(57)【要約】【課題】微細気泡を含み、かつ、パーティクルが除去された液体を生成する。【解決手段】微細気泡生成装置１は、気体を加圧溶解させた加圧液を生成する加圧液生成部３と、加圧液生成部３からの加圧液７１が流れる加圧液流路４と、通過後の加圧液７１が減圧されることにより、加圧液７１中に微細気泡を発生させる微細気泡生成ノズル２と、加圧液生成部３と微細気泡生成ノズル２との間に配置され、加圧液７１中のパーティクルを除去するフィルタ５とを備える。フィルタ５が除去可能なパーティクルの最小径は、加圧液７１に発生する微細気泡の直径の最頻値よりも小さい。フィルタ５を通過後に加圧液７１中に微細気泡を発生させるため、微細気泡がフィルタ５に捕獲されることはなく、微細気泡を含み、かつ、パーティクルが除去さた液体を生成することが実現される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細気泡生成装置であって、
気体を加圧溶解させた加圧液を生成する加圧液生成部と、
前記加圧液生成部からの加圧液が流れる加圧液流路と、
前記加圧液流路に設けられ、通過後の加圧液が減圧されることにより、前記加圧液中に微細気泡を発生させる絞り部と、
前記加圧液生成部と前記絞り部との間に配置され、前記加圧液中のパーティクルを除去するフィルタと、
を備えることを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の微細気泡生成装置であって、
前記フィルタが除去可能なパーティクルの最小径が、前記絞り部を通過した加圧液に発生する微細気泡の直径の最頻値よりも小さいことを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の微細気泡生成装置であって、
前記加圧液生成部と前記フィルタとの間に、前記フィルタよりも除去可能なパーティクルの最小径が大きい補助フィルタをさらに備えることを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の微細気泡生成装置であって、
前記加圧液生成部が、
気体と液体とを混合して噴出する混合ノズルと、
前記液体を前記混合ノズルへと送出するポンプと、
前記混合ノズルから噴出された後の混合流体が加圧環境下にて流れるとともに、前記混合流体に前記混合ノズルから噴出された直後の混合流体が衝突する第１流路と、
前記第１流路の下方に位置し、前記第１流路から落下した前記混合流体が加圧環境下にて流れる第２流路と、
を備え、
前記第２流路からの混合流体が、前記加圧液流路へと導かれることを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項５】
微細気泡生成装置であって、
気体を加圧溶解させた加圧液を生成する加圧液生成部と、
前記加圧液生成部からの加圧液が流れる加圧液流路と、
前記加圧液流路に設けられ、通過後の加圧液が減圧されることにより、前記加圧液中に微細気泡を発生させる絞り部と、
を備え、
前記加圧液生成部が、
気体と液体とを混合して噴出する混合ノズルと、
前記液体を前記混合ノズルへと送出するポンプと、
前記ポンプと前記混合ノズルとの間に配置され、前記液体中のパーティクルを除去するフィルタと、
前記混合ノズルから噴出された後の混合流体が加圧環境下にて流れるとともに、前記混合流体に前記混合ノズルから噴出された直後の混合流体が衝突する第１流路と、
前記第１流路の下方に位置し、前記第１流路から落下した前記混合流体が加圧環境下にて流れる第２流路と、
を備え、
前記第２流路からの混合流体が、前記加圧液流路へと導かれることを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の微細気泡生成装置であって、
前記フィルタが除去可能なパーティクルの最小径が、前記絞り部を通過した加圧液に発生する微細気泡の直径の最頻値よりも小さいことを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の微細気泡生成装置であって、
前記加圧液生成部と前記絞り部との間に配置され、前記加圧液中のパーティクルを除去する他のフィルタをさらに備えることを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の微細気泡生成装置であって、
前記他のフィルタが除去可能なパーティクルの最小径が、前記絞り部を通過した加圧液に発生する微細気泡の直径の最頻値よりも小さいことを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の微細気泡生成装置であって、
前記加圧液生成部と前記他のフィルタとの間に、前記他のフィルタよりも除去可能なパーティクルの最小径が大きい補助フィルタをさらに備えることを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項１０】
請求項４ないし９のいずれかに記載の微細気泡生成装置であって、
前記第２流路内の下部に設けられ、前記混合流体の流れを妨げることにより前記第２流路内に前記混合流体を貯溜させる堰止部と、
前記第２流路よりも下方に位置し、前記堰止部を越えて流れ込む前記混合流体が加圧環境下にて流れる第３流路と、
前記堰止部により前記第２流路内の前記液体が貯溜される空間の下部と、前記堰止部よりも下流側の空間とを連絡し、前記第２流路内に貯溜される前記混合流体の一部を前記下流側の空間へと導く連絡流路と、
をさらに備えることを特徴とする微細気泡生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡を含む液体を生成する微細気泡生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直径が１ｍｍ以下の微細な気泡を含む液体が多様な分野で利用されており、液体中に微細気泡を発生させる様々な装置が提案されている。例えば、特許文献１の微細気泡発生装置では、流体旋回室内において気体と液体とが混合された混合流体を高速に旋回させ、旋回流に発生する剪断力により気泡が微細化される。そして、微細化された気泡が液体と共に供給される。
【０００３】
また、特許文献２の気液溶解混合装置では、管路を流れる混合流体が、ベンチュリ管を有する再分配器を通過した後、端面に複数のノズル孔が設けられたノズル部から噴出される。再分配器では、液体と管路の上部に集まった気泡とが、ベンチュリ管の喉部にて加速される。また、当該液体と気泡とは、ノズル部のダクト内において混合された後、気泡が液体内に分布した状態で、複数のノズル孔から噴出される。ノズル孔は、ダクトに比べて小さいため、ノズル孔を通過する液体は加速されて静圧が低くなる。このため、液体中に溶解している気体が微小気泡として析出する。また、液体に溶解していない気泡も、ノズル孔で加速される際の流れの乱れ等により細分化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１２９２９０号公報
