウェアで実現してもよい。なお、各処理の説明における記号「Ｓ」は、各処理の説明におけるステップを意味する。
【０１２８】
まず、Ｓ１０１では、ＵＦＢ含有液の目標ＵＦＢ濃度を設定する。本実施形態においては１ｍＬ当たりのＵＦＢ個数を設定することとし、設定値としては１億個／ｍＬとする。また、生成するＵＦＢ含有液の量は１Ｌ（リットル）とする。
【０１２９】
次に、Ｓ１０２では、ＵＦＢ生成速度、すなわち、発熱素子１０を駆動する１秒当たりの駆動回数である駆動周波数を設定する。本実施形態においては、ＵＦＢ生成に用いる発熱素子１０の総数は１万個に固定されているものとする。よって、目標ＵＦＢ濃度から、発熱素子１０の駆動周波数は１０ｋＨｚに設定される。なお、この目標ＵＦＢ濃度は、ユーザが設定部６００１から設定することができる。
【０１３０】
次に、Ｓ１０３では、上記ように設定されたＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液を生成するための所要時間を求め、その所要時間（推定生成時間）を表示部６００２に表示する。
【０１３１】
この推定生成時間は以下の生成条件ｉ）、ｉｉ）に基づいて算出する。
ｉ）  発熱素子の総数＝１．０ｅ４（＝１．０×１０4）
ｉｉ）ＵＦＢ生成速度＝（１．０ｅ４）×１０×（１．０ｅ４）＝１．０ｅ９（個／秒）
【０１３２】
従って１億個／ｍＬのＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液を１Ｌ生成するための生成時間（秒数）は、
・（１．０ｅ８（個／ｍＬ）×１．０ｅ３（ｍＬ））÷１．０ｅ９（個／秒））
＝１．０ｅ２（秒）
＝１００（秒）
となる。
【０１３３】
よって、表示部６００２には、「推定生成時間＝１００秒」または「００時間０１分４０秒」等のように表示される。ここで、推定生成時間に不満が有る場合には、改めてＳ１０１またはＳ１０２に戻って、所望の目標濃度及びＵＦＢ生成速度をユーザが設定部６００１より再設定するようにしてもよい。これにより、ユーザが必要とするＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液を所望の生産時間で生成することが可能となり、生産精度を向上させることができる。
【０１３４】
図１４はＳ１０３によって算出されたＵＦＢの推定生成時間ＴとＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度との関係を示す図である。図中の点１０２０１は、生成されるＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度が、目標とするＵＦＢ濃度Ｄ＿ｔｇｔ（＝１．０ｅ８個／ｍＬのＵＦＢ）に、推定生成時間Ｔ＿ｔｇｔ（＝１００秒）で到達する見込みであることを示している。図１４に示す直線１０２１１は、生成時間の経過に伴ってＵＦＢ濃度が増加する推定値を示している。
【０１３５】
続いて、ＵＦＢ生成のための準備動作を行う。まず、Ｓ１０４では導出バルブ４３３を閉じる。次に、Ｓ１０５では循環バルブ４２１を開き、Ｓ１０６では導入バルブ２１２（液体導入バルブ２１１及び気体導入バルブ２１０）を開く。液体導入バルブ２１１が開となることで溶解ユニット２００内に前処理装置１００で前処理された液体（この場合水）が導入され、溶解ユニット２００内は水で充満させる。また、気体導入バルブ２１０が開かれることにより、溶解ユニット２００は空気を導入可能な状態となる。
【０１３６】
溶解ユニット２００では水に空気を溶解させた後、空気が溶解した水をＴ−ＵＦＢ生成ユニット３００へと送る。Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００に送られた液体は、後処理ユニット４００に送られた後、還流経路４２０に送られる。
【０１３７】
この後、Ｓ１０７では、還流経路４２０が十分に水で満たされたかを図外の液体検知センサからの検出結果に基づいて判定し、判定結果がＮｏであった場合には、循環流路４２０への水の供給を継続しつつＳ１０７の判定処理を繰り返す。そして、Ｓ１０７の判定結果がＹｅＳとなった場合には、Ｓ１０８に進み、導入バルブ２１２（液体導入バルブ２１１及び気体導入バルブ２１０）を閉じる。以上によりＵＦＢ生成の準備動作が完了する。
【０１３８】
続いて、ＵＦＢ生成処理が行われる。まず、Ｓ１０８では、発熱素子１０によるＵＦＢ生成処理を開始する。ここでは、１万個の発熱素子１０のそれぞれに、Ｓ１０２において設定した駆動周波数の駆動パルスを印加することにより行う。これにより、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００に供給されている水にＵＦＢが発生する。このとき装置内には、溶解ユニット２００からＴ−ＵＦＢ生成ユニット３００及び後処理ユニット４００を経て溶解ユニット２００に至る還流経路４２０を循環している。このため、その還流経路４２０内を循環している間に、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００で生成されたＵＦＢが水に混入し、ＵＦＢ含有液におけるＵＦＢ濃度は上昇していく。
【０１３９】
Ｓ１０９でＵＦＢの生成を開始してから一定の時間が経過すると、Ｓ１１０では、還流経路４２０内を循環している現在のＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度を計測部５０００によって計測する。計測部としては、拡大鏡とカメラを用いて光学的にＵＦＢ含有液のＵＦＢの数を計数してＵＦＢ濃度を計測する計測方式や、Ｚ電位を計測することによってＵＦＢ濃度を計測する方式等が知られているが、いずれの濃度検知方式を採るものも適用可能である。
【０１４０】
Ｓ１１１では、Ｓ１１０で計測されたＵＦＢ濃度がＳ１０１で設定された目標ＵＦＢ濃度以上であるかを判定する。判定結果がＹｅＳの場合にはＳ１１０へ進み、ＵＦＢ生成処理を終了する。また、判定結果がＮｏの場合には、さらにＵＦＢ濃度を上げるために、Ｓ１１２に進む。
【０１４１】
Ｓ１１２では、ＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度が目標濃度になるまでの所要時間の再計算を行い、所要時間の更新を行うと共に、更新された所要時間の表示を行う。ここでは、Ｓ１０３で行った所要時間の推定及び表示の処理と同様に、目標ＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液を生成するための残りの所要時間を算出し、その残りの所要時間を表示部６００２に表示する。なお、このような所要時間の更新が必要となるのは、水温・発熱素子温度・装置温度・装置外部の環境温度等、温度及び他の要因によって、ＵＦＢ生成装置１Ａの生成能力に若干の変動が生じるためである。
【０１４２】
ここで、所要時間（推定生成時間）の更新処理の具体例を説明する。一例として、ＵＦＢ生成開始から約５０秒の時間が経過した時点で計測したＵＦＢ濃度（１ｍＬ当たりのＵＦＢの個数）が４.０ｅ７個／ｍＬであり、目標とする１．０ｅ８個／ｍＬに達していない場合を想定して説明を行う。
【０１４３】
この場合、ＵＦＢ含有液の濃度を目標濃度とするためには、現在のＵＦＢ含有液に、さらに６．０ｅ７個／ｍＬのＵＦＢを１Ｌ生成することが必要になる。そのための所要生成時間（秒数）は、
（０，６ｅ８（個／ｍＬ）×１．０ｅ３（ｍＬ））÷１．０ｅ９（個／秒））
＝０．６ｅ２（秒）
となる。
【０１４４】
よって、Ｓ１１１の判定処理においてＹｅｓの判定がなされた場合には「推定生成時間＝５０秒」または「００時間００分５０秒」等と表示される表示内容が、「推定生成時間＝６０秒」または「００時間０１分００秒」等へと更新される。
【０１４５】
また、発熱素子温度が所定値より高い温度を示した場合には、Ｔ−ＵＦＢの生成を中止し、処理を終了する。これは、従来のＵＦＢ生成方法と異なり、装置容器の破損や水量検知センサの故障等で発熱素子上の水分が失われた場合等に発熱素子の加熱を継続すると、発熱素子および周辺部の温度が高くなり過ぎるためである。
【０１４６】
図１５は、Ｓ１１２によって算出されたＵＦＢの推定生成時間ＴとＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度との関係を示す図である。図１５に示す点１０３０１は、生成されるＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度が、初期の目標ＵＦＢ濃度Ｄ＿ｔｇｔ（＝１．０ｅ８個／ｍＬ）に、推定生成時間Ｔ＿ｔｇｔ（＝１００秒）で到達する見込みであったことを示している。また、図１５に示す破線１０３１１は、生成時間の経過に伴って増加する、ＵＦＢ含有液の初期推定濃度を示している。
【０１４７】
一方、図１５に示す点１０３０２は、生成時間Ｔ１（＝５０秒）が経過した時点におけるＵＦＢ濃度Ｄ２（＝４．０ｅ７個／ｍＬ）を示している。また、ＵＦＢ濃度Ｄ１（＝５．０ｅ７万個／ｍＬのＵＦＢ）は、生成時間Ｔ１（＝５０秒）が経過した時点における初期の推定ＵＦＢ濃度を示している。
【０１４８】
さらに、図１５に示す点１０３０３は、上述のＳ１１２による所要時間の更新処理によって更新された推定生成時間Ｔ２（＝５０秒＋６０秒）を示す。そして、図１５の一点鎖線１０３１３が生成時間の経過に伴ってＵＦＢ濃度が増加する更新推定値を示している。
【０１４９】