【特許文献２】特公平６−９３９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、直径が１μｍ未満の微細気泡（いわゆる、ナノバブル）を含む液体が、多様な分野において注目されており、微細気泡を安定して大量に生成し、微細気泡を含む液体を様々な流量で供給する技術が求められている。
【０００６】
このような微細気泡を含む液体を半導体装置の製造分野等における洗浄に応用する場合、液体中には極めて微小なパーティクル（微粒子）の存在も許容されない。そのため、洗浄液が流れる流路には非常に目が細かいフィルタが設けられる。しかし、微細気泡が、除去すべきパーティクルよりも大きい場合、微細気泡がフィルタに捕獲されてしまい、十分な洗浄効果を得ることが困難となる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、微細気泡を含み、かつ、パーティクルが除去さた液体を生成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、微細気泡生成装置であって、気体を加圧溶解させた加圧液を生成する加圧液生成部と、前記加圧液生成部からの加圧液が流れる加圧液流路と、前記加圧液流路に設けられ、通過後の加圧液が減圧されることにより、前記加圧液中に微細気泡を発生させる絞り部と、前記加圧液生成部と前記絞り部との間に配置され、前記加圧液中のパーティクルを除去するフィルタとを備える。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の微細気泡生成装置であって、前記フィルタが除去可能なパーティクルの最小径が、前記絞り部を通過した加圧液に発生する微細気泡の直径の最頻値よりも小さい。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の微細気泡生成装置であって、前記加圧液生成部と前記フィルタとの間に、前記フィルタよりも除去可能なパーティクルの最小径が大きい補助フィルタをさらに備える。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の微細気泡生成装置であって、前記加圧液生成部が、気体と液体とを混合して噴出する混合ノズルと、前記液体を前記混合ノズルへと送出するポンプと、前記混合ノズルから噴出された後の混合流体が加圧環境下にて流れるとともに、前記混合流体に前記混合ノズルから噴出された直後の混合流体が衝突する第１流路と、前記第１流路の下方に位置し、前記第１流路から落下した前記混合流体が加圧環境下にて流れる第２流路とを備え、前記第２流路からの混合流体が、前記加圧液流路へと導かれる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、微細気泡生成装置であって、気体を加圧溶解させた加圧液を生成する加圧液生成部と、前記加圧液生成部からの加圧液が流れる加圧液流路と、前記加圧液流路に設けられ、通過後の加圧液が減圧されることにより、前記加圧液中に微細気泡を発生させる絞り部とを備え、前記加圧液生成部が、気体と液体とを混合して噴出する混合ノズルと、前記液体を前記混合ノズルへと送出するポンプと、前記ポンプと前記混合ノズルとの間に配置され、前記液体中のパーティクルを除去するフィルタと、前記混合ノズルから噴出された後の混合流体が加圧環境下にて流れるとともに、前記混合流体に前記混合ノズルから噴出された直後の混合流体が衝突する第１流路と、前記第１流路の下方に位置し、前記第１流路から落下した前記混合流体が加圧環境下にて流れる第２流路とを備え、前記第２流路からの混合流体が、前記加圧液流路へと導かれる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の微細気泡生成装置であって、前記フィルタが除去可能なパーティクルの最小径が、前記絞り部を通過した加圧液に発生する微細気泡の直径の最頻値よりも小さい。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の微細気泡生成装置であって、前記加圧液生成部と前記絞り部との間に配置され、前記加圧液中のパーティクルを除去する他のフィルタをさらに備える。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の微細気泡生成装置であって、前記他のフィルタが除去可能なパーティクルの最小径が、前記絞り部を通過した加圧液に発生する微細気泡の直径の最頻値よりも小さい。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の微細気泡生成装置であって、前記加圧液生成部と前記他のフィルタとの間に、前記他のフィルタよりも除去可能なパーティクルの最小径が大きい補助フィルタをさらに備える。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項４ないし９のいずれかに記載の微細気泡生成装置であって、前記第２流路内の下部に設けられ、前記混合流体の流れを妨げることにより前記第２流路内に前記混合流体を貯溜させる堰止部と、前記第２流路よりも下方に位置し、前記堰止部を越えて流れ込む前記混合流体が加圧環境下にて流れる第３流路と、前記堰止部により前記第２流路内の前記液体が貯溜される空間の下部と、前記堰止部よりも下流側の空間とを連絡し、前記第２流路内に貯溜される前記混合流体の一部を前記下流側の空間へと導く連絡流路とをさらに備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、微細気泡を含み、かつ、パーティクルが除去さた液体を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態に係る微細気泡生成装置の断面図である。
【図２】混合ノズルの拡大断面図である。
【図３】微細気泡生成ノズルの拡大断面図である。
【図４】フィルタ近傍を示す図である。
【図５】フィルタ近傍を示す図である。
【図６】フィルタ近傍を示す図である。
【図７】第２の実施の形態に係る微細気泡生成装置の断面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る微細気泡生成装置の断面図である。
【図９】堰止部を示す図である。
【図１０】堰止部を示す図である。
【図１１】加圧液生成容器３２の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る微細気泡生成装置１を示す断面図である。微細気泡生成装置１は、微細気泡生成ノズル２、加圧液生成部３、加圧液流路４およびフィルタ５を備える。加圧液流路４は、微細気泡生成ノズル２と加圧液生成部３とを接続する。加圧液生成部３は、気体を加圧溶解させた加圧液７１を生成する。加圧液生成部３からの加圧液７１は加圧液流路４を流れ、微細気泡生成ノズル２に供給される。
【００２１】
微細気泡生成ノズル２は、加圧液流路４の端部に設けられた絞り部として機能する。微細気泡生成ノズル２を通過後の加圧液７１は、減圧されるとともに水槽９１中の対象液９２中に噴出されることにより、加圧液７１中に上記気体の微細気泡が発生する。本実施の形態に係る微細気泡生成装置１では、水に空気を加圧溶解させた加圧液７１を、水である対象液９２中に噴出することにより、直径が１μｍ未満の空気の微細気泡（いわゆる、ナノバブル）を対象液９２中に生成する。図１では、図の理解を容易にするために、対象液９２等の流体に破線にて平行斜線を付す（図７においても同様）。
【００２２】
フィルタ５は、加圧液生成部３と微細気泡生成ノズル２との間に配置される。フィルタ５により、加圧液７１中のパーティクルが除去される。水槽９１には、送出管９３が設けられ、微細気泡を含む液体は、送出管９３を介して取り出される。微細気泡を含む液体は、例えば、半導体装置の洗浄に使用される。フィルタ５が除去可能なパーティクルの最小径（パーティクルを球体とみなした場合の最小径）は、微細気泡生成ノズル２を通過した加圧液７１に発生する微細気泡の直径の最頻値、すなわち、最も個数が多い気泡の直径よりも小さい。具体的には、フィルタ５の通孔の平均幅が、微細気泡の直径の最頻値よりも小さい。
【００２３】
換言すれば、フィルタ５が除去可能なパーティクルのサイズは、微細気泡の最頻サイズよりも小さい。ただし、フィルタ５が除去可能なパーティクルの最小径（サイズ）が、フィルタ５の製造者から提供されている場合は、その値を最小径とみなしてよい。
【００２４】
加圧液生成部３は、混合ノズル３１、加圧液生成容器３２およびポンプ３３を備える。加圧液生成部３では、ポンプ３３により混合ノズル３１に圧送された液体（本実施の形態では、水）と、外部から吸引された気体（本実施の形態では、空気）とが、混合ノズル３１により混合され、加圧液生成容器３２内に向けて噴出される。加圧液生成容器３２内は加圧されて大気圧よりも圧力が高い状態（以下、「加圧環境」という。）となっており、混合ノズル３１から噴出された液体と気体とが混合された流体（以下、「混合流体７２」という。）が、加圧液生成容器３２内を加圧環境下にて流れる間に、気体が液体に加圧溶解して加圧液７１が生成される。
【００２５】
図２は、混合ノズル３１を拡大して示す断面図である。混合ノズル３１は、ポンプ３３により送出された液体が流入する液体流入口３１１、気体が流入する気体流入口３１９、並びに、液体流入口３１１から流入した液体および気体流入口３１９から流入した気体が混合された混合流体７２（図１参照）を噴出する混合流体噴出口３１２を備える。液体流入口３１１、気体流入口３１９および混合流体噴出口３１２はそれぞれ略円形である。液体流入口３１１から混合流体噴出口３１２に向かうノズル流路３１０の流路断面、および、気体流入口３１９からノズル流路３１０に向かう気体流路３１９１の流路断面も略円形である。流路断面とは、ノズル流路３１０や気体流路３１９１等の流路の中心軸に垂直な断面、すなわち、流路を流れる流体の流れに垂直な断面を意味する。また、以下の説明では、流路断面の面積を「流路面積」という。ノズル流路３１０は、流路面積が流路の中間部で小さくなるベンチュリ管状である。
【００２６】
混合ノズル３１は、液体流入口３１１から混合流体噴出口３１２に向かって順に連続して配置される導入部３１３、第１テーパ部３１４、喉部３１５、気体混合部３１６、第２テーパ部３１７および導出部３１８を備える。混合ノズル３１は、また、内部に気体流路３１９１が設けられた気体供給部３１９２を備える。
【００２７】
導入部３１３では、流路面積は、ノズル流路３１０の中心軸Ｊ１方向の各位置においてほぼ一定である。第１テーパ部３１４では、液体の流れる方向に向かって（すなわち、下流側に向かって）流路面積が漸次減少する。喉部３１５では、流路面積はほぼ一定である。喉部３１５の流路面積は、ノズル流路３１０において最も小さい。なお、ノズル流路３１０では、喉部３１５において流路面積が僅かに変化する場合であっても、流路面積がおよそ最も小さい部分全体が喉部３１５と捉えられる。気体混合部３１６では、流路面積はほぼ一定であり、喉部３１５の流路面積よりも少し大きい。第２テーパ部３１７では、下流側に向かって流路面積が漸次増大する。導出部３１８では、流路面積はほぼ一定である。気体流路３１９１の流路面積もほぼ一定であり、気体流路３１９１は、ノズル流路３１０の気体混合部３１６に接続される。
【００２８】
混合ノズル３１では、液体流入口３１１からノズル流路３１０に流入した液体が、喉部３１５で加速されて静圧が低下し、喉部３１５および気体混合部３１６において、ノズル流路３１０内の圧力が大気圧よりも低くなる。これにより、気体流入口３１９から気体が吸引され、気体流路３１９１を通過して気体混合部３１６に流入し、液体と混合されて混合流体７２が生成される。混合流体７２は、第２テーパ部３１７および導出部３１８において減速されて静圧が増大し、混合流体噴出口３１２を介して加圧液生成容器３２内に噴出される。
【００２９】
図１に示すように、加圧液生成容器３２は、上下方向に積層される第１流路３２１、第２流路３２２、第３流路３２３、第４流路３２４および第５流路３２５を備える。以下の説明では、第１流路３２１、第２流路３２２、第３流路３２３、第４流路３２４および第５流路３２５をまとめて指す場合、「流路３２１〜３２５」と呼ぶ。流路３２１〜３２５は、正確には、液体が流れる内部空間を形成する部位である。流路３２１〜３２５は、水平方向に延びる管路であり、流路３２１〜３２５の長手方向に垂直な断面は略矩形である。本実施の形態では、流路３２１〜３２５の内部の幅は、約４０ｍｍである。
【００３０】
第１流路３２１の上流側の端部（すなわち、図１中の左側の端部）には、混合ノズル３１が取り付けられており、混合ノズル３１から噴出された後の混合流体７２は、加圧環境下にて図１中の右側に向かって流れる。本実施の形態では、混合ノズル３１から噴出された直後の混合流体７２は、第１流路３２１内の混合流体７２の液面よりも上方から噴出し、第１流路３２１の下流側の壁面（すなわち、図１中の右側の壁面）に衝突する前に、上記液面に直接衝突する。混合ノズル３１から噴出された混合流体７２を液面に直接衝突させるためには、第１流路３２１の長さを、混合ノズル３１の混合流体噴出口３１２（図２参照）の中心と第１流路３２１の下面との間の上下方向の距離の７．５倍よりも大きくすることが好ましい。