Ｓ１１２において所要時間の更新・表示が行われると、ＵＦＢ生成処理を継続しつつ、再びＳ１１０に戻ってＵＦＢ濃度の計測を行い、その計測されたＵＦＢ濃度の計測結果に基づきＳ１１１の判定処理を行う。そして、Ｓ１１１の判定結果がＹｅＳであった場合には、Ｓ１１３へ進み、ＵＦＢ生成処理を終了する。この後、Ｓ１１４において循環バルブ４２１を閉じると共に、Ｓ１１５において導出バルブ４３３を開く。これにより、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００から後処理ユニット４００を経て生成されたＵＦＢ含有液は回収ユニット５００へと排出される。以上により、一連のＵＦＢ含有液の生成処理は終了する。
【０１５０】
以上説明したように、Ｔ−ＵＦＢ方式を用いた本実施形態によれば、ＵＦＢの生成する発熱素子１０を何個使用し、各発熱素子１０を１秒間に何回駆動するかを制御することで、ＵＦＢ含有液の生成速度及びＵＦＢ濃度を高精度に制御することができる。さらに、ＵＦＢ含有液の生成動作中に目標とするＵＦＢ濃度と実際のＵＦＢ濃度との差分に応じて、所望のＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液を所定量生成するための所要時間を高精度に推定し、その結果をユーザに通知する。従って、ユーザはＵＦＢ含有液の生成時間を正確な所要時間を把握することが可能になる。
【０１５１】
なお、上記実施形態では、Ｓ１１２において、ＵＦＢ含有液の所要時間の再計算と表示とを５０秒毎に行う例を示したが、実際にはさらに短い時間間隔で所要時間の再計算と表示を行うことが可能である。短い時間間隔で所要時間の再計算と表示を行うようにすることで、目標ＵＦＢ濃度に達するまでの時間をより高精度に推定することが可能になる。
【０１５２】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、使用する発熱素子１０の総数を一定数（第１実施形態では１万個）に固定してＵＦＢ含有液を生成する例を示した。しかし、実際には、発熱素子１０は、発熱、発泡及び消泡に伴うダメージにより、発熱素子が発熱機能を喪失することが発生する場合がある。この場合、生成されるＵＦＢ量が低下するという課題が生じる。
【０１５３】
そこで、本実施形態では、生成されるＵＦＢ量が当初想定した生成量よりも低い場合には、その生産結果を以後の処理にフィードバックして一定の生産量を維持する制御を行う。
【０１５４】
以下、本実施形態により実行されるＵＦＢ含有液の生成処理を、図１６のフローチャートに沿って説明する。図１６において、Ｓ２０１〜Ｓ２１１の処理は、図１３のＳ１０１〜Ｓ１１１の処理と同様であるため、重複説明は省略する。
【０１５５】
Ｓ２１１において計測したＵＦＢ濃度が目標ＵＦＢ未満であると判定された場合（判定結果がＮｏであった場合）にはＳ２１２へと進み、ＵＦＢ生成速度の更新を行う。このＵＦＢ生成速度の更新処理は次のように行う。
【０１５６】
以下の説明では、１万個の発熱素子１０を用いることを想定してＳ２０３の所要時間の推定処理を行ったが、実際には、想定した発熱素子１０のうち、約２千個の発熱素子が発熱機能を喪失していた場合を例に採り説明する。この場合、ＵＦＢ生成速度がＵＦＢの生成開始から約５０秒経過した時点での計測ＵＦＢ濃度は５千万個／ｍＬではなく、以下のように４千万個／ｍＬとなる。
【０１５７】
（実際のＵＦＢ生成濃度）
いま、１万個の発熱素子１０の中の２千個の発熱素子が発熱機能を喪失していたとすると、使用可能な発熱素子の総数は
使用可能な発熱素子の総数＝０．８ｅ４（＝０．８×１０4）
となる。
【０１５８】
また、ＵＦＢの生成速度は、
ＵＦＢの生成速度＝（０．８ｅ４）×１０×（１．０ｅ４）
＝０．８ｅ９（個／秒）
となる。
【０１５９】
よって、ＵＦＢの生成開始から５０秒経過した時点におけるＵＦＢ濃度は、
（０．８ｅ９（個／秒）×５０（秒）÷１．０ｅ３（ｍＬ））
＝０．４ｅ８
となる。従って、Ｓ２１０では、計測結果として４千万個／ｍＬのＵＦＢ濃度が得られることとなる。この計測結果として得られるＵＦＢ濃度は、目標ＵＦＢ濃度５千万個／ｍＬ５より低いため、次のＳ２１１の判定処理ではＮｏの判定がなされる。
【０１６０】
よって、Ｓ２１２へ進み、以下に説明するＵＦＢ生成速度の更新処理が行われる。この更新処理は、以下のようにして行なわれる。
【０１６１】
（実際のＵＦＢ生成速度の算出）
Ｓ２１２では、Ｓ２１０で計測したＵＦＢ濃度とＵＦＢの生成開始からの経過時間（５０（秒））とに基づき、これまでに行われていた実際のＵＦＢ生成速度を以下のように算出する。
【０１６２】
すなわち、実際のＵＦＢ生成速度は、
（４．０ｅ７（個／ｍＬ）×１．０ｅ３（ｍＬ））÷５０（秒）＝０．８ｅ９（個／秒）
となる。この算出結果から、当初想定していたＵＦＢ生成速度１．０ｅ９（個／秒）に対して、実際に行われていたＵＦＢ生成速度は、２割少ない０．８ｅ９（個／秒）であったことが判明する。
【０１６３】
本実施形態においては、ＵＦＢ生成速度が低下する現象の要因を、発熱部１０Ｇの中の一部の発熱素子１０が発熱機能を喪失したとみなして制御を行う。よって、本実施形態では、２千個の発熱素子が発熱機能を喪失しているとして、使用する発熱素子の総数を、
発熱素子の総数＝０．８ｅ４（＝０．８×１０4）
に更新する。
【０１６４】
そして、ＵＦＢの生成速度は、
ＵＦＢの生成速度＝（０．８ｅ４）×１０×（１．０ｅ４）＝０．８ｅ９（個／秒）
に更新する。
【０１６５】
さらに、ＵＦＢの生成開始から５０（秒）が経過した時点で生成されるＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度は、
（０．８ｅ９（個／秒）×５０（秒）÷１．０ｅ３（ｍＬ））＝０．４ｅ８
に更新する。以上の処理がＳ２１２で行われる。
【０１６６】
次に、Ｓ２１３では、所要時間の再計算と表示を行う。ここでの所要時間の再計算には、Ｓ２１２で更新された発熱素子総数及びＵＦＢ生成速度を用いる。
よって、残り６千万個／ｍＬ分のＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液を１Ｌ生成するのに必要な時間（秒数）は、
（０，６ｅ８（個／ｍＬ）×１．０ｅ３（ｍＬ））÷０．８ｅ９（個／秒））
＝０．７５ｅ２（秒）
となる。
【０１６７】
よって、表示部６００２では「推定生成時間＝５０秒」または「００時間００分５０秒」等の当初の表示内容が、「推定生成時間＝７５秒」または「００時間０１分１５秒」等の様な表示内容に更新される。
【０１６８】
図１７はＳ２１３によって算出されたＵＦＢの推定生成時間ＴとＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度との関係を示す図である。図１７に示す点１０５０１は、生成されるＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度が、初期の目標ＵＦＢ濃度Ｄ＿ｔｇｔ（＝１．０ｅ８個／ｍＬ）に、推定生成時間Ｔ＿ｔｇｔ（＝１００秒）で到達する見込みであったことを示している。また、図１７に示す破線１０５１１が、生成時間の経過に沿って増加する、ＵＦＢ含有液の初期推定濃度を示している。
【０１６９】
一方、図１７に示す点１０５０２は生成時間Ｔ１（＝５０秒）が経過した時点におけるＵＦＢ濃度Ｄ２（＝６．０ｅ７個／ｍＬ）を示している。また、ＵＦＢ濃度Ｄ１（＝５．０ｅ７個／ｍＬ）は、経過時間Ｔ１（＝５０秒）が経過した時点における初期の推定ＵＦＢ濃度を示している。
【０１７０】
さらに、図１７に示す点１０５０３は、上述のＳ２１３による所要時間の更新処理によって更新された推定生成時間Ｔ１（＝５０秒＋７５秒）を示す。そして、図１７の一点鎖線１０５１３が生成時間の経過に伴ってＵＦＢ濃度が増加する更新推定値を示している。
【０１７１】
Ｓ２１３において所要時間の更新・表示が行われると、ＵＦＢ生成処理を継続しつつ、再びＳ２１０に戻ってＵＦＢ濃度の計測を行い、その計測されたＵＦＢ濃度の計測結果に基づきＳ２１１の判定処理を行う。そして、Ｓ２１１の判定結果がＹｅＳであった場合には、Ｓ２１４へ進み、ＵＦＢ生成処理を終了する。この後、Ｓ２１５において循環バルブ４２１を閉じると共に、Ｓ２１６において導出バルブ４３３を開く。これにより、Ｔ−ＵＦＢ生成ユニット３００及び後処理ユニット４００で処理されたＵＦＢ含有液が回収ユニット５００へと排出される。以上により、一連のＵＦＢ含有液の生成処理は終了する。
【０１７２】
以上説明したように、本実施形態によれば、発熱素子１０の使用個数及び駆動周波数を制御するため、ＵＦＢ含有液の生成速度及びＵＦＢ濃度を高精度に制御することができる。さらに、本実施形態では、ＵＦＢ計測結果を用いて実際に駆動可能な発熱素子数の更新することで、実際のＵＦＢの生成速度をより高精度に設定することができる。このため、所望のＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液を所望量生成するための所要時間をより高精度に推定し、通知することが可能になる。
【０１７３】
また、本実施形態においては、ＵＦＢ含有液の生成動作において、前回のＵＦＢ含有液の生成動作で設定されたＵＦＢ生成速度を用いて、高精度にＵＦＢの生成所要時間を推定することができる。すなわち、今回の生成動作におけるＳ２０２のＵＦＢ生成速度の設定処理において、前回のＵＦＢ含有液の生成動作のＳ２１２で更新された発熱素子の使用個数（上記の例では発熱素子総数８千個）を用いることができる。このため、今回の生成動作では、最初の所要時間の推定処理（Ｓ２０３の処理）において、ＵＦＢ生成装置１Ａの性能の変化に対応した高精度な所要時間の推定、表示を行うことができる。
【０１７４】
ここで、表１に本実施例において、駆動可能な発熱素子の個数に応じて目標ＵＦＢ数を達成するのに必要な時間がどのように変化するかを算出した例を示す。
【０１７５】
【表１】
2020138155.tif 000003
【０１７６】
表１から分かるように、ＴＢ−ＵＦＢ方式では、装置性能を把握した結果に基づいてＵＦＢ生成するための所用時間を高精度に推定することが可能になる。