【００３１】
加圧液生成部３では、混合ノズル３１の混合流体噴出口３１２の一部または全体が、第１流路３２１内の混合流体７２の液面よりも下側に位置してもよい。これにより、上述と同様に、第１流路３２１内において、混合ノズル３１から噴出された直後の混合流体７２が、第１流路３２１内を流れる混合流体７２に直接衝突する。
【００３２】
第１流路３２１の下流側の端部の下面には、略円形の開口３２１ａが設けられており、第１流路３２１を流れる混合流体７２は、第１流路３２１の下方に位置する第２流路３２２へと開口３２１ａを介して落下する。なお、第１ないし第５流路３２１〜３２５の下部を流れる流体は、必ずしも気液混合状態であるとは限らないが、以下、単に、「混合流体７２」と呼ぶ。第２流路３２２では、第１流路３２１から落下した混合流体７２が加圧環境下にて図１中の右側から左側へと流れ、第２流路３２２の下流側の端部の下面に設けられた略円形の開口３２２ａを介して、第２流路３２２の下方に位置する第３流路３２３へと落下する。第３流路３２３では、第２流路３２２から落下した混合流体７２が加圧環境下にて図１中の左側から右側へと流れ、第３流路３２３の下流側の端部の下面に設けられた略円形の開口３２３ａを介して、第３流路３２３の下方に位置する第４流路３２４へと落下する。図１に示すように、第１流路３２１〜第４流路３２４では、混合流体７２は、気泡を含む液体の層と、その上方に位置する気体の層に分かれている。
【００３３】
第４流路３２４では、第３流路３２３から落下した混合流体７２が加圧環境下にて図１中の右側から左側へと流れ、第４流路３２４の下流側の端部の下面に設けられた略円形の開口３２４ａを介して、第４流路３２４の下方に位置する第５流路３２５へと流入（すなわち、落下）する。第５流路３２５では、第１流路３２１〜第４流路３２４とは異なり、気体の層は存在しておらず、第５流路３２５内に充満する液体内において、第５流路３２５の上面近傍に気泡が僅かに存在する状態となっている。第５流路３２５では、第４流路３２４から流入した混合流体７２が加圧環境下にて図１中の左側から右側へと流れる。
【００３４】
加圧液生成部３では、加圧液生成容器３２の流路３２１〜３２５を、段階的に緩急を繰り返しつつ上から下に流れ落ちる（すなわち、水平方向への流れと下方向への流れとを交互に繰り返しつつ流れる）混合流体７２において、気体が液体に徐々に加圧溶解する。第５流路３２５においては、液体中に溶解している気体の濃度は、加圧環境下における当該気体の（飽和）溶解度の６０％〜９０％にほぼ等しい。そして、液体に溶解しなかった余剰な気体が、第５流路３２５内において、視認可能な大きさの気泡として存在している。
【００３５】
加圧液生成容器３２は、第５流路３２５の下流側の上面から上方へと延びる余剰気体分離部３２６をさらに備え、余剰気体分離部３２６には混合流体７２が充満している。余剰気体分離部３２６の上下方向に垂直な断面は略矩形であり、余剰気体分離部３２６の上端部は、圧力調整用の絞り部３２７を介して大気開放されている。第５流路３２５を流れる混合流体７２の気泡は、余剰気体分離部３２６内を上昇して大気中に放出される。
【００３６】
このように、混合流体７２から余剰な気体が分離されることにより、少なくとも容易に視認できる大きさの気泡を実質的に含まない加圧液７１が生成され、第５流路３２５の下流側の端部に接続された加圧液流路４へと送出される。加圧液生成容器３２から加圧液流路４へと導かれた加圧液７１は、微細気泡生成ノズル２に流入する。本実施の形態では、加圧液７１には、大気圧下における気体の（飽和）溶解度の約２倍以上の気体が溶解している。加圧液生成容器３２において流路３２１〜３２５を流れる混合流体７２の液体は、生成途上の加圧液７１と捉えることもできる。
【００３７】
図３は、微細気泡生成ノズル２を拡大して示す断面図である。微細気泡生成ノズル２は、加圧液流路４から加圧液７１が流入する加圧液流入口２１、および、対象液９２に向かって開口する加圧液噴出口２２を備える。加圧液流入口２１および加圧液噴出口２２はそれぞれ略円形であり、加圧液流入口２１から加圧液噴出口２２に向かうノズル流路２０の流路断面も略円形である。
【００３８】
微細気泡生成ノズル２は、加圧液流入口２１から加圧液噴出口２２に向かって順に連続して配置される導入部２３、テーパ部２４および喉部２５を備える。導入部２３では、流路面積は、ノズル流路２０の中心軸Ｊ２方向の各位置においてほぼ一定である。テーパ部２４では、加圧液７１の流れる方向に向かって（すなわち、下流側に向かって）流路面積が漸次減少する。テーパ部２４の内面は、ノズル流路２０の中心軸Ｊ２を中心とする略円錐面の一部である。当該中心軸Ｊ２を含む断面において、テーパ部２４の内面の成す角度αは、１０°以上９０°以下であることが好ましい。
【００３９】
喉部２５は、テーパ部２４と加圧液噴出口２２とを連絡する。喉部２５の内面は略円筒面であり、喉部２５では、流路面積はほぼ一定である。喉部２５における流路断面の直径は、ノズル流路２０において最も小さく、喉部２５の流路面積は、ノズル流路２０において最も小さい。喉部２５の長さは、好ましくは、喉部２５の直径の１．１倍以上１０倍以下であり、より好ましくは、１．５倍以上２倍以下である。なお、ノズル流路２０では、喉部２５において流路面積が僅かに変化する場合であっても、流路面積がおよそ最も小さい部分全体が喉部２５と捉えられる。
【００４０】
微細気泡生成ノズル２は、また、喉部２５に連続して設けられ、加圧液噴出口２２の周囲を加圧液噴出口２２から離間して囲む拡大部２７、および、拡大部２７の端部に設けられた拡大部開口２８を備える。加圧液噴出口２２と拡大部開口２８との間の流路２９は、加圧液噴出口２２の外部に設けられた流路であり、以下、「外部流路２９」という。外部流路２９の流路断面および拡大部開口２８は略円形であり、外部流路２９の流路面積はほぼ一定である。外部流路２９の直径は、喉部２５の直径（すなわち、加圧液噴出口２２の直径）よりも大きい。以下の説明では、拡大部２７の内周面の加圧液噴出口２２側のエッジと加圧液噴出口２２のエッジとの間の円環状の面を、「噴出口端面２２１」という。
【００４１】
本実施の形態では、ノズル流路２０および外部流路２９の中心軸Ｊ２と噴出口端面２２１との成す角度は約９０°である。また、外部流路２９の直径は１０ｍｍ〜２０ｍｍであり、外部流路２９の長さは、外部流路２９の直径におよそ等しい。微細気泡生成ノズル２では、加圧液流入口２１とは反対側の端部に、凹部である外部流路２９が形成され、当該凹部の底部に、当該底部よりも小さい開口である加圧液噴出口２２が形成されている、と捉えられる。拡大部２７では、加圧液噴出口２２と水槽９１内の対象液９２との間における加圧液７１の流路面積が拡大される。