【０１７７】
本実施形態における所要時間の推定は、発熱素子が発熱機能を喪失するという、以後同の動作においても同様の傾向が再現される可能性の高いケースでの推定に好適である。
【０１７８】
また、本実施形態では、Ｓ２１３において、ＵＦＢ含有液の所要時間の再計算と表示とを５０秒毎に行う例を示したが、本実施形態においてもさらに短い時間間隔で所要時間の再計算と表示を行うことが可能である。これによれば、目標ＵＦＢ濃度に達するまでの時間をより高精度に推定することが可能になる。
【０１７９】
また、本実施形態では、ＵＦＢの生成開始からの経過時間Ｔとその時点での生成ＵＦＢ濃度Ｄとに基づいて、ＵＦＢ生成速度および駆動可能な発熱素子数を推定した。しかし、より短い時間での装置性能の変動に基づいて上記推定を行うようにしてもよい。例えば、１０秒単位でＵＦＢ濃度の計測を行い、５０秒が経過した時点の推定には、５０秒が経過した時点のＵＦＢ濃度Ｄと、４０秒が経過した時点のＵＦＢ濃度Ｄとの差分を、時間差１０秒で除算してＵＦＢ生成速度を推定する方法を用いてもよい。この方法は、ＵＦＢ生成時間に比べて、ＵＦＢ生成装置の生成能力の変動に要する時間の方が短いケースでの推定に好適である。
【０１８０】
［第３の実施形態］
第１及び第２の実施形態では、Ｔ−ＵＦＢ方式で目標ＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液を得るための所要時間を高精度に推定できる例を説明した。これに対し、第３の実施形態では、ＵＦＢ生成速度を制御することで、実際のＵＦＢ生成時間を目標生成時間に近づけるような制御を行う。
【０１８１】
図１８は本実施形態により実行されるＵＦＢ含有液の生成処理を示すフローチャートである。
【０１８２】
図１８において、Ｓ３０１〜Ｓ３０３の処理は、図１３のＳ１０１〜Ｓ１０３の処理と同様であるため、重複説明は省略する。
【０１８３】
Ｓ３０１では、前回のＵＦＢ含有液の生成処理においてＳ３０３で設定したＵＦＢ生成速度に基づいて、経過時間に対応するＵＦＢ進捗濃度を設定する。
【０１８４】
本実施例においては、ＵＦＢ生成速度が１．０ｅ８個／ｍＬである場合を想定しており、各経過時間における進捗ＵＦＢ濃度の推定値は表２に示す通りとなる。
【０１８５】
【表２】
2020138155.tif 000004
【０１８６】
図１８において、Ｓ３０５〜Ｓ３１２は、図１３のＳ１０４〜Ｓ１１１と同様であるため、説明を省略する。
【０１８７】
Ｓ３１２の判定処理における判定結果がＮｏであった場合には、Ｓ３１３へと進む。Ｓ３１３ではＳ３１１で計測したＵＦＢ濃度が、Ｓ３０４で設定したＵＦＢ進捗濃度と比較し、計測したＵＦＢ濃度がＵＦＢ進捗濃度に達しているかを判定する。判定結果がＹｅＳであった場合にはＳ３１５へと進む。Ｓ３１５ではＵＦＢ生成速度を上昇させて、Ｓ３１６へと進む。
【０１８８】
Ｓ３１３における判定結果がＮｏであった場合には、Ｓ３１４へと進む。Ｓ３１４では、Ｓ３１１で計測したＵＦＢ濃度が、Ｓ３０４で設定したＵＦＢ進捗濃度を超過しているかを判定する。判定結果がＹｅＳであった場合にはＳ３１６へと進む。Ｓ３１６ではＵＦＢ生成速度を低下させて、Ｓ３１７へと進む。
【０１８９】
Ｓ３１４の判定処理における判定結果がＮｏであった場合には、計測されたＵＦＢ濃度が推定されたＵＦＢ濃度と同一であることを意味するため、ＵＦＢ生成速度を更新することなく、Ｓ３１７へと進む。Ｓ３１７では、Ｓ３１５またはＳ３１６で行ったＵＦＢ生成速度の更新（速度上昇または速度低下）を受けて、最新の所要時間の更新及び表示を行い、Ｓ３１１へと進んで処理を継続する。
【０１９０】
図１９は、本実施形態において、計測されたＵＦＢ濃度に基づいてＵＦＢ生成速度を制御した際の、ＵＦＢ生成時間Ｔと生成ＵＦＢ濃度Ｄとの関係を示す図である。
Ｓ２１２でのＵＦＢ生成経過時間Ｔと生成ＵＦＢ濃度Ｄの関係を示す図である。
【０１９１】
図１９に示す点１０７０１は、生成されるＵＦＢ含有液のＵＦＢ濃度が、初期目標のＵＦＢ濃度Ｄ＿ｔｇｔ（＝１．０ｅ８個／ｍＬ）に、推定生成時間Ｔ＿ｔｇｔ（＝１００Ｓ）で到達する見込みであったことを示している。また、図１９に示す点線１０７１１は、生成時間の経過に伴ってＵＦＢ濃度が増加する初期推定値を示している。
【０１９２】
ここでは、ＵＦＢの生成開始から２０秒間（Ｔ１）は当初の想定通りにＵＦＢの生成が行われ、２０秒経過後に一部の発熱素子１０が発熱機能を喪失してＵＦＢ生成速度が低下し、以後は発熱素子１０の機能の喪失は発生しなかった例について説明する。
【０１９３】
図１９に示す点１０７０２は、生成時間Ｔ１（＝２０秒）が経過した時点におけるＵＦＢ濃度Ｄ１（＝２．０ｅ７個／ｍＬ）を示している。実線１０７１２は生成時間に伴うＵＦＢ濃度の推定値を示している。
【０１９４】
また、図１９に示す点１０７０３は生成時間Ｔ２（＝４０秒）が経過した時点におけるＵＦＢ濃度Ｄ２（＝３．６ｅ７万個／ｍＬ）を示し、破線１０７１３が生成時間に伴って変化（増大）するＵＦＢ濃度の計測値を示している。
【０１９５】
ここでＵＦＢ濃度Ｄ２は、生成時間Ｔ２（＝４０秒）が経過した時点におけるＵＦＢ進捗濃度（＝４．０ｅ７万個／ｍＬ）よりも小さな値であるため、Ｓ３１３の判定結果はＹｅＳとなり、Ｓ３１５においてＵＦＢ生成速度の上昇を行う。
【０１９６】
生成時間Ｔ１〜Ｔ２の２０秒間におけるＵＦＢ濃度の増加量は１．６ｅ７個／ｍＬ（＝（３．６ｅ７個／ｍＬ）−（２．０ｅ７万個／ｍＬ））である。この増加量によって、駆動可能な発熱素子数が約８０００万個であることが推測される。
【０１９７】
本実施形態では、ＵＦＢ生成速度の上昇は、発熱素子１０の駆動周波数を上昇させることによって行う。生成時間Ｔ２（＝４０秒）が経過した時点での未達成ＵＦＢ量は、約４．０ｅ６個／ｍＬ（（４．０ｅ７個／ｍＬ）−（３．６ｅ７個／ｍＬ））である。このため、次の生成時間Ｔ２（４０秒）〜Ｔ３（６０秒）では、初期の想定生成量に不足分を足した２４００万個／ｍＬ（＝（２．０ｅ７万個／ｍＬ）＋（４．０ｅ６個／ｍＬ））を生成することとする。よって、駆動周波数を１．５倍として、１５ｋＨｚとする。図１９の一点鎖線１０７１４が生成時間の経過に伴うＵＦＢ濃度推定値を示している。
【０１９８】
図１９に示す点１０７０４は、生成時間Ｔ３（＝６０秒）が経過した時点におけるＵＦＢ濃度Ｄ３（＝６．０ｅ７個／ｍＬ）を示し、一点鎖線１０７１４が生成時間の経過に伴うＵＦＢ濃度推定値を示している。ここでＵＦＢ濃度Ｄ３は、生成時間Ｔ３（＝６０秒）が経過した時点でのＵＦＢ進捗濃度（＝６千万個／ｍＬ）と同一の値であるため、Ｓ３１３及びＳ３１４の判定処理による判定結果がいずれもＮｏとなり、ＵＦＢ生成速度を維持したまま処理を継続する。図１９における一点鎖線１０７１５が生成時間に伴って増大するＵＦＢ濃度推定値を示している。
【０１９９】
次に、図１９に示す点１０７０５は、生成時間Ｔ４（＝８０秒）が経過した時点でのＵＦＢ濃度Ｄ４（＝８．４ｅ７個／ｍＬ）を示し、一点鎖線１０７１５が経過時間に沿ったＵＦＢ濃度推定値を示している。
【０２００】
ここでＵＦＢ濃度Ｄ４は、経過時間Ｔ４（＝８０秒）が経過した時点でのＵＦＢ進捗濃度（＝８．０ｅ７個／ｍＬ）よりも大きな値となる。従って、Ｓ３１３の判定処理における判定結果はＮｏ、Ｓ３１４の判定処理における判定結果はＹｅＳとなり、Ｓ３１６においてＵＦＢ生成速度を低下させる。この処理は以下のようにして行なう。
【０２０１】
まず、生成時間Ｔ３〜Ｔ４の２０秒間におけるＵＦＢ濃度の増加量は２．４ｅ７個／ｍＬ（＝（８．０ｅ７個／ｍＬ）−（６．０ｅ７個／ｍＬ））である。この増加量から、稼働発熱素子数が約８．０ｅ７個であることが推測される。
【０２０２】
本実施形態では、ＵＦＢ生成速度の低下は発熱素子１０の駆動周波数を低下させることによって行う。生成時間Ｔ４（＝８０秒）が経過した時点で、超過したＵＦＢ量は、約４．０ｅ６個／ｍＬ（＝（８．４ｅ７個／ｍＬ）−（８．０ｅ７個／ｍＬ））である。このため、次の生成時間Ｔ４（８０秒）〜Ｔ＿ｔｇｔ（１００秒）の間では、初期の想定生成量から超過分を引いた１．６ｅ７個／ｍＬ（＝（２．０ｅ７個／ｍＬ）−（４．０ｅ６個／ｍＬ）を生成することとする。よって、発熱素子１０の駆動周波数を１．０倍にして、１０ｋＨｚとする。図１９に示す二点鎖線１０７１６が経過時間に沿ったＵＦＢ濃度推定値を示している。
【０２０３】
このような制御を行うことにより、ＵＦＢ濃度推定値は最終的に図１９の点１０７０１に示す値に達する。この点１０７０１は経過時間Ｔ＿ｔｇｔ（１００秒）におけるＵＦＢ進捗濃度Ｄ＿ｔｇｔ（＝１．０ｅ８個／ｍＬ）を示している。
【０２０４】
図１８のＳ３１２の判定処理による判定結果がＹｅＳとなると、Ｓ３１８でＵＦＢ生成を終了する。この後、Ｓ２１５において循環バルブ４２１を閉じると共に、Ｓ２１６において導出バルブ４３３を開き、生成されたＵＦＢ含有液を回収ユニット５００へと排出する。以上により、一連のＵＦＢ含有液の生成処理は終了する。
【０２０５】
このように、本実施形態によれば、ＵＦＢ濃度を計測することによってＵＦＢ生成速度を推定することが可能になると共に、ＵＦＢ濃度の計測結果に基づいて発熱素子による生成速度を制御する。このため、実際のＵＦＢ生成時間を目標時間に近づけることができ、ＵＦＢ濃度の制御及び所要時間の推定をより高精度に行うことが可能になる。
【０２０６】
なお、本実施形態では、発熱素子１０の駆動周波数を制御することによってＳ３１５及びＳ３１６におけるＵＦＢ生成速度を制御する例を示した。しかし、ＵＦＢ生成速度の制御方法は、駆動周波数の制御する方法に限定されるものではなく、他の制御方法を用いてもよいし、複数の制御方法を組み合わせてもよい。
【０２０７】
ここで、表３に、使用する駆動可能な発熱素子数とＵＦＢ生成速度との組み合わせ例を示す。
【０２０８】
【表３】
2020138155.tif 000005
【０２０９】
一般に、駆動可能な発熱素子の数は、ＵＦＢの生成動作に伴って発熱素子の発熱機能の喪失により減少する傾向がある。このため、最初に１万個の発熱素子のうち、８千個の発熱素子のみを使用する条件を初期設定としておくことも有効である。例えば、Ｓ３１５においてＵＦＢ生成速度を上昇させるときには９千個の発熱素子を使用し、さらにＵＦＢ生成速度を上昇させるときには、１万個の発熱素子を使用するようにする。また、Ｓ３１６によるＵＦＢ生成速度を低下させるとき７千個の発熱素子を使用し、さらにＵＦＢ生成速度を低下させる場合には、６千個の発熱素子１０を使用するようにする。このように使用する発熱素子の数によってＵＦＢの生成速度を調整することも可能である。なお、このような制御を行う場合には、初期設定する発熱素子の組み合わせを、ＵＦＢの生成動作毎に順次変更するようにすれば、発熱素子の消耗を均一化することが可能になり、発熱素子の高寿命化を図ることが可能になる。
【０２１０】
また表４に、発熱素子の１秒当たりの駆動回数（駆動周波数）とＵＦＢ生成速度との組み合わせの例を示す。
【０２１１】
【表４】
2020138155.tif 000006
【０２１２】
発熱素子の駆動周波数を制御することによってＵＦＢ生成数を制御可能であることが上記表４からも明らかである。
【０２１３】
さらに表５に、発熱素子の駆動周波数と発熱素子数との組み合わせによって、ＵＦＢ生成速度（１秒あたりのＵＦＢ発生数）を一定に保つ例を示す。
【０２１４】
【表５】
2020138155.tif 000007
【０２１５】
上記表５に示すように、駆動する発熱素子の数に伴って、発熱素子の駆動周波数を制御することにより、ＵＦＢの発生数を一定に保つことが可能になる。すなわち、使用可能な発熱素子が比較的多い場合には、各発熱素子の駆動周波数を下げ、使用可能な発熱素子が比較的少ない場合には、各発熱素子の駆動周波数を高めるようにする。これにより、使用可能な発熱素子の数に変化が生じた場合にも、一定のＵＦＢの発生数を得ることが可能になる。なお、このような制御を行う場合には、駆動可能な発熱素子数を別途検知するようにすれば、適切な駆動周波数を設定することが可能になる。駆動可能な発熱素子の検知方法としては、発熱素子を駆動した際に発生する熱を検出する方法、発泡・消泡に伴う音を検出する方法等、種々の方法を採用することが可能である。
【０２１６】
［第４の実施形態］
Ｔ−ＵＦＢ方式を用いた上記各実施形態では、生成するＵＦＢ含有液の濃度を目標とするＵＦＢ濃度に高精度に近づけることが可能である。このため、ＵＦＢ含有液の目標ＵＦＢ濃度の設定が高すぎる場合にも、その設定値に従って高濃度のＵＦＢ含有液が生成されてしまうことが懸念される。そこで、本実施形態におけるＵＦＢ含有液の生成装置は、ユーザが高すぎる目標ＵＦＢ濃度を設定してしまった場合には、ＵＦＢ濃度を適切な濃度に制限する機能を備える。
【０２１７】
このような濃度制限機能を設ける理由は、Ｔ−ＵＦＢ方式を用いる上記実施形態のＵＦＢ含有液の生成装置では、飽和溶解度を超えて気体を液体（例えば水）内に保持することが可能であることによる。上記実施形態に示す装置では、生成時間を長くすればするだけＵＦＢ濃度を向上させることができ、その結果、これまでに存在しないような高濃度のガスを保持したＵＦＢ含有液を生成することが可能である。前述のようにＵＦＢ濃度の高いＵＦＢ含有液には、種々の有効性があるが、過剰な濃度のＵＦＢには効果を低減する可能性もあり、以下に説明する濃度制限機能によって適切なＵＦＢ濃度に制限することが好ましい。
【０２１８】
図２０は本実施形態により実行されるＵＦＢ含有液の生成処理を示すフローチャートである。
【０２１９】
図２０において、Ｓ４０１〜Ｓ４１０は図１３のＳ１０１〜Ｓ１１０と同様であり、Ｓ４１２〜Ｓ４１６は図１３のＳ１１１〜Ｓ１１５と同様であるため、重複説明は省略する。
【０２２０】
Ｓ４００では、過剰なＵＦＢ濃度の生成を許容しないように、上限ＵＦＢ濃度を設定する。この上限ＵＦＢ濃度の設定処理は、予めＲＡＭなどに格納されている上限ＵＦＢ濃度を読み出すことによって行う。あるいは、予め定めた複数種類の上限値の中からユーザが指定した上限値を設定するようにすることも可能である。
【０２２１】
Ｓ４１１では、Ｓ４１０で計測した計測ＵＦＢ濃度がＳ４００で設定した上限ＵＦＢ濃度以上であるかを判定する。判定結果がＮｏの場合には、Ｓ４１２へと進み、処理を継続する。また、Ｓ４１１の判定処理における判定結果がＹｅＳの場合には、Ｓ４１７へ進む。Ｓ４１７では、モニタや警告灯を用いてユーザに対して警告を通知する。音を発したり、ネットワーク経由で他の装置に警告を通知したりする方式でもよい。その後はＳ４１４〜Ｓ４１６の処理を行う。この処理は図１３のＳ１１３〜Ｓ１１５の処理と同様である。
【０２２２】
Ｓ４００で設定する上限ＵＦＢ濃度は、ＵＦＢとして生成する気体の種類によって設定することが好ましい。また、Ｓ４００で上限ＵＦＢ濃度を設定する代わりに、Ｓ４０１で行う目標ＵＦＢ濃度の設定処理において、設定された濃度が上限ＵＦＢ濃度を超える場合に警告を通知し、その目標ＵＦＢ濃度の設定を許可しない方式を採ることも可能である。
【０２２３】
このように本実施形態では、上限ＵＦＢ濃度を設定し、その上限ＵＦＢ濃度を超えるＵＦＢ濃度を検出した場合に警告を通知し、ＵＦＢの生成を停止させる。これにより、Ｔ−ＵＦＢ方式による高すぎるＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液が製造されることを未然に防ぐことが可能になる。なお、上限ＵＦＢ濃度は、作成したＵＦＢ含有液の濃度、作業環境およびＵＦＢ含有液の使用環境等に応じて適切に設定されることが好ましい。
【０２２４】
［第５の実施形態］
次に、本発明に係るＵＦＢ生成装置の第５の実施形態を説明する。
【０２２５】
上述の第１〜第４の実施形態におけるＴ−ＵＦＢ方式によるＵＦＢ含有液生成装置では、回収ユニット５００に貯留したＵＦＢ含有液を何らかの密閉容器に収納し、使用場所にＵＦＢ含有液を移送してから実際に使用する、というユースケースを想定していた。しかし、本発明は、上記のようなユースケースへの適用に限定されるものではない。例えば、液体経路から供給された液体内にＴ−ＵＦＢ方式でＵＦＢを生成し、生成されたＵＦＢ含有液をそのまま所定の使用位置へと排出するといったユースケースにも本発明は適用可能である。以下、このようなユースケースに本発明を適用したＴ−ＵＦＢ生成装置として、浄水器として使用されるＴ−ＵＦＢ生成装置と、洗濯機に使用されるＴ−ＵＦＢ生成装置を例に採り説明する。
【０２２６】
＜浄水器として使用されるＴ−ＵＦＢ生成装置＞
図２１は、浄水器として使用されるＴ−ＵＦＢ生成装置を模式的に示す図である。
図２１において、Ｔ−ＵＦＢ生成装置７００は、水道の蛇口の先に装着するＴ−ＵＦＢ生成ユニット７１１（以下、単にユニットともいう）を有し、水道の蛇口からユニット７１１に流入した水（液体）に対してＵＦＢを付与することにより水道水の浄化を行う。ユニット７１１には、水の有無を検知する液体検知センサ（液体検出手段）７１１１と、水流の速さを検出する流速センサ（流速検知手段）７１１２と、内部に流入した水に対してＴ−ＵＦＢを生成する発熱部７１１３とが互いに近接して設けられている。さらに、ユニット７１１には発熱部７１１３の駆動を制御する制御部７１３が設けられている。
【０２２７】
また、ユニット７１１の外面には、Ｔ−ＵＦＢの動作を設定する操作表示部７１２が設けられている。操作表示部７１２には、ＯＦＦ設定ボタン７１２１、ＬＯＷ設定ボタン７１２２、ＨＩＧＨ設定ボタン７１２３が設けられている。ここで、ＯＦＦ設定ボタンは、ＵＦＢの生成停止を指示するためのボタンであり、ＬＯＷ設定ボタン７１２２は、相対的に低濃度のＵＦＢの生成を指示するためのボタンである。また、ＨＩＧＨ設定ボタン７１２３は、相対的に高濃度のＵＦＢの生成を指示するためのボタンである。これらのボタンを押下することにより、各ボタンから制御部７１３へと指示が出され、その指示に従って制御部７１３が発熱部７１１３を駆動させる不図示の駆動部を制御する。
【０２２８】
また、本例では各ボタン７１２１、７１２２、７１２３の内部に不図示の発光素子が内蔵されている。各ボタンに内蔵された発光素子は、ボタンが有効な状態にあるとき制御部７１３の駆動制御によって発光し、ユーザにボタン操作の状況を通知することができる。また、液体検知センサ７１１１及び流速センサ７１１２は、いずれも前述のＣＰＵ７１４に接続されており、各センサによる検出信号はＣＰＵ７１４に入力される。
【０２２９】
なお、図２１において、７０１３は水道設備の配管部７０１３を示している。配管部７０１３には、不図示のバルブが設けられており、バルブの開度を調整することによってＵＦＢ生成ユニット７１１への水道水の供給、停止、及び供給量の調整を行うことが可能である。なお、水道水は、配管部７０１３内を矢印７０１４及び７０１５に示す方向に沿って流動する。
【０２３０】
次に、本例における動作を図２２に示すフローチャートに従って説明する。なお、以下の説明で用いる図２２のフローチャートに示される一連の処理は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムコードをＲＡＭに展開し実行することにより行われる。あるいはまた、図２２における一部または全部の機能をＡＳＩＣや電子回路等のハードウェアで実現してもよい。なお、各処理の説明における記号「Ｓ」は、各処理の説明におけるステップを意味する。
【０２３１】