【００４２】
微細気泡生成ノズル２では、加圧液流入口２１からノズル流路２０に流入した加圧液７１が、テーパ部２４において徐々に加速されつつ喉部２５へと流れ、喉部２５を通過して加圧液噴出口２２から噴流として噴出される。喉部２５における加圧液７１の流速は、好ましくは秒速１０ｍ〜３０ｍであり、本実施の形態では、秒速約２０ｍである。喉部２５では、加圧液７１の静圧が低下するため、加圧液７１中の気体が過飽和となって微細気泡として液中に析出する。微細気泡は、加圧液７１と共に拡大部２７の外部流路２９を通過して、水槽９１中の対象液９２中へと拡散する。微細気泡生成ノズル２では、加圧液７１が外部流路２９を通過する間にも、微細気泡の析出が生じる。微細気泡生成ノズル２にて生成される微細気泡は、直径が１μｍ未満のいわゆるナノバブルである。なお、微細気泡生成ノズル２からの液体および微細気泡の噴出が停止している場合、外部流路２９は対象液９２により満たされる。
【００４３】
微細気泡生成ノズル２では、加圧液７１の流れる方向に向かって流路面積が漸次減少するテーパ部２４、および、ノズル流路２０において流路面積が最も小さい喉部２５が設けられることにより、微細気泡、特に、直径が１μｍ未満の微細気泡（ナノバブル）を安定して大量に生成することができる。ナノサイト社（NanoSight Limited)のＬＭ１０およびＬＭ２０による計測では、微細気泡生成ノズル２により、直径が約１００ｎｍを中心として１μｍ未満の範囲に分布するナノバブルが、１ｃｍ３の対象液９２中に１億〜２億個程度生成される。以下の説明では、微細気泡生成ノズル２により生成されたナノバブルの１ｃｍ３の対象液９２中における個数を、「ナノバブルの生成密度」という。また、本実施の形態の説明において、「微細気泡の直径」とは、上記測定装置にて測定される直径を指す。
【００４４】
微細気泡生成ノズル２では、加圧液噴出口２２の周囲を囲む拡大部２７が設けられることにより、水槽９１内における対象液９２の流れが、加圧液噴出口２２から噴出された直後の加圧液７１に対して影響を与えることを抑制することができる。これにより、加圧液噴出口２２からの噴出直後の加圧液７１においても、ナノバブルの析出が安定して行われるため、ナノバブルをより安定して大量に生成することができる。
【００４５】
上述のように、微細気泡生成ノズル２では、テーパ部２４の内面が、ノズル流路２０の中心軸Ｊ２を中心とする円錐面の一部であり、中心軸Ｊ２を含む断面において、テーパ部２４の内面の成す角度αが９０°以下である。これにより、ナノバブルをより安定して大量に生成することができる。また、微細気泡生成ノズル２の導入部２３および喉部２５の直径を維持しつつ微細気泡生成ノズル２の長さを短くするという観点からは、テーパ部２４の内面の成す角度αが１０°以上であることが好ましい。
【００４６】
微細気泡生成ノズル２では、喉部２５の長さが、喉部２５の直径の１．１倍以上１０倍以下である。喉部２５の長さが直径の１．１倍以上であることにより、ナノバブルをより安定して大量に生成することができる。例えば、喉部２５の長さが直径の０．５３倍である場合のナノバブルの生成密度は約５６００万個であるのに対し、喉部２５の長さが直径の１．５７倍である場合のナノバブルの生成密度は約１１０００万個である。また、喉部２５の長さが直径の１０倍以下であることにより、喉部２５において加圧液７１に生じる抵抗が過剰に大きくなることを防止することができるとともに、喉部２５の高精度な形成を容易とすることもできる。ナノバブルをより一層安定して大量に生成するという観点からは、喉部２５の長さが直径の１．５倍以上２倍以下であることが、さらに好ましい。
【００４７】
微細気泡生成ノズル２では、拡大部２７の内側面は、外部流路２９の中心軸Ｊ２を中心とする略円錐面であってもよい。この場合、外部流路２９の流路面積は加圧液噴出口２２から離れるに従って漸次増大する。外部流路２９の内側面は、略円筒面や略円錐面以外の形状であってもよい。さらに、微細気泡生成ノズル２では、複数組のテーパ部２４、喉部２５および拡大部２７が並列に設けられてもよい。加圧液流路４が分岐して、複数の微細気泡生成ノズル２が対象液９２中に配置されてもよい。
【００４８】
図１に示すように、第１流路３２１の上方には、排気弁５４が設けられる。微細気泡の生成を停止する際には、ポンプ３３の駆動が停止される。そして、ポンプ３３から混合ノズル３１への液体の流れが停止するまでの間に排気弁５４が開放される。これにより、加圧液生成容器３２内の加圧された気体が、排気弁５４を介して外部へと放出される。その結果、加圧液生成容器３２内の気体の膨張により液体が混合ノズル３１およびポンプ３３へと逆流することを防止することができる。
【００４９】
微細気泡生成装置１では、既述のように、フィルタ５により、加圧液７１中のパーティクルが除去される。パーティクルは、原水、ポンプ３３、混合ノズル３１、流路等から発生する。フィルタ５を通過する時点では、加圧液７１中に微細気泡は存在しない、または、存在する気泡の大部分がフィルタ５に捕獲されない非常に微小なものである。したがって、加圧液７１は、フィルタ５によりパーティクルが除去されるが、加圧液７１中に溶解している気体は、フィルタ５を通過する。そして、加圧液７１が微細気泡生成ノズル２を通過することにより、減圧されて加圧液７１中に微細気泡が発生する。
【００５０】
加圧液７１中に発生する微細気泡の大きさ、正確には、微細気泡の直径の最頻値は、フィルタ５により除去されるパーティクルの最小径よりも大きいことが好ましい。仮に、微細気泡を含む液体を生成した後にパーティクルを除去しようとすると、フィルタに微細気泡が捕獲されてしまい、フィルタ５にて大きな気泡が発生して微細気泡の数が減少したり、フィルタの処理流量が低下する等の現象が生じる虞がある。微細気泡生成装置１では、加圧液７１の減圧前に加圧液７１がフィルタ５を通過することにより、微細気泡を含み、かつ、パーティクルが除去された液体を生成することが実現される。
【００５１】
図４は、微細気泡生成ノズル２に代えて、絞り弁として減圧バルブ２ａを加圧液流路４に設けた例を示す図である。減圧バルブ２ａは、フィルタ５の下流において加圧液流路４上に設けられる。減圧バルブ２ａを通過後の加圧液７１は減圧され、水槽９１中の対象液９２中に噴出されることにより、加圧液７１中に微細気泡が発生する。なお、正確には、加圧液流路４の減圧バルブ２ａよりも下流の部位では、加圧液７１は減圧されており、微細気泡が発生している。加圧液７１を減圧する絞り部は、ノズルやバルブには限定されず、絞り部として機能するのであれば、様々な構造が利用可能である。
【００５２】
図５は、加圧液生成容器３２とフィルタ５との間の加圧液流路４上に、補助フィルタ５ａが設けられた例を示す図である。図６に示すように、補助フィルタ５ａは、減圧バルブ２ａ等の他の絞り部が設けられる例にも適用可能である。補助フィルタ５ａが除去可能なパーティクルの最小径は、フィルタ５が除去可能なパーティクルの最小径よりも大きい。したがって、補助フィルタ５ａにより、加圧液７１中の大きなパーティクルが除去され、フィルタ５により、十分に小さいパーティクルが除去される。その結果、フィルタ５の寿命を長くすることができる。目の細かいフィルタ５は高価であるため、図５および図６の構成により、フィルタ５のランニングコストを削減することができる。
【００５３】
例えば、補助フィルタ５ａは最小幅が１０００ｎｍ以上のパーティクルを除去し、フィルタ５は最小幅が１００ｎｍ以上のパーティクルを除去する。場合によっては、フィルタ５は、最小幅が３０ｎｍや１５ｎｍのパーティクルを除去する。半導体装置の製造工程において本実施の形態をウエハの洗浄装置の洗浄液生成に適用する場合、半導体回路の最小線幅が１９ｎｍであれば、例えば、ナノバブルの直径の最頻値は１００ｎｍ程度であり、フィルタ径は１５ｎｍ程度である。
【００５４】
図７は、第２の実施の形態に係る微細気泡生成装置１を示す図である。微細気泡生成装置１では、ポンプ３３と混合ノズル３１との間にフィルタ５ｂが設けられ、加圧液生成容器３２と微細気泡生成ノズル２との間の加圧液流路４上には、図４と同様に、補助フィルタ５ａおよびフィルタ５が設けられる。微細気泡生成装置１の他の構成は、第１の実施の形態と同様であり、同様の構成要素には同符号を付している。
【００５５】
フィルタ５ｂは、ポンプ３３から送出される液体中のパーティクルを除去する。これにより、混合流体７２にパーティクルが混入することが防止される。加圧液７１中のパーティクルはフィルタ５により最終的に除去されるが、フィルタ５にて捕獲されるパーティクルを削減するために、フィルタ５ｂが除去可能なパーティクルの最小径（パーティクルを球体とみなした場合の最小径であり、平均幅でもある。）は、微細気泡生成ノズル２を通過した加圧液７１に発生する微細気泡の直径の最頻値よりも小さくてもよい。
【００５６】
混合ノズル３１および加圧液生成容器３２にて混合流体７２や加圧液７１に混入したパーティクルのうち、大きいものは補助フィルタ５ａにて除去され、小さいものはフィルタ５にて除去される。既述のように、フィルタ５が除去可能なパーティクルの最小径は、微細気泡生成ノズル２を通過した加圧液７１に発生する微細気泡の直径の最頻値よりも小さい。なお、混合ノズル３１および加圧液生成容器３２にて混合流体７２や加圧液７１にパーティクルが混入する可能性が低い場合は、補助フィルタ５ａおよびフィルタ５は省略されてよい。この場合においても、微細気泡生成装置１により、微細気泡を含み、かつ、パーティクルが除去された液体を生成することができる。
【００５７】
混合ノズル３１の送出側の圧力（以下、「２次圧力」と呼ぶ。）は、ポンプ３３側の圧力（以下、「１次圧力」と呼ぶ。）よりも小さい。一般的に、１次圧力と２次圧力とは等比の関係となる。フィルタ５ｂでは圧力損失が発生するため、この圧力損失を１次圧力で賄うことにより、エネルギー損失を抑制することができる。
【００５８】
例えば、１次圧力と２次圧力との比が２：１であり、２次圧力として４００ｋＰａが必要であり、フィルタ５ｂにて１００ｋＰａの損失が生じる場合、混合ノズル３１の上流側にフィルタ５ｂを設けるには、１次圧力として９００ｋＰａが必要になる。一方、混合ノズル３１よりも下流にフィルタ５ｂを設けた場合、フィルタ５ｂの上流で５００ｋＰａが必要となり、１次圧力として１０００ｋＰａが必要となる。したがって、フィルタ５ｂは混合ノズル３１よりも上流側に設けられることが好ましい。
【００５９】
図８は、第３の実施の形態に係る微細気泡生成装置の加圧液生成部３および加圧液流路４の一部を示す断面図である。加圧液生成部３以外の構成には、図１ないし図７に示すものが適宜採用される。すなわち、加圧液流路４にはフィルタ５、または、フィルタ５および補助フィルタ５ａが設けられる。あるいは、混合ノズル３１の上流側にフィルタ５ｂが設けられる。
【００６０】
加圧液生成部３では、第１ないし第５流路３２１〜３２５や、余剰気体分離部３２６の流路の断面が円形である。また、第１ないし第４流路３２１〜３２４の下流側に偏った位置に、堰止部３２ａが設けられる。さらに、加圧液流路４には調整弁５１が設けられ、第１流路３２１には圧力センサ５２が設けられる。調整弁５１は、弁制御部５３により、圧力センサ５２からの出力に従って制御される。加圧液生成部３のその他の構成は、第１および第２の実施の形態とほぼ同様であり、同様の構成要素に同符号を付している。
【００６１】
流路３２１〜３２５は、水平方向に延びる管路であり、アングル状に湾曲した接続流路３２０にて直列に接続される。流路３２１〜３２５および接続流路３２０の内面は、例えば、鏡面仕上げされている。第１流路３２１の堰止部３２ａは、第１流路３２１の下流側の端部の下部に設けられる。堰止部３２ａが混合流体７２の流れを妨げることにより、混合流体７２が滞留するようにして貯溜される。混合流体７２は、堰止部３２ａを越えるようにして溢れて、接続流路３２０内を落下して第２流路３２２の端部に流れ込む。第２ないし第４流路３２２においても、堰止部３２ａは同様に機能する。
【００６２】
図９は、流路の断面と共に堰止部３２ａを拡大して示す図である。堰止部３２ａは、流路内に梁状の部材６０を水平かつ流路の伸びる方向に垂直な方向に設けたものである。混合流体７２は、部材６０の上端６１を越えて次の流路へと流れ落ちる。また、部材６０の下端と流路の下部との間の隙間が、堰止部３２ａの微小貫通孔６２として機能する。
【００６３】
堰止部３２ａが設けられることにより、第１ないし第４流路３２１〜３２４では、混合流体７２の温度や粘度が変化しても、液面の高さ、すなわち、水位がおよそ一定に維持される。これにより、第１ないし第４流路３２１〜３２４において気体と混合流体７２との接触面積がおよそ一定に維持される。その結果、設計時に加圧液７１の生産能力を計算での予測することが容易となる。また、加圧液７１の生産量を変化させても単位体積当たり所望の量の気体が溶解した加圧液７１を容易に得ることができる。
【００６４】
特に、微細気泡生成装置１に、食品や薬品等のように衛生的な清潔さ（いわゆる、サニタリー特性）が求められる場合や、半導体処理等に用いられる超純水等の高度なクリーン度が求められる場合、流路を形成する管の断面は、鏡面加工が容易な円形であることが好ましく、サニタリー仕様の円形の管は容易に入手することができる。流路断面が円形の場合、液面が流路の中央から上下に離れるほど、液面の僅かな上下動により気液接触面積が大きく変動する。堰止部３２ａが設けられない場合、加圧液７１の生産量に依存して液面の高さが大きく変動する。したがって、流路の断面が円形である場合に、堰止部３２ａが設けられることが特に好ましい。液面の高さは、管路の半径の０．８〜１．２に維持されることが好ましい。また、堰止部３２ａにより気液接触面積が広く維持可能であることから、加圧液生成部３の小型化も実現される。