Ｓ５０１では、まず液体検知センサ７１１１が水の有無を検知する。ここで、水道水が供給停止状態であれば、液体検知センサ７１１１の検知結果は「水無し」となり、水道水が供給されている場合には、液体検知センサ７１１１の検知結果は「水有り」となる。検知結果が水無しの場合にはＳ５０１の処理を繰り返す。また、Ｓ５０１の検知結果が「水有り」の場合にはＳ５０２へ進む。
【０２３２】
Ｓ５０２では、流速センサ７１１２がＵＦＢ生成ユニット７１１に供給される水の流速を検知する。流速センサ７１１２は、水車やバネを用いた機構的な検知方式を採るものでも、圧力を利用した電気的な検知方法を採るものでもよい。
【０２３３】
Ｓ５０３では、流速センサ７１１２で検出した流速が、実質的に供給停止状態であるか否かを検出する。ユーザが水道の利用を停止すべくバルブを閉じた場合には、流速センサ７１１２の検出結果は、「供給停止」となる。そこで、検知結果が供給停止の場合にはＳ５０８へと進み、発熱部７１１３によるＵＦＢの生成を終了して一連の処理を終了する。また、検知結果が供給停止ではない場合にはＳ５０４へと進む。
【０２３４】
Ｓ５０４では目標ＵＦＢ濃度の設定を行う。ここでは、図２１に示す操作表示部７１２による設定に基づいて濃度設定を行う。本例においては、最後に押下されたボタンがいずれかによって目標ＵＦＢ濃度を以下のように設定する。
・ＯＦＦ設定ボタン７１２１が最後に押下→目標ＵＦＢ濃度＝０
・ＬＯＷ設定ボタン７１２２が最後に押下→目標ＵＦＢ濃度＝１００万個／ｍＬ
・ＨＩＧＨ設定ボタン７１２３が最後に押下→目標ＵＦＢ濃度＝２００万個／ｍＬ
【０２３５】
次に、Ｓ５０５ではＵＦＢ生成速度の設定を行う。ＵＦＢ生成速度は、供給される水の流速及び目標ＵＦＢ濃度に応じて設定する。すなわち、目標ＵＦＢ濃度を実現するためには、流速が早い程、ＵＦＢ生成速度を速くすることが必要となる。
本例においては、
・発熱素子数が１０００個
・１つの発熱素子を１回駆動したときに生成されるＵＦＢの数が１０個
とし、発熱素子の１秒間あたりの駆動回数（駆動周波数）を制御することで目標ＵＦＢ濃度を実現する。
【０２３６】
表６に、各流速と操作表示部７１２における目標ＵＦＢ生成濃度を実現するための必要ＵＦＢ生成速度と、１秒間あたりの発熱部７１１３の駆動回数の一覧を示す。
【０２３７】
【表６】
2020138155.tif 000008
【０２３８】
上記表６に示す駆動回数は次のようにして算出される。
【０２３９】
例えば、水の流速が１０（ｍＬ／秒）であり、目標ＵＦＢ濃度がＬＯＷ：１００万（個／ｍＬ）である場合、ＵＦＢ生成装置７００は１秒間に
１０（ｍＬ／秒）×１００万（個／ｍＬ）＝１０００万（個／秒）
のＵＦＢ生成速度が必要となる。
【０２４０】
発熱部７１１３を１回駆動することにより、
１０００×１０＝１万（個／駆動回数）
のＵＦＢが生成されるので、必要ＵＦＢ生成速度を実現するために１秒間に発熱部７１１３を駆動すべき回数は、
１０００万（個／秒）÷１万（個／駆動回数）＝１０００（駆動回数／秒）
となる。
【０２４１】
Ｓ５０６では、Ｓ５０５において設定されたＵＦＢ生成速度に従ってＵＦＢの生成を実行する。また、Ｓ５０６ではＵＦＢ生成状況の表示を行い、Ｓ５０２に戻る。以後、Ｓ５０３の判定結果が「供給停止」となるまで、Ｓ５０２〜Ｓ５０７の処理を継続する。
【０２４２】
上述したように、操作表示部７１２は各ボタン７１２１、７１２２、７１２３の内部に発光素子を内蔵されている。Ｓ５０７ではこれらのボタン７１２１、７１２２、７１２３のうち、選択されているボタンが緑色に点滅することでＵＦＢ生成中であることを示すようになっている。また、供給される水の流量が多すぎて目標ＵＦＢ濃度が実現できない状況においては、選択されているボタンが赤色に点滅し、ユーザに流速を低下させる等の対応を促すようになっている。
【０２４３】
ユーザが流速を低下させた場合には、次のＳ５０２において低下させた流速が検知され、Ｓ５０６において低下させた流速に基づくＵＦＢ生成速度の再設定が行われる。そして、目標ＵＦＢ濃度が実現出来る状況になれば、選択したボタンの発光色が緑色に変更される。
【０２４４】
また、ＨＩＧＨ設定ボタン７１２３からＬＯＷ設定ボタン７１２２へと選択されるボタンが変更された場合には、Ｓ５０６において、低下させた目標ＵＦＢ濃度に基づいてＵＦＢ生成速度の再設定が行われる。
【０２４５】
また、ボタンの発光色が緑色の状態において、ユーザが流速を増加させた場合や、目標ＵＦＢ濃度を増加させた場合には、Ｓ５０６におけるＵＦＢ生成速度の再設定によって、ボタンの発光色が赤色に変わる場合もある。
【０２４６】
表７に、１秒間あたりの発熱部７１１３の駆動回数の上限が４０００回である場合に、各流速と、操作表示部７１２の設定に伴う１秒間あたりの実際の発熱部７１１３の駆動回数（実駆動回数）と、ボタンの発光色との関係の一覧を示す。
【０２４７】
【表７】
2020138155.tif 000009
【０２４８】
ユーザがＬＯＷ設定ボタン７１２２を押下し、目標ＵＦＢ濃度をＬＯＷ（１００万個／ｍＬ）とした場合、流速が４０ｍＬ／秒までは目標ＵＦＢ濃度を実現することが可能である。このため、流速センサ７１１２によって検出される流速が４０ｍＬ／秒以下である場合には、ＣＰＵ７１４は、実駆動回数を必要駆動回数に設定し、ＬＯＷ設定ボタン７１２２の発光色を緑色とする制御を行う。しかし、流速が４０ｍＬ／秒を超える場合には、上限の４０００回／秒を超える駆動回数が必要となる。このため、流速センサ７１１２によって検出される流速が４０ｍＬ／秒を超える場合には、ＣＰＵ７１４は、実駆動回数を上限の４０００回／秒と設定し、ＬＯＷ設定ボタン７１２２の発光色を赤色とする制御を行う。
【０２４９】
また、ユーザがＨＩＧＨ設定ボタン７１２３を押下し、目標ＵＦＢ濃度をＨＩＧＨ（２００万個／ｍＬ）とした場合、流速が２０ｍＬ／秒までは目標ＵＦＢ濃度を実現することが可能である。このため、流速センサ７１１２によって検出される流速が２０ｍＬ／秒以下である場合には、ＣＰＵ７１４は、実駆動回数を必要駆動回数に設定し、ＨＩＧＨ設定ボタン７１２３の発光色を緑色とする制御を行う。しかし、流速が２０ｍＬ／秒を超える場合には、上限の４０００回／秒を超える駆動回数が必要となる。このため、流速センサ７１１２によって検出される流速が２０ｍＬ／秒を越える場合には、ＣＰＵ７１４は、実駆動回数を上限の４０００回／秒と設定し、ＨＩＧＨ設定ボタン７１２３の発光色を赤色とする。
【０２５０】
ＯＦＦ設定ボタン７１２１が押下され、ＵＦＢの生成がＯＦＦに設定された場合には、ＵＦＢの生成がＯＦＦ状態にあることをユーザに明示するために、ＯＦＦ設定ボタン７１２１の発光色を白色とする。
【０２５１】
このように本例では、所望のＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液が生成できているか否か、及びＵＦＢが生成されているか否かを、ユーザはボタンの発光色によって視覚的に把握することが可能になる。
【０２５２】
また、本例では、ボタンに内蔵された発光素子でユーザに装置の駆動状況を通知するようにしたが、操作表示部７１２に対し、より情報量の多い表示を可能とする表示手段を設けることも可能である。例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等を操作表示部７１２に設け、実際のＵＦＢ生成濃度等の情報を表示するようにしてもよい。
さらに、ＵＦＢ生成ユニット７１１に不図示の通信部を搭載し、スマートフォン等の外部機器に対して上記実際のＵＦＢ生成濃度等の情報を送信して、外部機器側で表示させることも可能である。
【０２５３】
以上のように、本例では、流速に応じてＵＦＢ生成速度を設定することにより、所望のＵＦＢ濃度を有するＵＦＢ含有液をユーザに提供することが可能である。さらに、設定されている流速またはＵＦＢ濃度によっては、所望のＵＦＢ濃度を実現できない場合もあるが、そのような場合には、実現不能な状態にあることを動的にユーザに通知することができる。
【０２５４】
また、本例では、ＯＦＦボタンを押下して発熱部７１１３におけるＵＦＢの発生を停止させることによって、供給される液体自体（ここでは水道水）をそのまま流出させることができる。本例では、ＵＦＢを生成する場合と、ＵＦＢを生成しない場合とで液体の流路を変更する必要がなく、液体の流動も継続して維持することが可能である。従って、流路構成を単純化することができ、装置の小型化、及び低コスト化を図ることができる。これに対し、ベンチュリー管などを用いた従来のＵＦＢ生成装置では、液体の流動を維持しつつ、ＵＦＢを含有しない液体とＵＦＢ含有液との切り換えを行い得るようにするためには、少なくとも２つの経路とそれらを切り換える弁等が必要となる。すなわち、ＵＦＢ生成部を通過する経路とＵＦＢ生成部を通過しないバイパス流路とそれらの経路を選択的に切り換える弁が必要となり、本例に比べて装置が大型化すると共にコストの増大を招くこととなる。
【０２５５】
また、本例ではＵＦＢ含有液の殺菌効果に着目し、高いＵＦＢ濃度が得られるＴ−ＵＦＢ生成装置によって浄水器を構成した例を示した。しかし、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置は、浄水器に限らず、変動する流速または所望のＵＦＢ濃度に対して、ＵＦＢ生成速度を変調することが必要となる他のＵＦＢ生成装置への適用も有効である。
【０２５６】
＜洗濯機に搭載されるＴ−ＵＦＢ生成装置＞
次に、洗濯機に搭載されるＴ−ＵＦＢ生成装置について説明する。洗濯機に搭載されるＴ−ＵＦＢ生成装置においても、供給される水に対して所定のＵＦＢ濃度のＵＦＢを安定的に供給する構成は、図２１に示したＴ−ＵＦＢ生成装置７００と同様である。但し、本例におけるＴ−ＵＦＢ生成装置８００においては、洗濯機固有の機能に適合するＵＦＢ含有液を生成することが求められる。洗濯機固有の機能としては、例えば、
洗濯：衣類に付着した汚れ等を除去する。