【００６５】
さらに、流路断面が円形であることにより、流路の耐圧性能を向上することができる。これにより、管壁を薄くすることができる。なお、流路の内側面の断面が円形であれば、流路の外形は矩形等の他の形状であってもよい。
【００６６】
堰止部３２ａは、第１ないし第４流路３１１〜３１４内において、下流側の接続流路３２０との間に、すなわち、混合流体７２が次の水平な流路に向かう直前の位置に設けられるため、各流路内において気体と液体との接触面積を大きくすることができる。その結果、加圧液７１の生産能力を向上することができる。
【００６７】
堰止部３２ａには、微小貫通孔６２が設けられるため、加圧液７１が生産される間、堰止部３２ａにて堰止められた混合流体７２の一部は、微小貫通孔６２から次の流路へと流れ出す。微小貫通孔６２から流れ出す混合流体７２の量は少なく、堰止部３２ａから混合流体７２が溢れる状態は維持される。例えば、微小貫通孔６２から流れ落ちる流体の量は、堰止部３２ａを越える流体の１／５以下、より好ましくは１／１０以下である。一方、微小貫通孔６２が設けられることにより、加圧液７１の生産を停止した後に、加圧液生成容器３２内に残留する液体を自然に加圧液流路４側、すなわち、加圧液生成容器３２の外部へと排出することができる。したがって、加圧液生成容器３２にサニタリー特性が求められる場合に、加圧液生成容器３２に微小貫通孔６２が設けられることが特に好ましい。
【００６８】
なお、堰止部３２ａが設けられる場合、加圧液生成容器３２を円管状として洗浄を容易としても、堰止部３２ａに異物が残りやすい。したがって、図１および図４に示すフィルタ５、図５および図６に示すフィルタ５，５ａ、図７に示すフィルタ５，５ａ，５ｂを設けることは、加圧液生成部３に堰止部３２ａが設けられる場合に特に適している。
【００６９】
加圧液生成部３の余剰気体分離部３２６は、下部が２つの分かれてそれぞれ第５流路３２５に接続され、上部では１つに繋がっている。余剰気体分離部３２６の各管路も、断面は円形である。第１の実施の形態と同様に、余剰気体分離部３２６の上端部は、絞り部３２７を介して大気開放されている。第５流路３２５を流れる混合流体７２の気泡は、余剰気体分離部３２６内を上昇して液体と共に放出される。余剰気体分離部３２６の下部が２つに分かれることにより、余剰気体の分離がより確実に行われる。なお、余剰気体分離部３２６の下部は、３つ以上に分かれてもよいし、１つだけでもよい。
【００７０】
加圧液流路４に設けられる調整弁５１は、加圧液流路４内の加圧液７１の圧力を調整する比例制御弁である。もちろん、調整弁５１は、リリーフ弁、通常のバルブ、固定絞り等の他の種類の弁であってもよい。第１流路３２１の上方に配置される圧力センサ５２は、加圧液生成容器３２内の圧力を測定する。圧力センサ５２からの出力に基づいて、加圧液生成容器３２内の圧力が、予め定められた所定の圧力（好ましくは、０．１ＭＰａ〜０．４５ＭＰａ）となるように、弁制御部５３により調整弁５１が制御される。これにより、温度変化により混合流体７２の粘度が変化しても、加圧液生成容器３２内の圧力変化が低減される。なお、調整弁５１は手動で操作するものでもよい。調整弁の構造および配置は、様々に変更されてよい。第３の実施の形態では、調整弁５１と微細気泡生成ノズル２とにより、加圧液生成部３内の圧力が維持される。
【００７１】
第１の実施の形態と同様に、微細気泡の生成を停止する際には、ポンプ３３（図１参照）の駆動が停止され、当該ポンプ３３から混合ノズル３１への液体の流れが停止するまでの間に排気弁５４が開放される。さらに、加圧液流路４が加圧液生成容器３２から外されることにより、加圧液生成容器３２内の液体が堰止部３２ａの微小貫通孔６２を通って外部へと流出する。
【００７２】
図１０は、堰止部３２ａの他の例を示す図である。堰止部３２ａの上端６１は、水平かつ流路の伸びる方向に垂直な直線状であり、最下部に、水平流路に沿って堰止部３２ａを貫通する円形の微小貫通孔６２を有する。上端６１の上側は、堰止部３２ａから溢れる混合流体７２が流れる開口６３である。加圧液生成容器３２を製造する際には、まず、流路の断面と同じ大きさの円板に、微小貫通孔６２および半円状の開口６３を形成した板部材が準備される。そして、各流路３２１〜３２５と接続流路３２０との間に上記板部材を挟むようにして溶接が行われる。
【００７３】
図１１は、加圧液生成容器３２の余剰気体分離部３２６以外の部位の他の例を示す図である。加圧液生成容器３２では、堰止部３２ａとして、図１０に示すものから微小貫通孔６２が省かれたものが設けられる。また、加圧液生成容器３２では、微小貫通孔６２に代えて、堰止部３２ａの上流側に上下に並ぶ流路を繋ぐバイパス流路３２ｂが設けられる。
【００７４】
すなわち、第１流路３２１の堰止部３２ａの上流側に、第１流路３２１と第２流路３２２とを上下に繋ぐバイパス流路３２ｂが設けられ、第２流路３２２の堰止部３２ａの上流側に、第２流路３２２と第３流路３２３とを上下に繋ぐバイパス流路３２ｂが設けられ、第３流路３２３と第４流路３２４との間、第４流路３２４と第５流路３２５との間にも同様にバイパス流路３２ｂが設けられる。上下に並ぶ水平な流路は、接続流路３２０にて連絡するが、バイパス流路３２ｂは、これらの流路を別途連絡する微小流路である。微細気泡生成装置１の他の構造は、図８に示すものと同様である。
【００７５】
図１１の加圧液生成容器３２においても、図８と同様に、堰止部３２ａが設けられることにより、第１ないし第４流路３２１〜３２４では、混合流体７２の液面の高さがおよそ一定に維持される。これにより、気体と液体との接触面積がおよそ一定に維持される。その結果、単位体積当たり所望の量の気体が溶解した加圧液７１を容易に得ることができる。また、混合流体７２が次の流路に向かう直前の位置に堰止部３２ａが設けられるため、各流路３２１〜３２４内において気体と液体との接触面積を大きくすることができる。
【００７６】
堰止部３２ａの上流側にはバイパス流路３２ｂが設けられるため、加圧液７１が生産される間、堰止部３２ａにて堰止められた混合流体７２の一部は、バイパス流路３２ｂから次の流路へと流れ落ちる。バイパス流路３２ｂから流れ落ちる混合流体７２の量は少なく、堰止部３２ａから混合流体７２が溢れる状態は維持される。バイパス流路３２ｂを流れ落ちる混合流体７２の量は、堰止部３２ａを越える混合流体７２の１／５以下、より好ましくは１／１０以下である。一方、バイパス流路３２ｂが設けられることにより、図８の場合と同様に、加圧液７１の生産を停止した後に、加圧液生成容器３２内に残留する液体を自然に加圧液流路４側へと流出させることができる。