槽洗浄：洗濯槽に付着した黒カビ等を除去する。
【０２５７】
などがある。従って、これらの機能に応じたＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液をＴ−ＵＦＢ生成装置から供給し、洗濯機の各機能の向上を図る。以下、図２３及び図２４を参照しつつ洗濯機に用いるＴ−ＵＦＢ生成装置の構成及び動作を説明する。
【０２５８】
図２３に示す洗濯機８０００は、水供給側にＴ−ＵＦＢ生成装置８００を備え、ここで生成したＵＦＢ含有液を用いて衣類の洗濯や洗濯槽内の洗浄などを行う。この洗濯機８０００の洗濯機本体８３００には、洗濯槽８３０１が設けられている。洗濯槽８３０１は、給水経路８３０３に連結された後述のＴ−ＵＦＢ生成装置８００と、洗濯槽８３０１内の水を外部へと排出する排水経路８３０５とに連結されている。さらに、洗濯槽８３０１は、Ｔ−ＵＦＢ生成装置８００との間で水を循環させるための還流経路８３０４に連結されており、還流経路８３０４の排出口には異物を除去するフィルタ８３０２が設けられている。なお、図中の矢印８３０７〜８３０９は、各経路における水流の流れの方向を示している。
【０２５９】
洗濯機本体８３００には、前述の給水経路８３０３に接続されたＴ−ＵＦＢ生成装置８００が設けられている。Ｔ−ＵＦＢ生成装置８００は、水の有無を検知する液体検知センサ８１１１、流速センサ（流速検知手段）８１１２、及びＴ−ＵＦＢを生成する発熱部８１１３などを有している。発熱部８１１３は、多数の発熱素子を含み構成されている。
【０２６０】
また、洗濯機本体８３００には、Ｔ−ＵＦＢの動作を設定する操作表示部８３２が設けられている。この操作表示部８３２には、洗濯機８０００に電源を投入するための電源ボタン８３２１の他、洗濯機で行い得る種々の動作を指示するためのボタンが設けられている。ここでは、洗濯を指示する洗濯ボタン８３２２、すすぎを指示するすすぎボタン８３２３、脱水を指示する脱水ボタン８３２５、乾燥を指示する乾燥ボタン８３２５及び洗濯槽８３０１の洗浄を指示する槽洗浄ボタン８３２６などが設けられている。
【０２６１】
さらに、洗濯機本体８３００には、洗濯機８０００及びＴ−ＵＦＢ生成装置８００の動作を制御する制御部８１３が設けられている。制御部８１３は、洗濯機８０００の各駆動部及びＴ−ＵＦＢ生成装置８００等を統括的に制御するＣＰＵ８１４と、ＲＯＭ８１５、及びＲＡＭ８１６などを含み構成されており、本体部８３０に搭載されている。制御部８１３は、前述の各ボタン８３２１〜８３２６から出された指示等に従って各部の動作を制御する。
【０２６２】
次に、本実施例における動作を図２４に示すフローチャートに従って説明する。なお、以下の説明で用いる図２４のフローチャートに示される一連の処理は、ＣＰＵ８１４がＲＯＭ８１５に記憶されているプログラムコードをＲＡＭ８１６に展開し実行することにより行われる。あるいはまた、図２４における一部または全部の機能をＡＳＩＣや電子回路等のハードウェアで実現してもよい。なお、各処理の説明における記号「Ｓ」は、各処理の説明におけるステップを意味する。
【０２６３】
操作表示部８３２の電源ボタン８３２１が押下され、洗濯機８０００に電源が投入されると、ＣＰＵ８１４は、洗濯ボタン８３２２が押圧されたかを判定する（Ｓ６０１）。ここで、判定結果がＹｅＳであれば、洗濯時におけるＵＦＢ生成用の駆動条件を設定する処理Ｓ６０３〜Ｓ６０５へ進む。この設定処理において、Ｓ６０３では洗濯用の流速の設定を行い、Ｓ６０４では洗濯用のＵＦＢ濃度の設定を行い、Ｓ６０５では洗濯用のＵＦＢ生成用速度の設定を行う。
【０２６４】
また、Ｓ６０１の判定処理における判定結果がＮｏであればＳ６０２へ進む。Ｓ６０２では、槽洗浄ボタン８３２６が押下されたかを判定し、判定結果がＮｏであればＳ６０１の判定処理に戻り、判定結果がＹｅＳであれば、槽洗浄時におけるＵＦＢ生成用の駆動条件を設定する処理Ｓ６０６〜Ｓ６０８へ進む。この設定処理において、Ｓ６０６では槽洗浄用の流速の設定を行い、Ｓ６０７では槽洗浄用のＵＦＢ濃度の設定を行い、Ｓ６０８では槽洗浄用のＵＦＢ生成用速度の設定を行う。
【０２６５】
このように、本実施例では、操作表示部８３２に設けられたボタンのうち、洗濯ボタン８３２２が押下された場合と、槽洗浄ボタン８３２６が押下された場合とで、ＵＦＢ生成時の駆動条件の切り換えを行う。
【０２６６】
駆動条件の切り換えについて具体的に説明すると、例えば
洗濯：ＵＦＢ濃度上限    １００万（個／ｍＬ）
槽洗浄：ＵＦＢ濃度下限  １０００万（個／ｍＬ）
という制御が必要となる。すなわち、洗濯の場合には汚れ等を除去すると同時に、衣類へのダメージを避けるために所定のＵＦＢ濃度を上限とする必要がある。これに対して、槽洗浄の場合には衣類へのダメージを考慮する必要がないことから、黒カビ等を除去するために必要とされる比較的高濃度のＵＦＢを確実に生成することが好ましい。
【０２６７】
本実施例の洗濯機８０００に搭載されているＴ−ＵＦＢ生成装置８００は、以下のような性能を有する。
【０２６８】
・発熱部に設けられている発熱素子数：            １００００個
・１個の発熱素子を１回駆動した際のＵＦＢの生成数：    １０個
・各発熱素子の上限駆動回数／秒：              ４０００回／秒
上記性能において、通常洗濯と槽洗浄のそれぞれについて給水経路８３０３から供給される水の流速と各発熱素子の駆動回数との関係を表８に示す。
【０２６９】
【表８】
2020138155.tif 000010
【０２７０】
表８に示すように、通常洗濯の場合には、流速４０ｍＬ／秒であっても、流速４００ｍＬ／秒であっても、必要ＵＦＢ濃度を生成することが可能である。
【０２７１】
一方、槽洗浄の場合にも、流速４０ｍＬ／秒のときには必要ＵＦＢ濃度を生成することが可能である。しかし、流速４００ｍＬ／秒のときには、１秒間あたりの発熱素子の駆動回数が４００００回・秒必要となり、上限の４０００回／秒を超過してしまい、必要ＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液を生成することができない。そこで、
・通常洗濯時の流速：４００ｍＬ／秒（４０ＬのＵＦＢ含有液の供給に約  １００秒）
・槽洗浄時の流速  ：  ４０ｍＬ／秒（４０ＬのＵＦＢ含有液の供給に約１０００秒）
というように、流速を制御することで、通常洗濯時と槽洗浄時のいずれにおいても、必要なＵＦＢ濃度を実現することができる。
【０２７２】
以上のように、本例では、洗濯時と槽洗浄時とで異なる駆動条件を設定し、それぞれの駆動条件に従って、Ｓ６０９〜Ｓ６１３の処理を実行する。すなわち、Ｓ６０９では、液体検知センサ８１１１の検出結果に基づいて、Ｔ−ＵＦＢ生成装置８００に水の供給が行われたかを判定し、判定結果がＹｅＳである場合にはＳ６１０へと進み、Ｎｏである場合には判定処理を継続する。Ｓ６１０では、Ｓ６０３〜Ｓ６０５の設定処理または、Ｓ６０６〜Ｓ６０８の設定処理によって設定された駆動条件に従ってＵＦＢ生成動作を実行する。そしてＵＦＢ生成状況を操作表示部８３２に設けた表示部８３２７に表示する。この後、Ｓ６１２において、流速センサ８１１２の検出結果に基づいて水の供給が停止したかを判定し、判定結果がＮｏであれば判定処理を継続し、判定結果がＹｅＳであれば一連のＵＦＢの生成処理を終了する。
【０２７３】
本例では、流速を制御することで通常洗濯時と槽洗浄時のそれぞれにおいて必要とされるＵＦＢ濃度を生成する例を示した。しかし、槽洗浄時の流速を通常洗濯時の流速から変更せず、水を循環させることによってＵＦＢ濃度を向上させる方法を採ることも可能である。
【０２７４】
また、洗濯槽８３０１への水の充填速度を重視する場合には、通常洗濯時と槽洗浄時のいずれにおいても、水の流速を目標ＵＦＢ濃度とＵＦＢ生成能力とから算出される流速以上に水の流速を設定した上で、水を循環させるようにしてもよい。これによっても、実際のＵＦＢ濃度を向上させることができる。
【０２７５】
［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態におけるＵＦＢ生成装置を説明する。本実施形態は、液体貯留容器に貯留された液体内にＵＦＢを生成し、所望のＵＦＢ濃度のＵＦＢ含有液を生成することが可能なＴ−ＵＦＢ生成装置を備えるものである。
【０２７６】
図２５は、本実施形態におけるＴ−ＵＦＢ生成装置７００Ａ〜７００Ｅが配置された液体貯留容器９００を模式的に示す縦断側面図である。なお、図中、Ｚは鉛直方向を示し、Ｈは水平方向を示している。液体貯留容器９００は、液体を貯留可能な空間をなす貯留室９０１が形成されている。貯留室９０１は、多面形状を有している。本実施形態では、底面９１１、上面９１２、４つの側面（左側面９１３、右側面９１４、後側面９１５、前側面（図示せず））、左斜面９１７及び右斜面９１８の８つの内面によって形成されている。底面９１１及び上面９１２は、液体貯留容器９００を水平面上に設置した状態で、水平面と略平行するように形成されている。また、貯留室９０１には、図外の供給口から所定の液体（例えば、水）が供給され、一定量が供給された後は、供給口を閉塞状態に保ち得るように構成されている。
【０２７７】
貯留室９０１内には、底面９１１と、左右両側面９１３、９１４と、左右両斜面９１７、９１８のそれぞれに沿ってＴ−ＵＦＢ生成装置７００Ａが配置されている。すなわち、貯留室９０１には、合計５つのＴ−ＵＦＢ生成装置７００Ａ〜７００Ｅが配置されている。各Ｔ−ＵＦＢ生成装置７００Ａ〜７００Ｅには、いずれも前述の図２１に示したＴ−ＵＦＢ生成装置７００と同様に、液体検知センサ７１１１、流速センサ７１１２、発熱部７１１３が互いに近接する位置に設けられている。各センサ７１１１、７１１２及び発熱部７１１３は貯留室９０１内に貯留された液体と接触可能な状態に配置されている。なお、Ｔ−ＵＦＢ生成装置７００Ａ〜７００Ｅは、いずれも不図示の制御部に接続されており、制御部によって発熱部７１１３の各発熱素子の駆動が制御される。