【００７７】
図９や図１０の微小貫通孔６２、および、図１１のバイパス流路３２ｂは、いずれも、堰止部３２ａにより上流側の水平な流路内の混合流体７２が貯溜される空間の下部と、堰止部３２ａよりも下流側の空間とを連絡し、上流側の水平な流路内に貯溜される混合流体７２の一部を、堰止部３２ａよりも下流側の空間へと導く連絡流路として機能する。このような機能を有する連絡流路は、図９ないし図１１に示す構造により容易に実現することができるが、連絡流路はこれらの構造には限定されない。例えば、堰止部３２ａにより貯溜される混合流体７２を接続流路３２０へと導く連絡流路が設けられてもよい。また、バイパス流路３２ｂは、堰止部３２ａから上流側に離れて設けられてもよい。
【００７８】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００７９】
補助フィルタ５ａの数は、２以上でもよい。例えば、フィルタ５の上流側にフィルタ５よりも除去可能なパーティクルの最小径が大きい補助フィルタが設けられ、当該補助フィルタの上流側に、除去可能なパーティクルの最小径がさらに大きい補助フィルタが設けられてもよい。
【００８０】
ポンプ３３の下流に配置されるフィルタ５ｂも、除去可能なパーティクルの最小径が大きい補助フィルタと、除去可能なパーティクルの最小径が小さいフィルタとの組み合わせに置き換えられてもよい。
【００８１】
微細気泡生成装置１は、半導体装置の洗浄以外の様々な分野にて利用されてよい。例えば、食品設備や薬品設備の洗浄に利用されてよく、食品、化学製品、薬品等の製造における洗浄以外の用途に利用されてもよい。
【００８２】
微細気泡生成装置１にて用いられる液体は水には限定されず、気体も空気には限定されない。例えば、気体は、窒素やアルゴン等の不活性ガスでもよい。逆に、オゾン等の活性ガスであってもよい。
【００８３】
微細気泡生成ノズルでは、テーパ部２４の内面は必ずしも略円錐面の一部である必要はなく、例えば、テーパ部２４の内面が、略円錐面よりも内側に凸状に膨らむ曲面や、略円錐面よりも外側に凹状に膨らむ曲面であってもよい。また、加圧液噴出口２２から噴出された直後の加圧液７１が、水槽９１内における対象液９２の流れの影響をあまり受けないように微細気泡生成ノズルが配置されるのであれば、微細気泡生成ノズルから拡大部２７が省略されてもよい。
【００８４】
加圧液流路４は分岐されて、複数の微細気泡生成ノズル２が対象液９２中に配置されてもよい。また、微細気泡生成ノズル２は、複数の加圧液噴出口２２を有するものであってもよい。微細気泡生成ノズル２の内部構造も、適宜変更されてよい。
【００８５】
堰止部３２ａは、必ずしも板状である必要はなく、混合流体７２の流れを妨げることができるのであれば、例えば、ブロック状であってもよい。堰止部３２ａの形状も、上端６１が水平なものには限定されず、混合流体７２の液面の高さをおよそ一定にすることができるのであれば、様々に変形されてよい。例えば、三角堰や四角堰が用いられてもよい。
【００８６】
堰止部３２ａが設けられる場合、流路３２１〜３２４は、混合流体７２を貯溜することができる程度に水平であればよく、完全に水平である必要はない。流路の幅も一定である必要はない。
【００８７】
堰止部３２ａは、必ずしも水平な流路から混合流体７２が落下する直前に設けられる必要はない。もちろん、気体と液体との接触面積を大きくするためには、堰止部３２ａは次の水平な流路へと向かう直前の位置に設けられることが好ましく、具体的には、水平な流路の端部から、水平な流路の長さの１／５以下の距離に設けられることが好ましい。
【００８８】
混合ノズル３１が使用される場合、第１流路３２１では液面が大きく波打つため、第１流路３２１では堰止部３２ａは設けられなくてもよい。
【００８９】
第１または第２の実施の形態において、堰止部３２ａやバイパス流路３２ｂが設けられてもよい。第１または第２の実施の形態において、調整弁５１、圧力センサ５２および弁制御部５３が設けられてもよい。逆に、第３の実施の形態において、堰止部３２ａが省略されてもよく、調整弁５１、圧力センサ５２および弁制御部５３が省略されてもよい。
【００９０】
加圧液生成部３では、混合ノズル３１から供給される気体が、加圧液流路４に到達するまでに全て液体に溶解するのであれば、余剰気体分離部３２６は省略されてもよい。加圧液生成容器３２では、５つの流路３２１〜３２５は、必ずしも上下方向に積層される必要はなく、各流路における混合流体の流れる方向が同じになるように、階段状に配置されてもよい。また、流路の数も５つには限定されず、様々に変更されてよい。ただし、混合ノズル３１が取り付けられる流路から落下した混合流体が流れるもう１つの流路が設けられることにより、液体に加圧溶解する気体の量を増大させることができる。
【００９１】
加圧液生成部は、上述の構造を有するものには限定されず、様々な構造を有するものが利用されてよい。例えば、加圧されたタンクの上部から液体を噴霧すると同時に気体を送り込み、タンク内にて加圧溶解が行われる加圧タンクが加圧液生成部として利用されてもよい。また、上記実施の形態では、混合ノズル３１において、気体混合部３１６におけるノズル流路３１０内の圧力が大気圧よりも低くなることにより、気体流入口３１９から気体が吸引されるが、気体流入口３１９にボンベ等が接続されることにより、気体混合部３１６におけるノズル流路３１０内の圧力が大気圧以上の状態で、気体流入口３１９を介して気体混合部３１６に気体が供給されてもよい。
【００９２】
微細気泡生成装置１は、直径が１μｍ以上１ｍｍ未満の微細気泡（いわゆる、マイクロバブル）の生成に利用されてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様に、マイクロバブルを安定して大量に生成することができる。
【００９３】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００９４】
１    微細気泡生成装置
２    微細気泡生成ノズル
２ａ    減圧バルブ
３    加圧液生成部
４    加圧液流路
５，５ｂ    フィルタ
５ａ    補助フィルタ
３１    混合ノズル
３２    バイパス流路
３２ａ    堰止部
３３    ポンプ
６２    微小貫通孔
７１    加圧液
７２    混合流体
３２１    第１流路
３２２    第２流路
３２３    第３流路
３２４    第４流路
【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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