【０２７８】
上記構成を有する液体貯留容器９００では、５つの各Ｔ−ＵＦＢ生成装置７００Ａ〜７００Ｅの各々の液体検知センサ７１１１が水の有無を検知する。貯留室９０１に水が供給されると、まず、底面９１１に配置されたＴ−ＵＦＢ生成装置７００Ａの液体検知センサ７１１１が水を検知し、検知信号を制御部に送信する。検知信号を受けた制御部は、Ｔ−ＵＦＢ生成装置７００Ａの発熱部７１１３を駆動し、ＵＦＢを発生させる。
【０２７９】
その後、貯留室９０１に供給される水の液面が上昇すると、左右両側面９１３、９１４に配置されたＴ−ＵＦＢ生成装置７００Ｂ、７００Ｃのそれぞれの液体検知センサ７１１１に水が接触し、各センサから検知信号が出力される。この検知信号を受けた制御部は左右両側面に配置したＴ−ＵＦＢ生成装置７００Ｂ、７００Ｃの発熱部７１１３を駆動する。これにより、Ｔ−ＵＦＢ生成装置７００Ａ〜７００Ｃのそれぞれの発熱部７１１３からＵＦＢが発生する。
【０２８０】
その後、さらに水の液面が上昇すると、左右両斜面９１７、９１８に配置されたＴ−ＵＦＢ生成装置７００Ｄ、７００Ｅの各々の液体検知センサ７１１１に水が接触する。その結果、各センサ７１１１、７１１２から検知信号を受けた制御部が、各Ｔ−ＵＦＢ生成装置７００Ｄ、７００Ｅの各々の発熱部７１１３を駆動する。これにより、全てのＴ−ＵＦＢ生成装置７００Ａ〜７００Ｅの発熱部７１１３からＵＦＢが発生する。その後、各発熱部７１１３の駆動を継続することによって貯留室９０１内の水のＵＦＢ濃度は上昇していく。
【０２８１】
また、本実施形態におけるＴ−ＵＦＢ生成装置７００Ａ〜７００Ｅでは、Ｔ−ＵＦＢの生成を行うに際し、発熱部７１１３の近傍の水は過熱されて温度が上昇する。この温度上昇した相対的に高温の水は密度が低下するため、矢印９３０１〜９３０５に示すように上方へと対流し、相対的に低温の水は下側へと対流する。
【０２８２】
このように、本実施形態によれば、ＵＦＢ含有液の生成に伴って貯留室９０１内の液体が自然に対流するため、貯留室９０１内に水を攪拌するための専用の機構を設けなくとも、均一なＵＦＢ濃度が得られる。このため、装置の簡略化、小型化、及び低コスト化を実現することができる。
【０２８３】
本実施形態における水の対流は、図２５に示すような位置にＴ−ＵＦＢ生成装置を配置することによって生じる。すなわち、本実施形態では、上面９１２を除いた面にＴ−ＵＦＢ生成装置を配置しており、これによって上述のような水の対流を発生させることが可能になっている。
【０２８４】
これに対し、仮に液体貯留容器９００の上面部にＴ−ＵＦＢ生成装置を配置し、水平な状態の発熱部から略真下に向けてＵＦＢを生成するようにした場合には、高温の水が対流せず、発熱素子近傍に留まり、ＵＦＢの生成効率が低下する。これは、
・水温が高温になることにより、飽和溶解度が下がる
・気体が析出するきっかけとなるＵＦＢを含む泡が既に存在している
などの状態が発生することによる。換言すれば、従来のベンチュリー方式のＵＦＢ生成原理に類するようなＵＦＢ生成状態が発生し、ＵＦＢの生成効率が低下することとなる。但し、Ｔ−ＵＦＢ生成方式自体は機能するため、従来のＵＦＢ生成方式よりは高濃度・高効率でＵＦＢを生成することが可能である。しかし、より効率的にＵＦＢを生成するためには、本実施形態のように、水平に配置された発熱部の下面にはＴ−ＵＦＢ生成装置を配置せず、水平以外の方向にＴ−ＵＦＢ生成装置を配置して水の対流を生じさせるようにすることが好ましい。
【０２８５】
また、本実施形態のように、側面や傾斜面にＴ−ＵＦＢ生成装置を設置する場合にも、対流の観点からはより下方に発熱部を配置する方が有利である。さらに、各Ｔ−ＵＦＢ生成装置７００Ａ〜７００Ｅを配置する場合、図２５に示すように、液体検知センサ７１１１が、発熱部７１１３よりも重力方向上方に位置するような向きで配置することが好ましい。その理由は、水が存在しない状態で発熱素子を駆動すると発熱素子が高温になり過ぎて劣化または損傷する可能性が高くなるからである。液体検知センサ７１１１が発熱部７１１３より上部に配置されていれば、水が存在する状態で発熱部７１１３を駆動することが可能になり、発熱部７１１３の寿命を向上させることができる。
【０２８６】
［Ｔ−ＵＦＢ生成装置の適用例］
上記実施形態の説明からも明らかなように、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置は、従来のＵＦＢ生成装置に比して、以下のような優位性を有している。
・高いＵＦＢ濃度を生成可能である
・ＵＦＢ生成量及び生成速度を制御可能である
・ＵＦＢ生成を制御可能であるため、生成されるＵＦＢ濃度を予測可能である
・ＵＦＢが消費された際にその分を高精度に補充することが可能である
といった優位性がある。
【０２８７】
そのため、以下の様な製品においても本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することで、各製品の機能を向上させることが可能になる。以下、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置の適用例を列挙する。
【０２８８】
＜アロマディフューザー＞
アロマディフューザーに、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・来客時等の準備に向けた急速ＵＦＢ生成モード
・睡眠時のための低速ＵＦＢ生成モード
・アロマオイル種別に応じた適切なＵＦＢ生成速度切り換え
・大気中のＵＦＢ濃度検知器との組み合わせによる、ＵＦＢ濃度の一定化
・高濃度ＵＦＢを用いたディフューザー内洗浄機能
・低濃度ＵＦＢを用いたアロマディフューズ機能
等が実現可能となる。
【０２８９】
＜シャワー＞
シャワーに、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・温水／冷水時で気体の飽和溶解度が異なるため、温度に応じたＵＦＢ生成速度切り換え
・流速に応じたＵＦＢ生成速度の切り換え
・洗浄対象に応じたＵＦＢ濃度切り換え
・相対的高濃度ＵＦＢを用いたシャワー内洗浄機能
・相対的低濃度ＵＦＢを用いた人体洗浄機能
等が実現可能となる。
【０２９０】
＜浴室洗浄機＞
浴室洗浄機に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・温水／冷水時で飽和溶解度が異なるため、温度に応じたＵＦＢ生成速度切り換え
・流速に応じたＵＦＢ生成速度の切り換え
・洗浄対象に応じたＵＦＢ濃度切り換え
・相対的高濃度ＵＦＢを用いたカビ取り・配管洗浄機能
・相対的低濃度ＵＦＢを用いた浴室・浴槽洗浄機能
等が実現可能となる。
【０２９１】
＜便器洗浄機＞
便器洗浄機に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換え及び制御が可能となり、
・温水／冷水時で飽和溶解度が異なるため、温度に応じたＵＦＢ生成速度の切換え
・流速に応じたＵＦＢ生成速度の切換え
・洗浄対象に応じたＵＦＢ濃度切換え
・相対的高濃度ＵＦＢを用いた水アカ取り・配管洗浄機能
・相対的低濃度ＵＦＢを用いた人体洗浄機能
等が実現可能となる。
【０２９２】
＜ウィンドウウォッシャー＞
ウィンドウウォッシャーに、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・ウィンドウウォッシャー液の温度で飽和溶解度が異なるため、液温度もしくは環境温度に応じたＵＦＢ生成速度切り換え
・ワイパー速度に応じたＵＦＢ生成速度の切り換え
・車の移動速度が速い程液は短時間でウィンドウ外に流出するため、車の移動速度に応じたＵＦＢ生成速度切り換え
・一定期間ワイピングを行わない場合にウィンドウに埃が付着するため、非ワイピング期間が長い場合にＵＦＢ濃度を高くして埃除去効率を上げる
・洗浄対象に応じたＵＦＢ濃度切り換え
例えば、・相対的高濃度ＵＦＢを用いた水アカ取り・配管洗浄機能
・相対的低濃度ＵＦＢを用いた雨天時のワイピングサポート
等が実現可能となる。
【０２９３】
＜食器洗浄機＞
食器洗浄機に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・温水／冷水時で飽和溶解度が異なるため、温度に応じたＵＦＢ生成速度切り換え
・流速に応じたＵＦＢ生成速度の切り換え
・従来の食器洗浄機では高温でしか洗浄出来なかったために、食器洗浄機が利用できなかった材質の食器も、低温水＋高濃度ＵＦＢで洗浄可能となる。（例：プラスチック、塗装品等）
・硬水／軟水等の水質に応じたＵＦＢ濃度の制御
（水アカ等の発生が多い硬水に対して相対的に高濃度なＵＦＢ生成を行い、軟水に対して相対的に低濃度なＵＦＢ生成を行う制御等）
・洗剤を用いる事が不適切な食器（材質や塗装品等）に対して、相対的に高濃度のＵＦＢ生成を行う洗剤不使用モード
・高温高濃度ＵＦＢ水を用いる金属製調理器具洗浄モード
等が実現可能となる。
【０２９４】
＜コーヒーメーカー＞
コーヒーメーカーに、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・温水／冷水時で飽和溶解度が異なるため、温度に応じたＵＦＢ生成速度切り換え
・流速に応じたＵＦＢ生成速度の切り換え
・氷で薄めるアイスコーヒー生成時には相対的高濃度ＵＦＢを生成
・ミルクと混合するカフェオレ生成時には相対的高濃度ＵＦＢを生成
等が実現可能となる。
【０２９５】
＜高圧洗浄機＞
高圧洗浄機に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・温水／冷水時で飽和溶解度が異なるため、温度に応じたＵＦＢ生成速度切り換え
・流速に応じたＵＦＢ生成速度の切り換え
・洗剤を用いる事が不適切な食器（材質や塗装品等）に対して、相対的に高濃度のＵＦＢ生成を行う洗剤不使用モード
・硬水／軟水等の水質に応じたＵＦＢ濃度の切換え
等が実現可能となる。
【０２９６】
＜食材洗浄機＞
食材洗浄機に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・温水／冷水時で飽和溶解度が異なるため、温度に応じたＵＦＢ生成速度の切換え
・流速に応じたＵＦＢ生成速度の切換え
・低温高濃度ＵＦＢを用いる事で食材の変質を低減する生肉・生野菜洗浄モード
・高温高濃度ＵＦＢを用いる事で洗浄効果を優先した土洗浄モード
・高温高濃度ＵＦＢを用いる洗浄機自体の洗浄モード
等が実現可能となる。
【０２９７】
＜洗車機＞
洗車機に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換え及び制御が可能となり、
・温水／冷水時で飽和溶解度が異なるため、温度に応じたＵＦＢ生成速度切換え
・流速に応じたＵＦＢ生成速度の切換え
・洗剤を用いる事が不適切な車体（材質や塗装品等）に対して、相対的に高濃度のＵＦＢ生成を行う洗剤不使用モード
・高温高濃度ＵＦＢを用いる洗車機自体の洗浄モード
等が実現可能となる。
【０２９８】
＜医療器洗浄＞
医療器に本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を組み込む、もしくは医療器を本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置に接続することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換え及び制御が可能になり、以下の機器への適用が可能になる。
(i)歯科医療器への適用
・相対的高濃度ＵＦＢによる医療器具の内部洗浄
・相対的低濃度ＵＦＢによる人体（口腔・歯）洗浄
(ii)手術支援ロボットへの適用
・相対的高濃度ＵＦＢによる手術器具の内部洗浄
・相対的低濃度ＵＦＢによる人体（皮膚・臓器）洗浄
・臓器等の保存水中等でＵＦＢ濃度が低下した際のＵＦＢ追加
(iii)内視鏡への適用
・相対的高濃度ＵＦＢによる内視鏡器具の内部洗浄
・相対的低濃度ＵＦＢによる人体（体内・臓器・血管）洗浄
・内視鏡の挿入時に内視鏡表面をＵＦＢ水で被覆する事による除菌・抗菌
【０２９９】
＜治療器＞
治療器に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を組み込む、もしくは医療器を本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置に接続することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換え及び制御が可能になり、
・歯科（虫歯に出来たバイオフィルム除去等）用の高濃度オゾンナノバブル水の生成
・やけどの水ぶくれ用の高濃度オゾンＵＦＢ水の生成
・酸素高濃度ＵＦＢを用いることで、内視鏡などで傷ついた消化器管（大腸、小腸、胃など）の内壁の止血
・患者の年齢や性別、体調に応じたＵＦＢ濃度の生成
等への適用が可能となる。
【０３００】
＜水道＞
水道に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、図２１及び図２２に示す例を含め、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・温水／冷水時で飽和溶解度が異なることによる、温度に応じたＵＦＢ生成速度切り換え
・流速に応じたＵＦＢ生成速度の切り換え
・高濃度ＵＦＢを用いた塩素無し水道
等が実現可能となる。
【０３０１】
＜貯水槽＞
アパートなどの集合住宅の屋上等に設置されている貯水槽においても、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・住民が使用し、通常水を追加することで低下したＵＦＢ濃度を所定のＵＦＢ濃度にするためのＵＦＢ追加処理
・長期保存時に低下したＵＦＢ濃度を所定のＵＦＢ濃度にするためのＵＦＢ追加処理
・高濃度ＵＦＢを用いた塩素無し貯水槽
等が実現可能となる。
【０３０２】
＜低温殺菌器＞
低温殺菌機に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・日本酒および焼酎に対する低温高濃度（二酸化炭素含有）ＵＦＢ水殺菌
・ワインに対する低温高濃度（窒素含有）ＵＦＢ水殺菌
・菌濃度に応じた適切なＵＦＢ濃度
・醸造工程に合わせた適切なＵＦＢ濃度
等が実現可能となる。
【０３０３】
＜養魚器＞
養魚器に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・魚の種別に応じたＵＦＢ濃度
・魚の成長に応じたＵＦＢ濃度を設定する事で成長速度を制御
・幼魚器の水温に合わせたＵＦＢ生成速度制御でＵＦＢ濃度一定化
等が実現可能となる。
【０３０４】
＜食材保存水＞
食材保存水においても、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・食材の種別に応じたＵＦＢ濃度
・保存時に減少したＵＦＢ濃度を補充する形でのＵＦＢ生成速度の制御
・食材保存水の水温に合わせたＵＦＢ生成速度制御でＵＦＢ濃度一定化
等が実現可能となる。
【０３０５】
＜真珠養殖器＞
真珠養殖器に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・真珠の種別に応じたＵＦＢ濃度
・真珠の成長に応じたＵＦＢ濃度を設定することによる成長速度の制御
・真珠養殖器の水温に合わせたＵＦＢ生成速度の制御によるＵＦＢ濃度の一定化
等が実現可能となる。
【０３０６】
＜炭酸水サーバ＞
炭酸水サーバに、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・炭酸水（硬水・軟水）の種別に応じたＵＦＢ濃度
・炭酸水の流量に合わせたＵＦＢ生成速度の制御
・炭酸水の水温に合わせたＵＦＢ生成速度の制御
等が実現可能となる。
【０３０７】
＜ウェハ研磨機＞
ウェハ研磨機に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・研磨水に高濃度ＵＦＢを添加
・研磨対象に応じたＵＦＢ濃度の制御
・研磨途中で減少したＵＦＢを追加生成してＵＦＢ濃度を一定に保つ制御
等が実現可能となる。
【０３０８】
＜ウェハ上のレジスト剥離器＞
レジスト剥離器に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・インプラ工程後の難剥離レジストの除去を行うための高濃度ＵＦＢの生成
・レジストの状態（剥離難度）に応じたＵＦＢ濃度の制御
・剥離途中で減少したＵＦＢを追加生成してＵＦＢ濃度を一定に制御
等が実現可能となる。
【０３０９】
＜部品洗浄機＞
部品洗浄機に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・プレス加工後のバリ取り（グラインダー）工程において高濃度ＵＦＢを用いたコンタミネーションを除去するための洗浄
・加工対象の材質に応じたＵＦＢ濃度の制御
・プレス加工前、加工後等の状態に応じたＵＦＢ濃度の制御
等が実現可能となる。
【０３１０】
＜建築部材のヒビ割れ修復器＞
ヒビ割れ修復器に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・二酸化炭素高濃度ＵＦＢを噴射の後に放置することで、コンクリート部材との反応により穴を埋める処理
・コンクリート部材の種別に応じたＵＦＢ濃度の制御
・コンクリート部材の製造からの経過年数に応じたＵＦＢ濃度の制御
・コンクリート部材の元々の密度に応じたＵＦＢ濃度の制御
・修復の進捗度合いに基づいてＵＦＢ濃度を増加、低下させる処理
等が実現可能となる。
【０３１１】
＜高燃焼効率自動車＞
自動車に、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・燃料中に高濃度な酸素ＵＦＢ添加による燃焼効率アップ
・選択されたギアに応じたＵＦＢ濃度の制御
・燃料の温度に応じたＵＦＢ濃度の制御
・エンジンの回転数に応じたＵＦＢ濃度の制御
等が実現可能となる。
【０３１２】
＜脱色器＞
脱色器においても、本発明に係るＴ−ＵＦＢ生成装置を搭載することにより、種々の使用状況に応じたＵＦＢ濃度やＵＦＢ生成速度の切換及び制御が可能となり、
・プールの脱色（オゾン高濃度ＵＦＢ）による水の透明性の改善処理
・地下水の脱色（酸素高濃度ＵＦＢ）による鉄分の酸化処理
等が実現可能となる。
【符号の説明】
【０３１３】
１Ａ  ＵＦＢ生成装置
１０  発熱素子
１０Ｇ  発熱部
１００１  ＣＰＵ（制御手段）
２０００  発熱素子駆動部（駆動手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2020138155.tif 000027
【図１８】
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【図１９】
2020138155.tif 000029
【図２０】
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【図２１】
2020138155.tif 000031
【図２２】
2020138155.tif 000032
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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